Cientistas usam material biodegradável para encapsular fertilizantes agrícolas

Por José Tadeu Arantes – Agência FAPESP – 14 de fevereiro de 2022 – Estratégia testada na UFSCar permite diminuir a quantidade de produto aplicado na lavoura, reduzindo o impacto ambiental (medições feitas no solo; crédito: acervo das pesquisadoras)

Um dos graves problemas ambientais da atualidade são os resíduos de fertilizantes, pesticidas e reguladores de crescimento deixados no solo pela agricultura – principalmente nas unidades produtivas de grande escala.

Além do fato de que esses agroquímicos poderiam, em muitos casos, ser substituídos por alternativas ambientalmente saudáveis e sustentáveis, existe o agravante de que eles são, geralmente, aplicados em quantidades muito maiores do que as necessárias, com o intuito de compensar eventuais perdas por volatilização, solubilização ou lixiviação para o solo.

No caso específico dos fertilizantes, uma forma de reduzir a quantidade de material 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.

Uma linha de pesquisa voltada para o desenvolvimento de materiais destinados ao encapsulamento de fertilizantes vem sendo conduzida desde 2014 por pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), no campus de Araras.

Artigo a respeito foi publicado no periódico Carbohydrate Polymers.

O estudo contou com apoio da FAPESP por meio de Auxílio Regular concedido à sua coordenadora, Roselena Faez.

E de Bolsa de Doutorado, concedida à segunda autora, Débora França.

“Os fertilizantes são constituídos por sais muito solúveis, facilmente carregáveis pelas chuvas.

O encapsulamento possibilita que sejam liberados de forma controlada e gradativa, permitindo reduzir a quantidade utilizada e o desperdício”, diz Faez à Agência FAPESP.

Eficiência aprimorada

Segundo a pesquisadora, resolver a questão do encapsulamento é um passo indispensável para a obtenção dos chamados “fertilizantes de eficiência aprimorada” (EEFs, na sigla em inglês).

Estes pressupõem o ajuste de vários parâmetros: a liberação de nutrientes e sua absorção pela cultura; a biodegradabilidade do material de revestimento; e a relação custo-benefício do produto.

“Para chegar ao material apropriado para o revestimento, nós partimos da quitosana, um polímero de base biológica, abundante, renovável e fácil de obter”, afirma.

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”, informa a pesquisadora.

Com base na quitosana, Faez e suas colaboradoras prepararam microesferas e microcápsulas para revestir os fertilizantes.

“Em trabalho anterior, realizado em parceria com o professor Claudinei Fonseca Souza (UFSCar-Araras), nós já havíamos utilizado uma técnica para monitorar a liberação dos nutrientes do fertilizante no solo, sem precisar fazer coletas.

Isso se consegue medindo-se a condutividade elétrica do solo e correlacionando tal parâmetro com a liberação dos nutrientes”, conta.

No trabalho atual, o grupo cotejou a liberação com a biodegradação, para verificar se durante a liberação já tem início o processo de biodegradação.

“Nossos resultados são inéditos na literatura. 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. 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”, relata Faez.

Após a publicação do artigo, o grupo prosseguiu com as pesquisas, visando agora compreender o efeito dos nutrientes, seu tipo e quantidade no processo de biodegradação.

“Estamos trabalhando com macronutrientes essenciais (potássio, nitrogênio e fósforo) e também micronutrientes (cobre, manganês, ferro etc.), avaliando o sistema microbiológico do solo durante e após a biodegradação do polímero”, diz a pesquisadora.

O artigo Biodegradation and viability of chitosan-based microencapsulated fertilizers pode ser acessado em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861721000230.

Um artigo de revisão sobre os avanços obtidos ao longo dos últimos 20 anos em polímeros à base de polissacarídeos aplicados como fertilizantes de eficiência aprimorada – intitulado A review of advances over 20 years on polysaccharide-based polymers applied as enhanced efficiency fertilizers – acaba de ser publicado por Faez e colaboradores e está disponível em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861721014016.