Com informações da Agência Fapesp - 14/02/2022
O conceito dos fertilizantes aprimorados e as partículas de revestimento desenvolvidas pela equipe (no alto à direita).
[Imagem: Luciana Moretti Angelo et al. - 10.1016/j.carbpol.2021.117635]
Pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram uma tecnologia para revestir as partículas dos fertilizantes agrícolas com um material natural e biodegradável.
Com esse revestimento, o princípio ativo de cada fertilizante é liberado de forma controlada e gradativa, permitindo reduzir a quantidade utilizada, aumentar o tempo entre as aplicações, diminuir o desperdício e reduzir o custo para os agricultores.
A aplicação de fertilizantes hoje é largamente ineficiente, com grande quantidade do material se perdendo por volatilização, solubilização ou simplesmente por sua lixiviação para o solo, pelas águas de irrigação ou das chuvas. Isso significa que, em vez de ser capturado pelas plantas, grande parte do fertilizante vai diretamente poluir os mananciais e os rios, o que inclui as águas que serão coletadas posteriormente para uso da população.
Uma forma de reduzir a quantidade de fertilizante utilizado, promover sua eficiência e minorar tanto quanto possível o impacto ambiental é encapsular os nutrientes com revestimentos biodegradáveis, que garantam sua liberação controlada e gradativa na água e no solo.
Luciana Moretti e seus colegas da UFSCar encontraram uma rota para fazer isto usando a quitosana, um polímero de base biológica, abundante, renovável e fácil de obter.
Fertilizantes com quitosana
A quitosana é produzida por meio da quitina, um polissacarídeo presente nos exoesqueletos de crustáceos - como camarões, lagostas e caranguejos - e nos revestimentos de insetos e micélios fúngicos.
"A quitosana possui propriedades mecânicas muito boas, aliadas à capacidade de formar géis, fibras, filmes e microesferas, que possibilitam as mais diversas aplicações. É extremamente atraente devido à sua biocompatibilidade, biodegradabilidade e não toxicidade," explicou a professora Roselena Faez, coordenadora da pesquisa.
A equipe preparou microesferas e microcápsulas de quitosana para revestir os fertilizantes e usou uma técnica que eles já haviam desenvolvido anteriormente para monitorar a liberação dos nutrientes do fertilizante no solo ao longo tempo. Isto é feito sem precisar fazer coletas, apenas medindo-se a condutividade elétrica do solo, que varia de acordo com a presença dos elementos nutrientes que compõem o fertilizante.
Agora a equipe monitorou também a biodegradação, para verificar a eficácia do encapsulamento de quitosana e a disponibilidade dos nutrientes para as plantas. "Verificamos que a liberação se relaciona tanto com o processo difusional, isto é, com a entrada de água e saída de nutrientes, quanto com a biodegradação da matriz [de quitosana]. Observamos que, durante os primeiros 30 dias, ocorre o processo de liberação, relacionado com o mecanismo de intumescimento e difusão, e a biodegradação. Após 40 dias, todo o nutriente já se encontra liberado e a biodegradação ocorre apenas na matriz," contou Roselena.
A ideia é fazer com que todo o ciclo de fertilização ocorra envolvendo materiais naturais e biodegradáveis, evitando a poluição principalmente das águas.
[Imagem: Chiaregato et al. - 10.1016/j.carbpol.2021.119014]
A equipe está prosseguindo os trabalhos para avaliar a distribuição tanto de macronutrientes essenciais, como potássio, nitrogênio e fósforo, como dos chamados micronutrientes, como cobre, manganês, ferro etc.
O objetivo final é chegar aos chamados "fertilizantes de eficiência aprimorada", que pressupõem o ajuste de vários parâmetros, como a liberação paulatina de nutrientes e sua absorção pela cultura, a biodegradabilidade do material de revestimento e a relação custo-benefício do produto.
Artigo: Biodegradation and viability of chitosan-based microencapsulated fertilizers
Autores: Luciana Moretti Angelo, Débora França, Roselena Faez
Vol.: 257, 117635
DOI: 10.1016/j.carbpol.2021.117635
Artigo: A review of advances over 20 years on polysaccharide-based polymers applied as enhanced efficiency fertilizers
Autores: Camila Gruber Chiaregato, Débora França, Lucas Luiz Messa, Tamires dos Santos Pereira, Roselena Faez