Aplicaciones explícitas de la física molecular en la agricultura protegida

En el título de esta contribución, si nuestro amable lector tiene la curiosidad de releerlo, se encuentran palabras que parecen contraponerse, al menos  contextualmente. Por una parte, la física molecular trae a la mente instrumentos sofisticados, herramientas matemáticas abstractas y procedimientos sólo accesibles a gente con doctorados o pos-doctorados. Por su parte, la agricultura, al menos en México, padece de constantes carencias y múltiples limitaciones tecnológicas; como consecuencia importamos más de 4,000 millones de dólares anuales de la comida que llevamos a nuestro plato.

En las líneas que siguen, intentaré presentar argumentos para mostrar que, contrariamente a esta percepción inicial, entre estas dos áreas hay un campo de interacción y de beneficios mutuos muy interesante.

En el laboratorio de Física Atómica, Molecular y Óptica del Instituto de Ciencias Físicas del Campus Morelos de la UNAM, estudiamos moléculas y átomos desde el punto de vista fundamental, empleando  láseres de alta potencia y fuentes de luz sincrotrón generada por electrones a velocidades cercanas a la luz. Estas fuentes avanzadas de luz tienen aplicaciones prácticas en la salud, la aeronáutica y la ciencia de materiales.

Hace alrededor de dos años inicié el diseño de un proceso que he llamado “vinculación y aplicaciones explícitas”. Éste consiste en buscar activamente  problemas relevantes para nuestro país y generar soluciones a partir del acercamiento con las personas implicadas. Esto es vinculación explícita, porque busco una aplicación directa de los conocimientos básicos generados en nuestro laboratorio y no dejo simplemente que dicha aplicación ocurra por una casualidad.

Por ejemplo, la vinculación explícita con agricultores y productores morelenses me ha permitido observar que productores en la base de la pirámide, que no cuentan con capital abundante, carecen de tecnologías como sensores, sistemas de automatización y algoritmos de control que les permitan controlar  las condiciones ambientales en sus invernaderos.

Las tecnologías usadas en el campo mexicano provienen de países desarrollados, ubicados en otras latitudes y con climas distintos al  nuestro. Para ilustrar sólo uno de estos aspectos, puedo mencionar que para producir y colocar sus productos en el mercado, la gran mayoría de los agricultores morelenses recurre al empirismo y al conocimiento tradicional. Desafortunadamente,  las transformaciones debidas al cambio climático global vuelven a este conocimiento cada vez más ineficiente e impreciso. Afortunadamente, existen casos de productores que sí cuentan con tecnificación adecuada y emplean sensores que son relativamente sencillos para quienes sabemos de física molecular.

A partir de innumerables pláticas con técnicos, productores y distribuidores de insumos agrícolas, pudimos identificar qué instrumentos y procesos son fundamentales para facilitar la producción en los invernaderos. Con este antecedente, en el laboratorio de física molecular y óptica, donde contamos con un excelente taller de electrónica e instrumentación,  nos dimos a la tarea de desarrollar  nuestras propias versiones de estos instrumentos,   superando a los existentes en el mercado en cuanto a su conectividad  y sensibilidad. En un tiempo relativamente corto, hemos logrado integrar sistemas de detección, monitoreo, y control de temperatura, humedad relativa, irradiación solar y gases como el CO_2.. Nuestros sistemas compiten en funcionalidad con sistemas provenientes del extranjero a un precio significativamente menor.

Para que estos diseños no se queden en la etapa de prototipo, recientemente iniciamos una colaboración con investigadores del Campo Experimental de la UAEM quienes plantearon una serie de problemas de detección y procesamiento de datos, que motivó nuestro interés en nuevas áreas  tales como el análisis multiespectral de imágenes y el efecto de luz proveniente de diodos (LED por sus siglas en inglés) en la bioquímica de las hojas. Esperamos que esta historia concluya con la protección intelectual y la explotación de un modelo integral de gestión de invernaderos, desarrollado y probado en Morelos. Queremos que sea una historia de éxito para ilustrar el “modelo” de  vinculación explícita.  La vinculación explícita proporciona una riqueza inmensa de posibilidades para contribuir con soluciones tecnológicas tangibles, generadas de manera dinámica, y que pueden transferirse en tiempos cortos a los mercados y usuarios interesados.

Asimismo, quiero comentar una circunstancia feliz: el estado de Morelos tiene condiciones inigualables para que grupos de investigación básica encuentren soluciones a problemas prácticos basados en el modelo de vinculación explícita. Parte de los desarrollos tecnológicos que mencionaré en esta columna en el futuro, así como el de los invernaderos, han sido llevados a cabo gracias al entusiasmo y capacidad de jóvenes ingenieros morelenses que colaboran con nosotros en el laboratorio. Concretamente la UPEMOR ha enriquecido la actividad en mi laboratorio con ingenieros en electrónica, informática y ambientales. La Universidad La Salle, por su parte, nos ha proporcionado ingenieros en mecatrónica de muy alto nivel. El modelo de innovación y vinculación explícita se puede apoyar en esta gran riqueza de recursos humanos especializados jóvenes con la que cuenta nuestro estado. Tenemos todos los ingredientes necesarios: problemas acuciantes, gente capacitada al más alto nivel para entenderlos y proponer soluciones, e ingenieros y técnicos jóvenes y motivados que apoyen en su implementación. Los fondos federales y estatales de innovación han sido consistentes en los últimos años y se ha anunciado su incremento, por lo que el problema añejo de falta de recursos ya no es tan grave. Cualquier intento serio de fomentar la vinculación por parte de las instituciones de educación superior e institutos de investigación en Morelos debería  fomentar el proceso de vinculación explícita. En mi experiencia, el impacto y el dinamismo en la transferencia de soluciones prácticas de académicos a la sociedad mexicana necesitan ser explícitamente fomentados, y buscados. La estructura actual de los consejos académicos, consejos internos y órganos de evaluación no consideran la vinculación con la sociedad como una prioridad que merece una evaluación, a la par de la generación de conocimiento básico.

Artículo publicado originalmente “Aplicaciones explícitas de la física molecular en la agricultura protegida” en el periódico Unión de Morelos por miembros de la Academia de Ciencias de Morelos A.C.