Perspectivas de la investigación sobre tecnologías alternativas al bromuro de metilo

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Autor	Miguel Vega-Antonio Llobell-Laurent Bontoux
Cargo	IPTS-CSIC- IPTS

Asunto: El bromuro de metilo, un producto fitosanitario muy utilizado en agricultura, tiene un elevado potencial de destrucción del ozono. Como consecuencia, el Protocolo de Montreal reclama una reducción gradual de su uso para alcanzar una eliminación total para el año 2005 en los países desarrollados y para el 2015 en los países en vías de desarrollo. Sin embargo, las alternativas tecnológicas actuales son incapaces, hasta la fecha, de proporcionar el mismo rendimiento por coste unitario que este producto.

Relevancia: Recientemente ha habido fuerte presión en la Unión Europea para la supresión total del bromuro de metilo antes de la fecha tope del año 2005. La última propuesta es seguir el calendario de EE.UU. y alcanzar la eliminación total para el 2001. Sin embargo, en los países del sur de la UE, esta próxima eliminación puede tener un impacto enormemente negativo para ciertas cosechas (por ejemplo, tomate, pimiento verde, fresa), resultando absolutamente prioritario conseguir una solución técnica satisfactoria y, por ende, investigar en este sentido.

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Introducción

El Protocolo de Montreal es un tratado internacional desarrollado para proteger a la Tierra de los efectos perturbadores de las sustancias reductoras del ozono. Este protocolo se estableció a finales de los años 80 y fue firmado por 160 países, incluyendo los Estados Miembros de la Unión Europea. Este tratado pretende controlar la producción y el comercio de sustancias reductoras del ozono a nivel mundial. El 17 de septiembre de 1997, en la 9ª Reunión de las Partes del Protocolo de Montreal, se estableció un calendario para la eliminación progresiva del bromuro de metilo, que llevaría a su supresión total para el año 2005 en los países desarrollados y para el año 2015 en los países en vías de desarrollo.

Los usos del bromuro de metilo

El bromuro de metilo, actualmente esencial para la agricultura mediterránea intensiva, es un gas con propiedades fitosanitarias potentes que actúa simultáneamente como nematicida, herbicida, insecticida, rodenticida y fungicida, y en ciertos casos bactericida, a la vez que no deja trazas tóxicas en las cosechas ni en los suelos. Su uso agrícola tiene doble aplicación:

Para fumigación preparatoria del suelo con el fin de controlar malas hierbas, insectos y enfermedades que se transmiten por el suelo, incluyendo enfermedades producidas por nematodos, hongos y bacterias;

para uso en los productos, que incluye tratamiento después de la recolección de productos perecederos y no perecederos y para fines de cuarentena.

Cuando se usa como fumigante del suelo, el bromuro de metilo se inyecta en el suelo a una profundidad de 30 a 60 cm antes de sembrar o plantar el cultivo. Como el MeBr es más pesado que el aire, esta práctica esteriliza eficazmente el suelo a profundidades de hasta 1 m. Inmediatamente después de la inyección, el suelo se cubre con plásticos, para aumentar el tiempo de contacto del bromuro de metilo en el suelo (de 24 h hasta 120 días, dependiendo de las cosechas). Del 50 al 95% del bromuro de metilo se libera a la atmósfera al fin de la fumigación. Esta variabilidad significativa depende mucho de las condiciones del suelo, tales como el pH, contenido de humedad, contenido orgánico y actividad biológica. Datos recientes indican que, después del tratamiento del suelo, aproximadamente el 87% se escapa a la atmósfera en los 7 días siguientes. En Europa y en todo el mundo, los mayores usos del fumigante por cosecha son para los tomates, fresas, flores cortadas, pimientos, pepinos, calabazas, berenjena, plantas ornamentales y semilleros, tabaco, uvas, sandía y melón. (Véase Figura 1).

Cuando se usa como parte de regímenes de control de plagas después de la recolección, el bromuro de metilo se inyecta en una cámara o bajo un plástico que contiene la cosecha recolectada. Al final del tiempo de contacto requerido, se da salida al bromuro de metilo y aproximadamente del 80 al 95% pasa a la atmósfera.

Al alcanzar la estratosfera, el bromuro de metilo sufre fotooxidación, liberando átomos de bromo que entran en el ciclo de destrucción del ozono. Hoy en día, del 30 al 40% de la destrucción total del ozono se atribuye a los radicales bromuro, que son destructores de ozono 30 a 60 veces más potentes que los radicales cloruro.

Figura 1. Uso mundial del bromuro de metilo por cosecha (US EPA, 1996)

(Gráfico Omitido)

Alternativas al bromuro de metilo

Hasta el momento, no existe una alternativa única para todos los usos del bromuro de metilo. La investigación sobre alternativas dará lugar probablemente a una amplia gama de opciones, dependiendo de la plaga, del cultivo y de la aplicación.

Alternativas químicas para la fumigación

Parece que los productos químicos son tan sólo una solución a corto plazo como sustitutos del bromuro de metilo, ya que la mayoría de ellos están bajo restricción debido a la toxicidad de sus residuos. Sin embargo, se consideran la mejor solución para evitar los grandes impactos económicos de la prohibición en los próximos años.

Actualmente están desarrollándose estudios sobre fresas, tomates y otras cosechas en EE.UU. (California y Florida), y en menor extensión en Europa (por ejemplo, en España, Italia y Grecia). Se están investigando varios productos químicos en diferentes cosechas y los resultados de que se dispone son:

Bromuro de metilo/Cloropicrina. La mezcla de bromuro de metilo con otras sustancias como la cloropicrina es la mejor alternativa para conseguir la reducción gradual impuesta por las Partes en el Protocolo de Montreal. Los estudios de que se dispone en EE.UU. y en España han concluido que la combinación de estas sustancias (67/37%) y el uso de películas de plástico virtualmente impermeables puede conseguir reducciones del uso del bromuro de metilo, en campos de fresa, de hasta el 80%. Hasta ahora, los ensayos de campo realizados ya en plantaciones de fresa han demostrado que las producciones son mayores con la mezcla de bromuro de metilo/cloropicrina en comparación con otras mezclas.

1,3 Dicloropropeno/Cloropicrina. Esta mezcla, comercializada con el nombre de Telone, Pebulate o Tillam, se usa a menudo para controlar nematodos, malas hierbas y una variedad de enfermedades. El nivel de control parece ser comparable al conseguido con combinaciones de bromuro de metilo y cloropicrina.

Metam Sodium. Este producto químico se usa principalmente en la producción de frutas y verduras (zanahorias, tomates, fresas y plantación repetida de huertos), para control de nematodos, malas hierbas y enfermedades de las plantas. El uso de Metam Sodium para controlar plagas actualmente tratadas con bromuro de metilo requerirá algunas modificaciones, de bajo coste, de los sistemas de producción de las cosechas, ya que el Metam Sodium actúa en fase acuosa, mientras que el bromuro de metilo actúa en fase aérea. Hasta la fecha no hay bastantes datos para comparar su eficacia con la del bromuro de metilo.

Yoduro de metilo. La investigación llevada a cabo por científicos agrícolas en California y en Florida, sobre el uso de yoduro de metilo como tratamiento de las plagas del suelo parece muy prometedora. En ensayos de campo y de laboratorio, el yoduro de metilo resultó igual o mejor que el bromuro de metilo para controlar gérmenes patógenos de las plantas y malas hierbas. También se ha investigado cuidadosamente con respecto a la destrucción del ozono, con resultados que indican que no causará problemas. El yoduro de metilo sufre fotolisis atmosférica y sus productos de descomposición son rápidamente eliminados de la atmósfera inferior (el tiempo medio de permanencia en la atmósfera se estima en cuatro a ocho días, en comparación con los dos años del bromuro de metilo). La US EPA está ahora evaluando las cuestiones relativas a la toxicidad.

Dazomet, comercializado bajo el nombre de Basamid, es un producto químico especialmente indicado para semilleros de tabaco y de árboles forestales. Ya se usa mucho para estos fines, sin embargo los datos actuales indican un rendimiento menor que el del bromuro de metilo para controlar enfermedades transmitidas por el suelo en la producción de fresa y de tomate.

Alternativas físicas a la fumigación

Películas virtualmente impermeables (VIF) se han desarrollado y experimentado en Israel, EE.UU. y Europa. Esta alternativa permite una reducción significativa del consumo de bromuro de metilo (50% o más), porque lo mantiene más tiempo en el suelo, aumentando así la eficacia del tratamiento. Sin embargo, esta solución no ha sido tomada en consideración adecuadamente por las Partes del Protocolo de Montreal o por las autoridades de EE.UU. Por una parte las Partes del Protocolo de Montreal no se han dado cuenta de que con la aplicación de este método, la agricultura dejaría de ser la principal fuente de emisión de bromuro de metilo. Por otra parte, las autoridades de EE.UU. son remisas a considerarlo porque "las cubiertas VIF actualmente se hacen sólo en Europa en tamaños incompatibles con el equipo de aplicación en EE.UU., y la capacidad de producción europea no es lo bastante grande para surtir al mercado de EE.UU. si estas cubiertas se solicitaran en este momento". (US EPA, sitio web de eliminación progresiva del bromuro de metilo, 1998). La investigación continúa y se necesita un análisis adicional del equilibrio de masas del bromuro de metilo emitido después de la fumigación bajo las cubiertas VIF.

Solarización del suelo, un calentamiento térmico del suelo húmedo por la luz del sol, bajo cubierta de plástico, a temperaturas que son letales para un amplio espectro de agentes patógenos, insectos y malas hierbas. Esta práctica puede ser adecuada para los países mediterráneos, debido a que las altas temperaturas necesarias para aplicar este método se alcanzan en el período estival. Sin embargo, el inconveniente de este procedimiento es la necesidad de inmovilizar la superficie agrícola durante un largo período, de 4 a 8 semanas. Este no es un método autosuficiente y la combinación con otras tecnologías químicas o biológicas podría mejorar el potencial de esta alternativa.

Otros métodos físicos pueden variar desde el cultivo hidropónico y sin suelo sobre sustratos artificiales, al uso de vapor en plantaciones de semilleros, una práctica corriente en países del norte de Europa.

Alternativas biológicas a la fumigación

Compost supresor de enfermedades (biofumigación). La adición de materia orgánica al suelo en combinación con la solarización podría controlar eficazmente una amplia gama de agentes patógenos transmitidos por el suelo. Como alternativa, el uso de la biofumigación antes de la aplicación del bromuro de metilo puede reducir sustancialmente las emisiones del producto químico a la atmósfera. Ambos enfoques se están investigando en la UE y en EE.UU.

Cultivos resistentes a los agentes patógenos principales. Las variedades de fresa y tomate desarrolladas comercialmente no tienen resistencia a los principales agentes patógenos, debido a que la mayor parte de los esfuerzos de cultivo se han dirigido a desarrollar variedades de alto rendimiento con buenas cualidades para el transporte y otras características agronómicas deseables. Se necesita investigar más para desarrollar cultivos resistentes adaptados a diferentes condiciones de crecimiento. Además de los programas de desarrollo de las plantas, la ingeniería genética de las plantas es una herramienta importante para producir nuevas variedades de cosechas con mejor resistencia a las plagas y a los agentes patógenos.

Control biológico. Hay tres estrategias principales de control biológico:

Uso y mejora del control natural, aprovechando la actividad natural supresora de los suelos sobre los agentes patógenos/plagas.

Modificación de las condiciones ambientales para aumentar los efectos antagonistas naturales. Esto puede hacerse por rotación de las cosechas, un método tradicional que evita el incremento de las poblaciones patógenas; por desarrollo de cosechas mezcladas, o por incorporación al suelo de abono orgánico, agua u otros productos.

Liberación de agentes de control biológico (antagonistas). Una amplia gama de organismos puede utilizarse para controlar los agentes patógenos de las plantas, tales como hongos, bacterias, nematodos e insectos. El elevado grado de especificidad y selectividad de los antagonistas empleados como agentes de control biológico ofrece muchas ventajas para la seguridad ambiental y del consumidor en comparación con el control químico. Debido a su alta especificidad, un control biológico eficaz necesita incluir un gran número de agentes antagonistas para controlar diferentes enfermedades en diferentes condiciones. Sin embargo, más que usado aisladamente, el control biológico probablemente será pronto una parte más del sistema integrado de gestión de plagas (IPM) y se utilizará en agricultura sostenible del tipo LISA. Las estrategias IPM tendrán un radio de acción más amplio que el control biológico solo, debido a la combinación de dosis bajas de productos químicos con organismos antagonistas.

Producción de nuevos biocidas de escaso riesgo para control de plagas con efectos después de la recolección. Los biocidas son toxinas o proteínas tóxicas producidas por microorganismos que pueden haber sido modificados genéticamente para controlar plagas y enfermedades.

El cultivo de plantas libres de agentes patógenos, identificados por métodos de diagnóstico molecular, puede llegar a ser otro método biológico en el futuro.

Enfoques combinados

Resulta evidente, de la investigación realizada hasta la fecha, que no es probable encontrar una alternativa única al bromuro de metilo. Por consiguiente, la mejor alternativa, desde un punto de vista medioambiental y también económico, puede ser una combinación de los métodos presentados antes (alternativas biológicas, prácticas de cultivo, y dosis pequeñas de productos químico de bajo riesgo) bajo el título de Gestión Integrada de Plagas/Agentes Patógenos.

Alternativas para el uso después de la recolección

Atmósfera controlada. Recientemente se han desarrollado contenedores para el transporte capaces de mantener atmósferas modificadas y controladas. Los utilizan los exportadores comerciales para prolongar la vida durante el almacenamiento de las cosechas, así como para matar insectos y otras plagas. Los vehículos de transporte son capaces ahora de mantener concentraciones de oxígeno y etileno extremadamente bajas, lo que da lugar a una disminución de la velocidad de deterioro y a un mejor control de las plagas.

Biocidas de bajo riesgo. En los últimos cinco años se han registrado varias patentes en los EE.UU. relativas a las proteínas antifúngicas que pueden emplearse en los períodos posteriores a la recolección de cítricos y fresas. Diferentes equipos de investigación de EE.UU. están desarrollando actualmente enfoques similares.

Irradiación. Un extenso espectro de estudios nacionales e internacionales concluye que la irradiación de los alimentos puede controlar la contaminación, inhibir la germinación en las cosechas, destruir insectos y parásitos, retrasar la maduración y el deterioro de frutas y verduras frescas y eliminar los microorganismos causantes de enfermedades en los alimentos. Sin embargo, las esporas de hongos y bacterias y los virus no resultan afectados por los niveles de dosis más comunes. En este sentido, se necesita investigar más. El Consejo ha adoptado, en octubre de 1997, una posición común respecto a una futura directiva europea sobre la irradiación de alimentos, pero la lista de alimentos considerados no incluye frutas y verduras frescas. En contraste, la US FDA ha aprobado el uso de la irradiación para las fresas y las patatas blancas.

Refrigeración y calentamiento. La refrigeración se usa ya mucho para controlar las enfermedades y la maduración en frutas y verduras, especialmente durante el transporte. Por otra parte, actualmente se está investigando el tratamiento térmico consistente en exposición durante un período de tiempo corto a temperaturas alrededor de 60º C.

Sin embargo, en muchos casos, el bromuro de metilo continúa siendo la única solución para conseguir la erradicación completa de todas las plagas y agentes patógenos en 24 horas.

Cuestiones políticas

Existe ahora una viva controversia sobre la sustitución del bromuro de metilo en la UE. Consciente de esta situación, la Comisión Europea tomó medidas en 1996 y reformó el programa de investigación FAIR para incluir una línea específica de apoyo a la investigación sobre alternativas al bromuro de metilo. Sin embargo, esta medida parece ser insuficiente. Varios Estados Miembros interesados han desarrollado sus propios programas de investigación nacionales, aparentemente sin ninguna cooperación internacional. La Comisión Europea expresó el deseo de una mejor coordinación con el fin de hacer el mejor uso posible de los recursos más necesarios.

La prohibición del bromuro de metilo puede golpear muy duramente a varias regiones agrícolas de la Unión Europea, especialmente en Grecia, Italia y España. La producción de fresa es especialmente vulnerable. Por ejemplo, la producción de fresa de la provincia de Huelva, en España, superó las 250.000 toneladas en 1997 y alcanzó un valor de 357 millones de ECU.

Hasta ahora, no se ha llevado a cabo un análisis de coste-beneficio de la eliminación del bromuro de metilo en la UE. Este análisis sería inestimable para determinar las implicaciones económicas de esta prohibición. La Agencia de Protección Medioambiental de EE.UU. ha realizado ya un estudio para EE.UU. que muestra una disminución estimada del 25% en la producción de los cultivos en cuestión.

Por el lado europeo hay desacuerdo entre los Estados Miembros sobre si aceptar la fecha límite del Protocolo de Montreal o la de EE.UU. Los estados del sur de Europa están a favor de una supresión total para el año 2005, mientras que los países del norte de Europa prefieren seguir el calendario de EE.UU. (2001). En este punto debe tenerse en mente que la mayoría de los países del norte de Europa ya no usan el bromuro de metilo, debido a que sus condiciones climáticas y edáficas permiten la aplicación de alternativas. En especial, Holanda suprimió el uso de bromuro de metilo para fumigación en 1992 debido a la preocupación por las aguas del subsuelo, y Dinamarca prohibió todos los usos agrícolas del bromuro de metilo en 1998. Se espera que Suecia lo haga próximamente. La Tabla 1 presenta el calendario convenido por el Protocolo de Montreal. Se pueden conceder exenciones para usos "críticos", pero no se pueden mantener durante mucho tiempo.

Tabla 1. Calendario para la supresión progresiva del bromuro de metilo acordado por las Partes del Protocolo de Montreal (Montreal Protocol, 1997)

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face="Times Roman,Times New Roman" size=2>Para países desarrollados:

(basado en los niveles de consumo de 1991)