Pesquisadores da Embrapa e das universidades de Ribeirão Preto ( Unaerp ), Estadual Paulista ( Unesp ) e de São Paulo ( USP ) desenvolveram um revestimento à base de polímero derivado de óleo de mamona e argila mineral que é capaz de liberar de forma controlada a uréia, fertilizante nitrogenado amplamente utilizado na agricultura. Testes em casa de cultivo com capim-piatã demonstraram que o fertilizante revestido promove melhor absorção de nitrogênio por parte da planta e maior produção de biomassa em comparação com a uréia sem revestimento.

Trata-se da primeira avaliação com plantas desse tipo de revestimento à base de óleo de mamona e nanoargila realizada no Brasil. O revestimento reduz custos e o desperdício de fertilizantes no solo. Os experimentos, realizados no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio ( LNNA ), sediado na Embrapa Instrumentação (SP), e no Laboratório de Processos e Materiais ( ProMat ) da Universidade de Ribeirão Preto, mostraram o impacto imediato da tecnologia.

A ureia sem revestimento liberou mais de 85% do nitrogênio em apenas quatro horas nos testes de liberação em água, de acordo com o professor da Unaerp Ricardo Bortoletto-Santos, supervisionado em seu pós-doutorado pelo pesquisador da Embrapa e coordenador do LNNA Caue Ribeiro . "Quando a ureia foi revestida apenas com poliuretano, polímero derivado de óleo de mamona, essa liberação foi retardada, mas atingiu cerca de 70% em nove dias. Já a incorporação de apenas 5% da nanoargila mineral montmorilonita à matriz polimérica prejudicada essa taxa: apenas 22% da toxicidade foi liberada no mesmo período, evidenciando o papel da nanoestrutura do revestimento no controle da liberação do nutriente", constatou Bortoletto-Santos.

Para o pesquisador Caué Ribeiro, esse efeito ocorre porque a nanoargila cria uma espécie de barreira inteligente dentro do revestimento. "Além de dificultar fisicamente a passagem da água, ela interage quimicamente com o nitrogênio liberado. Assim, retém o nutriente por mais tempo e o libera de forma gradual, mais próximo do ritmo de absorção da planta", explica o especialista em nanotecnologia.

Foto acima : Pedro Octávio e Caue Ribeiro, Ricardo Bortoletto-Santos e Alef

Pesquisa supera desafios

O revestimento de fertilizantes para obter os chamados fertilizantes de liberação controlada ou lenta é uma tecnologia que encapsula compostos (pequenas partículas) de nutrientes. A pesquisa propôs desenvolver um sistema de revestimento baseado em nanocompósitos para cobertura de misturas de uréia, testadas em um meio solo-planta em casa de vegetação. O sistema foi produzido a partir de poliuretano, um polímero de origem renovável e biodegradável, que confere boa adesão, resistência mecânica e perfil de manipulação controlada ao fertilizante. À matriz polimérica foram incorporadas pequenas quantidades da montmorilonita, variando entre 2% e 10% em relação à massa da uréia.

Bortoletto-Santos ( à esquerda na foto ) explica que a montmorilonita tem uma estrutura em lamelas, plaquetas que se empilharam como escamas em distância nanométrica. Essas camadas, quando dispersas em uma matriz polimérica, podem ser esfoliadas ou intercaladas, resultando em uma distribuição em nanoescala que altera significativamente as propriedades de transporte do revestimento.

A uréia é o fertilizante nitrogenado mais utilizado no mundo, principalmente pelo seu alto teor de nitrogênio (cerca de 45% em massa). Mas sua alta solubilidade no solo é um grande desafio agronômico, porque pode levar a transformações no solo e aos diferentes processos de emissões gasosas.

“Em condições normais, o fertilizante se dissolve rapidamente, resultando em perdas ambientais significativas, como a volatilização de amônia e a emissão de óxido nitroso, um potente gás de efeito estufa”, observa Caue Ribeiro.

Já uma inovação desenvolvida por pesquisadores pesquisados ​​na formação de uma camada fina, semelhante a um plástico, contínua e transparente ao redor dos recipientes de uréia. O desempenho superior da uréia revestida foi diretamente associado à estrutura nanocomposta interna da cobertura e ao seu comportamento funcional.

Fotos acima: Pedro Octávio 

Fertilizante com eficiência agronômica

No experimento em casa de cultivo, a adubagem com fertilizante de liberação controlada teve um impacto significativo na eficiência agronômica. Houve efeito cumulativo evidente em todos os quatro cortes sequenciais da grama ao fim dos 135 dias de produção, o que comprovou a eficiência do novo revestimento. A fertilização foi realizada 15 dias após a germinação das sementes, no arranjo de bloco aleatorizado com duas plantas cultivadas em cada um dos 35 vasos com cinco réplicas.

Com o uso dos fertilizantes revestidos com nanoargila, tanto que as taxas de produção de massa seca foram maiores durante o experimento; como a absorção total de nitrogênio foi significativamente maior, atingindo o dobro da taxa de absorção em comparação ao controle fertilizado com uréia sem revestimento.

"Os resultados, portanto, destacam o papel crucial da nanoestrutura do revestimento em aumentar a eficiência do uso de nutrientes e, ao mesmo tempo, minimizar as perdas ambientais. A abordagem é promissora para permitir o uso de revestimentos mais finos, sem comprometer o desempenho, o que oferece uma alternativa sustentável para a próxima geração de fertilizantes de liberação controlada", afirma Bortoletto-Santos.

O pesquisador da Embrapa Pecuária Sudeste (SP) Alberto Carlos de Campos Bernardi lembra que, atualmente, o Brasil importa mais de 85% dos fertilizantes que utiliza, e o nitrogênio é um dos nutrientes mais críticos e caros dessa conta.

“Esse estudo representa muito mais do que apenas uma questão acadêmica, mas também se insere na estratégia de Estado para reduzir a vulnerabilidade externa e aumentar a sustentabilidade da agricultura brasileira, considerando no Plano Nacional de Fertilizantes (PNF) 2022-2050”, afirma Bernardi.

Barreira e atom

O estudo destaca que o sucesso do novo material não deve apenas à formação de uma barreira física mais espessa, mas também ao fato de a montmorilonita atuar principalmente como uma barreira química.

"Estes resultados indicam que a montmorilonita atua primariamente como uma barreira química, por meio de interações iônicas/adsorventes, em vez de aumentar a barreira física. Essa interação química permite que o nutriente seja liberado em sincronia com a necessidade de absorção da planta", explica Caue Ribeiro.

Para Ribeiro, os resultados possibilitam sistemas de revestimento versáteis, nos quais a interação química desempenha um papel mais significativo do que a barreira física, como normalmente é vista em muitos produtos.

Foto à esquerda: Caue Ribeiro, Ricardo Bortoletto-Santos e Alefe

Joana Silva (19.554/SP)
Embrapa Instrumentação

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