Desarrollado por un equipo de investigadores de la USP y de la UFV, un dispositivo elaborado con material vegetal de bajo impacto ambiental permite rastrear pesticidas en pocos minutos, garantizando la seguridad alimentaria
Julia Moióli | Agência FAPESP – Investigadores de las universidades de São Paulo (USP) y de la Universidad Federal de Viçosa (UFV) desarrollaron un sensor portátil sostenible capaz de monitorear los niveles de pesticidas directamente en la piel de los vegetales. Hecho de acetato de celulosa, un material producido a partir de pulpa de madera, el dispositivo tiene el potencial de ayudar a garantizar la seguridad alimentaria en un mundo que sufre cada vez más escasez de alimentos y, al mismo tiempo, problemas ambientales y de salud causados por el uso desenfrenado de pesticidas. Los resultados del estudio se publicaron recientemente en la revista Biomaterials Advances .
Los pesticidas se utilizan ampliamente para aumentar la productividad agrícola. Sin embargo, sólo el 50% de los agroquímicos pulverizados alcanzan el objetivo correcto. Para evitar que sustancias peligrosas mal dirigidas contaminen a los humanos a través del contacto con la piel, la inhalación y la ingestión de alimentos y agua, es necesario monitorear sus concentraciones en suelos, aguas subterráneas, efluentes de aguas residuales, aguas superficiales, fuentes de agua potable sin tratar y productos alimenticios.
Las herramientas analíticas más utilizadas para este análisis son las técnicas cromatográficas, que si bien son efectivas, tienen desventajas, como la necesidad de un pretratamiento de la muestra, el uso de instrumentos de alto costo y especialistas de laboratorio calificados, además de los largos análisis. tiempo y falta de portabilidad. Otro problema fundamental a considerar hoy son los residuos inseguros que producen los disolventes orgánicos.
“Alternativamente, los sensores electroquímicos pueden combinar rentabilidad, detección rápida, miniaturización, producción a gran escala, conveniencia, practicidad, alta selectividad y detección de pesticidas in situ, permitiendo el análisis directamente en la piel y las hojas de los alimentos con sensores portátiles en las plantas. y eso es lo que hicimos”, dice Paulo Augusto Raymundo Pereira , investigador del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP) y coordinador de la investigación.
“Pero, en lugar de materiales tradicionales que son ambientalmente insostenibles y requieren mucho tiempo para degradarse, como la cerámica o los polímeros plásticos derivados del petróleo, utilizamos acetato de celulosa, un material de origen vegetal que tiene un bajo impacto ambiental y se desintegra completamente en 340 días, dependiendo de las condiciones locales. Además, por supuesto, de tener las características adecuadas para los sensores, incluido el bajo costo, la portabilidad y la flexibilidad”.
Las láminas de acetato de celulosa se produjeron mediante el método de fundición , en el que el material se coloca en un espacio con la forma adecuada, y el sistema completo de detección de tres electrodos se fabricó mediante serigrafía.
Durante pruebas de laboratorio, una solución con los pesticidas carbendazim y paraquat –este último prohibido por la Unión Europea en 2003 debido a sus efectos nocivos para el ser humano, pero todavía utilizado en Brasil– fue rociada sobre hojas de lechuga y piel de tomate, simulando el uso de pesticidas. en el mundo real. Luego, el sensor portátil se conectó directamente a las superficies de los alimentos y se tomó la medición. Los resultados mostraron un rendimiento de detección compatible con el de un sensor de tereftalato de polietileno, la materia prima más utilizada.
Niveles de pesticidas por encima de los límites
El estudio financiado por la FAPESP (proyectos 20/09587-8 , 23/07686-7 , 16/01919-6 , 22/02164-0 y 23/09685-8) también investigó la eficiencia del lavado y inmersión de verduras en un litro de agua agua durante dos horas para eliminar los pesticidas. Alrededor del 40% del carbendazim y el 60% del paraquat se eliminaron de la hoja de lechuga, mientras que el 64% de ambos pesticidas se eliminaron de la superficie del tomate. Sin embargo, los residuos de la piel del tomate no se eliminaron por completo.
“Todos los resultados indican que los pasos de lavado y remojo no fueron suficientes para eliminar los residuos de pesticidas. Al menos el 10% de las sustancias quedaron en la cáscara del alimento”, afirma Raymundo.
Según el investigador, la tecnología podría ser de utilidad para los organismos internacionales de vigilancia sanitaria, los productores orgánicos para certificar la ausencia de pesticidas y, principalmente, los productores rurales, con la función de monitorear los niveles de pesticidas en el campo con la aplicación de la dosis requerida. en cada punto del campo. De esta forma, se podría reducir el uso de estas sustancias y aumentar la productividad, conllevando también una reducción del precio final para el consumidor.
Además del equipo del IFSC-USP, participan los investigadores Samiris C. Teixeira, Nilda de FF Soares y Taíla V. de Oliveira, de la UFV, y Nathalia O. Gomes , Marcelo L. Calegaro y Sergio AS Machado, del Instituto de São Carlos Química (IQSC-USP).
El artículo Sensores sostenibles portátiles para plantas para la detección rápida y descentralizada in situ de pesticidas para la agricultura de precisión y la seguridad alimentaria se puede leer en https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772950823003990 .
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