El cuarto estado de la materia —ni sólido, ni líquido, ni gaseoso— está encontrando una aplicación muy concreta en el agro: convertir agua común en un desinfectante capaz de eliminar E. coli, Salmonella y Listeria en minutos, sin dejar residuo químico alguno. La tecnología ya tiene mercado propio, proyectos de investigación activos y al menos un caso aplicado directamente sobre cultivos hidropónicos.
El agua de riego contaminada con patógenos —bacterias como E. coli, Salmonella o Listeria— es uno de los riesgos sanitarios más persistentes de la agricultura moderna, especialmente en cultivos que se consumen crudos. La solución tradicional, el cloro y otros desinfectantes químicos, funciona, pero deja residuos, puede alterar el sabor y la composición del agua, y genera preocupaciones ambientales de largo plazo. Una tecnología que hasta hace poco pertenecía casi exclusivamente al mundo de la física y la industria de semiconductores está ofreciendo una alternativa: el plasma frío.
Qué es exactamente el plasma frío
El plasma es, técnicamente, el cuarto estado de la materia: un gas parcialmente ionizado, compuesto por electrones libres, iones, partículas neutras y radicales reactivos. Cuando ese plasma se genera a temperatura ambiente —de ahí el nombre de “frío” o “atmosférico”— y se pone en contacto con agua, ocurre algo notable: las especies reactivas del plasma migran hacia la fase líquida a través de la interfaz aire-agua, generando lo que los científicos llaman especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS), entre ellas peróxido de hidrógeno, nitratos, nitritos, ozono y radicales hidroxilo. El agua resultante, conocida como agua activada por plasma (PAW, por su sigla en inglés), conserva esa capacidad antimicrobiana durante un tiempo después del tratamiento, sin necesidad de agregar ningún químico externo.
Cómo mata realmente a los patógenos
La ciencia detrás de este efecto ya está bastante bien comprendida. Estudios especializados muestran que el agua activada por plasma logra reducciones de más de 4 log en poblaciones de E. coli —es decir, elimina más del 99,99% de la población bacteriana—, un desempeño que ni el peróxido de hidrógeno, ni el nitrato, ni el nitrito aplicados por separado, en concentraciones equivalentes a las presentes en el agua tratada con plasma, logran igualar. La investigación identificó al peroxinitrito como una de las especies bioactivas más críticas en este proceso, generado por la interacción sinérgica de varias especies reactivas de vida corta, especialmente en condiciones ácidas.
A nivel celular, investigaciones recientes muestran que el agua activada por plasma no mata a las bacterias rompiendo directamente su membrana, como sí hacen otros desinfectantes: los estudios de proteómica indican que las bacterias tratadas quedan incapaces de replicarse debido a un daño interno en sus proteínas y en su ARN, manteniendo la membrana celular intacta. Ensayos con múltiples patógenos —Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, E. coli y Staphylococcus aureus— muestran una eliminación efectiva de todos ellos dentro de un rango de 5 a 15 minutos de tratamiento, dependiendo de la especie bacteriana específica.
De la teoría a la aplicación real: hidroponía japonesa
Más allá de los ensayos de laboratorio, ya existe un caso aplicado directamente sobre un sistema de cultivo real. Investigadores de la Universidad de Nagoya y la Universidad de Meijo, en Japón, desarrollaron una tecnología de desinfección por plasma frío pensada específicamente para sistemas hidropónicos, donde la contaminación con E. coli patógena en la solución nutritiva representa un riesgo constante que tradicionalmente se combatía con tratamientos químicos —una solución que, además del riesgo ambiental, obligaba a reemplazar constantemente la solución nutritiva completa.
El mecanismo que descubrieron es particularmente elegante: el plasma de baja temperatura genera especies reactivas de oxígeno que convierten al triptófano —un aminoácido esencial para el desarrollo de las plantas, presente en la solución nutritiva— en radicales que las propias plantas todavía pueden metabolizar con normalidad, pero que resultan letales para la bacteria E. coli. El tratamiento ataca directamente las rutas metabólicas de la bacteria —los ciclos glicolítico y del ácido tricarboxílico— e inactiva una enzima crítica para su supervivencia, logrando cultivos estériles en un tiempo considerablemente menor que los tratamientos químicos convencionales, sin dañar ni a las plantas ni al ambiente.
Investigación activa en Europa y también en Latinoamérica
El interés científico por esta tecnología no se limita a un puñado de laboratorios aislados. La Unión Europea financia actualmente, a través de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el proyecto PLASMARISE, que busca construir un reactor de plasma frío de descarga de barrera dieléctrica capaz de eliminar tanto patógenos como genes de resistencia a antibióticos presentes en aguas residuales, apuntando específicamente a habilitar la reutilización segura de esa agua tratada, un desafío directamente relevante para el riego agrícola en contextos de escasez hídrica.
En paralelo, investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) presentaron en 2025 el diseño y caracterización de un sistema de descargas eléctricas en agua alimentado íntegramente con paneles solares fotovoltaicos, pensado explícitamente para evaluar la viabilidad de un tratamiento de agua sostenible en contextos de recursos limitados —un enfoque particularmente relevante para zonas rurales sin acceso confiable a la red eléctrica. En Canadá, investigadores de Polytechnique Montréal desarrollan además reactores de plasma pensados específicamente para tratar el agua usada en producción de invernadero, con resultados que muestran una reducción de oomicetos (como Pythium) sin necesidad de esterilización química, además de explorar el potencial del propio plasma como complemento nutricional nitrogenado para los cultivos.
Un mercado que empieza a tomar forma
Esta tecnología ya dejó de ser exclusivamente un tema de laboratorio para convertirse en un mercado con proyecciones concretas. Según Global Market Insights, el mercado global de agua activada por plasma para fertilización se valoró en US$24,5 millones en 2025, con una proyección de crecimiento hasta US$559,3 millones para 2035 —una tasa de crecimiento anual compuesta del 36,2%—, liderado por empresas como VitalFluid, N2 Applied y Plasma Waters, con Europa como mercado dominante y Asia-Pacífico como la región de más rápido crecimiento. El mercado relacionado de descontaminación por plasma frío para alimentos y envases, más amplio, ya alcanza los US$290 millones anuales, con una proyección de superar los US$1.000 millones para 2035.
Entre los motores de este crecimiento, la propia industria identifica la demanda de fertilizantes sostenibles, la expansión de la agricultura en ambientes controlados y la posibilidad de producir el tratamiento de forma descentralizada, usando solo aire, agua y electricidad. Los desafíos que todavía enfrenta, según el mismo análisis, incluyen el alto costo inicial de la inversión y la falta de protocolos agronómicos estandarizados para su aplicación a distintos cultivos y condiciones de agua.
Qué significa esto para el riego agrícola
Como resumió Ricardo Molina, investigador del Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC-CSIC), en un encuentro sobre el tema en 2024: las sequías prolongadas, el aumento de temperaturas y la resistencia a los antimicrobianos obligan a explorar nuevas alternativas, y el plasma se perfila como una opción “altamente prometedora” para el sector agrícola. Para el riego en particular, la promesa central de esta tecnología es doble: eliminar patógenos con una eficacia comparable o superior al cloro, sin dejar residuo químico ni alterar significativamente la composición del agua más allá de las especies reactivas que se degradan naturalmente con el tiempo, y hacerlo con un insumo tan simple como aire, agua y electricidad —lo que abre además la puerta a sistemas alimentados con energía solar en zonas rurales sin conexión estable a la red.
El camino hacia una adopción masiva en el riego agrícola todavía depende de que bajen los costos de inversión inicial y de que se establezcan protocolos claros según el tipo de cultivo y la calidad del agua de origen. Pero con un mercado que ya proyecta un crecimiento superior al 36% anual durante la próxima década, y evidencia científica que confirma su eficacia contra los patógenos más relevantes para la seguridad alimentaria, el plasma frío dejó de ser una curiosidad de laboratorio de física para convertirse en una alternativa real al cloro en el manejo del agua agrícola.
Fuentes: PMC/NCBI (Rothwell et al., agua activada por plasma con yoduro de potasio), APS Gaseous Electronics Conference 2024 (mecanismos de inactivación de E. coli), Chinese Physics B (Zhou et al.), Australian National University (peroxinitrito en PAW), Journal of Food Research and Health (inactivación de cuatro patógenos), Fertilizer Daily (desinfección por plasma en hidroponía, Universidad de Nagoya y Meijo), CORDIS / Comisión Europea (proyecto PLASMARISE), UNAM (Instituto de Ciencias Físicas, sistema de plasma con energía solar), AgriRéseau / Polytechnique Montréal (plasma frío en invernaderos), Global Market Insights (mercados de agua activada por plasma y descontaminación por plasma frío), Biotech-Spain (IQAC-CSIC).
por José Rios