Los científicos están trabajando diligentemente para prepararse para el aumento esperado de la población mundial y, por lo tanto, una mayor necesidad de producción de alimentos en las próximas décadas. Un equipo de ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis ha encontrado una forma sostenible de impulsar el crecimiento de un frijol rico en proteínas mejorando la forma en que absorbe los nutrientes que tanto se necesitan.

Ramesh Raliya, un científico investigador, y Pratim Biswas, la profesora Lucy &Stanley Lopata y presidenta del Departamento de Energía, Ingeniería Ambiental y Química, ambos en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, descubrió una forma de reducir el uso de fertilizantes hechos de fósforo de roca y aún ver mejoras en el crecimiento de cultivos alimentarios mediante el uso de nanopartículas de óxido de zinc.

La investigación fue publicada el 7 de abril en la Diario de la química agrícola y alimentaria . Raliya dijo que este es el primer estudio que muestra cómo movilizar fósforo nativo en el suelo utilizando nanopartículas de óxido de zinc durante el ciclo de vida de la planta. desde la semilla hasta la cosecha.

Los cultivos alimentarios necesitan fósforo para crecer, y los agricultores utilizan cada vez más fertilizantes a base de fósforo a medida que aumentan las cosechas para alimentar a una población mundial en crecimiento. Sin embargo, las plantas solo pueden usar alrededor del 42 por ciento del fósforo aplicado al suelo, para que el resto corra a las corrientes de agua, donde crece algas que contaminan nuestras fuentes de agua. Además, casi el 82 por ciento del fósforo del mundo se utiliza como fertilizante, pero es una oferta limitada, Raliya dice.

"Si los agricultores usan la misma cantidad de fósforo que usan ahora, el suministro mundial se agotará en unos 80 años, ", Dijo Raliya." Ahora es el momento de que el mundo aprenda a utilizar el fósforo de una manera más sostenible ".

Raliya y sus colaboradores, incluido Jagadish Chandra Tarafdar en el Instituto de Investigación de la Zona Árida Central en Jodhpur, India, creó nanopartículas de óxido de zinc a partir de un hongo alrededor de la raíz de la planta que ayuda a la planta a movilizarse y absorber los nutrientes del suelo. El zinc también es un nutriente esencial para las plantas porque interactúa con tres enzimas que movilizan la forma compleja de fósforo en el suelo en una forma que las plantas pueden absorber.

"Debido al cambio climático, la temperatura diaria y la cantidad de lluvia han cambiado, "Dijo Raliya." Cuando cambiaron, la microflora en el suelo también cambia, y una vez que se agoten, el fósforo del suelo no puede movilizar el fósforo, para que el agricultor aplique más. Nuestro objetivo es aumentar la actividad de las enzimas varias veces, para que podamos movilizar el fósforo nativo varias veces ".

Cuando Raliya y el equipo aplicaron las nanopartículas de zinc a las hojas de la planta de frijol mungo, aumentó la absorción de fósforo en casi un 11 por ciento y la actividad de las tres enzimas en un 84 por ciento a 108 por ciento. Eso conduce a una menor necesidad de agregar fósforo al suelo, Dijo Raliya.

"Cuando aumenta la actividad enzimática, no es necesario aplicar el fósforo externo, porque ya esta en el suelo, pero no en una forma disponible para que la planta lo absorba, ", dijo." Cuando aplicamos estas nanopartículas, moviliza la forma compleja de fósforo a una forma disponible ".

El frijol mungo es una leguminosa que se cultiva principalmente en China, el sudeste de Asia e India, donde el 60 por ciento de la población es vegetariana y depende de fuentes de proteínas de origen vegetal. El frijol se adapta a una variedad de condiciones climáticas y es muy asequible para que las personas lo cultiven.

Raliya dijo que el 45 por ciento del uso mundial de fósforo para la agricultura tiene lugar en India y China. Gran parte del suministro de fósforo en los países en desarrollo se importa de las minas de fosfato de roca con sede en Estados Unidos y Marruecos.

"Esperamos que este método de uso de nanopartículas de óxido de zinc se pueda implementar en países en desarrollo donde los agricultores usan mucho fósforo, "Dijo Raliya.

"Estos países dependen de Estados Unidos para exportarles fósforo, pero en el futuro Es posible que EE. UU. tenga que ayudar a suministrar alimentos, así como. Si este cultivo puede crecer de una manera más sostenible, será útil para todos ".

"Este es un esfuerzo más amplio en marcha en el nexo de los alimentos, energía y agua, Biswas dijo:"La tecnología de nanopartículas habilitada por la ciencia de los aerosoles ayuda a desarrollar soluciones innovadoras para abordar este problema global que enfrentamos hoy".