Preparación y evaluación en suelo de fertilizantes de liberación controlada cubiertos con polímeros biodegradables

Abstract

En este trabajo se describe la preparación de fertilizantes de liberación controlada incorporados en matrices poliméricas basadas en almidón, xantano, alginato y quitosan. Las formulaciones fueron preparadas mediante la mezcla y posterior tableteado de los fertilizantes sólidos (NH4)2HPO4 y KCl junto con la matriz polimérica. Se realizaron ensayos de liberación en agua y CaCl2 0.01 N para comparar el perfil de liberación de las diferentes formulaciones, en las cuales se contrastó el perfil de liberación de los nutrientes NPK, obteniendo que la formulación basada en xantano tardó alrededor de 90 min en liberar el 50% de los nutrientes incorporados, es decir hasta tres veces más que las demás formulaciones. Los datos de liberación en medio acuoso fueron ajustados al modelo de liberación Korsmeyer-Peppas, mientras que los datos obtenido de liberación en suelo fueron ajustados a un modelo de primer orden. Se encontró que la matrices siguen difusiones diferentes a la Fickiana. La formulación basada en xantano sigue el caso de transporte II, y las formulaciones basadas en los polielectrolitos xantano:quitosan, alginato quitosan y el polímero xantano-almidón siguen el Super Caso II de transporte. Los ensayos de liberación y lixiviación, permitieron determinar que estas cuatro formulaciones pueden ser declaradas como fertilizantes de liberación controlada, conforme a lo establecido por el Comité de Estandarización Europeo.

Abstract. Here, the preparation of controlled release fertilizers based on polymeric matrices is described. These formulations were prepared by the mixing and direct compression of the solid fertilizers (NH4)2HPO4 y KCl with a polymeric matrix based on starch, xanthan gum, chitosan and alginate. The swelling behaviors of the tablets were studied. The realease data on water and CaCl2 0.01 N were treated with the power law Korsmeyer – Peppas model, in order to understand the delivery kinetics of (NH4)2HPO4 y KCl. This proved to be non-Fickian diffusion, with release exponents ranging from 0.88 to 1.77, showing the importance of polymer relaxation and swelling behavior on the fertilizer release. In release and leaching experiments in soil, the polymeric matrices based on xanthan, xanthan:chitosan, alginate:chitosan and xanthan-starch lasted longer than 70 days to be fully released, and longer leaching time compared with fertilizer without polymeric matrix. These results show that xanthan, xanthan:chitosan, alginate:chitosan and xanthan-starch matrices perform as a promising system for controlled release of the used fertilizers.