Es cuestión de encapsulado: Los fertilizantes de liberación controlada en la agricultura

Autor: Ronald Clemens, gerente de categoría global para mejora de la eficiencia de los fertilizantes, ICL

Hace más de 50 años, ICL introdujo los primeros fertilizantes encapsulados en polímero con su gama de fertilizantes de liberación controlada (CRF) Osmocote, consistentes en unos gránulos de NPK envueltos en una capa de resina orgánica, gracias a los cuales, una sola aplicación de nutrientes era suficiente para una larga temporada. Esto marcó un antes y un después en la aplicación de los fertilizantes. Este concepto se desarrolló originalmente para el cultivo en maceta de plantas ornamentales de gran valor, donde las pérdidas de nutrientes afectan directamente a la calidad del cultivo. Muy pronto, el concepto de la liberación controlada se extendió a otros cultivos de gran valor, como los de fresas y árboles frutales, en los que tenía sentido aprovechar la eficiencia y la simplicidad de este método de aplicación del fertilizante.

Pero no llegó a adoptarse en cultivos hortícolas y agrícolas más extensos, principalmente debido a la diferencia de precios entre los CRF y los fertilizantes convencionales. En los últimos 10-15 años, los nuevos avances técnicos han permitido crear productos de liberación controlada más económicos y eficientes, generando posibilidades para un uso más extendido de estos fertilizantes en la agricultura.

En vista de las previsiones de crecimiento de la población hasta 2050 y de reducción de las superficies cultivables, los agricultores necesitan hacer un uso más eficiente de las tierras de las que disponen. Al mismo tiempo, las presiones mundiales y el cambio climático también urgen a aplicar fertilizantes de una manera más sensata y a emplear tecnologías que ayuden a reducir el impacto ambiental de la agricultura en todo el planeta.

Un uso más eficiente de los nutrientes

La tecnología de los fertilizantes de liberación controlada se considera la más eficiente para el aprovechamiento de los nutrientes. Es un hecho aceptado de manera general que los fertilizantes minerales, incluidos los CRF, son responsables de alimentar aproximadamente a la mitad de la población mundial. Los fertilizantes convencionales se disuelven en el suelo inmediatamente después de su aplicación y solo aportan nutrientes durante un breve periodo. Se requieren múltiples aplicaciones de estos fertilizantes para garantizar que el cultivo reciba la nutrición que necesita. Estas aplicaciones múltiples pueden ser muy complejas en la práctica en las grandes explotaciones agrícolas, costosas y, como sabemos por estudios recientes, problemáticas porque contribuyen a la compactación del suelo.

Gracias a sus encapsulados especiales, los gránulos de los CRF liberan los nutrientes gradualmente a lo largo de más tiempo. Dependiendo de la longevidad del CRF, la liberación de nutrientes puede durar desde varias semanas hasta muchos meses.

Los fertilizantes de liberación controlada favorecen un uso más eficiente de los nutrientes, gracias a que reducen las pérdidas de nutrientes en el medio ambiente y a los nuevos métodos de aplicación, como la aplicación en el hoyo de la planta
El aumento de la eficiencia de los nutrientes se consigue adaptando al máximo el patrón de liberación de los nutrientes a las necesidades nutritivas de los cultivos. Esto no solo da lugar a un crecimiento óptimo, sino que también reduce las pérdidas de nutrientes por lavado, volatilización, desnitrificación y escorrentía
Los CRF pueden mantener o incrementar el rendimiento de los cultivos con menores aportes de nutrientes. Esto es una ventaja importante, por ejemplo, en regiones donde se han empezado a poner límites a los aportes totales de nitrógeno mediante normativas
Los CRF reducen el número de aplicaciones necesarias, lo que supone una gran ventaja en regiones donde los costes de mano de obra son elevados

Dependiendo de las circunstancias del cultivo, los CRF pueden reducir significativamente:

El consumo total de fertilizante: en una proporción del 20 %, o incluso hasta el 50 %
El lavado: en proporciones de hasta el 55 %
La desnitrificación: en una proporción media de hasta el 40 %
La volatilización: en proporciones de hasta el 40 %

(Cifras basadas en estudios independientes con tecnologías de liberación controlada de ICL)

¿Qué es un fertilizante de liberación controlada (CRF)?

Es importante tener en cuenta que no todos los CRF son iguales y, a menudo, el término CRF se utiliza incorrectamente cuando en realidad se está hablando de fertilizantes de liberación lenta (SRF). Veamos las definiciones oficiales de estos dos tipos de fertilizantes:

CRF: Es un fertilizante que libera los nutrientes de manera controlada, según la dosis de liberación de nutrientes definida y durante el tiempo de liberación definido a una temperatura especificada. (ISO 8157:2015)

SRF: Es un fertilizante que, por hidrólisis y/o por biodegradación y/o por solubilidad limitada, distribuye los nutrientes disponibles para las plantas durante un cierto periodo, en contraste con un producto «soluble de referencia», como sulfato de amonio, nitrato de amonio y urea. (ISO 8517:2015)

Es decir, que el mecanismo de liberación de nutrientes es totalmente distinto para los dos fertilizantes. Los SRF son minerales que tardan un tiempo en disolverse o liberar sus nutrientes. Los CRF requieren un encapsulado de buena calidad y un proceso de fabricación consistente. Mientras que a los SRF les afecta la temperatura, el agua, el pH del suelo y los microorganismos, a los CRF solo les afecta la temperatura y el agua.

Tecnologías de liberación controlada

También hay diferencias en los materiales utilizados para fabricar el encapsulado. Es importante entender que estas diferencias existen y que afectan directamente a la eficiencia de la liberación de nutrientes. La tecnología de encapsulado más eficiente es la que se ha desarrollado más recientemente: el encapsulado de polímero. Permite el mejor control sobre la liberación de los nutrientes y, además, satisface con más precisión las demandas de las plantas, sin picos ni caídas en el ritmo de liberación.

Tecnología	Tipo de encapsulado	Mecanismo de liberación	Ventaja	Desventaja
Urea encapsulada en azufre	Azufre	Difusión de agua a través de microfisuras	Baja sensibilidad a la temperatura	Liberació difícil de controlar
Urea encapsulada en azufre y polímero	Azufre + Polímero	Difusión de agua a través de microfisuras	Baja sensibilidad a la temperatura	Mejor control de la liberación
Urea / NPK encapsulados en polímero	Polímero	Difusión de vapor de agua a través del encapsulado	Control excelente de la liberación	Mayor coste

Fuente: Terlingen, J.G.A., Radersma, S., Out, G.J.J., Hernández-Martínez, J., Ramaekers-Franken, P.C. (2016) Current developments in controlled release fertilisers, International Fertiliser Society, Proceedings 781, p6.

Otro aspecto a tener en cuenta a la hora de elegir un CRF es su contenido en distintos nutrientes, las combinaciones de nutrientes, e incluso su nivel de encapsulado. Una mezcla de fertilizantes que tenga una fracción del 10 % encapsulado se suele tomar como un fertilizante de liberación controlada pero, como cabe esperar, sus características de longevidad, eficiencia y efecto en la seguridad de la planta son muy distintas a las de un CRF que esté encapsulado al 100 %. Cuanto más cerca de las raíces de un cultivo se aplique el fertilizante, más importante será usar un CRF totalmente encapsulado. Por ejemplo, en la silvicultura, donde los fertilizantes se aplican en el hoyo de plantación y el árbol joven o plantón se coloca justo encima, es esencial usar un CRF 100 % encapsulado de buena calidad.

Un CRF totalmente encapsulado también es la opción más eficiente para reducir las pérdidas de nutrientes, lo que, a su vez, incrementa la eficiencia del uso de los nutrientes del fertilizante y reduce las emisiones al medio ambiente.

La liberación controlada previene la pérdida de nutrientes

El nitrógeno (N) tiene una propensión especial a perderse por lavado de nitratos, principalmente en suelos ligeros (arenosos). En los climas tropicales es donde las pérdidas totales de nitrógeno son mayores. Se suele incorporar el nitrógeno al suelo mediante liberación controlada para minimizar automáticamente las pérdidas por escorrentía. El encapsulado que cubre el N sirve para evitar unos niveles elevados de NO₃ en el suelo al poco tiempo de la aplicación, de manera que también se previene su pérdida por lavado.

El fósforo (P) sufre el fenómeno de fijación en el suelo. Puede darse en suelos alcalinos o calcáreos y en suelos ácidos que son ricos en óxidos e hidróxidos de aluminio y hierro. Grandes extensiones de los húmedos trópicos están cubiertas de suelos arcillosos ácidos muy erosionados que tienen una elevada tendencia a fijar el P. Los CRF pueden prevenir esta fijación en el suelo: el fósforo de los CRF permite mantener una baja concentración de nutriente en los suelos y, de esta manera, limitar la precipitación con minerales reactivos o su absorción.

El potasio (K) se pierde fácilmente por lavado en suelos arenosos de regiones con una pluviosidad elevada y en suelos tropicales muy erosionados. Los CRF pueden evitar este lavado. Debido a la complejidad de las infraestructuras en numerosos países tropicales, reducir los aportes y el transporte de nutrientes a las plantaciones puede ser muy importante para mejorar la huella de carbono de los cultivos.

Gracias a la eficiencia de los CRF y a su efecto reductor de las pérdidas de nutrientes, los agricultores pueden reducir las dosis de aplicación manteniendo un buen nivel de producción. Al reducir las dosis, disminuyen los gastos totales en fertilizante y su aplicación es más sencilla. A dosis iguales, los CRF han demostrado que incrementan las producciones por hectárea.

Casos de éxito en agricultura

Los CRF ya se están usando con éxito en diversos cultivos agrícolas para los que la eficiencia en el uso de los nutrientes, la reducción de los aportes de fertilizante y las aplicaciones son factores muy importantes (por ejemplo, en cultivos de plátanos, café, palma aceitera, arroz, caña de azúcar y patatas). Pero no existe un CRF «multiusos» que aumente la eficiencia de los nutrientes y proporcione mayores cosechas en todos los cultivos en los que se aplique, en cualquier región. Es esencial entender las necesidades específicas de cada cultivo y aplicar el CRF más adecuado en cada caso, teniendo en cuenta también las condiciones de desarrollo en la región.

En ICL, nos hemos basado en nuestra experiencia y en los conocimientos adquiridos en materia de encapsulado durante la última década para desarrollar unas formulaciones especiales con porcentajes de encapsulado y longevidades característicos, que generan una mayor eficiencia en el uso de los nutrientes en un cultivo o un grupo de cultivos específico. La eficacia de estos conceptos de CRF ha quedado probada mediante nuestro programa exhaustivo de ensayos y con estudios independientes, lo que ha dado lugar a programas de CRF a medida.

Ensayo con patatas en los Países Bajos. Con una aplicación de CRF totalmente encapsulado de ICL (Agrocote Max, por debajo de la línea roja) en lugar de 3 aplicaciones de fertilizantes a base de nitrógeno convencionales (práctica habitual, por encima de la línea roja), se consiguió un aumento de la producción total del 9 % y se generaron unos ingresos adicionales de 450 €/ha.

Un ensayo con café en el estado de Minas Gerais en Brasil, con 3 aplicaciones de fertilizante convencional al año en cobertera (a la izquierda), frente a una formulación de CRF de ICL de 4-5M en una sola aplicación (a la derecha).

¿Cuál es el futuro de los CRF?

Gracias a los avances tecnológicos de la última década, ha sido posible desarrollar fertilizantes de liberación controlada más económicos que están dando lugar a cambios en las prácticas agrícolas. Hoy día, los CRF desempeñan un papel importante para reducir las pérdidas de nutrientes y mantener o incluso aumentar las producciones con aportes de nutrientes similares o menores que con las prácticas de cultivo convencionales.

Los análisis de los ciclos de vida permitirán a los productores agrícolas, distribuidores y consumidores entender mejor los beneficios para el medio ambiente y la reducción de la huella de carbono de esta tecnología respecto a los fertilizantes agrícolas convencionales.

Es importante seguir haciendo estudios independientes sobre la eficiencia de los CRF para convencer a los legisladores de la conveniencia de adoptar esta tecnología en las nuevas leyes encaminadas a reducir el impacto ambiental del uso de fertilizantes.

Los encapsulados actuales hechos de polímero o de azufre y polímero se degradan muy despacio y se mantienen inertes en el suelo de manera eficaz una vez liberados los nutrientes. Se han diseñado con la máxima finura posible (similar a un cabello humano) y permeables, mientras que el encapsulado sigue cumpliendo su función: controlar la liberación de nutrientes a lo largo de un periodo predefinido. En la próxima década, las futuras legislaciones, como los nuevos reglamentos europeos sobre la biodegradabilidad de los encapsulados de los CRF, plantearán a los fabricantes de fertilizantes el reto de crear nuevas tecnologías de encapsulado que aceleren la degradación.

Galiforest 2022