I ricercatori dell’Università di San Paolo (USP) e dell’Università Federale di Viçosa (UFV) in Brasile hanno sviluppato un sensore sostenibile per rivelare la presenza di pesticidi, può essere posizionato direttamente sulla superficie di una verdura o di un frutto. Conosciuto per questo motivo come sensore “plant-wearable” (si riferisce a dispositivi indossabili dalle piante, progettati per monitorare la loro salute) è realizzato in acetato di cellulosa, un materiale derivato dalla pasta di legno.
Il dispositivo come riportato nello studio pubblicato nella rivista Biomaterials Advances, ha il potenziale per contribuire a garantire la sicurezza alimentare, in un mondo che soffre sempre più di carenza di cibo, e di problemi ambientali e sanitari causati dall’uso eccessivo di prodotti chimici per l’agricoltura.
I pesticidi sono ampiamente utilizzati per aumentare la resa dei raccolti, generalmente vengono applicati tramite irrorazione, ma solo il 50% raggiunge l’obiettivo. Il resto finisce nel suolo, nelle acque sotterranee, nelle acque superficiali, nell’acqua potabile, nelle acque reflue e nei prodotti alimentari. Il monitoraggio dei livelli di pesticidi nell’acqua, nel suolo e negli alimenti è quindi essenziale per prevenire il contatto tra queste sostanze tossiche e il pubblico attraverso la pelle, i polmoni o il sistema digestivo.
Gli strumenti analitici più spesso utilizzati a questo scopo sono le tecniche cromatografiche, sono efficaci ma presentano inconvenienti quali la necessità di pretrattamento dei campioni, attrezzature costose e qualificati specialisti di laboratorio, nonché il lungo tempo necessario per completare l’analisi, non solo, anche i residui pericolosi prodotti dai solventi organici rappresentano un problema significativo nelle condizioni attuali.
Paulo Augusto Raymundo-Pereira ricercatore presso l’Istituto di fisica São Carlos (IFSC-USP), tra gli autori dello studio, ha affermato:
«In alternativa, i sensori elettrochimici possono combinare convenienza, rilevamento rapido, miniaturizzazione, produzione su larga scala, praticità, facilità d’uso, elevata selettività e rilevamento di pesticidi in situ. La nostra invenzione ha tutte queste caratteristiche. L’analisi viene eseguita direttamente sulla superficie di frutta, verdura o foglie, da qui il termine “plant-wearable”. Tuttavia, al posto dei soliti materiali, insostenibili dal punto di vista ambientale e che impiegano molto tempo a degradarsi, come la ceramica o i polimeri plastici derivati dal petrolio, abbiamo utilizzato l’acetato di cellulosa, un materiale derivato dalle piante che ha poco impatto sull’ambiente e si disintegra completamente in 340 giorni o meno a seconda delle condizioni locali. Naturalmente, deve avere caratteristiche adeguate per qualsiasi sensore, inclusi basso costo, portabilità e flessibilità».
Il substrato biodegradabile di acetato di cellulosa è stato prodotto mediante un metodo di fusione in cui il materiale è stato posizionato in uno spazio con la forma richiesta, mentre il sistema elettrochimico completo con tre elettrodi è stato depositato mediante serigrafia.
I ricercatori hanno effettuato test di laboratorio in cui una soluzione contenente carbendazim, un fungicida, e paraquat, un erbicida, è stata spruzzata su lattuga e pomodori in una simulazione di utilizzo nel mondo reale. Il paraquat è stato bandito dall’Unione Europea nel 2003 a causa dei suoi effetti dannosi sull’uomo, ma è ancora utilizzato in Brasile. Il sensore è stato quindi collegato direttamente alla lattuga e ai pomodori, le misurazioni hanno mostrato un livello di rilevamento compatibile con quelli ottenuti con il polietilene tereftalato, il materiale del sensore più frequentemente utilizzato per questo scopo.
Livelli eccessivi di pesticidi
Lo studio, finanziato dalla FAPESP (progetti 20/09587-8, 23/07686-7, 16/01919-6, 22/02164-0 e 23/09685-8) ha anche esaminato per rimuovere i residui di pesticidi, l’efficacia di lavare e immergere le verdure in un litro di acqua per due ore. I risultati hanno mostrato la rimozione del 40% del carbendazim e del 60% del paraquat dalla lattuga, e del 64% di entrambi dai pomodori.
Paulo Augusto Raymundo-Pereira ha affermato:
«Il lavaggio e l’immersione erano chiaramente insufficienti per rimuovere i residui di pesticidi, il 10% è rimasto nelle foglie o nella buccia. La tecnologia può essere utile alle agenzie di sorveglianza sanitaria di tutto il mondo, così come ai venditori di prodotti biologici per certificare l’assenza di pesticidi. Gli agricoltori generalmente possono utilizzarlo per monitorare i livelli di pesticidi sul campo ed essere sicuri di applicare solo la dose necessaria a ciascuna coltura o parte di una piantagione, di conseguenza, l’uso di pesticidi potrebbe diminuire, mentre i rendimenti continueranno ad aumentare, portando a una riduzione dei prezzi al consumo».
