A nanotecnologia é uma das ferramentas que podem ser utilizadas na agricultura de precisão. Mas você sabe onde esta ferramenta pode ser empregada?
Os nanomateriais encontram aplicações na proteção de plantas, nutrição e gerenciamento de práticas agrícolas devido ao tamanho pequeno (100nm ou menos), alta relação superfície/volume e propriedades ópticas únicas.
Uma ampla gama de materiais são usados para fazer nanopartículas como óxidos metálicos, cerâmicas, materiais magnéticos, semicondutores, pontos quânticos, lipídios, polímeros (sintéticos ou naturais), dendrímeros e emulsões.
Nanopartículas de quitosana estão sendo usadas na agricultura no tratamento de sementes e como biopesticida. A eficiência de absorção e os efeitos das nanopartículas no crescimento e nas funções metabólicas variam entre as plantas. A concentração de nanopartículas afeta processos como germinação e crescimento da planta.
Os usos e benefícios potenciais da nanotecnologia são enormes. Isso inclui, por exemplo:
- manejo de pragas de insetos por meio de formulações de pesticidas e inseticidas à base de nanomateriais
- aumento da produtividade agrícola usando fertilizantes encapsulados em nanopartículas para liberação lenta e sustentada de nutrientes e água
Veja abaixo o uso dos nanomateriais na como fertilizantes na agricultura
Fertilizantes
Quantidades enormes de fertilizantes na forma de sais de amônio, ureia e compostos de nitrato ou fosfato aumentaram consideravelmente a produção de alimentos, mas eles têm muitos efeitos prejudiciais sobre a microflora benéfica do solo. Outro problema é o escoamento dos fertilizantes no solo.
Fertilizantes revestidos com nanomateriais podem resolver esse problema. Os nanomateriais têm contribuições potenciais na liberação lenta de fertilizantes, pois as nanopartículas retêm o material mais fortemente da planta devido à maior tensão superficial das nanopartículas do que as superfícies convencionais.
Fertilizantes químicos como ureia, fosfato de diamônio (DAP) e superfosfato simples (SSP) são usados na agricultura para suprir a escassez de N, P e K no solo. Mas a maior parte desses fertilizantes é perdida por escoamento ou volatilização.
Estima-se que cerca de 40-70% do nitrogênio, 80-90% do fósforo e 50-70% do potássio dos fertilizantes aplicados são perdidos para o meio ambiente e não podem ser absorvidos pela planta.
Uma abordagem moderna consiste no uso de ureia nanorevestida ou outros fertilizantes químicos.
A estabilidade do nanocoating reduz a taxa de dissolução do fertilizante e permite a liberação lenta e sustentada do fertilizante revestido, que é absorvido com mais eficiência pelas raízes das plantas.
Recentemente, o uso de fertilizantes de liberação lenta se tornou um novo método para economizar o consumo de fertilizantes a fim de minimizar a poluição ambiental.
Muitos polímeros naturais e sintéticos têm sido usados para esta liberação sustentada de fertilizantes. Nanopartículas de quitosana polimérica biodegradável (∼78 nm) mostraram bons resultados para o comportamento de liberação lenta do fertilizante NPK.
Os nanofertilizantes equilibram a liberação de nitrogênio e fósforo do fertilizante com a absorção pela planta, evitando assim as perdas de nutrientes e evitando a interação indesejada de nutrientes com microrganismos, água e ar.
O nanofertilizante nanosilica encapsulado pode formar um filme binário na parede celular de fungos ou bactérias após a absorção de nutrientes e prevenindo infecções, portanto, melhora o crescimento da planta sob alta temperatura e umidade e melhora a resistência à doenças, por exemplo.
Biofertilizantes
Os biofertilizantes são microrganismos vivos e benéficos. Estes incluem micorrizas fúngicas, Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum, algumas algas, bactérias solubilizadoras de fosfato como Pseudomonas e Bacillus.
Os microrganismos convertem a matéria orgânica em compostos simples que fornecem nutrientes essenciais às plantas, melhoram a fertilidade do solo, e assim, aumenta a produtividade.
É importante destacar que a preparação, armazenamento e método de aplicação são cruciais para o sucesso da aplicação de biofertilizantes.
Porém, algumas desvantagens dos biofertilizantes devem ser apontadas, como:
- vida útil curta
- sensibilidade à temperatura
- problemas de dessecação e de armazenamento
Visando reduzir algumas desvantagens dos biofertilizantes algumas tecnologias são aplicadas em sua produção. Por exemplo, algumas formulações foram desenvolvidas para reduzir a dessecação dos biofertilizantes, isso ocorre com aplicações potenciais de nanopartículas poliméricas para o revestimento de preparações de biofertilizantes.
Outras técnicas são as emulsões água em óleo, que auxiliam no armazenamento e distribuição de microrganismos por meio de formulações líquidas. O óleo retém a água ao redor dos microrganismos, portanto, diminui a evaporação da água. Isso é particularmente favorável para microrganismos que são suscetíveis à dessecação.
As emulsões de água em óleo também melhoram a viabilidade celular e a cinética de liberação pela adição de substâncias ao óleo e/ou fases aquosas.
Fornecimento de micronutrientes
Micronutrientes como o manganês, cobre, boro, ferro, molibdênio, zinco são importantes para o crescimento e desenvolvimento das culturas.
A nanotecnologia pode ser usada para disponibilizar micronutrientes às plantas. Nano formulações de micronutrientes podem ser pulverizadas em plantas ou fornecidas ao solo para absorção pelas raízes visando melhorar a saúde e o vigor do solo.
A deficiência de ferro é um problema generalizado em plantas que crescem principalmente em alto pH e solos calcários. A aplicação foliar de compostos de ferro com a tecnologia de nanopartículas pode ser uma solução para o problema.
Pesquisadores observaram que a aplicação foliar de 500 mg L-1 de nanopartículas de ferro em feijão-fradinho aumentou significativamente o número de vagens por planta (em 47%), o peso de 1000 sementes (em 7%), o teor de ferro nas folhas (em 34%), e conteúdo de clorofila (em 10%) em relação aos controles.
As informações desta matéria foram retiradas do artigo “Nanotechnology: The new perspective in precision agriculture”
