Se trata de un sistema totalmente biodegradable y ecológico para la agricultura hidropónica, fabricado con hidrogel, capaz de favorecer el crecimiento de las plantas con un mínimo de agua.
por el Instituto Italiano de Tecnología
En el futuro, podrá monitorizar la salud de las plantas en tiempo real. Esta innovación es fruto de una investigación conjunta entre la Facultad de Ingeniería de la Universidad Libre de Bolzano-Bolzano (UniBz) y el Instituto Italiano de Tecnología (IIT) de Génova. Esta invención ofrece una solución de bajo impacto ambiental y cero residuos para la agricultura, un sector cada vez más amenazado por el cambio climático, la sequía, la contaminación, la pérdida de biodiversidad y la degradación del suelo.
El estudio ha sido publicado en la revista ACS Agricultural Science & Technology y es el resultado de un proyecto multidisciplinar en el que han participado investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Libre de Bolzano-Bozen (UniBz)—Camilla Febo, investigadora del IIT y de la UniBz, los profesores Paolo Lugli y Luisa Petti del Sensing Technologies Lab, en colaboración con las profesoras Tanja Mimmo y Luigimaria Borruso de la Facultad de Ciencias Agrícolas, Ambientales y de la Alimentación de la UniBz, en el marco del Centro de Competencia en Sanidad Vegetal—y de la Unidad de Materiales Inteligentes del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT)—Athanassia Athanassiou, investigadora principal y vicedirectora científica del IIT, y la investigadora del IIT Danila Merino.
Los hidrogeles son materiales cuya estructura interna está compuesta por una red polimérica, diseñados para ser porosos y, por lo tanto, muy ventajosos en aplicaciones donde es importante retener agua o nutrientes. En horticultura, se están consolidando como alternativas sostenibles a las espumas y macetas a base de petróleo.
En los laboratorios del IIT en Génova, los investigadores produjeron hidrogeles a partir de biopolímeros, específicamente carragenina, un polisacárido extraído de algas rojas y ampliamente utilizado por sus propiedades gelificantes, espesantes y estabilizadoras. El hidrogel resultante es biodegradable y puede aplicarse al suelo de forma segura sin contaminarlo. El equipo enriqueció el material poroso con extractos de algas enteras, que actúan como bioestimulantes: sustancias que estimulan los procesos naturales de las plantas para mejorar la eficiencia nutricional, la tolerancia al estrés y la calidad de los cultivos, independientemente del contenido de nutrientes.
El material final posee las propiedades ideales para su uso en cultivos sin suelo, como la hidroponía, y requiere cantidades mínimas de agua. Las pruebas con plantas se realizaron en los laboratorios de Bolzano.
El equipo de investigación demostró que el hidrogel puede retener grandes cantidades de agua, hinchándose hasta un 7000 %, y también favorece el crecimiento de las plantas a partir de semillas. Las pruebas con la planta modelo Arabidopsis thaliana demostraron un crecimiento más vigoroso en comparación con los sustratos hidropónicos tradicionales.
Los científicos del Tirol del Sur también planean integrar sensores flexibles y biodegradables en estos andamios de hidrogel, lo que permitirá una agricultura de precisión mediante el monitoreo de la salud de las plantas y las condiciones del suelo en tiempo real.
«Nuestro objetivo», enfatiza Febo, investigador de la UniBz/IIT, «era desarrollar un material que no solo fuera biodegradable y sostenible, sino que también pudiera interactuar activamente con las plantas, proporcionándoles agua y nutrientes de forma eficiente. El hidrogel que creamos puede retener la humedad y liberarla gradualmente, reduciendo significativamente el consumo de agua. Este enfoque representa un paso importante hacia una agricultura más resiliente y respetuosa con el medio ambiente».
«En un momento histórico en el que los recursos de agua dulce están disminuyendo drásticamente y los plásticos contaminan cada vez más el medio ambiente, en el IIT nos centramos en el desarrollo de materiales inteligentes y sostenibles para contrarrestar estos efectos mediante soluciones concretas para sectores clave como la agricultura», afirma Athanassiou, subdirector científico del IIT y jefe de la Unidad de Materiales Inteligentes.
En este trabajo, utilizamos exclusivamente recursos marinos naturales para diseñar un hidrogel que retiene agua y aporta nutrientes a las plantas. La ingeniería de materiales a partir de recursos naturales es una de las áreas fundamentales de la unidad de investigación que coordino, con aplicaciones que abarcan desde la agricultura de precisión hasta el envasado, la purificación de agua, la electrónica ecológica y la biodiversidad marina.
«La innovación tecnológica debe ir de la mano con la sostenibilidad ambiental «, comenta Petti, profesor y director del Laboratorio de Tecnologías de Sensores de la UniBz.
En nuestro laboratorio, nos centramos en el diseño de dispositivos electrónicos flexibles y biodegradables que puedan integrarse en sistemas agrícolas inteligentes. El hidrogel desarrollado en colaboración con el IIT de Génova es un ejemplo concreto de cómo la tecnología puede apoyar la agricultura mejorando la eficiencia de los recursos y reduciendo el impacto ambiental. Este proyecto demuestra que es posible combinar innovación y sostenibilidad para abordar los desafíos globales relacionados con la seguridad alimentaria y el cambio climático.
Más información: Camilla Febo et al., Aprovechamiento de la biomasa algal: hidrogeles superabsorbentes y bioestimulantes para la germinación de semillas en cultivos sin suelo, ACS Agricultural Science & Technology (2025). DOI: 10.1021/acsagscitech.4c00723
