Formulación liquida utilizable como fertilizante foliar para tratar la deficiencia de Hierro en cultivos
Se trata de una nueva patente de la Universidad Nacional de San Juan, en este caso, de la primera de la Facultad de Filosofía, Humanidades y Artes, mediante su Instituto de Ciencias Básicas. Sus autoras son la licenciada Delia Beatriz Pappano, la doctora Mabel Del Carmen Vega y la profesora Gabriela Graciela Santiago. En este texto, Delia Pappano describe su invento.
Por Lic. Delia B. Pappano
La patente obtenida refiere a la invención de una “formulación liquida utilizable como fertilizante foliar para tratar la deficiencia de Hierro en cultivos”. En particular, se refiere a una formulación liquida utilizable como fertilizante foliar para tratar la deficiencia de Hierro en cultivos que comprende una solución coloidal estable de Hierro (III) complejado con Sacarosa, que contiene una concentración de Hierro soluble en un rango que se encuentra entre desde alrededor de un 20% hasta alrededor de un 25% p/v, la cual se encuentra amortiguada a un pH de alrededor de entre 4 y 12, de preferencia a un pH de alrededor de entre 5 y 7 y, más preferentemente aún, a un pH de alrededor de 6. Dicha formulación puede aportar a los cultivos una concentración de potasio iónico soluble en un rango que se encuentra entre desde alrededor de un 8% hasta alrededor de un 15% p/v. De manera opcional, la formulación puede contener uno o más tensoactivos. En realizaciones especialmente preferidas de la invención, la formulación líquida de la invención se encuentra a un pH de alrededor de 6.
Esta patente es el resultado de un proyecto de investigación en categoría “patentes” aprobado y financiado por la Universidad Nacional de San Juan en la convocatoria 2012.
Este proyecto de investigación surge a partir de los resultados obtenidos en un proyecto anterior, de mi autoría, “Evaluación de los requerimientos nutricionales de micronutrientes en cultivos frutales de la provincia de San Juan”, donde a partir de los estudios realizados en diferentes fincas de producción vitícola en suelos con pH ácido (Pocito al este de Ruta 40 y Caucete) y suelos calcáreos con pH alcalino (Pedemonte cordillerano de Pocito, Zonda y Ullum) se determinó una fuerte presencia de clorosis férrica, es decir una baja concentración de hierro en masa foliar – cultivo- en los suelos alcalinos por su incapacidad de absorber hierro y baja concentración de Zinc en masa foliar – cultivo- en suelos ácidos, en ambos casos con una consecuente disminución en la calidad y cantidad de la producción.
La absorción de hierro por raíz se da cuando se encuentra en un estado de oxidación Fe2+, grado de oxidación imposible de encontrar en suelos con pH superiores a 7 (suelo calcáreo), razón por la cual la fertilización edáfica no soluciona el problema.
La fertilización foliar presenta grandes ventajas comparativas en la aplicación de micro y mesonutrientes, debido a las bajas cantidades implicadas en el suministro; la uniformidad de aplicación cuando se utilizan cantidades muy pequeñas del fertilizante, la falta de contacto con el suelo, evitando la interacción por reacciones químicas y la competencia con malezas; y el alto cociente de utilización entre las cantidades aplicadas y las absorbidas por las plantas, logrando un cultivo cuantitativa y cualitativamente más rentable.
Las sales de hierro son muy solubles por lo que tienen la desventaja de perderse fácilmente por lavado cuando se las aplica foliarmente. Su velocidad de absorción es más lenta que la de un quelato y su poder de retención en la superficie de la hoja debido a su/s carga/s positivas es muy grande, por lo cual no se puede garantizar una absorción eficiente. Para lograr un efecto positivo, las sales de hierro se aplican en dosis mucho más altas con los consecuentes riegos de fitotoxicidad y quema de follaje. Para evitar esto los fertilizantes foliares de cationes son neutralizados mediante agentes quelantes.
Un quelato es un compuesto orgánico, de origen sintético (EDTA /EDTPA) o natural (aminoácidos, ácidos, fúlvicos, ácidos húmicos) que puede combinarse con un catión metálico y lo compleja, formando una estructura heterocíclica de fácil y rápida absorción por hoja y tallos verdes.
El quelato protege al catión de otras reacciones químicas, oxido-reducción, inmovilización, precipitación, etc., neutralizando su carga, lo que constituye una ventaja que facilita su absorción.
Los fertilizantes foliares de Hierro comercializados en Argentina, todos de origen importado, usan como agente quelante EDTA (BMS) o una mezcla de aminoácidos y ácidos fúlvicos/húmicos (Stoller), ambos con precios prohibitivos para el agricultor medio de la provincia y con el agravante de que los complejos con aminoácidos y ácidos fúlvicos/ húmicos son fuertemente coloreados (negros) que generan tinción en la fruta disminuyendo fuertemente su calidad.
La experiencia recabada en campo, el estudio y conocimiento sobre la capacidad complejante de los Hidratos de Carbono, debido a su riqueza en grupo oxidrilos (OH-) con una fuerte disponibilidad de electrones no enlazantes en medio básico conjuntamente con la necesidad de dar respuesta a un requerimiento del sector productivo de la provincia, determinó la presentación de un proyecto de investigación en la categoría patente en el año 2012 cuyo objetivo fue la obtención de un “Fertilizante foliar de hierro complejado con Sacarosa (azúcar de mesa)”, cuyo resultado es la patente recientemente otorgada.
Para la obtención de fertilizante se utilizaron Sacarosa p.a. y Sacarosa común (azúcar de mesa) como agentes complejantes, Cl3Fe.6(H20) y Fe2(S04)3. (H20) como sales de Hierro (III) y Na2C03, K2C03, Na (OH) y K (OH) en relaciones y concentraciones variables como agentes alcalinizantes; como solvente extractor del complejo se utilizó Etanol 96% y Acetona y se usaron distintos intervalos de tiempo y temperatura y pH variable en un rango de 4 a 10.
En el metabolismo vegetal el exceso de Sodio resulta altamente perjudicial para el desarrollo de los cultivos. Es por ello que, de acuerdo con realizaciones particulares de nuestra investigación, en la etapa determinante de la síntesis del complejo se sustituyeron los compuestos de Sodio por compuestos de Potasio, de manera de permitir la obtención de complejos con una óptima concentración de Hierro, minimizando la competencia Hierro/Potasio por el ligando, es decir lograr una formulación líquida con una adecuada concentración de Hierro y Potasio, ambos solubles y de fácil absorción foliar, con el beneficio de que el potasio favorece el proceso madurativo de la fruta, permitiendo así adelantar la cosecha, lo que posibilita el ingreso anticipado a los mercados.
En las distintas realizaciones particulares de la invención, se proponen rutas alternativas de síntesis para la obtención del complejo en estado sólido, utilizando una sal de Sulfato Hierro (Fe2(SO4)3) y múltiples variaciones en cuanto a concentración y naturaleza de los Carbonatos (Sodio y Potasio) e Hidróxidos (Sodio y Potasio), con el fin de determinar la vía sintética más conveniente para lograr la relación Hierro/Potasio/Sodio más conveniente para el desarrollo de los cultivos.
El fertilizante líquido obtenido es un sistema heterogéneo, el cual puede presentarse en forma de solución coloidal liófila o de una suspensión coloidal. De preferencia, el sistema heterogéneo es una solución coloidal liófila, debido a que resulta ser más estable en el tiempo, a distintos valores de pH, con o sin tensoactivos.
Asimismo, por lo general, una solución coloidal liófila es de más fácil manejo al momento de la aplicación en el cultivo. De acuerdo con la invención, aun cuando el sistema heterogéneo proporciona relaciones de concentraciones de Fe y K superiores a las de los fertilizantes actualmente disponibles en el comercio, proporciona también una concentración de Na que no resulta perjudicial para los cultivos.
Un aspecto distintivo en nuestra investigación, es la utilización azúcar de mesa (Sacarosa comercial) como agente complejante, logrando óptimos rendimientos en la reacción y con una sustancial reducción en el costo del producto y el uso, además, de la sal de Sulfato Férrico por su menor costo y por no tener efectos nocivos para el desarrollo del cultivo.
De todas las formulaciones investigadas, la solución coloidal N°19 sustituye la base utilizada para potenciar la nucleofilia de los OH de la sacarosa (NaOH) por KOH logrando una formulación líquida (solución coloidal) estabilizada con tensoactivos con una relación de FeIII/K adecuada para el desarrollo del cultivo y una muy baja concentración (no tóxica) de Na+.
El fertilizante fue ensayado en vivero y en finca utilizando como referencia comparativa aplicaciones en simultáneo en las mismas condiciones experimentales, de un fertilizante foliar comercial.
Las aplicaciones en vivero se realizaron sobre plantines de vitis vinífera, variedad Imperial seedless, de 2 años de edad, divida en dos poblaciones, con y sin inducción de clorosis férrica y con y sin tensoactivos.
Los ensayos en campo se realizaron sobre una plantación de uva de mesa variedad Imperial seedless de 15 años de antigüedad del distrito de Carpintería, Dpto. Pocito, ubicada en el pedemonte cordillerano.
Los resultados obtenidos, en los ensayos en vivero y en campo, determinaron un alto grado de absorción tanto para el fertilizante sin tensoactivos, como para el formulado con tensoactivo, con concentraciones foliares de hierro superiores a la del fertilizante comercial sin presentar tinción en el fruto, más allá de reiteradas aplicaciones (cuatro).
Al momento de la presentación del proyecto en el año 2012, muy pocos colegas confiaban en la factibilidad cierta de cumplir con el objetivo propuesto, en las condiciones de infraestructura técnicas y de instrumental científico del Instituto de Ciencias Básicas, es por ello que necesito y debo agradecer muy especialmente a mi equipo de investigación, la Dra. Mabel Vega (investigadora del Instituto) y la, en aquel momento, recién recibida Profesora de Química Gabriela Santiago (adscripta al proyecto), que confiaron y me acompañaron poniendo todas sus energías, esfuerzo, capacidades y trabajo para vencer las adversidades y lograr el sueño de sintetizar el fertilizante.
En el año 2015 se presentó ante el INPI la solicitud de patentamiento. Hoy, a los 7 años, y luego de varias revisiones científicas, aprobaron y reconocieron nuestro trabajo. Nos otorgaron la patente.
Objetivo cumplido.
¡¡¡¡¡Gracias Mabel y Gabi!!!!!
El antecedente y resultado de este proyecto dio lugar a que a los dos años diseñara, elaborara y presentara bajo mi dirección un proyecto PDTS con el objetivo de obtener un Fertilizante Foliar de Zinc usando también como complejante azúcar de mesa. Su Resultado fue exitoso, se diseñó una reacción de síntesis novedosa y también logramos obtener con éxito el fertilizante, el que demostró una gran capacidad de absorción en los trabajos de vivero y campo.
En el año 2016 se presentó su patentamiento. Estamos a la espera de su resolución.
Para terminar, quiero destacar una frase que no me pertenece, pero refleja exactamente lo que representa y ES un investigador científico de la Universidad Nacional de San Juan:
“En principio… la investigación necesita más cabeza que medios” – Severo Ochoa.
