Tecnología
NANOTECNOLOGÍA
Investigación y desarrollo
Los avances científicos son continuos, se dan de manera irreversible y son cada vez más asimilados, pasando a formar parte de la vida de todos los seres humanos. La nanotecnología es el resultado de estos avances y surgió como resultado de la combinación y evolución de varios campos del conocimiento humano, incluyendo la química, la ciencia de los materiales, la biología, la electrónica, la computación y la física.
Al igual que con la electricidad y las computadoras, la nanotecnología pronto estará presente en casi todas las facetas de la vida diaria y, como ciencia integrada, ofrece la oportunidad de interferir en varios sectores económicos y la agricultura no es una excepción.
Particularmente en los países en desarrollo, la aplicación de la nanotecnología en los sistemas de producción o en la industria alimentaria traerá impactos sin precedentes y, según cálculos de las Naciones Unidas, podría generar beneficios para unos cinco mil millones de personas en los próximos años. Estos beneficios no son solo desde el punto de vista económico, sino directo o incluso indirecto, como el aumento de la calidad de vida, el aumento de la producción de alimentos por área cultivada, la mejora de la calidad de los procesos agroindustriales y el acceso a nuevos productos para un mayor número de consumidores.
Varios países de economía basada en la agricultura como Brasil, India, Tailandia, México, Sudáfrica y Argentina, entre otros, han establecido programas específicos de nanotecnología y nanociencia, enfocados principalmente en aplicaciones en el sector agroindustrial, ambiental, farmacéutico y alimentario.
Las investigaciones en nanotecnología realizadas en Embrapa y en otras empresas privadas tienen como objetivo mejorar la intervención humana, mediante el uso del desarrollo de herramientas que permitan el control de eventos, facilitando la toma de decisiones para obtener mejor trazabilidad, productividad y calidad. Para ello, se organizó una red ( Agronono ), que cuenta con más de 150 investigadores de los centros de investigación de Embrapa y 53 instituciones diferentes, cubriendo todo el territorio nacional.
Nanotecnología en la agricultura
Como en otras áreas del conocimiento, la nanotecnología es de suma importancia para la agroindustria en general. La nanotecnología podría generar una mejora en la calidad asociada al monitoreo y reducción del daño ambiental. Beneficiará el uso de la agricultura de precisión, la trazabilidad de los productos, la certificación, la producción de biocombustibles, la industria de insumos (fertilizantes, plaguicidas) y medicamentos de uso veterinario, la industria alimentaria, así como varios otros sectores vinculados a la agroindustria. La industria inevitablemente se beneficiará de los avances en nanotecnología.
El objetivo de la nanotecnología en el segmento agrícola es mejorar esa intervención humana, mediante el uso de dispositivos sensores, aumentando el control sobre los eventos y facilitando la toma de decisiones para obtener una mejor trazabilidad, productividad y calidad. Tenemos como ejemplo la agricultura de precisión, que hoy en día logra sumar y adaptar tecnologías avanzadas para mejorar la eficiencia productiva.
La nanotecnología también está trabajando en el desarrollo de biosensores y transductores de alta sensibilidad que permitan la identificación y cuantificación de compuestos químicos, orgánicos u otras impurezas o cambios de composición, ya sea en plantas o frutos, así como en suelos.
Los dispositivos de control de riego o sensores de alto rendimiento como las llamadas "lenguas", "narices" y "ojos" electrónicos seguramente invadirán el mercado próximamente, generando una enorme posibilidad de análisis y toma de decisiones.
Potencial de la Nanotecnología para los Agronegocios
Aunque el agronegocio brasileño ocupa hoy una posición de líder mundial, la inversión continua en nuevas tecnologías es esencial para que el país pueda seguir creciendo y abriendo nuevos mercados en este sector tan dinámico de la economía (BANCO DO BRASIL, 2004; ALVES, 2001) . Así, la nanotecnología ofrece oportunidades sumamente prometedoras para mejorar la competitividad y desempeño de los procesos y productos agrícolas en diversas áreas, agregando valor a los productos y aprovechando nichos de mercado que por nuestras características tropicales tendrán ventajas competitivas, y algunas de estas se describirá brevemente a continuación (MATTOSO, 2005; DURÁN et al., 2005, GRUPO ETC, 2004).
La importancia de la nanotecnología en la agroindustria parte desde el inicio de las cadenas productivas, contribuyendo significativamente a la mejora del desempeño, eficiencia y economía de insumos (fertilizantes, plaguicidas, etc.), a través del desarrollo de nanopartículas y nanoencapsulación para liberación controlada de fertilizantes y pesticidas en suelos y también medicamentos de uso veterinario (MATTOSO, 2005; DURÁN et al., 2005, GRUPO ETC, 2004).
En los últimos años, ha aumentado en Brasil la presión por el desarrollo de insumos agrícolas de mejor calidad y rendimiento, debido al mayor acceso a productos externos, así como a la necesidad de reducir el impacto ambiental asociado al uso de estos insumos. Existe una demanda creciente de fertilizantes que sean mejor absorbidos por las plantas, que no sufran segregación durante la etapa de formulación y transporte, y que sean más fáciles de manejar y aplicar. Los plaguicidas con eficiencia creciente en la aplicación también son deseables no sólo por el beneficio económico, sino, sobre todo, por la reducción del impacto ambiental, reducción de la toxicidad para el hombre durante su aplicación y reducción de la carga contaminante alimentada al medio físico. ambiente.
Así, la aplicación de la nanotecnología en el sector de los insumos agrícolas pretende mejorar la eficiencia funcional de productos como nutrientes, plaguicidas de síntesis química (herbicidas, insecticidas y parasiticidas) o de carácter biológico (microorganismos con actividad específica frente a una plaga diana), así como la seguridad en el manejo de estos productos, reduciendo los riesgos de toxicidad para el ser humano, altas concentraciones en cultivos y contaminación ambiental. Tal enfoque está en línea con los requisitos relevantes para la preservación de la calidad de vida y la reducción de los riesgos de contaminación del medio ambiente.
Brasil actualmente ahorra 1,5 mil millones de dólares al año en fertilizantes nitrogenados solo en el cultivo de soja, gracias en particular a las investigaciones realizadas por Embrapa e instituciones asociadas, en el desarrollo de la fijación biológica de nitrógeno en el cultivo de esta leguminosa, lo que demuestra el potencial que la agregación de nuevas tecnologías puede tener en este sector.
La nanotecnología también puede contribuir significativamente a mejorar el desempeño de los productos agrícolas y al desarrollo de nuevas aplicaciones, agregando valor, abriendo nuevos mercados y ayudando así a que el país pase de ser un simple productor de commodities, en forma de alimentos in natura, a un generador de una serie de otros productos de fuentes renovables y obtenidos de forma sostenible, como es el caso más reciente de la agroenergía.
Desde el momento en que comencemos a conocer, dominar y manipular plantas, animales, alimentos y otros productos agrícolas, en general, a nivel de nanotecnología, podremos explorar mejor todas las propiedades de sus constituyentes y poder utilizar el mismo grano. por ejemplo, la extracción de alimentos, leche, aceite comestible, fuel oil, pintura, plástico, caucho, medicamentos y otros productos cuyo potencial aún se desconoce. Por lo tanto, el desarrollo de nuevos usos de los productos agrícolas es un área que puede impulsarse significativamente mediante la exploración de la nanotecnología.
Entre los componentes de la planta se destacan las lignocelulósicas, que tienen propiedades sumamente prometedoras para reemplazar diversos materiales sintéticos, como las fibras de sisal que ya pueden reemplazar a las fibras de vidrio en algunas aplicaciones en la industria de plásticos y autopartes. Con la creciente preocupación por la contaminación ambiental y los problemas con el aumento de residuos, generando cada vez más residuos no degradables, el uso de productos naturales biodegradables, como los polímeros provenientes de la agricultura para la fabricación de plásticos y envases biodegradables, es una necesidad apremiante. .
Además de ampliar el mercado, a través de la disponibilidad y valorización de nuevos productos, el desarrollo de tecnologías que revierten el concepto de residuo al de materia prima, como la extracción de nanofibras vegetales o nanopartículas de sílice a partir de residuos agroindustriales para la producción de nanocompuestos plásticos, o la producción de otros productos de interés industrial, es fundamental para optimizar la eficiencia de la industria, y puede contribuir a la agregación de valor y rentabilidad de los productos agrícolas, y mejorar la competitividad y estabilidad económica del país (MATTOSO , 2005; DURÁN et al., 2005; GRUPO ETC, 2004).
En los agronegocios, existen numerosas áreas donde la nanotecnología puede hacer una contribución significativa para aumentar la competitividad del sector. Un ejemplo es en la mejora del desempeño de procesos y productos agroindustriales, a través del desarrollo de membranas de separación y/o barrera para diversos procesos agroindustriales y empaques activos e inteligentes para alimentos y bebidas y potabilización de aguas, con control de nanoestructuras, que han una enorme importancia en este sector.
La agroindustria alimentaria ha enfrentado enormes pérdidas durante el almacenamiento, transporte y distribución de alimentos frescos, precortados y empacados. Para reducir las pérdidas cuantitativas y cualitativas de alimentos durante el almacenamiento, transporte y distribución, se están desarrollando sistemas de envasado (activos e inteligentes) que controlan no solo la calidad de los alimentos sino también el estado del entorno que los rodea. Estos envases también pueden indicar la ruptura de la cadena de frío y pueden revelar la historia de estos productos durante las principales etapas de comercialización.
Los envases pueden regular la tasa de respiración de los productos vegetales, reducir el proceso de degeneración de alimentos y/o productos perecederos por acción de microorganismos en condiciones reales de almacenamiento y conservación, aumentando su vida útil y además introduciendo en el envase elementos capaces de retener componentes indeseables de los mismos. estos alimentos, que deterioran su calidad y/o introducen compuestos como agentes antimicrobianos que pueden mejorar las características sensoriales del producto, aumentando su vida útil con la consiguiente apertura de nuevos mercados para la exportación, y ganancias económicas muy importantes (MATTOSO, 2005, DURÁN et al., 2005; GRUPO ETC, 2004)
Maquinaria y equipo agrícola
La nanotecnología presente en procesadores informáticos y dispositivos miniaturizados puede adaptarse para su uso en tractores, máquinas e implementos agrícolas, así como en toda la cadena de procesamiento de alimentos. La generación de mapas de composición del suelo, humedad, temperatura, etc. permite no solo la correcta siembra, sino también monitorear, en tiempo real, la presencia de enfermedades, el nivel de nutrientes en el suelo y definir el período ideal para la cosecha, lo que reduce pérdidas y racionaliza la aplicación de insumos. Esos procesos ya están avanzados a escala mundial y Embrapa ha sido pionera, con fuerte presencia en el sector.
Cómo funciona la tecnología
El proceso se realiza por radiación satelital, donde se inicia preferentemente antes de la siembra, donde se puede actuar de manera más efectiva en la liberación en el sistema molecular del suelo, donde se optimiza na liberación de nutrientes de los soil,_cc781905- 5cde-3194-bb3b-136bad5cf58d_ ayudando a la salud de las plantas y su crecimiento, actúa inhibiendo las plagas, pero esto es solo una consecuencia del proceso.
En la prefloración y en la formación de las vainas/cuchillo, hojas, raíces hay un aumento considerable, lo que actúa directamente sobre el metabolismo, ayudando aún más al llenado y calidad de los granos.
Con indicios de sequía, la tecnología es capaz de actuar sobre la retención de agua con la planta, en la que absorbe menos agua durante este período, sufriendo menos estrés hídrico.
En condiciones de lluvias excesivas, la tecnología actúa sobre el sistema de la planta, creando resistencia en las vainas/cuchillo, hojas, raíces para absorber menos agua, evitando así mayores incidencias de pudriciones en la soja, trayendo así un aumento en la producción final, que puede alcanzar hasta 30% o más por ciento, en el ganho y en el rendimiento de la cosecha por ha.