Un hidrogel biodegradable elaborado a partir de residuos marinos mejora la retención de agua en suelos agrícolas
Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla ha desarrollado un material hidroabsorbente a partir de quitosano y alginato, dos compuestos naturales obtenidos, respectivamente, de las cáscaras de crustáceos como las gambas y de las algas. El material se plantea como una alternativa a determinados hidrogeles sintéticos utilizados para retener agua en agricultura y jardinería.
El estudio, publicado en Journal of Environmental Chemical Engineering bajo el título Chitosan-alginate hybrid hydrogels: Prospects for sustainable horticulture, aborda el desarrollo de materiales capaces de conservar la humedad del suelo ante problemas como la escasez de agua y la pérdida de fertilidad.
Dos compuestos con funciones complementarias
El hidrogel combina las propiedades de sus dos componentes principales. El quitosano, obtenido de las cáscaras de crustáceos, aporta resistencia a la estructura, mientras que el alginato, presente en las algas, favorece la absorción y retención de agua.
Para reforzar la estructura interviene además el calcio, que actúa como una especie de «andamio molecular» y permite que el material conserve su forma cuando está hidratado.
Los investigadores prepararon tres formulaciones: una basada en quitosano, otra en alginato y una tercera con ambos materiales a partes iguales. Esta comparación permitió determinar qué combinación ofrecía un mejor equilibrio entre capacidad de absorción y estabilidad.
De subproductos marinos a una reserva de agua
El proceso comienza con la disolución de los componentes en agua con ácido acético. Posteriormente, se ajusta el pH del quitosano y el material se introduce en una disolución de cloruro de calcio, que refuerza el alginato y completa la formación del hidrogel.
Una vez fabricado, el equipo analizó sus propiedades químicas, estructurales y mecánicas, además de su comportamiento frente a diferentes temperaturas y su capacidad de absorción de agua. Para estudiar esta última propiedad, el material se secó mediante liofilización, generando una estructura porosa similar a una esponja.
Hasta 60 veces su peso en agua
La formulación con 50 % de quitosano y 50 % de alginato presentó el mejor equilibrio entre resistencia y absorción. Los hidrogeles fueron capaces de retener entre 40 y 60 veces su propio peso en agua, dependiendo del tiempo de inmersión empleado durante su fabricación.
Además, conservaron su estabilidad hasta 40 °C, un resultado relevante para evaluar su posible utilización en suelos agrícolas sometidos a temperaturas elevadas.
En una eventual aplicación agrícola, el hidrogel funcionaría como una reserva de humedad: absorbería agua durante el riego o las precipitaciones y podría liberarla progresivamente cuando el suelo comenzara a secarse.
El siguiente paso: fertilizantes y micronutrientes
La investigación se encuentra todavía en una fase de desarrollo. El equipo plantea estudiar la incorporación de fertilizantes y micronutrientes naturales al hidrogel para explorar su utilización como sistema de liberación controlada.
También se evaluará su comportamiento en condiciones reales de suelo, utilizando agua de riego y escenarios de salinidad o acidez. Los investigadores analizarán además su biodegradación y ecotoxicidad antes de plantear una posible aplicación agrícola a mayor escala.
El trabajo plantea así una vía para valorizar materiales de origen marino y convertirlos en un nuevo material biodegradable con capacidad de gestión hídrica, aunque serán necesarios nuevos ensayos para determinar su comportamiento fuera del laboratorio.
