La detección a bajo costo de pesticidas permite una mejora de la salud de las personas, calidad de los alimentos y rentabilidad de la actividad económica que abarca el transporte, almacenamiento y comercialización.
En este marco, un grupo de investigación del Laboratorio de Materia Blanda del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA–UNLP–CONICET) construyó un dispositivo que busca proporcionar una solución más accesible, económica y eficiente para la detección de residuos de pesticidas peligrosos.
En Argentina hay más de 135 mil hectáreas plantadas con cítricos, y una producción valuada en más de mil millones de dólares, cifras altamente redituables si se cumplen los requisitos regulatorios de aceptabilidad en posibles mercados internacionales receptores.
A pesar de que en los últimos años el consumo local aumentó y la exportación también, la producción de cítricos se ve negativamente influenciada por cuestiones climáticas (sequías, fuertes vientos, inundaciones, tormentas), de almacenamiento, transporte, por pestes y más aún por excesivo uso de pesticidas para combatir las plagas. Se estima que las pérdidas por uso excesivo de agroquímicos está por encima del 60% de las frutas analizadas en los laboratorios del Mercado Central y esto conlleva a un consumo no seguro.
Estas cifras despertaron gran interés en un grupo de investigación del Laboratorio de Materia Blanda. Se trata de los químicos Jimena Tuninetti y Matías Rafti, quienes desarrollaron un dispositivo que busca proporcionar una solución más accesible, económica y eficiente para la detección de residuos de pesticidas peligrosos como el imazalil (IMZ). Según los investigadores, “su disponibilidad comercial permitirá medir rápidamente en el sitio de interés, y sin uso de técnicas muy caras con necesidad de personal capacitado, valores de pesticidas que den fuera o dentro del rango aceptable”.
Así, mediciones al cosechar, en el post-lavado, en cámaras frigoríficas o en centros de distribución (mercados mayoristas) permitirán mejorar la conservación y rindes de cítricos, reduciendo de manera eficiente las pérdidas por desperdicio.
Descartes en cantidad
Gran cantidad de fruta y verdura que es descartada luego de ser analizada en los laboratorios del Mercado Central. A modo informativo, según el SENASA, en 2016 más del 90% de las partidas de apio contenía concentraciones de insecticidas y fungicidas por encima de los Límites Máximos de Residuos que fija la normativa vigente en la Argentina. Sólo en ese producto se constató la presencia de 16 agroquímicos, entre ellos el insecticida endosulfán, de uso prohibido en la Argentina desde mediados de 2013. La misma situación sucede con las mandarinas. En el caso de las peras, por ejemplo, el porcentaje de contaminación encontrado está en consonancia con un informe en Europa de la ONG Pesticide Action Network del año 2019. Las conclusiones son similares en todas partes, “el aumento en la frecuencia de venta de frutas y verduras contaminadas a los consumidores va de la mano con un aumento en la cantidad de los pesticidas utilizados y con un uso cada vez mayor de combinaciones de sustancias químicas”. La situación es más grave si se considera que millones de toneladas de frutas y verduras pasan de la huerta a la verdulería, sin pasar por ningún tipo de control.
¿Qué hace el pesticida Imazalil (IMZ)?
El IMZ se utiliza comúnmente para proteger diversos cultivos agrícolas contra el ataque de hongos o para preservar los cultivos cosechados. Una de las principales causas de pérdida de la calidad de la fruta cítrica durante su transporte, almacenamiento y vida comercial es provocada por hongos del género Penicillium. Este patógeno es capaz de provocar más del 90% del total de las pérdidas en postcosecha si las condiciones climáticas son favorables para su desarrollo. El uso intensivo y las escasas medidas de prevención han provocado la contaminación de alimentos, lugares de trabajo y entornos naturales. La concentración de IMZ en el entorno natural ha alcanzado cientos de ng/L e incluso 1 mg/L, valores muy por encima de los límites permitidos (4-5 mg/kg) en Argentina y Unión Europea. Se puede detectar en vegetales y frutas de todo el mundo, así como en el suelo, la superficie, el agua e incluso en organismos acuáticos.
No hay duda de que este fungicida puede ingresar al intestino e interactuar con las células intestinales a través de varias vías. La ingesta de alimentos contaminados es una forma importante por la cual los fungicidas ingresan al cuerpo humano. La toxicidad potencial no puede ignorarse debido a su ingesta crónica a largo plazo y al posible efecto acumulativo de la exposición a contaminantes residuales que pueden exceder los niveles que se consideran ambiental o biológicamente seguros. La Organización Mundial de la Salud (OMS) lo clasifica clase II, moderadamente peligroso. Posee actividad alergénica positiva en humanos y un límite de exposición de Ingesta Diaria Admisible (IDA) de 0,03 mg/Kg. Es soluble en agua, absorbido al suelo presenta una muy baja movilidad y es difícil de degradar. La toxicidad en peces es alta.
¿Qué puede aportar la ciencia?
Desde el Laboratorio de Materia Blanda se desarrollan muchas investigaciones que tienen como objetivo mejorar la calidad de vida de la sociedad a costos accesibles, tal es el caso del desarrollo de sensores. Estos dispositivos descartables, de bajo costo y con alta sensibilidad pueden utillizarse para la detección impedimétrica de pesticidas, presentes en los cítricos antes mencionados Según la Dra. Tuninetti, “estos sensores, del tamaño de una moneda, tienen la particularidad de poder detectar cantidades muy bajas de pesticidas de manera fácil, muy rápida y a un costo mucho menor que cualquier técnica de laboratorio analítica tradicional como las diferentes cromatografías. Estas premisas son muy prometedoras para los productores, que podrían disponer de estos dispositivos directamente en el campo, permitiendo tomar la decisión de liberar el producto de la cosecha para su comercialización en el mercado cumpliendo con los límites permitidos lo que a su vez permitiría también, reducir ampliamente las pérdidas minimizando los costos.”
Lo novedoso de estos dispositivos es la construcción y la forma de detección. Estas cualidades redundan en bajos costos, alta sensibilidad y facilidad en el transporte y uso.
Un sensor a medida
Los sensores se fabrican con nanocristales de Redes Metal-Orgánicas (MOF) que se seleccionan por su alta capacidad de adsorción y afinidad por el pesticida imazalil (IMZ) y por su estabilidad en entornos acuosos. Estos nanocristales se inmovilizan dentro de una fina capa de un polímero conductor (PEDOT) conocido por su alta biocompatibilidad, conductividad y versatilidad para integrarse en películas compuestas. A su vez, las capas del sensor se depositan sobre un sustrato de soporte de polietileno (PET) de bajo costo y no conductor.
En resumen los sensores están formados por estas 3 capas cuya composición y disposición permite la creación de dispositivos portátiles, miniaturizados y ultrasensibles, capaces de cuantificar pequeñas cantidades del pesticida. Esto es una ventaja en el transporte y adquisición del equipo. Otra ventaja es la baja inversión en la construcción del dispositivo, que impacta directamente en el bolsillo del productor y/o laboratorio que desee adquirirlo para su uso, ya que es de diseño simple y materia prima accesible. A esto se le suma el bajo costo por determinación analítica del pesticida y la versatilidad de poder usar el mismo equipo para la detección de otras sustancias de interés.
¿A qué se llama nanocristales?
Los nanocristales son materiales cristalinos del orden del nanómetro (mil millonésima parte de un metro) con enorme interés tecnológico y prometedoras aplicaciones.
Usos y aplicaciones
La versatilidad de esta forma de construir los sensores, y el tamaño, permiten aplicaciones en el campo de la agricultura, cultivos, alimentos, efluentes, contaminación de agua potable.
Perspectiva a futuro
La idea es poder desarrollar el módulo electrónico de medición y software acoplado para poner en funcionamiento el sensor. La proyección a futuro es poder medir nuevos analitos de interés, desarrollar, porqué no, sensores multipropósito e inserción en diferentes mercados de relevancia económica, tanto nacionales como internacionales.
