4 de julio de 2021
El cambio climático, el aumento de la población, las demandas competitivas de tierras para la producción de biocombustibles y la disminución de la calidad del suelo han hecho que sea cada vez más difícil alimentar a los ciudadanos del mundo. En este contexto, la nanotecnología y la inteligencia artificial en la agricultura podrían ayudar a resolver la inseguridad alimentaria mundial.
La investigación ha descubierto que el uso de la nanotecnología y la inteligencia artificial (IA) en la agricultura podría ofrecer una solución práctica a los desafíos que amenazan la seguridad alimentaria mundial. El estudio, «Nanotechnology and artificial intelligence to enable sustainable and precision agriculture», publicado en Nature Plants el 26 de junio, realizado por investigadores de la Universidad de Birmingham del Reino Unido, ha evaluado cómo la «agricultura de precisión» permitiría a los agricultores responder en tiempo real a los cambios en el crecimiento de los cultivos utilizando tecnología.
La «agricultura de precisión» se refiere a los métodos de cultivo que miden y responden a la variabilidad de los cultivos, lo que permite la gestión de la tierra con el objetivo de optimizar la eficiencia y reducir los residuos.
En este caso, la IA y la nanotecnología podrían usarse para ayudar a que tanto los cultivos como el suelo funcionen mejor.
Desafíos para la seguridad alimentaria mundial
Las Naciones Unidas estiman que 840 millones de personas se verán afectadas por el hambre para 2030. En respuesta a este desafío, los investigadores han desarrollado una hoja de ruta que combina la agricultura inteligente con la inteligencia artificial y el aprendizaje automático que podría ayudar a reducir este número.
Casi el nueve por ciento de la población del planeta padece hambre en la actualidad
“Encontrar soluciones agrícolas sostenibles a este problema requiere que adoptemos nuevos enfoques audaces e integremos conocimientos de diversos campos, como la ciencia de los materiales y la informática”, según el coautor del estudio, Iseult Lynch.
«La agricultura de precisión, que utiliza la nanotecnología y la inteligencia artificial, ofrece oportunidades interesantes para la producción sostenible de alimentos. Podemos vincular los modelos existentes para el ciclo de nutrientes y la productividad de los cultivos con enfoques de nanoinformática para ayudar a que tanto los cultivos como el suelo funcionen mejor de forma segura, sostenible y responsable».
La principal motivación para la innovación en tecnología agrícola es la necesidad actual de alimentar a la creciente población mundial con un área cada vez menor de tierra disponible para uso agrícola, mientras se conserva la salud del suelo y se protege la calidad ambiental.
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El agua también juega un papel clave en los desafíos de la agricultura en este momento. Después de haber puesto a millones de personas más en riesgo de padecer hambre aguda, la pandemia de COVID-19 ha sentado las bases para un año crucial de repensar todo el sistema detrás de la alimentación y la nutrición. Sin embargo, queda mucho camino para alcanzar el objetivo de garantizar el agua y el saneamiento para todos para 2030, como se establece en el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 de la ONU, con muchas fuentes de agua que se vuelven poco confiables, están más contaminadas o ambas cosas.
Ineficiencia y emisiones de nitrógeno en el sector agrícola
La intensificación de la agricultura ha dado como resultado una eficiencia de uso global de nitrógeno extremadamente baja. Esto se refiere a la cantidad de nitrógeno utilizado en el proceso de cultivo que realmente absorbe la planta. La ineficiencia representa una seria amenaza para la calidad ambiental, ya que se pierden grandes cantidades de nutrientes en el agua y el aire, lo que calienta el planeta, y casi el 11 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero provienen de la agricultura.
Las emisiones de óxido nitroso ‘gas de la risa’ como resultado de la fertilización excesiva de la tierra, que es 300 veces más potente que el dióxido de carbono para causar el calentamiento global, son una preocupación de los científicos. El 70 por ciento de las emisiones de óxido nitroso a la atmósfera son emitidas por el sector agrícola.
Los nano fertilizantes ofrecen el potencial de apuntar a la fertilidad de los cultivos, mejorar la eficiencia del uso de nitrógeno y reducir las emisiones de óxido nitroso, lo que podría ayudar a respaldar la emisión neta de gases de efecto invernadero para 2050 según los objetivos de la Ley de Cambio Climático del Reino Unido.
Los investigadores encontraron que la nanotecnología puede mejorar la agricultura de cuatro formas clave:
- mejorando las tasas de producción y el rendimiento de los cultivos;
- impulsando la salud del suelo y la resiliencia de las plantas;
- mejorando la eficiencia de los recursos, como los fertilizantes,
- y reduciendo la contaminación; así como el desarrollo de plantas de sensores inteligentes que pueden alertar a los agricultores sobre las tensiones ambientales.
«La integración de la inteligencia artificial y la nanotecnología en la agricultura de precisión desempeñará un papel fundamental a la hora de probar los parámetros de diseño de los nanomateriales para su uso en la entrega de fertilizantes y pesticidas para garantizar un impacto mínimo en la salud del suelo, lo que ayudará a garantizar una agricultura segura y sostenible» concluye otro coautor Peng Zhang
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