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Agricultura

Cuanto menor, mejor

Nanopartículas y nanocápsulas podrán reducir el uso de agroquímicos, manteniendo la eficiencia biológica

Nanopartículas de urea, que lleva nitrógeno al suelo, envueltas en arcilla

Embrapa

Una de las posibilidades de la nanotecnología es la sustitución o la disminución de la cantidad de fertilizantes, herbicidas e insecticidas utilizados en la agricultura, con el fin de reducir impactos ambientales sin perder eficiencia. Investigadores del estado de São Paulo demostraron, mediante un experimento, que el uso del aceite de citronela, una planta que tiene efecto repelente contra algunos insectos y ácaros, insertado en nanopartículas de zeína, una proteína extraída del maíz, puede ser útil para la agricultura. “Desarrollamos nanopartículas de 150 a 200 nanómetros [1 nanómetro equivale a 1 milímetro dividido por 1 millón] de aceite de citronela, que sirven para proteger y liberar más lentamente la sustancia en las hojas de las plantas. La pulverización de este repelente de forma tradicional hace que el mismo se volatilice rápidamente por la acción de los rayos solares o altas temperaturas y no promueva el efecto deseado durante mucho tiempo”, explica el químico Leonardo Fraceto, profesor en el Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) en Sorocaba. Fraceto coordina un grupo que incluye investigadores del Instituto de Biología de la Universidad de Campinas (Unicamp), otras unidades de la Unesp, universidades de Sorocaba y Lodrina.

El repelente se reveló eficaz a la hora de evitar el acercamiento a las plantas de frijol del blanco elegido por los investigadores: el ácaro araña roja (Tetranychus urticae), un artrópodo que ataca también a otros cultivos, tales como los de soja y tomate. “Este tipo de pesticida podría usarse para controlar ácaros, sobre todo en la agricultura orgánica”, dice Leonardo Fraceto. Tal como esperaban los investigadores, la formulación presentó una volatilización lenta y volvió más eficaz el efecto del aceite esencial. El estudio se publicó en enero de este año en la revista Journal of Agricultural and Food Chemistry.

La misma preocupación ambiental tienen los investigadores del Laboratorio Nacional de Nanotecnología para el Agronegocio (LNNA) de la estatal Embrapa Instrumentación, con sede en São Carlos (estado de São Paulo). “Una de nuestras estrategias consiste en utilizar nanopartículas de arcilla e hidroxiapatita [una sustancia formada de calcio y fosfato presente en los huesos y en los dientes que puede sintetizarse en laboratorio] para formular un nanocompuesto con urea, un fertilizante rico en nitrógeno”, comenta el ingeniero de materiales Cauê Ribeiro, investigador de Embrapa y coordinador de la Red de Nanotecnología Aplicada al Agronegocio (Red AgroNano). La urea es además una sustancia volátil y emite en ese proceso óxido nitroso, un gas que contribuye para el efecto invernadero del planeta. La urea tradicional en forma de pellets –pequeñas pastillas– permanece en el suelo durante un período de tan sólo 14 días. Con las nanopartículas, ese período llega a 42 días o más, con hasta 50% menos de pérdida hacia el ambiente en la forma volatilizada.

Es posible producir nanopartículas encapsuladas por arcilla, hidroxiapatita o polímeros con equipamientos utilizados en la industria del plástico, por ejemplo, y, como otros productos, ofertárselos bajo la forma de pellets. El proceso productivo es similar. Ribeiro también explica que otra ventaja de ese proceso tecnológico es la disminución del volumen de fertilizantes que se llevan al campo.

“El flete es el principal costo de los fertilizantes tradicionales para los agricultores. Si logramos un material con alta cantidad de fertilizante en nanopartículas por gramo de producto final en pellets, que permanezca en el suelo durante más tiempo, se podrá reducir el costo de transporte”, afirma el investigador. Fertilizantes o insecticidas producidos con nanotecnología todavía no se comercializan. “Las investigaciones se concentran en países de agricultura tropical como Brasil e India, que presentan problemas agrícolas parecidos”. Aquí, al contrario de Estados Unidos y Europa, la mayoría de los agricultores no remueve la tierra para abonarla y plantar porque existe el riesgo de que ese proceso acelere erosiones, además que no permitir que se aprovechen los nutrientes que están sobre el suelo. En Brasil predomina la disposición del abono sobre la tierra, sin enterrarlo, lo cual propicia la volatilización y la mayor dispersión de los fertilizantes y otros insumos con la irrigación y la lluvia.  “La atención de los investigadores y empresas de países desarrollados sobre esta área es reciente”.

El trabajo realizado por el grupo de Ribeiro redundó en el establecimiento de dos alianzas. Una de ellas con la empresa de origen australiano Nufarm, para el desarrollo de un defensivo agrícola contra nematodos, parásitos que atacan las raíces de las plantas, que constituyen uno de los principales problemas fitosanitarios de la agricultura brasileña. Sin poder contar detalles por motivos contractuales, Ribeiro relata tan sólo que el pesticida, ahora envuelto en un polímero biodegradable, se utiliza desde hace muchos años. El objetivo es atacar rápidamente al parásito, evitando la necesidad de utilizar más agroquímicos en el suelo. Además de Brasil, el producto deberá distribuirse en varios países. La otra alianza es con la empresa Domínio Tecnologia Química, de Pindorama (estado de São Paulo). “Estamos desarrollando con ellos un nanocompuesto de azufre para conducir micronutrientes, como zinc, cobre y boro, en el suelo.”

Patente
El grupo de Fraceto también podrá tener un producto en el mercado. La universidad está negociando con una empresa la licencia de una patente en asociación con Unicamp. Se trata de nanocápsulas que contienen atrazina, un herbicida tradicional, envuelto en un polímero biodegradable llamado policaprolactona. “Ese herbicida está prohibido en Europa, pero no en Brasil ni en Estados Unidos. Con las nanocápsulas, tenemos como disminuir la cantidad de uso y los impactos ambientales, con la misma eficiencia”, asevera Fraceto.

En otro campo de estudio, con la misma nanocápsula Fraceto desarrolla, con investigadores del Imperial College, en el Reino Unido, estudios para determinar la toxicidad de ese nanocomposito en la ruta de aplicación por pulverización. “Estamos analizando con modelos de células pulmonares si esas nanopartículas de atrazina podrán traer maleficios a la salud de las personas que apliquen el producto en el campo”. En la aplicación tradicional, se requiere el uso de máscaras y ropas especiales. Cabe esperar que se utilice el producto con nanopartículas de la misma manera, con los equipamientos de seguridad para quienes lo aplican.

Proyectos
1. Nanopartículas como sistemas conductores de compuestos bioactivos apuntando a aplicaciones en agricultura (nº 13/12322-2); Modalidad Auxilio a la Investigación – Regular; Investigador responsable Leonardo Fernandes Fraceto (Unesp); Inversión R$ 165.854,53.
2. Desarrollo de nanocompuestos a base de azufre elemental para la conducción de micronutrientes en suelo (nº 16/15482-9); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Fábio Plotegher (Domínio); Inversión R$ 130.334,40.

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