La agricultura está en constante evolución y se adoptan tecnologías emergentes para aumentar la productividad y la sostenibilidad. Entre estas innovaciones, la nanotecnología destaca por su potencial para resolver problemas utilizando tecnologías avanzadas. En este sentido, desde diciembre de 2023, el nuevo Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología enfocado en Nanotecnología para la Agricultura Sostenible (INCTNanoAgro) comenzó con la perspectiva de desarrollar soluciones a diversos problemas de la agricultura brasileña.
¿Qué es la nanotecnología?
La nanotecnología es un área de la ciencia que manipula materiales a escala nanométrica (1 nm es la milmillonésima parte de un metro). En la práctica, por ejemplo, un mechón de cabello, que es un material muy fino, suele tener un grosor de 1 nanómetros, lo que significa que la nanotecnología trabaja con partículas extremadamente pequeñas. La manipulación de moléculas puede alterar las propiedades físicas, químicas y biológicas de los materiales, creando funcionalidades y mejorando la efectividad de los procesos existentes a escala macroscópica, en otras palabras y especialmente pensando en la agricultura, con la nanotecnología es posible mejorar la efectividad de ingredientes activos agrícolas, generar sensores para monitorear plagas y enfermedades de insectos, entre otras aplicaciones. Esto también significa la posibilidad de desarrollar nuevos tipos de fertilizantes, estimulantes, pesticidas y envases que puedan transformar la forma en que cultivamos y gestionamos nuestros cultivos.
importancia
El uso de la nanotecnología abre un abanico de posibilidades para generar nuevos productos destinados a su uso en la agricultura. Estos métodos pueden aportar una mayor efectividad, ya que el uso de nanopartículas puede mejorar la forma de dispersar los ingredientes activos en el campo y, en algunos casos, incluso puede resultar en un aumento de la efectividad asociado con dosis reducidas.
Utilizando la nanotecnología en la agricultura es posible generar innumerables innovaciones que servirán como herramientas para que los productores logren una mayor productividad, permitiendo ahorros en insumos, a través de una menor repetición de aplicaciones, y en consecuencia reduciendo costos con el uso de pesticidas agrícolas en la agricultura.
Además, hay una menor exposición de los trabajadores agrícolas a los pesticidas, reduciendo posibles daños a la salud humana y al medio ambiente, en otras palabras, proporcionando una agricultura más sostenible. Sumado a esto, los residuos de pesticidas en los alimentos pueden ser potencialmente más bajos, lo que hace que los productos sean más competitivos para diferentes mercados. Sin embargo, vale la pena resaltar que como toda nueva tecnología, es necesario realizar estudios de impacto antes de que estas nuevas tecnologías sean introducidas al mercado y por esta razón son importantes los estudios de seguridad que se presentarán durante las etapas del proceso de registro del nuevo producto.
Resultados aplicados
Si bien el INCT-NanoAgro fue creado recientemente, algunas investigaciones ya habían sido realizadas por los investigadores que integran este nuevo instituto. Entre las investigaciones ya realizadas cabe destacar la búsqueda de nuevas herramientas encaminadas a potenciar el control de la chinche parda ( héroes euschistus ) y la falsa oruga (Chrysodeixis incluye ) en el cultivo de soja. En este trabajo se desarrollaron nuevas formulaciones de dos piretroides ampliamente utilizados en agricultura, los cuales fueron nanoformulados y a su formulación se les agregaron sinergistas, lo que resultó en un aumento del control de más del 60% en algunos tratamientos. Estos resultados son objeto de una patente generada por la colaboración entre los grupos de los profesores Adriano Arrué Melo (MITA-UFSM) y Oderlei Bernardi (G-PRI) de la Universidad Federal de Santa María con el profesor Leonardo Fernandes Fraceto del Laboratorio de Nanotecnología Ambiental en la Unesp/Sorocaba y que tiene alto potencial para convertirse en un producto comercial.
Otro ejemplo de trabajo ya desarrollado por investigadores del INCT-NanoAgro es la nanoencapsulación del herbicida atrazina mediante nanopartículas poliméricas. La nanoencapsulación permite que este herbicida se absorba de manera más eficiente, ya sea en aplicaciones previas o posteriores al brote. Los estudios que evalúan esta atrazina nanoencapsulada demuestran que es posible reducir la dosis de campo recomendada de 10 a 80 veces y aún tener control de diferentes malezas. Esta tecnología ha sido desarrollada en el grupo de Leonardo Fraceto en colaboración con el grupo de Halley Caixeta de Oliveira (UEL) y los resultados muestran que esta mejora en el control de malezas promueve una gestión más sostenible de los recursos asociada a una reducción de los impactos ambientales asociados al uso de herbicidas. .
INCT NanoAgro
El INCT NanoAgro cuenta con financiamiento del MCTI-CNPq, FAPESP y Capes, además del apoyo de empresas y startups, para cubrir insumos, equipamientos y becas. El instituto trabaja en ocho ejes temáticos, incluido el diseño de nanomateriales y nanosensores, evaluación de efectividad agronómica, toxicidad, análisis de riesgos y aspectos regulatorios. Esta investigación tiene como objetivo desarrollar tecnologías que puedan ser aplicadas en el campo, beneficiando directamente la producción agrícola. Además, el INCT se compromete a comunicar sus avances y los riesgos asociados a la nanotecnología para la sociedad, fortaleciendo la interacción entre la academia, el sector productivo y la comunidad en general.
Además de los avances en la investigación científica, el INCT NanoAgro también tiene la misión de formar y calificar recursos humanos en temas multidisciplinarios en la frontera del conocimiento. El instituto cuenta con estudiantes becados en diferentes niveles, desde iniciación científica hasta posdoctorado, promoviendo la formación de investigadores y profesionales en el área de la nanotecnología aplicada a la agricultura. La Unesp/Sorocaba, como sede del instituto, se consolidará como referencia nacional e internacional en nanotecnología para la agricultura sostenible, contribuyendo al avance del conocimiento, la creación de patentes, el desarrollo de startups y la difusión de tecnologías innovadoras en el sector agrícola. .
Otro aspecto relevante de INCTNanoAgro es su misión de transferir conocimiento a la sociedad a través de la transferencia de tecnologías a empresas, startups, fomentando así la cultura de la innovación y el emprendimiento y, en este sentido, llevando la investigación al mercado. Por ello, INCTNanoAgro pretende promover la interacción entre la academia y la industria como una forma de mover las tecnologías desarrolladas para que puedan ser escaladas y utilizadas a gran escala, beneficiando directamente a los agricultores y al sector productivo. Además, el instituto se dedicará al análisis de riesgos y al cumplimiento normativo, garantizando que los nuevos productos y soluciones sean seguros para el medio ambiente y la sociedad. Este enfoque permitirá incorporar la nanotecnología de manera responsable y efectiva a la agricultura, contribuyendo a un futuro más sostenible y productivo.
Otro pilar de INCTNanoAgro es transferir conocimiento a la sociedad a través de comunicar sus investigaciones y actividades a la Sociedad y así contribuir a la formación de ciudadanos más ilustrados y que los agricultores tengan clara la importancia de los estudios desarrollados en beneficio de la sociedad. De esta manera, este nuevo instituto busca traer nuevas soluciones que puedan ayudar cada vez más al crecimiento sostenible de la agricultura brasileña.
Por Adriano Arrué Melo, Marcos Lenz, Manoel Peres Zinelli, Matheus Mota Lanzarin y Luana de Lima Lopes, todos del Departamento de Defensa Fitosanitaria de la UFSM, y Leonardo Fernandes Fraceto, de la Unesp
Por Marcelo Cláudio Pereira y Paulo Rebelles Reis, CropTest