Los herbicidas que se utilizan para controlar las malezas pueden afectar a las plántulas y perturbar el crecimiento de cultivos sensibles. Además, las semillas en germinación son particularmente vulnerables a la falta de precipitación. Los meses de marzo y abril han sido a menudo extremadamente secos en Alemania en los últimos años, lo que provoca que las plántulas se marchiten antes de poder establecerse. Los investigadores de Fraunhofer quieren contrarrestar esto: como parte del proyecto SeedPlus, el Instituto Fraunhofer de Microingeniería y Microsistemas (IMM), el Instituto Fraunhofer de Tecnología Química (ICT) y el Instituto Fraunhofer de Biología Molecular y Ecología Aplicada (IME) han desarrollado un recubrimiento de semillas diseñado para garantizar un rendimiento estable, incluso en condiciones ambientales adversas. Su enfoque es de bajo consumo de recursos, respetuoso con el medio ambiente y sostenible.
© Fraunhofer IMMRecubrimiento de semillas con función combinada de soporte y protección
Característica única: recubrimiento con función combinada de protección y soporte
Dos funciones clave se combinan en el recubrimiento SeedPlus y se incorporan en la encapsulación: una función de soporte para una mejor gestión del agua (función de almacenamiento de agua) y un recubrimiento que protege las semillas contra los herbicidas. Formulaciones naturales basadas en polímeros naturales garantizan que las semillas reciban humedad de forma constante durante la fase de germinación, incluso cuando el agua es escasa. "El recubrimiento libera el agua de manera uniforme hacia la plántula de forma dirigida. Su característica especial es su capacidad de almacenar cantidades extraordinarias de agua, y eso es una ventaja en periodos de sequía", explica Anna Musyanovych, científica investigadora en Fraunhofer IMM. Al mismo tiempo, la membrana selectiva, que incluye materiales adsorbentes como el carbón activado, protege a las plántulas de los herbicidas sin afectar la germinación ni el crecimiento. El recubrimiento multifuncional permite reducir el uso de productos fitosanitarios y mejora las condiciones para el cultivo en regiones con precipitaciones limitadas. "El recubrimiento está compuesto por múltiples capas de distintos grosores que encapsulan las semillas. La forma y el tamaño dependen del tipo de semilla utilizada, y el recubrimiento puede ajustarse a los requisitos de las semillas y producirse a escala", dice Alexander Dresel, científico investigador en Fraunhofer ICT. "Utilizamos diferentes procesos de encapsulación, según el tipo de semilla."
El proceso de lecho fluidizado permite un control preciso del espesor de las capas, lo que lo hace especialmente adecuado para tipos de semillas sensibles. En este proceso, las semillas se mantienen en suspensión en el lecho fluidizado mediante una corriente de gas mientras se rocían con los materiales de recubrimiento. En el proceso de recubrimiento en tambor, las semillas se agitan en un tambor giratorio mientras los materiales de recubrimiento se añaden gradualmente. "Este proceso conduce a un recubrimiento uniforme de las semillas y es una buena opción para la producción en masa", explica Thomas Heintz, de Fraunhofer ICT. Para recubrir semillas más pequeñas, los científicos investigadores de Fraunhofer ICT recurren al método de superficie química húmeda, en el que las semillas se sumergen en la estructura de recubrimiento que luego se deja escurrir.
Agricultura sostenible: recubrimiento de semillas libre de microplásticos
Los recubrimientos convencionales de semillas contienen con frecuencia componentes químicos sintéticos, que se consideran microplásticos. Los investigadores de Fraunhofer han sustituido estos polímeros sintéticos, que pueden tener un impacto adverso en el medio ambiente, por formulaciones naturales ecológicamente inocuas. Philip Känel, científico investigador en Fraunhofer IME en Münster, explica: "Nos basamos exclusivamente en materiales naturales orgánicos e inorgánicos. Realizamos pruebas sistemáticas con diferentes combinaciones de materiales, incluidos polisacáridos, proteínas, cauchos y materiales inorgánicos porosos como el carbón activado, para determinar las composiciones más eficientes." El recubrimiento SeedPlus actúa directamente sobre la semilla, lo que significa que el agua y la protección se proporcionan exactamente donde se necesitan, permitiendo reducir la cantidad de pesticidas utilizados.
© Fraunhofer IMMSemillas de diente de león en cápsulas de alginato producidas mediante el proceso de goteo
Pruebas en exterior y en invernadero
Los investigadores realizaron pruebas con semillas de diente de león ruso y remolacha azucarera tanto en invernaderos como en condiciones exteriores para verificar que la combinación de función de protección y almacenamiento de agua realmente funciona. Se examinó, entre otras cosas, el impacto que diferentes formulaciones y composiciones tienen en la capacidad de germinación de las semillas. En comparación con semillas no tratadas, la tasa de germinación alcanzada con semillas recubiertas fue hasta un 58 por ciento mayor. También se consideraron otros aspectos, como la aptitud para el almacenamiento de semillas recubiertas y la compatibilidad con técnicas de siembra comunes.
Para poder hacer afirmaciones fiables sobre la ecotoxicidad y el comportamiento de degradación de los materiales de recubrimiento durante la fase de desarrollo del material y para identificar cualquier riesgo ambiental relevante, los investigadores de Fraunhofer IME también han establecido una plataforma de cribado para evaluar los recubrimientos innovadores de semillas. Antes de producir las semillas encapsuladas, los investigadores examinan los componentes individuales del recubrimiento de semillas en términos de su impacto ecotoxicológico en organismos modelo de entornos acuáticos y terrestres para confirmar su inocuidad ambiental. Para descartar una posible exposición a largo plazo, estas pruebas también incluyeron una evaluación de la degradabilidad de los componentes individuales. "El diseño sostenible de nuestra tecnología de semillas nos permite contribuir a la reducción de la contaminación ambiental y apoyar una agricultura respetuosa con el medio ambiente, preparada para el futuro y que logra altos rendimientos", dice Känel.
Fuente: www.fraunhofer.de
