Material libera fertilizante para plantas de forma controlada e se degrada após 90 dias

Filme à base de algas e nanocelulose criado na UFSCar é seguro ao meio ambiente, reduz a perda de nutrientes e pode substituir o uso de microplástico na agricultura

Karina Ninni | Agência FAPESP – Pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram, em parceria com um produtor de antúrios de Holambra, no interior de São Paulo, um filme à base de algas e nanocelulose que substitui, com vantagens, o material importado usado pelo agricultor como recipiente para reproduzir a planta. Isso porque o filme criado pelos brasileiros é capaz de liberar fertilizante lentamente no substrato. Com adaptações, poderá ser utilizado na reprodução de diversas culturas, além do ornamental antúrio.

“No caso do antúrio, nosso parceiro usa um recipiente fabricado por uma empresa estrangeira para reproduzir o tecido vegetal em laboratório. Essa empresa produz um papel e uma máquina. Outros empreendedores compram o papel e a máquina e fornecem esses vasinhos que, segundo ele, são muito caros”, explica à Agência FAPESP Claudinei Fonseca Souza, do Grupo de Pesquisa em Engenharia de Água, Solo e Meio Ambiente da UFSCar, no campus de Araras.

Em busca de um diferencial em relação ao produto importado, a equipe da UFSCar teve a ideia de usar a carragena (substância extraída de algas vermelhas) e o alginato (obtido de algas marinhas marrons) como meio para armazenar um fertilizante, o MAP (fosfato monoamônico, composto químico de fórmula NH₄H₂PO₄), amplamente empregado em diversas culturas.

“O desafio na utilização de polímeros como a carragena e o alginato está na obtenção de materiais com resistência, já que eles tendem a se dissolver rapidamente em contato com a água. Por isso, adicionamos nanofibras de celulose ao material, em diferentes concentrações, na expectativa de melhorar suas propriedades mecânicas, físicas, químicas e térmicas”, conta o pesquisador.

Assim, a equipe obteve um filme com o qual moldou vasinhos (de 4 centímetros de altura por 3,5 cm de diâmetro) que podem substituir aqueles tradicionalmente usados na reprodução da planta.

“Esse filme tem de manter a estrutura da planta, mas não pode oferecer resistência ao sistema radicular. Ou seja, tem de ser resistente, mas não muito. Por isso, fizemos o teste agregando de 1% até 5% de nanocelulose ao material. Obtivemos o melhor resultado com 4%. Nossa intenção agora é patentear o material e partir para testes com outras culturas”, adianta Souza.

Ele ressalta que a raiz tem dupla importância para a planta: primeiro, de suporte, e segundo na absorção de água e nutrientes. “Ao conceber o material, não podemos esquecer de nenhuma delas. A partir desse filme com 4% de nanocelulose, passamos para o teste em campo, que ainda não foi publicado. Usamos uma técnica que consegue dar uma ideia do material liberado a partir da condutividade elétrica do solo. Fizemos também um teste de degradação. A cada 30 dias íamos até Holambra, coletávamos as plantas e fazíamos uma avaliação. E observamos que o material desaparece após 90 dias.”

De acordo com Souza, a liberação dos nutrientes acontece por diferença de potencial entre o material enriquecido com fertilizante e o substrato da planta, que não contém a substância.

“Estamos testando numa condição real, no campo, fazendo igualzinho o agricultor. Com amparo, portanto, da agronomia. Há técnicas pelas quais se consegue monitorar a liberação do material quase em tempo real.”

O trabalho, publicado na revista Cellulose, teve apoio da FAPESP por meio de Auxílio à Pesquisa Regular concedido à professora Roselena Faez, segunda autora do artigo.

Vantagens

Em laboratório, os cientistas fizeram placas de 10x20 centímetros do material em uma impressora 3D de filamentos ABS (resina termoplástica derivada do petróleo, obtida a partir da combinação de três monômeros: acrilonitrila, butadieno e estireno). Depois, enrolaram o filme em um gabarito de aço redondo e colaram para formar os vasinhos.

“Nessas placas, conseguimos fazer umas ranhuras que facilitam a saída das raízes. E a própria raiz, depois que vai crescendo, faz uma espécie de reforço do material”, diz Souza.

Para ele, é perfeitamente possível produzir o filme em grande escala, pois o Brasil tem facilidade de acesso a algas e é o maior produtor de celulose do mundo. “Só que, para chegar em escala, precisamos desenvolver essa parte final, analisar os resultados do trabalho de campo e patentear o material. Estamos procurando matérias-primas que existam em abundância e tenham preço bom, porque não adianta nada desenvolver um filme excelente e muito caro, que não chega ao agricultor.”

Souza ressalta que o filme à base de algas e nanocelulose tem diversas vantagens: promove a economia de fertilizante, pois há menos perda por lixiviação (a alga segura os compostos, que não são levados pela chuva ou irrigação) e pode evitar a utilização de plástico, pois o filme também se presta a substituir as esferas de microplástico usadas pela agricultura em larga escala para liberação de fertilizantes. “Utiliza-se a mesma técnica de inserção de fertilizante nas esferinhas de plástico, só que nosso material é biodegradável. Depois de 90 dias, ele praticamente desaparece.”

O artigo Enhancing marine algae composites with cellulose nanofibrils for sustainable nutrient management pode ser acessado em: https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-024-05947-0#Ack1.