Publicado a las 11:54 PM CST en Mar 13,2018 | Actualizado a las 11:54 PM CST en Mar 13,2018


Un sistema portador basado en grafeno para la entrega de micronutrientes a los cultivos aumenta la eficiencia del fertilizante y reduce el impacto ambiental.

Los cultivos requieren micronutrientes para su crecimiento y desarrollo. En particular, el zinc (Zn) es esencial para mantener un sistema radicular sano, y el cobre (Cu) es importante para el metabolismo de las plantas. Los micronutrientes son usualmente alimentados a los cultivos a través de fertilizantes que son sales solubles en agua. En suelos arenosos ácidos o ambientes de alta precipitación, estas sales pueden perderse por lixiviación y escorrentía. Esto requiere altas dosis de fertilizantes, lo que tiene graves implicaciones medioambientales y un coste elevado. Por lo tanto, el desarrollo de fertilizantes de bajo costo y liberación lenta es esencial para controlar la liberación de micronutrientes.

Investigadores de la Universidad de Adelaida, Australia, han desarrollado un método para utilizar un portador basado en gráficos para suministrar micronutrientes. El óxido de grafeno (GO) se puede producir a un bajo costo, es dispersable en agua y tiene una alta densidad de grupos funcionales de oxígeno en la red de carbono. Los grupos funcionales de oxígeno en la superficie de las láminas de GO hacen posible que los iones metálicos se unan a la superficie y por lo tanto se carguen en el portador. La alta superficie de grafeno lo hace ideal para cargar nutrientes en la superficie, y los portadores basados en el GO ya tienen aplicaciones biomédicas generalizadas.

El grafeno es un nuevo material recién descubierto en 2004 y tiene propiedades increíbles, incluyendo una superficie muy alta, fuerza y adaptabilidad para unirse a diferentes nutrientes «, dijo Dusan Losic, líder en nanotecnología de la escuela de ingeniería química de la universidad. Empezamos una investigación emocionante sobre una amplia gama de aplicaciones del grafeno hace cuatro años – esta es la primera vez que el grafeno ha sido desarrollado como portador de nutrientes para fertilizantes «.

Más en Nanova ||  Nuevo sensor con alcoholímetro incorporado es capaz de decirle cuando empieza a perder grasa cuando realiza actividad fisica
Crédito: Materiales aplicados e interfases

Los fertilizantes a base de OG se producían en forma granular, similar a los fertilizantes granulares comerciales, y se comparaban con los fertilizantes estándar de sal de Zn y Cu, sulfato de zinc (ZnSO4) y sulfato de cobre (CuSO4). Los gránulos de Zn-GO y Cu-GO liberaron menos nutrientes que los fertilizantes de ZnSO4 y CuSO4, sin embargo, los gránulos a base de GO tuvieron una liberación muy lenta de nutrientes en comparación con las sales. Los gránulos a base de GO mostraron un comportamiento bifásico donde hay un rápido estallido de nutrientes seguido de una liberación más lenta y prolongada. Este patrón de liberación es altamente deseable para los cultivos donde las plántulas necesitan un estallido inicial de nutrientes seguido por una liberación lenta y sostenida.

La diferencia en la tasa de liberación de nutrientes entre el GO y las sales se debe en parte a la fuerte unión entre los iones metálicos y los grupos funcionales de oxígeno en la superficie del abono a base de GO, lo que resulta en una lenta liberación de nutrientes. Este fuerte apego también hace que se pierda menos Zn y Cu en el suelo y por lo tanto hay más micronutrientes disponibles para las plantas.

Otro factor que contribuye a la lenta liberación es la baja accesibilidad de los nutrientes. Cuando se agrega Zn o Cu a GO, las hojas de GO se arrugan y enrollan y atrapan los nutrientes entre las capas. Por lo tanto, las moléculas de agua tienen que penetrar a través de canales interconectados en las hojas apiladas, lo que ralentiza el proceso.

Más en Nanova ||  Hay una nueva enfermedad que podría desarrollarse durante el vuelo espacial

Las pruebas realizadas en el trigo mostraron que la absorción de Zn y Cu fue mayor con el abono a base de GO que con los abonos salinos convencionales.

Los fertilizantes que muestren una liberación más lenta, más controlada y una mayor eficiencia tendrán un impacto reducido en el medio ambiente y menores costos para los agricultores en comparación con los fertilizantes convencionales, lo que reportará un beneficio potencial significativo tanto para la agricultura como para el medio ambiente «, dijo Mike McLaughlin, director del centro de investigación de tecnología de fertilizantes de la Universidad de Adelaida. Nuestra investigación encontró que la carga de micronutrientes de cobre y zinc en las hojas de óxido de grafeno era una manera efectiva de suministrar micronutrientes a las plantas. También aumentó la resistencia de los gránulos fertilizantes para mejorar el transporte y la capacidad de esparcimiento «.

Los portadores basados en el GO tienen el potencial de ser utilizados para cualquier nutriente y podrían utilizarse para crear una nueva generación de fertilizantes avanzados de liberación lenta.


Referencias & Fuentes

1.doi.org/gcn5wc