Investigadores de la Universidad de Sevilla han creado un gel biodegradable a partir de algas y cáscaras de gamba, que retiene agua y nutrientes, ofreciendo una alternativa sostenible para la agricultura en condiciones de sequía.
Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla ha desarrollado un innovador material hidroabsorbente a partir de quitosano y alginato, compuestos naturales derivados de cáscaras de crustáceos y algas. Este material, que se comporta como una esponja porosa en estado seco, puede absorber hasta 60 veces su peso en agua al hidratarse. Su aplicación podría ser crucial para conservar la humedad del suelo durante periodos de sequía y, a futuro, permitir la liberación controlada de nutrientes en cultivos.
Este trabajo cuenta con el respaldo de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, que busca ofrecer una alternativa más sostenible a los hidrogeles sintéticos utilizados actualmente en agricultura y jardinería. A diferencia de estos últimos, que provienen en gran parte de derivados petroquímicos y tienen una degradación limitada en el medio ambiente, el nuevo material se basa en componentes biodegradables que minimizan el impacto ecológico.
La innovación radica en el proceso empleado para combinar quitosano y alginato sin añadir compuestos sintéticos. Los investigadores ajustaron las condiciones de fabricación para maximizar la resistencia del quitosano y la capacidad absorbente del alginato. Además, el uso de calcio actúa como un 'andamio molecular', mejorando la estabilidad física del hidrogel resultante.
Carmen María Granados, investigadora del equipo, señala: “Esto implica que el hidrogel no se descompone al hidratarse y mantiene una alta capacidad para retener agua. En el futuro, podría cargarse con fertilizantes o micronutrientes para liberarlos gradualmente en el suelo.” Esta capacidad lo convierte en una herramienta valiosa frente a problemas como la pérdida de fertilidad del suelo y la escasez hídrica.
Los investigadores llevaron a cabo un análisis exhaustivo del hidrogel obtenido mediante diversas técnicas. Evaluaron sus enlaces químicos, cristalinidad, carga superficial y comportamiento mecánico ante cambios térmicos. También estudiaron su capacidad para absorber agua tras ser secado mediante liofilización, un proceso que elimina el agua por congelación y vacío.
Los resultados indicaron que la mezcla equilibrada de quitosano y alginato ofrecía un buen balance entre resistencia estructural y capacidad absorbente. Estos hidrogeles demostraron retener entre 40 y 60 veces su peso en agua dependiendo del tiempo sumergido durante su fabricación, manteniendo su estabilidad incluso a temperaturas elevadas.
A medida que avanza la investigación, el equipo planea incorporar fertilizantes naturales al hidrogel y evaluar su rendimiento en condiciones reales de cultivo. También se analizarán aspectos como su biodegradación y ecotoxicidad para garantizar su seguridad ambiental antes de considerar una aplicación agrícola más amplia.
Este estudio ha sido cofinanciado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación junto con fondos europeos a través del proyecto ‘Desarrollo de matrices proteicas para la liberación controlada de nutrientes y agua en horticultura’. También recibió apoyo financiero del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades mediante la Agencia Estatal de Investigación.
El gel se fabrica combinando quitosano y alginato, dos compuestos naturales. Se ajusta el pH del quitosano para formar una estructura sólida y luego se sumerge en una disolución de cloruro de calcio para reforzar la estructura del alginato, resultando en un material que retiene agua de manera eficiente.
El nuevo hidrogel es biodegradable y está hecho de materiales naturales, lo que reduce su impacto ambiental en comparación con los hidrogeles sintéticos que pueden derivar de productos petroquímicos y tienen una degradación limitada en el medio natural.
Se espera que el hidrogel pueda ser utilizado no solo para conservar la humedad del suelo durante periodos de sequía, sino también para liberar nutrientes y fertilizantes de manera controlada, mejorando así la eficiencia en el uso de recursos agrícolas.