DESARROLLO DE UNA NUEVA GENERACIÓN DE POLÍMEROS BIODEGRADABLES CON APLICACIONES INDUSTRIALES: PROYECTO SUBVENCIONADO POR AVI

Europa Se Siente

La Agència Valenciana de la Innovació (AVI) con financiación de la Unión Europea, ha impulsado  el proyecto «Desarrollo de una nueva generación de polímeros biodegradables con aplicaciones industriales» con nº de expediente INNTA3/2023/5, cuyo objetivo ha sido el estudio y la modificación de polímeros biodegradables para su aplicación en el ámbito de los fertilizantes. Los materiales desarrollados se han empleado como recubrimientos de fertilizantes, contribuyendo a reducir los problemas asociados a la liberación rápida y a la lixiviación De este modo, el proyecto aborda la pérdida de eficiencia de los fertilizantes en campo y su impacto ambiental, minimizando tanto la contaminación por lixiviación hacia aguas residuales como las pérdidas por volatilización.

Mediante resolución de fecha 9 de marzo de 2023, el secretario general técnico de la Agència Valenciana de la Innovació ordenó el pago de una ayuda por un importe de 49.645,47 euros. Esta ayuda se enmarca en el programa Promoción del Talento, dentro de la línea de actuación L3. Doctorandos Empresariales (INNODOCTO).

El proyecto, desarrollado en el marco de un doctorado industrial en colaboración con el Departamento de Química Sostenible de la Universitat Jaume I, se llevó a cabo tanto en las instalaciones de la propia Universidad como en las de Zschimmer & Schwarz España, en Vila-real (Castellón).

Resumen de los objetivos iniciales del proyecto

El proyecto tiene como objetivo el desarrollo de nuevos materiales poliméricos biodegradables y de origen renovable capaces de sustituir a los polímeros sintéticos no biodegradables utilizados actualmente en sistemas de recubrimiento de fertilizantes de liberación controlada. Para ello se han investigado principalmente biopolímeros naturales, especialmente quitosano, y su modificación química con el fin de ajustar sus propiedades fisicoquímicas, como la hidrofobicidad, la estabilidad frente al agua y la capacidad de formación de películas. Los materiales desarrollados se orientan a su aplicación como recubrimientos de fertilizantes, en particular sulfato de amonio, permitiendo modular la liberación de nutrientes y mejorar la eficiencia agronómica. Asimismo, el proyecto contempla la caracterización fisicoquímica de los materiales obtenidos, la evaluación de su comportamiento en sistemas de liberación controlada y el análisis de su biodegradabilidad, contribuyendo al desarrollo de soluciones sostenibles alineadas con los principios de economía circular y reducción de microplásticos en el sector agrícola

Resultados obtenidos

Durante el proyecto se ha desarrollado y optimizado un sistema de recubrimiento biodegradable basado en quitosano modificado químicamente para aplicaciones en fertilizantes de liberación controlada. En una primera etapa se investigó la funcionalización del quitosano mediante homocisteína tiolactona para mejorar sus propiedades de barrera frente al agua y su estabilidad estructural. Posteriormente se desarrolló una metodología alternativa basada en procesos mecanoquímicos en estado sólido, que permitió realizar simultáneamente la modificación del polímero y su aplicación como recubrimiento sobre sulfato de amonio, reduciendo significativamente el consumo de disolventes y mejorando la viabilidad del proceso desde el punto de vista industrial. Los experimentos de optimización permitieron incrementar el porcentaje de partículas recubiertas de tamaño superior a 2 mm desde aproximadamente un 9 % hasta cerca del 70 %, demostrando la escalabilidad del proceso. Los estudios de liberación mostraron que los gránulos recubiertos presentan una liberación significativamente más lenta del fertilizante en comparación con el material sin recubrimiento. Finalmente, los ensayos de biodegradabilidad confirmaron que los polímeros desarrollados mantienen su carácter biodegradable bajo condiciones controladas, cumpliendo criterios internacionales de biodegradación.

Valor diferencial frente a otras alternativas en el mercado

El valor diferencial del proyecto radica en el desarrollo de sistemas de recubrimiento para fertilizantes basados en polímeros biodegradables que pueden sustituir a los polímeros sintéticos no biodegradables utilizados actualmente en fertilizantes de liberación controlada. Muchos de los recubrimientos industriales existentes se basan en materiales derivados del petróleo, como polietileno, poliuretanos o acrilatos, que pueden generar residuos plásticos persistentes y microplásticos en el suelo agrícola. El enfoque desarrollado en este proyecto se basa en biopolímeros de origen natural, especialmente quitosano, que pueden modificarse químicamente para ajustar sus propiedades de permeabilidad y estabilidad sin perder su biodegradabilidad. Además, la implementación de procesos mecanoquímicos en estado sólido permite reducir el consumo de disolventes y simplificar las etapas de purificación, mejorando la sostenibilidad del proceso y su potencial escalabilidad industrial. Los resultados obtenidos demuestran que estos recubrimientos permiten controlar la liberación de nutrientes y mejorar la eficiencia del fertilizante, al tiempo que reducen el impacto ambiental asociado a los sistemas poliméricos convencionales. Este enfoque representa una alternativa tecnológica alineada con las futuras restricciones regulatorias europeas relacionadas con la presencia de microplásticos en productos agrícolas.