En el panorama actual de la agricultura, la fase de germinación de las semillas representa un período crítico. Es aquí donde las plántulas son más vulnerables a la falta de agua y a la presencia de sustancias químicas como los herbicidas. Los desafíos en esta etapa temprana pueden generar costos adicionales y reducir el rendimiento de los cultivos. Para abordar esta problemática, un consorcio de institutos Fraunhofer ha presentado una solución innovadora: el recubrimiento multifuncional y biodegradable SeedPlus, que protege las semillas, optimiza el suministro de agua y neutraliza los herbicidas sin contaminar el suelo.
El sistema SeedPlus, fruto de la colaboración entre el Instituto Fraunhofer de Tecnología Química (ICT), el Instituto de Microingeniería y Microsistemas (IMM) y el Instituto de Biología Molecular y Ecología Aplicada (IME), consiste en un recubrimiento de semillas de múltiples capas, totalmente biodegradable. Su diseño busca asegurar una germinación robusta, incluso bajo condiciones ambientales adversas, como sequías temporales o la presencia de productos fitosanitarios en el terreno. Este enfoque combina dos funciones vitales: proporcionar soporte hídrico y ofrecer protección selectiva contra los herbicidas, lo que permite que las semillas se desarrollen en un entorno más favorable.
Este recubrimiento avanzado está compuesto por capas de espesores ajustables, lo que permite su personalización según el tipo y tamaño de la semilla. Esta flexibilidad es crucial para la agricultura europea, que abarca desde cultivos extensivos como la remolacha hasta especies más delicadas. Además, la aplicación localizada del recubrimiento, directamente sobre cada semilla, minimiza el consumo de recursos, aplicando agua y protección solo donde es necesario. Este método no solo reduce la cantidad total de fitosanitarios requeridos, sino que también mejora la eficiencia en el uso de insumos agrícolas.
Una característica distintiva de SeedPlus es su capacidad para almacenar y gestionar el agua. La matriz polimérica que envuelve la semilla puede retener una gran cantidad de líquido y liberarlo gradualmente a la plántula. Esta cualidad es especialmente valiosa en épocas de precipitaciones irregulares o en suelos con baja capacidad de retención hídrica, como se observa en las primaveras cada vez más secas en Europa. Un suministro de agua dirigido puede marcar la diferencia entre una siembra exitosa y una cosecha con pérdidas significativas.
Además del soporte hídrico, el recubrimiento incorpora una membrana protectora selectiva contra herbicidas. Esta capa utiliza materiales adsorbentes, como el carbón activado, que actúan como filtro, disminuyendo la exposición de la plántula a los herbicidas sin inhibir la germinación. Esto permite que las semillas recubiertas resistan mejor los tratamientos herbicidas, un factor crucial en la agricultura intensiva. Esta doble función no solo mejora la supervivencia inicial de los cultivos, sino que también abre la puerta a una reevaluación de la dosis y frecuencia de uso de fitosanitarios, en línea con los objetivos europeos de reducir la carga química en la agricultura.
El aspecto más relevante de este recubrimiento es la elección de materiales. A diferencia de las soluciones convencionales que emplean polímeros sintéticos que derivan en microplásticos persistentes, SeedPlus utiliza formulaciones de origen natural. Los investigadores han reemplazado los polímeros sintéticos con mezclas de polisacáridos, proteínas, cauchos naturales y materiales inorgánicos porosos. Estas combinaciones han sido probadas para ofrecer un equilibrio óptimo entre almacenamiento de agua, protección contra herbicidas y germinación eficaz. Al ser biodegradables, estos materiales se descomponen en el suelo de forma controlada, sin dejar residuos problemáticos ni contribuir a la acumulación de plásticos en las áreas agrícolas.
Para asegurar la inocuidad ambiental de los nuevos materiales, el Instituto Fraunhofer IME ha implementado una plataforma de cribado ecotoxicológico. Antes de la encapsulación, los componentes del recubrimiento son evaluados en organismos modelo de ecosistemas acuáticos y terrestres, con pruebas específicas de degradabilidad a largo plazo. Este riguroso proceso garantiza que los materiales no causen efectos adversos en la fauna del suelo o en las aguas superficiales, un avance significativo respecto a muchos recubrimientos convencionales que solo consideran el rendimiento agronómico.
La tecnología SeedPlus no se limita a un único método de recubrimiento, sino que emplea diversos procesos industriales de encapsulación, adaptándose al tipo y tamaño de la semilla. Para semillas sensibles, se utiliza el proceso de lecho fluidizado, que permite un control preciso del espesor de las capas. Para grandes volúmenes, se aplica el recubrimiento en tambor, que produce una capa uniforme adecuada para la producción en masa. En el caso de semillas muy pequeñas, se opta por el método de superficie química húmeda, sumergiéndolas en la estructura líquida del recubrimiento. Esta versatilidad permite adaptar la solución a cultivos estratégicos en Europa, como la remolacha azucarera, y a especies relevantes para la transición hacia materias primas renovables, como el diente de león ruso.
Los ensayos realizados en invernadero y en campo con semillas de diente de león ruso y remolacha azucarera han demostrado la eficacia del recubrimiento biodegradable. Se ha observado un aumento de hasta el 58% en la tasa de germinación en comparación con las semillas sin tratar. Este incremento se traduce en una menor necesidad de resiembras, una nascencia más uniforme y una mayor homogeneidad del cultivo, facilitando la planificación de prácticas de riego, abonado y control de malezas. Además, se ha confirmado que las semillas recubiertas son compatibles con la maquinaria agrícola existente, sin requerir cambios significativos en los equipos o las prácticas de los agricultores.
En resumen, la implementación de un recubrimiento biodegradable y multifuncional como SeedPlus tiene un impacto transformador en la agricultura europea y en el medio ambiente. Contribuye a la reducción del uso de fitosanitarios, mejora la eficiencia hídrica y elimina una fuente silenciosa de contaminación como los microplásticos agrarios. Al proteger las semillas de forma localizada y suministrar agua de manera precisa, se reduce la necesidad de tratamientos generalizados, disminuyendo la carga química en el ambiente. Esto se alinea con los objetivos de la Unión Europea de reducir los productos fitosanitarios y avanzar hacia sistemas de producción más sostenibles. La gestión mejorada del agua ayuda a los cultivos a soportar mejor los episodios de sequía y la eliminación de polímeros sintéticos previene la acumulación de partículas plásticas en los suelos agrícolas. Finalmente, una mayor resiliencia de los cultivos reduce la presión sobre los ecosistemas naturales, consolidando esta tecnología como un pilar fundamental para la agricultura del futuro en Europa, al integrar de manera eficiente la gestión del agua, la protección contra herbicidas y la erradicación de microplásticos.
