(Proyector de Nanowerk) Reducir el desperdicio de alimentos ofrece múltiples beneficios para las personas y el planeta al mejorar la seguridad alimentaria, abordar el cambio climático, ahorrar dinero y reducir la presión sobre la tierra, el agua, la biodiversidad y los sistemas de gestión de desechos. Considere la asombrosa escala del problema:
Los datos recopilados por la FAO, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, estiman que en 2019 se generaron alrededor de 931 millones de toneladas de desperdicio de alimentos, de los cuales el 61 % provino de los hogares, el 26 % de la restauración y el 13 % del comercio minorista. Esto sugiere que el 17% de toda la producción mundial de alimentos podría desperdiciarse.
Pero eso ni siquiera es todo el problema. De hecho, las pérdidas y el desperdicio de alimentos tienen un gran impacto en el medio ambiente, ya que se utilizan cantidades significativas de tierra, agua, energía y nutrientes vegetales para producir los alimentos que se pierden o desperdician a lo largo de la cadena de suministro desde las granjas hasta los hogares.
Una cuarta parte del agua dulce utilizada en la producción mundial de alimentos se desperdicia porque los alimentos elaborados con esa agua nunca se consumen. Agregando el desperdicio de productos cárnicos, la cantidad total de agua superficial y subterránea desperdiciada se estima en más de 250 kilómetros cúbicos, el flujo anual promedio total del Nilo.
Además, las pérdidas y el desperdicio de alimentos a nivel mundial generan 4,4 gigatoneladas de CO2 al año2 Equivalente (GtCO2 eq), que representan alrededor del 8% de las emisiones antropogénicas totales de gases de efecto invernadero (GEI).
Esto significa que la contribución de las emisiones del desperdicio de alimentos al calentamiento global es casi igual (87 %) a las emisiones globales del transporte por carretera. O dicho de otro modo, si el desperdicio de alimentos fuera un país, sería el tercer país emisor de gases de efecto invernadero del mundo.
Se están aplicando numerosos enfoques para abordar el problema del desperdicio de alimentos. Algunos de ellos se basan en la tecnología con el objetivo de producir más alimentos de manera sostenible con menos insumos (agua y agroquímicos) y minimizar el desperdicio de alimentos de la granja a la mesa (lea más en este informe de la ONU: El papel de la ciencia, la tecnología y la innovación para asegurar que los alimentos seguridad para 2030.
El caso de la agricultura de precisión es particularmente interesante, donde la nanotecnología y la inteligencia artificial (IA), combinadas con la robótica, la geolocalización, los sensores inteligentes y el análisis de big data, podrían ser la clave para abordar el desafío global de la seguridad alimentaria.
A la luz de todo este esfuerzo, un informe reciente en Materiales funcionales avanzados («Biomaterials Technology for AgroFood Resilience») afirma que los beneficios potenciales de las innovaciones basadas en biomateriales en la agricultura y la producción de alimentos aún están poco explorados.
Con esta revisión, los autores pretenden ampliar la percepción actual y el alcance de los biomateriales al mostrar cómo se pueden diseñar para que entren en contacto con alimentos y plantas y, en última instancia, mejoren la seguridad alimentaria. En este sentido, los principios de diseño de biomateriales adoptados en el campo médico para la administración de fármacos, la terapia génica y la detección y el diagnóstico basados en nanotecnología sirven como inspiración y guía para nuevas aplicaciones en el sistema agroalimentario.
Los biomateriales se definen ampliamente como una sustancia diseñada para adoptar una forma que se utiliza sola o como parte de un sistema complejo para dirigir el curso de un procedimiento terapéutico o de diagnóstico mediante el control de las interacciones con los componentes de los sistemas vivos. en medicina humana o veterinaria.
Numerosos proyectos de investigación ya han demostrado la capacidad de convertir biomateriales, particularmente sostenibles y con un ciclo de vida circular, como los biopolímeros estructurales, en formatos avanzados para beneficiar una amplia gama de prácticas en la agricultura y la industria alimentaria, incluida la mejora de semillas y la entrega precisa de la carga útil de las plantas. , la conservación de alimentos perecederos y detección de deterioro de alimentos.
Como se describió anteriormente, los autores se centran específicamente en cuatro aspectos en los que creen que los enfoques y plataformas basados en biomateriales pueden tener un impacto real. En cada sección, presentan y analizan los principios de diseño de biomateriales, las nuevas estrategias de micro/nanofabricación y las ventajas y desventajas de las diferentes plataformas de entrega, preservación y detección.
1) Tecnología de mejora de semillas
Esta sección analiza numerosos avances recientes en los esfuerzos por utilizar biomateriales para manipular el microambiente de las semillas a través de la preparación y el recubrimiento de las semillas, así como la incorporación de la nanotecnología y la nanofabricación en las tecnologías de mejoramiento de semillas (p. ej., para el mejoramiento de semillas basado en nanofibras).
La mejora se logra mediante el desarrollo de recubrimientos de semillas avanzados que combinan la biodegradación con la encapsulación, la conservación y la liberación controlada de cargas útiles (en particular, microbios que promueven el crecimiento de las plantas) a las semillas y su rizosfera.
2) Entrega precisa de carga útil multiescala a las plantas
En esta sección, primero se analizan las plataformas de entrega de plantas de precisión basadas en biomateriales, seguidas de una descripción general de las estrategias para optimizar los perfiles de liberación de varios agroquímicos.
La entrega precisa de agroquímicos a los tejidos y orgánulos de las plantas objetivo a través de plataformas basadas en microagujas y nanopartículas que satisfacen las necesidades de las plantas y evitan la escorrentía y los efectos secundarios en el medio ambiente es de gran importancia en la agricultura para garantizar altos rendimientos de los cultivos y mantener su para minimizar influencias medioambientales.
3) Recubrimientos comestibles para la conservación de alimentos.
Esta sección desglosa los componentes comúnmente utilizados para los recubrimientos alimentarios (polisacáridos, proteínas, lípidos y compuestos), analiza sus ventajas y desventajas y presenta sus aplicaciones en diferentes sistemas alimentarios.
Una parte importante del desperdicio de alimentos se debe al deterioro prematuro de los productos perecederos. Debido a que muchas frutas y verduras tienen una alta actividad metabólica y sufren una grave contaminación microbiana/fúngica, tienen una vida útil muy corta después de la cosecha. Para prolongar la vida útil de los alimentos perecederos, han resultado útiles los tratamientos tradicionales como la criopreservación, la exposición a fungicidas químicos, la adición de conservantes sintéticos, el envasado en atmósfera modificada y los tratamientos osmóticos, etc.
La aplicación de recubrimientos comestibles a los alimentos también ha surgido como una estrategia simple y efectiva para proteger los alimentos del rápido intercambio de gases con el medio ambiente y el crecimiento microbiano.
4) Detección de deterioro de alimentos y patógenos.
Esta sección presenta estudios recientes sobre biomoléculas y materiales/enfoques bioinspirados para desarrollar sensores, dispositivos y plataformas para detectar el deterioro de los alimentos y los patógenos.
A pesar de todos los avances, los investigadores todavía luchan por desarrollar sensores de alimentos de bajo costo que brinden a los clientes no especialistas información en tiempo real sobre la calidad de los alimentos y los patógenos.
Los materiales utilizados para las nuevas plataformas de sensores de alimentos deben ser seguros en contacto con los alimentos (es decir, aprobados como materiales en contacto con alimentos) y sostenibles en su ciclo de vida (por ejemplo, biodegradables o reciclables). También deben cumplir con restricciones legales, políticas y de visualización pública cada vez más estrictas en todo el mundo.
Muchos investigadores están buscando soluciones innovadoras utilizando materiales poliméricos producidos por organismos vivos como B. Proteínas y polisacáridos estructurales/extracelulares. Los biomateriales desarrollados con fines diagnósticos o terapéuticos se pueden adaptar con éxito para desarrollar nuevos materiales o plataformas de sensores para la detección de alimentos.
Los autores concluyen su informe afirmando que, en conjunto, estas nuevas aplicaciones de biomateriales ofrecen innovaciones disruptivas con grandes impactos en la agricultura sostenible, la seguridad alimentaria y la inocuidad de los alimentos, lo que a su vez fortalecerá la salud humana, volviendo así a la misión tradicional de los biomateriales para mejorar la calidad de vida.
Miguel
Berger
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Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry: Nano-Society: Pushing the Boundaries of Technology, Nanotechnology: The Future is Tiny y Nanoengineering: The Skills and Tools Making Technology Invisible Copyright ©
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