Introducción
La nanotecnología se define básicamente como la ingeniería de sistemas funcionales a escala nanométrica, que oscila entre 1 y 100 nanómetros. Curiosamente, un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro o 10 -9 de un metro. En otras palabras, se refiere al proceso de construir elementos de abajo hacia arriba con precisión atómica, para aprovechar beneficios como un menor peso, mayor resistencia y mayor reactividad química. Hoy en día esta tecnología se está utilizando a gran escala.
La mayoría de los productos de consumo utilizan nanotecnología que la mayoría de nosotros desconocemos. Desde las pantallas livianas de los teléfonos celulares hasta los parachoques livianos de los automóviles, pasando por los protectores solares resistentes a la radiación y la ropa repelente de manchas, todo contiene el efecto de la nanotecnología. Incluso los dispositivos portátiles desempeñan un papel importante en la exploración del potencial de la nanotecnología en gran medida.
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Aplicaciones de la nanotecnología en la agricultura
Además de estas áreas, el impacto de la nanotecnología se puede observar fácilmente en la industria alimentaria y agrícola; ya sea reduciendo los efectos adversos de las prácticas agrícolas en el medio ambiente, garantizando la seguridad alimentaria o desarrollando herramientas y equipos basados en nanotecnología para mejorar la productividad.
Echemos un vistazo a las diversas formas en que la nanotecnología está desempeñando un papel beneficioso en la agricultura.
1. Intensificación sostenible de la agricultura
La intensificación sostenible se refiere al concepto de aumentar el rendimiento sin afectar negativamente al medio ambiente. El enfoque consiste en seleccionar una combinación de prácticas teniendo en cuenta la situación biofísica, social, económica y cultural. Para ello se desarrollaron nuevos nanomateriales para aumentar la productividad utilizando sustancias como nanopartículas inorgánicas, lipídicas y poliméricas.
Estos se pueden utilizar en nanosistemas inteligentes diseñados para inmovilizar nutrientes y liberarlos en el suelo. Además, también podría ayudar a reducir la eutrofización al reducir la cantidad de nitrógeno transferido a las aguas subterráneas.
2. Asistencia en Agricultura de Precisión
La idea de la agricultura de precisión se centra en minimizar el uso de pesticidas garantizando al mismo tiempo la máxima productividad de los cultivos. En este contexto, se pueden utilizar dispositivos de teledetección, computadoras y sistemas GPS para analizar el medio ambiente e identificar problemas asociados con los cultivos y su entorno de crecimiento. El uso de nanosensores junto con dispositivos inteligentes con GPS ayudará a los agricultores a obtener información precisa, lo que les ayudará a tomar decisiones correctas con respecto al crecimiento de las plantas y la idoneidad del suelo.
3. Mejorar la calidad del suelo
Se ha informado que los hidrogeles, nanoarcillas y nanozeolitas aumentan la capacidad de retención de agua del suelo y permiten una liberación lenta de agua. Esto, a su vez, reduce la escasez de agua, especialmente durante la temporada de cosecha. Estas prácticas también son útiles en la reforestación de zonas degradadas que han perdido la fertilidad del suelo.
Además, para absorber los contaminantes se pueden utilizar materiales orgánicos como polímeros y nanotubos de carbono, así como elementos inorgánicos como nanometales y óxidos metálicos, mejorando así la capacidad de remediación del suelo y reduciendo el tiempo y el coste involucrados.
4.Estimulación del crecimiento de las plantas.
Nanotubos de carbono y nanopartículas de plata, óxido de zinc, etc. puede ser realmente útil para remediar el crecimiento de las plantas, asegurando que las plantas utilicen los nutrientes de manera óptima. Sin embargo, las posibilidades de éxito dependen de muchos factores, como la susceptibilidad de las especies de plantas y otros parámetros como la concentración, la composición, el tamaño y las propiedades químicas de los nanomateriales.
Además, es fundamental comprender la interacción entre las plantas y los nanomateriales para identificar cuánto impacto se está creando en el procedimiento. Para ello se pueden desarrollar nuevos protocolos y utilizar diferentes técnicas analíticas como la microscopía, la resonancia magnética y la espectroscopia de fluorescencia.
5. Potentes herramientas de monitoreo
En comparación con los sensores analíticos y los biosensores, los nanosensores representan una herramienta poderosa con capacidades mejoradas. Se definen como dispositivos analíticos con al menos una dimensión no superior a 100 nm diseñados para monitorear propiedades fisicoquímicas en lugares de difícil acceso. Los nanotubos, nanocables, nanopartículas y nanocristales se utilizan para optimizar la transducción de señales derivadas de elementos sensores en respuesta a la exposición a analitos biológicos y químicos de tamaño similar.
6. Gestión de la cadena de suministro de alimentos
Los nanosensores también pueden contribuir a la gestión de diferentes fases de la cadena de suministro de alimentos, incluidos el cultivo, la cosecha, el procesamiento, el transporte, el envasado y la distribución de los alimentos. Estos se utilizan como dispositivos para medir los parámetros del suelo para detectar patógenos o predecir la ingesta de nitrógeno con el fin de promover prácticas agrícolas sostenibles. Además, se pueden desarrollar para monitorear y ajustar el volumen de insecticidas en los cultivos.
7. Automatización del sistema de riego.
Para las prácticas agrícolas inteligentes, especialmente en zonas con escasez de agua, la automatización del sistema de riego juega un papel crucial. La tecnología de sensores tiene la capacidad de maximizar en gran medida la eficiencia en el uso del agua. Pueden estimar la tensión hídrica del suelo en tiempo real mientras se combinan con controladores de riego independientes. Estas características conducen a un riego sostenible que implica la evaluación de aspectos climáticos y de crecimiento de los cultivos, que de otro modo serían bastante difíciles de llevar a cabo.
8. Envases inteligentes para garantizar la seguridad alimentaria
El envasado inteligente es importante para controlar la frescura de los alimentos durante el envasado, el transporte, el almacenamiento y la exhibición en el mercado. Esto ayudaría a aumentar la vida útil de los productos alimenticios al introducir superficies antifúngicas y antimicrobianas, mejorar las propiedades de resistencia al calor, detectar cambios bioquímicos y alterar el comportamiento de permeación de las hojas. Los nanosensores pueden actuar como sistemas de monitoreo para:
• medir parámetros físicos como la humedad, el nivel de pH y la temperatura
• revelar mezclas de gases
• detectar patógenos
9. Detección de problemas sanitarios relacionados con las plantas
Debido al daño extremo que causan los pesticidas como el DDT, existe una creciente preocupación y conciencia sobre la protección del medio ambiente. Como resultado, la industria se está centrando en desarrollar un sistema integrado de manejo de plagas que refleje una combinación de uso inteligente y específico de productos químicos con un monitoreo granular de la salud de las plantas. Dichos sistemas pueden utilizar eficientemente dispositivos basados en nanotecnología que actúan como un sistema preventivo y de alerta temprana para identificar problemas de salud y ofrecer medidas correctivas.
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Conclusión
Aunque se han defendido y explorado varias aplicaciones de la nanotecnología en la agricultura , quedan muchas cuestiones por resolver antes de su implementación efectiva a gran escala. Es necesario diseñar procesos que sean fácilmente escalables a nivel industrial. Además, la exploración de nanopesticidas es importante para predecir el comportamiento de las nanopartículas en el medio ambiente. También se cree que los desafíos que plantean una población en crecimiento y el cambio climático pueden abordarse mediante la introducción de nanomateriales en la agricultura.
Hay muchas maneras en que la nanotecnología puede ser beneficiosa, incluidas prácticas como el uso eficiente de pesticidas, la gestión de recursos, la difusión de la agricultura de precisión y la reducción de residuos. Sin embargo, antes de que esto suceda, se deben evaluar el costo, el riesgo y los beneficios. Además, también es fundamental evaluar el impacto de la nanotecnología en el medio ambiente y la salud humana.