La industria agrícola depende en gran medida del agua, los fertilizantes y los plaguicidas para mejorar sus rendimientos.
La nanotecnología utiliza la química de precisión para lograr una administración de alta eficiencia de fertilizantes o plaguicidas en una zona designada.
Esto maximiza el efecto de estos ingredientes sin generar residuos.
La ciencia trata de grandes ideas que cambian el mundo. Pero a veces, los grandes impactos provienen de los objetos más diminutos.
La nanotecnología puede sonar a ciencia ficción, pero representa tecnologías que se han desarrollado durante décadas. Los enfoques nanotecnológicos han encontrado aplicaciones reales en una amplia gama de ámbitos, desde materiales compuestos en textiles hasta la agricultura.
La agricultura es una de las invenciones humanas más antiguas, pero la nanotecnología aporta innovaciones modernas que podrían mejorar de forma notable la eficiencia de nuestro suministro de alimentos y reducir el impacto ambiental de su producción.
La agricultura conlleva costes que los agricultores conocen muy bien: los cultivos requieren cantidades considerables de agua, tierra y combustible para producirse. Se necesitan fertilizantes y plaguicidas para alcanzar los altos rendimientos de cultivo necesarios, pero su uso tiene efectos secundarios ambientales, aunque muchos agricultores exploran cómo las nuevas tecnologías pueden reducir su impacto.
Los objetos más diminutos
La nanotecnología es la ciencia de los objetos que miden unos pocos nanómetros —miles de millonésimas de metro— de extremo a extremo. A este tamaño, los objetos adquieren propiedades únicas. Por ejemplo, la superficie de un enjambre de partículas a nanoescala es enorme en comparación con la misma masa reunida en un único bloque de gran tamaño.
Variar el tamaño y otras propiedades de los objetos a nanoescala nos brinda una capacidad sin precedentes para crear superficies de precisión con propiedades altamente personalizadas.
Empleo de partículas
Tradicionalmente, la aplicación de productos químicos implica primero mezclar los ingredientes activos en agua y luego pulverizar la mezcla sobre los cultivos. Pero los ingredientes no se mezclan fácilmente, lo que convierte este proceso en ineficiente y requiere grandes cantidades de agua.
Para mejorar la eficiencia y reducir el impacto ambiental, los agricultores necesitan que sus fertilizantes y plaguicidas lleguen a los cultivos y sean absorbidos por la planta exactamente donde se necesitan: en las raíces o en las hojas, por ejemplo. Idealmente, podrían utilizar solo la cantidad justa del producto químico para potenciar el rendimiento del cultivo o protegerlo de ataques o infecciones, lo que evitaría desperdiciar el excedente.
Los sistemas a nanoescala fabricados a medida pueden utilizar la química de precisión para lograr una administración de alta eficiencia de fertilizantes o plaguicidas. Estos ingredientes activos pueden encapsularse de manera similar a lo que ocurre en la administración dirigida de fármacos. La técnica de encapsulación también puede utilizarse para aumentar la cantidad disuelta en agua, reduciendo la necesidad de grandes cantidades.
Aplicaciones actuales
Starpharma, una empresa farmacéutica, entró en este campo hace unos años, cuando creó una división para aplicar sus innovaciones nanotecnológicas al sector agrícola. Desde entonces, la empresa vendió su negocio de agroquímicos.
Psigryph es otra empresa de nanotecnología innovadora en la agricultura. Su tecnología utiliza nanoestructuras biodegradables derivadas de extracto de cerezas ácidas Montmonercy para transportar moléculas bioactivas a través de las membranas celulares de plantas, animales y seres humanos.
Mi laboratorio lleva años trabajando en nanociencia, y me enorgullece ver que nuestra comprensión fundamental de la manipulación de la encapsulación de polímeros a nanoescala llega ahora a aplicaciones en la agricultura. Un antiguo estudiante, Darren Anderson, es el director ejecutivo de Vive Crop Protection, una de las empresas de crecimiento más destacadas de Canadá: preparan plaguicidas químicos y biológicos y los suspenden en “nanopaquetes”, que actúan como transportadores de polímeros increíblemente pequeños, para que lleguen fácilmente a su objetivo. Los ingredientes pueden controlarse y dirigirse con precisión al aplicarse sobre los cultivos.
Infraestructura existente
Una ventaja de estos avances nanotecnológicos es que, en realidad, no requieren ningún equipo nuevo, lo que supone una enorme ventaja en el sector agrícola, que atraviesa dificultades financieras. Los agricultores simplemente mezclan estos productos utilizando menos agua y combustible para obtener mejoras de eficiencia.
Otros usos agrícolas de la nanotecnología incluyen productos para la salud animal, materiales de envasado de alimentos y nanobiosensores para detectar patógenos, toxinas y metales pesados en el suelo. No sería sorprendente ver el uso generalizado de estas nuevas aplicaciones en un futuro próximo.
A medida que las nanotecnologías despegan, este tipo de ganancias de productividad será fundamental para los agricultores y muy importante para el resto de nosotros, a medida que la población mundial sigue creciendo y los efectos del cambio climático se hacen cada vez más evidentes. Los agricultores tendrán que hacer más con menos.
Afortunadamente, unas pocas millonésimas de metro son la definición misma de menos. Con la ayuda de las diminutas nanotecnologías, la agricultura mundial está a punto de lograr algunos avances muy importantes.
