Sensor para detectar plaguicidas CEDENNA-INIA

Enviado por carmenibarra el Lun, 23/01/2023 - 14:15

En su última edición, la Revista Induambiente destaca la investigación que realizan investigadores del Centro de Nanociencia y Nanotecnología (CEDENNA) y del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) para medir los residuos de agroquímicos en frutas y hortalizas frescas, de forma más rápida y a un menor costo que las técnicas de laboratorio convencionales. Con ello se podría ampliar el monitoreo a agricultores pequeños y medianos, contribuyendo a entregar productos agrícolas menos contaminados a la población.

Se trata de un proyecto de especial importancia, considerando que, según datos de la Agencia Chilena para la Inocuidad y Calidad Alimentaria (ACHIPIA), durante los años 2019 y 2020 el rubro de estos alimentos acumuló la mayor cantidad de alertas, todas correspondientes a peligros químicos específicamente asociados a residuos de plaguicidas.

Una conveniente innovación, cuyos detalles la publicación revisa en detalle.

Análisis por Cromatografía

Actualmente en Chile, el límite máximo de residuos de plaguicidas que puede existir en productos agrícolas está regulado por la Resolución 892 Exenta del Ministerio de Salud, publicada en noviembre de 2020, la cual establece los valores admisibles para las diferentes combinaciones plaguicida-alimento.

Las mediciones para controlar el cumplimiento de dicha normativa se realizan a través de técnicas de laboratorio que utilizan como base la cromatografía, método que "puede ser entendido como un proceso de separación de componentes desde una mezcla compleja para su posterior identificación y cuantificación". Así lo explica el doctor Rafael Melo, investigador que trabaja en el Laboratorio de Residuos de Plaguicidas y Medio Ambiente del Centro Regional de Investigación - INIA La Platina, uno de los pocos acreditados por el Instituto Nacional de Normalización para realizar estos análisis en Chile. Este centro cuenta con diversas técnicas cromatográficas que le permiten detectar aproximadamente 200 plaguicidas en distintas matrices, tales como suelo, agua y vegetales (frutas y hortalizas), y señalar en qué concentración se encuentran estos contaminantes.

"La cromatografía es el estándar oro a nivel internacional para analizar plaguicidas y determinar la cantidad de residuos de estos compuestos que puede haber en diferentes matrices. Es una técnica robusta que proporciona resultados confiables", subraya el profesional del INIA.

 

Nanopartículas como Sensores

Más allá de lo señalado, desarrollar nuevas soluciones que puedan facilitar la detección de agroquímicos en alimentos es sumamente importante. En ese sentido, el INIA y CEDENNA están trabajando en un proyecto que "busca evaluar la utilización de nanopartículas, materiales en un rango de tamaño entre 1 y 100 nanómetros, para la detección de plaguicidas en hortalizas", expone el doctor Rafael Melo. Añade que, a partir de ello, pretenden generar una metodología que entregue resultados de forma rápida y a menor costo en comparación con las técnicas hoy disponibles, y permita que agricultores pequeños y medianos también puedan acceder a estos análisis.

"Todas las nanopartículas usadas en el proyecto fueron producidas dentro de las dependencias del Instituto, y ahora se está caracterizando cada una para investigar sus propiedades ópticas, estructurales y morfológicas, y utilizarlas como sensor de diferentes plaguicidas", acota el investigador del INIA.

El especialista agrega que el principal desafío técnico es diseñar nanomateriales que puedan responder a los distintos agroquímicos de manera única, entregando una señal rápida de detección.
Una ventaja relevante que tendrían los sensores de nanopartículas es que serían más baratos que la cromatografía: "Por ahora, como todavía tenemos la metodología en desarrollo, es complicado estimar con precisión un costo aproximado, pero se puede decir que la tecnología tendrá un costo menor", asegura el doctor Melo. Reitera que la idea central es que sea accesible para agricultores pequeños y medianos.

El investigador del INIA, quien trabaja en colaboración con CEDENNA, comenta que después de terminar la actual etapa de síntesis y caracterización de los nanomateriales a utilizar, comenzarán los ensayos de detección de los plaguicidas, utilizando como matriz de prueba las lechugas, ya que es un vegetal que está listo para consumir una vez que se cosecha, por lo que se hace muy necesario monitorear los residuos agroquímicos que contienen, para así proteger a los consumidores. "En un primer momento nos vamos a enfocar en cinco plaguicidas distintos, pero a futuro queremos ampliarlo mucho más", indica.

Tras ello, el proyecto se enfocará en validar el método de detección y cuantificación en laboratorio, para ofrecerla al sector agrícola a un costo menor que las actuales opciones. A mediano y largo plazo, se pretende llevar estos sensores a terreno para hacer los análisis in situ y así acortar aún más el tiempo de entrega de los resultados.

También se espera difundir el proyecto para relevar la problemática de los residuos de plaguicidas en alimentos y mostrar los beneficios que puede entregar el uso de la nanotecnología a la agricultura.


Aplicación Óptima

Rafael Melo señala que, de manera complementaria al proyecto señalado, el INIA también se ha enfocado en "etapas tempranas de la cadena productiva para asegurar que los niveles de residuos de plaguicidas no sobrepasen los niveles legalmente tolerados y explicitados en la Resolución 892 Exenta del Ministerio de Salud, que es una normativa bastante acorde a los lineamientos internacionales". Este enfoque preventivo apunta a aumentar la calidad e inocuidad de los productos agrícolas, garantizando la seguridad de los alimentos que lleguen a la mesa del consumidor.

En ese contexto, están postulando a diferentes proyectos de investigación cuyos objetivos son proporcionar una herramienta que permita asegurar "in situ" los niveles adecuados de uso de los plaguicidas, según etiqueta, y optimizar su aplicación en campo por medio de instrumentos de precisión y dosificación. "Si los plaguicidas se usan bajo los límites legalmente tolerados, se puede evitar que lleguen a tener un impacto negativo sobre las personas y el medio ambiente. Hoy en día, si un agricultor quiere asegurarse que la concentración que está aplicando es la adecuada tiene que tomar una muestra y enviarla un laboratorio que demorará 24 o 48 horas en el análisis, tiempo que muchas veces el productor no está dispuesto a esperar. En cambio, con una herramienta que se pueda usar in situ y entregue resultados inmediatos, se pueden tomar acciones correctivas en tiempo real y evitar que un error al principio de la cadena de aplicación se propague", señala.

El Aporte del CEDENNA

El Centro de Nanociencia y Nanotecnología (CEDENNA) es el mayor centro del país en el área, de carácter interuniversitario y multidisciplinario, con instalaciones en la Universidad de Santiago. Como tal, ha prestado un apoyo importante para el avance de los proyectos mencionados y también en otras iniciativas ambientales.

Así lo expone, su directora, la doctora Dora Altbir, Premio Nacional de Ciencias Exactas 2019: "CEDENNA es un centro de investigación cuyo propósito fundamental es desarrollar conocimiento de frontera en nanociencia y transformarlo en soluciones innovadoras, confiables y seguras frente a problemáticas de medio ambiente, agroindustria, minería, energía, entre otros. Tenemos una larga experiencia en el uso de nanomateriales y contamos con los equipos especializados para poder impactar en diversas áreas".

En relación con el proyecto que están desarrollando con el INIA, señala que el objetivo es "aportar al control del riesgo que representan los residuos de plaguicidas en productos destinados para el consumo humano, cumpliendo con las normas de inocuidad alimentaria, un tema que es motivo permanente de análisis y preocupación para la agricultura nacional y, por cierto, de quienes exportan a mercados internacionales".

Agrega que, de acuerdo con lo planificado, los primeros resultados de esta iniciativa se debieran entregar durante el próximo año y se espera contar con un prototipo validado a fines de 2024.

Con respecto a su alcance y proyecciones, la doctora Dora Altbir comenta: "Actualmente, los productores agrícolas se ven enfrentados a una batería muy diversa de alternativas para intentar cumplir las exigentes normas nacionales e internacionales. Con el sensor de plaguicidas propuesto, luego de cosechar su producto, deberá llevar una muestra hasta un laboratorio que en el futuro cuente con esta técnica. Allí se obtendrá un extracto de lo cosechado para someterlo a un rápido proceso de análisis para detectar, a través de las nanopartículas, la concentración de plaguicida que tiene el alimento. Esto es clave para determinar si se cumple con el límite máximo de residuos (LMR) de plaguicidas establecido por la Resolución 892 Exenta, del Ministerio de Salud. Esto es fundamental tanto para el mercado interno como externo, frente a las normativas actuales sobre LMR que se elaboraron según las últimas regulaciones de Codex Alimentarius, de la Unión Europea, y la Food and Drug Administration (FDA)".

Otras áreas medioambientales en que se ha enfocado CEDENNA son la remediación de aguas y suelos de diversos contaminantes, "área en la que la nanotecnología se ha erigido como la solución más eficiente. También hemos abordado el uso de menores cantidades de pesticidas, fungicidas y fertilizantes; energías renovables y otras", dice la directora del centro de investigación.

Asimismo, destaca que cuentan con el único laboratorio de nanoseguridad en el país, cuyos integrantes representan a Chile ante la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) en estos temas. Este laboratorio trabaja con equipamiento de vanguardia, como el Elpi + (Electrical Low Pressure Impactor), un instrumento altamente especializado –único en Sudamérica– que "permite la detección de aerosoles atmosféricos y material nanoparticulado en el aire, contribuyendo así a prevenir la contaminación en trabajadores expuestos a nanopartículas en distintas industrias, así como de los propios científicos e investigadores".

DATOS:

*Un nanómetro equivale a 1x10-9 metros. Esa relación se podría graficar con la diferencia de tamaño que existe entre una manzana y el globo terráqueo.


*Una plataforma denominada Open Lab CEDENNA creó este centro de investigación para que las empresas puedan acceder a las soluciones de avanzada y la asesoría técnica que desarrollan. Los interesados pueden contactarse a través del sitio web www.cedenna.cl

Artículo publicado en InduAmbiente 179 (noviembre-diciembre 2022), páginas 68 a 71.

sensor
Categoría Prensa
Fecha de Publicación

Nanociencia en fotos

Impresión de nanovolcanes
Impresión de nanovolcanes
Lámina de material metálico que se depositó sobre una superficie porosa, al despegarla presenta la impresión de diminutos volcanes.
Nanoerizo
Nanoerizo
Sintetizada a partir de alcóxidos de vanadio, esta nanoestructura tiende a ser esférica, aunque se trata de nanotubos densamente aglomerados similar a un erizo de mar. Posee propiedades electroquímicas y comportamiento paramagnético.
Rebeldía de las magnetizaciones
Rebeldía de las magnetizaciones
Simulación de orientaciones magnéticas en un imán cilíndrico con un segmento sólido a la izquierda y un segmento tubular a la derecha.
Nanohilos de Cobalto
Nanohilos de Cobalto
Hilos nanométricos creados por electrodeposición en una membrana de alumina cubierta por plata. Al retirar la alúmina, los nanohilos se fijan a la base de plata y al ser de cobalto, presentan propiedades magnéticas.
Rebeldía de las magnetizaciones
Rebeldía de las magnetizaciones
Simulación de orientaciones magnéticas en un imán cilíndrico con un segmento sólido a la izquierda y un segmento tubular a la derecha.
Campos magnéticos coloridos
Campos magnéticos coloridos
El patrón de colores muestra la forma del campo magnético de dos imanes permanentes sobre una pantalla de TV antigua.
Estrella de Vanadio
Estrellas de vanadio
Nanoestructuras simétricas con forma de engranajes dentados o estrellas. Sus seis pliegues rotacionales simétricos presentan longitudes a escalas nanométricas.
Nanoarrugas
Nanoarrugas
Textura de una aleación magnética que se logra de la mezcla de hierro y níquel en proporción 20 y 80 respectivamente, depositada por pulverización catódica sobre un polímero.
Autora: R. Abarca, Cedenna.
Masterbatch dotado con propiedades antifúngicas
Masterbatch dotado con propiedades antifúngicas