ES2955960T3 - Recipiente y método de cultivo de plantas - Google Patents
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Abstract
Un contenedor de cultivo de plantas incluye una carcasa que comprende paredes laterales que definen una cavidad y están configuradas para recibir una planta. La carcasa contiene al menos dos capas de hidrogel separadas por al menos una capa de material espaciador. El recipiente incluye adicionalmente un elemento alargado que penetra a través de al menos dos capas de hidrogel y a través de al menos una capa de material espaciador. El elemento alargado está configurado como un canal de aire que transporta aire desde el exterior de la cavidad hacia el interior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Recipiente y método de cultivo de plantas
Campo y antecedentes de la invención
La presente invención, en algunas realizaciones de la misma, se refiere a un crecimiento de plantas y, más particularmente, pero no exclusivamente, a un recipiente de crecimiento de plantas y a un método para construir un recipiente que estimula el crecimiento de una planta en un recipiente.
Las plantas en maceta se usan habitualmente para decoración en entornos interiores y exteriores. La tierra para macetas, usada normalmente en recipientes de crecimiento de plantas conocidos puede contener una cantidad de tierra de campo escasa o nula pero, en cambio, está compuesta por una variedad de materiales orgánicos e inorgánicos y se denominan mezclas sin tierra. Las mezclas proporcionan el control de manera selectiva del entorno que rodea a la planta y la estimulación del crecimiento de las plantas.
Uno de los desafíos asociados con las plantas en macetas es el riego constante que se requiere para mantener la planta. El mercado ofrece diversos productos orientados a aliviar este desafío.
Se conocen recipientes de autorriego. Un recipiente de autorriego incluye normalmente una maceta interior que contiene una planta y tierra, y una maceta exterior o depósito que contiene agua. Una mecha une ambas y absorbe el agua en el cepellón. Un inconveniente de este producto puede estar asociado con el tamaño general del recipiente que puede requerirse que sea grande para reducir de manera significativa la frecuencia del riego.
La patente de los Estados Unidos US-6.226.921 titulada “ Self-watering planter” describe un dispositivo de riego de plantas para su uso junto con un recipiente de siembra. El dispositivo tiene un depósito de agua cerrado en la parte inferior del macetero y un tubo de llenado de agua que se comunica con el depósito de agua que se extiende hasta el área del reborde de macetero. Un mecanismo de indicación de nivel de agua se proporciona para comunicar el nivel de depósito de agua del macetero al usuario con el fin de determinar el nivel de agua en el depósito. El indicador de nivel de agua comprende un flotador en el depósito de agua que tiene un tallo que se extiende hacia arriba a través de un tubo hueco para indicar el nivel de agua. El material con efecto de mecha capilar se proporciona para transportar el agua del depósito de agua hasta los medios de siembra dentro del macetero. Se describe que el material absorbente puede formarse a partir de un geotextil.
Se sabe que los geotextiles formados a partir de materiales de polipropileno o poliéster se usan en asociación con la tierra. El geotextil puede adoptar tres formas básicas: tejido (que se asemeja a la arpillera de la bolsa de correo), perforado con aguja (que se asemeja al fieltro) o unido por calor (que se asemeja al fieltro planchado). Es conocido, por ejemplo, construir una maceta con un geotextil no tejido. El material geotextil, en este caso, permite el paso libre de aire y agua a través de la(s) pared(es) lateral(es) que puede contribuir al desarrollo de las raíces fibrosas de la planta.
También es conocido el uso de perlas de hidrogel como alternativa o un aditivo a la tierra para macetas convencional para cultivar una planta en maceta. El hidrogel es un polímero reticulado hidrófilo que forma redes moleculares tridimensionales que pueden absorber y retener grandes cantidades de agua. El hidrogel puede absorber agua y nutrientes y también liberarlos de nuevo a la tierra para macetas cuando la planta lo demande. La adición de hidrogel en una planta en macetas puede disminuir la frecuencia de riego requerida.
Los polímeros lineales, tales como polisacáridos y poliacrilatos, también se usan para la mejora de la tierra y la reserva de agua. Ejemplos de tales materiales disponibles comercialmente incluyen Natrosol™ 250HHX, Klucel™ L IND, Blanose™ CMC 7H5SCF, Agrimer™ ATF, Agrimer™ AT y Aquaion™ CMC 7H, comercializados por Ashland.
La publicación de solicitud de patente europea N.°EP0386345 titulada “A method for forming a mixture of soil conditioning means,” describe un método para formar una mezcla de medios de acondicionamiento de la tierra para mejorar el crecimiento de las plantas. La mezcla se divulga para incluir un polímero de absorción de agua. La capacidad de agua y/o aire de la parte de la tierra a acondicionar proporciona un primer indicador que sirve para determinar la cantidad total de polímero necesaria para formar la mezcla de los medios de acondicionamiento de la tierra.
La publicación de solicitud de patente japonesa N.°JP2006075055 titulada “Water-holding material for growing plant, consisting mainly of water-absorbing resin,” describe un material absorbente de agua granular que contiene una resina absorbente de agua y un compuesto inorgánico compuesto. El contenido del compuesto inorgánico compuesto es del 5-50 % en masa basándose en la parte sólida de la resina absorbente de agua. El compuesto inorgánico compuesto tiene entre 0-10 g de solubilidad en 100 g de agua de intercambio iónico a 20 °C, y contiene calcio, magnesio, hierro y/o silicio. Se describe que el material proporciona una capacidad de retención de agua mejorada con una rápida velocidad de absorción de agua.
La solicitud de patente de los Estados Unidos US 2011/0148124 A1 divulga un dispositivo para fijar el calor solar basado en biomasa y el gas dióxido de carbono con una similitud con el cultivo en contenedores que tiene una alta productividad de cultivo. El dispositivo de fijación está configurado para incluir una unidad de admisión de aire que introduce aire en una caja; una unidad de aire y flujo de agua tipo malla dispuesta en el fondo de la caja, configurada para que se abra a la atmósfera, una bandeja de depósito de agua en la que está montada la caja; y tierra para cultivo que se mantiene dentro de la caja.
La solicitud de patente de los Estados Unidos US 2016/0014984 A1 divulga una almohadilla de almacenamiento y suministro de agua en una maceta de plantas de interior o en tierra. Forma una capa de retención de agua en el fondo de una maceta de plantas de interior, de modo que la planta presente en la maceta de plantas de interior necesita un riego con menor frecuencia. La almohadilla comprende una lámina de separación permeable a las raíces que tiene gránulos de gel hinchables adheridos a un lado y repartidos uniformemente sobre este lado, que se coloca en el fondo de una maceta de plantas de interior con la lámina de separación permeable a las raíces hacia arriba. Las raíces de la planta crecerán en la capa de gel en el fondo de la maceta de plantas de interior y extraerán agua de la capa de gel durante un período de tiempo prolongado.
La patente de los Estados Unidos N.°4.236.351 describe un macetero con un miembro de orificio de aire tubular. Un receptáculo que tiene un fondo no perforado tiene una pared horizontal perforada que está separada hacia arriba desde el fondo, dividiendo el receptáculo en compartimentos superior e inferior. Los tubos sobresalen a través de la pared perforada y se extienden hacia arriba por encima del borde superior del receptáculo y hacia abajo hasta el fondo del receptáculo. El compartimento inferior recibe el exceso de agua que se evapora a través de los tubos y mantiene húmeda la tierra.
La solicitud de patente de los Estados Unidos US 2012/0297675 A1 divulga un dispositivo de cultivo de plantas y un método de control de agua de alimentación. El dispositivo incluye un recipiente de cultivo de plantas para agrupar agua de cultivo de plantas; un material de lecho de cultivo de plantas que absorbe agua; un dispositivo de agua de alimentación para suministrar el agua de cultivo de plantas al recipiente de cultivo de plantas; un primer sensor de humedad para detectar humedad alrededor de una parte sumergida del material de lecho de cultivo de plantas; un segundo sensor de humedad para detectar humedad alrededor de una parte de crecimiento del material de lecho de cultivo de plantas donde se recibe una raíz de una planta; y un controlador para suministrar agua.
Resumen de la invención
La invención se refiere a un recipiente de cultivo de plantas según la reivindicación 1, y un método para construir un recipiente para cultivar plantas según la reivindicación 8. Según un aspecto de la invención, se proporciona un recipiente de cultivo de plantas que comprende un alojamiento que tiene en el mismo un sustrato de cultivo que incluye capas de hidrogel separadas por capas delgadas de material espaciador, así como un método mejorado para cultivar plantas en el recipiente. Opcionalmente, y preferentemente el sustrato de cultivo es sin tierra.
Según la invención, el recipiente incluye uno o más elementos además de los sustratos de cultivo que están configurados para mejorar la aireación y el crecimiento de las raíces. El recipiente incluye uno o más canales de aire que penetran en las capas de hidrogel y material espaciador y los canales de aire están configurados para reforzar la aireación de las raíces.
Según la invención, el recipiente incluye un revestimiento que reviste una parte interior del alojamiento y está configurado para proporcionar el transporte de agua desde el fondo del recipiente hacia la parte superior del recipiente. El movimiento de agua libre proporcionado por el revestimiento puede reforzar la velocidad de absorción de agua de las raíces en el recipiente. En algunas realizaciones ilustrativas adicionales, el recipiente incluye tubos dedicados a proporcionar un movimiento de agua desde el fondo del recipiente hacia la parte superior del recipiente en lugar del revestimiento y/o además del revestimiento.
En algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente y el método proporcionan reducir el trabajo asociado con el mantenimiento de una planta reduciendo significativamente la frecuencia requerida para regar las plantas. Según algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente está configurado para tener una gran capacidad para retener agua y el agua está configurada para distribuirse de una manera sustancialmente uniforme en todo el recipiente.
En algunas realizaciones ilustrativas, el contenedor y el método proporcionan la eliminación del desorden potencial típicamente asociado con las plantas en macetas en el suelo. En algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente está sellado en el fondo y no requiere drenaje. La necesidad de un drenaje en los recipientes para plantas convencionales puede ser un factor disuasorio para el uso de plantas en macetas en interiores. En ocasiones, el drenaje puede desbordarse y expulsar tierra. El agua y la tierra expulsadas pueden dañar o potencialmente ensuciar muebles, moquetas y suelos. Al eliminar la necesidad de un drenaje, el recipiente puede ser más adecuado para ambientes interiores.
Según aspectos de la invención, se proporciona un recipiente de cultivo de plantas que comprende: un alojamiento que comprende paredes laterales que definen una cavidad y configurado para recibir una planta; al menos dos capas
de hidrogel separadas por al menos una capa de material espaciador, en donde las al menos dos capas de hidrogel y la al menos una capa de material espaciador están en la cavidad del alojamiento; y un elemento alargado que penetra a través de las al menos dos capas de hidrogel y a través de la al menos una capa de material espaciador, en donde el elemento alargado está configurado como un canal de aire que transporta aire desde el exterior de la cavidad hacia el interior.
Opcionalmente, la capa de material espaciador es una capa de tejido.
Opcionalmente, la capa de material espaciador es una capa de geotextil.
Opcionalmente, el material espaciador está formado por al menos uno de musgo de turba, perlita, vermiculita, fibra de coco y un polímero sintético, y cualquier combinación de los mismos.
Opcionalmente, el material espaciador es una parte integral del alojamiento.
Opcionalmente, el elemento alargado es un tubo que se perfora a lo largo de su longitud.
Opcionalmente, el elemento alargado está formado por hebras de uno o más de tejido, arcilla, material cerámico, perlita, arena hidrófoba y polímero sintético, p. ej., gortex™.
Opcionalmente, el elemento alargado es integral al alojamiento.
Opcionalmente, cada una de las al menos dos capas de hidrogel tiene un espesor de 0,5 a 10 cm mientras está completamente hidratada.
Opcionalmente, la al menos una capa de material espaciador está configurada para tener entre 1 mm y 5 cm.
Opcionalmente, la al menos una capa de material espaciador está configurada para tener un espesor 0,01 a 0,5 veces de las al menos dos capas de hidrogel.
Según la invención, el recipiente incluye un revestimiento, en donde el revestimiento reviste las paredes del alojamiento que se orientan hacia la cavidad.
El revestimiento puede revestir adicionalmente un suelo del alojamiento.
El revestimiento está formado de un material poroso que está configurado para transportar agua desde un fondo del alojamiento hacia una parte superior del alojamiento por movimiento capilar.
Opcionalmente, el contenedor incluye tubos Nación®, en donde NATION® está configurado para extenderse desde una parte superior del alojamiento hacia un fondo del alojamiento.
Opcionalmente, el recipiente incluye un sensor configurado para detectar un nivel de hidratación en el alojamiento. Opcionalmente, el recipiente incluye un sensor configurado para detectar un parámetro que caracteriza la planta. En alguna de cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, el hidrogel es como se describe en el presente documento en cualquiera de las realizaciones respectivas.
Según aspectos de la invención, se proporciona un método para fabricar un recipiente para cultivar plantas, comprendiendo el método: añadir una primera capa de hidrogel dentro de una cavidad definida por un alojamiento que comprende paredes laterales; añadir una capa de material espaciador dentro de la cavidad y sobre la primera capa de hidrogel; añadir una segunda capa de hidrogel sobre la capa de material espaciador; y penetrar un elemento alargado a través de la segunda capa de hidrogel, la capa de material espaciador y la primera capa de hidrogel. El método incluye revestir las paredes del alojamiento que se orientan hacia la cavidad con tejido antes de añadir la primera capa de hidrogel.
Opcionalmente, el tejido está configurada con orificios que están dimensionados para transportar agua desde un fondo del alojamiento hacia una parte superior del alojamiento por movimiento capilar.
Opcionalmente, la al menos una capa de material espaciador está configurada para tener un espesor 0,01 a 0,5 veces de las al menos dos capas de hidrogel.
Opcionalmente, el material espaciador está formado por al menos uno de musgo de turba, perlita, vermiculita, fibra de coco, geotextil y un polímero sintético.
Opcionalmente, el método incluye colocar una planta dentro de la cavidad y sobre la capa de material espaciador y añadir la segunda capa de hidrogel alrededor de la planta.
A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y/o científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que entiende comúnmente un experto en la materia a la que pertenece la invención. Si bien los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en el presente documento pueden usarse en la práctica o ensayo de las realizaciones de la invención, a continuación se describen métodos y/o materiales ilustrativos. En caso de conflicto, prevalecerá la memoria descriptiva de la patente, incluidas las definiciones. Además, los materiales, métodos y ejemplos son sólo ilustrativos y no pretenden ser necesariamente limitantes.
Breve descripción de las diversas vistas del(de los) dibujo(s)
Algunas realizaciones de la invención se describen en el presente documento, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos. Con referencia específica ahora al detalle de los dibujos, se subraya que los detalles mostrados son a modo de ejemplo y con fines de análisis ilustrativo de las realizaciones de la invención. A este respecto, la descripción tomada con los dibujos hace patente para los expertos en la materia cómo pueden ponerse en práctica las realizaciones de la invención.
En los dibujos:
Las FIG. 1A y 1B son un dibujo esquemático simplificado y un corte en sección transversal de un recipiente de cultivo de plantas con una planta de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación;
La FIG. 1C es un dibujo esquemático simplificado de un recipiente de cultivo de plantas que incluye un canal de aire helicoidal de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación;
La FIG. 1D es un dibujo esquemático simplificado de un recipiente de cultivo de plantas con iluminación integrada de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación;
La FIG. 2 es un diagrama de flujo simplificado de un método ilustrativo para fabricar un recipiente para cultivar plantas de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación.
Las FIG. 3A, 3B, 3C y 3D son dibujos esquemáticos simplificados de un recipiente de cultivo de plantas antes de la siembra, durante la siembra (dos etapas) y un período prolongado después de la siembra de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación;
La FIG. 4 es un dibujo esquemático de un primer kit de siembra de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación; y
La FIG. 5 es un dibujo esquemático de un segundo kit de siembra de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación.
La FIG. 6 presenta una fotografía de plantas de tomate cherry cultivadas dentro de un kit de siembra según algunas de las presentes realizaciones, usando tres hidrogeles diferentes: un hidrogel formado por la formulación E como se muestra en el Ejemplo 1, Tabla 5 (recipiente amarillo); hidrogel STOCKOSORB 660 XL (recipiente gris) e hidrogel STOCKOSORB 500 XL (recipiente naranja).
La FIG. 7 presenta una fotografía que muestra el sistema de brote de plantas de tomate cherry analizadas en los diferentes hidrogeles, después de 48 días del crecimiento de las plantas: izquierda - hidrogel de formulación E; centro - hidrogel STOCKOSORB 660 XL; y derecha - hidrogel STOCKOSORB 500 XL.
Las FIG. 8A-D presentan fotografías de partículas de hidrogel STOCKOSORB 500 XL después de 48 días de experimento. Las partículas marrones adheridas a los hidrogeles son residuos de coco.
La FIG. 9 presenta una fotografía de partículas de hidrogel STOCKOSORB 660 XL después de 48 días de experimento. Las partículas marrones adheridas a los hidrogeles son residuos de coco.
La FIG. 10 presenta una fotografía de partículas de hidrogel de formulación E después de 48 días de experimento. Las partículas marrones adheridas a los hidrogeles son residuos de coco. El sustrato blanco es geotextil hecho de polipropileno.
La FIG. 11 presenta una fotografía de una planta de tomate cultivada en un kit de siembra ilustrativo según algunas realizaciones de la presente invención, con un hidrogel de formulación E.
La FIG. 12 presenta una fotografía de un hidrogel formado por una formulación B 48 días después de cultivar una planta de tomate en el mismo después de 48 días. Las partículas marrones adheridas a los hidrogeles son residuos de coco. El sustrato blanco es geotextil hecho de polipropileno.
Descripción de realizaciones específicas de la invención
La presente invención, en algunas realizaciones de la misma, se refiere al cultivo de plantas y, más particularmente, pero no exclusivamente, a un recipiente de cultivo de plantas y a un método para estimular el crecimiento de una planta en un recipiente.
Un factor disuasorio para cultivar plantas en macetas es el mantenimiento requerido y la corta vida útil de las plantas cuando el mantenimiento no se realiza correctamente. Otro factor disuasorio para los entornos interiores es la necesidad de un drenaje para recoger el agua de acceso aplicada durante el riego. Una solución puede ser usar hidrogel en lugar de tierra para macetas convencional. El hidrogel puede absorber una gran cantidad de agua y suministrar ese agua a las raíces durante un período de tiempo prolongado y de manera controlada. Sin embargo, los presentes inventores descubrieron que el uso de hidrogel como único sustrato de cultivo puede tener una serie de inconvenientes. Un inconveniente es que una velocidad de difusión de oxígeno a través del hidrogel puede ser lenta y puede no ser adecuada para airear adecuadamente las raíces. La falta de oxígeno puede impedir potencialmente el crecimiento de las raíces. Otro inconveniente es que el hidrogel proporciona agua a las raíces por difusión que es normalmente lenta e ineficiente. Dado que el hidrogel suele absorber toda el agua del recipiente, no hay transporte de agua en el movimiento de masa. Por otra parte, al regar el recipiente, el agua se filtra hacia abajo e hincha las perlas de hidrogel en el fondo del recipiente más que las perlas de hidrogel en la parte superior o media del recipiente, que tienen mayor densidad de raíces que las del fondo.
Los presentes inventores descubrieron que, debido a la ineficacia del movimiento del agua por difusión, sólo las raíces que están cerca del hidrogel que están hinchadas pueden hidratarse adecuadamente. Aunque se sabe que es posible mezclar perlas de hidrogel con sustrato de cultivo adicional para paliar algunos de estos inconvenientes, el medio mezclado reduce significativamente el volumen del hidrogel. Cuando se reduce el volumen ocupado por el hidrogel, también se reduce la cantidad de agua que puede almacenarse en el recipiente y puede perderse la ventaja de reducir significativamente la frecuencia de riego.
Según algunas realizaciones ilustrativas, se proporciona un recipiente de cultivo de plantas que incluye un sustrato de cultivo mejorado y un entorno para el cultivo de plantas. El sustrato de cultivo incluye el hidrogel que opcionalmente y preferentemente ocupa la mayor parte del volumen en el recipiente. Según algunas realizaciones ilustrativas, el hidrogel está dispuesto en capas horizontales separadas por capas delgadas de material espaciador. Opcionalmente, las capas delgadas de material espaciador proporcionan trayectorias de crecimiento para soportar el crecimiento de las raíces. El material espaciador puede proporcionar una capa porosa a través de la cual puede penetrar el aire. En algunas realizaciones ilustrativas, el material espaciador está formado por musgo de turba, perlita, vermiculita, fibra de coco y/o tejido (tejido o no tejido). El material espaciador puede estar formado opcionalmente por un polímero, p. ej., un polímero sintético, e incluso puede ser una parte integral del recipiente. En algunas realizaciones ilustrativas, la capa de hidrogel puede ser una mezcla de hidrogel con tierra. La relación de tierra respecto a hidrogel puede ser inferior a 0,4 (tierra/hidrogel), inferior a 0,3, inferior a 0,2 o inferior a 0,1.
El espesor de una capa de hidrogel puede variar entre 0,5 cm y 10 cm dependiendo del tamaño del recipiente, mientras que el espesor del material espaciador puede variar entre 1 mm y 5 cm. Opcionalmente, la capa de hidrogel está formada por un hidrogel que se basa en ácido acrílico.
En el presente documento y en la técnica, el término “ hidrogel” describe una red fibrosa tridimensional que contiene al menos 20 %, normalmente al menos 50 %, o al menos 80 %, al menos 90 %, al menos 95 %, al menos 98 %, al menos 99 % y hasta aproximadamente 99,99 % (en peso) de agua. Un hidrogel puede considerarse como un material que es mayormente agua, pero que se comporta como un sólido o semisólido debido a una red tipo sólido reticulada tridimensional, hecha de cadenas poliméricas naturales y/o sintéticas, dentro del medio de dispersión líquido.
Según algunas realizaciones de la presente invención, el hidrogel contiene al menos 90 % en peso de agua y, según algunas realizaciones, el hidrogel es capaz de liberar a un entorno al menos 20 %, o al menos 30 %, o al menos 40 %, o al menos 50 %, preferentemente al menos 60 %, o al menos 70 %, o al menos 80 %, más preferentemente al menos 90 %, al menos 95 %, al menos 98,5, al menos 99 %, o toda, el agua contenida en el mismo.
Según algunas realizaciones de la presente invención, el hidrogel es capaz de liberar el agua contenida en el mismo, como se describe en el presente documento, a un entorno cuando se expone a condiciones que promueven la liberación de agua del hidrogel. Dichas condiciones incluyen, por ejemplo, condiciones que promueven la evaporación de agua y/o la absorción de agua por una planta (p. ej., la raíz de la planta).
Según algunas realizaciones de la presente invención, un hidrogel puede contener cadenas poliméricas de diversas longitudes y composiciones químicas, dependiendo de los precursores usados para su preparación. Las cadenas poliméricas pueden estar hechas de monómeros, oligómeros, unidades poliméricas en bloque, que están
interconectadas (reticuladas) por enlaces químicos (enlaces covalentes, de hidrógeno e iónicos/complejo/metálicos, normalmente enlaces covalentes). El material formador de redes comprende moléculas de agregación pequeñas, partículas o polímeros que forman estructuras alargadas extendidas con interconexiones (los enlaces cruzados) entre los segmentos. Los enlaces cruzados pueden estar en forma de enlaces covalentes, interacciones coordinantes, electrostáticas, hidrófobas o dipolo-dipolo o entrelazamientos de cadena entre los segmentos de red. En el contexto de las presentes realizaciones, las cadenas poliméricas son preferentemente de naturaleza anfifílica o hidrófila.
El hidrogel, según las realizaciones de la presente invención, es un hidrogel preparado sintéticamente, aunque también se contemplan hidrogeles de un origen biológico (hidrogeles de origen natural o hidrogeles formados de materiales formadores de hidrogel de origen natural).
Los polímeros o copolímeros ilustrativos utilizables para formar el hidrogel según las presentes realizaciones incluyen poliacrilatos, polimetacrilatos, poliacrilamidas, polimetacrilamidas, polivinilpirrolidona, polivinil caprolactama y copolímeros de cualquiera de los anteriores. Otros ejemplos incluyen poliéteres, poliuretanos, polisacáridos y poli(etilenglicoles), funcionalizados por grupos de reticulación o utilizables en combinación con agentes de reticulación compatibles.
Algunos ejemplos específicos no limitantes, incluyen: poli(ácido acrílico), poli (2-vinilpiridina), poli(ácido metacrílico), poli(N-isopropilacrilamida), poli (N, N'-metilenbisacrilamida), poli(N-(N-propil)acrilamida), poli(ácido metacrílico), poli(2-hidroxiacrilamida), poli(etilenglicol)acrilato, poli(etilenglicol)metacrilato, poli(ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico).
Los precursores monoméricos que forman tales cadenas poliméricas son reconocidos por los expertos en la materia, y todos están contemplados, incluyendo cualquier combinación de los mismos.
En algunas realizaciones, el hidrogel comprende poli(ácido acrílico) y/o poli(acrilamida), formado por un ácido acrílico, acrilamida o una mezcla de los mismos.
Los hidrogeles están formados normalmente por, o se forman en presencia de, monómeros, oligómeros o polímeros di- o tri- o multifuncionales, que se denominan colectivamente agentes formadores de hidrogel, o agentes de reticulación, que tienen dos, tres o más grupos polimerizables. La presencia de más de un grupo polimerizable hace que tales precursores sean reticulables, y permiten la formación de la red tridimensional.
Los monómeros reticulables ilustrativos incluyen, sin limitación, la familia de monómeros de di- y triacrilatos, que tienen dos o tres funcionalidades polimerizables. Los monómeros de diacrilatos ilustrativos incluyen, sin limitación, diacrilato de metileno, N,N-metilenbis(acrilamida), la familia de poli(etilenglicol). (n = 2-20) diacrilatos (nEGDA), incluyendo di-, tri-, tetra-, penta-, hexa, etc., diacrilato de etilenglicol, y la familia de poli(etilenglicol). (n = 2-20) dimetacrilato (nEGDMA). Los monómeros de triacrilatos ilustrativos incluyen, sin limitación, triacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de pentaeritritol, triacrilato de tris(2-hidroxietil) isocianurato, éster de tris(2-acriloxietil) de ácido isocianúrico, triacrilato de trimetilolpropano etoxilado, triacrilato de pentaeritritilo y triacrilato de glicerol, triacrilato de fosfinilidinetris(oxietileno).
Los hidrogeles pueden adoptar una forma física que varía de material blando, quebradizo y débil a duro, elástico y resistente. Los hidrogeles blandos pueden caracterizarse por parámetros reológicos que incluyen parámetros elásticos y viscoelásticos, mientras que los hidrogeles duros se caracterizan adecuadamente por parámetros de resistencia a la tracción, módulo de elasticidad o rigidez, módulo de almacenamiento y pérdida, y tenacidad (definida como una integral por debajo de una curva tensión-deformación del material) ya que estos términos son conocidos en la técnica.
Un hidrogel, según algunas realizaciones de la presente invención, puede contener elementos macromoleculares poliméricos y/o fibrosos que no están conectados químicamente a la red reticulada principal, sino que están mecánicamente entrelazados con ella (p. ej., como red polimérica entrelazada) y/o sumergidos en ella. Tales elementos fibrosos macromoleculares pueden ser tejidos (como, por ejemplo, una estructura de malla), o no tejidos, y pueden, en algunas realizaciones, servir como materiales de refuerzo de la red fibrosa del hidrogel y/o para manipular la microestructura del hidrogel, por ejemplo, la porosidad del hidrogel. Los ejemplos no limitantes de tales macromoléculas incluyen policaprolactona, alcohol polivinílico, polisacáridos tales como dextrano, alginato, agarosa, quitosano, ácido hialurónico, almidón, hidroxipropilcelulosa (HPC), carboximetilcelulosa (CMC), k-carragenina, icarragenina, otras cadenas poliméricas naturales o sintéticas no reticuladas y similares, y cualquier copolímero de lo anterior.
Según algunas de las realizaciones de la presente invención, la cantidad de dichos aditivos no reticulados varía de 0,1 a 10 por ciento en peso de la solución precursora de hidrogel.
Como alternativa o adicionalmente, el hidrogel puede incluir además materiales poliméricos que forman parte de la red tridimensional del hidrogel y que confieren al hidrogel propiedades químicas tales como, por ejemplo, una mayor naturaleza hidrófila o anfifílica. Los materiales ilustrativos de este tipo incluyen polisacáridos que presentan grupos polimerizables y/o reticulables tales como, aunque no de forma limitativa, metacrilato de alginato, metacrilato de glicol quitosano, metacrilato de ácido hialurónico, metacrilato de glicol quitosano y similares.
La composición química de las cadenas poliméricas, el “ grado de reticulación” (número de enlaces interconectados entre las cadenas) y el contenido de medios acuosos y la composición (p. ej., una inclusión de macromoléculas y/u otros aditivos en el mismo) también pueden afectar a la capacidad del hidrogel para liberar el agua contenida en el mismo y el grado de agua liberada.
Además, las propiedades mecánicas, tales como, por ejemplo, fragilidad, pueden afectar a la liberación del agua del hidrogel, de manera que, por ejemplo, hidrogeles quebradizos pueden liberar agua de forma incontrolada bajo presión. También es deseable usar hidrogeles que tengan suficiente tenacidad y/o módulo de compresión.
La rigidez y/o tenacidad de un hidrogel se rige, entre otras cosas, por la microestructura del hidrogel, la composición química de las cadenas poliméricas, el “ grado de reticulación” (número de enlaces interconectados entre las cadenas), el contenido y la composición de medios acuosos, y/o la temperatura.
En algunas realizaciones, el hidrogel se caracteriza por una o más de las siguientes propiedades mecánicas (cuando se miden usando procedimientos estándar aceptables conocidos en la técnica):
Módulo de elasticidad de al menos 0,1 MPa, por ejemplo, en un intervalo de 0,1 a 1,0 MPa;
Resistencia a la tracción por rotura de al menos 1 MPa, por ejemplo, en un intervalo de 1 a 30 MPa, en la deformación de 1000 a 2000 %.
La tensión de compresión por rotura de al menos 20 MPa, por ejemplo, en un intervalo de 20 a 60 MPa, en la deformación de 90 a 95 %.
Tenacidad (energía de fractura por rasgado) de al menos 100, por ejemplo, en un intervalo de 100 a 1000 J m-2.
Es deseable que los hidrogeles presenten, además de capacidad de absorción y liberación de agua, capacidad de penetración radicular, es decir, que permitan la penetración en ellos de las raíces de las plantas, para que éstas crezcan de forma satisfactoria. Véase, por ejemplo, la tecnología de Mebiol en wwwdotmebioldotcodotjp/en/product/. La penetración de la raíz también se ve afectada por factores tales como la microestructura del hidrogel, la composición química de las cadenas poliméricas, el “ grado de reticulación” , y el contenido y la composición de medios acuosos.
Los hidrogeles que permiten la penetración de la raíz son normalmente porosos y están formados por monómeros o una mezcla de monómeros que pueden favorecer una buena interacción con las raíces. T ales hidrogeles normalmente presentan una naturaleza hidrófila, por ejemplo, presentando grupos tales como ácido carboxílico, hidroxi y otros grupos hidrófilos.
En algunas de las realizaciones descritas en el presente documento, el hidrogel presenta una estructura porosa, es decir, se caracteriza por un área superficial medida en las mediciones BET en un intervalo de 300 a 2000 m2/gramo y/o por características que caracterizan materiales poliméricos altamente porosos como se describe, por ejemplo, en N. B. Mckeown y P. M. Budd, “ Polymers with Inherent Microporosity,” Porous Polym., págs. 1-29, 2011.
La alta porosidad del hidrogel contribuye a la capacidad de absorción de agua y a la disponibilidad de agua para las plantas, así como a la penetración de las raíces.
Una estructura porosa del hidrogel aumenta la capacidad de agua, mantenida por las fuerzas capilares. Las moléculas de agua mantenidas por las fuerzas capilares dentro de los poros están mucho más disponibles que las moléculas de agua unidas por hidrógeno.
En algunas realizaciones, un tamaño promedio de los poros en un hidrogel poroso es de al menos 30 μm, según una presión capilar de 100 mbar, que es la presión estándar para la absorción de agua disponible por las raíces como se muestra en el presente documento.
Los hidrogeles que presentan propiedades mecánicas y/o microestructura deseadas (p. ej., porosidad) se pueden obtener usando materiales y/o métodos conocidos en la técnica, como se describe en los siguientes ejemplos no limitativos: Hidrogeles de anillo deslizante y Tetra-PEG; Hidrogeles nanocompuestos con modificadores de superficie (arcilla, sílice, óxido de grafeno, etc.); Hidrogeles de red doble (DN, por sus siglas en inglés); Hidrogeles modificados hidrófobos; Hidrogeles reticulados iónicamente; Hidrogeles compuestos de microesferas macromoleculares (MMC, por sus siglas en inglés); e hidrogeles reforzados con enlace dipolo-dipolo e hidrógeno. Véanse, por ejemplo, Zhong et al., Soft Matter, Vol. 11, N.° 21, págs. 4235-4241, 2015.
Los hidrogeles nanocompuestos que presentan propiedades mecánicas mejoradas incluyen, por ejemplo, hidrogeles de óxido de grafeno/poliacrilamida como se describe en Liu et al., J. Mater. Chem., Vol. 22, N.° 28, págs. 14160-14167, 2012; Hidrogeles de doble red (DN) tales como los descritos en J. P. Gong, Soft Matter, Vol. 6, N.° 12, págs. 2583
2590, 2010, o hidrogel de PAMPS/PAAm sintetizado a través de la reacción HIPE tal como se describe en S. Kovacic y M. S. Silverstein, Polym. Chem., Vol. 8, N.° 40, págs. 6319-6328, 2017.
Según algunas de las presentes realizaciones, el hidrogel comprende cadenas poliméricas, formadas por precursores monoméricos o una mezcla de tales precursores, como se describe en el presente documento, reticulada por un agente formador de hidrogel difuncional o una mezcla de tales agentes, como se describe en el presente documento.
En algunas realizaciones, una relación en peso de los precursores monoméricos y el agente formador de hidrogel difuncional varía de 50:1 a 5:1, o de 20:1 a 5:1, o de 15:1 a 5:1. En algunas realizaciones, esta relación es de aproximadamente 10:1. En algunas realizaciones, esta relación es de aproximadamente 20:1. En algunas realizaciones, esta relación es aproximadamente 5:1.
En alguna de cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, el hidrogel está hecho de un poliacrilato (usando precursores monoméricos que comprenden ácido acrílico y/o un éster acrílico), o de una mezcla de un poliacrilato y una poliacrilamida, reticulada por un agente formador de hidrogel que comprende un material acrílico difuncional o una mezcla de materiales acrílicos (es decir, uno o más de diacrilato, dimetacrilato, bis(acrilamida), bis(metacrilamida).
En alguna de cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, el hidrogel está hecho de una mezcla de un poliacrilato y una poliacrilamida, reticulada por un agente formador de hidrogel que comprende un material acrílico difuncional o una mezcla de materiales acrílicos (es decir, uno o más de diacrilato, dimetacrilato, bis(acrilamida), bis(metacrilamida). Una relación en peso del ácido acrílico y la acrilamida en la solución precursora de hidrogel puede variar de aproximadamente 10:1 a 1:10, o de 5:1 a 1:10, o de 1:1 a 1:10, o de 1:1 a 1:5, y puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 1:2, o de aproximadamente 1:3 o de aproximadamente 1:4.
En algunas realizaciones, el material o materiales acrílicos difuncionales comprenden una bis(acrilamida), por ejemplo, N,N-metilenbis (acrilamida).
En algunas realizaciones, el material o materiales acrílicos difuncionales comprenden un poli(etilenglicol). (n = 2-20) diacrilato (nEGDA), por ejemplo, un diacrilato de tetra(etilenglicol).
En algunas realizaciones, el material o materiales acrílicos difuncionales comprenden una bis(acrilamida), por ejemplo, N,N-metilenbis (acrilamida) y un poli(etilenglicol). (n = 2-20) diacrilato (nEGDA), por ejemplo, un diacrilato de tetra(etilenglicol). En algunas de estas realizaciones, la relación en peso de los dos materiales difuncionales puede variar de 10:1 a 1:10, o de 5:1 a 1:5, o de 2:1 a 1:2 o es de 1:1.
En algunas de las realizaciones descritas en el presente documento, el hidrogel comprende además un polisacárido como se describe en el presente documento, por ejemplo, CMC y, en algunas realizaciones, una cantidad del polisacárido varía de 0,5 a 5, o de 0,5 a 3, o de 0,5 a 2 por ciento en peso, del peso total del hidrogel.
En algunas realizaciones, el peso total de materiales polimerizados y reticulados que forman la red de hidrogel varía de aproximadamente 1 % a 20 % del peso total del hidrogel, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 15 % en peso, o de aproximadamente 8 % a aproximadamente 15 % en peso, o de aproximadamente 8 a aproximadamente 12 % en peso, incluyendo cualquier valor intermedio y subintervalos entre los mismos.
Un hidrogel como se describe en el presente documento puede prepararse fácilmente preparando una composición monomérica (también denominada en el presente documento como una solución formadora de hidrogel) que comprende agua, precursores monoméricos, agentes formadores de hidrogel y opcionalmente otros agentes tales como agentes no reticulables como se describe en el presente documento, agentes de ajuste del pH, agentes tensioactivos, agentes dispersantes, agentes solubilizantes y similares. Después, la composición monomérica se pone en contacto con un iniciador que promueve las reacciones de polimerización y reticulación que forman la(s) red(es) fibrosa(s), para formar de este modo una composición de prepolimerización, que después se somete a condiciones que afectan a la polimerización (p. ej., calentamiento).
En la sección de Ejemplos que se proporciona a continuación se presentan composiciones monoméricas y de prepolimerización ilustrativas y un proceso de preparación de un hidrogel a partir de las mismas. En el presente documento se describen otros procesos y composiciones alternativas, y se contempla cualquier combinación de los mismos para formar un hidrogel.
Según la invención, las paredes interiores del alojamiento del recipiente están revestidas al menos parcialmente con un revestimiento hecho de un material que está configurado para elevar el agua por movimiento capilar a lo largo de las paredes del recipiente. Opcionalmente, el revestimiento también está configurado para absorber el agua. El revestimiento puede ser un tejido tejido o un tejido no tejido que es capaz de transportar agua desde el fondo del recipiente hacia arriba en base al movimiento capilar. En algunas realizaciones ilustrativas, el movimiento del agua puede lograrse mediante métodos alternativos. Por ejemplo, el forro puede estar formado por Luquafleece® de BASF,
de Hydrogel® de Katecho o de AmGel de Axelgaard, cada uno de los cuales puede proporcionar un movimiento del agua que no sea un movimiento capilar. El tamaño de los poros en el revestimiento puede configurarse para lograr una altura de transporte deseada. En algunas realizaciones de la presente invención, se usa un mismo material para el revestimiento y el material espaciador. Opcionalmente, los tubos de NAFION® pueden usarse en lugar del revestimiento o pueden usarse además del revestimiento para impulsar el transporte de agua para el transporte de agua por difusión. Los tubos de NAFION® pueden ayudar a transportar parte del agua que se filtra al fondo del recipiente hacia la parte superior del recipiente. Los tubos de NAFION® pueden colocarse en cualquier lugar del recipiente y no se limitan a colocarse cerca de las paredes del recipiente. El transporte de agua puede facilitar la hidratación de las capas superiores de los hidrogeles.
Según algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente incluye uno o más elementos alargados que están configurados para proporcionar canales de aire dedicados para airear las raíces. Los elementos alargados pueden ser generalmente verticales (p. ej., con una tolerancia de ±30°) con respecto al fondo del recipiente o pueden comunicar generalmente aire desde arriba del recipiente de plantas al recipiente de plantas. Opcionalmente, los elementos alargados pueden tener forma helicoidal y pueden ser espirales desde una base del recipiente hasta la parte superior del recipiente. En algunos ejemplos, los elementos alargados tienen forma de tubos perforados que penetran a través de las capas de hidrogel. Opcionalmente, los elementos alargados se forman a partir de hebras de tejido o de arcilla o de perlita o arena hidrófoba o gortex™ o material sintético poroso. Opcionalmente, las columnas o paredes formadas a partir de material poroso penetran a través de las capas de hidrogel para extenderse desde la parte superior del recipiente expuesto al aire hasta la parte inferior del recipiente.
En algunas realizaciones de la presente invención, las columnas o paredes, el revestimiento y las capas de material espaciador están todos hechos del mismo material poroso. El aire del entorno circundante puede llenar las columnas, paredes, tubos y/o espaciadores y, de este modo, airear las raíces plantadas en las capas. El material puede ser hebras de tejido, tales como un geotextil o un tubo hueco que está perforado.
Según algunas realizaciones ilustrativas, el fondo del recipiente está sellado y no incluye un orificio de drenaje. En algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente incluye adicionalmente un sensor, tal como, aunque no de forma limitativa, un tensiómetro o un sensor de humedad, para detectar cuándo la planta necesita riego y un indicador para avisar de que es necesario regarla. En algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente incluye adicionalmente un sensor configurado para detectar un parámetro de planta, p. ej., espesor del tallo. Según las realizaciones de la presente invención, el recipiente y el método descritos en el presente documento pueden usarse en instalaciones de cultivos de plantas, viveros, tiendas y para uso privado.
Según algunas realizaciones ilustrativas, una planta se planta en un recipiente que ya incluye capas de hidrogel y material espaciador. En algunas realizaciones ilustrativas, durante la siembra, una planta se coloca sobre una capa superior del material espaciador presionada en el material espaciador. Posteriormente, puede añadirse un hidrogel sobre el material espaciador y alrededor de la planta para proporcionar agua y soporte físico para la planta. Opcionalmente, se puede aplicar una cubierta tal como un tejido sobre el hidrogel para reducir la evaporación del hidrogel. En algunas realizaciones ilustrativas, se pueden introducir uno o más canales de aire y/o canales de agua en los sustratos de cultivo. Opcionalmente, el recipiente está revestido previamente con un revestimiento. El revestimiento puede cubrir ambas paredes laterales interiores del fondo o base del recipiente del recipiente.
Según aspectos de algunas realizaciones ilustrativas, se proporciona un kit para cultivar una planta en un recipiente de cultivo de plantas. El kit puede incluir el hidrogel como se describe en el presente documento en cualquiera de las realizaciones respectivas, una lámina de material poroso configurada para su uso como material espaciador como se describe en el presente documento en cualquiera de las realizaciones respectivas y al menos un elemento alargado que es poroso o proporciona de otro modo un paso de aire a través del mismo como se describe en el presente documento en cualquiera de las realizaciones respectivas.
El kit también puede incluir instrucciones de ensamblaje. Opcionalmente, el kit incluye uno más sensores para detectar parámetros del entorno alrededor de la planta o parámetros de la propia planta como se describe en el presente documento en cualquiera de las realizaciones respectivas. Opcionalmente, el kit incluye iluminación que la planta necesita para la fotosíntesis. Opcionalmente, el kit incluye uno o más agentes fertilizantes. Los agentes fertilizantes se pueden suministrar a través del sistema de transporte de plantas directamente a través de las hojas o a través del sistema de raíces. En algunos ejemplos, el kit incluye el recipiente de plantas para cultivar la planta.
Cualquier agente fertilizante conocido está contemplado y puede ser fácilmente seleccionado por los expertos en la materia para una planta y/o tierra de elección.
En algunas realizaciones ilustrativas, una planta puede transferirse fácilmente a otro recipiente que tenga un tamaño o forma diferente. En algunas realizaciones ilustrativas, la planta puede transferirse recogiendo el revestimiento alrededor del recipiente y levantando la planta junto con el contenido circundante y luego colocando la planta con el contenido circundante en un nuevo recipiente que ya incluye revestimiento. Pueden añadirse capas adicionales de hidrogel y material poroso según sea necesario en función del tamaño y la forma del nuevo recipiente.
Ahora se hace referencia a las FIG. 1A y 1B que son un dibujo esquemático simplificado y un corte en sección transversal de un recipiente de cultivo de plantas de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. Según algunas realizaciones ilustrativas, un recipiente 100 de cultivo de plantas para cultivar una planta 10 incluye un alojamiento 101 sin orificios de drenaje. El alojamiento 101 puede estar formado por plástico, metal, vidrio, cerámica, madera o similares. Un volumen de alojamiento 101 afecta a los ciclos de irrigación y puede seleccionarse para proporcionar un intervalo de irrigación deseado. A medida que aumenta el volumen, la cantidad de agua disponible es mayor y el intervalo de irrigación puede ampliarse.
Según algunas realizaciones ilustrativas, el alojamiento 101 se reviste con un revestimiento 110 y se llena con capas alternantes de hidrogel 150 y material espaciador 120. En algunas realizaciones ilustrativas, el hidrogel 150 puede ser una mezcla de hidrogel con tierra. La relación de tierra respecto a hidrogel puede ser inferior a 0,4 (tierra/hidrogel), inferior a 0,3, inferior a 0,2 o inferior a 0,1. En algunas realizaciones ilustrativas, hidrogel 150 se puede impregnar con un agente fertilizante (p. ej., un nutriente vegetal). La impregnación puede ser posterior a la síntesis del hidrogel 150 en función de la hinchazón de las partículas de hidrogel seco o la impregnación pueden producirse como parte del proceso de síntesis. La acción de absorción del agua puede favorecer la liberación del agente fertilizante. Alternativamente, pueden añadirse a las capas de hidrogel cápsulas de liberación lenta que liberan solución/sólidos fertilizantes, como Osmocote®.
Según algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente 100 incluye adicionalmente uno más canales de aire 130 que penetran a través de las capas alternantes de hidrogel 150 y material espaciador 120. Las capas de hidrogel 150 y material espaciador 120 forman en conjunto el sustrato de cultivo. Opcionalmente, la capa superior es una capa de hidrogel 150 y el hidrogel está cubierto con una cubierta 140 configurada para reducir la evaporación del agua en el hidrogel 150. En algunas realizaciones ilustrativas, un espesor de la capa de material espaciador está comprendido entre 0,05-0,5 del espesor de la capa de hidrogel.
Según algunas realizaciones ilustrativas, el revestimiento 110 puede ser un material geotextil que está tejido o perforado, de modo que incluye poros que pueden estimular el movimiento capilar para elevar el agua desde el fondo del recipiente a lo largo de las paredes laterales hasta una parte superior del alojamiento. La acción capilar del revestimiento 110 proporciona el movimiento de masa del agua a través de las capas de hidrogel 150. En algunas realizaciones ilustrativas, el tamaño de los poros está configurado para proporcionar la elevación del agua a una altura deseada. Una altura del agua basada en el movimiento capilar puede definirse mediante la siguiente ecuación:
Donde:
h es la altura a la que se eleva el líquido,
Y es la tensión superficial líquido-aire,
p es la densidad del líquido,
r es el radio del capilar,
g es la aceleración debida a la gravedad,
0 es el ángulo de contacto del líquido.
En algunas realizaciones ilustrativas, el revestimiento 110 puede seleccionarse para que tenga poros con un radio que proporcione elevar el agua a una altura “ H” sustancialmente completa del alojamiento del recipiente 101 o una altura a una capa superior del hidrogel incluido en el recipiente.
En algunas realizaciones ilustrativas, los tubos de NATION® 170 se pueden usar en lugar del revestimiento 110 o además del revestimiento 110. Los tubos 170 pueden penetrar generalmente de forma vertical a través del hidrogel (y generalmente perpendicular a las capas de hidrogel y material espaciador) y, opcional y preferentemente, hacen que el agua se difunda a lo largo de toda su longitud y, de este modo, transportan el agua desde el fondo del recipiente hasta las capas superiores. En otras realizaciones ilustrativas, el revestimiento 110 no es un componente separado, sino que es integral al alojamiento 101.
Las capas de hidrogel pueden incluir perlas de hidrogel que, aunque están completamente hidratadas, pueden incluir 0,5-1,5 % de sólidos con un volumen de entre 1 y 100 cm3. Las perlas pueden ser esféricas, cúbicas, conformadas como una pirámide o pueden tener otras formas.
La capa de material espaciador 120 es una capa de material poroso y puede incluir musgo de turba, perlita, vermiculita, fibra de coco, geotextil y/u otro tejido o material poroso sintético tal como polímero sintético. Opcionalmente, la capa
de material espaciador 120 puede ser una parte integral del alojamiento 101 o revestimiento 110. Normalmente, todas las capas de material espaciador 120 pueden formarse a partir de un mismo material. Opcionalmente, tanto el material espaciador 120 como el revestimiento 110 se forman a partir de un mismo material, p. ej., el mismo geotextil y/o tejido. Alternativamente, una o más capas de material espaciador pueden formarse a partir de diferentes tipos de material. Según algunas realizaciones ilustrativas, la capa de material espaciador 120 proporciona aireación entre el hidrogel y también proporciona una trayectoria de crecimiento para soportar el crecimiento de las raíces. En algunas realizaciones ilustrativas, el material espaciador 120 y los canales de aire proporcionan en conjunto un flujo de oxígeno en la zona de raíz de aproximadamente o al menos 10 g O2 m-2 d-1. Opcionalmente, las capas de material espaciador 120 se configuran para ser significativamente más delgadas que las capas de hidrogel 150 para mantener una alta capacidad de contención de agua del recipiente.
Los uno o más canales de aire 130 pueden ser un elemento alargado que es poroso. Los canales de aire 130 pueden formarse a partir de hebras de tejido, arcilla o perlita, arena hidrófoba o material sintético poroso tal como, por ejemplo, gortex™. Opcionalmente, los canales de aire 130 pueden ser un tubo alargado con orificios 135 a lo largo de su longitud. En algunas realizaciones ilustrativas, los canales de aire pueden formarse a partir de tiras de materiales geotextiles. Las tiras pueden extenderse a lo largo de toda la altura “ H” del alojamiento del recipiente 110 o se pueden extender a lo largo de una parte de la altura “ H” . Opcionalmente, los canales de aire 130, el material espaciador 120 y el revestimiento 110 se forman a partir de un mismo material, p. ej., un tejido y/o material geotextil. Alternativamente, los canales de aire 130 pueden tener bastones o estacas formados con un material poroso tal como arcilla a través de los cuales puede pasar el aire. Normalmente, el tamaño de las perforaciones y los tubos se define lo suficientemente grande como para evitar que el agua suba a través de ellos por movimiento capilar y, por tanto, obstruya el paso de aire. Opcionalmente, los canales de aire están formados a partir de un material que es hidrófobo. En algunas realizaciones ilustrativas, los canales de aire 130 proporcionan aireación a las raíces a lo largo de la altura “ H” del recipiente 100 y pueden facilitar el crecimiento de la raíz hacia el fondo del recipiente 100. En algunas realizaciones ilustrativas, los canales de aire 130 pueden ser integrales al alojamiento 101 y pueden formarse a partir del mismo material que el alojamiento 101. Por ejemplo, el alojamiento 101 que incluye los canales de aire 130 puede formarse mediante un proceso de moldeo por inyección. En tal caso, el revestimiento 110 se puede añadir al alojamiento 101 que ya incluye canales de aire 130.
La cubierta 140 se puede configurar para cubrir una capa superior de hidrogel 150. Opcionalmente, la cubierta 140 se forma a partir del mismo material que el material espaciador 120. Opcionalmente, la cubierta 140 puede ser más gruesa que el material espaciador 120 para proporcionar protección contra la deshidratación. En algunos ejemplos, la cubierta 140 puede formarse a partir de espuma de poliuretano. En algunas realizaciones ilustrativas, la cubierta 140, los canales de aire 130, el material espaciador 120 y el revestimiento 110 se forman con el mismo material. Opcionalmente, un volumen del recipiente 100 es de al menos 200 cm cúbicos.
En algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente 100 puede incluir un sensor 180 que detecta un nivel de hidratación del recipiente 100. El sensor 180 puede colocarse en cualquier lugar dentro del recipiente. Opcionalmente, más de un sensor 180 se incluye en el recipiente 100.
En alguna implementación ilustrativa, el sensor 180 es una escala que está configurada para detectar el peso del recipiente 100 y su contenido. El sensor 180 se puede colocar, por ejemplo, en una superficie inferior del alojamiento 101 (superficie interior o exterior) y puede transmitir el peso detectado mediante una transmisión inalámbrica o por cable. En algunas realizaciones ilustrativas, una reducción del peso puede asociarse con la deshidratación del recipiente 100. En algunas realizaciones ilustrativas, el sensor 180 se aplica para controlar el peso del recipiente 100 y para proporcionar una alerta cuando el peso está por debajo de un umbral definido.
La salida del sensor 180 puede asociarse a un indicador que avise al usuario de cuándo regar la planta. El indicador se puede colocar en el alojamiento 101 o puede transmitirse por transmisión inalámbrica a un dispositivo electrónico 400 que es manejado por el usuario, p. ej., teléfono móvil. Opcionalmente, una aplicación en un dispositivo móvil recibe la entrada del sensor 180 y proporciona una alerta cuando es necesario regar.
Con referencia ahora a la FIG. 1C, en algunas realizaciones ilustrativas, uno más canales de aire 130 que penetran a través de las capas alternantes de hidrogel 150 y material espaciador 120 pueden tener una configuración helicoidal que es sustancialmente espiral alrededor de la orientación axial principal de la planta 10. La configuración helicoidal del canal de aire 130 puede formarse a partir de hebras de tejido, arcilla o perlita, arena hidrófoba o material sintético poroso tal como, por ejemplo, gortex™. Los canales de aire 130 pueden proporcionar generalmente aire penetrante en el volumen definido por el alojamiento 101, p. ej., alrededor de las raíces 15.
Ahora se hace referencia a la FIG. 1D que muestra un dibujo esquemático simplificado de un recipiente de cultivo de plantas con iluminación integrada de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. En algunas realizaciones ilustrativas, un sistema 153 de luz, p. ej., que incluye una o más lámparas o diodos emisores de luz (LED) pueden integrarse en el alojamiento 101 y pueden configurarse para proporcionar iluminación a la planta 10. En algunas realizaciones ilustrativas, la iluminación proporcionada está configurada para ser radiación solar en el espectro de la radiación fotosintéticamente activa (PAR, por sus siglas en inglés) (longitud de onda de 400-700 nm). En algunas
realizaciones ilustrativas, el sistema 153 de luz puede configurarse para suministrar un flujo de fotones de 50-600 (|jmol m-2s-1) para facilitar la fotosíntesis de la planta adecuada.
En algunas realizaciones ilustrativas alternativas, el sistema 153 de luz puede estar conectado al alojamiento 101 y por encima del mismo y/o salir del centro del recipiente. Como alternativa, el sistema 153 de luz dedicado puede estar separado del alojamiento 101, por ejemplo, colgado por encima del alojamiento 101 en una pared adyacente.
Ahora se hace referencia en la FIG. 2 a un diagrama de flujo simplificado de un método ilustrativo para fabricar un recipiente para cultivar plantas de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. Según algunas realizaciones ilustrativas, un alojamiento de un recipiente está revestido con un tejido (bloque 210). El tejido puede ser un geotextil y puede incluir normalmente poros que se dimensionan para facilitar el movimiento capilar del agua añadida al recipiente. Posteriormente, dos o más capas de hidrogel separadas por dos o más capas de material espaciador se añaden al alojamiento del recipiente (bloque 220). Opcionalmente, la capa más inferior es una capa de hidrogel y la capa más superior es una capa de material espaciador. En algunas realizaciones ilustrativas, el hidrogel se hidrata antes de añadir el hidrogel al alojamiento del recipiente. Opcionalmente, la planta con raíces se coloca sobre la capa superior de material espaciador (bloque 230). El hidrogel puede colocarse entonces alrededor de la planta para soportar la planta (bloque 240). Por otra parte, uno o más canales de aire, p. ej., los radios de los canales de aire pueden penetrar a través de las capas de hidrogel y las capas de material espaciador (bloque 250). Opcionalmente, los radios pueden añadirse después de que la planta se plante en el recipiente de cultivo de plantas. Opcionalmente, los tubos de NAFION® también se añaden a las capas de hidrogel y a las capas de material espaciador. En algunos ejemplos, la capa superior de hidrogel puede cubrirse para reducir la evaporación del agua en el hidrogel (bloque 260).
En algunas realizaciones ilustrativas, la planta puede transferirse fácilmente a otro alojamiento de recipiente levantando la planta junto con el contenido del recipiente. El revestimiento puede ser normalmente flexible y servir como un sa
En otros métodos ilustrativos, la planta puede colocarse en una o más de las capas inferiores del gel y/o las capas pueden fabricarse después de que la planta esté colocada en el recipiente de cultivo de plantas.
Ahora se hace referencia a las FIG. 3A, 3B, 3C y 3D que muestran dibujos esquemáticos simplificados de un recipiente de cultivo de plantas antes de la siembra, durante la siembra (dos etapas) y un período prolongado después de la plantación de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. Según algunas realizaciones ilustrativas, se construye un recipiente de planta 102 cargado previamente con sustratos de cultivo y sin planta, como se muestra en la FIG. 3A, y puede venderse a un cliente. El recipiente 102 puede incluir una o más capas de hidrogel 150 separadas por material espaciador 120 de capas. Opcionalmente, el hidrogel 150 puede mezclarse con tierra, p. ej., tierra para macetas. Una porción superior 122 del recipiente 102 puede estar vacía y configurada para recibir una planta. Uno más canales de aire 130 se pueden colocar en el recipiente 102 antes de la siembra. Opcionalmente, los tubos de NAFION® también pueden insertarse en el recipiente 102 antes de su siembra (aunque no se muestra en este caso por motivos de simplicidad). Opcionalmente, antes de la siembra, el hidrogel 150 se hidrata.
Con referencia a las FIG. 3B y 3C, una planta 10 se coloca sobre una capa más superior de material espaciador 121 y el hidrogel 150 puede colocarse alrededor de la planta 10 para estabilizar la planta 10. Las raíces 15 de la planta 10 se colocan sobre el material espaciador 120. Opcionalmente, el hidrogel 150 añadido alrededor de la planta 10 se hidrata antes de añadirlo. Con referencia ahora a la FIG. 3D, en algunas realizaciones ilustrativas, el recipiente 102 se configura con el tiempo para fomentar el crecimiento de las raíces 15 hacia abajo, hacia las capas inferiores de hidrogel 150.
Ahora se hace referencia a la FIG. 4 que muestra un dibujo esquemático de un primer kit de siembra de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. En algunas realizaciones ilustrativas, un kit 400 puede incluir un paquete 405 que contiene componentes para fabricar un recipiente de cultivo de plantas. El recipiente de cultivo de plantas puede fabricarse en cualquier alojamiento 101 lo suficientemente grande como para contener una planta y que no incluya orificios de drenaje. Opcionalmente, el kit 400 incluye el alojamiento 101.
El kit 400 puede incluir un recipiente 151 con hidrogel 150, lámina porosa o tejido 310, p. ej., geotextil. El material poroso 310 puede configurarse para ser usado para el revestimiento 110, material espaciador 120, y/o cubierta 140. Alternativamente, se proporciona más de un tipo de lámina porosa o tejido 310, cada uno dedicado para un propósito diferente. El kit 400 incluye uno o más canales de aire 130 en forma de estacas que pueden penetrar a través de las capas de hidrogel 150 y del material espaciador 120. Opcionalmente, el kit 400 incluye cápsulas de liberación lenta configuradas para liberar una solución de fertilizante o sólidos, p. ej., el producto Osmocote®. En algunas realizaciones ilustrativas, el hidrogel 150 ya puede impregnarse con un agente fertilizante. La impregnación puede basarse en impregnar el hidrogel 150 post-síntesis hinchando las partículas de hidrogel secas. Opcionalmente, el hidrogel 150 puede sintetizarse con el agente fertilizante. La absorción de agua puede favorecer la liberación del agente fertilizante.
Opcionalmente, el kit 400 incluye adicionalmente uno o más sensores 180 para detectar parámetros del entorno que rodea la planta y/o de la propia planta, p. ej., un sensor de hidratación y un sensor de espesor de tallo y/o tubos 170
de NAFION. Los contenidos del recipiente 151 pueden incluir sólo hidrogel o puede incluir hidrogel mezclado con material adicional, p. ej., tierra. En algunas realizaciones ilustrativas, el kit 400 puede incluir un enrejado dedicado u otra estructura de soporte de planta dedicada. Opcionalmente, el kit 400 incluye un segundo recipiente 152 con tierra 155 que puede mezclarse o añadirse como una(s) capa(s) adicional(es) en el recipiente. Opcionalmente, el kit 400 también puede incluir un sistema 153 de luz, p. ej., una lámpara configurada para proporcionar a la planta lo necesario para la fotosíntesis. En algunas realizaciones ilustrativas, el sistema 153 de luz puede configurarse para suministrar un flujo de fotones de 50-600 (μmol m-2s-1) con radiación solar (longitud de onda de 400-700 nm). El dispositivo de iluminación puede ser, por ejemplo, iluminación LED. Alternativamente, el sistema 153 de luz se puede integrar en el alojamiento 101, por ejemplo, como se divulga anteriormente en el presente documento con referencia a la FIG. 1D. El kit 400 puede incluir o puede ir acompañado de un alojamiento 101 dedicado. Alternativamente, el kit 400 puede excluir el alojamiento 101. Opcionalmente, el kit 400 puede proporcionarse en una pluralidad de tamaños, cada tamaño configurado para recipientes de diferentes tamaños.
Ahora se hace referencia a la FIG. 5 que muestra un dibujo esquemático de un segundo kit de siembra de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. Según algunas realizaciones ilustrativas, un kit 402 puede incluir un alojamiento 101 que está al menos parcialmente preensamblado. El alojamiento 101 puede estar revestido, por ejemplo, con un revestimiento 110 y puede alojar capas alternantes de hidrogel 150 y material espaciador 120. Uno o más canales de aire 130 también se puede ensamblar previamente en el alojamiento 101. Opcionalmente, uno o más sensores 180 también pueden montarse en el alojamiento 101 o sobre el mismo. En algunas realizaciones ilustrativas, sólo una parte de las capas se ensamblan previamente en el alojamiento 101, durante el ensamblaje, un usuario puede colocar la planta en las capas preensambladas y luego añadir una capa adicional sobre las capas preensambladas y se puede añadir el resto de las capas. Con este fin, pueden incluirse en el kit una lámina o tejido 310 poroso y un hidrogel 150 adicionales. Alternativamente, un usuario puede cavar un agujero a través de las capas preensambladas e introducir la planta dentro del agujero. En algunas realizaciones ilustrativas, el kit 402 puede estar preinstalado en el alojamiento 101, como un enrejado u otra estructura de soporte para plantas.
Las expresiones “ comprende” , “ que comprende” , “ incluye” , “ que incluye” , “ que tiene” y sus conjugados significan “ que incluye, aunque sin limitación” . La expresión “ que consiste en” significa “ que incluye y se limita a” .
La expresión “ que consiste esencialmente en” significa que la composición, método o estructura puede incluir ingredientes, etapas y/o partes adicionales, pero sólo si los ingredientes, etapas y/o partes adicionales no alteran materialmente las características básicas y novedosas de la composición, método o estructura reivindicado.
Se aprecia que ciertas características de la invención, que son, para mayor claridad, descritas en el contexto de realizaciones separadas, también pueden proporcionarse en combinación en una única realización. Por el contrario, diversas características de la invención, que, por brevedad, se describen en el contexto de una única realización, también pueden proporcionarse por separado o en cualquier subcombinación adecuada o como sea adecuado en cualquier otra realización descrita de la invención. Ciertas características descritas en el contexto de diversas realizaciones no deben considerarse características esenciales de esas realizaciones, a menos que la realización sea inoperante sin dichos elementos.
Diversas realizaciones y aspectos de la presente invención, tal como se describen anteriormente y se reivindican en la sección de reivindicaciones, encuentran apoyo experimental en los siguientes ejemplos.
EJEMPLOS
Se hace ahora referencia a los siguientes ejemplos que, junto con las descripciones anteriores, ilustran algunas realizaciones de la invención de una manera no limitante.
Ejemplo 1
Preparación de un hidrogel a base de ácido acrílico ilustrativo
Materiales:
El ácido acrílico (abreviado en el presente documento como AA) - número de CAS 79-10-7, se obtuvo de Sigma Aldrich.
La N,N-metilenbisacrilamida (abreviado como MBA), número de CAS: 110-26-9, se obtuvo para la producción a pequeña escala de Sigma Aldrich, y para la producción a gran escala de Zibo Xiney, China.
El diacrilato de tetraetilenglicol (abreviado como TTEGDA), número de CAS 17831-71-9, se obtuvo de Sigma Aldrich.
El acrilato de etilo (abreviado como HEA) se obtuvo de Sigma Aldrich.
La acrilamida (abreviada como AAm) se obtuvo de Sigma Aldrich.
La sal de sodio de ácido algínico (viscosidad = 15-25 cP, 1 % en agua), número de CAS 9005-38-3, se obtuvo de Sigma Aldrich.
El alcohol polivinílico (abreviado como PVA) se obtuvo de Sigma Aldrich.
La sal sódica de carboximetilcelulosa (abreviada como CMC) Mw = 90 kDa, número de CAS 9004-32-4, para pequeñas cantidades obtenida de Sigma Aldrich, para grandes cantidades obtenida de Changshu Wealthy Science and Technology, China.
El persulfato sódico (SPS), número de CAS 7775-27-1, se obtuvo para la producción a pequeña escala de Sigma Aldrich, y para la producción a gran escala de Hebei Yatai, China.
Agua desionizada (abreviada como DIW).
El hidróxido de sodio (NaOH), en forma de perlas, calidad AR, número de CAS 1310-73-2, se obtuvo de Biolab, Israel. Equipo:
Vaso de precipitados de 10 l (x 2)
Vaso de precipitados de 5 l (5 l) (x 2)
Taza de vaso de precipitados (1 l) (x 7)
Agitador mecánico (x 2)
Guantes de látex de seguridad
Guantes de protección térmica
Escalas de laboratorio
Termómetro
Medidor de pH
Horno a 85 °C
Preparación de una solución de monómero (aproximadamente 50 Kg):
La Tabla 1 a continuación presenta la composición de la solución de monómero:
Tabla 1
Se añadieron 43,63 kg de DIW, 5,02 kg de AA y 1,25 kg de NaOH seco a un recipiente de reacción y la mezcla se agitó durante 30 minutos hasta la disolución de NaOH. Después, se añadieron 50,2 gramos de MBA y 50,2 gramos de TTEGDA y la mezcla se agitó durante 30 minutos hasta la disolución.
Preparación de una solución de prepolimerización:
Se añadieron 20 gramos de SPS (iniciador) a 10 kg de la solución de monómero y la mezcla obtenida se agitó usando un agitador mecánico durante 20 minutos. La solución obtenida se puede almacenar a 4 °C durante hasta 48 horas. Preparación del hidrogel:
Se colocaron 5 kg de una solución de prepolimerización en recipientes lock & lock de 5 l, se sellaron los recipientes y se introdujeron en un horno calentado a 85 °C, durante, por ejemplo, 140 minutos. Se observan diferentes tiempos de reacción para diferentes tipos de horno.
Usando el procedimiento anterior, se prepararon hidrogeles adicionales a partir de las soluciones monoméricas (por ejemplo, soluciones de 10 kg) que se presentan en las Tablas 2-6 a continuación.
Tabla 2 (Formulación A)
Tabla 3 (Formulación B)
Tabla 4 (Formulación C)
Tabla 5 (Formulación E)
Tabla 6 (Formulación F)
EJEMPLO 2
Experimentos de absorción de agua
Se usó un aparato de kit de cultivo, tal como se describe en el presente documento, y un recipiente de 1,5 l.
En un primer conjunto de experimentos, se usó un hidrogel formado a partir de una solución monomérica como se describe en la Tabla 5 anterior, y, para comparación, se usaron hidrogeles comercializados como STOCKOSORB 500 XL y 660 XL de Evonik®. El hidrogel STOCKOSORB 500 XL comprende un copolímero de ácido acrílico/acrilamida. STOCKOSORB 600 XL comprende un homopolímero de ácido acrílico. Los hidrogeles contenían agua del grifo. Las plantas jóvenes de tomate cherry se colocaron en el recipiente correspondiente y se cultivaron en interiores, a temperatura ambiente con una humedad promedio del 50-60 %, y mientras usa iluminación LED (aprox. 200 PPFD). La FIG. 6 presenta fotografías de las plantas de tomate en cada recipiente después de 48 días. Como se muestra en la misma, las hojas de las plantas de tomate cultivadas con hidrogeles STOCKOSORB 500 XL y 660 XL se volvieron púrpura y secas. No se observó vitalidad de la planta con los hidrogeles STOCKOSORB 500 XL y 660 XL, mientras que en la formulación E de hidrogel analizada aparecieron tomates en la planta (aún inmaduros).
El peso del brote de las plantas se determinó de la siguiente manera:
Para la formulación E: 70 gramos
Para STOCKOSB 660 XL: 5 gramos
Para STOCKOSB 500 XL: 4 gramos
La FIG. 7 presenta fotografías del sistema de brote de todas las plantas de tomate analizadas en los tres hidrogeles diferentes, después de 48 días de crecimiento de plantas. Izquierda - El hidrogel de formulación “ E” , Centro -STOCKOSORB 660 XL, Derecha - STOCKOSORB 500 XL.
También se evaluó el contenido dentro del recipiente. La penetración de las raíces en el hidrogel se observó en el hidrogel de formulación E y en el hidrogel STOCKOSORB 500 XL.
Las FIG. 8A-D, 9 y 10 presentan fotografías de los sistemas radiculares al crecer en el hidrogel STOCKOSORB 500 XL (FIG. 8A-D), el hidrogel STOCKOSORB 660 XL (FIG. 9) y el hidrogel de formulación E (FIG. 10). Como se muestra en la misma, se observó una buena penetración de las raíces en el hidrogel STOCKOSORB 500 XL, sin embargo, como se muestra en la FIG. 7, el brote de la planta no mostró una planta próspera debido a un suministro insuficiente de agua. No se observó penetración de las raíces en el hidrogel STOCKOSORB 660 XL. Por otra parte, el brote de la planta no mostraba una planta próspera debido a un suministro insuficiente de agua. Se observó una buena penetración de las raíces en el hidrogel de formulación “ E” junto con la planta que mostraba una planta vital que consistía en frutos de tomate inmaduros, como se muestra en la FIG. 11.
En un segundo conjunto de experimentos, se analizó en las mismas condiciones un hidrogel formado por la solución monomérica presentada en la Tabla 3 anterior (Formulación B). Después de 48 días, el brote de la planta presentó una planta vital que consistía en frutos de tomate inmaduros (no se muestra) y se observó una muy buena penetración de las raíces al hidrogel, como se muestra en la FIG. 12.
Aunque la invención se ha descrito junto con realizaciones específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones resultarán evidentes para los expertos en la materia.
Claims (9)
1. Un recipiente (100) de cultivo de plantas que comprende:
un alojamiento (101) que comprende paredes laterales que definen una cavidad y configurado para recibir una planta;
al menos dos capas de hidrogel (150) separadas por al menos una capa de material espaciador (120), en donde las al menos dos capas de hidrogel (150) y la al menos una capa de material espaciador (120) están en la cavidad del alojamiento (101); y
un elemento alargado (135) que penetra a través de las al menos dos capas de hidrogel (150) y a través de la al menos una capa de material espaciador (120), en donde el elemento alargado (135) está configurado como un canal de aire (130) que transporta aire desde el exterior de la cavidad hacia el interior;
caracterizado por que el recipiente (100) comprende un revestimiento (110) que reviste las paredes del alojamiento (101) que se orientan hacia la cavidad, o que reviste las paredes y el suelo del alojamiento (101) que se orientan hacia la cavidad; y por que el revestimiento (110) está formado de un material poroso que está configurado para transportar agua desde un fondo del alojamiento (101) hacia una parte superior del alojamiento (101) por movimiento capilar.
2. El recipiente (100) de la reivindicación 1,
en donde la capa de material espaciador (120) es una capa de tejido o está formada por al menos uno de musgo de turba, perlita, vermiculita, fibra de coco y polímero sintético.
3. El recipiente (100) de la reivindicación 2,
en donde la capa de material espaciador (120) es una capa de geotextil.
4. El recipiente (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3,
en donde al menos uno del material espaciador (120) y del elemento alargado (135) forma parte integral del alojamiento (101).
5. El recipiente (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4,
en donde el elemento alargado (135) es un tubo que se perfora a lo largo de su longitud o está formado por hebras de uno o más de tejido, arcilla, material cerámico, perlita, arena hidrófoba y polímero sintético.
6. El recipiente (100) de la reivindicación 1,
en donde cada una de las al menos dos capas de hidrogel (150) tiene un espesor entre 0,5 y 10 cm mientras está completamente hidratada, y en donde la al menos una capa de material espaciador (120) está configurada para tener un espesor de 0,01 a 0,5 veces de las al menos dos capas de hidrogel (150).
7. El recipiente (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6,
que comprende al menos uno de
un primer sensor (180) configurado para detectar un nivel de hidratación en el alojamiento (101) y un segundo sensor (180) configurado para detectar un parámetro que caracteriza la planta.
8. Un método para fabricar un recipiente (100) para cultivar plantas, comprendiendo el método:
añadir una primera capa de hidrogel (150) dentro de una cavidad definida por un alojamiento (101) que comprende paredes laterales;
añadir una capa de material espaciador (120) dentro de la cavidad y sobre la primera capa de hidrogel (150);
añadir una segunda capa de hidrogel (150) sobre la capa de material espaciador (120); y penetrar un elemento alargado (135) a través de la segunda capa de hidrogel (150), la capa de material espaciador (120) y la primera capa de hidrogel (150);
caracterizado por que el método comprende además revestir las paredes del alojamiento (101) que se orientan hacia la cavidad con tejido antes de añadir la primera capa de hidrogel (150), en donde el tejido está configurado con orificios que se dimensionan para transportar agua desde un fondo del alojamiento (101) hacia una parte superior del alojamiento (101) por movimiento capilar.
9. El método de la reivindicación 8,
que comprende además colocar una planta dentro de la cavidad y sobre la capa de material espaciador (120) y añadir la segunda capa de hidrogel (150) alrededor de la planta.
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