Jordbruksproduktionen i USA använder nästan 700 miljoner pund bekämpningsmedel varje år, enligt Consumer Reports, och nästan tre fjärdedelar av de 6, 953 producerar prover som testades av U.S.A. Department of Agriculture 2014 innehöll bekämpningsmedelsrester, enligt miljöarbetsgruppen, en ideell organisation som arbetar för att skydda människors hälsa och miljön.
Inför denna statistik, forskare i Spanien och Belgien, forskare i Kina, och en ung uppfinnare i Frankrike undersöker nya sätt att upptäcka bekämpningsmedel på produkter.
Problemet? Det bästa sättet att identifiera bekämpningsmedelsrester på frukt och grönsaker är antingen genom gas- eller vätskekromatografi-masspektrometri, en process som kräver dyr (som i tiotusentals dollar) och skrymmande utrustning. Tricket är att komma på en billigare metod och en mindre enhet som kan användas för fälttester, eller till och med av konsumenter när de är i butiken eller hemma.
Här är fyra sätt som forskare försöker få det att hända.
Gör detektion av bekämpningsmedel överkomligt och tillgängligt
En grupp spanska forskare från University of Jaén har kommit på en lösning för att ta itu med frågan om ett mer överkomligt sätt (mindre än $2, 000 enligt en snabb produktsökning av den utrustning som behövs) för att upptäcka närvaron av clothianidin, en typ av neonikotinoid insekticid i produkter. Ett prov av produkten injiceras i teflonrör som är löst lindade runt en 15 watt lågtryckskvicksilverlampa. En fotokemisk reaktion uppstår, möjliggör upptäckt av bekämpningsmedlet i mycket små nivåer med hjälp av ett datorprogram. Här är lite mer detaljer om exakt hur det hela fungerar.
Julia Jiménez-LÁ³pez, en av forskarna i projektet, berättar Modern bonde i ett mejl om att de kunde ha patenterat processen, men istället beslutade forskarna att publicera detaljer om metoden som andra forskare kan använda om de så önskar. Hennes team fortsätter att förbättra systemet och har planer på att marknadsföra tekniken "inom en snar framtid."
"Vår forskargrupps avsikt är att fortsätta att förbättra våra system för analys av bekämpningsmedel så att de inte bara kan användas i rutinlaboratorier, eller för kvalitetskontroll, men också av allmänheten, genom bärbara enheter som utför samma analys med fokus på var bekämpningsmedlet förekommer på produkter, ” säger Jiménez-LÁ³pez.
“En alkomätare för frukt och grönsaker”
En illustration av MOF skapad av det internationella laget, och består av organiska molekyler och metalljoner. Bild:KU Leuven – Centrum för ytkemi och katalys
En internationell forskargrupp ledd av belgiska forskare från universitetet i Leuven i samarbete med IMEC, ett belgiskt forskningscenter för nanoteknik, har skapat en "elektronisk näsa" för att nosa upp bekämpningsmedel. Processen använder metall-organiska ramverk (MOFs), konstgjorda mikroskopiska svampar som kan absorbera fosfonater som finns i bekämpningsmedel.
Se det som en alkomätare för frukt och grönsaker, men istället för att mäta hur mycket alkohol en förare har konsumerat mäter den om fosfanater (glyfosat, herbiciden "Roundup" är ett exempel på en) finns på en frukt eller grönsak, även på små nivåer. Postdoktor Ivo Stassen, som leder teamet bakom projektet med Rob Ameloot, sa i ett pressmeddelande från universitetet att koncentrationerna de har att göra med är extremt låga, motsvarande "en droppe vatten i en olympisk simbassäng".
Denna teknik kan också detektera nervgas på mycket låga nivåer. Stassen och Ameloot tror att tekniken kommer att ha en mängd andra användningsområden också, från tidig upptäckt av lungcancer genom att screena en persons andetag till att skilja imiterat vin från det äkta. Arbetet med projektet fortsätter.
Scan Eat:Scan, och äta (eller inte, om det finns för mycket bekämpningsmedel)
Scan Eat, skapelse av den 25-årige franske collegestudenten Simon Bernard. Bild:Green Tech
Simon Bernard, en 25-årig fransk collegestudent på sitt sista år vid National Maritime College of France i Normandie, har kommit på en bekämpningsmedelsdetektor som han kallar "Scan Eat." Den lilla enheten som är lika stor som en flash-enhet är ansluten till en smartphone-app som gör det möjligt för användaren att skanna en bit frukt eller en grönsak medan han handlar för att fastställa nivåerna av bekämpningsmedel som finns på dess yta, enligt den franska nyhetssajten Sciences et Avenir.
Enheten är baserad på en miniatyriserad infraröd spektrometer skapad 2014 av Consumer Physics, en israelisk start-up vars produkt Scio tillåter användare att samla information om den molekylära sammansättningen av föremål (som växter och mat) genom att skanna dem med en enhet som avger ett nära infrarött ljus vid en specifik våglängd och reflekterar matens molekylära signatur.
Bernard arbetar med att omvandla tekniken för att känna igen bekämpningsmedel och bestämma hur mycket av kemikalien som finns på frukten eller grönsaken. Hans idé gav honom 150 000 euro utmärkelse från Frankrikes miljöministerium och nio månader på en regeringssponsrad grönteknologisk inkubator där han arbetar med de algoritmer som behövs för att omvandla data till förståeliga bekämpningsmedelsnivåer som konsumenter kan läsa på sina smartphones.
MacGyver skulle vara stolt
En prototyp av det smartphone-baserade systemet. Foto:Qingsong Mei et al./Biosensors and Bioelectronics.
Forskare från Hefei University of Technology i Kina och National University of Singapore, utvecklade en detektor för bekämpningsmedlet thiram som använder papper och en smartphone, enligt Phys.Org. Forskarna skapade nanopartiklar som avger en fluorescerande signal på papperet, och en utrustning som skannar papperet med en liten laser. En smartphone-app som forskarna designade läser sedan av skillnaderna i det fluorescerande ljuset och omvandlar informationen till förståeliga nivåer av bekämpningsmedlets närvaro.
"Vi gör nu systemet användbart för verkliga tillämpningar, ” Prof. Yong Zhang, en huvudförfattare till studien från National University of Singapore, säger till Elsevier.com."Vi planerar att använda tekniken för att detektera flera molekyler samtidigt "" något som kallas multiplexdetektion. På så sätt kunde vi, till exempel, testa kvaliteten på maten vi äter varje dag.”
Om man inte väntar på att dessa typer av enheter ska bli allmänt tillgängliga och kostnadseffektiva, konsumenter som är oroliga för att få i sig syntetiska bekämpningsmedelsrester kan köpa ekologiskt eller lita på EWG:s "Clean 15"-lista över konventionellt odlade frukter och grönsaker som tenderar att ha mindre bekämpningsmedel som används i sin produktion, och att undvika andra som förlitar sig på hög användning av bekämpningsmedel i sin odling.
