Pesquisa desenvolveu sachês de amido processados com ureia
e ácido cítrico e reforçados com zeólita rica em íons de cobre
(foto: João Otávio Donizette Malafatti)
Invólucros reforçados com
nanopartículas podem ser preenchidos com diversas formulações de produtos
granulados necessários para as plantações, versatilidade que facilita a
aplicação pela agroindústria
Uma inovação que vem sendo
desenvolvida pelo Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio
(LNNA) da Embrapa Instrumentação, em São Carlos, em conjunto com a Universidade
Federal de São Carlos (UFSCar) tem grande potencial para substituir os
polímeros empregados em fertilizantes para o solo. São sachês de amido
reforçados com nanopartículas que acondicionam fertilizantes em pó ou
granulados. O amido é um polímero biodegradável e, na forma de sachê, pode ser
preenchido com uma mistura variada de nutrientes indispensáveis para os
cultivos.
“Há nutrientes essenciais e insubstituíveis
para a planta, como o trio nitrogênio, fósforo e potássio [NPK] –
usualmente aplicado no solo na forma de um composto altamente solúvel, o sal
cloreto de potássio. O agricultor geralmente aplica no campo uma quantidade
elevada a fim de garantir a absorção. Entretanto, a planta cultivada não
consegue absorver de imediato todo esse fertilizante”, explica o químico João Otávio Donizette Malafatti. “Esse excesso torna-se uma perda econômica e pode contaminar o
ambiente adjacente. Os sachês visam o controle da liberação para que a planta
se alimente gradualmente. Nesse sentido, modulamos diferentes tipos de sachês
dependendo dos nutrientes que vamos adicionar em seu interior.”
Supervisionado pela
pesquisadora da Embrapa Instrumentação Elaine Cristina Paris,
Malafatti é primeiro autor de artigo publicado no Journal of
Inorganic and Organometallic Polymers and Materials sobre o trabalho.
Paris é pesquisadora do Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) da UFSCar.
Malafatti desenvolveu sachês de
amido processados com ureia e ácido cítrico e reforçados com zeólita rica em
íons de cobre. A zeólita é um mineral poroso conhecido por sua alta capacidade
de adsorção de íons em geral, como o de cobre.
“O amido é um material
suscetível à degradação. Assim, é necessária uma formulação para que os sachês
preservem suas características até o destino, no solo. Nesse processo, os íons
de cobre presentes na zeólita têm dupla função: apresentam grande propriedade
antimicrobiana, tanto para fungos quanto bactérias, controlando o crescimento
de microrganismos e, além disso, são fontes de micronutriente mineral,
posteriormente absorvido pelas raízes.” No estudo, a presença do cobre
controlou o crescimento do fungo Alternaria alternata, exemplifica
Malafatti. “O que se busca é um balanço da preservação dos sachês na aplicação
final, no solo, com a posterior disponibilização de seu conteúdo ao meio
externo.”
Resistência
e estabilidade
Segundo ele, os polímeros
biodegradáveis, matrizes de amido, ainda precisam superar certos desafios na
comparação com similares derivados de petróleo, principalmente quanto à
resistência mecânica e à estabilidade ao longo do tempo. Por isso, a pesquisa
busca desenvolver formulações capazes de aprimorar tais propriedades.
No estudo, o grupo avaliou
várias concentrações de zeólita e alcançou um valor máximo de 3% em relação ao
amido, obtendo um ganho significativo de resistência mecânica. Acima desse
limite, as partículas tendem a se aglomerar, fragilizando o filme. A zeólita,
além de liberar nutrientes, cumpre outra função em períodos de seca. “Ela pode
armazenar água, por ser muito porosa e hidrofílica, ou seja, apresenta alta
afinidade com moléculas de água”, explica Paris. A pesquisadora compara o sachê
a um saquinho de chá, no qual se adiciona o fertilizante granulado.
O trabalho foi apoiado pela
FAPESP por meio de bolsas de iniciação científica, pós-doutorado no Brasil e no exterior.
Versatilidade
Segundo os cientistas, os
sachês são um sistema versátil, pois tanto podem contribuir para aumentar a
solubilidade dos fertilizantes que estão armazenados internamente como podem
auxiliar no controle da liberação de fontes altamente solúveis, visando
diminuir a perda de fertilizantes por dispersão aérea e por lixiviação
proveniente das chuvas.
Em trabalho anterior, também
supervisionado por Paris, a estudante de doutorado da UFSCar Camila Rodrigues Sciena usou
um candidato a fertilizante, a hidroxiapatita, fonte de fósforo, com o objetivo
de aumentar sua solubilidade. Os cientistas conseguiram um caminho: a
acidificação do meio, com o uso de pectina na composição dos sachês de amido
que, associada à hidroxiapatita nanoparticulada, promoveu o aumento da
solubilidade.
“Com a água, o amido torna-se
gelatinoso e segura o fertilizante no solo disponível para a planta, de modo
que pode minimizar futuras perdas com chuva ou vento. O objetivo é reduzir a
percolação [passagem da água pelo material poroso, gerando a extração dos
compostos] e o arraste do fertilizante particulado dentro do sachê”, diz
Sciena.
No caso do trabalho de
Malafatti, o grupo está lidando com um fertilizante altamente solúvel que, em
contato com água, é rapidamente solubilizado. “Neste caso, a intenção é que o
fertilizante seja disponibilizado de modo gradual, evitando perdas por
lixiviação ou dispersão aérea. É uma liberação sustentada, que dependerá da
formulação dos sachês”, diz Paris.
Para testar a capacidade de liberação
dos nutrientes, os sachês foram mantidos em meio aquoso por 30 dias. Os
resultados do experimento demonstraram liberação parcial de íons de cobre (7 mg
L-1) e ureia (300 mg L-1). As propriedades hidrofílicas dos sachês favoreceram
o contato com o meio externo, ajudando a permeação da água e a liberação do
cloreto de potássio. “Os sachês obtidos poderiam minimizar as perdas na
aplicação de fertilizantes, além de controlar a quantidade do nutriente que
estaria em contato com o solo”, afirmam os autores.
Também foram feitos testes de
solubilidade e citotoxicidade da zeólita de cobre, para determinar as
propriedades e sua potencial interação com o ambiente após a liberação dos
sachês. Os resultados dos testes de citotoxicidade, realizados no crescimento de
raízes de agrião, sugerem 92% de viabilidade de germinação no desenvolvimento
da planta após uma hora de exposição à zeólita, indicando que ela pode ser
aplicada para o uso na agricultura. Para verificar a disponibilidade do cobre,
foram realizados testes de solubilidade em água (pH neutro) e em ácido cítrico.
A eficácia de dessorção (processo pelo qual uma substância é liberada da massa
ou da superfície de outra substância) do cobre aumenta em meio ácido, sendo
observado uma elevação de 5% para 45% do total esperado.
Custos e
customização
Segundo Paris, as pesquisas no
momento buscam alternativas de baratear processos e materiais para a liberação
prolongada de fertilizantes. “O amido é uma matéria-prima promissora, embora a
adição de componentes extras possa influenciar no custo final do material. No
trabalho de Malafatti, não usamos o amido proveniente de outras fontes, como de
resíduos, por exemplo. É um amido comercial”, diz a pesquisadora. “Mas para a
fertilização do solo não é necessário ser um amido de alta pureza, como
aquele usado na indústria alimentícia. Então, o objetivo é tentar baratear o
máximo possível para que a agroindústria consiga incorporar. Assim, os sachês
têm um maior potencial de serem efetivamente inseridos no mercado, contribuindo
para o avanço de tecnologias na agricultura.”
Outra vantagem é que o
fertilizante adicionado não afeta o processamento do sachê em sua formulação ou
formato. “Qualquer fertilizante granulado ou particulado pode ser inserido no
sachê, outro ponto positivo para a incorporação pela indústria”, ressalta
Malafatti. Além disso, o sachê evita a manipulação direta dos fertilizantes na
forma de partículas por trabalhadores do setor agrícola.
Segundo Paris, a tecnologia
ainda está em escala laboratorial. A aplicação imediata se daria em paisagismo,
jardinagem, hidroponia ou casas de vegetação (estufas). Para grandes produções
agrícolas são necessárias otimizações de escalonamento e viabilidade econômica,
que são as próximas etapas planejadas pelo grupo.
Sciena lembra que o invólucro
pode ser utilizado para diferentes culturas. “A uva tem necessidades diferentes
do tomate, por exemplo. É uma espécie de fertilização customizada, em que se
pode adequar uma mistura de nutrientes desejáveis e também do tipo de sachê, um
mais ácido, para potencializar a solubilização de fertilizante pouco solúvel, e
outro menos ácido, para solubilizar lentamente o fertilizante que já é
solúvel”, resume.
O artigo Copper-modified
faujasite zeolite reinforcement in biodegradable starch sachets for potassium
fertilizer releasing pode ser lido em: link.springer.com/article/10.1007/s10904-025-03655-1.
Karina Ninni
Agência FAPESP
https://agencia.fapesp.br/saches-de-amido-liberam-fertilizante-de-forma-controlada-e-podem-substituir-polimeros-derivados-de-petroleo/56561
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