“Usar estas herramientas en la agricultura, ha permitido que los agricultores incrementen su producción. Además de prevenir que algunos depredadores puedan afectarla, tomando en consideración que algunos agentes son benéficos en cuanto a prevención de enfermedades o plagas.”

Este artículo aporta nuevos conocimientos relacionados con la sostenibilidad de mallas plásticas antiinsectos y cortavientos en la agricultura. De acuerdo con esto, se fabricaron mallas de plástico de base biológica de poliaminoácidos, derivados de polisacáridos (DS), polihidroxibutirato (PHB), policaprolactona (PCL), polihidroxialcanoato (PHA) y ácido poliláctico (PLA), han demostrado ser altamente biodegradables. En comparación con los plásticos convencionales como el polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno (PE), y cloruro de polivinilo.

La biodegradabilidad de estos materiales se debe al uso de precursores naturales. Sin embargo, los plásticos no biodegradables son los materiales de elección en aplicaciones agrícolas para las siguientes razones:

• La producción comercial mundial de plásticos de base biológica es baja (~1%), debido a la ausencia de métodos de producción fáciles y escalables. Aunque los materiales de base biológica son ecológicamente benignos, son limitados en entornos agrícolas, dada la baja resistencia a la tracción y la interrupción de las actividades de insectos depredadores naturales como las arañas.

• La mejora de las propiedades del material de los plásticos de base biológica, implica un intercambio con la sostenibilidad. Aditivos químicos como pesados los metales y los compuestos volátiles, mejoran las propiedades mecánicas de los plásticos de base biológica pero limitan su sustentabilidad.

• Las limitaciones actuales en la producción de mallas plásticas de base biológica pueden resolverse mediante técnicas de electrohilado que facilitan el desarrollo de mallas plásticas con control, manipulable composición, porosidad y áreas superficiales.

Por ello se investiga la sostenibilidad de las redes de plástico utilizadas en aplicaciones agrícolas.

El uso de materiales poliméricos en aplicaciones agrícolas plantea preocupaciones debido a la adopción de nuevas regulaciones ambientales, la conciencia ecológica sobre el cambio climático y las preocupaciones sociales por la contaminación.

Desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, el plástico, las mallas, especialmente aquellas que son capaces de proteger a las plantas de los insectos, el granizo y el viento, son fundamentales para la disponibilidad de productos agrícolas, cuya demanda se espera que aumente con el tiempo, debido al crecimiento de la población.

Existen beneficios agrícolas específicos, atribuidos a la aplicación de mallas plásticas, como la reducción de plagas e insectos y el empleo de plaguicidas.

Hasta ahora, las redes de plástico han demostrado su utilidad en control de Xylella fastidiosa y Philaenus spumarius, plagas que son comunes en huertos de olivo y viveros. Aparte del control de plagas, los materiales plásticos reducen el nivel de exposición de una planta a condiciones climáticas extremas, como las temperaturas extremas y la luz solar en los trópicos, debido a las propiedades fotoselectivas únicas, que crean un microclima único. Las propiedades materiales de las redes han mejorado con el tiempo gracias a los avances tecnológicos.

Existen nuevas redes de nanofibras poliméricas tridimensionales, que se fabrican utilizando técnicas de fabricación controlables como: electrohilado/red (ESN), que mejora la geometría de la red, tracción, resistencia y porosidad del material.

La eliminación del uso de plástico en las granjas debido a problemas ambientales.

Las consideraciones de sostenibilidad implicarían un intercambio en términos de aplicaciones agrícolas así como los nuevos materiales para las redes de plástico, las implicaciones de los costos ambientales y los beneficios agrícolas.

La pregunta principal es, si las consideraciones ambientales superan los beneficios agrícolas. Esta revisión se basa en investigaciones publicadas relacionadas con la producción, uso y eliminación de redes de plástico en entornos agrícolas, para proporcionar una mejor comprensión de los costos ecológicos y el impacto en la agricultura sostenible, beneficios relacionados con la agricultura, alternativas, así como el efecto del uso continuo de redes de plástico en los cultivos.

Era necesaria una revisión, considerando que ha habido una extensa investigación sobre el tema. La investigación publicada ha examinado las propiedades mecánicas de las redes de plástico, los tipos de materiales poliméricos utilizados en la agricultura aplicados, el impacto de las redes de plástico en el microclima del cultivo, la efectividad comparativa de diferentes materiales, técnicas de fabricación emergentes, el mapeo de residuos agrícolas utilizando geoinformática, georreferenciación, propiedades ópticas para un sombreado óptimo, así como el desarrollo de materiales de reciclaje de base biológica y su impacto en la sostenibilidad agrícola.

La diversidad de estos temas muestra que no fue necesario un estudio empírico. Sin embargo, fue necesario realizar una revisión para abordar las lagunas en la información relacionada con la sostenibilidad de las mallas de plástico. Las publicaciones de revisión relevantes para el tema, solo se han centrado en los tipos de mallas plásticas disponibles en el mercado y sus aplicaciones. También hay controversias en torno al uso de mallas de base biológica, debido a la falta de evidencia clara sobre la sostenibilidad de estos materiales frente a plásticos no biodegradables.

Las propiedades mecánicas del plástico de uso común, así como las mallas, se tratan en el siguiente tema.

Propiedades materiales de las redes de plástico

La evaluación de la calidad del material de las mallas de plástico y las estructuras de soporte, varían según el tipo de material y la aplicación. Los métodos empleados para evaluar la transmisividad espectral, la resistencia a la tracción y la deformación plástica son revisadas.

Transmisividad espectral

Las propiedades de los materiales de las mallas de plástico y las estructuras de soporte se evalúan mediante pruebas. Las pruebas se realizan utilizando un espectrofotómetro, cuyas bandas de ondas se ajustan a medir la transmisividad espectral. Las principales bandas de longitud de onda de interés, son el infrarrojo cercano, el infrarrojo lejano y radiación fotosintéticamente activa (PAR), que tienen rangos de 290 a 2500nm, 400 a 700nm, y por encima de 2500nm. Medidas adicionales, como transmisividad espectral perpendicular se realizan mediante espectrofotómetro UV-VIS-NIR y transformada de Fourier-infrarroja (FT-IR) espectrofotómetro. Los procedimientos específicos utilizados para realizar estas mediciones son revisados por Castellano et al. y Russo.

Resistencia a la tracción y deformación plástica

Las pruebas de tracción, también son críticas en la evaluación de la sostenibilidad de los plásticos. Además de la transmisividad espectral, se realizan pruebas de tracción para predecir la sostenibilidad de las mallas de plástico mediante la determinación de sus comportamientos de tensión-deformación, límite elástico, fragilidad y límite de fatiga utilizando las normas ASTM. Las pruebas de tracción más comunes, se utilizan en la evaluación de la respuesta de un material a la fuerza de tracción para determinar el punto de rotura. Los materiales que presentan deformación plástica y el cuello son más apropiados para aplicaciones agrícolas donde los peligros meteorológicos severos son comunes. Aunque es deseable una mayor resistencia a la tracción, la porosidad de las redes de plástico acopladas con los requisitos de diámetro de urdimbre, limitar la resistencia a la tracción; esto explica la tensión-deformación como únicas curvas de las redes antiinsectos para muestras y las redes cortavientos informadas en mallas de plástico cortavientos y redes antiinsectos. Como su nombre indica, las redes cortavientos se utilizan principalmente como cortavientos en entornos agrícolas para ralentizar el movimiento del viento y su efecto en las plantas.

Las mallas deben tener una alta resistencia a la tracción y un rango elástico lineal en ambas direcciones para soportar la presión del viento. Comercialmente disponible, las mallas de plástico cortavientos, exhiben una mayor resistencia a la tracción en la dirección de la urdimbre y deformación plástica en el punto de ruptura en ambas direcciones. La resistencia rompevientos se ve reforzada por hormigón, madera o acero.

La resistencia mecánica de las redes cortavientos de plástico, son críticas para las aplicaciones relacionadas con la agricultura, las estructuras de apoyo para las redes también son críticas; por ejemplo, el rompevientos ideal está influenciado por la altura de las estructuras de soporte y la distancia relativa, desde barreras físicas como vallas para minimizar el impacto de la sombra, excepto en el cultivo de pimientos dulces y otras plantas muy adaptadas a la sombra. Otros parámetros críticos incluyen la porosidad de las redes de plástico, que deben adaptarse para limitar la generación de vórtices de viento, que son perjudiciales para las plantas frágiles. El impacto de los vórtices de la red, se puede regular en la construcción, seleccionando redes con coeficientes de presión neta apropiados para el sotavento y barlovento. Una mayor resistencia a la tracción no es un requisito previo para las redes antiinsectos, pero Briassoulis et al., observó que las redes tienen propiedades mecánicas similares a las redes cortavientos, especialmente en términos de elasticidad lineal, alargamiento en el punto de rotura y fragilidad.

La evidencia experimental muestra que las redes antiinsectos tienen la misma fuerza independientemente de la dirección. Sin embargo, el alargamiento a la rotura es mayor.

Otra preocupación es que la efectividad de las redes antiinsectos varió según la temporada y fue inconsistente a lo largo del tiempo, basado en una comparación de las tendencias informadas. Los cambios estacionales en la efectividad de las redes antiinsectos, plantean preocupaciones fundamentales sobre la efectividad de las redes de plástico, considerando que comprometen la acción de insectos depredadores naturales como aves, arañas y las parasitoides de pulgones rosados de la manzana tales como Hemiptera miridae y Neuroptera chyropsidae. En el caso de los parasitoides, sus áreas de alimentación se ven impactadas por la presencia de redes de exclusión, porque las áreas cubiertas por las redes son inaccesibles. El impacto en los comportamientos de búsqueda de alimento también se extiende a la reproducción: hay espacio limitado para la puesta de huevos. Aunque el impacto de los depredadores naturales están comprometidos por las redes de exclusión, Dib et al. Afirmó, que la población de la RAA era muy regulada en las plantas de manzana que fueron cubiertas por las redes de exclusión en comparación con las parcelas descubiertas. Esto parece sugerir, que el impacto de los depredadores naturales no es significativo, al menos en las plantas de manzano. A pesar del impacto positivo de las redes por sí solas, los investigadores reconocieron la importancia de los depredadores en el manejo integrado de plagas. Es necesaria más investigación para determinar esto.

Las observaciones también son aplicables a otras plantas. El papel de los depredadores secundarios como F. auricularia y otros depredadores de tijereta cuyo ciclo alimenticio se basa en el fracaso de los métodos primarios de control de plagas debe ser explorado.

Una reducción en la aplicación de plaguicidas, contribuiría a una agricultura sostenible, considerando que los plaguicidas sintéticos son costosos y posibles toxinas alimentarias en los países en desarrollo, donde se ignoran las normas de manipulación poscosecha.

En resumen, las mallas de plástico antiinsectos tienen la capacidad de mejorar la sostenibilidad en el sector agrícola, además del manejo de plagas, la contribución de las redes de plástico, la sostenibilidad agrícola también se extiende a los rendimientos agrícolas y la disponibilidad de nutrientes esenciales en las plantas.

Otro uso de las mallas plásticas, es para la construcción de ventanas en invernaderos, donde los abejorros se utilizan para la polinización. Los rendimientos agrícolas de las plantas pueden mejorarse mediante redes que transmiten PAR en el rango de 400–700nm porque las longitudes de onda de radiación más altas son perjudiciales para el crecimiento de las plantas. El rango específico de PAR se ha asociado con proporciones específicas de flujo de fotones y la radiación solar influye el alargamiento celular, que es una propiedad deseable para cultivos hortícolas.

El impacto de la luz solar en el rendimiento, también se ha asociado con cambios en la vegetación de una planta (que influye en la absorción de nutrientes esenciales) y el tamaño de los frutos. En otro experimento, se confirmó que los plásticos con propiedades antiinsectos tuvieron un impacto en la vida útil de las plantas cultivadas, especialmente Tomates.

La extensión de la vida útil puede explicarse por la mitigación de los ataques de plagas, que causan podredumbre del final de la flor y otros trastornos fisiológicos. El impacto de los rayos UV y PAR en la sanidad vegetal y rendimiento, muestra que es necesario instalar redes que sean capaces de absorber las cantidades adecuadas de PAR. Un análisis comparativo de los diferentes tipos de redes por Legarrea et al. estableció lo siguiente: que había inconsistencias en la transmitancia de la radiación UV dependiendo de las propiedades del material de las mallas.

Las mallas antiinsectos hechas de polietileno tenían los niveles más altos de transmitancia de luz ultravioleta en 75%. Por el contrario, BioNet (de color blanco) tuvo la transmitancia de UV más baja con <40%. Considerando que los dos tipos de redes (redes antiinsectos y BioNet) estaban hechas de materiales similares, las variaciones en la transmitancia de la radiación ultravioleta podría estar relacionada con el color de las redes de plástico; los BioNets se colorearon blanco. La relación entre el color de la red plástica y la cantidad de radiación solar que llega al dosel de la planta, se observó un fenómeno contrario en plástico de redes verde oscuro. Aparte del color de la superficie, la transmisión PAR y la reflexión de la radiación solar han sido reguladas por el concepto de malla fotoselectiva.

Mallas de plástico anti-granizo y mallas de sombreado

Similar a las mallas antiinsectos y cortavientos, las anti-granizo deben manifestar propiedades mecánicas, incluida la deformación plástica y el alargamiento. Sin embargo, para que las mallas de plástico soporten la presión del impacto del granizo, se requiere que exhiban elástico lineal y no lineal, el comportamiento elástico lineal en las direcciones de trama y urdimbre, respectivamente.

Las propiedades ópticas del plástico

Las mallas son esenciales para aplicaciones de sombreado. Por lo tanto, la producción de estas redes debe personalizarse para coincidir con las aplicaciones del cultivo y los patrones climáticos; los cultivos con riesgo de granizadas deben instalarse con redes con mayor resistencia al impacto.