Los fertilizantes agrícolas son fundamentales para garantizar la seguridad alimentaria mundial, restaurar la fertilidad del suelo y mantener la producción de cultivos. Sin embargo, el uso excesivo y poco eficiente de estos recursos puede suponer una amenaza medioambiental, contaminando las aguas y generando gases de efecto invernadero como el óxido nitroso. A este desafío han respondido investigadores de la American Chemical Society, quienes han desarrollado esferas de vidrio como un fertilizante de liberación controlada y compatible con el medio ambiente.
Innovación en la Agricultura Sostenible
Según Danilo Manzani, coautor del estudio, «los resultados muestran que los fertilizantes de vidrio pueden ser adaptados a las necesidades de las plantas, liberando nutrientes de forma lenta y sostenible para aumentar la productividad sin perjudicar la calidad del suelo». Este enfoque se presenta como una solución viable ante el creciente uso de productos químicos agrícolas a lo largo del tiempo. En 2020, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estimó que la demanda global de fertilizantes superaría los 200 millones de toneladas métricas.
Los fertilizantes suelen contener nitrógeno, fósforo y, en menor medida, otros elementos como el calcio. Sin embargo, los beneficios de estos nutrientes se pierden a menudo debido a la lixiviación en las aguas subterráneas y a las emisiones al aire, lo que provoca la necesidad de aplicaciones frecuentes y genera problemas ambientales secundarios, como las crecientes floraciones de algas tóxicas. Para contrarrestar estos efectos, los investigadores diseñaron un fertilizante de vidrio multicomponente, soluble en agua y con liberación controlada de nutrientes.
El equipo de Manzani y Eduardo Ferreira sintetizó un vidrio que contiene varios micro y macronutrientes, tales como fósforo, potasio y calcio. Este vidrio fue triturado en partículas pequeñas (menos de 0.85 milímetros de ancho) y grandes (de 0.85 a 2 milímetros de ancho). En una primera prueba, las partículas se añadieron a agua o a una solución tampón que imitaba las condiciones del suelo. Los resultados mostraron que cada nutriente se liberó de forma constante desde ambas tamaños de partículas durante un periodo de 100 horas, con pequeñas fluctuaciones.
Posteriormente, los investigadores aplicaron una solución nutritiva o diferentes cantidades de esferas de vidrio a un suelo sembrado con césped típico de prados y fairways, comparando el crecimiento de las plantas en ambos tratamientos. La solución nutritiva, aplicada una sola vez, estimuló inmediatamente el crecimiento de las plantas, pero el efecto se desvaneció rápidamente. En cambio, la aplicación única del fertilizante de vidrio mantuvo el crecimiento de las plantas de manera sostenida, independientemente del tamaño de las partículas, aunque el crecimiento total dependía de la dosis de esferas utilizadas.
Asimismo, el equipo evaluó la posible ecotoxicidad del fertilizante de vidrio exponiendo semillas de lechuga y cebolla a las esferas. Los resultados indicaron que las semillas expuestas al fertilizante de vidrio presentaron tasas de germinación y salud celular similares a las que no fueron expuestas o a las tratadas con nutrientes solubles. Los investigadores concluyen que estos resultados evidencian una alternativa eficiente y sostenible a los fertilizantes convencionales, con un menor impacto ambiental.
Más información: José Hermeson da Silva Soares et al, Design and Performance of a Multicomponent Glass Fertilizer for Nutrient Delivery in Precision Agriculture, ACS Agricultural Science & Technology (2025). DOI: 10.1021/acsagscitech.4c00243
