Sondas artesanales miden con eficacia contaminación del agua

 Comunidades del Cesar y La Guajira trabajan conjuntamente con docentes y estudiantes de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede de La Paz en la elaboración de dispositivos para el monitoreo de la calidad del agua a partir de totumas, botellas plásticas y otros materiales reciclables.

Los prototipos diseñados hasta el momento detectan, entre otros parámetros, el pH (nivel de acidez), el oxígeno disuelto (cantidad de oxígeno en el agua), el color aparente (sustancias disueltas en el agua), la temperatura, la turbidez (pérdida de transparencia), y la presencia de algunos metales pesados como cadmio, mercurio, plomo, cobre o hierro.

El profesor Jaime Andrés Pérez Taborda, de la UNAL Sede de La Paz, señala que la grave situación del agua potable en el país ha generado un interés por estudiar la forma de acompañar a estas comunidades para que tengan una mejor calidad de vida.

De esta reflexión surge la idea de crear una “plataforma multisensorial integrada”, es decir una herramienta que permita hacer un control autónomo de las aguas, con datos cada vez más precisos.

“Pretendemos que los ciudadanos participen en el monitoreo de la calidad del agua, porque, en últimas, son ellos quienes tienen un papel fundamental de vigilancia de sus propios recursos naturales”, agrega el docente.

La iniciativa surge ante los enormes desafíos que se tienen en la gestión de la calidad del agua en regiones en donde sus usos son diversos (domésticos, industriales y agrícolas) y en donde es necesario contar con un sistema de alertas tempranas que garantice que el agua es apta para consumo humano.

El docente reconoce además que se trata de un reto colosal, debido a la problemática que existe alrededor de la contaminación del agua en regiones como la cuenca del valle del río Cesar y La Guajira, en donde se adelantan iniciativas de diversificación productiva y energética, y en donde algunas de las nuevas apuestas –minería de metales– afecta los acuíferos.

Características de los dispositivos

El profesor recuerda que “uno de los primeros prototipos se elaboró con una botella plástica para agua. En ese primer momento solo teníamos dos sensores, para medir temperatura y conductividad eléctrica, pero ya hemos llegado a sondas de seis variables”.

Con la participación de estudiantes de la UNAL Sede de La Paz, diseñaron otro prototipo para determinar los usos del suelo y su impacto en las aguas subterráneas. El dispositivo consta de una totuma que tiene en su interior una placa o circuito electrónico y hace las veces de caja electrónica, conectada a una sonda; “tiene una serie de sensores que se introducen en la tierra para realizar la medición. Los valores y ubicaciones se envían a una aplicación móvil, que luego se encarga de nutrir la plataforma de datos en la red”, explica el docente Pérez.

En la actualidad, grupos de investigación como el de Nanoestructuras y Física Aplicada (Nanoupar) de la UNAL Sede de La Paz, estudian la manera de proveer de una batería resistente y adecuada las sondas portables, por medio de paneles solares o nanogeneradores, que son dispositivos pequeños que convierten en energía eléctrica la diferencia del calor y del movimiento.

El investigador indica que “no depender de las baterías fue un aprendizaje que surgió del trabajo en la Amazonia, en donde nos dimos cuenta de los grandes problemas que causan las altas temperaturas, la humedad y la disposición final de las baterías, además de los enormes retos en interconectividad”.

Según la ONG Global Witness, Colombia es uno de los lugares más difíciles para ejercer la defensa de ambiente, por eso el docente considera que “el diseño y la ejecución de la plataforma podría ayudar a disminuir las tensiones en los territorios entre comunidades y multinacionales, y entre las mismas comunidades, al brindar datos reales que puedan soportar lo que está pasando, y en los que se involucren las necesidades de las personas”.

Este proyecto se adelanta con la profesora Alba Ávila, de la Universidad de los Andes, en el marco del proyecto Community Technology Literacy IEEE.

Uchuvas más longevas gracias a empaque biodegradable

 En el marco de un proyecto de extensión, el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), realiza unos empaques que permiten que el producto tenga una vida útil de hasta 40 días, mientras en condiciones normales es de 8 días.

Gracias a su sabor especial y a su aporte nutricional –con un alto contenido de fibra y vitaminas A y C–, la uchuva es una de las frutas exóticas colombianas con más potencial para la exportación, y además se cultiva durante todo el año, lo que favorece su disponibilidad para la industria.

No obstante, trasladarla hasta otros continentes no es una tarea sencilla, pues su vida útil es de apenas unos 8 días, por lo que se prefiere venderla como una fruta deshidratada o procesada.

El profesor Diego Alberto Castellanos, del Área de Empaques y Vida Útil de Alimentos del ICTA, señala que “la UNAL viene desarrollando un empaque que prolonga la conservación y vida útil de la fruta más allá del doble del tiempo habitual”.

“Una empresa que trabaja en soluciones de empaques para diferentes distribuidoras y exportadoras de frutas nos contactó y estamos desarrollando unos sistemas de empaques para uchuvas, que además de conservar la fruta también cuentan con materiales sustentables y que brindan sostenibilidad ambiental”.

Los materiales usados en estos empaques son biodegradables o reciclables, utilizan componentes que controlan el crecimiento de microorganismos como los hongos y permiten regular el metabolismo de la fruta, es decir, los procesos de respiración y presión de oxígeno. La UNAL está trabajando para que estos empaques puedan ser exportados a Europa.

“En la industria se trabaja con polímeros y productos derivados del petróleo, materiales plásticos que son más baratos y se encuentran fácilmente en el mercado, pero que no son sostenibles, ya que pueden tardar hasta 100 años en biodegradarse y no prolongan la vida útil de las frutas”, asegura el profesor Castellanos.

Los materiales que utilizan los investigadores de la UNAL son el ácido poliláctico (PLA), que se deriva de materias primas naturales y renovables como el maíz, y aquellos pertenecientes a los poliésteres como un polímero sintético.

“Estos materiales se encuentran en el almidón del maíz y de la papa, en la celulosa que se extrae de la madera y también en la yuca, y son materiales biodegradables que tardan en descomponerse dos o tres meses, máximo un año, lo que aumenta la sostenibilidad ambiental”, indica el experto.

Agrega que “la UNAL trabaja para poder articularse con productores de papa que tienen subproductos o desechos para aprovechar este tipo de materiales; la idea es recuperar lo que a ellos les sobra para hacer un aprovechamiento completo y aportar al cambio desde el principio, sin usar materiales derivados del petróleo”.

¿Cómo se hace?

El producto se elabora en el Área de Empaques y Vida Útil de Alimentos del ICTA y tiene que pasar por cuatro fases.

“Todo comienza con la materia prima: introducimos el PLA en un secador, para extraer todo el proceso del agua. Luego pasa a una extrusora –máquina que funde el material–, en un circuito conocido como tolda de alimentación, en donde un tornillo que va girando funde el material; se saca la lámina larga y gruesa, parecida a un líquido viscoso, después se enrolla en unos carretes que vuelven el material más delgado y así se puede enrollar con facilidad”.

El rollo del material se pone en una impresora 3D usada para realizar prototipos, para determinar el tipo de bandeja o empaque que se utilizará de manera masiva. Después las canastillas pasan a una máquina de termoformado, en la que, con un molde a presión y teniendo en cuenta la temperatura, se forman los empaques.

Finalizado este proceso se evalúan las propiedades mecánicas en una máquina que mide la resistencia del material, se realizan pruebas de compresión y se evalúa la humedad y concentración de oxígeno.

“A pesar de que son materiales biodegradables, también son resistentes para que no se rompan y el alimento se conserve. Pueden ser compostables y cada canastilla tiene la posibilidad de albergar unos 120 g, lo que hace que el transporte del alimento sea sencillo, se controle la atmosfera y se tenga una humedad adecuada y un componente antimicrobiano”, indica el profesor Castellanos.

Por último, comenta que en Colombia el potencial exportador está en el mercado de las frutas exóticas y endémicas, pues en 2019 las exportaciones de uchuvas alcanzaron los 36 millones de dólares y presentaron un crecimiento del 12,5 % respecto a 2018.

Nanotecnología prolonga la vida útil de frutas y verduras ¿cómo?

El diseño de empaques para conservar en fresco aguacate Hass, uchuvas, tomates y alimentos procesados como mora en polvo o snacks de piña, son algunos de los desarrollos en los que avanza el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA) de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL). 

La comercialización y el transporte de los alimentos es una tarea compleja en la industria por factores como la presencia de microorganismos que disminuyen y afectan su vida útil, y por ende su calidad, lo que los convierte en no aptos para el consumo.

En ese sentido, la aplicación de nanomateriales puede representar una ventaja importante para los productores, distribuidores y exportadores de productos agroindustriales, pues permite reducir el volumen de pérdidas y aumentar los márgenes de ganancia.

El profesor Diego Alberto Castellanos, del Área de Empaques y Vida Útil de Alimentos del ICTA, menciona que los investigadores utilizan la nanotecnología, que se compone de la fabricación, caracterización y manipulación de moléculas de alto rango que, aplicadas a los embalajes, los vuelven más seguros, rentables y no tóxicos.

Por ejemplo, se desarrolló un sistema de empaque para conservar el aguacate Hass, que controla activamente la acumulación de agua en los empaques del producto, mejorando su conservación.

El propósito era mejorar los empaques que ya había en el mercado. Para ello, utilizaron la misma caja en la que se transportan los aguacates y le agregaron una funcionalidad activa.

“Tomamos láminas de ácido poliláctico, un polímero biodegradable, y las llenamos de nanopartículas de dióxido de titanio, que en tamaño de partícula tiene un doble efecto: es antimicrobiano y retarda la madurez del producto. Así, evidenciamos que al poner las láminas dentro del empaque se prolongó la vida útil del aguacate hasta en 43 días” explica el docente.

Recuerda además que la nanotecnología es el estudio y la manipulación de materia en tamaños sumamente pequeños, en general entre 1 y 100 nanómetros (unidad de longitud que permite medir dimensiones imperceptibles al ojo humano). Por ejemplo, una hoja de papel tiene unos 100.000 nanómetros de grosor.

La nanotecnología comprende una gama muy amplia de materiales, procesos de fabricación y tecnologías que se usan para crear y mejorar muchos productos que la gente usa diariamente.

“En el caso concreto de los alimentos, trabajamos con materiales a escala de micrómetros, que es la milésima parte de un milímetro. Estos cambian sus propiedades químicas, y en aplicaciones biodegradables, compostables o fácilmente reciclables, pueden mejorar las cualidades mecánicas, térmicas y de barrera, así como la bioseguridad en los envases”.

“Lo que hacemos es reforzar los materiales de empaque que se utilizan en el día a día, entonces yo puedo tener un vaso, una bandeja, una botella de agua o una lata de atún, y si le  incluyo nanomateriales en escala micro, puedo cambiar muchas propiedades de esos materiales y darles el valor agregado”, explica el profesor Castellanos.

Según la necesidad del producto, se utilizan algunos materiales contra los microorganismos en pequeña escala; por ejemplo la plata, si se vuelve más pequeña comienza a ser cada vez más antimicrobiana, destruye las bacterias que se le acercan y en algunas frutas retardan la madurez y hacen que el proceso de degradación sea más lento.

Beneficios

La nanotecnología en envases puede servir para hacer bolsas o empaques más resistentes, menos permeables a contaminantes y para cambiar la opacidad de la luz. Es el caso de los empaques inteligentes, diseñados para detectar cambios microbianos o bioquímicos en los alimentos. En partículas de monóxido de titanio o de zinc se pueden programar para que cuando estén expuestas a la luz día o ultravioleta hagan una barrera e impidan el deterioro del alimento.

El académico destaca que en el ICTA se está trabajando con ciertos nanomateriales que se pueden “programar” para que cambien de color cuando pase algo dentro del empaque. “Por ejemplo, un pollo crudo empacado al vacío, a medida que se va descomponiendo emite ciertos componentes volátiles como la amina, que al reaccionar con nanopartículas hace que cambie de color, indicando que ya no es apto para consumir”.

“El envasado con esta tecnología es útil para identificar las condiciones internas y externas de los alimentos y los contenedores en toda la cadena de suministro”, agrega el profesor.

Por último, asegura que en el mercado existen varios nanomateriales que incluyen nanopartículas de nitruro de titanio, nanopartículas de plata y óxido de nanozinc, nanoarcilla y dióxido de nanotitanio, que se presentan como aditivos funcionales para la industria del envasado de alimentos.

“Jóvenes por el Clima” en la UNAL Sede Amazonia

 Conformado por 30 jóvenes de todas las regiones del país, esta iniciativa –creada para fomentar la participación de las nuevas generaciones en los procesos de incidencia política para la acción climática– se presentó en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Amazonia, formando parte de la nutrida agenda en la que también participó el Equipo Europa, durante su reciente visita al país.

Teniendo en cuenta que Colombia es un importante aliado de laUnión Europeaen temas ambientales, la Amazonia colombiana fue escogida para que el Equipo Europa –conformado por el embajador de la Unión Europea y los diplomáticos de 13 Estados miembros en el país–, conmemorara el Día de Europa.

La visita, adelantada entre el 7 y el 10 de mayo, inició en Puerto Nariño con un recorrido por el municipio y un acto cultural con murgas, danzas y poesía tradicional por parte de grupos amazonenses, y finalizó en Leticia con el conversatorio “El Año Europeo de la Juventud y su voz en el liderazgo ambiental” y la presentación del grupo “Jóvenes por el Clima”.

Esta iniciativa surgió en 2019, cuando activista medioambiental sueca Greta Thunberg, de 19 años, lideraba Fridays for Future, el movimiento juvenil europeo contra el cambio climático. En ese contexto nació Jóvenes por el Clima, con representación en países como Argentina, y ahora Colombia.

En Leticia, el Equipo Europa sostuvo reuniones con representantes de varias universidades, entre ellas la UNAL Sede Amazonia, para hablar de cooperación académica.

Retamo espinoso, planta invasora que causa daño en Cundinamarca- Colombia

 El caso del retamo espinoso, especie exótica originaria de la costa occidental de Europa, es uno de los más graves porque no solo provoca desequilibrio en los ecosistemas, sino también porque en épocas de sequía intensifica el riesgo de incendios forestales de gran magnitud en los cerros de Bogotá, debido a su capacidad inflamable.

El estudiante Andrés Figueredo, del Grupo de Estudio de Animales Silvestres (GEAS) de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), explica que “el retamo espinoso absorbe una gran cantidad de agua dejando sin humedad sus alrededores; además, como crece muy rápido, en este proceso libera hojarasca, lo cual hace que un incendio se expanda más rápido”.

En febrero, durante la primera temporada seca, se presentaron en Bogotá 11 incendios forestales en las localidades de Bosa, Sumapaz, Usme y Usaquén, zonas extensamente colonizadas por el retamo espinoso,considerado como una de las 100 especies invasoras más agresivas del mundo.

En Cundinamarca, las zonas más afectadas con los incendios forestales son: Nimaima, Nilo, Viani, Soacha, Cota, Tenjo y Tabio. “Estos reducen las poblaciones de fauna local como venados, tigrillos, zarigüeyas, zorros, osos y nutrias, de aves como búhos, águilas, turpiales y loros, y de reptiles como tortugas, boas e iguanas”, mencionó el estudiante Sebastián Álvarez, también del GAES.

Agrega que “durante la temporada de vientos, las semillas viajan largas distancias, se esparcen y llegan a otras zonas. Esto no sería un problema en entornos más secos que los de la región cundiboyacense, conformados por bosque andino, altoandino páramo y humedales de montaña, en donde esta situación ocasiona un daño a las especies nativas y otras como como bambú y helechos”.

Otras características del retamo espinoso –de 1 a 3 m de alto– y que lo convierten en un verdadero dolor de cabeza para las autoridades ambientales, pues impiden frenar su proliferación, son: rápido crecimiento, alta tasa reproductiva, diferentes mecanismos de transporte de semillas (vehículos, ropa, zapatos, animales, viento, fuentes hídricas), fácil adaptación al estrés ambiental y alta densidad de matorrales.

Invasiones dañinas

El estudiante Figueredo menciona que, “además del retamo espinoso, entre otras plantas invasoras de especial cuidado está, por ejemplo, el diente de león, que suele colonizar parques o zonas verdes y quitarle espacio a las prados y pastos nativos de Bogotá”.

“Las plantas acuáticas, como los buchones, proliferan tanto que disminuyen la cantidad de luz que logra llegar hasta el fondo de lagos o lagunas donde se encuentran los sedimentos que sirven de alimento a los peces y otros animales”.

Explica además que “las especies invasoras no solo son aquellas que llegan traídas de un ecosistema ajeno al de ellas, sino que también son las que logran proliferar y generar un impacto negativo en nuevos ecosistemas”.

Según la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR), existen 69 especies invasoras, 50 de flora y 19 de fauna.

Entre la fauna invasora se encuentra el cangrejo rojo americano, el caracol café de jardín, el caracol gigante africano, la garza bueyera, el geko casero, la paloma doméstica, el perro doméstico, la rana toro, la rata casera, la rata noruega, la tilapia del Nilo, la trucha arcoíris y la trucha común, entre otras especies.

Hábitat fragmentado

Acciones humanas, como la creciente urbanización de los espacios rurales, también afectan el hábitat natural de la fauna y la flora autóctona de Cundinamarca.

La estudiante Gabriela Osorio, del GAES, explica que “la fragmentación impide el intercambio genético entre las especies y dificulta el desplazamiento para cubrir necesidades como la alimentación, pues al estar en un hábitat reducido no logra desplazarse”.

Los estudiantes del GAES participaron en la charla “Problemas que enfrenta la fauna de Cundinamarca”, realizada durante la Semana Veterinaria 2022, organizada por la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia de la UNAL.

Ganadería sostenible avanza en el Cesar

 En este departamento se ha ido gestando, poco a poco, la implementación de la ganadería sostenible, que genera menor impacto ambiental gracias a la siembra de árboles y a la conservación de bosques nativos.

Y aunque es un cambio de mentalidad que se ha dado lentamente, las iniciativas de los ganaderos han sido exitosas porque se ha evidenciado una mejora sustancial en la producción y un aumento de sus ingresos.

“Se trata de un manejo de la ganadería que cuida mucho el suelo, la vegetación y es sostenible, pero además es una ganadería con un pastoreo intensivo que se hace con rotación y con un respeto por la tierra y que es mucho menos dañina que la ganadería tradicional”.

Así lo advierte la la economista María Victoria Saade –conocida como Matoya o Toya–, quien dirige uno de los dos proyectos de ganadería sostenible conocidos por las profesoras Claudia Mosquera Rosero Labbé y Lucía Eufemia Meneses Lucumí, directoras del proyecto Laboratorio de Paz Territorial, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede de La Paz.

Después de trabajar diez años en el sector minero en Bogotá, Toya se pensionó y hoy maneja una empresa agroforestal en la que adelanta el proyecto de reforestación con fines comerciales y otro de ganadería sostenible.

“Este trabajo ha sido un gran reto del cual he aprendido mucho con Lino Torregrosa, un agrónomo, estudioso del tema y experto en alimentación de ganado, quien realiza investigación al respecto y tiene su sede en Montería”, comenta la economista.

Precisa además que “este es un sistema en el que se siembran cada día más árboles y la ganadería no se maneja con criterio de minería, en el que se extrae todo de la tierra pero no se le devuelve nada. Este es un modelo copiado de países como Cuba y Brasil, pero poco aplicado en el Cesar porque solo hay unas cinco fincas que lo hacen, aunque debería ser adoptado por muchas más para que sea masivo en un futuro”.

Dentro del recorrido realizado por las docentes de la UNAL se incluyó la finca El Tesoro, propiedad de los esposos Fernanda Rodríguez y Carlos Collantes, gestores de la agricultura y la ganadería ecológica en el corregimiento Mahoma del municipio de Gamarra. Allí han instalado toda la infraestructura para desarrollar esta iniciativa, llamada Agrogan Finca Integral, que nació a través de la Corporación Obusinga, en la fueron voluntarios de un proyecto de autonomía y soberanía alimentaria.

Fueron gestores sociales durante varios años y se empaparon de los saberes que tradicionalmente se aplicaban en la agricultura. Realizaron actividades, como expediciones por el río Magdalena, participaron en eventos y encuentros en varias partes del país, enriqueciendo así el conocimiento que hoy aplican en su finca.

Allí también adelantan la “ganadería regenerativa”, mejorando el pastoreo, sembrando árboles como cercas vivas, maderables y de frutas exóticas con el fin de crear un corredor para la fauna silvestre presente en la zona.

Carlos explica que “a través de esta práctica el ganado estará en un ambiente relajado, con buena alimentación, compuesta por pastos nativos, con buena sombra para un mejor manejo del estrés calórico, dejando atrás el potrero a campo abierto”.

Ganancia para todos

Fernanda añade que “con la ganadería sostenible los animales cambian su estado corporal, crecen con más contextura, más gruesos, hay mayor producción de leche y las crías nacen con mayor proporción de carne. Dentro del proceso el ganado toma agua limpia que viene de un acueducto veredal que se alimenta de una quebrada y se le realiza baño orgánico con extracto de plantas, reemplazando la fumigación con químicos que afectaban al animal y su sistemas reproductivo y nervioso”.

Esta es una manera de evitar la contaminación del suelo y de lograr que los animales cuenten con una buena alimentación con una excelente calidad nutricional acorde con lo que necesitan.

Además han elaborado su propio probiótico para aumentar la productividad de las praderas, y eso le permite al animal consumir más proteína y minerales, lo que se traduce en más energía.

Lo que los llevó a comenzar este proceso de ganadería sostenible fue notar las prácticas agresivas con pesticidas y el movimiento de suelos que se evidencia con la ganadería tradicional que no es amigable con el medioambiente.

De esto también han hablado con otros ganaderos que ya se están convenciendo de hacer el cambio porque saben que es una ganancia tanto para ellos como para el ganado, aunque dicen que es un proceso lento que requiere mucha paciencia porque en el Cesar hay muchos terrenos que han tenido una explotación drástica y se tienen que recuperar.

Por último, las docentes de la UNAL consideran que la ganadería sostenible o ecológica genera grandes beneficios, y en el Cesar sería una gran oportunidad para producir alimentos y cuidar el medioambiente: “se aumentaría la biodiversidad, se cuidarían los recursos, habría más diversidad de árboles, se protegerían los niveles de agua reduciendo las inundaciones y evitando las sequías que tanto afectan a la población. Sería un gran aporte a la contención del cambio climático, limitando sus efectos en esta región”.