Un sensor biodegradable monitorea los niveles de pesticidas mediante contacto directo con la superficie de frutas y verduras
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| Los sensores electroquímicos pueden combinar asequibilidad, detección rápida, miniaturización, conveniencia, facilidad de uso, alta selectividad y detección de pesticidas in situ. Fuente: Paulo Augusto Raymundo-Pereira |
Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) y de la Universidad Federal de Viçosa (UFV), en Brasil, desarrollaron un sensor sustentable que puede colocarse directamente sobre la superficie de una verdura o fruta para detectar la presencia de pesticidas.
03 febrero 2024.- Conocido por ello como "vestible vegetal", está hecho de acetato de celulosa, un material derivado de la pulpa de madera.
El dispositivo tiene el potencial de ayudar a garantizar la seguridad alimentaria en un mundo que sufre cada vez más una escasez de alimentos y problemas ambientales y de salud causados por el uso excesivo de agroquímicos.
El estudio se publica en la revista Biomaterials Advances .
Los pesticidas se utilizan ampliamente para aumentar el rendimiento de los cultivos y normalmente se aplican mediante aspersión, pero sólo el 50% alcanza su objetivo. El resto acaba en el suelo, las aguas subterráneas, las aguas superficiales, el agua potable, las aguas residuales y los productos alimenticios. Por lo tanto, el control de los niveles de pesticidas en el agua, el suelo y los alimentos es esencial para evitar el contacto entre estas sustancias tóxicas y el público a través de la piel, los pulmones o el sistema digestivo.
Las herramientas analíticas más utilizadas para este fin son las técnicas cromatográficas, que son efectivas pero tienen inconvenientes como la necesidad de pretratamiento de las muestras, equipos costosos y especialistas de laboratorio calificados, así como el largo tiempo necesario para completar el análisis y la falta de portabilidad. Los residuos nocivos producidos por disolventes orgánicos también constituyen un problema importante en las condiciones actuales.
"Como alternativa, los sensores electroquímicos pueden combinar asequibilidad, detección rápida, miniaturización, producción a gran escala, conveniencia, facilidad de uso, alta selectividad y detección de pesticidas in situ. Nuestra invención tiene todas estas características. El análisis se realiza directamente en la superficie de frutas, verduras u hojas, de ahí el término planta-portable", afirma Paulo Augusto Raymundo-Pereira, último autor del artículo e investigador del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP).
En lugar de los materiales habituales, que son ambientalmente insostenibles y tardan mucho en degradarse, como la cerámica o los polímeros plásticos derivados del petróleo, este sensor está hecho de acetato de celulosa, un material derivado de plantas que tiene poco impacto en el medio ambiente y se desintegra completamente en 340 días o menos dependiendo de las condiciones locales. Por supuesto, tiene que tener características apropiadas para cualquier sensor, incluido el bajo costo, la portabilidad y la flexibilidad.
El sustrato de acetato de celulosa biodegradable se produjo mediante un método de fundición en el que el material se colocó en un espacio con la forma requerida y el sistema electroquímico completo con tres electrodos se depositó mediante serigrafía.
Los investigadores llevaron a cabo pruebas de laboratorio en las que se roció una solución que contenía carbendazim, un fungicida, y paraquat, un herbicida, sobre lechugas y tomates en una simulación del uso en el mundo real. El paraquat fue prohibido por la Unión Europea en 2003 debido a sus efectos nocivos para los seres humanos, pero todavía se utiliza en Brasil. Luego, el sensor se conectó directamente a la lechuga y los tomates, y las mediciones mostraron un nivel de detección compatible con los obtenidos con tereftalato de polietileno, el material sensor más utilizado para este propósito.
Niveles excesivos de pesticidas
El estudio también investigó si lavar y sumergir las verduras en un litro de agua durante dos horas era eficaz para eliminar los residuos de pesticidas. Los resultados mostraron la eliminación del 40% del carbendazim y del 60% del paraquat de la lechuga, y del 64% de ambos de los tomates.
"El lavado y la inmersión fueron claramente insuficientes para eliminar los residuos de los pesticidas. Al menos un 10% quedó en las hojas o la cáscara", dijo Raymundo-Pereira.
La tecnología puede ser útil para las agencias de vigilancia sanitaria de todo el mundo, añadió, así como para los vendedores de productos orgánicos para certificar la ausencia de pesticidas. Los agricultores generalmente pueden usarlo para monitorear los niveles de pesticidas en el campo y asegurarse de aplicar solo la dosis requerida a cada cultivo o parte de una plantación.
Como resultado, el uso de pesticidas podría disminuir, mientras que los rendimientos seguirían aumentando, lo que llevaría a precios más bajos al consumidor.
Más información: Samiris Côcco Teixeira et al, Sustainable plant-wearable sensors for on-site, rapid decentralized detection of pesticides toward precision agriculture and food safety, Biomaterials Advances (2023). DOI: 10.1016/j.bioadv.2023.213676
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