Por Raven Wuebker, Facultad de Ingeniería de la Universidad Texas A&M
Los pesticidas pueden volverse más efectivos y amigables con el medio ambiente al mejorar la forma en que se adhieren a las superficies de las plantas, gracias a una nueva investigación dirigida por el Dr. Mustafa Akbulut, profesor de ingeniería química en la Universidad Texas A&M.
Akbulut y su grupo de investigación han desarrollado un innovador sistema de administración de pesticidas llamado nanopesticidas. Estas diminutas tecnologías, desarrolladas mediante una colaboración entre las facultades de ingeniería y agricultura de la Universidad Texas A&M, el Dr. Luis Cisneros-Zevallo, profesor de Ciencias Hortícolas, y el Dr. Younjin Min, profesor de Ingeniería Ambiental Química de la Universidad de California, Riverside, podrían cambiar la forma en que utilizamos los pesticidas.
«Estados Unidos es líder mundial en producción agrícola , y no sólo alimenta a nuestra nación, sino a gran parte del mundo. Sin embargo, estamos utilizando pesticidas de una manera que simplemente no es sostenible, y una fracción sustancial de ellos no alcanza el objetivo previsto», dijo Akbulut. «Nuestra investigación demuestra que al optimizar la química de la superficie de los portadores de pesticidas, podemos hacer que estas herramientas esenciales para la protección de los cultivos sean más eficientes».
El equipo estudió distintos tipos de nanopesticidas portadores y puso a prueba su «adherencia» a las hojas de pimiento, un modelo representativo de muchos cultivos importantes. Descubrieron que la química de la superficie del nanopesticida desempeña un papel importante en la adherencia del nanopesticida a la planta.
Los nanopesticidas encapsulan los ingredientes activos del pesticida en portadores microscópicos. Es como si se lanzara un paquete dirigido directamente a la plaga, lo que minimiza los daños colaterales. Esta investigación se centró en comprender cómo interactúan estos nanopesticidas con las superficies de las plantas, un paso crucial para maximizar su eficacia.
Los pesticidas son esenciales para proteger los cultivos de plagas y enfermedades, y sin ellos perderíamos una gran parte de nuestras cosechas: hasta el 70-80% de las frutas, el 40-50% de las verduras y el 20-30% de los cereales.
Sin embargo, los métodos actuales de aplicación de pesticidas son increíblemente ineficientes. Más del 80-90% de los pesticidas que se aplican no alcanzan su objetivo y terminan en el medio ambiente, donde pueden causar daños. Este desperdicio no solo es malo para el planeta, sino que también es económicamente insostenible.
Este compuesto, que Akbulut y Yashwanth Arcot, candidato a doctorado, analizan en su artículo publicado en Surfaces and Interfaces Journal , es una mezcla de lauroil arginato de etilo (ELA), un compuesto conservante de alimentos, y extracto de semilla de neem.
El interés de Arcot en la investigación se centra en la química de los nanopesticidas para garantizar una mayor capacidad de focalización y la fuerte correlación entre el portador del nanopesticida y su comportamiento de adsorción.
Akbulut cree que, al utilizar nanopesticidas, puede aumentar la eficacia al actuar mejor sobre la superficie de la planta. Akbulut y su equipo pretenden lograrlo tomando varios pesticidas y modificando sus propiedades interfaciales utilizando portadores que sean los más adecuados para interactuar con las características de la superficie de la planta.
En general, el objetivo de la investigación es encontrar una forma de elaborar formulaciones de pesticidas más eficientes y respetuosas con el medio ambiente que sean sostenibles para las prácticas agrícolas y la seguridad alimentaria mundial.
«Este estudio aborda un desafío crítico en la agricultura sustentable al optimizar los sistemas de nanopesticidas para mejorar la eficacia, reducir la contaminación ambiental y minimizar los impactos en organismos no objetivo y en la salud humana «, afirmó Arcot.
La semilla de neem es un pesticida natural que proviene de las semillas del árbol de neem y se utiliza para controlar plagas y enfermedades en los cultivos. El extracto de un árbol de semillas de neem crece principalmente en la India, pero es un pesticida orgánico.
«Los pesticidas orgánicos utilizan esta fórmula y también utilizamos esta molécula en el centro. Aunque los portadores son diferentes, el ingrediente activo inhibe o inactiva la plaga».
Según el documento, entre varios tipos de pesticidas, los nanopesticidas han demostrado ser una estrategia avanzada de protección de cultivos que se basa en la tecnología agrícola, la nanotecnología y la química de los materiales.
Akbulut afirmó que este descubrimiento tiene profundas implicaciones para el futuro de la agricultura. Al adaptar la química de la superficie de los nanopesticidas, los científicos pueden optimizar su eficacia, garantizando que una mayor cantidad del pesticida llegue a la plaga objetivo y una menor cantidad termine contaminando el medio ambiente.
«Los agricultores y la industria que utilizan pesticidas comprenderán claramente el valor de esta investigación», afirmó Akbulut. «En general, se considera que los pesticidas son perjudiciales para el medio ambiente; el uso de extracto de semilla de neem garantiza la supervivencia de los cultivos frente a las plagas y no es tóxico para el consumo».
Más información: Yashwanth Arcot et al., Influencia de la química de la superficie de los nanopesticidas en la adsorción a la cutícula de la planta y la capa de cera: el papel del potencial zeta y la humectación, Surfaces and Interfaces (2024). DOI: 10.1016/j.surfin.2024.105190
