Un grupo dirigido por investigadores de la Universidad de Nagoya y la Universidad de Meijo en Japón ha desarrollado una tecnología de desinfección que utiliza plasma de baja temperatura generado por electricidad para cultivar cultivos hidropónicos respetuosos con el medio ambiente.
Esta innovadora tecnología esteriliza los cultivos, promoviendo el crecimiento de las plantas sin el uso de fertilizantes químicos. Sus hallazgos aparecen en Environmental Technology & Innovations .
En la agricultura hidropónica, los agricultores cultivan plantas proporcionando a sus raíces una solución nutritiva. Sin embargo, la solución nutritiva puede infectarse con cepas patógenas de E. coli, contaminando el cultivo y provocando enfermedades transmitidas por los alimentos.
Para evitar este problema, los agricultores utilizan un tratamiento químico para esterilizar la solución nutritiva antes y durante el cultivo. En este proceso se reemplaza la solución nutritiva. Desafortunadamente, esto puede dañar el medio ambiente porque los químicos pueden contaminar el agua y producir emisiones de gases de efecto invernadero en su proceso de producción .
«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».
En lugar de agroquímicos, la técnica del equipo realizó la esterilización mediante plasma. El plasma es un gas con pequeñas cargas eléctricas, conocidas como iones y electrones, y partículas reactivas eléctricamente neutras. El equipo creó el plasma a baja temperatura utilizando un generador de plasma.
Su método se centra en el aminoácido triptófano del fertilizante, que es vital para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Cuando la solución nutritiva se irradia con plasma, los electrones del plasma generan radicales de oxígeno , partículas de oxígeno altamente inestables, que luego producen radicales de triptófano.
Aunque la planta todavía puede utilizar el triptófano alterado en su metabolismo, los radicales inactivan las enzimas implicadas en el metabolismo del carbono en E. coli. El análisis metabolómico reveló la inactivación de los circuitos de ácido glicolítico y tricarboxílico, que son esenciales para la supervivencia de las bacterias, y la inactivación de la enzima clave GAPDH. El resultado son cultivos estériles en un período más corto, una gran ventaja sobre las técnicas químicas utilizadas convencionalmente.
«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 por los ODS 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 energía eléctrica obtenida de fuentes naturales. «Se espera que esta tecnología promueva el desarrollo tecnológico hacia el objetivo de eliminar los combustibles fósiles y reducir los gases de efecto invernadero».
Más información: Naoyuki Iwata et al, La irradiación de radicales de oxígeno transforma un fertilizante orgánico l-triptófano en un bactericida respetuoso con el medio ambiente y los seres humanos, Tecnología e innovación medioambiental (2023). DOI: 10.1016/j.eti.2023.103496
