Estudio de diversos sistemas órgano-arcillosos como adsorbentes de plaguicidas para reducir su impacto ambiental

Abstract

La sostenibilidad de la actividad agraria obliga en la actualidad a diseñar y desarrollar posibles estrategias que minimicen sus impactos negativos en el medioambiente a la vez que permitan mejorar la cantidad y calidad de la producción agroalimentaria. Uno de los efectos adversos, que puede llegar a tener una gran repercusión social por afectar a la salud, es la contaminación de suelos, aguas superficiales y aguas subterráneas, provocada por los plaguicidas aplicados a los suelos agrícolas. En Andalucía, nos encontramos en una zona de clima Mediterráneo con suelos con bajo contenido de materia orgánica y que, por tanto, presentan una baja capacidad de adsorción para plaguicidas. En algunas zonas de gran importancia agrícola como la olivarera muchos de estos suelos se encuentran además en pendiente. Todo ello, junto con episodios habituales de breves pero intensas lluvias, acentúa los procesos de transporte por lixiviación y escorrentía de los plaguicidas aplicados y dan como resultado una disminución de la eficacia de los mismos y un aumento del riesgo de contaminación de suelos y aguas superficiales y subterráneas adyacentes. El objetivo general de este trabajo es conseguir disminuir los procesos de transporte de los plaguicidas y sus efectos adversos, aumentando la capacidad de adsorción o retención en los suelos y conseguir con ello aumentar el tiempo de permanencia del producto fitosanitario en la zona radicular donde normalmente ha de ejercer su acción. En esta memoria se han preparado, caracterizado y evaluado como adsorbentes diversos sistemas basados en materiales naturales. Los llamamos bio o eco-inspirados por ser sintetizados a partir de arcillas que se encuentran formando parte de los suelos (montmorillonita e hidrotalcita) modificadas con iones orgánicos que también existen en la naturaleza (para dar organoarcillas u organohidrotalcitas). La finalidad ha sido comprobar su utilidad como: 1) adsorbentes para eliminar los plaguicidas de aguas, 2) enmendantes en distintos suelos para incrementar su capacidad de retención para diferentes plaguicidas y de esta manera poder reducir los efectos adversos provocados por una rápida lixiviación y escorrentía de los mismos y 3) portadores en posibles formulaciones de liberación controlada, con el mismo efecto beneficioso. Se utilizaron tres tipos de modificadores orgánicos bien diferenciados: a) el quitosano (Capítulo III) sólo con arcillas catiónicas, b) distintos ácidos grasos insaturados con el mismo número de carbonos (Capítulo IV) con arcillas aniónicas y c) la materia orgánica soluble procedente de un residuo agroalimentario (alperujo), en este caso con ambos tipos de arcillas (Capítulo V). Los plaguicidas ensayados se eligieron en función de sus diferentes características fisicoquímicas (hidrofobicidad, polaridad y carácter ácido-base o neutro), y por tratarse de moléculas de referencia (atrazina) o relevantes por su uso en cultivos andaluces (clopiralida, imazamox, etc.). Además, en el Capítulo V se contempló un contaminante orgánico de origen industrial altamente hidrófobo. En el Capítulo IV también se aborda el efecto de las formulaciones sobre el comportamiento enantiomérico del fungicida metalaxil. Resumiendo, los resultados obtenidos e interpretados en esta Tesis permiten afirmar que compuestos orgánicos naturales como el quitosano, los ácidos grasos o la materia orgánica soluble procedente de un residuo agroalimentario (alperujo) pueden usarse para obtener complejos con arcillas catiónicas y aniónicas que pueden ser buenos adsorbentes de plaguicidas u otros contaminantes orgánicos y que pueden ser empleados, dependiendo de su nivel o capacidad de adsorción, para eliminar estos compuestos de las aguas o para disminuir su movilidad en el suelo, bien como enmendantes o posibles barreras en suelos, bien actuando de portadores en formulaciones de liberación controlada. También se demuestra la posible utilidad de las arcillas para disminuir la toxicidad asociada a la materia orgánica soluble del alperujo y la corrección de la acumulación del enantiómero no activo de metalaxil en el suelo. Se vuelve a comprobar que el alcance o rango de estas aplicaciones depende tanto del tipo de adsorbente y de las características del plaguicida o contaminante, como del tipo del suelo del que se trate, siendo muy difícil, al menos por ahora, hacer un diseño o estrategia genérica.