Evaluación de hidrogeles para aplicaciones agroforestales

Evaluating hydrogels for agriforestry applications

Con hidrogeles sintetizados por medio de la técnica de polimerización en suspensión inversa (PSI), compuestos por acrilamida y acrilato de potasio entrecruzados con N, N’ metilen-bis-acrilamida y que presentan diferentes comportamientos desde el punto de vista de capacidad y velocidad de hinchamiento, módulo elástico y propiedades de liberación, se estudia la modificación de las propiedades hidráulicas de un suelo tipo franco arcilloso realizando curvas de retención de humedad, empleando ollas de presión de plato cerámico, y se desarrollan montajes para evaluar la modificación en la retención de los mismos, ante condiciones de dosificación prolongada e instantánea de agua de irrigación. Adicionalmente, se realizan cultivos de acacia y rábano en fase vivero en suelos acondicionados con diferentes hidrogeles, en el primer cultivo se evalúa el retraso en la marchitez de la especie y en el segundo la diferencia en crecimiento; simultáneamente para los cultivos, se hace el seguimiento del contenido de humedad in situ del suelo con respecto al tiempo. Se logra un método para la medición del módulo elástico y las propiedades de liberación y se establece un modelo para predecir el comportamiento de los hidrogeles en el suelo con el conocimiento de sus propiedades básicas en el estado libre. Finalmente, los resultados muestran la bondad del uso de hidrogeles en estas aplicaciones: hay mayor facilidad de liberación y retención de agua aprovechable por el suelo, retraso notable del marchitamiento en condiciones hostiles, y es mayor el crecimiento de las especies, entre otros beneficios, además se establecen pautas para definir las características del hidrogel más adecuado dependiendo de la aplicación deseada y se realiza una proyección hacia la disminución del consumo de agua para el mantenimiento de un cultivo.

Introducción

Los hidrogeles son materiales poliméricos superabsorbentes, son sólidos granulares caracterizados por tener estructura tridimensional entrecruzada de cadenas flexibles (Okay, 2000; Barón et al., 2005). En contacto con agua, esta se desplaza hacia el interior de la partícula de hidrogel, dada la menor actividad de agua que allí se presenta; a medida que el agua se difunde, la partícula incrementa su tamaño y las cadenas poliméricas se mueven para acomodar las moléculas de agua, simultáneamente, la presencia de puntos de entrecruzamiento evita que las cadenas en movimiento se separen y por tanto se disuelvan en el agua. Recientemente se cuenta con aplicaciones de estos materiales en productos de higiene personal (Buchholz y Graham, 1998), agricultura, forestales y horticultura (Buchholz y Graham, 1998; Mohana y Padmanabha, 2001; Mohana et al., 2001; Penagos y Quintero, 1999; Kiatkamjornwong y Phunchareon, 1999) acondicionamiento de suelos (Buchholz y Graham, 1998), liberación controlada de fármacos (Katime et al., 1999; Beltrán y Forero, 2001; Bueno y Chamorro, 2002; Ditta y Pinilla, 2002), materiales de construcción, cableado eléctrico y sensores (Buchholz y Graham, 1998; Okay, 2000), entre otras aplicaciones.

En la aplicación agrícola usualmente se emplean hidrogeles con alta proporción de acrilamida con el fin de evitar la reducción de capacidad de hinchamiento que se observa en hidrogeles de alto contenido de acrilato (características iónicas) cuando se encuentran con los cationes multivalentes que normalmente están en el suelo o en el agua de irrigación (Buchholz y Graham, 1998; Omidian, 1998).