Eliminar los microplásticos en las tierras de cultivo

Jul 13, 2023

1 de octubre de 2021

por la Sociedad Fraunhofer

En muchos países, los agricultores y jardineros utilizan películas de mantillo para aumentar el rendimiento de sus cultivos. Las películas suelen estar hechas de polietileno y pueden usarse para controlar el crecimiento de malezas, la temperatura del suelo y el consumo de agua. Lamentablemente, el material a base de petróleo no es biodegradable. En consecuencia, los residuos de la película deben recogerse al final de la temporada con un esfuerzo considerable o contaminarán los campos. En el marco del proyecto NewHyPe, los investigadores del Instituto Fraunhofer para la Investigación de Silicatos (ISC) están trabajando con socios europeos para desarrollar papeles de mantillo sostenibles y biodegradables con una capa protectora híbrida.

Los residuos plásticos no sólo contaminan los océanos sino también las tierras de cultivo. Según un estudio de la Universidad de Bayreuth, en las tierras agrícolas convencionales se pueden detectar partículas de plástico grandes y pequeñas. Las películas de mantillo que cubren el suelo de parterres o tierras de cultivo en agricultura y jardinería contribuyen a la contaminación. Su objetivo es prolongar las temporadas de crecimiento y reducir las malas hierbas, pero también reducir la evaporación y mejorar el equilibrio hídrico del suelo.

Las películas de polietileno (PE) a base de petróleo deben recogerse después de la cosecha. Esto suele dejar residuos. En consecuencia, los residuos de PE permanecen en el suelo durante décadas y se acumulan allí porque los microorganismos no pueden descomponerlos. Los fragmentos de PE pueden tener un impacto físico en el suelo y entrar en la cadena alimentaria. Si bien ya se encuentran disponibles películas biodegradables hechas de ácido poliláctico, son muy caras. Un equipo de investigadores del Fraunhofer ISC de Würzburg trabaja con socios industriales y de investigación de Alemania, Finlandia y Noruega en el proyecto NewHyPe para desarrollar alternativas biodegradables y sostenibles. Un sustituto ecológico de las películas grandes debe ser económico y poder producirse en masa.

Los socios del proyecto confían en papel a base de celulosa para desarrollar películas sostenibles. "Una ventaja del papel es que se puede descomponer muy rápidamente sin dejar residuos. Pero actualmente este proceso es demasiado rápido. El material no dura toda la temporada agrícola. Cuando llueve varias veces, el material se ablanda y la protección desaparece. ya no es eficaz", afirma el Dr. Klaus Rose, investigador del Fraunhofer ISC. En consecuencia, se necesita un recubrimiento funcional para estabilizar el papel y contrarrestar la rápida degradación. La capa protectora híbrida está hecha de ORMOCER. La clase de material de estos polímeros híbridos inorgánicos-orgánicos se desarrolló hace más de 30 años en Fraunhofer ISC. "El recubrimiento se compone de dos componentes diferentes, polímero orgánico y silicato inorgánico, que normalmente no son compatibles. Pero combinados proporcionan estabilidad química y mecánica manteniendo la degradabilidad", explica el investigador. El material sustituto debería durar una temporada agrícola de entre tres y seis meses y luego debería descomponerse por completo. Las primeras pruebas demostraron que el recubrimiento del papel aumenta su tenacidad en húmedo, haciéndolo más estable que su contraparte sin recubrimiento. Además, una prueba de compostaje demostró que el material recubierto se descompone más lentamente.

Además del recubrimiento funcional estabilizador, los socios del proyecto están trabajando en un papel de cobertura híbrido completamente nuevo, compuesto de celulosa funcionalizada con ORMOCER incorporados y nanocelulosa funcionalizada, que se caracteriza por una alta estabilidad inherente debido a su muy alta relación longitud-espesor. Se trata de unir fibras de celulosa con un aglutinante de polímero híbrido, reticulando las fibras individuales como un adhesivo. La densidad de la malla afecta la estabilidad. Este sistema aglutinante actúa eficazmente como revestimiento. En consecuencia, el papel híbrido no requiere ningún recubrimiento adicional. "El papel debe ser hidrofobizado, es decir, repelente al agua. Además, debe ser más resistente al desgarro que el papel normal. La estabilidad mecánica y la resistencia a los rayos UV son propiedades importantes. Después de la cosecha hay que ararlo". explica el químico. Lo óptimo del composite es el verdadero desafío. Una vez que esto esté completamente desarrollado, también la industria del embalaje podría beneficiarse del nuevo material: "El papel biodegradable en lugar de las láminas de plástico contribuiría significativamente a la protección del medio ambiente", afirma Rose.

El papel de cobertura se producirá mediante un proceso de rollo a rollo. Pero esto aún no está listo. Primero son necesarias numerosas pruebas, como por ejemplo cómo afecta la cobertura con películas de papel al crecimiento de los tomates y otros cultivos.

Proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft