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Octubre 2018 | Poscosecha

Grandes fuerzas diminutas

Nanotecnología y sus usos potenciales en la agricultura de exportación

Un tema importante para cualquier empresa agroexportadora es la prevención ante cualquier posible contaminación que pueda sufrir el cultivo y los frutos. Trabajos realizados en EE UU han confirmado que la nanotecnología impide que los patógenos se adhieran a las diferentes superficies.

Gabriel Gargurevich Pazos 

“No hay que aceptar recetas, pero sí ideas que te permitan innovar”. Esta es una premisa fundamental para el investigador peruano y profesor de la Texas A&M University, Luis Cisneros-Zevallos. La mencionó en varias ocasiones durante su exposición, en el marco de la 1ª Conferencia Redagrícola Trujillo. Como científico, ha centrado su trabajo en la seguridad alimentaria y en la nanotecnología, aunque también ha desarrollado investigaciones en los aspectos nutracéuticos  de las plantas, algo que permitiría a ciertos cultivos llegar a mercados de nicho. Pero, ¿tiene futuro la nanotecnología en la industria agrícola? “Sí”, afirma Cisneros-Zevallos. Y sobre todo en pre y poscosecha. El ‘mundo macro’, según el investigador, está gobernado por una fuerza increíblemente intensa: la gravedad.

Pero en el mundo de los virus, donde sus habitantes miden al menos 100 nanómetros, la gravedad no juega un rol importante, sino que son otras las fuerzas que cobran relevancia. “¿Por qué no se caen las lagartijas de las paredes? Simplemente lo vemos y aceptamos como un hecho… Pero siempre hay que cuestionar, ¡hay que tener cuidado de no aceptar recetas! Lo que sucede es que la gravedad ya no tiene la capacidad de ‘bajarse’ a la lagartija, porque las fuerzas intermoleculares que hay entre sus patitas son, en realidad, un montón de filamentos a nivel de nanómetros; por eso las lagartijas pueden adherirse a la superficie de una pared y subir en ella”.

En la actualidad, y cada vez más, los mercados internacionales demandan desarrollos basados en la nanotecnología. Concretamente, en la industria agrícola, hay una gama amplia de usos en la agricultura, sin embargo, Cisneros-Zevallos pone énfasis en dos: la seguridad alimentaria y el manejo integrado de plagas y lo ejemplifica con el 1-MCP que, para él, es un caso exitoso. “Se trata de una molécula que se une a los receptores del etileno y evita que el etileno funcione. Es una técnica que se utiliza para prevenir el efecto del etileno en la maduración de las frutas. Lo que hace el 1-MCP es evitar la maduración de los frutos. Uno podría utilizar esta tecnología para poder exportar frutos a lugares lejanos y llegar bien a esos mercados. Lo que se hace es colocar ese compuesto en unas moléculas que se asemejan a unos  cilindros de nanodimensiones (100 nanómetros). Esta tecnología existe desde hace diez o quince años, y muchas empresas alrededor del mundo la utilizan de manera exitosa”.

UNA CONTAMINACIÓN MUY DIFICIL DE ELIMINAR

¿Podría haber espacio para el uso de la nanotecnología en Perú? El investigador responde que sí. En temas de seguridad alimentaria, aun cuando se haya realizado correctamente un procedimiento de sanitización. Cisneros-Zevallos explica que los productores de Chavimochic, como zona agroexportadora, han tenido mucha suerte, pues hasta ahora no ha habido ninguna emergencia de salud en personas. “Si hubiese un solo caso, la agricultura se vendría abajo, como un castillo de naipes”. Al trabajar en EE UU, el experto sostiene allí se invierte muchísimo dinero tratando de evitar o prevenir el problemas de contaminación en personas, a través de diferentes fuentes (ver nota aparte). “Sin embargo, de vez en cuando se escuchan casos de contaminación, por ejemplo, en lechugas o pepinos, que se contaminan; muere una persona y la industria ‘paga pato’, pues se afecta completamente; es muy difícil identificar rápidamente la fuente de contaminación y eso afecta a la industria. Pero hay que prevenir la posible contaminación de nuestros cultivos. La nanotecnología nos ofrece esta posibilidad de estar a la vanguardia”.

Una de las áreas de investigación del equipo que lidera Cisneros-Zevallos es la interacción de microorganismos y las superficies con las cuales se entra en contacto. Precisa que la contaminación en los cultivos es a todo nivel, involucra a toda la planta, con sus hojas, flores, semillas, raíces, frutas y vegetales. Para el investigador, el gran riesgo es que el organismo contaminante llegue a la superficie de alguno de los componentes de la planta, pues sería muy difícil eliminarlo. Precisa: “Una vez que el producto está contaminado, ya no se puede eliminar, porque el microorganismo se mete entre los diferentes espacios de la rugosidad de la superficie; prácticamente es imposible”.

Entonces, ¿qué se puede hacer para que los sanitizantes puedan actuar en los vericuetos diminutos que presentan los componentes de una planta? Las plantas se pueden contaminar de muchas maneras; a través del contacto con el agua, con la gente, con agua que penetra la tierra hacia las raíces, en la poscosecha… Existen también muchas metodologías para controlar y prevenir estas contaminaciones, pero no necesariamente son eficientes. “Como dije, un producto que está contaminado es muy difícil de descontaminar con la tecnología actual, convencional. Pero es posible si utilizamos la nanotecnología”, subraya.

 

Fuentes de contaminación con patógenos en pre y poscosecha

1. Agua de riego que transporta microorganismos.

2. Salpicaduras de partículas de agua que traen microorganismos.

3. Aerosoles.

4. Contacto directo de la gente que está trabajando o a través de animales.

5. Penetración de microorganismos a través de raíces y tallos (este punto resulta muy debatible).

6. Manipulación posterior a la cosecha.

7. La superficie de contenedores y transportadores en los que se mueve el producto.

8. En los procesos de lavado.

UN SPRAY DE NANOPARTÍCULAS

Hace unos años, Cisneros-Zevallos realizó junto al Dr. Mustafa Akbulut, también investigador de la Texas A&M University, un trabajo de investigación con la hoja del arroz que, de por sí, tiene una gran capacidad hidrofóbica, es decir, es sumamente complejo poder mojar la superficie de esa hoja, ya que tiene una suerte de cilindros de cera, de tamaños nanométricos, que impiden al agua depositarse sobre ellos. “Esos cilindritos de cera nos dieron la respuesta. ¿Por qué no creamos superficies parecidas? Nos preguntamos. A través de la nanotecnología es posible hacer eso. Así, creamos superficies donde recreamos esos cilindritos de las hojas de arroz. Lo que conseguimos, con este tipo de estructura, fue reducir la presencia de microorganismos en la superficie. Su presencia es mínima, pues no son capaces de sostenerse en ella, ya que no hay adherencia”.

Con una lámina así, que permite que ningún microorganismo se adhiera a los materiales, Cisneros-Zevallos asegura que se podría cubrir cualquier cosa, ya sean guantes, tijeras de podar, cajas cosecheras, bines, recipientes para lavar, maquinarias… Evitando la contaminación en toda la cadena productiva, desde la precosecha, cosecha y hasta poscosecha. Es decir, prácticamente se podría transformar todo el sistema de operación agrícola, desde el campo hasta el consumidor, protegiéndolo de microorganismos.

Pero, ¿qué pasaría si los microorganismos ya están dentro de algunos de los componentes de la planta? El gran problema es que la tensión superficial del agua es tan alta que los sanitizantes no llegan a penetrar en la planta. El experto explica: “Cuando les dicen a los productores ‘tenemos un producto maravilloso’… No es verdad, no va a funcionar, sobre todo cuando ya hay contaminación. La única forma de llegar a esos vericuetos microscópicos es a través de la nanotecnología. Al aplicar el sanitizante en la fruta, se forman una suerte de bolsas de aire y el sanitizante no llega a penetrar. Lo que proponemos nosotros, con el uso de la nanotecnología, es aplicar un spray a las frutas, con nanoparticulas de agua”.

Sin embargo, lograr que los productos puedan penetar hasta el último rincón y eliminar a los microorganismos, no es un asunto sencillo. El experto y su equipo crearon gotas tan pequeñas como nanopartículas de agua y bañaron la superficie para poder llegar a esos espacios impenetrables. Tras esa operación se puede aplicar el sanitizante para que elimine los microorganismos. “El desarrollo fue testeado con éxito y demostró ser efectivo”, asegura el investigador.

Lo pudo comprobar, junto a su equipo de la Texas A&M University, al embarcarse en uno de los proyectos que desarrolló luego de que el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) los financiara con US$1 millón. Acota: “¿Por qué el gobierno estadounidense daría US$1 millón para proyectos como estos? Lo hacen por una razón muy sencilla: porque en EEUU creen en la investigación. La consideran un motor del desarrollo de la sociedad, la ven como una inversión. El gran problema en nuestros países es que vemos la investigación como un costo. Eso hace la gran diferencia en las aplicaciones de las tecnologías. No estoy diciendo, y subrayo, que hay que adoptar las tecnologías como recetas, ese es el gran error que nos puede llevar a fracasar, a frustrarnos, a decepcionarnos; hay que tener criterio para saber qué tecnología aplicar y adaptarla a nuestra realidad. Por ello es que deben haber profesionales preparados para poder decirle al asesor si conviene aplicar determinada tecnología o no. Eso es muy importante”.

PIONEROS EN MANEJO INTEGRADO DE PLAGAS

Otro uso que se le puede dar a la nanotecnología en la agricultura, tiene que ver con el manejo integrado de plagas. Particularmente, este es un tema muy importante para Luis Cisneros Zevallos pues su padre, el Doctor Fausto Cisneros, un investigador de renombre, trabajó en esta área, e hizo posible que en la zona de Chavimochic se cultivara a través de la implementación del manejo integrado de plagas, en el caso del espárrago.

El desarrollo del manejo integrado de plagas en el Perú fue un factor importante para el desarrollo de la agroindustria en Chavimochic, principalmente porque se comenzó a hacer un uso más racional de los insecticidas, implementándose una serie de componentes del manejo integrado de plagas para poder controlar estos problemas, los que finalmente  se controlaron. Así, en 2003, se redujo de forma drástica la aplicación de insecticidas que, dos años antes, los productores gastaban US$1,200/ha en insecticidas, mientras que tras implementar el MIP, se redujo a US$200/ha”.

Hay algo que Luis Cisneros-Zevallos destaca de las conversaciones que tenía con su padre. El Doctor Fausto Cisneros repetía que en el caso del MIP, se debía trabajar en componentes –control biológico, cultural, químico, etc–, y capacitar a la gente joven. “Yo apliqué esa información a la nanotecnología. Tuve la idea de crear componentes, veamos si se puede hacer algo novedoso, distinto. Ya hay empresas que se han interesado en trabajar con nosotros; incluso algunas han puesto dinero para trabajar con nosotros, en EE UU creen en estas tecnologías”.

Si bien es cierto que la nanotecnología está aún en la ‘infancia’, Cisneros-Zevallos reconoce que su potencial es tremendo. De hecho, ya hay compañías en EE UU que quieren patentar productos relacionados a la nanotecnología y, en al menos un año, empezarán a circular en el mercado.

El experto de la Texas A&M University mencionó puntualmente algunos casos donde se podría aplicar la nanotecnología. Por ejemplo, para crear sistemas de trampas para paralizar insectos o fijar esporas de hongos y hormonas; para convertir pesticidas orgánicos que no son sistémicos en sistémicos. “Es decir, que puedan entrar a través de la planta, en aras de operar con mayor efectividad, a través de aplicaciones foliares o aplicaciones en las raíces o incluso en el suelo. Asimismo, se pueden aplicar sistemas nanotecnológicos para atraer a los nematodos a un punto determinado en el suelo para luego aplicar el componente que los eliminaría”, explica.

Sobre el uso de los pesticidas orgánicos sistémicos, el experto cuenta que en la universidad han publicado un trabajo al respecto, donde se demostró cómo las nanopartículas pueden ser vehículos para poder transportar componentes a través de la planta. “Para ello había que crear las nanopartículas, que se convertirían en pequeños recipientes de tamaño nano. La idea era saber si podíamos meter cosas dentro de estas partículas, y luego ver si avanzaban a través de la planta. Para estar seguros de ello, decidimos colocar un componente fosforescente dentro de las nanopartículas. La planta se mantiene erguida porque, en su fisiología, hay todo un proceso de transporte de agua que pasa por las raíces y se va liberando a través de las hojas. En este proceso de transporte, se dota de iones, minerales y una serie de componentes que sirven de alimento a las plantas. Quisimos utilizar este sistema para crear un canal de transferencia de nanopartículas, las cuales serían colocadas en el suelo, absorbidas y ubicadas finalmente en diferentes partes de la planta. Es así como pudimos confirmar que es posible convertir un pesticida orgánico en sistémico. Las nanopartículas pueden entrar a una planta por la raíz, por una apertura, pasando una serie de etapas dentro de las células, llegando así al aro central de la raíz, donde están los canales de transporte”, explica Cisneros-Zevallos.

LAS COMPAÑÍAS DEBEN UNIRSE

Si bien es cierto que la nanotecnología está aún en la ‘infancia’, el investigador reconoce que su potencial es tremendo. De hecho, ya hay compañías en EE UU que quieren patentar productos relacionados a la nanotecnología y, en al menos un año, empezarán a circular en el mercado. “Esto no es un buen deseo, es la realidad”, subraya. Por ello, continuarán trabajando en este área, en beneficio de la agricultura, creando productos novedosos, conversando con los productores, compartiendo experiencias con ellos, tanto en EE UU, como también en Chavimochic y otras zonas del Perú, por ejemplo, para identificar las problemáticas y así buscarles solución, en la línea de la nanotecnología.

“Creo que hay un gran potencial en lo relacionado a la prevención y contaminación de alimentos”, vaticina el especialista. “El gran problema hoy es que las compañías no se unen. El éxito del MIP se debió porque las compañías se unieron, pues había un problema en común. Pero cuando no hay un problema en común, las compañías no se unen; esa mentalidad hay que cambiarla”, advierte.

Y ya se está viendo en diferentes países cómo las empresas están demandando productos obtenidos con nanotecnología. Precisamente al equipo que lidera en la Texas A&M University lo convocó la ONG para solucionar un problema en la producción de cardamomo en Guatemala, donde unas 150,000 familias dependen de ese cultivo. “En concreto, los productores tenían un problema con trips, y lo que hicimos fue crear unas trampas con spray, donde se modifica el tallo de las plantas con nanotecnología, de tal manera que cuando el insecto baja por el tallo se queda atrapado. Nos dieron el dinero para hacer la investigación y una empresa en Connecticut se encargará de desarrollar el producto para ellos. Así es la figura con la que se debiese trabajar”, finaliza.