10 agosto, 2020

La evolución del mercado de los fertilizantes de valor agregado

Escrito por: Thomas Martinez, Gerente de negocios Bioestimulantes y Franck Hennequart, Director de desarrollo e innovación y copropietario de Algaia.

Las compañías de fertilizantes están en la búsqueda constante de complementar las soluciones tradicionales de NPK con nuevos ingredientes y tecnologías para minimizar el impacto ambiental de los programas de nutrición de plantas y capa pluvial con nuevos marcos de regulación a nivel mundial.

Estas innovaciones buscan reducir el nivel de nutriente aplicado por hectárea en cultivo, sin comprometer el rendimiento y calidad de los cultivos, esto para mejorar la eficiencia del uso de los nutrientes, incrementar la disponibilidad de  nutrientes confinados en el suelo o fortalecer la tolerancia de las plantas al estrés abiótico. 

La nueva regulación europea de fertilizantes (EU 2019/1009), adoptó el término ¨bioestimulantes¨, después de muchas siglos de ambigüedad sobre el termino. La lista de sustancias aceptadas es larga, pero las familias principales de productos en términos de volumen y valor son: ácidos húmicos, hidrolizados de proteína (origen animal y vegetal), microorganismos beneficiosos (bacterias y hongos) y extractos de algas marinas.

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Las algas marinas han sido usadas por siglos como una entrada natural en los cultivos agrícolas en muchas partes del mundo.

Algas y microalgas

Extractos a base de alga se encuentran entre las principales categorías de bioestimulantes comercializadas en todo el mundo.  El nombre común es algas marinas o extractos de algas, pero nuevos productos a base de microalgas han surgido, donde se podría ver definiciones mas adelante.

Laminaria digitata (izquierda) and Ascophyllum nodosum (derecha)

Las algas representan una diversidad amplia de organismos que, como las plantas, pueden usar la energía de la luz para producir materia orgánica y gas- el fenómeno fisiológico conocido como fotosíntesis. Las algas se encuentran en el mar, pero también se pueden encontrar en agua dulce.

Las tres categorías principales de algas son principalmente marron, verde y roja. Todas estas variedades contienen clorofila para poder realizar fotosíntesis al fijar dióxido de carbono del agua y liberando el oxigeno en el agua.

Las tres categorías pueden ser divididas en dos grupos principales, las macroalgas que pueden ser vistas por el ojo humano y las micro algas, que necesitan dispositivos como microscopios para poder ser observados.

El uso de las micro-algas como la Espirulina y la Clorella son limitadas pero están creciendo en la producción de plantas bioestimulantes. El interés principal se basa en el hecho de que son fuentes de ¨Nitrógeno Vegetal¨ y pueden contener perfiles interesantes de aminoácidos que actúan como bioestimulantes.

Compuestos bioactivos

Extractos puros de algas marrones contienen varios compuestos orgánicos (bioactivos) que se definen como bioestimulantes. Los compuestos principales son alginatos, manitol, laminarina, fucoidanos y compuestos fenólicos. En pequeñas proporciones, los extractos de algas marrones también pueden contener proteínas, pigmentos, vitaminas y precursores de vitaminas. A continuación una revisión de las características principales:

  • Alginato es un quelato natural acido y estabilizador que puede mejorar la estructura del suelo al activar la formación de agregados entre los elementos del suelo y, por lo tanto, aumenta la captación y  translocación de nutrientes a la planta, promueve crecimiento de la raíz y actividad microbiana en el suelo. También tiene propiedades de retención del agua que incrementa la humedad alrededor de la rizosfera y tiene el potencial de prevenir estrés hídrico.
  • Manitol es un alcohol de azúcar que tiene varias funciones en el sistema de la planta, la función principal es que actúa como un osmoregulador, almacenando carbohidratos  o como un agente protector en contra de especies reactivas de oxigeno.

Algunos investigadores han observado un aumento en actividad enzimática antioxidante después de la aplicación de manitol en plantas bajo estrés salino.

  • Laminarinas y fucoidanos tienen un rol importante como inductor de plantas, basados en su capacidad estructural para activar varios grupos genéticos de las plantas, incluyendo algunos involucrados en la síntesis hormonal de la planta.
  • Compuestos fenólicos pueden modular el sistema antioxidante de cloroplastos en situaciones de estrés abióticos, como calor extremo, salinidad en el suelo o sequia.

Variación estacional y espacial

El entendimiento del modo de acción todavía no esta bien definido, principalmente debido a la compleja mezcla de compuestos bioactivos presentes en las algas, en varias concentraciones.

La mayoría de estos compuestos están sujetos a variación estacional y espacial dentro de una especie, lo que explica la gran variabilidad de productos finales en todo el mundo.

Figura 1. Caracterización de los principales activos biológicos del alga marina
Figura 2. Efectos de los extractos de alga marina en la germinación de la variedad de arabidopsis thaliana

Las diferencias a menudo se usan como argumentos comerciales para posicionar los productos. Sin embargo, con una falta de métodos analíticos en tiempo real lote a lote, es muy difícil para la industria garantizar contenidos mínimos y específicos de la mayoría de estos bioactivos. Información actual estandarizada solo ofrece una idea aproximada de lo que hay en los productos y esto ha generado como resultado incertidumbre para los formuladores y usuarios del producto en campo, que conduce a la posible falta de resultados consistentes en campo.

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Como un ejemplo de la variabilidad existente en extractos puros de algas marinas, la figura 1 muestra una comparación de los compuestos bioactivos principales encontrados en dos productos comerciales, ecklonia máxima y ascophyllum nodosum, y cuatro tipos de productos basados en laminaria digitata (p1,p2,p3 y p4) obtenidos con diferentes métodos de extracción.

Con los mismos productos se decidió llevar a cabo una prueba de germinación de semilla y alargamiento en arabidopsis thaliana con dos diferentes concentraciones (0.5% y 1.0%) y un testigo.

Los resultados se muestran en la figura 2, revelan una tendencia clara en variabilidad de la respuesta fisiológica de la planta, no solamente al usar diferentes especies, pero también mediante las mismas especies usando un método diferente de extracción.

Pruebas de germinación

Se decidió llevar a cabo otra comparación en Brasil con diferentes aplicaciones de extractos comerciales de algas marinas, con el prototipo elegido p1 y verificando su respuesta en la germinación de la semilla de maíz. Los tratamientos fueron: control no tratado (testigo), ascophyllum nodosum P1 a 2ml por Kg de semillas, ascophyllum nodosum P2 a 2ml por Kg de semillas, PGR1 a 5 ml por Kg de semillas, y laminaria digitata P1 a 2ml por Kg de semillas.

Figura 3. Germinación media de semillas de maíz, evaluadas entre 5 y 8 días después de aplicación

Laminaria digitata P1 y PGR1 incrementa la germinación a los cinco días después de la aplicación (DAA), por aproximadamente 10% sin diferencia en 8 DAA (ver figura 3). El mismo efecto se observo en el peso seco del maíz, pero PGR1 también incremento el peso seco de la raíz (ver figura 4).

Figura 4. Peso seco medio de semillas de maíz en 8 días después de aplicación

Todos los extractos comerciales de algas marinas llevaron a una germinación temprana, aunque laminaria digitata P1 y PGR1 llevo a niveles mas altos de peso seco.

Los efectos observados han generado un aumento del 23% en productividad, en una cosecha de invierno y una hipótesis fuerte es que el cultivo desarrollo un mejor sistema de raíz y por consiguiente, absorbe mejor los nutrientes del suelo.

Empresas, a través de colaboraciones con grupos académicos expertos, avanzan gradualmente para revelar los mecanismos del efecto del extracto de algas marinas usados en sus cultivos, con detección de los cambios producidos en la primera y segunda etapa del metabolismo después de la aplicación.

Sin embargo, estos estudios preliminares  llevados a cabo con prototipos y productos comerciales, deben ser vistos como una prueba de la importancia de tener un conocimiento profundo en cada lote del producto, propiamente definido y cuantificado.

Los mejores estándares de laboratorios, optimizan la preparación de la muestra y condiciones analíticas especificas, que son necesarias para dichos análisis. Además, para generar conformidad a las regulaciones se requiere cada vez mas la descripción detallada de la composición de productos vendidos en el mercado.

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