Preparación de matrices biodegradables en forma de macroesferas con mezclas de polímeros para su potencial aplicación como fertilizantes y biofertilizantes de liberación controlada

Abstract

La presente Tesis estudia el desarrollo de un método simple, rápido y económico para producir un soporte polimérico que permite encapsular agentes químicos o microorganismos promotores del crecimiento vegetal con el objetivo de producir fertilizantes o biofertilizantes de liberación controlada. Los polímeros biodegradables de origen natural o sintético seleccionados son el quitosano, el almidón y el alcohol polivínilico. El quitosano o las mezclas binarias de quitosano y almidón o, quitosano y alcohol polivínilco fueron capaces de formar matrices poliméricas en forma de macroesferas utilizando una solución acuosa de tripolifosfato de sodio seleccionado como agente entrecruzante. Por su naturaleza policatiónica, el quitosano puede formar un enlace iónico con el entrecruzante seleccionado en un amplio rango de pH. En particular se seleccionó un pH básico debido a que se genera un hidrogel con una densidad de entrecruzamiento baja que ayuda al material a tener un mayor hinchamiento que se encuentra asociado a una mayor carga de agente activo a encapsular. Para analizar la estructura de los materiales preparados con distintos porcentajes de quitosano y tiempos de entrecruzamiento se utilizó: espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FITR) y resonancia magnética nuclear para sólidos (RMN CP-MAS). Se utilizarán la microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDS) para analizar la morfología de las macroesferas obtenidas con las mezclas poliméricas y evaluar el contenido de fósforo. La estabilidad térmica de los materiales se estudiará usando calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA) y su primera derivada (DTGA). La cristalinidad de los materiales se evaluará usando difracción de rayos X (XRD). Se determinó la cinética de hinchamiento para conocer la capacidad máxima de retención de agua de todas las matrices preparadas. 5 Se utilizó nitrato de potasio como fertilizante químico modelo y células de Azospirillum brasilense y P. fluorescens para producir los biofertilizantes. Los microorganismos seleccionados se cargaron solos o de manera conjunta. En el caso de los fertilizantes químicos preparados, se encontró que la cinética de liberación en agua se extendió durante 14 días alcanzando un porcentaje de liberación entre 70 y 98 % de la sal cargada según la matriz utilizada. Se comprobó que las macroesferas seleccionadas para desarrollar los biofertilizantes pueden ser cargadas con medios conteniendo Azospirillum brasilense y/o Pseudomonas fluorescens y permanecer almacenadas durante un período de 12 meses mostrando aún altos títulos de ambos microorganismos viables (109 unidades formadoras de colonias.g-1 de A. brasilense y 108 unidades formadoras de colonias.g-1 de P. fluorescens). En función de los resultados obtenidos durante el desarrollo de la presente Tesis se encontró que las macroesferas preparadas mostraron propiedades que las hacen adecuadas en la industria agroquímica para la fertilización química o biológica de liberación controlada.