La Universidad de Sevilla desarrolla un hidrogel de algas y gambas que absorbe hasta 60 veces su peso en agua
Un material capaz de absorber hasta 60 veces su propio peso en agua, fabricado íntegramente con cáscaras de crustáceos y algas: ese es el resultado que ha obtenido un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla liderado por la investigadora Carmen María Granados. El hidrogel biodegradable, concebido como alternativa sostenible a los productos sintéticos derivados del petróleo, podría emplearse para conservar la humedad del suelo en cultivos durante periodos de sequía y, en una fase posterior, para liberar nutrientes de forma controlada.
El estudio, publicado en la revista científica Journal of Environmental Chemical Engineering, parte de un problema creciente en la agricultura: la pérdida de fertilidad de los suelos, la escasez de agua y el uso prolongado de productos agroquímicos. Frente a los hidrogeles convencionales -fabricados con derivados petroquímicos y con una degradación limitada en el medio natural-, el equipo ha logrado combinar quitosano (obtenido de cáscaras de crustáceos) y alginato (extraído de algas) sin incorporar compuestos sintéticos adicionales.
La clave del proceso reside en el ajuste de las condiciones de fabricación para aprovechar la resistencia mecánica del quitosano y la elevada capacidad de absorción del alginato. Durante la elaboración, las mezclas -preparadas con gamba, algas o ambos componentes- se convierten en gel en dos fases: primero mediante el ajuste del pH del quitosano y después por inmersión en cloruro de calcio. El resultado es un material húmedo, flexible y con textura gelatinosa que, una vez liofilizado, se transforma en una estructura porosa similar a una esponja seca.
Una esponja microscópica que no pierde la forma
El calcio actúa como un andamio molecular que refuerza la estructura física del hidrogel y mejora su estabilidad, lo que impide que se deshaga al hidratarse. Carmen María Granados explicó que "esto quiere decir que el hidrogel resultante no se deshace cuando está hidratado y, al mismo tiempo, conserva una elevada capacidad para retener agua. Además, en el futuro este material podría cargarse con fertilizantes o micronutrientes para liberarlos de forma gradual en el suelo".
En los ensayos de laboratorio, los hidrogeles retuvieron entre 40 y 60 veces su propio peso en agua, en función del tiempo de inmersión durante la fabricación, y conservaron su estabilidad hasta los 40ºC. El equipo analizó las propiedades del material -enlaces químicos, cristalinidad, carga superficial, forma, estructura interna y comportamiento mecánico- para optimizar la formulación.
El reto de equilibrar rigidez y absorción
Granados describió el desafío técnico del proceso de liofilización comparándolo con la construcción de una red a escala microscópica. La investigadora señaló que encontrar la formulación adecuada exigía un equilibrio delicado, ya que una estructura demasiado rígida absorbe menos agua, mientras que una demasiado débil puede perder la forma.
Próximos pasos y financiación
El equipo plantea ahora avanzar en la incorporación de fertilizantes y micronutrientes naturales al hidrogel y evaluar su comportamiento en condiciones reales de suelo. También analizará su biodegradación y ecotoxicidad para confirmar la seguridad ambiental del producto antes de una posible aplicación agrícola a mayor escala.
La investigación ha sido cofinanciada por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, fondos europeos -a través del proyecto 'Desarrollo de matrices proteicas para la liberación controlada de nutrientes y agua en horticultura'- y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, mediante la Agencia Estatal de Investigación.