El uso de nanotecnologia se hace cada vez mas patente en ambitos tan variados como la quimica, fisica, medicina y electronica. Actualmente, un equipo de investigadores del Centro de Investigacion en Quimica Aplicada (CIQA) busca aplicar los beneficios de las nanoparticulas en la agricultura, a traves del diseño y creacion de nanopesticidas y nanofertilizantes a base de nanoparticulas metalicas.
Las nanoparticulas metalicas cuentan con propiedades antimicrobianas y antifungicas, por lo que su uso en pesticidas resulta adecuado; sin embargo, cuando son utilizadas en mucho menor volumen tambien tienen caracteristicas que las hacen micronutrientes, por lo que se emplean como fertilizantes que promueven el crecimiento de la planta.
La mejora en la productividad, la optimizacion de recursos y la obtencion en general de mejores cultivos son los principales beneficios que las nanoparticulas tienen en las plantas, compartieron en entrevista para Agencia Informativa Conacyt los doctores Ricardo Hugo Lira Saldivar e Ileana Vera Reyes.
«Queremos generar informacion que le pueda ser util a un formulador de productos quimicos para poder aplicar nanoproductos», señalo el investigador.
El CIQA, ubicado en Saltillo, Coahuila, es un centro publico de investigacion del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (Conacyt), cuyo principal objetivo es realizar investigacion basica y aplicada, asi como otros procesos tecnologicos innovadores, a la vez que conjuga estos quehaceres con la formacion de recursos humanos especializados en ambitos de quimica, polimeros y materiales avanzados, entre otros.
Nanopesticidas
En el afan de «encontrar productos que tengan un menor impacto ambiental y que sean mas amigables con los ecosistemas», el doctor Ricardo Hugo Lira Saldivar, perteneciente al Departamento de Plasticos en la Agricultura del CIQA, trabaja en un nanopesticida a base de nanoparticulas metalicas y derivadas del carbono.
«Este nanopesticida tiene como principal objetivo utilizar cantidades mucho mas pequeñas de producto que puedan tener un efecto antimicrobiano, ya sea contra hongos, bacterias y hasta levaduras», acoto el investigador.
Nanofertilizantes
La doctora Ileana Vera Reyes colabora en un proyecto para crear fertilizantes a base de nanoparticulas metalicas como zinc, fierro y cobre, para que sirvan como micronutrientes de las plantas.
La investigadora, quien se integro al CIQA como parte del Programa de Catedras de Conacyt, busca probar nuevos compuestos como promotores de crecimiento de las plantas, asi como fuentes sustentables de generacion de otros agroinsumos.
Este proyecto tambien se trabaja con personal del Departamento de Materiales Avanzados del mismo centro de investigacion.
Dado que las nanoparticulas metalicas resultan toxicas en cualquier celula, se deben manejar cuidadosamente las concentraciones de las mismas cuando son utilizadas como fertilizante.
«Dentro del proyecto tenemos que ver todas las variables, ventajas y desventajas que pueden tener. La clave es ver que concentraciones son las optimas para que crezcan las plantas. Quince partes por millon hacia arriba comienzan a tener caracteristicas diferentes y esto lo asociamos a respuestas bioquimicas que dicen que le estamos causando estres oxidativo a la planta, lo que nos llevara a que no se desarrolle de manera adecuada», explico la doctora.
En resumen, el proyecto de nanofertilizantes debe encontrar una cantidad de nanoparticulas ideal para no envenenar la planta, elegir el tamaño adecuado de las nanoparticulas y el mejor metodo de aplicacion.
Por ejemplo, hasta ahora se ha demostrado que las concentraciones de cinco a 10 partes por millon son las mas adecuadas para promover el crecimiento del cultivo del tomate. Sin embargo, la cientifica señalo que cada cultivo tendria que tener su lectura, por lo que la cantidad de producto a aplicar puede variar.
Al momento se esta trabajando en ensayos in vitro para luego pasar a cultivos mas grandes e invernaderos. «Queremos lograr una planta sana, con proporciones adecuadas y mayor porcentaje de germinacion, asi como mejorar el indice de vigor, y lograr un crecimiento mas rapido».
Vera Reyes menciono que el zinc dentro de la planta tiene un papel esencial, pues «esta involucrado en la produccion de acido indolacetico, que tiene que ver con el crecimiento de la raiz. Lo que buscamos es que haya ese crecimiento pero que las plantas sean normales».
Como se logra la penetracion de las nanoparticulas en la planta?
De acuerdo con el doctor Ricardo Hugo Lira Saldivar, existen dos opciones para lograr la penetracion de las nanoparticulas, siendo la tradicional y mas sencilla por via foliar mediante aspersiones. «Las nanoparticulas penetran a traves de pequeñas aperturas llamadas estomas, que son como los poros que tenemos los humanos en la piel».
El segundo metodo es aplicar el producto en la raiz, a fin de que este penetre por el tejido del xilema, estructura similar a una pequeña tuberia, para que las nanoparticulas lleguen entonces a la parte superior del follaje.
Tanto el proyecto de los nanopesticidas como el de los nanofertilizantes contemplan ambas opciones, aunque se sabe que «via suelo se tiene una gran perdida del producto que aplicas por infiltracion. Tenemos que trabajar en condiciones muy controladas para tener la cantidad de producto necesario», acoto el doctor.
Para ahondar mas en los metodos de traslocacion, tanto basipetala como acropetala, los grupos de trabajo del CIQA obtuvieron el apoyo del Conacyt a traves del programa Investigacion en Fronteras de la Ciencia por tres millones 720 mil pesos, en cuyo proyecto trabajaran durante 2016 y 2017.
«Lo que queremos es tratar de reducir las perdidas del producto, porque de 100 por ciento quiza 15 o 20 por ciento pueda entrar a traves de los estomas de la planta y se pierde una gran cantidad», señalo Lira Saldivar, quien agrego que el exito de este proyecto «seria un gran avance para la economia y para el impacto ambiental».
Asimismo, se trabajara con nanoparticulas derivadas del carbono, elemento del cual se tienen grandes fuentes naturales. «Buscaremos trabajar tal vez con nanotubos de carbon multiparedes, nanotubos de carbon de pared sencilla y grafenos, para estar entonces con dos tipos de nanos: las metalicas y las de carbono».
Los cientificos buscaran generar un paquete tecnologico disponible para la industria, en el cual se incorporara el manejo ergonomico del cultivo con las nanoparticulas en lugar de los agroquimicos convencionales.