La nanotecnolgía en agricultura:

eficiencia en el uso de insumos

La nanotecnología no es el futuro, es el presente, forma parte de la Revolución Industrial 4.0, la revolución que no se ve. Multitud de productos que usamos a diario y que nos hacen la vida más sencilla, están fundamentados en la nanotecnología.

¿Qué es la nanotecnología?

La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.

“Nano” es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que viene del griego νάνος que significa enano, y corresponde a un factor 10^-9, que aplicado a las unidades de longitud, corresponde a una mil millonésima parte de un metro (10^-9 Metros) es decir 1 Nanómetro. Para ponerlo en perspectiva, una hoja de papel tiene unos 100.000 nanómetros de grosor.

Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula (1 a 100 nm), se observan fenómenos totalmente nuevos, que se rigen bajo las leyes de la Mecánica Cuántica. Estas nuevas propiedades, son las que los científicos aprovechan para crear nuevos materiales o dispositivos nanotecnológicos. Algunos ejemplos en los que la usamos la nanotecnología en nuestro día a día son:

• Salud y medicina: herramientas para detectar y tratar el cáncer, capaces de atacar las células cancerígenas de forma selectiva sin dañar al resto de células sanas, vendajes que evitan infecciones, imágenes de diagnosis y vacunas, como la administrada para el SAR´s Covid 19.
• Los dispositivos electrónicos fabricados en la última década, incluidos los chips informáticos, televisores, teléfonos móviles, baterías, etc. se construyen mediante el uso de la nanotecnología.
• Equipamientos deportivos, como raquetas y pelotas de tenis, cascos para motocicletas y otros materiales plásticos pueden ser más ligeros, rígidos, duraderos y resistentes con la nanotecnología y tejidos inteligentes que ni se manchan ni se arrugan, así como de materiales más resistentes, ligeros e incluso con detergentes incorporados.
• Energía: paneles solares que duplican la cantidad de luz solar convertida en corriente eléctrica, turbinas eólicas más fuertes y ligeras, la mejora el rendimiento de los combustibles y, el aislamiento térmico.
• Productos de cuidado personal, como cosméticos, aguas micelares y protectores solares, mejoran exponencialmente su efectividad gracias al uso de la nanotecnología.
• Envases de alimentos que usan nanotecnología, permiten detectar y evitar el deterioro o la contaminación, detectar la presencia de patógenos y contribuir a que los alimentos permanezcan frescos más tiempo.
• Medio ambiente: la nanotecnología se está utilizando limpiar el medio ambiente, detectar contaminantes y satisfacer la necesidad de agua potable asequible y limpia.

IBM ha logrado fabricar el primer chip con tecnología de 2 nanómetros. En estos nano chips incorporan 50.000 millones de transistores, lo que de proporciona un rendimiento un 50% superior y un consumo de energía un 75% inferior, al de los chips utilizados ordenadores actualmente. Siguiendo la máxima de la nanotecnología “más con menos”.

En el mundo de la agricultura

Uno de los sectores más tradicionales de las sociedades, las innovaciones en nanotecnología buscan optimizar los cultivos, el uso más eficiente de fertilizantes y fitosanitarios, los recursos hídricos, y la limpieza de las aguas subterráneas contaminadas. Por lo tanto, su aplicación a la agricultura es un paso natural. Las excepcionales ventajas que aporta en términos económicos, medioambientales y de sostenibilidad, no podían quedar ajenas al sector agroalimentario.

Los desarrollos tecnológicos desarrollados hasta la fecha buscan soluciones para mejorar:

Eficiencia de fertilizantes y fitosanitarios. Estos productos se pueden utilizar como un remedio para transportar y liberar de manera controlada los insumos. Las partículas de cada uno de los microelementos que se le mandan a las plantas, llegan de forma directa a las células, para ser absorbidos de inmediato, permitiendo importantes ahorros en insumos agrícola.

Cuidado de los suelos. Las nanopartículas mejoran el recubrimiento de los suelos a nivel radicular, para que no haya afectación de la tierra donde está el cultivo. La aplicación de insumos en una cantidad más baja de las dosis normales, produce que su implementación sea más precisa, dándole el espacio para que la nanopartícula libere el tratamiento fertilizante o fitosanitario de manera óptima. Desde el punto de vista ambiental, es directamente más beneficioso porque baja la contaminación del producto, ayudando a la recuperación de suelos.

El ahorro de consumo de agua. La nanotecnología actúa físicamente sobre el agua, emitiendo un quantum de energía que estimula los puentes de hidrógeno. Como resultado, éstos se vuelven más activos, modificando las propiedades físicas de las moléculas de agua, haciéndolas más «pequeñas» y mejorando así su asimilación por parte de la planta.

En España, se viene investigando y ensayando soluciones de nanotecnología para agricultura desde hace más de 10 años. Organismos e instituciones académicas y científicas (CSIC, IMIDRA, IFAPA, Universidad de León, Universidad de Granada, MAPAMA, etc.), así como empresas privadas, han desarrollado potentes herramientas.

Podemos hablar de 3 tipos de soluciones:

1. Nano nutrientes o nanofertilizantes: el material reducido a nanoescala es un nutriente, por ejemplo, fósforo, hierro o magnesio, entre otros. Es la opción más sencilla: las nanopartículas se absorberán fácilmente a través de los órganos de la planta y se distribuirán a las zonas donde son necesarias. La descomposición gradual de la nanopartícula dentro de los tejidos vegetales, liberará el nutriente para que el cultivo pueda utilizarlo.
2. Nanomateriales o nano cápsulas con nutrientes: en el segundo caso, los nutrientes se cargan en el interior y/o en la superficie del nanomaterial, que ayuda a su penetración en la planta y los protege de la degradación. Posteriormente, los nutrientes se pueden ir liberando de forma gradual en el interior del cultivo, bien por difusión a través de la nanopartícula, o por desintegración de la misma.
3. Nano transportadores eficientes: es una combinación de las anteriores. Generalmente son emulsiones coloidales, cuyas moléculas transportadoras están compuestas por micelas a nanoescala, y cuyos componentes están obtenidos por hidrólisis enzimática. Estos “carriers”, penetran a través de la hoja y raíz de la planta, llevando los tratamientos directamente a las células de las plantas. Esto permite importantes ahorros en la aplicación de cualquier tipo de tratamiento fertilizante y fitosanitario aplicado a los cultivos.

El grado de desarrollo tecnológico y disponibilidad comercial de estos últimos es una realidad en nuestro mercado, poniendo a disposición de los diferentes actores del sector soluciones contrastadas, seguras y rentables.