Ozono como agente de remoción de residuos de pesticida aplicados en la agricultura

Ozono como agente de remoción de residuos de pesticida aplicados en la agricultura

La agricultura actual ha sido capaz de generar grandes volúmenes de materia prima, tales como: frutas, verduras, hortalizas, etc., a gran escala, lo cual ha sido posible con el uso de pesticidas. Sin embargo, los pesticidas empleados en la agricultura han demostrado tener efectos perjudiciales para el medio ambiente, así como ser dañinos para la salud de humanos y animales que puedan consumir frutas y verduras con residuos de pesticida.

En recientes años y debido a la estricta normatividad que se ha desarrollado en algunos países como: Japón, Francia y Estados Unidos en materia de agricultura, se ha logrado tener control en la venta de cultivos, asegurando de esta forma que los consumibles no se encuentran contaminados por pesticidas (aspecto que le concierne tanto al productor como al consumidor).

Es por ello, que diversas medidas y técnicas se han desarrollado con el propósito de eliminar y limitar hasta contenidos aceptados por normatividad los residuos de pesticidas en los plantíos. De entre las técnicas que se han desarrollado, el ozono representa un agente viable y eficiente en la remoción de residuos de pesticida. Gracias a su fuerte poder oxidante, el ozono es utilizado para oxidar las moléculas complejas de los pesticidas en moléculas más sencillas y que puedan ser susceptibles de eliminación de las frutas y verduras contaminadas por residuos de pesticidas.

En una investigación llevada a cabo por M. Tamaki y H. Ikeura en el año de 2012, se estudió el comportamiento oxidante y de remoción del ozono en residuos de pesticida FT, el cual es un pesticida común de fósforo orgánico en combinación con fenitrotion y  -fenitrotion (compuestos desarrollados en Japón por Sumitomo Chemical Co. Ltd. y Kanto Chemical Co. Ltd, respectivamente). Para dicho estudio se utilizaron muestras de: lechuga, tomate variedad cereza y fresa, las cuales a su vez fueron sumergidas en solución acuosa de pesticida FT (60 L) a una concentración de 500 ppm por 1 minuto, para posteriormente dejar las muestras en un cuarto aislado de la luz por un período de tiempo de 24 horas donde se logró la infiltración del pesticida en las muestras de consumibles.

Finalizada la infiltración en las muestras, se efectuó el lavado de estas con “agua de grifo” por 1 minuto, para su posterior tratamiento con ozono. Paralelamente a esto, se preparó agua (previa eliminación de cloro disuelto) a una temperatura de 20 ºC, en dicha agua “des-clorada” se llevaría a cabo el suministro de ozono de dos maneras diferentes: la primera por medio de burbujeo micrométrico, logrando una concentración de ozono disuelto en las muestras de 2 ppm y con tiempos de inmersión de las muestras de 5 y 10 minutos y la segunda por su parte, sería suministrado por medio de burbujeo milimétrico, logrando una concentración de ozono disuelto de 0.2 ppm y con tiempos de inmersión de las muestras de 5 y 10 minutos.

El estudio concluyó que el suministro de ozono por medio de burbujeo micrométrico resultó ser más eficiente para eliminar los residuos de pesticida “FT” en comparación con el suministro de ozono por medio de burbujeo milimétrico, resultando en una eliminación de residuos de pesticida sobresaliente en las muestras de lechuga de 54.53 %; teniendo una concentración inicial de pesticida en las muestras de lechuga de 212.21 ppm y una concentración final al tratamiento con ozono de 96.5 ppm, en el caso de las muestras de tomate variedad cereza se llegó a un porcentaje de eliminación de residuos de pesticida “FT” de 8.9404 % y en las muestras de fresas se presentó un porcentaje de eliminación de pesticida “FT” de 14.68 %.

Por otra parte, en otra investigación llevada a cabo en el 2001 por Hwang y colaboradores, se empleó el uso del ozono en la remoción de residuos de pesticida “Mancozeb” (ampliamente utilizado en el cultivo de papa, cebolla, manzana y tomate) y “etilentiourea”, sobre muestras de manzana recién cosechadas. Las manzanas fueron expuestas a dosis de 1 y 10 μg/mL de “Mancozeb”, para posteriormente someterse a un tratamiento con ozono a concentraciones de 1 y 3 ppm, resultando en la reducción de 56-97 % de residuos de pesticida “Mancozeb” y en la “no detección” de residuos de “etilentiourea” a una concentración de 1 ppm de “Mancozeb” enriquecido después de un tiempo de tratamiento con ozono de 3 y 30 minutos.

Finalmente, el aporte que realizan P. Roche y M. Prados en el año de 1995, donde representan las condiciones de operación de 11 pesticidas que comúnmente son analizados en laboratorios de control de calidad de agua, se muestra la eficiencia de remoción de pesticidas empleando ozono. En dicho estudio, la concentración de ozono con la que se le dio tratamiento a los 11 pesticidas osciló de 1-5 ppm en un período de tiempo de contacto entre pesticidas y ozono de 10 minutos. Cabe destacar que para tal estudio se utilizó agua con las siguientes características:

  • ALCALINIDAD ( ): 240 mg/l
  • Carbono Orgánico Total (COT): 2.1 mg/l
  • pH: 8.3
  • Demanda de ozono: 0.5 mg/l

El resultado es una matriz donde se presentan los porcentajes de remoción de los diferentes pesticidas expuestos a ozono, y se muestra a continuación:

Compuesto

Concentración inicial (µg/L)

(%) Porcentaje de remoción de pesticida para dosis de ozono (mg/L)

1

2

3

4

5

Atrazina

7.34

13.5

30.2

39.2

55.6

62.5

Terbutrina

10.4

>99

>99

>99

>99

>99

Isoproturón

10

>99

>99

>99

>99

>99

Malatión

11

70.9

89.1

96.5

>99

>99

HCB

1

11

12

16

16

14

Aldrina

13.4

93

96.4

96.4

96.8

96.3

Aldicarb

9.5

>99

>99

>99

>99

>99

α-Endosulfán

8.65

23

35

32

28

32

Lindano

10.5

<1

<1

<1

<1

<1

Paratión metílico

10.9

75

85.3

84.8

88.5

91.2

Linurón

10.6

57

63

78

85

87

 

En el caso de llevar a cabo la eliminación u oxidación de residuos de pesticida por el empleo del ozono como tratamiento de post-cosecha, se recomienda contener las frutas, verduras y hortalizas en tinas de inmersión para posteriormente suministrar el ozono en la concentración necesaria para llevar a cabo la mayor cantidad de remoción u oxidación de los residuos de pesticida. Otra alternativa, es el uso de la técnica conocida como “Aspersión en línea”; combinando de este modo agua pre-tratada de calidad constante y la acción oxidante del ozono, logrando de este modo la remoción u oxidación de residuos de pesticida en los cultivos.

Los generadores de ozono han probado ser eficientes en la oxidación de los residuos de pesticida contenidos en frutas, vegetales y hortalizas a compuestos químicos más biodegradables en comparación con los compuestos químicos que conforman los pesticidas, aunado a esto en ocasiones se puede conseguir la eliminación de pesticidas en su totalidad.

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BIBLIOGRAFÍA:

Ikeura, H., Kobayashi, F., & Tamaki, M. (2011). Removal of residual pesticides in vegetables using ozone microbubbles. Journal of Hazardous Materials, 186(1), 956-959.

Bajwa, U., & Sandhu, K. S. (2014). Effect of handling and processing on pesticide residues in food-a review. Journal of food science and technology, 51(2), 201-220.

Hwang, E. S., Cash, J. N., & Zabik, M. J. (2001). Postharvest treatments for the reduction of mancozeb in fresh apples. Journal of agricultural and food chemistry, 49(6), 3127-3132.

Environmental Protection Agency, U. (2005). Mancozeb Facts [Ebook] (pp. 1-2). United States Environmental Protection Agency. Recuperado de: https://www3.epa.gov/pesticides/chem_search/reg_actions/reregistration/fs_PC-014504_1-Sep-05.pdf

Roche, P., & Prados, M. (1995). Removal of pesticides by use of ozone or hydrogen peroxide/ozone. Ozone: science & engineering, 17(6), 657-672.

Siller Cepeda, D. (2018). La importancia del uso y manejo de agentes desinfectantes en frutas y hortalizas frescas [Ebook] (pp. 5-6). Recuperado de: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/334555/2._Agentes_Desinfectantes-Dr._Siller-Gob._Sinaloa.pdf

BATALLER, M. O., FERNÁNDEZ, L. A., & VÉLIZ, E. (2010). Eficiencia y sostenibilidad del empleo del ozono en la gestión de los recursos hídricos. Revista internacional de contaminación ambiental, 26(1), 85-95.