La nanotecnología ya siembra las semillas invisibles de la agricultura sostenible

Aunque todavía es una tecnología que se encuentra en una fase de desarrollo muy incipiente, su potencial parece muy prometedor, porque aplicar estas ultra diminutas herramientas a los cultivos reduce el uso de productos químicos, ayuda a detectar y tratar de forma más eficaz enfermedades y plagas en las plantas, mejora la absorción de nutrientes en los vegetales e incluso la calidad de los suelos y el tratamiento de las aguas. Eso se traduce en menos costes y mayores rendimientos, por tanto en una agricultura más eficiente y sostenible, como son los deseos europeos.

Y es que no hay que olvidar que este sector se encuentra en una encrucijada. En la estrategia de la 'Granja a la mesa' la Comisión Europea ha fijado como objetivos para 2030 reducir un 50% el uso de fitosanitarios químicos (que protegen la planta frente a enfermedades), un 20% el uso de fertilizantes (que aportan nutrientes) y también disminuir en un 50% las pérdidas de esos nutrientes (ya que una buena parte de ellos no son absorbidos por los cultivos y si se utilizan en exceso son una fuente de contaminación para suelo y el agua).

Sin embargo, si la apuesta es limitar el uso de insumos químicos, se necesitarán otras soluciones que ayuden a los cultivos a dar respuesta a la demanda de una población en crecimiento. Las previsiones estiman que en 2050 seremos 9.700 millones de personas y, por tanto, habrá que aumentar la producción agrícola un 70%.

Por otro lado, la guerra en Ucrania ha disparado los precios de los fertilizantes como consecuencia del encarecimiento del gas natural, imprescindible para producirlos, y Europa no quiere que esta dependencia vuelva a poner en jaque a la agricultura europea.

En este contexto global el desarrollo de la nanotecnología aplicada a la agricultura puede dar soluciones muy eficientes. Desde hace una década en España centros de investigación, universidades y empresas están apostando por desarrollar estos nanoproductos agrícolas. Lo más sencillo es reducir fertilizantes (nitrógeno, fósforo, hierro o magnesio), que facilitan el crecimiento de los cultivos, a una escala nanométrica. Así penetran más fácilmente en los órganos de las plantas y se distribuyen en las zonas donde son necesarios. Con ello, se utiliza menor cantidad de fertilizantes y de forma más eficiente.

Aunque la clave de esta revolución está en el desarrollo de las nanocápsulas. En este caso, se trata de diminutas estructuras que miden entre 0 y 100 nm y que están diseñadas para contener cualquier sustancia activa (nutrientes, pesticidas, herbicidas, fungicidas...). Estas nanopartículas transportan el producto que llevan en su interior o adherido a la zona donde se necesita.

«Las nanoformulaciones, nanoemulsiones, nanopartículas... permiten que exista una aplicación más dirigida y llegar a la diana que interesa de manera eficiente. Pueden liberar ingredientes activos de modo más lento o de manera más apropiada en el tiempo para que ejerzan su efecto de forma más efectiva. Por tanto, aumenta la eficiencia de un producto, se reduce la cantidad de ese producto que se necesita utilizar y, por tanto, los costes», explica José María Navas, profesor de investigación del INIA-CSIC (Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria).

Para el científico el potencial de estos nanoproductos agrícolas «es enorme». Y apunta un matiz. A estos niveles ultra diminutos los materiales cambian su comportamiento y cualidades. Por ejemplo, el oro dorado pasa a rojo y se convierte en un gran conductor de electricidad. De ahí su uso en teléfonos móviles y dispositivos electrónicos. «Cambian las propiedades físico químicas en buena medida con respecto al material de partida. Por tanto, también puede cambiar su toxicidad. Y este riesgo hay que evaluarlo», añade Navas.

Diez años de investigación y ensayos ha tardado la empresa sevillana Nano Green Technologies en llevar su nanotransportador al mercado. «Hemos desarrollado una emulsión coloidal, de origen vegetal. Es un transportador de materia fertilizante y fitosanitarios. El producto contiene células que atrapan el fertilizante y lo lleva directamente a las células de las plantas. Prácticamente es un gel que se diluye en agua y se aplica junto con los demás tratamientos», explica Antonio Campos, fundador y CEO de Nano Green Technologies.

Esta solución ya se ha utilizado en cultivos de arroz, olivo y almendras en Sevilla. Con excelentes resultados: «Se ha reducido un 50% la utilización de abonos y tratamientos fertilizantes, fungicidas e insecticidas», asegura Campos. Y a pesar de las duras condiciones de la campaña (sequía, altas temperaturas y elevados costes de producción), «las cosechas han mejorado su rendimiento y hemos observado que mejoran algunos parámetros de calidad», indica el CEO de Nano Green.

Entre las bondades de este nanotransportador, Campos defiende que «es biodegradable, no produce toxicidad, no contamina las aguas y ayuda a la recuperación de los suelos. Su alta concentración permite su uso en pequeñas dosis: un litro de nuestro producto sirve para 10.000 litros de agua. Se trata de producir más con menos. Lo que repercute en una reducción de costes para el agricultor y una multitud de beneficios mediambientales», detalla Campos. Además, afirma que esta nanopartícula puede cargarse con nutrientes, con fungicidas contra hongos, con pesticidas contra plagas... y emplearse en cualquier tipo de cultivo.

Nanointec es la división de nanotecnología del Grupo Beyond Seeds que nació hace cinco años y tiene su sede en el Parque Tecnológico de la Universidad de Almería. La división de BioPharma del grupo comenzó investigando moléculas de semillas que pudieran tener propiedades antitumorales. Hasta hoy han desarrollado seis patentes con esta función. «Para llevar estas moléculas a la zona afectada por el tumor necesitábamos un transportador capaz de protegerlas de los ácidos gástricos. Comenzamos una colaboración con el departamento de Química Inorgánica de la Universidad de Granada que había patentado una nanopartícula natural (fosfato cálcico) usada para la regeneración del hueso humano. Las moléculas provenientes de las semillas se adhieren a esas nanopartículas que sirven como transportador hacia el tumor», cuentan Alfredo Sánchez-Gimeno, responsable de Marketing y Desarrollo de Producto, y Andrés Cáceres, responsable de Nanotecnología del Grupo Beyond Seeds. Se ha optimizado el proceso consiguiendo una nanopartícula a la que es posible añadir macronutrientes y micronutrientes para plantas y moléculas con actividad fungicida, pesticida... «Tenemos capacidad de diseñar nuevas nanoformulaciones», afirman.

Y sus potencialidades parecen abrumadoras. «La nanotecnología aplicada a la agricultura puede mejorar las características del cultivo, el rendimiento, la floración y el cuajado de los frutos, las características postcosecha, controlar bacterias y hongos... mejorando la sanidad vegetal del cultivo», estima Cáceres. «Los fertilizantes que necesitaremos en el futuro no se han inventado todavía —añade—. Con alternativas como la nanotecnología estamos marcando el inicio de una nueva era y el final de los fertilizantes convencionales tal y como los conocemos hoy. Se trata de dar al cultivo lo que realmente necesita sin excesos, como se hace ahora».

Dentro del grupo de investigación de Ingeniería Genética de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM), hay una área de nanotecnología aplicada a la agricultura con varios proyectos enfocados a desarrollar nanoproductos para cereales, algunos financiados por el Grupo Candelo para llevar a escala industrial. «Utilizamos nanopartículas de polímeros naturales y encapsulamos en su interior compuestos naturales bioactivos (antifúngicos y bioestimulantes). Llegan a la planta a través de la pulverización de determinadas zonas o recubriendo las semillas. Así conseguimos mayor crecimiento radicular y la protegemos durante toda su vida de hongos e infecciones», explica Enrique Niza, profesor de investigación de este área de Nanotecnología de la UCLM.

Este grupo de trabajo apuesta por la nanotecnología verde «y totalmente ecológica», detalla Niza. El equipo ha publicado un estudio demostrando que se puede obtener nanopartículas de plata de los cereales y son un potente antifúngico sin dañar a la planta. También trabajan en nuevas nanopartículas para evitar que las frutas se contaminen con hongos una vez recogidas, o que activen mecanismos dentro del ADN de la planta y ella misma se defienda de enfermedades, o con propiedades magnéticas para eliminar metales pesados del suelo. Además, desde este área de investigación también se ha creado la spin of Naplatec, que ha logrado por técnicas de ingeniería genética el 'tomafrán' (tomate más azafrán). «Sus principios activos los aislamos en nanopartículas para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer», señala Niza.

Se abre así un universo a escala nanométrica que puede ser el germen de la revolución que agite la agricultura del siglo XXI.