Engenharia Física e Tomates: UTEC Lidera Pesquisa Pioneira em Magnetoestimulação de Sementes

Utilizar campos magnéticos para estimular el potencial biológico de las semillas y producir en menor tiempo y con menos insumos es el objetivo de una investigación que se lleva adelante en UTEC. 

La investigación en magnetoestimulación de semillas busca desarrollar métodos innovadores y sostenibles para mejorar la germinación y el vigor de especies vegetales. Además, es una técnica con potencial para ser usado en especies nativas con dificultades de germinación y propagación. En el caso del Butiá, por ejemplo, podría colaborar a acelerar la regeneración de poblaciones de palmeras afectadas.

El trabajo está a cargo de este trabajo está el Grupo de Investigación en Agroecología, Sustentabilidad y Medio Ambiente de la Universidad Tecnológica y combina el trabajo de investigadores de dos carreras: Ingeniería Agroambiental que se dicta en UTEC Durazno e Ingeniería en Mecatrónica que se dicta en UTEC Fray Bentos. 

Involucró el diseño y construcción de equipamiento experimental propio, así como la implementación de ensayos biológicos orientados a evaluar el potencial de los campos magnéticos como tratamiento pregerminativo en semillas y como herramienta para mejorar procesos asociados a la producción vegetal.El trabajo surge como resultado de una colaboración académica internacional entre UTEC y la Universidad Antonio Nariño  en Colombia.

Las semillas son el punto de partida de gran parte de la producción agrícola y de numerosos programas de restauración ecológica. “Sin embargo, muchas especies presentan procesos de dormancia o latencia que retrasan y reducen la germinación, mientras que otras pierden vigor durante el almacenamiento o muestran una emergencia poco uniforme en campo. Por esta razón, estimular las semillas antes de la siembra es una práctica ampliamente utilizada para mejorar la velocidad y el porcentaje de germinación, favoreciendo además un establecimiento más homogéneo de los cultivos”, explicó el ingeniero Hernando Jimenez, becario postdoctoral en UTEC Durazno. Jiménez viene de trabajar en la Universidad Antonio Nariño en Colombia,  se radicó en Durazno y se incorporó al equipo por un periodo de dos años. Impulsó la línea de trabajo que comenzó sus primeros ensayos en julio de 2024. 

El proyecto logró obtener resultados iniciales que la investigadora de UTEC, María Laura Umpierrez, docente de Ingeniería Agroambiental, destaca como “fundamentales para potencialmente reducir fertilizantes y plaguicidas, logrando plantas más saludables y resistentes a plagas en cultivos más sostenibles”.  

Las semillas se estimulan habitualmente con otras técnicas efectivas pero algunas pueden requerir un consumo importante de recursos, generar residuos o presentar limitaciones para determinadas especies. Por eso la propuesta desarrollada por UTEC explora una alternativa innovadora basada en la aplicación de campos magnéticos de baja intensidad. La magnetoestimulación es una técnica que utiliza campos magnéticos controlados para inducir cambios fisiológicos en organismos vivos y actualmente se investiga como una alternativa física a algunos tratamientos pregerminativos tradicionales. A diferencia de los convencionales, la magnetoestimulación no implica el agregado de sustancias químicas ni modificaciones físicas permanentes sobre la semilla. 

“El objetivo es activar procesos fisiológicos asociados a la absorción de agua, la actividad metabólica y el desarrollo inicial de la plántula mediante un estímulo físico controlado. Además, el proyecto permitió desarrollar tecnología propia para generar y controlar los campos magnéticos utilizados en los experimentos, fortaleciendo las capacidades nacionales en un área emergente de investigación”, dijo Jiménez. 

Proyecciones hacia una escala industrial y la flora nativa

El trabajo en semillas de tomate se realizó para validar la tecnología con ciclos cortos y bien conocidos. 

El horizonte del proyecto busca trascender el laboratorio e impactar directamente en la sostenibilidad ambiental y la producción masiva. Uno de los próximos pasos consiste en replicar estos resultados en Colombia a través de un convenio con la empresa Flexport para evaluar el sistema de magnetoestimulacion en un entorno agroindustrial, con capacidad de producir de tres millones de plantines al año, lo que permitirá validar la tecnología a escala industrial. 

Simultáneamente, el equipo ha comenzado a explorar una aplicación inédita a nivel global: el uso de campos magnéticos en frutales y especies nativas del Uruguay para facilitar la reforestación. Dado que muchas especies autóctonas presentan dificultades para germinar, esta técnica podría convertirse en una herramienta revolucionaria para la recuperación de ecosistemas.

“Uno de los aspectos más relevantes del proyecto ha sido la posibilidad de extender los ensayos hacia semillas de flora nativa uruguaya como espinillo y butiá. Esto abre nuevas oportunidades para aplicar la magnetoestimulación tanto en sistemas productivos como en programas de conservación y restauración de ecosistemas”, planteó Jiménez. 

Por otra parte, la UTEC cuenta con un Banco de Germoplasma pensado para apoyar estrategias de conservación así como un vivero de nativas en el que trabaja en Durazno, ubicado en la Escuela Agraria.

De la idea a la fabricación propia: la sinergia interdisciplinaria 

Ante la necesidad de contar con un equipo de magnetoestimulación, que en el mercado internacional es costoso y de difícil acceso, el equipo de UTEC decidió fabricar su propio prototipo. Lo que iba a costar mucho dinero y tiempo se hizo desde Uruguay. “Lo hicimos acá y es un producto nuestro”, destaca Jiménez. El éxito de este desarrollo fue posible al unir las capacidades de los laboratorios de Mecánica y Electrónica de Ingeniería en Mecatrónica de UTEC Fray Bentos y los de Productos Naturales y Servicios Ecosistémicos  y de fabricación abierta de UTEC Durazno. La pieza clave fue la incorporación de Diego Quiroga, docente de Mecatrónica, quien aportó la ingeniería pesada necesaria para pasar de la teoría biológica a la realidad tecnológica, liderando el desarrollo del hardware, software, uso de algoritmos de IA vinculados al análisis de imágenes y el control electrónico de precisión.

Este ecosistema de trabajo permitió involucrar a estudiantes de ambos mundos del agro, la tecnología y la mecánica, quienes ya están produciendo conocimiento aplicado. Por el lado del agro, el estudiante de Ingeniería Agroambiental, Lucas de los Campos y Alejandra Bermúdez se sumaron desde el inicio para aplicar la técnica en el estudio de hongos para su tesina. Mientras, desde Mecatrónica varios alumnos desarrollan sus proyectos de grado y prácticas profesionales enfocados en la potencia eléctrica del equipo y la creación de sistemas de trazabilidad automatizada, estos últimos resumidos ya en una tesis de Ingeniería Mecatrónica presentada por el estudiante Pablo Rios. De esta forma, UTEC funciona como un centro de experimentación en el que futuros profesionales dejan de lado la teoría para resolver desafíos reales, como el monitoreo día tras día de la germinación o el aumento de la capacidad magnética del dispositivo.
 

El método Taguchi y la optimización de la investigación

Para alcanzar resultados científicamente sólidos con recursos optimizados, el equipo implementó el método Taguchi como metodología de diseño experimental, la cual es una técnica de optimización estadística originaria de la industria automotriz que permite reducir drásticamente la cantidad de ensayos necesarios en un experimento. Mientras que un diseño experimental tradicional para un ensayo de este tipo, combinando todas las variables, podrían habría requerido cientos de réplicas, este método permitió obtener datos estadísticamente significativos con apenas treinta ensayos, identificando que la clave del éxito no reside solo en la intensidad del campo o el tiempo de exposición, sino en la interacción precisa entre ambas variables. Gracias a esta eficiencia, el equipo logró completar un ensayo con 1.500 semillas de tomate y publicar sus primeros hallazgos en la revista Links y fue invitado a presentar la versión extendida del trabajo en la revista IEEE TAFE (Transactions on AgriFood Electronics). Este enfoque matemático permitió a los investigadores de áreas biológicas y tecnológicas hablar un mismo idioma.

"Cuando comenzamos este trabajo, la magnetoestimulación era inexistente en Uruguay, principalmente una hipótesis que queríamos poner a prueba. Hoy contamos con resultados experimentales que respaldan su potencial, tecnología desarrollada localmente y nuevas preguntas científicas que nos impulsan a seguir avanzando”, contó Jiménez.