ES2316348T3 - Composiciones para proteger las plantas de heladas y/o congelaciones y metodos para su aplicacion. - Google Patents

Composiciones para proteger las plantas de heladas y/o congelaciones y metodos para su aplicacion. Download PDF

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Abstract

Una composición que comprende: un polímero que, cuando es aplicado a por lo menos una parte de una superficie de una planta, libera calor a lo largo de un intervalo de temperaturas decrecientes del ambiente, comenzando a aproximadamente 0ºC (32ºF).

Description

Composiciones para proteger las plantas de heladas y/o congelaciones y métodos para su aplicación.
Este invento se refiere en términos generales a unas composiciones apropiadas para su aplicación a las plantas, y a métodos de aplicar las composiciones a las plantas. En particular, el invento se refiere a composiciones poliméricas destinadas a su aplicación a las superficies de las plantas, para proteger a estas plantas con respecto del daño causado por heladas y/o congelaciones (véase, p.ej., el documento de patente de los EE.UU. US-A-5653054).
Las heladas y congelaciones pueden causar un extenso daño a productos agrícolas. Un factor importante en la formación de heladas es un enfriamiento radiante desde la superficie de la tierra y de las plantas cultivadas que crecen en ella. Dicho enfriamiento radiante da como resultado una pérdida de calor para la atmósfera, y es particularmente predominante en noches claras sin viento. Por lo tanto, se han usado diversos métodos para proteger a las plantas con respecto de un daño causado por heladas y/o congelaciones.
Por ejemplo, una primitiva medida preventiva implicaba el uso de macetas de barro en huertos. La maceta de barro trabajaba quemando un aceite dentro de un recipiente. Se producía de esta manera calor para aumentar la temperatura en el huerto hasta por encima de niveles peligrosos. El humo generado por la combustión proporcionaba también una manta de aislamiento, que ayudaba a retener el calor en el huerto.
Otra técnica convencional consiste en atomizar agua sobre el huerto o las plantas cultivadas. Esto aumenta el punto de rocío del aire, lo que ayuda al aire a capturar y retener el calor radiante de la tierra. También, la condensación del vapor de agua sobre la fruta libera energía (p.ej., el calor de fusión), aumentando de esta manera la temperatura de la fruta.
Se conocen también otros métodos de formar una niebla aislante y/o capas de neblina. Por ejemplo, la patente de los EE.UU. nº 5.052.618, concedida a Carlon y colaboradores describe un método para proteger a las plantas con respecto de las heladas, usando un motor de propulsión a chorro para generar un aerosol de un primer líquido microencapsulado en un segundo líquido. El aerosol es dispersado en una neblina alrededor de las plantas que se han de proteger con respecto de las heladas. La neblina actúa como una barrera protectora parta las plantas. La patente de los EE.UU. nº 4.352.458, concedida a Masel, describe un dispositivo para generar y transportar a lo largo de distancias considerables un chorro de gases de combustión calientes, que tienen agua condensada arrastrada en ellos. El chorro generado de gases y el agua condensada arrastrada proporcionan una neblina de vapor, y el dispositivo es movible desde un sitio a otro de una manera tal que se mantiene una nube de vapor en una orientación deseada con respecto a las plantas cultivadas en crecimiento y durante un período de tiempo deseado.
Todavía otra técnica adicional implica usar máquinas de viento para generar una corriente de viento que obliga al aire frío a subir hacia arriba y al aire templado a bajar hacia abajo dentro del huerto. Dichas máquinas de viento se pueden usar también en unión con medios para introducir una neblina de humedad dentro de la corriente generada de viento, con el fin de proteger adicionalmente a las plantas cultivadas con respecto de las heladas durante noches frías.
Otros métodos incluyen, por ejemplo, el uso de un motor de chorro pulsante como se describe en la patente de los EE.UU. nº 5.285.769 concedida a Wojcicki, que genera explosiones individuales de impulsos de calor durante un período cíclico de impulsos. Los productos de combustión están en la forma de un chorro caliente, que es descargado hacia el huerto con el fin de aumentar la temperatura e impedir o reducir el riesgo de un daño por congelaciones para árboles frutales o plantas cultivadas similares.
Todavía otra técnica adicional para proteger a las plantas cultivadas contra daños por heladas consiste en regar directamente con agua a las plantas cultivadas. En este método, las pérdidas de calor radiante son compensadas parcialmente por el calor latente producido por una congelación de las gotas de agua. La patente de Masel, arriba debatida, señala que esta técnica padece de la desventaja de que se forman unas cantidades importantes de hielo, que tienen una conductividad cuatro veces mayor que la del agua, sobre las plantas cultivadas, por ejemplo, sobre las hojas de los árboles frutales. Por lo tanto, el hielo formado de esta manera aumenta el enfriamiento de las hojas. Además, el peso del hielo puede dañar a la planta.
También se ha combinado agua con otros componentes para formar unas composiciones preventivas y/o protectoras contra las heladas, para su aplicación directa a superficies de las plantas. Dichas composiciones destinadas a su aplicación directa a las plantas han implicado principalmente el uso de agentes depresores del punto de congelación, tales como alcoholes monovalentes, alcoholes dihidroxílicos y polihidroxílicos de cadena corta, tales como propilen glicol, poli(alquil glicoles), etcétera, y otros agentes tales como un poli(ácido acrílico) reticulado.
Por ejemplo, la patente de los EE.UU. nº 5.653.054, concedida a Savignano y colaboradores, describe una composición para prevenir o retardar la formación de heladas sobre plantas herbáceas o frondosas, la cual comprende una mezcla de agua, de un agente depresor del punto de congelación, soluble en agua, tal como propilen glicol, y de un agente espesante, dispersable en agua, tal como un polímero de poli(ácido acrílico) reticulado. La composición es aplicada por atomización y, preferiblemente, justo antes del esperado comienzo de las heladas. La composición protege a las plantas disminuyendo el punto de congelación de la humedad que se condensa o recoge durante una noche sobre las superficies de las plantas tratadas con la composición.
La patente de los EE.UU. 5.668.082, concedida a Miller y colaboradores, describe una composición "promotora de adhesión" y/o un adyuvante "promotor de adhesión/diseminador" que se combina(n) con materiales activos usados en la industria agrícola y hortícola. La composición comprende una resina de hidrocarburo poliolefínico de bajo peso molecular y un material activo, tal como insecticidas, herbicidas, fungicidas, rodenticidas, nutrientes, reguladores del crecimiento de las plantas, feromonas y desfoliantes. La patente describe ampliamente que el invento se puede prolongar, con resultados beneficiosos, a la retención y dispersión de diversos revestimientos protectores sobre numerosas variedades de frutas y legumbres, para su protección contra el calor excesivo, el frío o la exposición al sol. Sin embargo, la patente no describe composiciones que estén diseñadas específicamente para la protección de plantas con respecto de las heladas y/o congelaciones.
La patente de los EE.UU. nº 5.185.024, concedida a Siemer y colaboradores, describe la aplicación de hidrogeles de poli(acrilamidas) y poli(acrilatos de amonio), hidratados y reticulados, a suelos agrícolas o a plantas cultivadas por atomización. Los hidrogeles se describen como típicamente rígidos e insolubles y pueden incluir aditivos tales como agentes tensioactivos, micronutrientes o macronutrientes de plantas, plaguicidas, agentes reguladores del crecimiento de las plantas, depresores del punto de congelación, microbios y colorantes. La patente describe que se pueden usar hidrogeles como agentes correctores del suelo y para el tratamiento del follaje de las plantas cultivadas. Por ejemplo, el uso de hidrogeles puede reducir sustancialmente el uso de agua de riego por retención de humedad en el suelo o alrededor de las raíces de las plantas cultivadas. Cuando ciertas superficies de plantas vivas o cortadas son revestidas con hidrogeles, se limita la transpiración del agua a través de las hojas, prolongando de esta manera la supervivencia de las hojas vivas en plantas estresadas para el agua, y prolongando el período de tiempo en que se mantiene el aspecto agradable de las plantas o flores cortadas. La patente describe también que se han aplicado ciertos hidrogeles a la superficie de plantas cultivadas para proteger al follaje contra un daño por heladas, sacando ventaja de la alta capacidad de calor latente que tiene el agua, para proteger a las plantas. La patente describe ejemplos específicos de atomización de los hidrogeles sobre una turba sometida a condiciones climáticas calientes y secas, y de atomización de los hidrogeles sobre semillas de judías pintas o sobre la superficie de la arena después de haber plantado las judías.
Una ventaja del invento es la de proporcionar una composición destinada a su aplicación a las plantas para proteger a estas plantas con respecto del daño causado por heladas y/o congelaciones.
Una ventaja adicional del invento es proporcionar un método para la aplicación a plantas de una composición destinada a proteger a las plantas con respecto del daño causado por heladas y/o congelaciones.
Estas y otras ventajas del presente invento, que resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada del invento, se consiguen, en una forma de realización, proporcionando una composición que comprende un polímero que, cuando es aplicado a por lo menos una parte de una superficie de una planta, libera calor a lo largo de un intervalo de temperaturas descendentes del ambiente, que comienzan a aproximadamente 0ºC (32ºF). En otra forma de realización del presente invento, se proporciona un método de aplicar una composición a una planta, que comprende revestir por lo menos una parte de una superficie de dicha planta con una composición que comprende un polímero que libera calor a lo largo de un intervalo de temperaturas descendentes del ambiente, que comienzan a aproximadamente 0ºC (32ºF). En una realización preferida del presente invento, el intervalo de temperaturas descendentes del ambiente va desde por lo menos aproximadamente 0ºC (32ºF) hasta aproximadamente -3ºC (27ºF). En una forma de realización particularmente preferida del presente invento, el intervalo de temperaturas descendentes del ambiente es desde por lo menos aproximadamente 0ºC (32ºF) hasta aproximadamente -6ºC (22ºF). En una forma preferida de realización del presente invento, el polímero es un gel de polímero hidratado. En una forma de realización particularmente preferida del presente invento, el gel de polímero hidratado comprende un polímero sustancialmente sin reticular. En otra forma de realización preferida del presente invento, la composición comprende una solución acuosa del gel de polímero hidratado. En todavía otra forma de realización preferida del presente invento, la composición comprende gotitas de agua revestidas con dicho gel de polímero hidratado. En todavía otra forma de realización preferida del presente invento, la composición comprende un gel de polímero hidratado en la forma de una espuma. En una forma de realización particularmente preferida del presente invento, la espuma de gel de polímero hidratado comprende burbujas de aire que tienen un diámetro en el intervalo de desde aproximadamente 100 hasta aproximadamente 1.000 micrómetros. En una forma de realización particularmente preferida del presente invento, el gel de polímero hidratado es un gel de copolímero hidratado. En otra forma de realización particularmente preferida del presente invento, el gel de polímero hidratado es formado hidrolizando un polímero. En otra forma de realización particularmente preferida del presente invento, el gel de polímero hidratado es un poli(acrilonitrilo) hidrolizado. En otra forma de realización particularmente preferida del presente invento, el gel de polímero hidratado es una proteína fibrosa hidrolizada. En una forma de realización incluso más preferida del presente invento, la proteína fibrosa hidrolizada comprende restos de aminoácidos y de acrilamida. En todavía otra forma de realización preferida del presente invento, la proteína fibrosa hidrolizada se selecciona entre el conjunto que se compone de fibronectina hidrolizada y elastina hidrolizada. En otra forma de realización preferida del presente invento, el poli(acrilonitrilo) hidrolizado comprende restos de ácido acrílico y de acrilamida. En una forma de realización particularmente preferida del presente invento, el poli(acrilonitrilo) hidrolizado no está reticulado. En una forma de realización preferida del presente invento, la composición es aplicada a la planta por atomización. En una forma de realización particularmente preferida del presente invento, se aplica una composición que comprende gotitas de agua revestidas con un gel de polímero hidratado y luego se aplica una composición que comprende una solución acuosa de dicho gel de polímero hidratado. En una forma de realización preferida del presente invento, la composición comprende además uno o más componentes seleccionados entre el conjunto que se compone de micronutrientes, macronutrientes, plaguicidas, insecticidas, herbicidas, rodenticidas, fungicidas, biocidas, reguladores del crecimiento de las plantas, fertilizantes, microbios, aditivos para el suelo, agentes favorecedores de la adhesión, agentes tensioactivos y agentes modificadores del punto de congelación. En una forma de realización particularmente preferida del presente invento, el agente modificador del punto de congelación es un agente depresor del punto de congelación.
La Fig. 1 muestra una transición amplia de congelación para un polímero de acuerdo con el presente invento.
Las composiciones del presente invento, cuando se aplican a por lo menos una parte de una superficie de una planta, tienen utilidad para proteger a la planta con respecto de las heladas y/o congelaciones por liberación de calor a lo largo de un intervalo de temperaturas descendentes del ambiente, que comienzan a aproximadamente 0ºC (32ºF). Por lo tanto, las composiciones del presente invento reducen de una manera eficaz la temperatura de umbral a la que se producirá un daño sustancial por heladas y/o congelaciones para las plantas.
Aunque no se desea estar vinculado con ninguna teoría particular del invento, se cree que el calor se libera a lo largo de un cierto intervalo de temperaturas, puesto que los polímeros en las composiciones del presente invento exhiben un intervalo amplio de transición de congelación que comienza a aproximadamente 0ºC (32ºF), preferiblemente en un intervalo de desde por lo menos 0ºC (32ºF) hasta aproximadamente -3ºC (27ºF) o más bajo, y más preferiblemente en un intervalo de desde por lo menos aproximadamente 0ºC (32ºF) hasta aproximadamente -6ºC (22ºF). Esta amplia transición de congelación hace posible que los polímeros liberen su calor latente de fusión a lo largo de un intervalo amplio de temperaturas.
Se cree que en un polímero particular de acuerdo con el presente invento, pueden existir moléculas de agua asociadas con él por varios mecanismos diferentes. Dependiendo del mecanismo particular de asociación con el polímero, diferentes moléculas de agua asociadas con un polímero particular pueden presentar diferentes puntos de congelación. Por lo tanto, cuando la temperatura desciende dentro del intervalo de estos diferentes puntos de congelación, el calor latente de fusión se libera a lo largo de este intervalo.
Por ejemplo, se cree que algunas de las moléculas de agua pueden estar asociadas con el polímero de manera tal que su punto de congelación esté próximo a 0ºC (32ºF), y por lo tanto estas moléculas de agua liberarán su calor latente de fusión a aproximadamente 0ºC (32ºF). Se cree que dichas moléculas de agua, que tienen un punto de congelación de aproximadamente 0ºC (32ºF), pueden ser asociadas de una manera más suelta con el polímero. En contraste, se cree que algunas moléculas de agua en el mismo polímero pueden ser unidas directamente por enlaces de hidrógeno a unos restos (tales como, por ejemplo, grupos hidroxi y amino) situados dentro de la cadena del polímero, y pueden exhibir unos puntos de congelación significativamente más bajos, tales como el de -3ºC (27ºF) o más bajos. Por lo tanto, se cree que unas moléculas de agua que están asociadas con unos restos más próximos al entramado de la cadena del polímero, exhibirán un punto de congelación más bajo que el de las moléculas de agua que están más alejadas del entramado de la cadena del polímero.
En un sentido simplificado, que se presenta sólo para finalidades de ilustración, el polímero puede ser visto y considerado como que tiene moléculas de agua asociadas con él en unas capas que, dependiendo de su distancia respecto del entramado del polímero, exhibirán diferentes puntos de congelación. Por lo tanto, las moléculas de agua que están más próximas al entramado del polímero tendrán el punto de congelación más bajo y las que están más alejadas del entramado de la cadena del polímero tendrán los puntos de congelación más altos, que también estarán más próximos al punto de congelación normal del agua, 0ºC (32ºF).
Se ha descubierto que ciertos polímeros de acuerdo con el presente invento exhiben un intervalo más amplio de transición del punto de congelación, que hace a dichos polímeros óptimamente idóneos para liberar el calor latente de fusión a lo largo de este intervalo, proporcionando de esta manera protección a la planta a lo largo de un intervalo más amplio de condiciones de temperatura del ambiente. Se proporciona una mayor protección a las plantas cuando se emplean unos polímeros que tienen el intervalo más amplio de puntos de congelación. Esto se da como ejemplo comparando los polímeros del presente invento, que tienen una transición amplia de puntos de congelación, con un agua que no está asociada con ningún material polimérico. Por lo tanto, si se hubiera aplicado agua a una superficie de la planta, ella liberaría su calor latente a una temperatura de 0ºC (32ºF) y por lo tanto proporcionaría poca protección a la planta cuando la temperatura del ambiente descendiese por debajo de 0ºC (32ºF). Además, es difícil formar una capa uniforme de agua sobre la superficie de las plantas. Más aún, el hielo tiene una conductividad térmica mucho más alta que el agua en el estado líquido, por lo que cualquier calor que sea liberado y retenido por la planta se pierde, después de una congelación, con mucha mayor facilidad por conducción a través de la capa de hielo.
Los polímeros de acuerdo con el presente invento, sin embargo, liberarán calor a lo largo de un cierto intervalo de temperaturas y proporcionarán también una capa aislante que ayudará a retener al calor dentro de la estructura de la planta, proporcionando de esta manera una mayor protección a la planta. Se cree que el intervalo más amplio de temperaturas, a lo largo del cual se libera el calor latente de fusión, será encontrado en los polímeros de acuerdo con el presente invento que tienen unas regiones con una densidad numérica más alta de grupos hidrófilos y de enlaces de hidrógeno, dispersados entre regiones que tienen una densidad numérica comparativamente menor de grupos hidrófilos y de enlaces de hidrógeno.
En el caso de un poli(acrilonitrilo) hidrolizado de acuerdo con el presente invento, que forma un gel de poli(acrilamida) y poli(ácido acrílico) sin reticular, estos grupos hidrófilos y con enlaces de hidrógeno comprenderán típicamente los grupos hidroxilo en los restos de ácido acrílico y los aminoácidos en los restos de acrilamida. Se cree que el agua asociada con unos polímeros que tienen regiones con una densidad numérica más alta de grupos hidroxilo dispersados entre regiones que tienen una densidad numérica comparativamente más baja de grupos hidroxilo, es menos probable que cristalice al encontrarse con unas condiciones de temperatura del ambiente en las que se liberará el calor latente de fusión del agua.
Por lo tanto, se cree que los polímeros de acuerdo con el presente invento, en una forma preferida de realización, liberan el calor latente de fusión a lo largo de un intervalo amplio de temperaturas cuando el agua asociada con el polímero experimenta una transición de fases, que da como resultado una estructura amorfa en vez de cristalina. Los dominios cristalinos, si se forman, tienden a ser pequeños, típicamente menores que aproximadamente 2.000 \ring{A}, y desordenados dentro de una matriz amorfa. Por lo tanto, mientras que un agua que no está asociada con el polímero podría exhibir un cambio de fases distinguible a un estado cristalino a una temperatura específica y liberaría calor solamente a esta temperatura, el agua que está asociada con los polímeros de acuerdo con el presente invento exhibe un cambio de fases a un estado comparativamente menos cristalino y más amorfo y a lo largo de un cierto intervalo de temperaturas, en contraste con una temperatura específica, y también libera calor a lo largo de este intervalo de temperaturas.
Se cree que mucha cantidad del calor que se libera a partir de dichos polímeros de acuerdo con el presente invento por encima del intervalo de transición de los puntos de congelación, es transferido al cuerpo de la planta, el cual es protegido de esta manera con respecto de su congelación. La capa de revestimiento puede también aislar a la planta, de manera tal que el calor transferido es retenido con mayor eficacia dentro de la planta.
Adicionalmente, se cree que las composiciones del presente invento pueden también tener la capacidad de deprimir el punto de congelación del agua que puede condensarse y/o recogerse sobre las superficies de las plantas posteriormente a una aplicación de la composición a la planta.
Independientemente del mecanismo real de su funcionamiento, las composiciones del presente invento se aplican de una manera tal que por lo menos una parte de la superficie de la planta es revestida con una composición. El invento no está limitado a la aplicación de las composiciones a ningún tipo particular de planta ni a ningún etapa particular de desarrollo de la planta ni a ninguna parte particular de la planta. Por lo tanto, las composiciones del presente invento se pueden aplicar a cualquier planta, en cualquier etapa durante su desarrollo, y a cualquier parte de la misma que pueda beneficiarse de una protección contra las heladas y/o congelaciones. Dichas plantas incluyen, por ejemplo, cualquier planta agrícola cultivada convencional, que puede estar destinada al consumo por seres humanos y/o por animales, tal como frutas, legumbres, hierba, paja, etcétera, o a plantas que se hacen crecen para otras finalidades, incluyendo, pero sin limitarse a, la ornamentación, incluyendo a flores y arbustos, el desarrollo de forestación, la protección contra la erosión, diversas aplicaciones industriales, etcétera.
Las composiciones del presente invento se pueden aplicar a plantas que sean inmaduras, p.ej. retoños, plántulas, etc. así como a plantas más maduras, p.ej. las que están dando capullos, llevando fruta, llevando follaje, etcétera.
Además, las composiciones del presente invento no están limitadas a su aplicación a plantas en crecimiento. Así, las composiciones del presente invento se pueden aplicar a plantas, o a cualquier parte de las mismas, que haya sido segada o cortada desde el terreno, pero que todavía estén sometidas a unas condiciones ambientales que puedan dar como resultado un daño por heladas y/o congelaciones a las mismas.
Las composiciones del presente invento se pueden aplicar a las plantas de cualquier manera que dé como resultado que por lo menos una parte de la superficie de la planta sea revestida con las composiciones. Por lo tanto, el invento no está limitado a ningún modo particular de aplicación. Por consiguiente, se puede emplear cualquier método convencional usado para poner en contacto a las plantas con líquidos, semilíquidos, geles, sólidos, etcétera. Por ejemplo, las composiciones del presente invento se pueden aplicar por atomización, por ejemplo, a través de boquillas o sistemas de riego, por esparcimiento, empapamiento, impregnación, etc. Un método preferido de aplicación de las composiciones del presente invento es el de atomizar. Se puede emplear cualquier método o aparato de atomización convencional para esta finalidad.
Las composiciones del presente invento se pueden aplicar en la forma de una solución acuosa. Por ejemplo, en el caso de un gel de polímero hidratado, se puede aplicar una solución acuosa del gel de polímero hidratado.
Las composiciones del presente invento se pueden aplicar también en la forma de gotitas de agua revestidas con un polímero (p.ej., microcápsulas) de acuerdo con el presente invento. Preferiblemente, el polímero que reviste a las gotitas de agua es un gel de polímero hidratado. Dichas gotitas de agua revestidas pueden ser formadas por cualquier método convencional, incluyendo a técnicas de microencapsulación, en las que las gotitas de agua son revestidas con una capa de un polímero de acuerdo con el presente invento.
La microencapsulación es una técnica para proporcionar un delgado revestimiento sobre partículas que tienen típicamente un tamaño del orden del micrómetro, que pueden ser líquidas, sólidas, semisólidas, etcétera. Una típica técnica de microencapsulación, que se puede usar para producir gotitas de agua revestidas de acuerdo con el presente invento, implica la formación de una neblina de gotitas de agua utilizando una pistola de atomización o una boquilla de ultrasonidos, luego intersecando la corriente de gotitas con una corriente ortogonal de gotitas de la solución de gel hidratado, tal como se describe por Palmer, en la patente de los EE.UU. 3.584.412.
Otros métodos de formar gotitas de agua revestidas con un polímero de acuerdo con el presente invento, incluyen, por ejemplo, formar una suspensión de agua con una solución no acuosa (p.ej. una suspensión) del gel hidratado, y luego atomizar la suspensión a través de una fina boquilla. Se requiere que un líquido polar y volátil, que es inmiscible con agua, forme la suspensión que desarrolla una estructura micelar cuando se añade agua a la solución (o suspensión) del gel hidratado en este líquido. Líquidos polares apropiados, que son útiles en este método, incluyen, por ejemplo, acetonitrilo, 1-hexanol e isopropil éter. Sin embargo, después de la atomización, el líquido polar se evapora y puede dar como resultado un perjuicio para el medio ambiente.
Antes de la aplicación de la capa de revestimiento, el tamaño de las gotitas de agua, que se han de revestir con un polímero de acuerdo con el presente invento, puede variar entre aproximadamente 0,1 mm y aproximadamente 1,0 mm, de manera preferida entre aproximadamente 0,3 y aproximadamente 1,0 mm. El espesor del revestimiento con una capa polimérica que reviste a las gotitas de agua puede variar entre aproximadamente 100 micrómetros y aproximadamente 500 micrómetros, de manera preferida entre aproximadamente 300 micrómetros y aproximadamente 500 micrómetros.
Cuando se aplican gotitas de agua revestidas a unas plantas de acuerdo con el presente invento, es preferible aplicar inicialmente las gotitas de agua revestidas y luego aplicar una solución acuosa del polímero. Sin embargo, esta secuencia es meramente preferida y puede ser invertida. Por aplicación repetida de gotitas de agua revestidas y de una solución acuosa de los polímeros, se pueden conseguir múltiples capas. Una ventaja de aplicar la composición del presente invento en la forma de gotitas de agua revestidas, consiste en que esto permite que una planta sea revestida con un reservorio de agua efectivamente mayor que lo que se daría el caso si solamente la solución acuosa fuese aplicada a la planta. Más aún, puede ser indeseable incluir demasiada cantidad de agua en un gel de polímero hidratado puesto que el gel puede volverse frágil y puede perder su comportamiento deseado de congelación durante un intervalo amplio de temperaturas. Por lo tanto, el agua adicional proporcionada por las gotitas de agua, evita el problema de usar un polímero que está hidratado de tal manera que su eficacia se reduce sustancialmente. Sin querer estar vinculado a ninguna teoría particular de funcionamiento, se cree que la unión por enlaces de hidrógeno del agua encapsulada dentro de la capa de revestimiento polimérico estabiliza a la gotita de agua encapsulada, decelera la evaporación del agua y permite que el revestimiento retenga su integridad estructural a lo largo de varios días de uso. Polímeros preferidos, que se usan para revestir las gotitas de agua de acuerdo con el presente invento, son los geles de poli(ácidos acrílicos) y de poli(aminoácidos) que se describen seguidamente.
La composición del presente invento se puede aplicar también en la forma de una espuma. Cuando se aplica en forma de una espuma, el polímero es usado para atrapar burbujas de aire con el fin de formar una espuma estable. Se cree que las superficies interiores y exteriores del polímero experimentan una reticulación mediante la formación de enlaces de hidrógeno, añadiendo integridad estructural a la espuma. La espuma se puede formar por cualquier medio convencional, p.ej., por creación de burbujas de aire con un tamaño controlado en una solución del gel de polímero, lo que conduce a una suspensión estable de burbujas de aire revestidas con el gel. La espuma formada de esta manera puede ser aplicada por cualquiera de los métodos que arriba se han descrito. Un método preferido de aplicar la espuma es el de atomización. La espuma puede ser sustancialmente transparente o reflectora, dependiendo del tamaño de las burbujas de aire encerradas por el polímero, y del contenido de agua del gel. Es preferido un gel que tiene un contenido de agua situado en el intervalo de desde aproximadamente 50% a aproximadamente 90%. En general, se prefiere una espuma de poros grandes. Por lo tanto, se prefiere que el diámetro de las burbujas de aire en la espuma esté dentro del intervalo de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 100 micrómetros. Una espuma que tenga burbujas de aire en intervalo de diámetros de 10 hasta aproximadamente 100 micrómetros reflejará aproximadamente un 3% de la radiación visible que incida sobre ella, con la condición de que el gel de polímero ha de tener un contenido de agua de aproximadamente 70%, y de que el polímero seco ha de tener un índice de refracción de aproximadamente 1,50. Los polímeros de acuerdo con el presente invento, que son sumamente apropiados para la formación de una espuma, son los que tienen un índice de refracción del polímero seco situado preferiblemente en el intervalo de desde aproximadamente 1,40 hasta aproximadamente 1,60.
Las espumas de acuerdo con el presente invento se pueden usar en unión con la solución acuosa y con las formas de gotitas de agua revestidas de la composición. Así, por ejemplo, se puede aplicar a una superficie de una planta una primera capa de gotitas de agua revestidas, seguida por una capa de la solución acuosa y seguida por una capa de espuma. Se ha de entender que esta secuencia es meramente ilustrativa y que se pueden usar otras secuencias, y de esta manera se pueden formar múltiples capas.
Las composiciones del presente invento, cuando se aplican a por lo menos una parte de una superficie de una planta, proporcionará preferiblemente protección contra las heladas durante varios días, antes de perder alguna eficacia debido a una deshidratación causada por una evaporación de las moléculas de agua que están asociadas con los polímeros. Incluso después de una pérdida por evaporación de las moléculas de agua, se cree que los polímeros del presente invento mantienen su integridad como revestimientos por reorganización de su estructura. Por lo tanto, los polímeros continúan preferiblemente proporcionando protección aislante a la planta, a pesar de haber perdido gradualmente su capacidad de liberar calor al encontrarse con unas condiciones de congelación. Más aún, los polímeros del presente invento pueden regenerar su capacidad para liberar calor al encontrarse con unas condiciones de congelación, por el recurso de que son rehumedecidos, por ejemplo, por exposición a condiciones húmedas, particularmente lluvia, o si la planta es regada.
Las composiciones del presente invento son ventajosas también por el hecho de que el componente polimérico de la composición aumenta la capacidad de la composición para adherirse a la superficie de la planta y para formar unos revestimientos relativamente delgados y uniformes sobre la superficie de la planta. Por lo tanto, las composiciones del presente invento proporcionan una óptima protección contra las heladas y/o congelaciones cuando el polímero y el agua asociada con él, se aplican a la planta en una cantidad que proporciona un revestimiento que constituye de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 3% del peso del cuerpo de la planta que se ha de revestir. En una aplicación típica, el material de gel constituirá aproximadamente un 30% del peso del revestimiento. Así, en una aplicación preferida, el material de gel constituirá de manera preferida desde aproximadamente 0,15% a aproximadamente 0,9% del peso del cuerpo de la planta que se ha de revestir. En una aplicación como revestimiento, en la que el revestimiento constituye un 1% del peso del cuerpo de la planta, el material de gel constituirá un 0,3% del peso del cuerpo de la planta.
Los preferidos porcentajes en peso se pueden obtener, típicamente, cuando la composición del presente invento forma un revestimiento que tiene un espesor situado en el intervalo de desde aproximadamente 200 micrómetros hasta aproximadamente 1.000 micrómetros. Se ha de entender que los intervalos de pesos y de espesores son meramente ilustrativos. Por lo tanto, la aplicación de un mayor peso de material de revestimiento en relación con el peso del cuerpo de la planta, y por lo tanto de un mayor espesor del revestimiento, proporcionará una mayor protección contra las heladas y/o congelaciones. Por ejemplo, un revestimiento que se aplica en un nivel de 2% en relación con el peso del cuerpo de la planta, liberará aproximadamente el doble de calor que el que liberaría un revestimiento aplicado en un nivel de 1%. Por lo tanto, serán liberados unos mayores niveles de calor y se proporcionará un mayor nivel de protección cuando se usen los más altos niveles de revestimiento. Una protección suplementaria puede ser deseada, por ejemplo, cuando se espera un mayor período de tiempo de condiciones de congelación o cuando se desea una protección durante un mayor intervalo de temperaturas del aire del ambiente.
Al encontrarse con condiciones de congelación, las composiciones del presente invento liberarán típicamente desde alrededor de 40 hasta alrededor de 70 calorías por gramo. Sin embargo, se ha de apreciar que la cantidad de calor liberado dependerá del polímero particular que se use y de su nivel de hidratación, entre otros factores.
Las composiciones del presente invento pueden incluir también otros componentes, además del polímero. Por ejemplo, las composiciones pueden incluir uno o más componentes tales como micronutrientes, macronutrientes, plaguicidas, insecticidas, herbicidas, rodenticidas, fungicidas, biocidas, reguladores del crecimiento de las plantas, fertilizantes, microbios, aditivos para el suelo, agentes favorecedores de la adhesión, agentes tensioactivos, agentes modificadores del punto de congelación, etcétera. Por lo tanto, las composiciones del presente invento pueden incluir virtualmente cualesquiera componente(s) adicional(es) que es/sean usados convencionalmente en el tratamiento de las plantas. Además, las composiciones pueden incluir unos componentes usados para el tratamiento del suelo, tales como fertilizantes, agentes correctores del suelo, etc. Por lo tanto, las composiciones del presente invento pueden actuar como vehículos para dichos componentes adicionales que pueden ser dispersados, disueltos o incorporados de otra manera distinta dentro de las composiciones, o en cualquier fase o parte distinta de dichas composiciones.
Además, las composiciones del presente invento pueden incluir otros aditivos que acrecienten y/o alteren las propiedades del revestimiento propiamente dicho, sin afectar perjudicialmente al intervalo amplio de congelación de dichas composiciones. Por ejemplo, a las composiciones del presente invento se les pueden añadir agentes modificadores del punto de congelación, preferiblemente agentes depresores del punto de congelación, para reducir aún más la temperatura de congelación de las composiciones del presente invento. Dichos agentes depresores del punto de congelación incluyen, por ejemplo, alcoholes monovalentes, alcoholes dihidroxílicos y polihidroxílicos de cadena corta, tales como etilen glicol y propilen glicol, entre otros, y poli(alquilen glicoles) tales como un poli(etilen glicol) y un poli(propilen glicol), entre otros.
Ciertos agentes tensioactivos (también conocidos en la especialidad como agentes diseminadores, extendedores de películas y humectantes), tales como agentes tensioactivos no iónicos, catiónicos, aniónicos y anfóteros, se pueden incluir también dentro de las composiciones del presente invento. Los agentes tensioactivos iónicos, por ejemplo, cuando se añaden a las composiciones del presente invento, pueden favorecer la reticulación de los polímeros después de su aplicación a una superficie de una planta y por consiguiente pueden favorecer la formación de una capa de revestimiento más estable. Por otra parte, los agentes tensioactivos no iónicos, cuando se añaden a las composiciones del presente invento, pueden ayudar a impedir la conglomeración del polímero, facilitando de esta manera una capa de revestimiento más uniforme. Se pueden añadir alcoholes polivalentes a una solución acuosa de los geles de polímeros del presente invento con el fin de reducir la energía superficial de las partículas del gel hidratado. Ejemplos de alcoholes polivalentes que se pueden usar, incluyen, por ejemplo, alcoholes dihidroxílicos y polihidroxílicos de cadena corta, tales como etilen glicol y propilen glicol, entre otros, y poli(alquilen glicoles) incluyendo un poli(etilen glicol) y un poli(propilen glicol), entre otros: Reduciendo de esta manera la energía superficial de las partículas hidratadas de gel, se pueden aumentar la mojadura y el cubrimiento de las superficies.
Se pueden usar también agentes tensioactivos para aumentar la resistencia de un componente, añadido a las composiciones del presente invento, a ser eliminado por lluvia, rocío o riego. Los agentes tensioactivos aniónicos son también útiles para impedir que dichos aditivos sean absorbidos fácilmente a través de las cutículas de las plantas, y por lo tanto se usan cuando es importante que el aditivo permanezca sobre la superficie exterior de la planta. Los agentes tensioactivos no iónicos, por otra parte, son útiles cuando se desea aumentar el transporte de dicho aditivo a través de las cutículas de las plantas, y por lo tanto son recomendados para usarse como herbicidas sistémicos, nutrientes y similares.
Las composiciones del presente invento pueden incluir también una o más sustancias que mejoren la adhesión de la composición, o de cualquier componente dentro de la composición, a una superficie de una planta. Dichas sustancias favorecedoras de la adhesión son conocidas en la especialidad como "agentes promotores de adhesión". Los agentes promotores de adhesión, por ejemplo, pueden mejorar la adhesión de materiales sólidos finamente divididos, o de otros materiales solubles o insolubles en agua, a superficies de las plantas. Por lo tanto, los agentes promotores de adhesión pueden mejorar la resistencia de un material de tratamiento de plantas, proporcionado como un revestimiento a una superficie de una planta, a los efectos del tiempo, del viento, del agua, y de las acciones mecánicas o químicas. Por ejemplo, un agente promotor de adhesión puede mejorar la adhesión de un plaguicida añadido a las composiciones del presente invento contra una eliminación por lavado debido a la caída de lluvia, a un rocío denso o a un riego, y también puede ayudar a impedir la pérdida de plaguicidas por causa del viento o la abrasión de las hojas. Ha de entenderse que, cuando se añadan a las composiciones del presente invento, los agentes promotores de adhesión mejorarán las propiedades de adhesión que están presentes inherentemente en las composiciones del presente invento en virtud del componente polimérico allí existente.
Las composiciones del presente invento comprenden unos polímeros que liberan calor a lo largo de un intervalo de temperaturas decrecientes del ambiente, comenzando a aproximadamente 0ºC (32ºF). Un ejemplo de un polímero de acuerdo con el presente invento, que libera calor a lo largo de un intervalo de temperaturas del ambiente, comenzando a aproximadamente 0ºC (32ºF), es un poli(acrilonitrilo) hidrolizado. Después de una hidrólisis de un poli(acrilonitrilo) por una base fuerte, tal como una solución acuosa de hidróxido de sodio, se cree que se forma un copolímero de acrilamida y ácido acrílico. Este copolímero es un gel de poli(acrilamida y ácido acrílico) no reticulado, soluble en agua, que se cree que es mantenido junto por enlaces de hidrógeno. Se cree que el gel de polímero tiene una envoltura de hidratación que rodea a la cadena del polímero y que la envoltura de hidratación ayuda a mantener al polímero en una solución acuosa. Un intervalo de valores del pH ligeramente ácidos de la solución acuosa facilita el mantenimiento del polímero en una solución acuosa. Preferiblemente, se mantiene un pH de la solución acuosa de desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 7 con el fin de retener al polímero en solución. El gel de poli(acrilamida y ácido acrílico) formado de esta manera es hidratado hasta un contenido de agua que está comprendido de manera preferida en el intervalo de desde aproximadamente 70% en peso hasta aproximadamente 90% en peso. Tal como se ha debatido anteriormente, los geles que tienen un contenido de agua más alto pueden volverse frágiles y perder que su comportamiento de congelación deseado se produzca durante un intervalo amplio de temperaturas.
Se prefiere particularmente que los polímeros de acuerdo con el presente invento estén sustancialmente sin reticular, o tengan un grado de reticulación relativamente bajo. Se ha encontrado que unos polímeros altamente reticulados liberarán menos calor al encontrarse con unas condiciones de temperaturas del ambiente en las que se desea una protección contra las heladas y/o congelaciones. Es posible que dichos polímeros altamente reticulados liberen menos calor y por lo tanto sean menos preferidos para las finalidades del presente invento, puesto que dichos polímeros tienen menos capacidad para resultar asociados con moléculas de agua de la manera que se cree que da como resultado el intervalo de transición de puntos de congelación que es sumamente deseado para las finalidades del presente invento. Aunque se prefieren particularmente unos polímeros no reticulados que exhiban la amplia transición de puntos de congelación que se ha de debatido aquí con anterioridad, ciertos polímeros que tienen un cierto grado de reticulación son también útiles para el presente invento cuando dichos polímeros reticulados exhiben también la amplia transición de puntos de congelación. Por lo tanto, son útiles también en el presente invento unos polímeros reticulados que liberan calor durante un intervalo de temperaturas decrecientes del ambiente, comenzando a aproximadamente 0ºC (32ºF).
Los poli(acrilonitrilos) hidrolizados, que se pueden usar en las composiciones del presente invento, pueden ser preparados por métodos conocidos, incluyendo una hidrólisis de poli(acrilonitrilos) en condiciones tanto ácidas como alcalinas, para formar un polímero que contiene restos de acrilamida y ácido acrílico. Un método preferido implica hidrolizar un poli(acrilonitrilo) mediante una base fuerte, tal como una solución acuosa de hidróxido de sodio, para producir un gel de poli(acrilamida y ácido acrílico) sustancialmente sin reticular y soluble en agua, que se cree que es mantenido junto mediante enlaces de hidrógeno. Mientras que, como se ha debatido anteriormente, el producto de hidrólisis en condiciones alcalinas contendrá restos tanto de acrilamida como de ácido acrílico, también puede contener algunos restos de acrilonitrilo sin hidrolizar. La patente de los EE.UU. nº 2.812.317 describe la hidrólisis en condiciones alcalinas de un poli(acrilonitrilo) para producir un polímero en el que desde aproximadamente 40% hasta aproximadamente 80% de los grupos nitrilo han sido hidrolizados para dar grupos carboxilo. La patente de los EE.UU. nº 2.861.059 describe la hidrólisis en condiciones alcalinas de un poli(acrilonitrilo) para producir polímeros de ácido acrílico que son solubles en agua. Este proceso retiene a las partículas del polímero en un estado sólido, evitando de esta manera una solución en agua, viscosa y difícil de manipular, del producto hidrolizado. El estado sólido es mantenido usando una cantidad mínima de agua y un líquido orgánico miscible en agua en una cantidad suficiente para mantener a las partículas de polímero como una suspensión diluida. El polímero hidrolizado producido de esta manera permanece completamente en el estado sólido y es separado con facilidad por filtración desde la mezcla de reacción. La patente de los EE.UU. 2.679.451 describe la hidrólisis en condiciones ácidas de un poli(acrilonitrilo) para producir un producto hidrolizado que contiene desde aproximadamente 2% hasta aproximadamente 75% de grupos de amida. La patente de los EE.UU. 3.709.842 describe un procedimiento de hidrólisis en condiciones ácidas para producir hidrogeles porosos de un poli(acrilonitrilo) parcialmente hidrolizado. La patente de los EE.UU. 4.183.884 describe un procedimiento para realizar la hidrólisis en condiciones ácidas de un poli(acrilonitrilo) con el fin de formar un hidrogel que absorbe desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 75% en peso de agua. La patente de los EE.UU. nº 3.897.382 describe un método para la hidrólisis en condiciones ácidas de polímeros que contienen acrilonitrilo para formar hidrogeles. La patente de los EE.UU. 3.864.323 describe un procedimiento para la hidrólisis en condiciones ácidas de un poli(acrilonitrilo). La patente de los EE.UU. nº 3.200.102 describe la producción de un poli(acrilonitrilo) hidrolizado que contiene grupos de carboxamida y grupos de ácidos carboxílicos, generalmente en la relación de aproximadamente 1:1, por calentamiento de un poli(acrilonitrilo) en suspensión, dispersión o emulsión acuosa a unas temperaturas relativamente altas, a saber de al menos aproximadamente 180ºC, preferiblemente bajo presión y posiblemente en la presencia de gases inertes.
Otro ejemplo de un polímero de acuerdo con el presente invento es un producto hidrolizado de una proteína fibrosa tal como, por ejemplo, fibrina, fibronectina y elastina. Dichos productos hidrolizados de proteínas fibrosas, que se pueden usar en las composiciones del presente invento, se pueden preparar por métodos conocidos, tales como una hidrólisis enzimática con una enzima tal como elastasa, pepsina y pronasa y por procesos no enzimáticos que incluyen, por ejemplo, las hidrólisis en condiciones ácidas y alcalinas. Se cree que el producto de hidrólisis de estas proteínas fibrosas es un polímero que contiene restos de poli(aminoácidos) (es decir, polipéptidos) y restos de acrilamida. Un preferido producto hidrolizado de proteínas fibrosas es un copolímero de un poli(aminoácido) y una poli(acrilamida). La patente de los EE.UU. nº 4.963.656 describe un procedimiento para preparar un material hidrolizado de elastina que tiene un peso molecular situado por encima de 200.000, preferiblemente de 1.000.000 a 2.000.000, mediante una hidrólisis enzimática con pepsina. La patente de los EE.UU. 4.419.288 describe un procedimiento no enzimático para producir un material hidrolizado parcial de elastina soluble. Este método produce un material hidrolizado de elastina solubilizada, que retiene las características básicas de la elastina por recuperación de sustancialmente la totalidad de los residuos de desmosina e isodesmosina, que se cree que proporcionan a las fibras de elastina su elasticidad. La patente de los EE.UU. nº 4.363.760 describe un procedimiento no enzimático para preparar una elastina hidrolizada parcialmente y soluble. La divulgación de esta patente está relacionada con la divulgación de la patente de los EE.UU. nº 4.419.288, que se ha debatido anteriormente.
Otros polímeros que son útiles en las composiciones del presente invento incluyen, por ejemplo, unos polioles tales como los que se han preparado a partir de una hidrólisis parcial de polisacáridos, incluyendo, pero sin limitarse a, un almidón, una celulosa y sus derivados, incluyendo, p.ej. una hidroxipropil-metil-celulosa, una hidroxipropil-celulosa y una carboximetil-celulosa. Una hidroxipropil-metil-celulosa se puede preparar haciendo reaccionar una forma purificada de celulosa, obtenida por ejemplo a partir de desperdicios de algodón o de pasta de madera, con una solución de hidróxido de sodio para producir una celulosa alcalina hinchada, que luego es tratada con clorometano y óxido de propileno para producir éteres metílicos e hidroxipropílicos de celulosa. La hidrólisis parcial de éstos y otros polisacáridos se puede llevar a cabo por procedimientos convencionales incluyendo, p.ej., una hidrólisis en condiciones alcalinas o ácidas.
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Referencias citadas en la descripción
La lista de referencias citadas por el solicitante es, únicamente, para conveniencia del lector. No forma parte del documento de patente europea. Si bien se ha tenido gran cuidado al compilar las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP declina toda responsabilidad a este respecto.
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Claims (20)

1. Una composición que comprende:
un polímero que, cuando es aplicado a por lo menos una parte de una superficie de una planta, libera calor a lo largo de un intervalo de temperaturas decrecientes del ambiente, comenzando a aproximadamente 0ºC (32ºF).
2. La composición de la reivindicación 1, en la que el intervalo de temperaturas decrecientes del ambiente es de desde por lo menos aproximadamente 0ºC (32ºF) hasta aproximadamente -3ºC (27ºF).
3. La composición de la reivindicación 1, en la que el intervalo de temperaturas decrecientes del ambiente es de desde por lo menos aproximadamente 0ºC (32ºF) hasta aproximadamente -6ºC (22ºF).
4. La composición de la reivindicación 1, en la que dicho polímero es un gel de polímero hidratado.
5. La composición de la reivindicación 4, en la que dicha composición comprende una solución acuosa de dicho gel de polímero hidratado.
6. La composición de la reivindicación 4, en la que dicha composición comprende gotitas de agua revestidas con dicho gel de polímero hidratado.
7. La composición de la reivindicación 4, en la que dicha composición comprende una espuma.
8. La composición de la reivindicación 7, en la que dicha espuma comprende además burbujas de aire que tienen un diámetro comprendido en el intervalo de desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 100 micrómetros.
9. La composición de la reivindicación 4, en la que dicho gel de polímero hidratado es un gel de copolímero hidratado.
10. La composición de la reivindicación 4, en la que dicho gel de polímero hidratado es formado por hidrólisis de un polímero.
11. La composición de la reivindicación 10, en la que el gel de polímero hidratado es un poli(acrilonitrilo) hidrolizado.
12. La composición de la reivindicación 10, en la que el gel de polímero hidratado es una proteína fibrosa hidrolizada.
13. La composición de la reivindicación 11, en la que dicho poli(acrilonitrilo) hidrolizado comprende restos de ácido acrílico y de acrilamida.
14. La composición de la reivindicación 13, en la que dicho poli(acrilonitrilo) hidrolizado está sin reticular.
15. La composición de la reivindicación 12, en la que dicha proteína fibrosa hidrolizada comprende restos de aminoácidos y de acrilamida.
16. La composición de la reivindicación 15, en la que dicha proteína fibrosa hidrolizada se selecciona entre el conjunto que consiste en fibronectina hidrolizada, fibrina hidrolizada y elastina hidrolizada.
17. La composición de la reivindicación 4, en que dicha composición comprende además uno o más componentes seleccionados entre el conjunto que consiste en micronutrientes, macronutrientes, plaguicidas, insecticidas, herbicidas, rodenticidas, fungicidas, biocidas, reguladores del crecimiento de las plantas, fertilizantes, microbios, aditivos para el suelo, agentes favorecedores de la adhesión, agentes tensioactivos y agentes modificadores del punto de congelación.
18. Un método de aplicar una composición a una planta, que comprende revestir por lo menos una porción de una superficie de dicha planta con una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.
19. El método de la reivindicación 18, en el que dicho polímero es un gel de polímero hidratado y dicha composición es aplicada por atomización.
20. El método de la reivindicación 18, en el que dicho polímero es un gel de polímero hidratado, y se aplica una composición que comprende gotitas de agua revestidas con dicho gel de polímero hidratado y luego una composición que comprende una solución acuosa de dicho gel de polímero hidratado.
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