El campo en España sigue enfrentándose a las duros efectos de la sequía, sobre todo en regiones como Cataluña o Andalucía, pero ya existen soluciones tecnológicas que permiten paliar la situación. Además, ese no es el único de sus problemas. En los últimos años se han prohibido en Europa varias sustancias nocivas presentes en los plaguicidas, pero su uso sigue siendo difícil de controlar, ya que puedne proceder de terceros países y son una importante fuente de contaminación, que puede afectar de forma directa tanto al medioambiente y a la salud de los consumidores.

Un nuevo avance, propuesto por investigadores brasileños, propone utilizar un sensor biodegradable que se adhiere a la piel de frutas y verduras para detectar con precisión la presencia de distintos tipos de pesticidas. El objetivo es ofrecer una solución barata y fácil de usar tanto para los propios agricultores como para los encargados de controlar la seguridad alimentaria, y evitar así cualquier riesgo por contacto con la piel, inhalación o ingestión.

La investigación, publicada en la revista Biomaterials Advances, ha demostrado en laboratorio cómo pueden controlarse los niveles de pesticidas en el campo y la gran utilidad de estos sensores, considerados como unos de los primeros 'wearables vegetales'. Con esta alternativa asequible a los complejos y caros métodos actuales, las explotaciones agrícolas pueden demostrar que son verdaderamente ecológicas, asegurándose de que se aplica la cantidad adecuada de plaguicida a cada cultivo y que no se utilizan productos prohibidos.

Los peligros de los plaguicidas

España es el país de la Unión Europea que más pesticidas utiliza, con datos como las 75.774 toneladas usadas en 2020, según el informe presentado el año pasado por la asociación Amigos de la Tierra junto a la Fundación Heinrich-Böll-Stiftung de Alemania. 

Aunque existen controles y se han marcado unos niveles máximos legalmente permitidos de residuos de pesticidas, un reciente estudio del Centro Nacional de Epidemiología del Instituto de Salud Carlos III en Madrid ha señalado la presencia de dosis altas de DDT en varios sujetos analizados. Se trata de un peligroso producto fitosanitario, prohibido en nuestro país desde 1973, que ha podido aparecer debido a su uso ilegal o por el consumo de frutas o verduras importadas de países en los que aún se utiliza.

Un operario fumiga pesticidas en un cultivo

Según los investigadores brasileños, sólo la mitad de los plaguicidas que normalmente se pulverizan sobre las plantas para aumentar la producción de los cultivos alcanzan el objetivo previsto. El 50% restante acaba en el suelo, en el agua y los alimentos, lo que genera un importante daño medioambiental y un riesgo para la seguridad alimentaria. Por eso, el equipo dirigido por Paulo Augusto Raymundo-Pereira, autor principal del artículo e investigador del Instituto de Física de São Carlos (IFSC), de la Universidad de São Paulo, ha desarrollado estos nuevos sensores biodegradables.

Hasta ahora, el método más preciso para controlar los niveles de estas sustancias en los vegetales se basaba en técnicas cromatográficas, que requieren personal cualificado e implican un proceso en el que es necesario preparar las muestras, usar costosos equipos y disponer de un tiempo de análisis prolongado. 

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"Nuestra invención ofrece una alternativa mejor", afirma Raymundo-Pereira. "Se trata de un sensor electroquímico que combina bajo coste, detección rápida, pequeño tamaño, fácil producción, facilidad de uso, alta selectividad y detección de pesticidas in situ. Puede aplicarse directamente a la superficie de frutas, verduras u hojas".

Uno de los grandes avances tiene que ver con el material del sensor. En vez de proceder del petróleo, lo que retrasa su descomposición y siempre deja residuos contaminantes, se basa en el acetato de celulosa, "que procede de las plantas y tiene un impacto ambiental mínimo. Puede degradarse completamente en menos de un año, dependiendo de las condiciones locales. Por supuesto, también tiene las características necesarias para cualquier sensor, como portabilidad y flexibilidad".

Fabricación y pruebas

Para obtener estos sensores de acetato de celulosa utilizaron un método de fundición: primero dieron forma al sustrato en un molde para después imprimir tres electrodos que permiten los análisis electroquímicos. Ya sólo quedaba ponerlos a prueba en el laboratorio para detectar posibles sustancias peligrosas para la salud.

Los experimentos se iniciaron cuando Raymundo-Pereira y su equipo pulverizaron sobre lechugas y tomates dos sustancias muy controvertidas: el fungicida carbendazim, sospechoso de provocar casos de cáncer y malformaciones fetales, y el herbicida paraquat, altamente tóxico para los humanos en caso de ingestión. Ambas sustancias están prohibidas en la UE, pero el paraquat, por ejemplo, se sigue utilizando en países como Brasil o Marruecos, competidor directo de España en el mercado europeo.

Diagrama incluido en el estudio de los sensores de acetato de celulosa Paulo A. Raymundo-Pereira Omicrono

El análisis se llevó a cabo mediante pulso diferencial (DPV) y voltamperometría de onda cuadrada (SWV), que sirven para realizar con precisión mediciones electroquímicas. Ambos métodos demostraron que el sensor vegetal flexible puede detectar tanto carbendazima y paraquat en las hojas de la lechuga y la piel del tomate, pero también en muestras de agua, sin interferencia de otros plaguicidas.

"Los sensores vegetales tienen una respuesta reproducible y son robustos y estables frente a múltiples flexiones. Gracias a su alta sensibilidad y selectividad, fácil manejo y rápida detección de agroquímicos, los sensores portátiles pueden utilizarse para detectar biomarcadores en biofluidos humanos y en el análisis in situ de otras sustancias químicas peligrosas", indican los investigadores en su estudio.

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Esas propiedades permitieron además examinar la eficacia de lavar las verduras y mantenerlas en agua durante dos horas, algo habitual cuando se pretende eliminar los residuos que pueden haber dejado los plaguicidas. Así descubrieron, a través de las mediciones de los sensores, que al menos un 10% de estas sustancias permanecía en los vegetales a pesar de los lavados.

En última instancia, el sensor podría ser muy útil tanto para las autoridades sanitarias, que podrían tener mucho más control sobre lo que llega a nuestros platos, como para los propios agricultores, que sabrán en todo momento los niveles de pesticidas de sus cultivos y pueden optimizar su uso.