Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada (NPK) cubiertos con polímeros biodegradables Íngrid Yadira Aguilar Ráquira Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias, Departamento de Química Bogotá D.C., Colombia 2014
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Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada
(NPK) cubiertos con polímeros biodegradables
Íngrid Yadira Aguilar Ráquira
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Química
Bogotá D.C., Colombia
2014
Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada
cubiertos con polímeros biodegradables
Íngrid Yadira Aguilar Ráquira
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Ciencias - Química
Directora:
Ph.D. Química, María José Martínez Cordón
Línea de Investigación:
Agroalimentaria y Ambiental
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Química
Bogotá D.C., Colombia
2014
Este trabajo está dedicado a mis padres, María E. Ráquira y Luis A. Aguilar.
La perseverancia por sí sola no me hará una
profesional exitosa, pero con ella, podré ir
más lejos que la mayoría de la gente.
Agradecimientos No podría estar más agradecida con Dios. Son innumerables las oportunidades,
lecciones y experiencias que me ha brindado para llegar hasta este punto de mi vida.
Hoy puedo decir que crecí no solamente como profesional sino como persona, aprendí
que no importa la decisión que se tome, lo importante es hacer lo que nos llena y motiva.
A mis padres, María Eugenia y Luis Alberto, quienes se han sacrificado en silencio y me
han apoyado incondicionalmente. Gracias por demostrarme que una acción vale más que
mil palabras.
A mis hermanos. Luis Andrés, quien ha sido un ejemplo a seguir, y Samuel Alejandro,
quien ha sido motivación desde el momento en que llegó a casa.
A mis amigos por escucharme y motivarme en cada uno de los momentos difíciles. Ellos
saben que ha sido un camino de muchos esfuerzos, enseñanzas y lágrimas.
A los profesores María José Martínez y César Sierra por su ayuda y confianza.
Al Laboratorio de Suelos de la Facultad de Agronomía, lugar que se convirtió en una
escuela para mi, y en especial a los analistas Alexander Nieves, Fabio Rincón y Álvaro
Jiménez por su gran colaboración.
A mis compañeros de trabajo, por los momentos de alegría y sonrisas que me han
brindado, sin saberlo ustedes se convirtieron en un respiro durante momentos difíciles.
Y a todas las personas que de una u otra manera me ayudaron durante el desarrollo de
este trabajo.
Resumen y Abstract IX
Resumen
En este trabajo se describe la preparación de fertilizantes de liberación controlada
incorporados en matrices poliméricas basadas en almidón, xantano, alginato y quitosan.
Las formulaciones fueron preparadas mediante la mezcla y posterior tableteado de los
fertilizantes sólidos (NH4)2HPO4 y KCl junto con la matriz polimérica. Se realizaron
ensayos de liberación en agua y CaCl2 0.01 N para comparar el perfil de liberación de las
diferentes formulaciones, en las cuales se contrastó el perfil de liberación de los
nutrientes NPK, obteniendo que la formulación basada en xantano tardó alrededor de 90
min en liberar el 50% de los nutrientes incorporados, es decir hasta tres veces más que
las demás formulaciones.
Los datos de liberación en medio acuoso fueron ajustados al modelo de liberación
Korsmeyer-Peppas, mientras que los datos obtenido de liberación en suelo fueron
ajustados a un modelo de primer orden. Se encontró que la matrices siguen difusiones
diferentes a la Fickiana. La formulación basada en xantano sigue el caso de transporte II,
y las formulaciones basadas en los polielectrolitos xantano:quitosan, alginato quitosan y
el polímero xantano-almidón siguen el Super Caso II de transporte. Los ensayos de
liberación y lixiviación, permitieron determinar que estas cuatro formulaciones pueden ser
declaradas como fertilizantes de liberación controlada, conforme a lo establecido por el
Figura 3-26. Cantidad lixiviada de nutrientes en el suelo modelo 1. .............................................. 55
Figura 3-27. Cantidad lixiviada de nutrientes en el suelo modelo 2. .............................................. 55
Figura 3-20. Fracción de NH4+ lixiviada en función del volumen de agua percolada expresada
como volumen de poro para el suelo modelo 1. ...................................................................... 58
Figura 3-21.Fracción de HPO42- lixiviada en función del volumen de agua percolada expresada
como volumen de poro para el suelo modelo 1. ...................................................................... 58
Figura 3-22. Fracción de K+ lixiviada en función del volumen de agua percolada expresada como
volumen de poro para el suelo modelo 1. ................................................................................ 59
Figura 3-23.Fracción de NH4+ lixiviada en función del volumen de agua percolada expresada como
volumen de poro para el suelo modelo 2. ................................................................................ 59
Figura 3-24.Fracción de HPO42- lixiviada en función del volumen de agua percolada expresada
como volumen de poro para el suelo modelo 2. ...................................................................... 60
Figura 3-25. Fracción de K+ lixiviada en función del volumen de agua percolada expresada como
volumen de poro para el suelo modelo 2. ................................................................................ 60
Contenido XIV
Lista de tablas Pág.
Tabla 1-1.Tipos de cubiertas poliméricas y matrices utilizadas en la preparación de Fertilizantes de
Liberación Controlada. ............................................................................................................. 12 Tabla 1-2. Clasificación de los sistemas de liberación controlada. ................................................. 13 Tabla 1-3. Propiedades fisicoquímicas de los agroquímicos modelo. ............................................. 16 Tabla 1-4.Interpretación de los mecanismos de liberación difusional desde matrices poliméricas
hinchables con forma de tableta cilíndrica. .............................................................................. 21 Tabla 2-1.Matrices poliméricas de las formulaciones ensayadas. .................................................. 24 Tabla 2-2.Parámetros para la determinación de bases intercambiables por absorción atómica. ... 28 Tabla 3-1. Grado de hinchamiento.. ................................................................................................ 36 Tabla 3-2.Parámetros del ajuste al modelo Korsmeyer–Peppas para los datos de liberación en
agua.. ....................................................................................................................................... 45 Tabla 3-3.Parámetros del ajuste al modelo Korsmeyer–Peppas para los datos de liberación en
CaCl2 0.01 N pH 5.0. ................................................................................................................ 47 Tabla 3-4.Parámetros de la curvas de ajuste de los datos de liberación en el suelo modelo 1 y
tiempo de liberación del 50% de cada nutriente. ..................................................................... 52 Tabla 3-5. Parámetros de la curvas de ajuste de los datos de liberación en el suelo modelo 2 y
tiempo de liberación del 50% de cada nutriente. ..................................................................... 52 Tabla 3-6. Propiedades físicas de los suelos modelo. ...................... ¡Error! Marcador no definido. Tabla 3-7. Retardo en la lixiviación de los nutrientes NPK. ............................................................. 62 Tabla 3-8. Propiedades fisicoquímicas del suelo modelo 1 antes y después de los ensayos de
lixiviación. ................................................................................................................................. 64 Tabla 3-9. Propiedades fisicoquímicas del suelo modelo 2 antes y después de los ensayos de
𝑉𝑉𝐵𝐵: Volumen de sulfato ferroso gastado en la titulación del blanco en mL
𝑉𝑉𝑀𝑀: Volumen de sulfato ferroso gastado en la titulación de la muestra en mL
N: Normalidad del sulfato ferroso
0.003: Peso de carbono en g/meq
PM: peso de la muestra en g
2.8.6 Fósforo disponible Una muestra de 2.85 g de suelo fue extraída con 20 mL de solución extractora Bray II
(HCl 0.1 N + NH4F 0.03 N) por 40 segundos. El fósforo fue determinado como ortofosfato
determinando la absorbancia del complejo azul de molibdato reducido con acido
ascórbico. La absorbancia de las soluciones patrón y de las muestras fue determinada
en el espectrofotómetro UV-Vis Perkin Elmer Lambda 25, a una longitud de onda de 890
nm, después de 15 min y antes de 30 min de mezcladas las soluciones.
La concentración de fósforo disponible en el suelo en mg kg-1 es igual a:
𝑮𝑮 = 𝑳𝑳∗𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟐𝟐𝟎𝟎𝑮𝑮𝑴𝑴
(2. 5)
Donde:
30 Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables
𝐿𝐿: Concentración de fósforo en el extracto en mg L-1
0.020: Volumen solución extractora en L
PM: Peso de la muestra de suelo en kg
2.8.7 Boro disponible Una muestra de 10.0 g de suelo fue extraída con 25.0 mL de solución extractora (0.2 g
Ca(H2PO4)2•H2O y 1.0 mL de ácido acético glacial en 1.0 L agua destilada). El boro
extraído fue determinado por el método de la Azometina H. La absorbancia de las
soluciones patrón y de las muestras fue determinada en el espectrofotómetro UV-Vis
Perkin Elmer Lambda 25, a una longitud de onda de 420 nm, después de 2 h de
desarrollo de color.
La concentración de boro disponible en el suelo en mg kg-1 es igual a:
𝑩𝑩 = 𝑳𝑳∗𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟐𝟐𝟐𝟐𝑮𝑮𝑴𝑴
(2. 6)
Donde:
𝐵𝐵: Concentración de boro en el extracto en mg L-1
0.025: Volumen solución extractora en L
PM: Peso de la muestra de suelo en kg
2.8.8 Elementos menores intercambiables (Cu, Fe, Mn, Zn) La extracción de los microelementos disponibles en el suelo se realizó con una solución
preparada por disolución de 14.92 g de trietanolamina, 1.96 g de ácido
dietilentriaminopentaacético y 1.11 g de CaCl2 en 1.0 L de agua desionizada y ajustando
el pH a 7.30 ± 0.05.
Una muestra de 12.50 g de suelo fue mezclada con 25.0 mL de solución extractora con
constante agitación durante 2 h y posteriormente fue centrifugada. El sobrenadante fue
filtrado y la valoración de los cationes realizada en el espectrofotómetro de absorción
atómica Perkin Elmer – Analyst 300.
¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. 31
2.8.9 Amonio en suelo por destilación Una muestra de 5.0 g de suelo fue sometida a extracción con 50 mL de KCl 1.0 N,
mediante agitación mecánica durante 1 h. Pasado este tiempo la muestra es centrifugada
y una alícuota de 40 mL del extracto es destilada utilizando un destilador semiautomático
Labconco, sobre una solución de ácido bórico 2%.
El amonio destilado es valorado por titulación potenciometrica del ácido bórico con H2SO4
0.005 N hasta pH 4.50.
2.9 Ensayos de lixiviación en columnas de suelo Para determinar la tasa de lixiviación de las formulaciones preparadas se utilizó el
montaje mostrado en la Figura 2-1. Las columnas consistieron de cilindros de PVC
(diámetro interno = 5.7 cm , altura = 15 cm) con una malla de 0.5 mm al fondo, en las
cuales se dispusieron 20 g de arena, previamente lavada con HCl 1 N, al fondo de la
columna, sobre la cual se cargaron 250 g de uno de los suelos modelo previamente
tamizado a 2 mm. Cada columna fue parcialmente sumergida en una solución de CaCl2
0.01 N para humedecer el suelo por capilaridad y permitir el correcto humedecimiento y
percolación del lixiviado a través de la columna de suelo. Cuando la solución de CaCl2
ascendió completamente, la columna fue retirada de la solución y fue tapada con un
película plástica para reducir la evaporación de agua.
32 Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables
Lixiviado
Embudo
Malla de geotextil
Columna rellena de Suelo
Figura 2-2. Esquema del montaje de lixiviación en columnas de suelo.
Una vez finalizado el drenaje se introdujeron 2 tabletas de la formulación ensayada a 1.0
cm de profundidad y se taparon nuevamente las columnas con la película plástica.
Después de 24 h, 25 mL de agua fueron rociados en cada columna de suelo, simulando
un régimen de pluviosidad alta (12 mm/día), y el lixiviado producido fue recogido para
analizar el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio. El proceso de lixiviación se repitió a
intervalos de 24 h durante 10 semanas. Todos los resultados fueron basados en tres
réplicas de cada ensayo.
De esta manera se hicieron un total de 8 ensayos: seis con las formulaciones de
fertilizante listadas en la Tabla 2-1, una con suelo sin fertilizar y otra con suelo en el cual
se incorporó una tableta preparada solo con KCl y (NH4)2HPO4 con la misma cantidad
contenida en las formulaciones de liberación controlada. Cada ensayo fue hecho por
triplicado.
¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. 33
2.10 Evaluación del contenido NPK en las soluciones percoladas
La solución percolada a través de las columnas fue recolectada cada 24 h. Las soluciones fueron almacenadas a 4ºC hasta el momento de su análisis. El contenido de
potasio, fósforo y amonio fue determinado como se indica en las secciones 2.8.4, 2.8.6 y
2.8.9, respectivamente, exceptuando el paso de extracción en los tres casos.
3. Resultados y discusión
3.1 Confirmación síntesis xantano-almidón
Numero de onda (cm-1)
1000200030004000
% T
rans
mita
ncia
0
20
40
60
80
100
Figura 3-1. Espectro infrarrojo xantano-almidón.
En la Figura 3-1 se muestra el espectro infrarrojo del sólido obtenido tras la reacción de
almidón, xantano y hexametafosfato de sodio. El espectro muestra el perfil típico de un
polisacárido en el rango de 920–1100 cm-1 con los picos característicos atribuidos al
estiramiento del enlace C-O/C-C. El pico alrededor de 1404 -1410 cm-1 es debido a la
flexión OH. El pico alrededor de 1606 cm-1 es debido al agua ligada presente tanto en la
estructura del almidón como en el xantano. La banda alrededor de 2917 cm-1 es
característica del estiramiento C-H en alifáticos, mientras que la banda ancha centrada
en 3319 cm-1 es debida a los grupos O-H y es atribuida a los estiramientos vibracionales
asociados con los puentes de hidrogeno inter e intramoleculares de los grupos hidroxilo.
Shalvari et.al. reportaron que el espectro infrarrojo de la mezcla física de almidón,
xantano y trimetafosfato de sodio presenta dos picos característicos a 1298 y 997 cm-1
36 Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables
debido a los enlaces P=O y P-O, respectivamente, mientras que los polisacáridos
entrecruzados con grupos fosfato presentan un nuevo pico alrededor de 1244 – 1266 cm-
1, como el observado en el espectro infrarrojo del almidón modificado.11
3.2 Grado de hinchamiento de los polímeros En la Tabla 3-1 se lista el grado de hinchamiento (GHP) obtenido para cada uno de los
biopolímeros utilizados en las formulaciones agroquímicas propuestas. El ingreso de
agua al sistema polimérico define no solo la estabilidad mecánica del mismo, sino
también la cinética de liberación de los agroquímicos incorporados. El almidón, el
xantano, y el alginato son polímeros que tras ser hinchados, se solubilizan en agua
debido a que no tienen una estructura entrecruzada, ni cadenas poliméricas lo
suficientemente largas que disminuyan su compatibilidad con el agua. Debido a esto fue
necesario medir el grado de hinchamiento de las tabletas tras 6 h de inmersión en el
medio de liberación.
Tabla 3-1. Grado de hinchamiento. (Media ± Desviación Estándar, n = 3).
Polímero GHP en agua GHP en CaCl2 0.01 M
Almidón pregelificado 0.441 ± 0.014 0.404 ± 0.010
Alginato 0.877 ± 0.023 0.712 ± 0.013
Xantano 1.156 ± 0.021 1.001 ± 0.010
Quitosan 0.472 ± 0.009 0.514 ± 0.012
Xantano:quitosan 1.414 ± 0.008 1.102 ± 0.019
Alginato:quitosan 1.048 ± 0.020 1.099 ± 0.027
Almidón-xantano 1.957 ± 0.022 1.814 ± 0.041
El almidón pregelificado presentó un grado de hinchamiento de 0.441, cercano a valores
reportados para almidones de maíz.11 Este bajo grado de hinchamiento muestra una alta
interacción entre las cadenas poliméricas de amilosa y amilopectina, que impiden la
entrada de agua en los gránulos del almidón. En cuanto a los polímeros aniónicos;
alginato y xantano, se obtuvieron grados de hinchamiento de 0.877 y 1.156
respectivamente. El mayor grado de hinchamiento de estos polímeros se debe a la
presencia de las cargas aniónicas de los grupos carboxílicos sobre las cadenas
poliméricas, lo cual hace que el polímero tenga una mayor afinidad por el agua.
¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.apítulo 3 37
Los polielectrolitos complejos presentan un mayor grado de hinchamiento que los
polímeros por separado, lo cual se puede deber al aumento en el número de cargas
fijadas a la red polimérica que provoca un incremento en las repulsiones electrostáticas
entre las cadenas, y así mismo, un aumento en la hidrofilicidad y en el grado de
hinchamiento del polímero.
Normalmente, un incremento de la densidad de entrecruzamiento genera una
disminución en el grado de hinchamiento de un polímero.11 Sin embargo, en el caso del
almidón entrecruzado, la reacción con hexametafosfato introduce cargas aniónicas, que
se repelen entre sí, y generan una expansión de la red polimérica que facilita la absorción
de agua. Además de esto, los contraiones de las cargas aniónicas introducidas pueden
incrementar la presión osmótica y por lo tanto generar un aumento en el grado de
hinchamiento del polímero.
El grado de hinchamiento para los polímeros aniónicos, alginato y xantano resultó
significativamente menor en la solución de CaCl2. Esta disminución en la capacidad de
retención de agua en la estructura de estos polímeros es debida a la presencia del ión
Ca2+, el cual actúa como un agente de gelificación, hace la estructura menos hidrofílica y
por lo tanto disminuye el grado de hinchamiento de la estructura polimérica.57
El quitosan presentó un aumento en el grado de hinchamiento, el cual puede ser debido
a que por debajo de pH 6.2 el quitosan se encuentra protonado y por lo tanto la
estructura se hace más hidrofílica favoreciendo el hinchamiento de la misma.
3.3 Ensayos de liberación en agua Los porcentajes de liberación de cada nutriente fueron calculados y graficados como una
función del tiempo para comparar el perfil de liberación de las formulaciones ensayadas.
En las Figuras 3-2, 3-4 y 3-6 se muestran los perfiles de liberación de NH4+, HPO4
2- y K+
para las matrices poliméricas estudiadas, desde el inicio del ensayo hasta el tiempo
requerido para que las diferentes formulaciones alcanzaran la máxima liberación. Aunque
el perfil de liberación obtenido con el ensayo de liberación en agua o en CaCl2 0.01 N no
refleja el tiempo real de liberación de las formulaciones en suelo, si permite contrastar los
perfiles de diferentes formulaciones, y así seleccionar la matriz polimérica con una mayor
38 Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables
posibilidad de adecuarse a los requerimientos de un cultivo a lo largo de su ciclo de
crecimiento.75
La tableta basada en almidón se disgregó rápidamente al ponerse en contacto con el
medio de liberación agitado, por lo tanto el comportamiento de liberación de esta
formulación en medio acuoso no pudo ser estudiado adecuadamente. Del mismo modo
la tableta de quitosan se desintegró rápidamente por lo cual la liberación tanto de
amonio, como fosfatos y potasio fue muy rápida y no controlada como se observa en la
Figura 3-2. En cuanto a la formulación de alginato se observó que inicialmente la tableta
se hincha en agua pero rápidamente la matriz polimérica es erosionada debido a la
solubilidad del alginato en agua, lo que facilita la liberación de los fertilizantes contenidos
en el alginato que se solubiliza.
El xantano mostró la liberación de amonio, fosfato ácido y potasio más controlada, en
comparación con las demás formulaciones, tomando cerca de 90 minutos para liberar el
50% de los nutrientes en la formulación, mientras que las formulaciones basadas en los
polielectrolitos xantano:quitosan, alginato:quitosan y el almidón modificado xantano-
almidón, tardaron alrededor de 25 min, 35 min y 30 min para alcanzar el 50% de
liberación de los nutrientes.
A pesar de que las formulaciones basadas en xantano:quitosan, alginato:quitosan y
xantano-almidón presentan una elevada liberación de nutrientes al inicio del ensayo, se
puede considerar que el uso de estas formulaciones es promisorio para la liberación
controlada en suelo.
En todos los casos la relación molar N:P es estequiométrica y cercana a la del fertilizante
sólido (NH4)2HPO4 mostrando que en ningún caso se presentó una retención de amonio
o fosfato en las formulaciones de xantano, alginato, o quitosan.
¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.apítulo 3 39
3.4 Liberación de las formulaciones en suelo Las Figuras 3-14 a 3-19 muestran el comportamiento de liberación de N, P y K en los
suelos modelo. En este ensayo no se evaluaron las formulaciones basadas en almidón,
alginato y quitosan debido a los resultados poco promisorios obtenidos del ensayo de
liberación en medio acuoso.
Los datos obtenidos fueron analizados inicialmente ajustándolos al modelo Korsmeyer –
Peppas, sin embargo, los coeficientes de correlación obtenidos fueron menores a 0.80,
mostrando que este modelo empírico no es capaz de describir la liberación de los
nutrientes incorporados en las matrices poliméricas hacia un medio de liberación más
complejo como el suelo. Posteriormente los datos fueron ajustados a una cinética de
liberación de primer orden:
𝐹𝐹 = 𝐹𝐹0𝑒𝑒−𝑘𝑘𝑡𝑡 (4.2)
48 Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables
Donde 𝐹𝐹0 es la cantidad inicial de fertilizante en una tableta, 𝐹𝐹 es la cantidad de
fertilizante remanente en una tableta a un tiempo de liberación 𝑡𝑡, y 𝑘𝑘 es la constante
cinética, obteniendo coeficientes de correlación R2 mayores a 0.95, también reportados
para otros fertilizantes de liberación lenta o controlada77 como se muestra en la Tablas 3–
4 y 3 – 5. Las curvas mostradas en las Figuras 3-14 a 3-19 corresponden al ajuste de los
datos a la cinética de liberación de primer orden.
0
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
0 20 40 60 80
%N
H4+
0
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
Tiempo (días)
20 40 60 80E
%N
H4+
B C A
D
Figura 3-14. %NH4+ remanente en las tabletas de liberación controlada incubadas en el
suelo modelo 1. A. Fertilizante puro, B. Xantano, C. Xantano-almidón, D. Alginato:quitosan, E. Xantano:quitosan. (Media ± DE).
¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.apítulo 3 49
%H
PO
42 -
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
0 20 40 60 80
%H
PO
42 -
0
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
Tiempo (días)
20 40 60 80
A B C
D E
Figura 3-15. %HPO42- remanente en las tabletas de liberación controlada incubadas en
el suelo modelo 1.A. Fertilizante puro, B. Xantano, C. Xantano-almidón, D. Alginato:quitosan, E. Xantano:quitosan. (Media ± DE).
%K+
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
0 20 40 60 80
%K+
0
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
Tiempo (días)
20 40 60 80
A B C
D E
Figura 3-16. %K+ remanente en las tabletas de liberación controlada incubadas en el suelo modelo 1. A. Fertilizante puro, B. Xantano, C. Xantano-almidón, D.
Alginato:quitosan, E. Xantano:quitosan. (Media ± DE).
50 Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables
%
NH
4+
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
Tiempo (días)
0 20 40 60 80
%N
H4+
0
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
A B C
D E
Figura 3-17.%NH4+ remanente en las tabletas de liberación controlada incubadas en el
suelo modelo 2. A. Fertilizante puro, B. Xantano, C. Xantano-almidón, D. Alginato:quitosan, E. Xantano:quitosan. (Media ± DE).
%H
PO
42-
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
0 20 40 60 80
Tiempo (días)
0 20 40 60 80
%H
PO
42-
0
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
Figura 3-18. %HPO4
2- remanente en las tabletas de liberación controlada incubadas en el suelo modelo 2. A. Fertilizante puro, B. Xantano, C. Xantano-almidón, D.
Alginato:quitosan, E. Xantano:quitosan. (Media ± DE).
¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.apítulo 3 51
%K
+
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
Tiempo (días)
0 20 40 60 80
%K
+
0
20
40
60
80
100
Tiempo (días)
20 40 60 80
Figura 3-19. %K+ remanente en las tabletas de liberación controlada incubadas en el
suelo modelo 2. A. Fertilizante puro, B. Xantano, C. Xantano-almidón, D. Alginato:quitosan, E. Xantano:quitosan. (Media ± DE).
Según el Comité de Estandarización Europeo un fertilizante puede ser denominado
Fertilizante de Liberación Controlada siempre que el nutriente declarado como fertilizante
de liberación controlada, cumpla con ciertas características de liberación en suelo,
tomando como tiempo cero el momento en que el fertilizantes es incorporado al suelo:
No más del 15% liberado tras 24 h.
No más del 75% liberado tras 28 días
Las formulaciones ensayadas en suelo basadas en xantano, alginato:quitosan,
xantano:quitosan y xantano-almidón, cumplieron con los dos parámetros iníciales, por lo
tanto se podrían declarar como fertilizantes de liberación controlada con un periodo de
liberación exhaustiva superior a 70 días en todos los casos.
52 Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables
Tabla 3-4.Parámetros de la curvas de ajuste de los datos de liberación en el suelo
modelo 1 y tiempo de liberación del 50% de cada nutriente.
Esto muestra que la velocidad de liberación fue poco influenciada por las características
fisicoquímicas de los suelos utilizados. Los tiempos de vida media de las formulaciones
ensayadas xantano, alginato:quitosan, xantano:quitosan y xantano-almidón fue de 2, 37,
20, 20 y 23 días, para el suelo modelo 1 y 3, 30, 23, 18 y 24 días, para el suelo modelo
2. También se concluye a partir de este ensayo, que estas formulaciones pueden ser
declaradas como fertilizantes de liberación controlada ya que cumplen con los requisitos
expuestos por el Comité de Estandarización Europeo.
Finalmente, en los ensayos de lixiviación, se encontró que los suelos no sufrieron
cambios significativos en sus características fisicoquímicas. La incorporación de los
fertilizantes en las matrices poliméricas no evitó la lixiviación de los nutrientes NPK a
través de las columnas de suelo, ya que la función principal de la matriz polimérica es
retardar la disponibilidad y velocidad en la que los nutrientes se hacen disponibles en la
solución del suelo. Tanto en el suelo 1 como en el suelo 2, los nutrientes N y P
presentaron los mayores retardos de lixiviación con las formulaciones basadas en
xantano y xantano-almidón seguido por las formulaciones basadas en los polielectrolitos
xantano:quitosan y alginato:quitosan, mientras que el K+ tuvo los mayores factores de
retardo cuando se utilizó xantano y alginato:quitosan.
Según todo lo citado anteriormente podemos concluir que las formulaciones de
fertilizante basadas en xantano, xantano-almidón y los polielectrolitos xantano:quitosan y
alginato:quitosan, son altamente promisorias como formulaciones de liberación
controlada, y teniendo en cuenta que este trabajo es el inicio de una línea de
investigación de liberación controlada de formulaciones agroquímica basadas en
materiales poliméricos, se abre un gran campo de estudio en la modificación de las
matrices poliméricas con el objeto de controlar los perfiles de liberación no solo de
Anexo B. Nombrar el anexo B de acuerdo con su contenido 69
fertilizantes inorgánicos sino también de otros agroquímicos como los herbicidas y
pesticidas en suelo.
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