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Moléculas, mezclas, estructuras e interacciones de especies químicas convivientes en el sistema agroalimentario
Comprender en profundidad las interacciones químicas entre moléculas, estructuras, superficies, interfaces, etc., es de vital importancia en ciencia de materiales. Las aplicaciones van desde producción de energías limpias, almacenamiento de energías renovables, nanomedicina, remediación de agua, remediación ambiental, entre otras. Es una de las tantas ciencias con potencial alcance en un gran número de aplicaciones. Su aplicación en sistemas agro-alimentarios involucra el estudio de procesos químicos complejos y dinámicos que ocurren en los ecosistemas.
Desde el punto de vista ambiental, el sistema agroalimentario industrial, tal como está organizado a nivel mundial, aparece como uno de los principales responsables de la emisión de gases de efecto invernadero, el aumento de la deforestación y consecuente pérdida de biodiversidad, la contaminación de agua, suelo y aire, entre otros.
Alternativamente, se vienen desarrollando agroecosistemas basados en paisajes integrados, aumentando la biodiversidad, combinando plantaciones de granos de exportación, alimentos frutihortícolas, ganado, etc. Éstos han generado mercados locales organizados, con poco transporte de los alimentos, menor tiempo de refrigeración, con lo cual contribuye a la sustentabilidad. Diversas investigaciones evidencian la gran eficiencia que tienen los sistemas agroalimentarios manejados de manera ecológica. Más aún, este tipo de ecosistemas, funcionan como eficientes capturadores de gases de efecto invernadero y almacenadores de agua, factor fundamental en la lucha contra el cambio climático.
Es por ello que es parte de la agenda de desarrollo estratégico en varios países a nivel mundial.
Uno de los principales desafíos para lograr eficiencias acordes con la demanda actual y futura de alimentos en este tipo de manejo es la caracterización del ecosistema, la aplicación de conocimientos en paisajes integrados, la optimización de micro y macro biodiversidad y el control natural de plagas en los ecosistemas.
En Argentina, alrededor de 23 millones de hectáreas son destinadas a prácticas agropecuarias que requieren grandes cantidades de biocidas, fertilizantes y antibióticos, lo que ha causado una gran pérdida de biodiversidad, estructura del suelo y ha provocado la contaminación de numerosos cuerpos de agua.
En particular, Argentina es uno de los países que mayor cantidad de glifosato utiliza per cápita, a nivel mundial ocupa el tercer puesto detrás de Estados Unidos y Brasil. Además de glifosato, también son utilizados, en grandes cantidades, otros biocidas como glufosinato de amonio, 2-4-D, clorpirifos, atrazina, etc, varios de ellos, prohibidos en países de la Unión Europea.
A lo largo de los últimos años, las cantidades y combinaciones de biocidas que se aplican ha ido en aumento y se han encontrado restos de pesticidas, combinaciones, y/o sus metabolitos, inclusive en aquellos lugares donde no se aplican, lo que indicaría que pueden desplazarse en el ambiente largas distancias. Incluso, una de las principales fuentes de contaminación de agua potable en zonas rurales es por presencia de pesticidas, ya que estos pueden incorporarse a cuerpos de agua tanto superficiales como en napas subterráneas.
Si bien los pesticidas son masivamente utilizados a nivel mundial, se conoce relativamente muy poco sobre sus propiedades fisicoquímicas de enlace, estructura electrónica, vibracional, el potencial de reacción y/o asociación con otras sustancias. Esto es de suma importancia, ya que para poder lograr la transición descrita anteriormente resulta necesario desarrollar un conocimiento más profundo en la fisicoquímica de los contaminantes, pues éstos interaccionan con otras estructuras (óxidos, plásticos, nutrientes, azúcares, etc.) dando lugar a la formación nuevos compuestos.
En la presentación de este tema, que se realizará durante el Conasa 2023, se mostrarán y discutirán resultados obtenidos mediante simulaciones computacionales aplicados en el estudio de la naturaleza química de contaminantes, su estabilidad y su tendencia a formar mezclas, agregados e interfaces con otras estructuras coexistentes en el ecosistema.
* Doctor en Ciencias Químicas. Investigador Adjunto en Conicet. Profesor Asistente en el Departamento de Química Teórica y Computacional de la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba (UNC). Integrante del Laboratorio de Energías Sustentables de la UNC.
