Por: Cyntia Szemruch1, Federico García1, Marta Astiz Gassó2, Silvia Sanchez3, Rosa Galián1, Nora Trejo1 y Yanina Ibáñez1.
1Facultad de Ciencias Agrarias, UNLZ; 2 Instituto Fitotécnico de Santa Catalina. UNLP; 3 Laboratorio de Semillas Francomano & Picardi.
Tecnología de Recubrimiento
El recubrimiento permite la acumulación gradual de sustancias en forma de capas sobre las semillas e incluye diversas técnicas y formulaciones (Figura 1) [1]. De esta manera es posible incorporar insecticidas, fungicidas, nutrientes, reguladores de crecimiento, bioestimulantes y protectores de estrés [2]. Se destaca por ser una tecnología muy eficiente, ya que emplea cantidades significativamente bajas y precisas de dichas sustancias. Además minimiza los problemas de deriva y la exposición de los trabajadores durante la manipulación [3]. El recubrimiento de semillas se ha propuesto también como una herramienta prometedora para la inoculación en diferentes cultivos, ya que es capaz de utilizar cantidades menores de microorganismos [4].
Los materiales estructurales utilizados en el recubrimiento de semillas pueden clasificarse en aglutinantes (binders) y rellenos (fillers).
Los aglutinantes son polímeros de origen natural o sintético, que proporcionan adherencia, cohesión y retención de los ingredientes activos sobre la semilla. Además mantienen la integridad del recubrimiento durante y después del secado. Por lo general, se aplican en forma líquida siendo los más empleados el agua, alcohol polivinílico, acetato de polivinilo, metilcelulosa, carboximetilcelulosa, maltodextrinas y goma arábiga. Dentro de este grupo también se incluyen los colorantes y tensioactivos para mejorar la solubilidad de los compuestos [5]. Los rellenos suelen ser polvos inertes, como bentonita, carbonato de calcio, talco, tierra de diatomeas, arena y polvo de madera [6].
Las semillas recubiertas se clasifican generalmente según su forma, tamaño y peso. Se emplea el término “coating”, cuando las sustancias colocadas no modifican significativamente la forma, tamaño o peso de las semillas [2]. Si el peso de la semilla aumenta entre un 20 y 200 % (dependiendo de su morfología), el procedimiento se describe como “incrustado” (Figura 2), siempre que la forma original de la semilla sea aún evidente [7]. Cuando la cantidad de material externo hace imposible discriminar la forma inicial de la semilla y su peso aumenta entre 200 y 5000 % el proceso se denomina “peleteado” [3]. Existen otras variaciones del recubrimiento que agrupan varias semillas o incorporan cantidades muy grandes de material en extrusadoras [6].
Biopolímeros
Los biopolímeros son compuestos provenientes de recursos renovables (plantas, microorganismos o animales) capaces de ser degradados en moléculas que no representan un peligro para el ambiente [8].
En la actualidad existe gran cantidad de biopolímeros con clasificaciones que consideran su naturaleza química, origen, toxicidad, desintegración y biodegradabilidad. La celulosa, lignina, almidón, colágeno, gelatina, ácido hialurónico, dextrano, heparina, xantano, elastina, fibrina, pectina y polihidroxialcanoatos son algunos ejemplos de los polímeros biodegradables más usados [9]. En la actualidad se utilizan en diversas industrias como la farmacéutica, alimenticia y agropecuaria.
La diversidad de biopolímeros y funciones de la tecnología de recubrimiento abre un abanico de oportunidades para el desarrollo de nuevas combinaciones en la producción agropecuaria, particularmente en la producción de semillas. Sin embargo, para garantizar su eficacia es necesario que dichas tecnologías cumplan con ciertos requisitos inherentes a su compatibilidad [15], eficiencia y estabilidad. Por otra parte, los productos empleados deben ser capaces de proteger a las plántulas del ataque de insectos y hongos durante la emergencia, sin ejercer un efecto perjudicial en la calidad fisiológica de las semillas o su vida útil [2, 16]. Dichos requisitos necesitan ser compatibles con un sistema de producción sustentable que proteja el medioambiente y minimice el uso de agentes tóxicos [10].
Las propiedades físicas y químicas de los diferentes polvos, en combinación con los aglutinantes, proporcionan una amplia variedad de resultados mecánicos y biológicos para los recubrimientos en semillas [6].
Estas interacciones resaltan la importancia de la correcta elección de las formulaciones y demanda más estudios que involucren diferentes metodologías [17], especies, condiciones y escalas de producción [4]. A esto se le suma una complejidad mayor si en las formulaciones se incluyen los biopolímeros antes mencionados.
Por lo tanto es importante avanzar en el conocimiento del efecto de las combinaciones de biopolímeros en la tecnología de recubrimiento, aplicada particularmente a las semillas de oleaginosas. Estos cultivos tienen una importancia estratégica ya que nuestro país se encuentra dentro de los primeros seis países exportadores a nivel mundial [11]. Además de la exportación de grano y aceite, Argentina cumple un rol estratégico en la producción de semillas de oleaginosas. La industria semillera comprende numerosos agentes locales e internacionales, incluyendo compañías privadas, cooperativas, instituciones públicas y asociaciones. En este área Argentina se destaca con montos significativos de inversión en investigación y desarrollo provenientes tanto del sector público como privado [12]. El mercado mundial de materiales de recubrimiento de semillas (colorantes, polímeros, rellenos y otros aditivos) en 2019 fue de 1.800 millones de dólares y se prevé que alcance los 3.000 millones de dólares en 2025 [5]. La información sobre los detalles específicos del recubrimiento y materiales de aplicación es escasa y no existe similitud en los equipos utilizados. Esta falta de divulgación limita la cuantificación de las mejoras y dificulta su adopción en producciones de pequeña escala.
Por su parte, el mercado del tratamiento biológico de semillas incluye una amplia gama de productos, incluidos biofertilizantes, bioplaguicidas y bioestimulantes, alcanzando entre 1 y 1,5 mil millones de dólares en 2020 [5].
En Argentina el mercado de los bioinsumos en oleaginosas está representado por inoculantes fijadores de nitrógeno (Bradyrhizobium sp.) y promotores de crecimiento (Trichoderma sp., Pseudomonas sp., Azospirillum sp., etc) (Figura 3) [13]. Algunas formulaciones de Trichoderma en semillas, fueron satisfactorias para el control de enfermedades y la estimulación del crecimiento [15, 17]. Se espera un aumento exponencial en la demanda de estos productos en la medida que se amplíe el conocimiento científico técnico, la legislación del sector y la necesidad de reducir las aplicaciones de sustancias nocivas para el medioambiente.
Proyecciones
Las proyecciones indican que para el 2022 el mercado de inoculantes/biofertilizantes llegaría a los 300 millones de dólares [14]. Nuestro equipo de trabajo investiga formulaciones de biopolímeros para el recubrimiento de semillas de oleaginosas (girasol, soja y colza) con el objetivo de generar conocimientos sobre estas herramientas tecnológicas. Se espera difundir rápidamente los resultados en revistas científicas y asociaciones que nuclean la cadena de producción de bioinsumos y semillas. El recubrimiento y los biopolímeros son tecnologías que pueden combinarse para reducir aún más el uso desmedido de sustancias tóxicas. Sin embargo, necesitan ser incluidos mediante procedimientos que cuiden la calidad fisiológica de las semillas luego de la cosecha y durante el almacenamiento.
Agradecimientos
Agradecemos a la FCA – UNLZ y al Ing. Matías Cerdá por la colaboración en las investigaciones del grupo de trabajo acreditadas bajo el proyecto N°I/A300.
Referencias
[1] Szemruch y Ferrari (2013) doi: 10.15258/sst.2013.41.1.12
[2] Szemruch (2011). Tesis de Master. UNC.
[3] Taylor (2020). Seed storage, germination, quality and enhancements. The physiology of vegetable crops. Ed. Wien y Stuzel. 2° Edición. CAB Internacional. Londres. Inglaterra. Pag. 1-30.
[4] Rocha et al. (2019) doi: 10.3389/fpls.2019.01357
[5] Afzal et al. (2020) doi: 10.3390/agriculture10110526
[6] Pedrini et al. (2017) doi:10.1016/j.tplants.2016.11.002
[7] Halmer (2000). Commercial seed treatment technology. Seed technology and its biological basis. Black, M. y Bewley, D. Eds, Pag. 257–283, Sheffield Academic Press, Inglaterra.
[8] Valero-Valdivieso et al. (2013) https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/20642/42269.
[9] Ashter (2016) doi:10.1016/b978-0-323-39396-6.00005-1
[10] Cerri et al. (2020) doi:10.1016/j.wasman.2020.04.038
[11] USDA (2020) http://www.fao.org/fileadmin/templates/est/COMM_MARKETS_MONITORING/Oilcrops/Documents/Food_outlook_oilseeds/Oilcrops_Oils_and_Meals_Food_Outlook_2020.pdf
[12] Mandl et al. (2019) https://www.argentina.gob.ar/sites/default/files/2021/05/informe_resultados_esid_produccion_de_semillas_2019.pdf
[13] Rapela y Curcio (2020). http://www.cpia.org.ar/agropost/nota/16
[14] MAGyP (2021) https://www.magyp.gob.ar/sitio/areas/observatorio_bioeconomia/indicadores/04/index.php
[15] Müller et al. (2017) http://aafitopatologos.com.ar/wp/wp-content/uploads/2017/06/Libro-de-res%C3%BAmenes-4%C2%B0-CAF.pdf?05a317
[16] Sanchez y Astiz Gassó (2017) http://aafitopatologos.com.ar/wp/wp-content/uploads/2017/06/Libro-de-res%C3%BAmenes-4%C2%B0-CAF.pdf?05a317
[17] Astiz Gassó (2017) http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/59635/Tesis.pdf PDFA.pdf?sequence=3
