ES2575164T3 - Composición acuosa crioprotectora y procedimientos para su aplicación - Google Patents

Composición acuosa crioprotectora y procedimientos para su aplicación Download PDF

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ES2575164T3 ES09711399.7T ES09711399T ES2575164T3 ES 2575164 T3 ES2575164 T3 ES 2575164T3 ES 09711399 T ES09711399 T ES 09711399T ES 2575164 T3 ES2575164 T3 ES 2575164T3
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José María DURÁN ALTISENT
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Abstract

La presente invención proporciona una composición acuosa crioprotectora para la eliminación de escarcha en céspedes y para la prevención de su aparición caracterizada porque comprende dos o más alcoholes y al menos un compuesto mojante. Asimismo, la invenciónproporciona un método para eliminar la escarcha en céspedes que consiste en aplicar directamente sobre la superficie cespitosa lacomposición acuosa crioprotectora en forma diluida mediante pulverización.

Description

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DESCRIPCION
Composicion acuosa crioprotectora y procedimientos para su aplicacion Campo tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de los tratamientos crioprotectores para la eliminacion de hielo sobre las especies vegetales, espedficamente, la invencion se refiere a composiciones crioprotectoras utiles para la eliminacion de la escarcha en cespedes, especialmente cespedes deportivos.
Antecedentes de la invencion
Es un hecho de que las temperaturas por debajo de 0 °C producen periodicamente importantes danos, ya sean temporales o permanentes, en un gran numero de especies vegetales.
La formacion de escarcha asociada a las bajas temperaturas puede provocar danos en ciertos vegetales. En las especies cespitosas, la escarcha no suele provocar danos directos a las plantas, aunque si esta se prolonga durante mucho tiempo sf es posible que las especies vegetales presenten algun smtoma o incluso mueran.
Sin embargo, sf es cierto que mientras la escarcha se encuentra sobre la superficie del cesped no es recomendable transitar por el, ya que las pisadas pueden provocar un dano irreversible sobre el vegetal debido a los cortes y heridas causadas por la friccion de los cristales de hielo en el tejido vegetal. Ademas, con independencia del dano descrito anteriormente, un cesped que se encuentre debajo de la escarcha hace que el deporte que se pretende practicar sobre el no se pueda realizar correctamente.
La formacion de la escarcha depende de muchos factores aunque los mas destacables son la baja temperatura y la humedad relativa del aire. Esto provoca que la escarcha sea un fenomeno complejo y de diffcil prediccion.
Normalmente, la escarcha de los cespedes deportivos se elimina de forma natural, es decir, esperando a que la temperatura ambiente se incremente gradualmente segun avance la manana y el sol caliente el cesped.
No obstante, esto puede durar muchas horas o incluso toda la manana, lo que hace imposible llevar a cabo muchas de las actividades deportivas realizadas sobre esta superficie o hace que se realicen en horarios muy reducidos y no deseados. Este problema es especialmente importante en los campos de golf ya que jugar 18 hoyos lleva varias horas con lo que es bastante habitual empezar a jugar a horas tempranas de la manana cuando la escarcha tiende a estar presente. Ademas, la superficie de cesped de un campo de golf es muy amplia y hasta que los responsables del campo de golf no garantizan que toda la superficie del campo esta completamente descongelada no se puede abrir al publico, lo que supone en ocasiones importantes perdidas economicas para los clubs de golf.
En algunos casos se puede tratar la superficie cespitosa con un agente humectante es decir, un compuesto que reduce la tension superficial del agua (tensioactivo) permitiendo su drenaje y evacuacion en las zonas donde se acumula el agua con la finalidad de no acumular agua sobre las mismas y evitar en la medida de lo posible la formacion de parte de la escarcha. Estos tratamientos no suelen ser normales y se utilizan de forma indirecta ya que su aplicacion no esta dirigida a evitar de la aparicion de escarcha. Ademas, no proporcionan resultados homogeneos en el cesped, lo que da como resultado la coexistencia de zonas congeladas y no congeladas. Esto, por tanto, no soluciona el problema en los campos de golf.
Por tanto es necesario desarrollar composiciones crioprotectoras capaces de eliminar la escarcha en cespedes de una manera rapida y homogenea. Asimismo, es importante que la composicion no sea danina o fitotoxica y no afecte al ciclo vital de la planta.
Algunas composiciones crioprotectoras de plantas ya han sido descritas en el estado de la tecnica, aunque ninguna de ellas este espedficamente destinada al cuidado y eliminacion de escarcha de cespedes deportivos.
Por ejemplo, el documento US 5124061 describe un procedimiento para aumentar la resistencia de las plantas al dano por condiciones de congelacion que comprende aplicar una composicion acuosa de una sal de colina con un acido monocarboxflico o policarboxflico. Dicha composicion puede contener ademas glicerina, propilenglicol y tensioactivos a base de condensados de oxido de etileno y oxido de propileno.
La patente US 5252118 se refiere a un procedimiento de produccion de un crioprotector para plantas a base de pectinas despolimerizadas en presencia de acido fosforico como una base de dicho crioprotector que incluye ademas una solucion nutriente a base de sales de sodio, potasio, hierro, magnesio, manganeso, zinc, cobre y borax.
La patente US 4735737 se refiere tambien al uso de pectinas, espedficamente, al uso de una espuma protectora formada por tres partes de clara de huevo y una de pectina extrafda de manzanas para aplicaciones a escala reducida, tales como en jardinena.
La patente US 4618442, por su parte, proporciona una composicion de tensioactivos no ionicos a base de oxido de etileno y oxido de propileno combinados con urea para la crioproteccion.
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La patente US 5133891 describe un producto a base de tris-[O-etilfosfonato] de aluminio que se emplea para atacar las bacterias que inducen la formacion de cristales de hielo, mientras que en la patente US 4161084 la proteccion de las plantas se consigue aplicando una familia de bacterias que actuan de forma antagonica a las que inducen la formacion de hielo, manteniendo un equilibrio entre ambas.
La patente US 5223015 utiliza como sustancias crioprotectoras el alcohol tetrahidrofurfunlico y la tetrahidrofurfurilamina, solos o en combinacion.
El documento US 5653054 divulga una composicion acuosa para evitar escarcha en plantas basada en alcoholes y en un agente espesante.
El documento US 6040272 divulga una composicion herbicida que contiene tensioactivos y uno o mas esteres de glicol.
El documento US 4954279 describe una composicion deshelante y antihielo aerotransportada basada en el uso de glicoles como el principal componente de la misma.
La presente invencion presenta una composicion crioprotectora alternativa a las ya citadas que tiene grandes ventajas con respecto a las composiciones anteriores en cuanto a la reduccion de la escarcha en plantas. La composicion es facilmente dispersable por pulverizacion por lo que se puede usar para tratar grandes superficies de cesped. La composicion de la invencion esta especialmente adaptada para la eliminacion de la escarcha en cespedes deportivos y sirve tanto para eliminar la escarcha como para evitar la aparicion de la misma.
Breve descripcion de las figuras
La Figura 1 muestra los ensayos para determinar la composicion mas adecuada para la eliminacion de escarcha.
La Figura 2 representa los ensayos de fitotoxicidad llevados a cabo para determinar la concentracion adecuada para la aplicacion de la composicion crioprotectora.
La Figura 3 representa los ensayos de fitotoxicidad para determinar las dosis de aplicacion necesarias para evitar la fitotoxicidad.
La Figura 4 representa el tiempo de actuacion de la composicion a diferentes dosis.
Descripcion de la invencion
Un primer aspecto de la invencion se refiere a una composicion acuosa crioprotectora que comprende dos o mas alcoholes y al menos un compuesto tensioactivo.
En el contexto de la invencion, se entiende por crioprotector aquel compuesto o composicion que, aplicado por medio de una pulverizacion, es capaz bien de eliminar el hielo ya formado o bien de evitar su formacion.
En una realizacion particular de la invencion la composicion acuosa crioprotectora de la invencion comprende:
(i) entre 20-99 % (p/p) de alcoholes
(ii) entre 0,001-0,1 % (p/p) de tensioactivos.
En una realizacion preferida de la invencion, dicha composicion acuosa crioprotectora comprende entre:
(i) 98 % (p/p) de alcoholes
(ii) 0,01 % (p/p) de tensioactivos.
Aunque la composicion crioprotectora debe diluirse para su aplicacion como se explicara mas adelante se prefiere que este en forma concentrada por motivos de distribucion y de transporte.
En el contexto de la invencion el termino generico “alcohol” se refiere a compuestos qmmicos con uno o mas grupos hidroxilo y con un numero de carbonos entre 1 y 6 tal como, por ejemplo, compuestos de cadena corta con un grupo hidroxilo como el metanol, etanol, propanol o butanol o con dos o tres grupos hidroxilo tales como el 1,2-propanodiol o la glicerina.
En una realizacion preferida de la invencion, se utiliza una combinacion de etanol con otros alcoholes de cadena corta como metanol, propanol, butanol o 1,2-propanodiol o glicerina. Es especialmente preferida la combinacion de etanol con glicerina o mezclas de etanol con otros alcoholes de cadena corta como metanol, propanol, butanol o 1,2- propanodiol y con glicerina.
Los alcoholes de la composicion crioprotectora de la invencion son capaces de combinarse con las moleculas de agua de la escarcha y de bajar su punto de congelacion, provocando la fusion del hielo. Los alcoholes de la
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composicion crioprotectora de la invencion actuan directamente sobre el hielo depositado en la superficie del cesped y no danan ni la parte aerea de la planta ni el sistema radicular ya que no se acumulan en el suelo.
Por otro lado, si la composicion crioprotectora es pulverizada antes de producirse la escarcha puede evitarse la formacion de la misma gracias a que los alcoholes se mantienen en cierta medida adheridos a las cuticulas vegetales por un tiempo tras la pulverizacion. Este efecto de adhesion se favorece principalmente gracias a la glicerina porque para esta aplicacion, es decir, para evitar la aparicion de escarcha es preferible que uno de los alcoholes presentes en la composicion sea glicerina. La composicion proporciona proteccion contra condiciones de congelacion por lo que la composicion puede ser pulverizada con cierta antelacion a la aparicion de la escarcha.
Otro de los elementos de la composicion son los tensioactivos. Si la composicion se pulveriza antes de la formacion de la escarcha, los tensioactivos favorecen que el agua en estado lfquido no se acumule en la superficie de las plantas ayudando por tanto a evitar la aparicion de escarcha. Si la composicion crioprotectora se pulveriza cuando ya se ha formado la escarcha, los tensioactivos favorecen que el agua que se esta licuando por accion de los alcoholes se escurra de la superficie de las plantas a medida que se va descongelando, lo que sirve para acelerar el proceso de descongelacion.
Los tensioactivos aplicables en la composicion crioprotectora de la invencion se seleccionan entre un grupo muy heterogeneo tal como por ejemplo alcoholes grasos oxietilenados y oxipropilenados, esteres de sorbitol oxietilenados, sulfonatos de alquilarilo de sodio, amonio y etanolaminas, acidos grasos oxietilenados, poliglicoles etoxilados y propoxilados, aquilaminas etoxiladas y propoxiladas, dioctilsulfosuccinato de sodio y polieteres.
En una realizacion preferida se utiliza como agente tensioactivo el polieter de trisiloxano. Este tensioactivo unido a los alcoholes muestra un efecto sinergico que potencia el efecto individual de cada uno, obteniendose una composicion eficaz para la eliminacion de la escarcha.
Ademas de los elementos ya mencionados, la composicion acuosa crioprotectora puede comprender tambien compuestos odorantes y colorantes. Los primeros tienen la funcion de proporcionar un olor agradable a la composicion y los segundos de proporcionar un color a la composicion que permita no solo calibrar el grado de dilucion de la misma tras diluirla en agua para su aplicacion, sino tambien distinguir que zonas han sido rociadas y que zonas no.
La composicion crioprotectora de la invencion posee varias ventajas en cuanto a su aplicacion a cespedes ya que se ha comprobado que es efectiva en eliminar la escarcha en un tiempo que, dependiendo de la cantidad de escarcha, la intensidad de las condiciones de congelacion y la temperatura ambiente puede fluctuar entre 15 min. y 1 hora desde la pulverizacion. Dado que se utilizan preferiblemente alcoholes de cadena corta, estos no se acumulan en el suelo ya que mayoritariamente se volatilizan tras hacer efecto, lo que tambien los hace no toxicos para las plantas a las dosis recomendadas.
Ademas, la solucion crioprotectora de la invencion garantiza que los resultados sean homogeneos en toda la superficie del campo, ya sea en una zona de sombra o en una zona soleada.
Otro aspecto de la invencion se refiere a un procedimiento de eliminacion de la escarcha de plantas que comprende dispersar la composicion crioprotectora anteriormente descrita en forma de solucion diluida con el 70-90 % de agua, preferiblemente el 80 %, sobre las plantas con escarcha.
En otras palabras, partiendo de la composicion concentrada que, como se ha mencionado anteriormente, tiene una concentracion de alcoholes entre el 20-99 %, preferiblemente el 98 %, se debe diluir lo necesario en agua hasta obtener una concentracion de alcoholes de aproximadamente entre el 10 y el 30 %, preferiblemente el 20 %. Segun estos parametros de dilucion, la composicion crioprotectora de la invencion muestra una alta capacidad para eliminar la escarcha no teniendo ademas efectos fitotoxicos sobre el cesped.
Por otro lado, la composicion de la invencion se puede usar tambien en un procedimiento para evitar la aparicion de escarcha en plantas que comprende pulverizar la composicion crioprotectora de la invencion en forma diluida con el 70-90 % de agua, preferiblemente el 80 %, sobre las plantas antes de la aparicion de la escarcha.
En otras palabras, como en el caso de eliminacion de la escarcha, la composicion crioprotectora de la invencion debe diluirse hasta una concentracion de alcoholes de aproximadamente el 10-30 %, preferiblemente el 20 %. Cuando la aplicacion de la composicion crioprotectora es para su uso en un procedimiento para evitar la aparicion de la escarcha es preferible que entre los alcoholes de la invencion se incluya la glicerina lo que, como se ha mencionado anteriormente, favorece el efecto de adhesion de la composicion a las cutfculas de las plantas.
Como ya se ha mencionado anteriormente esta composicion esta especialmente adaptada para su aplicacion en cespedes deportivos.
Un ultimo aspecto de la invencion se refiere al uso de la composicion de la invencion, composicion crioprotectora de la invencion, para la descongelacion y/o crioproteccion de plantas.
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Ejemplos
Ejemplo 1: seleccion de la sustancia activa
Se realizaron una serie de ensayos con diferentes sustancias activas o con combinacion de sustancias activas con el fin de determinar cuales de ellas podnan ser mas adecuadas para eliminar la escarcha de cespedes deportivos. La Figura 1A muestra esquematicamente los ensayos realizados como resultado de los que se pudieron determinar las sustancias activas que formanan la composicion final.
Se ensayo como compuesto tensioactivo polieter de trisiloxano en un porcentaje en volumen que nunca superaba el 0,4 %. Este tensioactivo se ensayo tanto como unico ingrediente activo (cuadrantes 4 y 8) como en combinacion con otros agentes (cuadrantes 1-2, 5-6 y 9-10). Se ensayaron resinas derivadas del acido acnlico en un porcentaje en volumen nunca superior al 10 % tanto como unico ingrediente activo (cuadrantes 11 y 12) como en combinacion con polieter de trisiloxano (cuadrantes 5 y 6). Tambien se ensayo como crioprotector la bacteria Pseudomonas fluerescens en una concentracion variable del caldo de cultivo diluido en agua (cuadrantes 3 y 7). Se ensayo tambien la combinacion de vitamina E (nunca por encima del 1 % en solucion) con polieter de trisiloxano (cuadrantes 1 y 2). Por ultimo, se ensayo una mezcla de alcoholes (glicerina y etanol) en la que las concentraciones no superaron el 1 % en volumen en combinacion con polieter de trisiloxano a distintas concentraciones.
La valoracion de los resultados del ensayo que se exponen en la Figura 1B se realizo de forma visual. Los mejores resultados se obtuvieron de la combinacion de alcoholes y tensioactivos, por tanto se hicieron sucesivos ensayos con esta combinacion.
Ejemplo 2: ensayos de fitotoxicidad
Se uso siempre la composicion crioprotectora seleccionada en el ejemplo 1, aunque a distintas concentraciones y diluciones, con el fin de averiguar que tratamiento podfa ser optimo para utilizar en el cesped deportivo.
La especie sobre la que se ensayaron los crioprotectores, fue Agrostis stolonifera var. “A4”, una especie y variedad utilizada para los greens de los campos de golf. Se caracteriza por ser muy fina y corta, por tanto se utiliza con mucha frecuencia en campos de golf. Esta variedad se adapta bien al clima continental, al ambiente seco y soleado y ademas es mas resistente al picado que otras variedades de la misma especie. El green de los campos de golf debe tener una altura de 3 mm, por tanto se corta una vez al dfa en verano y cada dos dfas el resto del ano. No obstante una vez que comenzaron los ensayos, el green tratado no se corto hasta la finalizacion de los mismos para comprobar que los tratamientos no afectaban al crecimiento y al ciclo vital de la planta.
La unidad de muestra ensayada fue una superficie de 1 m2. En total se utilizaron 6 m2 y sobre cada uno de ellos se aplico, mediante pulverizacion en abanico, un tratamiento diferente. Cada cuadrado de muestra, estaba separado del siguiente por un pasillo de 20 cm, que sirvio como control y facilito la comparacion visual entre los distintos tratamientos.
El crioprotector utilizado para los ensayos resulta de una mezcla de glicerina y etanol con una proporcion en volumen de 1 a 4 respectivamente. Se estimo que las soluciones optimas debenan estar en un intervalo comprendido entre el 10 y el 30 % (p/p) de los alcoholes en dilucion acuosa. Era previsible que cuanto mas concentrado estuviera el producto, mas eficiencia tendna, pero era necesario valorar la fitotoxicidad. La finalidad de los ensayos consistio en ajustar las dosis y concentraciones del producto para evitar estos problemas de fitotoxicidad, consiguiendo al mismo tiempo la eliminacion rapida de la escarcha de la superficie del cesped.
Ensayo 1: busqueda de concentracion de aplicacion
Se hicieron tratamientos diarios, durante 10 dfas consecutivos, en las seis unidades de muestras, utilizando la composicion a concentraciones del 20, el 25 y el 30 %, en una dosificacion de 0,1 l (la dosis considerada como normal) o en 0,2 l (dos veces la dosis normal). La Figura 2A esquematiza las seis muestras y las soluciones que se aplican a cada una de ellas.
Todos los dfas se observo minuciosamente el green antes y despues de realizar los tratamientos y pasada media hora de la aplicacion se realizaba un analisis macroscopico y se palpaba la superficie para ver si habfa desaparecido la escarcha, o si habfa menos escarcha que en el control. La perdida de color del green o amarilleamiento determinaba la existencia de fitotoxicidad.
Los resultados despues de 10 dfas (vease Figura 2B) solo mostraron un cierto grado de amarilleamiento y por tanto de fitotoxicidad para la muestra al 30 % y en la cantidad de 0,2 l/m2.
Ensayo 2: dosis de aplicacion
El segundo ensayo de fitotoxicidad consistio en realizar tratamientos en las seis unidades de muestras (6 m2), utilizando el crioprotector (mezcla de etanol y glicerina) a una concentracion que se encontraba en torno al 20 % aunque en dosis de 1 l o de 2 l (10 y 20 veces la dosis normal de tratamiento). En este caso, se descarto la posibilidad de utilizar concentraciones superiores al 25 % porque podfan ocasionar problemas de fitotoxicidad. No
obstante el aumento de volumen de las dosis tambien pod^a ser perjudicial para el cesped. La intencion era averiguar la tolerancia de la planta a esta mezcla de crioprotectores.
La figura 3A detalla las seis muestras y las soluciones que se aplicaron a cada una de ellas.
En los resultados mostrados en la figura 3B se observa como la dosis tambien influye en la toxicidad en la planta. 5 Con dosis de 2 l/m2 existieron problemas incluso espaciando los tratamientos (unidades de muestras 4 y 6). Con dosis de 1 l/m2, se vieron smtomas de toxicidad con tratamientos diarios pero no con tratamientos espaciados (unidades de muestras 3 y 5).
La dosis de aplicacion nunca puede exceder por lo tanto la cantidad de 1 l/m2 y se recomienda que no se repitan tratamientos sucesivos en estas dosis, convenientemente tratamientos en dfas alternos
10 Ejemplo 3: efectividad del crioprotector seleccionado.
La valoracion de la efectividad del crioprotector seleccionado se realizo de una forma muy intuitiva y visual, es decir, si tras aplicar el crioprotector sobre la escarcha, ello a su vez es capaz de eliminar tal escarcha trascurrido un tiempo inferior a 30 minutos, el tratamiento es considerado como eficaz. La tabla 1 muestra los diferentes tratamientos realizados para la prueba de la efectividad.
15 Tabla 1
TRATAMIENTO
DOSIS (l/m2) TIEMPO TRANSCURRIDO DESDE LA APLICACION (min.)
1
0,25 30
2
0,25 15
3
0,25 10
4
0,25 5
5
0,1 30
6
0,1 15
7
0,1 10
8
0,1 5
La figura 4 muestra el efecto de la efectividad del crioprotector seleccionado con dos dosis de aplicacion de 0, 1 l/m2 y 0,25 l/m2 tras diferentes tiempos desde la aplicacion. Se observa que los mejores tratamientos, 5 y 1, se obtienen despues de 30 minutos a partir de la aplicacion.
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Claims (15)

  1. 5
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    15
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    30
    REIVINDICACIONES
    1. Composicion acuosa crioprotectora que comprende dos o mas alcoholes en una proporcion entre el 20 % y el 99 % (p/p) y al menos un tensioactivo en una proporcion entre el 0,001 y el 0,1 % (p/p).
  2. 2. Composicion acuosa crioprotectora de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende el 98 % de alcoholes y el 0,01 % de tensioactivo.
  3. 3. Composicion acuosa crioprotectora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en la que los alcoholes se seleccionan entre alcoholes con un numero de carbonos comprendido entre 1 y 6 y uno o mas grupos hidroxilo.
  4. 4. Composicion acuosa crioprotectora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que los alcoholes son glicerol y etanol.
  5. 5. Composicion acuosa crioprotectora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el tensioactivo es polieter de trisiloxano.
  6. 6. Composicion acuosa crioprotectora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un aditivo tal como odorantes o colorantes.
  7. 7. Procedimiento de eliminacion de la escarcha de plantas que comprende pulverizar una composicion acuosa crioprotectora de acuerdo con las reivindicaciones 1-6 sobre las plantas con escarcha.
  8. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que la composicion acuosa crioprotectora se pulveriza con un contenido de alcoholes de aproximadamente entre el 10 y el 30 %.
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, en el que la composicion acuosa crioprotectora es pulverizada en un cesped.
  10. 10. Procedimiento para evitar la aparicion de escarcha en plantas que comprende pulverizar una composicion crioprotectora de acuerdo con las reivindicaciones 1-6 sobre las plantas antes de la aparicion de la escarcha.
  11. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que la composicion acuosa crioprotectora se pulveriza con un contenido de alcoholes de aproximadamente 10-30 %.
  12. 12. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11, en el que al menos uno de los alcoholes de la composicion es glicerina.
  13. 13. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 10-12, en el que la composicion acuosa se pulveriza en un cesped.
  14. 14. Uso de la composicion crioprotectora de acuerdo con las reivindicaciones 1-6 para la descongelacion y/o crioproteccion de plantas.
  15. 15. Uso de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que la planta es un cesped.
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