Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y del Instituto Nacional de Investigación y Experimentación Agraria (INIA) han estudiado los efectos del uso de nanopartículas de óxido de zinc en la agricultura.

Investigadores de la Escuela de Agricultura, Ingeniería de Alimentos y Biosistemas (ETSIAAB) de la UPM en colaboración con el grupo de Ecotoxicología del INIA, ha estudiado cómo las nanopartículas de óxido de zinc afectan a las plantas de tomate y frijol. Los efectos dependieron del tipo de cultivo, tiempo de exposición, y pH del suelo.

Los resultados, que han sido publicados en Ciencia del Medio Ambiente Total diario, sugieren que el uso de estas nanopartículas no supone un riesgo de toxicidad para estos cultivos y esto nos permitiría utilizar sus buenas propiedades fertilizantes como fuente de micronutriente de zinc.

La aplicación deliberada de nanopartículas en la agricultura, aunque incipiente, es prometedor. Debido a su pequeño tamaño, las nanopartículas tienen propiedades diferentes a las del mismo material en su tamaño regular. Esencialmente, tienen un área específica alta y una energía superficial alta que producen cambios en su fisicoquímica, propiedades ópticas y eléctricas, así como una alta reactividad.

Estas características pueden ser útiles para lograr mejoras en el área de la agronomía, por ejemplo, desarrollar formulaciones de fertilizantes y fitosanitarios más eficientes. Más específicamente, Existe un interés creciente en el uso de nanopartículas de óxido de zinc en formulaciones agrícolas, ya sea usando sus buenas propiedades como sustancia bloqueadora de la luz ultravioleta o usando sus propiedades fertilizantes como fuente de micronutriente de zinc. Este micronutriente es fundamental para el desarrollo de las plantas porque su carencia reduciría tanto el rendimiento como el valor nutricional de los cultivos.

Sin embargo, el uso de nanopartículas no está exento de ciertos riesgos que deben evaluarse, por ejemplo, su posible toxicidad y su potencial acumulación en piensos y alimentos que podría significar su entrada a la cadena alimentaria. Uno de los principales mecanismos causantes de la toxicidad de las nanopartículas es su capacidad para desarrollar radicales libres o especies reactivas de oxígeno que pueden provocar estrés oxidativo en los organismos.

Estos cambios en el metabolismo celular se pueden medir utilizando biomarcadores, por ejemplo, actividades de diferentes enzimas antioxidantes.

Para estudiar los beneficios y evaluar el riesgo del uso de nanopartículas de óxido de zinc en cultivos, un equipo de investigadores de la UPM y del INIA ha realizado un estudio que empieza a dar resultados. Un experimento consistió en cultivar plantas de tomate y frijol en dos suelos agrícolas con características muy diferentes (un suelo ácido y un suelo calcáreo con pH básico) y aplicar diferentes dosis de nanopartículas de óxido de zinc para estudiar sus efectos en las plantas.

La fracción potencialmente biodisponible de zinc dada en nanopartículas se estimó mediante una extracción química del suelo con una mezcla de ácidos orgánicos débiles que simulaba la mezcla de ácidos secretados por el sistema radicular de las plantas. Además, Los investigadores tomaron muestras de hojas en diferentes momentos para establecer la acumulación de zinc, así como determinar posibles alteraciones de diferentes parámetros bioquímicos (contenido en pigmentos fotosintéticos y proteínas) y muestras de biomarcadores de estrés oxidativo.

Además de las nanopartículas de óxido de zinc, Otros dos productos tradicionalmente utilizados como fertilizantes se utilizaron para suministrar zinc a los cultivos:polvo de óxido de zinc con un tamaño de partícula convencional y sulfato de zinc, que proporciona el ion micronutriente.

Los resultados muestran que las nanopartículas de óxido de zinc pueden afectar los biomarcadores de estrés oxidativo, pero los efectos dependen de la especie vegetal, tiempo de exposición y pH del suelo. En general, los efectos sobre los cultivos fueron más pronunciados en suelos ácidos que en suelos calcáreos en el caso del cultivo de frijol y lo contrario en el caso del cultivo de tomate.

Un efecto destacado fue que no hubo diferencias significativas entre los dos suelos con respecto al tratamiento tradicional (óxido de zinc convencional y sulfato de zinc), ni en la cantidad de zinc potencialmente biodisponible en el suelo, ni en la acumulación del mineral en la hoja ni en la posible toxicidad para ambas especies vegetales.

Ana Obrador, la investigadora responsable del proyecto UPM dice:"a partir de los experimentos llevados a cabo hasta ahora, todavía no podemos concluir que el uso de nanopartículas de óxido de zinc como fertilizantes proporcione ventajas adicionales en comparación con los compuestos utilizados tradicionalmente. Es necesario seguir estudiando otras variables como la distribución del zinc utilizado en suelo y planta, así como realizar otras pruebas con diferentes suelos y tipos de nanopartículas (otros tamaños y recubrimientos) ”.