Fabricamos un ‘LEGO químico’ para reducir el uso de pesticidas perjudiciales en agricultura

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Patricia Horcajada, IMDEA ENERGÍA y Sara Rojas Macías, Universidad de Granada

Los plaguicidas se utilizan para matar plagas (insectos, bacterias, roedores, hongos y malas hierbas) y son imprescindibles para satisfacer la elevada demanda mundial de alimentos. Lamentablemente, su uso extensivo puede originar problemas medioambientales. Por eso es necesario reducirlo. Pero, ¿y si hubiera una alternativa más eficaz y respetuosa con el medio ambiente?

Un grupo de investigadoras e investigadores de la Unidad de Materiales Porosos Avanzados de la Fundación IMDEA Energía y de la Universidad de Granada hemos desarrollado un nuevo material con aplicación en agricultura basado en dos ingredientes activos: el herbicida de origen natural glufosinato y el cobre, con actividad antimicrobiana

Agroquímicos: esenciales y dañinos

Los productos agroquímicos (básicamente fertilizantes y pesticidas) son esenciales en agricultura. Aunque se utilizan desde hace muchos años, su uso excesivo está deteriorando la calidad de los ecosistemas. Así, los agroquímicos afectan a nuestra salud y pueden dar lugar al desarrollo de nuevas plagas resistentes.

Su toxicidad se manifiesta a través de agentes bioquímicos y funcionales en el sistema nervioso. Además, aunque no siempre es fácil de identificarlas, hay pruebas que relacionan la exposición a largo plazo a algunos agroquímicos con enfermedades crónicas. Algunos ejemplos son trastornos dérmicos, respiratorios, hepáticos y renales, desarrollo de cáncer y problemas de fertilidad. Un reciente estudio de la Universidad de Granada relaciona la exposición a pesticidas con una entrada prematura en la pubertad.

Por otro lado, los plaguicidas pueden provocar el desarrollo de nuevas plagas resistentes. A través de la variación genética, las plagas evolucionan naturalmente y se vuelven resistentes a los productos empleados para eliminarlas.

Además, teniendo en cuenta que la población mundial no para de crecer, ¿seremos capaces de aumentar la demanda de alimentos de forma sostenible si seguimos empleando tantos pesticidas?

Pesticidas más respetuosos

En los últimos años, se han propuesto diferentes alternativas para reducir la cantidad de agroquímicos en los campos de cultivo. En concreto, el desarrollo de nuevos materiales que sean capaces de:

• mejorar la solubilidad y estabilidad de los agroquímicos,

• liberarlos de forma controlada y dirigida,

• mejorar su adhesión y disponibilidad en la planta.

En este contexto, destaca una nueva clase de materiales porosos conocidos como polímeros de coordinación porosos o MOF, por sus siglas inglesas. Estos materiales permiten la incorporación eficiente de moléculas activas y su posterior liberación controlada. Comparados con los materiales porosos clásicos (carbones, sílice), los MOF presentan una serie de ventajas para la agricultura:

• Son muy porosos, por lo que pueden almacenar una gran cantidad de pesticidas.

• Se forman a partir de piezas (moléculas, metales), como un LEGO químico que pueden tener actividad frente a plagas. De esta forma, uniendo varias piezas se puede conseguir un material con múltiples acciones (antibacteriana, fungicida, pesticida, con nutrientes, etc.).

• Pueden modificarse para mejorar su actividad. Por ejemplo, para que se peguen a la planta.

AgroMOF: el LEGO de los agroquímicos

El material que hemos desarrollado se denomina AgroMOF. Es la primera vez que se sintetiza un MOF utilizando como precursores compuestos agroquímicos (en este caso, glufosinato y cobre).

Los plaguicidas se suelen pulverizar en forma de solución acuosa o en suspensión en los campos. El primer paso fue estudiar la estabilidad de este nuevo material en agua. Comprobamos que es estable en agua durante al menos cinco días.

Posteriormente, ensayamos la actividad de sus diferentes piezas: la capacidad del cobre para eliminar bacterias y el efecto herbicida del glufosinato. Su actividad se verificó frente a dos tipos de bacterias que provocan infecciones en plantas y la mala hierba rábano, especie invasora en cultivos de bayas y vid. Este nuevo material es efectivo frente a ambos tipos de bacterias, incluso mejora el efecto de sus precursores individuales (glufosinato y cobre).

Por otro lado, su actividad herbicida también mejora. Este material es capaz de secar en ocho días el rábano, mientras que el glufosinato solo no puede.

Finalmente, comprobamos que este nuevo material no es tóxico frente a plantas de cultivo como el grosellero negro. Estos resultados demuestran su eficacia y selectividad en el tratamiento de cultivos de bayas.

De nuestro estudio podemos concluir que la fabricación de AgroMOF basados en compuestos herbicidas y compuestos antibacterianos es una estrategia prometedora para conseguir agroquímicos con varias funciones combinadas, permitiendo mejorar su actividad con una mejor dosis. Este trabajo abre nuevas vías en la aplicación segura y eficiente de estos materiales en la agricultura.

Patricia Horcajada, Responsable de la Unidad de Materiales Porosos Avanzados, IMDEA ENERGÍA y Sara Rojas Macías, Investigadora Postdoctoral, Universidad de Granada

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.