Cinco tecnologías que transformarán el agro, la comida y la cadena de suministro en los próximos cinco años

Dentro de los próximos cinco años, la población de la Tierra cruzará la marca de los ocho mil millones por primera vez. La compleja cadena alimentaria, ya amenazada por el cambio climático y un suministro de agua limitado, se resentirá aún más. Para satisfacer las demandas de este futuro superpoblado, son necesarias nuevas tecnologías y dispositivos, avances científicos y formas de pensar completamente nuevas sobre la seguridad e inocuidad de los alimentos.

Los investigadores de IBM presentaron en su evento anual Think 2019 cinco tecnologías que dentro de los próximos cinco años proveerán soluciones en cada eslabón de la cadena alimentaria. Están ayudando a los agricultores a maximizar los rendimientos de los cultivos y desarrollando formas de frenar la epidemia de desperdicio que destruye el 45% del suministro de alimentos. Los científicos están trabajando para crear una red de seguridad para detectar patógenos y contaminantes antes de que enfermen a las personas. Y están inventando formas de mantener el plástico fuera de los océanos.

DE LA SEMILLA…

1. Los dobles digitales de la agricultura ayudarán a alimentar a una población creciente utilizando menos recursos

¿Cómo darle a un agricultor que nunca ha puesto un pie en un banco acceso al crédito? Digitalizando y captando todos los aspectos de la agricultura, desde la calidad del suelo hasta las habilidades del conductor del tractor y el precio del melón vendido en el mercado. Se le llama Digital Twin, y dentro de los próximos cinco años, utilizando la inteligencia artificial podremos usar estos datos para pronosticar con precisión los rendimientos de los cultivos, lo que a su vez les dará a los bancos e instituciones financieras los datos que necesitan para proporcionar crédito para ayudar a los agricultores a expandirse.

"La representación digital se logra a través de una red de sensores que digitalicen todas las dimensiones de la granja recopilando datos", explicó, Juliet Mutaji, ingeniera informática de IBM research. "Combina ese banco de datos con inteligencia artificial de Watson para tomar mejores decisiones más informadas y, por último, registre toda esa información en una blockchain para controlar cada etapa de la cadena de suministro".

Una herramienta importante para ayudar a los agricultores y productores a tomar mejores decisiones es la nueva IBM Watson Decision Platform for Agriculture. Esta plataforma combina datos, satélites, teléfonos móviles y sensores con capacidades de inteligencia artificial para recopilar y analizar datos visuales no estructurados sobre el uso de la tierra agrícola, desde la química del suelo y el suministro de agua hasta enfermedades de cultivos, uso y disponibilidad de equipos, tormentas inminentes, olas de calor y de frío…todo para cumplir con la promesa de mejorar la calidad y seguridad de los alimentos.

Con un gemelo digital de las granjas y la actividad agrícola en todo el mundo, los participantes en todos los niveles de la cadena alimentaria tendrán acceso a más información y recursos, lo que resultará en una economía agrícola más equitativa. Y lo que eso significa es: más comida, a un costo menor. "En 5 años la combinación de la internet de las cosas, blockchain y la IA reducirán el desperdicio de alimentos a casi cero. Blockchain trazará la comida desde las granjas hasta los mercados, la IA se encargará de mantener la cadena de suministro eficiente y IoT ayudará a informar las decisiones empresariales", dijo Mutaji.

…A LA COSECHA…

2. Blockchain evitará que se desperdicie más comida

Dentro de cinco años, eliminaremos muchas de las costosas incógnitas en la cadena de suministro de alimentos. "Estamos ante una situación que se pierden o desperdician el 34% de los alimentos que se producen debido a ineficiencias en la cadena de suministro", dijo en el evento Think 2019 de IBM Ana Paula Assis gerente general de Latinoamérica de la empresa. Esta epidemia de desperdicio disminuirá considerablemente, los agricultores aumentarán los rendimientos de los cultivos y los productos que terminen en los carros de los consumidores serán más frescos -todo con la ayuda de blockchain y IBM Food Trust.

Lanzada en octubre de 2018, IBM Food Trust es un registro digital altamente seguro que utiliza tecnología blockchain para conectar a cada miembro de la cadena de suministro de alimentos a través de información precisa y compartida. Los investigadores de IBM están trabajando para llevar blockchain al siguiente nivel, combinándolo con sensores IoT y algoritmos AI, lo que hace que el seguimiento de los alimentos de la semilla al plato sea más preciso y confiable.

En un futuro cercano, los sensores de IoT podrían usarse para rastrear frutas, verduras o cualquier otro alimento en el largo viaje que va desde el campo hasta la tienda de alimentos. Al estar conectados a blockchain por medio de IBM Food Trust, estos sensores podrían permitir que todos, desde agricultores y transportistas hasta empacadores de alimentos y tiendas, conozcan los recuentos exactos de inventario en tiempo real. Por lo tanto, si están quedando pocas zanahorias en los estantes de alguna tienda, un transportista en otro punto del país podría saberlo de inmediato y enviar más en camino. Los algoritmos AI también podrían aprender de la enorme masa de datos que fluyen a través del sistema, para predecir la demanda de los consumidores, optimizando las estimaciones para el minorista y colocando automáticamente los pedidos de envío en cada ubicación de la cadena de suministro.

…A LA REPISA…

3. Mapear el microbioma nos protegerá de las bacterias malas

Dentro de cinco años, los inspectores de seguridad alimentaria de todo el mundo adquirirán una nueva superpotencia: la habilidad de entender cómo millones de microbios coexisten dentro de la cadena de suministro de alimentos y detectar patógenos en base a su comportamiento. 

Estos microbios–algunos saludables para el consumo humano, otros no –están en todas partes –en los alimentos en las granjas, fábricas y tiendas de comestibles. Gracias a una nueva técnica que permite analizar su composición genética de manera rentable, los investigadores de IBM Research pueden estudiar la dinámica de las comunidades de microbios para su aplicación en seguridad alimentaria.

Por medio de la secuenciación de los genomas del microbioma, o comunidades de microbios-presentes en los alimentos que comemos-los investigadores de IBM, así como organizaciones aliadas como Mars, Inc., Bios-Rad y la Universidad de Cornell,se encuentran en un punto de inflexión hacia una nueva y más predictiva clase de análisis de alimentos. Este campo en rápida evolución, combinado con big data y microbiología, está construido sobre la tecnología de Secuenciación de Segunda Generación (NGS, por susiglaen inglés), que los investigadores están usando para recopilar una base de datos de genomas sin precedentes llamado el Consorcio para la Secuenciación de la Cadena de Suministro de Alimentos que contiene todos los genomas bacterianos secuenciados por investigadores en las últimas 2 décadas. 

Con la visión obtenida de 500 terabytes de datos experimentales complejos, el equipo logró comprobar las diferencias entre los microbiomas de ingredientes seguros (que los investigadores consideran que tienen una composición estándar diferente) y los potencialmente dañinos (que podían ser detectados como desviaciones de la composición estándar, indicando contaminación por patógenos u otros ingredientes).

Usando secuencias de ADN y ARN, los investigadores pudieron perfilar los microbiomas en todos los lugares en los que la produccióno entregade alimentos ocurre. Estos análisis pueden ser usados paradetectar anomalías en el microbioma –por ejemplo, un incremento repentino y no anticipado de una bacteria patogénica dentro de una muestra de salchicha de cerdo, o un cambio en toda la composición del microbioma. Una prueba cultural tradicional de una salchicha tomaría días para ser realizada y podría indicar solamente la existencia de una bacteria problemática específica. El análisis avanzado de big data de los resultados del NGS para esta muestra, sin embargo, podría ser realizado en una fracción del tiempo y determinar todos los microbios presentes en la comida. Estos hallazgos podrían revelar señales tempranas de que este microbioma es favorable para el crecimiento de bacterias patógenas, ampliando la comprensión de los investigadores, de todo el universo microbiano.

Generar alertas tempranas sobre una anomalía potencial en un microbioma podría ahorrar millones de dólares a los gobiernos y a las compañías. Anualmente las enfermedades transmitidas por alimentos tienen un costo médico de 9 mil millones de dólares y de 75 mil millones en el caso de la recogida y destrucción de alimentos. Además,las enfermedades transmitidas por alimentos causan 128.000 hospitalizaciones y 3.000 muertes cada año en los Estados Unidos. Desarrollando una base de datos de microbios detalla mundial y aprovechando el análisis avanzado de big data de los resultados del NGS en cada etapa de la cadena de suministro de alimentos,estas cifras alarmantes podrían reducirse a cero en un tiempo muy corto.

Así, la seguridad alimentaria se vuelve predictiva en lugar de reactiva.

…A LA MESA…

4. Los sensores de inteligencia artificial detectarán los patógenos transmitidos por los alimentos en el hogar

Dentro de cinco años, los agricultores, procesadores de alimentos y tiendas de comestibles del mundo, junto con miles de millones de cocineros en el hogar, podrán detectar contaminantes peligrosos sin esfuerzo en sus alimentos. Todo lo que necesitan es un teléfono celular o una mesada con sensores de inteligencia artificial. Los investigadores de IBM están creando sensores de IA potentes y portátiles que pueden detectar patógenos transmitidos por los alimentos en cualquier momento y lugar donde puedan aparecer. Estos sensores de bacterias móviles podrían aumentar sustancialmente la velocidad de una prueba de patógenos de días a segundos, lo que permite a todos los eslabones de la cadena alimentaria detectar la existencia de E. coli o Salmonella dañina antes de que se convierta en un brote.

Crypto Anchor Verifier, una nueva tecnología de IBM que usa inteligencia artificial e imágenes ópticas para analizar las sustancias y superficies de los objetos, puede reconocer las características ópticas de una sustancia, líquido u objeto, incluyendo su color, movimiento, viscosidad y saturación de color. "Los objetos y sustancias que compramos, vestimos, comemos o usamos todos los días tienen sus propios patrones ópticos únicos, a veces indetectables por el ojo humano, que los diferencian entre sí", explicó Donna Dillenberger, la investigadora de IBM Research que presentó el producto este miércoles en Think 2019. "Estos patrones pueden distinguir una mazorca de maíz orgánica de una modificada genéticamente, o identificar impurezas en los diamantes, por ejemplo".

Las características ópticas suelen medirse utilizando espectrómetros de luz, un instrumento bastante voluminoso y costoso para medir las propiedades de la luz. La herramienta desarrollada por IBM Research es portátil y lo suficientemente pequeño como para utilizarlo con la cámara de un teléfono móvil. Se podrá acceder a estos dispositivos ópticos a través de una aplicación de smartphone que utiliza el procesador del teléfono para conectarse con los sensores, y de esta forma detectar bacterias tan pequeñas como una micra, aproximadamente 75 veces más pequeñas que un cabello humano. El dispositivo puede visualizar en la pantalla del teléfono todas las bacterias sobre una superficie en tiempo real, así como contar el número de microbios con un 99% de precisión.

La capacidad óptica de la cámara y el sensor es asistida por un software que usa IA y machine learning para analizar características microscópicas y "leer" las longitudes de onda emitidas por diferentes sustancias y objetos. Después de escanear un material, un verificador registra su longitud de onda única y detalles microscópicos, comparando su huella digital con la de otras sustancias idénticas.

"El 73% de las importaciones de aceite de oliva han sido etiquetadas erróneamente o manipuladas, y en algunos países, casi el 70% de ciertos medicamentos vitales son falsificados", dijo Dillenberger. "IBM Verifier puede identificar la composición única de sustancias como el petróleo o cualquier tipo de comida, así como verificar la autenticidad de medicamentos que son vitales. Puede ser usado para analizar la calidad del agua o para detectar falsificaciones, incluyendo billetes falsos, mediante el análisis de patrones de impresión litográfica y tejidos del papel. El sensor es suficientemente pequeño como para ser incrustado en una tabla de cortar, recipiente o hasta en los cubiertos para detectar bacterias como E. coli antes de ingerir un alimento infectado".

"Dentro de 5 años las pruebas de patógenos tomarán segundos en lugar de días haciendo que los alimentos que comemos sean más seguros", agregó Dillenberger.

…A LA BASURA

5. Un nuevo proceso de reciclaje radical dará nueva vida al plástico viejo

En cinco años, la eliminación de basura y la creación de nuevos plásticos se transformarán por completo. Todo, desde cartones de leche y recipientes para galletas hasta bolsas de comestibles y ropa, será reciclable, y las empresas fabricantes de poliéster podrán tomar los desechos y convertirlos en algo útil nuevamente.

Esta transición será impulsada por innovaciones como VolCat, un proceso químico catalítico recientemente descubierto por investigadores de IBM que digiere ciertos plásticos (llamados poliésteres) en una sustancia que puede ser devuelta directamente a las máquinas de fabricación de plástico para hacer nuevos productos.

Los residuos plásticos están plagando nuestro planeta. En total, la humanidad haproducido más de 8 mil millones de toneladas métricas de plástico. La mitad de todo el plástico recién fabricado se convierte en basura en menos de un año. Para 2050, se proyecta que en el océono habrá más plástico que peces.

El PET es uno de los polímeros plásticos fabricados más comunes (aproximadamente el 10% del total de plásticos producidos por año), un ingrediente clave en los paquetes de alimentos y bebidas y en las fibras de tela. Históricamente, la mayor parte de este material no fue reciclado, una razón principal por la que se estima que cada año ingresan al océano 8 millones de toneladas métricas de plásticos PET.

Aquí es donde entran en juego los avances en el reciclaje de plásticos como VolCat, abreviatura de catalizador volátil. Las botellas de plástico, los recipientes y las telas a base de PET se recolectan, trituran y combinan con un catalizador químico en un horno a presión a más de 200 centígrados. Con calor y una pequeña cantidad de presión, el catalizador puede digerir y limpiar el plástico triturado, y el proceso separa los contaminantes (por ejemplo, residuos de alimentos, pegamento, suciedad, colorantes y pigmentos) del material que es utilizable para producir nuevo PET. La materia utilizable (llamada monómero) toma la forma de un polvo blanco, que se puede introducir directamente en un reactor de poliéster para fabricar plásticos nuevos.

En los próximos años, avances como VolCat harán que el reciclaje de plásticos sea más eficiente y más versátil en el tratamiento de más tipos de materiales que sus predecesores. A diferencia del reciclaje mecánico tradicional, el reciclaje de plásticos del futuro descompondrá tanto plásticos transparentes como de colores, así como recipientes sucios y limpios, para generar un producto final de alta calidad que es 100% reciclable.

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