Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla ha desarrollado un hidrogel biodegradable a partir de algas y cáscaras de crustáceos, como las gambas. El material funciona como una pequeña reserva de agua para el suelo y puede absorber hasta 60 veces su propio peso cuando se hidrata.
La idea llega en un momento delicado para la agricultura. La sequía, la pérdida de fertilidad del suelo y el uso prolongado de agroquímicos están obligando a buscar soluciones más limpias y más eficientes. ¿Puede una especie de esponja marina ayudar a que los cultivos aguanten mejor los periodos secos? Eso es precisamente lo que este trabajo empieza a explorar.
Una esponja para el suelo
El material se ha elaborado con quitosano y alginato. El primero procede de cáscaras de crustáceos y aporta resistencia. El segundo se obtiene de algas y ayuda a absorber y retener agua.
Cuando el hidrogel está seco, se comporta como una esponja porosa. Pero al entrar en contacto con el agua, se convierte en una red gelificada capaz de almacenarla y liberarla poco a poco cuando el suelo se seca. En la práctica, esto podría ayudar a conservar la humedad entre riego y riego.
No es poca cosa. En zonas agrícolas donde cada litro cuenta, retener mejor el agua puede marcar la diferencia entre un suelo que aguanta y otro que se agrieta demasiado pronto bajo el calor.
Algas, gambas y menos petróleo
El trabajo propone una alternativa a los hidrogeles sintéticos que ya se usan en agricultura y jardinería. Estos materiales pueden ser eficaces, pero muchos proceden de derivados petroquímicos y se degradan peor en el medio natural.
La propuesta de la Universidad de Sevilla cambia ese enfoque. En vez de apoyarse en compuestos sintéticos adicionales, combina materiales naturales y biodegradables. Así, convierte residuos de origen marino y sustancias presentes en algas en un producto con posible utilidad agrícola.
La novedad está en cómo se unen esos ingredientes. El equipo ha buscado una mezcla que no solo absorba agua, sino que también mantenga la forma. Porque una esponja que retiene mucho pero se deshace enseguida no sirve de demasiado en el campo.
Cómo se fabrica el hidrogel
Los investigadores prepararon tres mezclas diferentes. Una estaba hecha con el material procedente de las cáscaras de gamba, otra con el compuesto extraído de algas y una tercera con ambos a partes iguales.
Después, convirtieron esas mezclas en gel mediante un proceso en dos fases. Primero ajustaron el pH del quitosano para lograr una estructura más sólida. Luego sumergieron el material en una disolución de cloruro de calcio, que reforzó el alginato y terminó de formar el hidrogel.
El calcio actúa como una especie de andamio molecular. Ayuda a que la red se mantenga estable cuando está hidratada. Carmen María Granados, investigadora de la Universidad de Sevilla, resume la clave al señalar que el material “no se deshace cuando está hidratado”. Y eso cambia mucho las cosas.
El equilibrio difícil
El reto no era solo crear un gel que se hinchara con agua. También debía resistir deformaciones, cambios de temperatura y esfuerzos repetidos, algo importante si algún día se aplica en un suelo real.
Para comprobarlo, el equipo analizó sus enlaces químicos, su cristalinidad, su carga superficial, su estructura interna y su comportamiento mecánico. Dicho de forma sencilla, querían saber si el material podía comportarse de manera estable y útil, no solo en una prueba rápida de laboratorio.
Después secaron el hidrogel mediante liofilización, un proceso que elimina el agua por congelación y vacío. La investigadora lo explica con una imagen fácil de entender, como fabricar “una red microscópica”. Si esa red es demasiado rígida, absorbe poco. Si es demasiado débil, pierde la forma.
Hasta 60 veces su peso
Los mejores resultados llegaron con la mezcla formada por quitosano y alginato a partes iguales. Esa formulación logró un equilibrio razonable entre resistencia y absorción.
En concreto, los hidrogeles retuvieron entre 40 y 60 veces su propio peso en agua, según el tiempo que permanecieron sumergidos durante el proceso de fabricación. Además, conservaron su estabilidad hasta los 40 ºC, una temperatura elevada para un suelo agrícola.
Este dato es importante porque el campo no es un laboratorio con condiciones perfectas. Hay calor, sales, cambios de acidez, agua de riego y microorganismos. Por eso, que el material mantenga su estructura a temperaturas altas es una señal interesante, aunque todavía no definitiva.
Fertilizantes más sostenibles
El siguiente paso será cargar el hidrogel con fertilizantes o micronutrientes naturales. La idea es que el material no solo almacene agua, sino que también pueda liberar nutrientes poco a poco en el suelo.
Esto abre la puerta a una agricultura más eficiente. Si el agua y los nutrientes se liberan de forma gradual, se podrían reducir pérdidas y mejorar el aprovechamiento por parte de las plantas. En el fondo, se trata de dar al cultivo lo que necesita, pero sin desperdiciar tanto por el camino.
Aun así, conviene no correr demasiado. El equipo todavía debe comprobar cómo se comporta el hidrogel en suelos reales, con agua de riego y en escenarios más complicados, como salinidad o acidez. Ahí es donde se verá si la promesa funciona fuera del laboratorio.
Lo que falta por comprobar
Antes de pensar en una aplicación agrícola a gran escala, los investigadores analizarán su biodegradación y ecotoxicidad. Esto significa estudiar si el material se degrada correctamente y si puede causar efectos dañinos en seres vivos o ecosistemas.
Es un paso clave. Que un producto sea de origen natural no significa automáticamente que sea seguro en cualquier dosis o situación. La ciencia tiene que comprobarlo con calma, midiendo impactos reales y posibles riesgos.
El estudio ha contado con apoyo de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, fondos europeos y financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades a través de la Agencia Estatal de Investigación.
El estudio completo ha sido publicado en Journal of Environmental Chemical Engineering y recogido por la Universidad de Sevilla.
