Por David L. Chandler La agricultura puede ser un negocio de bajo margen y alto riesgo, sujeto a patrones meteorológicos y climáticos, ciclos de población de insectos y otros factores impredecibles. Los agricultores deben ser administradores inteligentes de los muchos recursos con los que trabajan, y los fertilizantes y pesticidas químicos se encuentran entre sus principales gastos recurrentes. A pesar de la importancia de estos productos químicos, la falta de tecnología que controle y optimice las pulverizaciones ha obligado a los agricultores a confiar en la experiencia personal y en las reglas generales para decidir cómo aplicar estos productos químicos. Como resultado, estos productos químicos tienden a rociarse en exceso, lo que lleva a su escorrentía en las vías fluviales y a la acumulación en el suelo. Eso podría cambiar, gracias a un nuevo enfoque de pulverización optimizada por retroalimentación, inventado por AgZen, una spin-out del MIT fundada en 2020 por el profesor Kripa Varanasi y Vishnu Jayaprakash SM '19, PhD '22. Durante la última década, los fundadores de AgZen han desarrollado productos y tecnologías para controlar las interacciones de las gotas y los aerosoles con las superficies de las plantas. La empresa respaldada por capital de riesgo con sede en Boston lanzó un nuevo producto comercial en 2024 y actualmente está probando otro producto relacionado. Las pruebas de campo de ambos han demostrado que los productos pueden ayudar a los agricultores a fumigar de manera más eficiente y efectiva, utilizando menos productos químicos en general. "En todo el mundo, las granjas gastan aproximadamente 60.000 millones de dólares al año en pesticidas. Nuestro objetivo es reducir el número de pesticidas rociados y aligerar la carga financiera de las granjas sin sacrificar el manejo efectivo de plagas", dice Varanasi. Conseguir que las gotitas se peguen Si bien el mercado mundial de plaguicidas está creciendo rápidamente, muchos de los plaguicidas rociados no alcanzan su objetivo. Una parte significativa rebota en las superficies de las plantas, aterriza en el suelo y se convierte en parte de la escorrentía que fluye hacia arroyos y ríos, a menudo causando una grave contaminación. Algunos de estos plaguicidas pueden ser arrastrados por el viento a distancias muy largas. "La deriva, la escorrentía y la mala eficiencia de la aplicación son problemas bien conocidos y de larga data en la agricultura, pero podemos solucionar esto controlando y monitoreando cómo las gotas rociadas interactúan con las hojas", dice Varanasi. Con el apoyo del Centro Tata del MIT y el Laboratorio de Sistemas de Agua y Alimentos Abdul Latif Jameel, Varanasi y su equipo analizaron cómo las gotas golpean las superficies de las plantas y exploraron formas de aumentar la eficiencia de las aplicaciones. Esta investigación los llevó a desarrollar un novedoso sistema de boquillas que cubren las gotas con compuestos que mejoran la retención de gotas en las hojas, un producto que llaman EnhanceCoverage. Los estudios de campo en todas las regiones, desde Massachusetts hasta California, Italia y Francia, mostraron que este sistema de optimización de gotas podría permitir a los agricultores reducir la cantidad de productos químicos necesarios en más de la mitad porque una mayor parte de las sustancias rociadas se adheriría a las hojas. Medición de la cobertura Sin embargo, al tratar de llevar esta tecnología al mercado, los investigadores se enfrentaron a un problema complicado: nadie sabía qué tan bien se adherían los pesticidas en aerosol a las plantas en primer lugar, entonces, ¿cómo podría AgZen decir que la cobertura era mejor con su nuevo sistema EnhanceCoverage? "Crecí fumigando con una mochila en una pequeña granja de la India, así que sabía que esto era un problema", dice Jayaprakash. "Cuando hablamos con los productores, me dijeron lo complicado que es fumigar cuando estás en una máquina grande. Cada vez que rocía, hay muchas cosas que pueden influir en la eficacia de su rociado. ¿A qué velocidad se conduce el pulverizador? ¿Qué caudal está utilizando para los productos químicos? ¿Qué producto químico está utilizando? ¿Cuál es la edad de las plantas, cuál es la boquilla que está usando, cuál es el clima en ese momento? Todas estas cosas influyen en la eficiencia de los agroquímicos". La fumigación agrícola se reduce esencialmente a disolver un producto químico en agua y luego rociar gotas sobre las plantas. "Pero la interacción entre una gota y la hoja es compleja", dice Varanasi. "Estábamos llegando con formas de optimizar eso, pero lo que los productores nos dijeron es, oye, ni siquiera hemos mirado eso en primer lugar". Aunque los agricultores han estado rociando productos químicos agrícolas a gran escala durante unos 80 años, "se han visto obligados a confiar en reglas generales y elegir todos estos parámetros interconectados, en función de lo que les ha funcionado en el pasado. Escoges un conjunto de estos parámetros, vas a rociar y, básicamente, estás rezando por resultados en términos de qué tan efectivo es tu control de plagas", dice Varanasi. Antes de que AgZen pudiera vender a los agricultores el nuevo sistema para mejorar la cobertura de gotas, la empresa tuvo que inventar una forma de medir con precisión la cantidad de pulverización que se adhería a las plantas en tiempo real. Comparando el antes y el después El sistema que se les ocurrió, que probaron exhaustivamente en granjas de todo el país el año pasado, implica una unidad que se puede atornillar al brazo rociador de prácticamente cualquier rociador. Lleva dos pilas de sensores, una justo delante de las boquillas del pulverizador y otra detrás. Luego, el software incorporado que se ejecuta en una tableta muestra al operador exactamente qué cantidad de cada hoja ha sido cubierta por el rociado. También calcula cuánto se extenderán o evaporarán esas gotas, lo que lleva a una estimación precisa de la cobertura final. "Hay mucha física que gobierna cómo se propagan y evaporan las gotas, y esto se ha incorporado en el software que un agricultor puede usar", dice Varanasi. "Aportamos gran parte de nuestra experiencia a la comprensión de las gotitas en las hojas. Todos estos factores, como la forma en que la temperatura y la humedad influyen en la cobertura, siempre han sido nebulosos en el mundo de la fumigación. Pero ahora tienes algo que puede ser exacto para determinar qué tan bien están funcionando tus aerosoles". "No solo estamos midiendo la cobertura, sino que luego recomendamos cómo actuar", dice Jayaprakash, quien es el CEO de AgZen. "Con la información que recopilamos en tiempo real y mediante el uso de IA, RealCoverage les dice a los operadores cómo optimizar todo en su rociador, desde qué boquilla usar, qué tan rápido conducir, hasta cuántos galones de rociado es mejor para una mezcla química en particular en un acre particular de un cultivo". La herramienta se desarrolló para demostrar cuánto mejora la cobertura el sistema de boquillas EnhanceCoverage de AgZen (que se lanzará en 2025). Pero resulta que monitorear y optimizar la cobertura de gotas en las hojas en tiempo real con este sistema puede producir mejoras importantes. "El año pasado trabajamos con grandes granjas comerciales en cultivos especializados y en hileras", dice Jayaprakash. "Cuando ahorramos a nuestros clientes piloto hasta el 50 por ciento de su costo químico a gran escala, se sorprendieron mucho". Dice que la herramienta ha reducido los costos y el volumen de productos químicos en las quemas de campos en barbecho, el control de malezas en la soja, la defoliación en el algodón y las fumigaciones de fungicidas e insecticidas en verduras y frutas. Junto con los datos de las granjas comerciales, los ensayos de campo realizados por tres importantes universidades agrícolas también han validado estos resultados. "En general, pudimos ahorrar entre un 30 y un 50 por ciento en costos de productos químicos y aumentar el rendimiento de los cultivos al permitir un mejor control de plagas", dice Jayaprakash. "Al centrarse en la interfaz gota-hoja, nuestro producto puede ayudar a cualquier pulverización de follaje durante todo el año, mientras que la mayoría de los avances tecnológicos en este espacio recientemente se han centrado únicamente en reducir el uso de herbicidas". La compañía ahora tiene la intención de arrendar el sistema en miles de acres este año. Y estas ganancias de eficiencia pueden conducir a rendimientos significativos a escala, enfatiza: en los EE. UU., los agricultores gastan actualmente $ 16 mil millones al año en productos químicos, para proteger alrededor de $ 200 mil millones de rendimientos de cultivos. La compañía lanzó este año su primer producto, el sistema de optimización de cobertura llamado RealCoverage, que llega a una amplia variedad de fincas con diferentes cultivos y en diferentes climas. "Estamos pasando de una prueba de concepto con pruebas piloto en grandes granjas a una escala verdaderamente masiva sobre una base comercial con nuestro programa de arrendamiento con opción a compra", dice Jayaprakash. "El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) también nos ha pedido que les ayudemos a evaluar las prácticas para minimizar los pesticidas en las cuencas hidrográficas", dice Varanasi, señalando que RealCoverage también puede ser útil para los reguladores, las empresas químicas y los fabricantes de equipos agrícolas. Una vez que AgZen haya demostrado la eficacia del uso de la cobertura como métrica de decisión, y después de que el sistema de optimización RealCoverage esté ampliamente en práctica, la compañía lanzará su segundo producto, EnhanceCoverage, diseñado para maximizar la adhesión de las gotas. Debido a que ese sistema requerirá reemplazar todas las boquillas de un pulverizador, los investigadores están haciendo pruebas piloto este año, pero esperarán a un despliegue completo en 2025, después de que los agricultores hayan adquirido experiencia y confianza con su producto inicial. "Hay mucho desperdicio", dice Varanasi. "Sin embargo, los agricultores deben fumigar para proteger los cultivos, y esto tiene un gran impacto ambiental. Entonces, después de todo este trabajo a lo largo de los años, aprendiendo sobre cómo las gotas se adhieren a las superficies, etc., ahora la culminación en todos estos productos para mí es increíble, ver todo esto cobrar vida, ver que finalmente podremos resolver el problema que nos propusimos resolver y ayudar a los agricultores".