Durante miles de años, los humanos han cultivado de la misma manera: se plantan las semillas en el suelo, se cuidan y se cosechan cuando es el momento adecuado. Pero el enfoque hidropónico se está volviendo cada vez más popular.
La agricultura hidropónica implica un método de cultivo de plantas sin tierra, normalmente utilizando soluciones de nutrientes minerales en un disolvente de agua. En este sistema, las plantas pueden cultivarse con sus raíces únicamente en la solución nutritiva. Esta técnica permite un control preciso sobre el entorno de la planta, lo que conduce a un crecimiento más rápido, mayores rendimientos y un menor uso de agua en comparación con la agricultura tradicional basada en el suelo.
Es especialmente útil en áreas con condiciones de suelo inadecuadas o espacio limitado, como entornos urbanos. Este método reduce la necesidad de pesticidas y herbicidas, minimiza el impacto sobre el medio ambiente y permite el cultivo durante todo el año en condiciones controladas.
Pero la agricultura hidropónica también enfrenta una buena cantidad de desafíos. Por ejemplo, la solución nutritiva que se utiliza para alimentar a las plantas puede contaminarse fácilmente con patógenos como E. coli. Para evitar que esto suceda, los productores pueden usar productos químicos o simplemente reemplazar la solución contaminada, pero esto es un desperdicio y poco práctico. En el nuevo estudio, los investigadores recurrieron a un aliado sorprendente para ayudar a desinfectar los cultivos: el plasma.
“Nuestros resultados sugieren una forma completamente nueva de desinfectar”, dijo el autor, el profesor Masafumi Ito de la Universidad de Meijo. “Nuestra tecnología puede reducir potencialmente la producción de pesticidas que utilizan combustibles fósiles, la contaminación del medio ambiente y los residuos”.
Plasma vs patógenos
El plasma es esencialmente gas caliente con iones y electrones que producen pequeñas cargas eléctricas. Al contrario del alto calor que normalmente esperamos, el plasma puede variar mucho en temperatura. Para su investigación, el equipo creó plasma a baja temperatura utilizando un generador de plasma convencional.
La idea es aprovechar la capacidad de las plantas para utilizar químicos (que es diferente a la capacidad de los patógenos). Básicamente, los métodos se dirigen a un aminoácido llamado triptófano que se utiliza habitualmente en los fertilizantes. El triptófano es muy útil en el desarrollo de las plantas y se utiliza habitualmente en fertilizantes para mejorar el crecimiento de las plantas y su resistencia al estrés. También se utiliza como precursor en la producción de compuestos naturales con propiedades antimicrobianas, lo que ofrece un enfoque sostenible para gestionar la salud y el rendimiento de las plantas.
Cuando se irradia el aminoácido, los electrones del plasma generan partículas de oxígeno inestables. Estos continúan produciendo partículas de triptófano inestables. Las plantas todavía pueden utilizar estas partículas, pero los patógenos no. Básicamente, esto mata de hambre a E. coli sin afectar a las plantas.
“Desarrollamos una tecnología de esterilización utilizando radicales de oxígeno, que es prometedora como tecnología de control de la higiene para soluciones nutritivas en cultivos hidropónicos modernos”, dijo el autor principal, el profesor Kenji Ishikawa del Centro de Ciencias del Plasma de Baja Temperatura de la Universidad de Nagoya.
“Dado que el uso de pesticidas químicos está restringido según los Objetivos de Desarrollo Sostenible y la Estrategia Verde, nuestra tecnología innovadora se puede utilizar para la esterilización simplemente convirtiendo la atmósfera que contiene nitrógeno, oxígeno y vapor de agua en plasma de baja temperatura basado en la energía eléctrica obtenida a partir de energía natural. Se espera que esta tecnología promueva el desarrollo tecnológico hacia el objetivo de eliminar los combustibles fósiles y reducir los gases de efecto invernadero”.
Una nueva forma de cultivar hortalizas
Innovaciones como esta pueden contribuir en gran medida a hacer que la agricultura hidropónica sea más práctica. A pesar de su inmenso potencial, la hidroponía aún no se ha consolidado como una verdadera corriente principal. Principalmente, esto se debe a sus mayores costos operativos y de instalación inicial en comparación con el cultivo tradicional en tierra. La inversión en equipos, tecnología y experiencia necesarios para instalar sistemas hidropónicos puede ser sustancial. Más allá de eso, gestionar un sistema hidropónico también puede resultar un desafío.
La investigación sobre los efectos bactericidas del triptófano mediante la irradiación de radicales de oxígeno puede mejorar significativamente la confiabilidad de la agricultura hidropónica al proporcionar un método relativamente barato y respetuoso con el medio ambiente para controlar la contaminación bacteriana en soluciones nutritivas. Al integrar este enfoque, los sistemas hidropónicos pueden mantener entornos de crecimiento de plantas más saludables, lo que hace que la hidroponía sea una opción más atractiva y viable para los agricultores que buscan métodos de cultivo eficientes y ecológicos.
Fuente: ZME Science.
