Las plantas utilizan luz solar, agua y sales minerales de la tierra para obtener energía, y desarrollarse. En los cultivos hidropónicos la tierra es reemplazada por un sustrato inerte, las sales minerales son utilizadas para la preparación de soluciones nutritivas que suministran a la planta todos aquellos elementos que son esenciales para su crecimiento.
Para emprendimientos hidropónicos grandes es conveniente preparar soluciones propias de nutrientes, a partir de sales minerales
¿Qué es una sal mineral?
Una sal es un compuesto químico formado por cationes (partículas con cargas positivas) y aniones (partículas con cargas negativas). Los cationes y aniones pueden ser inorgánicos (por ejemplo, potasio K+ ó sulfato SO42-) u orgánicos (que contengan carbono). Una sal es eléctricamente neutra (sin carga) porque los cationes y aniones se combinan tal que la suma de cargas es cero.
La importancia del aporte de sales minerales
Los macro y micronutrientes que requiere una planta, como nitrógeno (N), potasio (K) o azufre (S), se pueden aportar mediante el agregado de sales que contengan esos elementos. Por ejemplo, una forma frecuente de aportar potasio es el agregado de nitrato de potasio (KNO3) que aporta potasio y nitrógeno. Con una correcta selección de sales, se pueden aportar todos los nutrientes esenciales en formatos aptos para su absorción por las raíces.
Las plantas deben recibir, en forma balanceada, todos aquellos elementos que contribuyan a un crecimiento saludable.
Solubilidad
Los cationes y aniones se deben encontrar disueltos en agua para que una planta los pueda absorber. Si una sal es insoluble en agua, la planta no podrá absorber sus elementos. Si la sal es poco soluble, la concentración de cationes o aniones en el agua será baja y el crecimiento de la planta será limitado. Si la sal es muy soluble, todos sus cationes y aniones se podrán aprovechar por la planta.
¿Cómo se logra el equilibrio adecuado de sales?
Para un determinado requerimiento nutritivo de un cultivo, se seleccionan las sales que combinan los nutrientes necesarios y luego se calcula, en base a la contribución elemental de cada sal, la cantidad de cada sal que se debe utilizar.
Sales utilizadas frecuentemente
Para proveer los macronutrientes hay determinadas sales que por su costo, solubilidad y disponibilidad se utilizan frecuentemente. A continuación se detallan cuales son estas sales y de qué procesos industriales provienen.
Teniendo en cuenta su costo, solubilidad y disponibilidad conozcamos las sales minerales más utilizadas en cultivos hidropónicos
Nitrato de potasio - KNO3
El método más común para la preparación de nitrato de potasio es la reacción entre nitrato de sodio y cloruro de potasio:
NaNO3 (aq) + KCl (s) → KNO3 (aq) + NaCl (s)
La reacción se lleva a cabo en caliente, intercambiándose los iones de sodio por potasio en la solución acuosa.
Aunque este es el método más común, hay otros métodos disponibles a escala industrial para producir este compuesto.
Para más información: “Environmentally and Economically Feasibility Manufacturing Process of Potassium Nitrate for Small Scale Industries: A Review” International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy, ISSN: 2299-3843, Vol. 41, pp 88-99, doi:10.18052/www.scipress.com/ ILCPA.41.88, 2015 SciPress Ltd, Switzerland
Fosfato monopotásico
El fosfato monopotásico se produce mediante la siguiente reacción de carbonato de potasio con ácido fosfórico:
2H3PO4 + K2CO3 → 2KH2PO4 + H2O + CO2
En la misma reacción se puede producir también fosfato dipotásico (K2HPO4), y eventualmente fosfato tripotásico (K3PO4). La relación entre estos tres fosfatos se controla con el pH.
El KH2PO4 también se puede producir utilizando cloruro de potasio en vez del carbonato.
Existen diversos métodos de producción de este compuesto en la industria.
Patente de interés: “Process for the manufacture of monopotassium phosphate” US Patent 4836995, Haifa Chemicals Ltd.
Nitrato de amonio - NH4NO3
El nitrato de amonio se produce con la siguiente reacción:
NH3 (g) + HNO3 (aq) → NH4NO3 (aq) + calor
Luego se concentra y solidifica para producir el nitrato de amonio sólido. Un dato importante sobre el nitrato de amonio es que es explosivo, y por ende en algunos países (ej. Argentina) no se permite la comercialización de la sal pura, sino que se mezcla con minerales inertes (ej. cal) para reducir su peligrosidad.
Para más información: Ammonium nitrate, Mosaic Crop Nutrition: https://www.cropnutrition.com/resource-library/ammonium-nitrate
Nitrato de calcio - Ca(NO3)2
El nitrato de calcio se utiliza en verdad como amonio/nitrato de calcio, producido principalmente mediante la mezcla de las sales de nitrato de amonio y carbonato de calcio. Nitrato de amonio líquido se gotea encima de polvo de carbonato de calcio, generando cristales mixtos.
Para más información: Best Available Techniques for Pollution Prevention and Control in the European Fertilizer Industry, Booklet No. 6 of 8: PRODUCTION OF AMMONIUM NITRATE AND CALCIUM AMMONIUM NITRATE, Copyright 2000, Fertilizers Europe https://www.fertilizerseurope.com/wp-content/uploads/2019/08/Booklet_6_final.pdf
Sulfato de magnesio - MgSO4
El sulfato de magnesio también se conoce como sal de Epsom en EEUU, y se fabrica reaccionando carbonato de magnesio con ácido sulfúrico:
MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + H2O + CO2
También se puede combinar ácido sulfúrico con minerales que contienen magnesio, como la dolomita, produciendo sulfatos mixtos (por ejemplo de calcio).
Patente de interés: Magnesium sulphate, Patente PCT WO2013037649A1 WIPO, Tioxide Europe Sas.
Por Florencia Gillanders, Doctora en Química Orgánica
Docente del curso de especialización en nutrición vegetal de Academia Verde al Cubo.
