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Del editor Renée Targos

Conversaciones con expertos de la industria

Nanotecnología: ¿una pieza en el rompecabezas de sostenibilidad?

Las empresas agrícolas sirven como parte de un esfuerzo global para cumplir con los objetivos de sostenibilidad para 2030 y aumentar el rendimiento de los cultivos para alimentar a una población en crecimiento. Algunos de los éxitos de la industria agrícola son el auge de los bioestimulantes, los productos biológicos mejorados, las formulaciones de protección de cultivos con bajos residuos químicos, y ahora ingresa una nueva pieza del rompecabezas de soluciones de sostenibilidad: la nanotecnología.

El mercado de la nanotecnología para el cuidado de la salud llegará a $306 mil millones para fines de 2025, pero ¿qué está haciendo en el mercado agrícola? Mariola Kopcinski, Gerente de Negocios Globales Agroquímicos, ingenio, compartió ideas sobre cómo se está introduciendo la nanotecnología en la industria agrícola y cuáles podrían ser las posibilidades del futuro.

Conozca a su experto: Kopcinski lidera el negocio mundial de ingredientes de coformulación de base biológica para la empresa Ingevity en los mercados de productos químicos agrícolas, biológicos, micronutrientes, fertilizantes y adyuvantes. Durante su carrera de más de 25 años en la industria agrícola, ocupó puestos de liderazgo en DuPont, Syngenta y FMC. También brindó liderazgo para el desarrollo y la concesión de licencias de nuevas empresas biológicas, y se desempeñó como miembro del Consejo Asesor de Credenciales, Instituto de Sostenibilidad en el Instituto Estadounidense de Ingenieros Químicos (AIChE). Ella será una de las oradoras del panel para la sesión de biología en la cumbre comercial AgroBusiness Global℠ Cumbre de Comercio. del 9 al 10 de agosto de 2023 en Aventura, Florida.

ABG: ¿Cómo define la nanotecnología?

MK: Para aclarar, la nanotecnología es un campo de la ciencia y la tecnología aplicada que involucra la manipulación de átomos y moléculas para fabricar materiales, dispositivos y sistemas, que se encuentran en una escala de 100 nanómetros (nm) o menos. Para la mayoría de nosotros, imaginar algo que tenga menos de 100 nanómetros (nm) es un gran desafío. El grosor medio del cabello humano está entre 17.000 nm y 180.000 nm.

Las nanopartículas son moléculas pequeñas y poseen muchas propiedades dinámicas físicas, químicas, térmicas, ópticas, magnéticas y biológicas. Estas partículas tienen una gran relación superficie-volumen y sus propiedades fisicoquímicas difieren de las de los materiales a granel. La nanotecnología es la síntesis y procesamiento de estructuras y dispositivos con control a nivel molecular y con el uso de eso podemos mejorar y optimizar las propiedades físicas y químicas de cualquier material.

La nanotecnología se considera la próxima revolución industrial, impactando prácticamente todos los sectores de la economía en todo el mundo.

ABG: ¿Qué cambios traerá esta tecnología a la protección biológica y química tradicional de cultivos?

MK: La nanotecnología ha impactado a todos los sectores de la agroindustria, con aplicaciones que abarcan toda la cadena productiva, desde el cuidado de semillas, protección de cultivos y mejoramiento genético hasta el control poscosecha y trazabilidad de productos agropecuarios.

La entrega controlada de moléculas activas para la fertilización y protección de cultivos utilizando nanocápsulas de nanoingeniería es actualmente la aplicación más representativa de la nanotecnología en la agroindustria.

La estrategia de nanorrecubrimiento permite la entrega controlada de agroquímicos y productos biológicos con períodos de residencia más prolongados en las plantas y en el suelo con mayor eficacia y seguridad, ya que se pueden lograr los mismos efectos protectores utilizando cantidades significativamente menores de moléculas activas. Además, la reducción de pérdidas de productos fitosanitarios tradicionales tendrá un impacto significativo en el medio ambiente.

Los nanomateriales también se han utilizado en el desarrollo de plataformas de detección avanzadas para el perfil del suelo, el agua y plagas agrícolas. Adicionalmente, con la llegada de los controles biológicos y bioplaguicidas, las plataformas de nanotecnología, como las nanocápsulas y los nanorrevestimientos, se convertirán en herramientas importantes para mejorar la vida útil y la estabilidad de las formulaciones biológicas.

ABG: ¿Quiénes son los líderes de esta tecnología?

MK: Hay varias empresas emergentes en todo el mundo que buscan nanopesticidas, nanofertilizantes y nanoadyuvantes, pero a partir de hoy, solo hay unas pocas disponibles en el mercado. Los nanofertilizantes tienen la mayor importancia comercial, luego los nanoadyuvantes y finalmente los nanopesticidas.

Los nanofertilizantes vienen en diferentes formas, tales como nanopolvos, nanocápsulas y nanoemulsiones. La aplicación foliar de nanofertilizantes es el método más eficiente, ya que estudios muestran que las nanopartículas de más de 10 nm pueden penetrar a través de los estomas. Para reducir el uso excesivo, se recomiendan los nanofertilizantes de liberación lenta con el sistema de nanoencapsulación que permiten liberar los ingredients activos de las partículas de forma lenta y controlada.

Los nanofertilizantes se clasifican en tres grupos: nanoformulaciones de micronutrientes, nanoformulación de macronutrientes y nanomateriales cargados de nutrientes (siendo este último el más popular). Los nanoportadores (nanomateriales) son más seguros para los trabajadores, más respetuosos con el medio ambiente y pueden liberar fertilizantes de forma muy precisa. Las nanopartículas poliméricas, los nanomateriales a base de carbono, la nanoarcilla y el sílice son los más utilizados.

Como se trata de una tecnología emergente en la agricultura, es difícil decir quiénes son los líderes en ese espacio. Ejemplos de nanofertilizantes aprobados que se utilizan hoy dia a nivel mundial y sus fabricantes son: Nano Calcium (AC International Network Co., Ltd., Alemania), Nano-Micro Nutrient (Shan Maw Myae Trading Co., Ltd., India), Nano Green ( Nano Green Sciences, Inc., India), Nano-Fertilizer (Fanavar Nano-PazhooheshMarkazi Company, Irán) y Aqua-Yield Operations LLC, fertilizante nano-inteligente. Para pesticidas, Vive Crop Protection, Canadá con productos que contienen Allosperse Delivery System.

ABG: ¿Cómo ve a la nanotecnología trabajando con la presente tecnología agrícola?

MK: Los productos nano brindan una mejor absorción, penetración y mayor eficiencia gracias a una relación superficie-cuerpo extremadamente alta. Como resultado, los productos nano brindan varios beneficios: eficacia mejorada, entrega dirigida, compatibilidad mejorada, biodisponibilidad mejorada, nuevas funcionalidades, estabilidad mejorada, tasas de uso más bajas y liberación controlada, características cruciales para UAV (drones) y agricultura de precisión.

ABG: ¿Puede describir cómo cree que la nanotecnología cambiará el mercado?

MK: La nanotecnología puede tener un impacto profundo en la producción agrícola. Con el fin de aumentar la producción para abastecer una población mundial en crecimiento, se deben superar varios desafíos mientras se reduce el impacto ambiental negativo. La nanotecnología, fundamentalmente a través del desarrollo de sistemas de entrega inteligentes y nanoportadores, puede contribuir a que la ingeniería sea más eficiente, con menos agroquímicos y fertilizantes contaminantes, con tasas de uso más bajas y sistemas de entrega controlada que alcanzan los objetivos con mucha más precisión.

ABG: ¿Cómo son las regulaciones para esta tecnología y qué tan rápido llegarán al mercado las nuevas formulaciones?

MK: A medida que la aplicación de nanotecnología se convierta en una opción más realista para la industria agrícola, existe una preocupación creciente sobre las posibles implicaciones para la salud humana y ambiental que puedan ocurrir como resultado. Por ejemplo, una preocupación está relacionada con la posible bioacumulación de materiales nano-mejorados dentro del medio ambiente y la cadena alimentaria que eventualmente pueden llegar al consumo humano.

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en ingles) requiere que todos los pesticidas utilizados en la industria agrícola sean revisados bajo la Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas (FIFRA). Desde 2016, la EPA se ha centrado en investigar si los nanopesticidas muestran mayores beneficios que los pesticidas tradicionales, así como los riesgos potenciales que estos materiales pueden causar al medio ambiente y a la salud humana.

Desde 2011, cuando la Comisión Europea publicó una definición oficial de lo que es un nanomaterial, se ha dedicado una cantidad considerable de recursos a garantizar la seguridad de estos materiales tanto para los humanos como para el medio ambiente. En lo que respecta a la industria agrícola, el Reglamento de productos fitosanitarios (CE 1107/2009) es el encargado de regular el uso de pesticidas, por lo que exige que los nanomateriales se evalúen de la misma manera que se investigaría cualquier otro ingrediente activo para determinar su toxicidad potencial y destino ambiental.

El 3 de diciembre de 2018, la Comisión Europea (CE) adoptó Reglamento 2018/1881, que modifica el reglamento existente sobre Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Productos Químicos (REACH), para abordar directamente las nanopartículas. El reglamento sobre nanotecnología se aplica a cualquier sustancia que pueda ser o contener un nanomaterial (p. ej., polvo), ya sea que se haya fabricado como nanotecnología. Fundamentalmente, la regulación revisada de nanopartículas se aplica tanto a las sustancias nuevas como a las registradas, y todos los expedientes deberán actualizarse con los datos necesarios.

En Brasil, el proyecto de ley 880/2019 tiene como objetivo crear el marco legal para la nanotecnología que incluye, entre otros, el Programa Nacional de Nanoseguridad, en línea con las directrices y recomendaciones de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE). Abarca también el desarrollo científico, la investigación, la formación científica y tecnológica y la innovación nanotecnológica en Brasil.

Por lo tanto, aunque vemos que algunas empresas ingresan con nanoproductos al mercado agrícola, la verdadera penetración en el mercado y la velocidad de adopción son difíciles de predecir a la luz de las preocupaciones de seguridad reglamentarias. •

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