Con la población mundial que alcanzará 9 mil millones para el año 2050, los ingenieros y los científicos están buscando maneras de satisfacer la creciente demanda de alimentos sin aumentar la presión sobre los recursos naturales, como el agua y la energía. Ramesh Raliya, un investigador postdoctoral, Pratim Biswas, Lucy, Stanley Lopata profesor y el presidente del Departamento de Energía, Medio Ambiente e Ingeniería Química, en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Washington en St. Louis , están abordando este problema mediante el uso de nanopartículas para aumentar el contenido de nutrientes y el crecimiento de plantas de tomate.
El equipo encontró que mediante el uso de nanopartículas de óxido de zinc y dióxido de titanio, las plantas de tomate absorben mejor la luz y minerales, y el fruto tuvieron mayor contenido de antioxidantes.
"Cuando una planta crece, se señala al suelo que necesita nutrientes", dice Biswas. "El nutriente que necesita no está en una forma que la planta pueda tomar de inmediato, por lo que segrega enzimas, que reaccionan con el suelo y desencadena microbios bacterianos para convertir los nutrientes en una forma que la planta pueda utilizar. Estamos tratando de ayudar a esta vía mediante la adición de nanopartículas ".
El zinc es un nutriente esencial para las plantas, ayuda a la función de otras enzimas correctamente y es un ingrediente en fertilizantes. El titanio no es un nutriente esencial para las plantas, dice Raliya, pero aumenta la absorción de la luz, aumenta el contenido de la clorofila en las hojas y promueve la fotosíntesis, esto lo descubrió Biswas durante la creación de las células solares.
El equipo utilizó una fina pulverización usando técnicas de formación en aerosol para depositar directamente las nanopartículas en las hojas de las plantas para lograr una máxima absorción.
"Encontramos que nuestra técnica de aerosol en la platan obtuvo una mayor absorción de nutrientes en comparación con la aplicación de las nanopartículas para el suelo", dice Raliya. "Una planta sólo puede captar aproximadamente 20 por ciento de los nutrientes aplicados a través del suelo".
En general, las plantas tratadas con las nanopartículas a través del aerosol ha producido casi 82 por ciento (en peso) más fruta que las plantas no tratadas. Además, los tomates de las plantas tratadas mostraron un aumento en licopeno, un antioxidante relacionado con un menor riesgo de cáncer, enfermedades del corazón y trastornos oculares relacionadas con la edad, de entre 80 por ciento y 113 por ciento.
Estudios anteriores realizados por otros investigadores han demostrado que el aumento del uso de la nanotecnología en la agricultura en los países densamente poblados como India y China ha hecho un impacto en la reducción de la desnutrición y la mortalidad infantil. Estos tomates ayudarán a la malnutrición dice Raliya, ya que permiten a las personas obtener más nutrientes de los tomates que los cultivados convencionalmente.
En el estudio, publicado en línea el mes pasado en la revista Metalonómico, el equipo encontró que las nanopartículas en las plantas y los tomates estaban muy por debajo del límite de USDA y considerablemente inferior a lo que se utiliza en los fertilizantes convencionales. Sin embargo, todavía tienen que ser cautos y seleccionar la mejor concentración de nanopartículas a utilizar para el máximo beneficio, dice Biswas.
Raliya y el resto del equipo están trabajando para desarrollar una nueva formulación de nanonutrients que incluye los 17 elementos requeridos por las plantas.
"En 100 años, habrá más ciudades y menos tierras de cultivo, pero vamos a necesitar más alimentos", dice Raliya. "Al mismo tiempo, el agua se limitará a causa del cambio climático. Necesitamos una metodología eficiente y un ambiente controlado en el que las plantas puedan crecer."
