Uma nova pesquisa da Embrapa Instrumentação em parceria com a Universidade Federal de São Carlos (UFScar) tem como proposta substituir polímeros utilizados em fertilizantes para o solo. O produto consiste em sachês de amido que armazenam fertilizantes em pó ou granulados. Dessa forma, pela propriedade biodegradável do amido, os sachês podem ser preenchidos com uma mistura variada de nutrientes essenciais 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. Esse excesso torna-se uma perda econômica e pode contaminar o ambiente adjacente.” Destaca o químico João Otávio Donizette Malafatti.

Assim, os sachês visam atuar no controle da liberação de forma que a planta se alimente gradualmente. Nesse sentido, foram criados diferentes tipos de sachês para os diferentes tipos de nutrientes que serão adicionados em seu interior, conforme explicou o químico.

Sob supervisão da pesquisadora da Embrapa Instrumentação Elaine Cristina Paris Malafatti publicou o primeiro artigo sobre o trabalho no Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. A pesquisadora faz parte do programa de Pós-graduação em Química (PPGQ) da UFSCar. Malafatti desenvolveu os sachês através do processamento com ureia, ácido cítrico e reforçados em zeólita rica em íons de cobre. O uso da zeólita se deu frente à alta capacidade de absorção de íons do mineral.

“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”, explicou o químico. Assim, o resultado buscado é um balanço da preservação dos sachês na aplicação e a posterior disponibilização do seu conteúdo no meio externo.

Resistência, estabilidade e versatilidade

De acordo com João Malafatti, ainda é necessário superar certos desafios com os polímeros biodegradáveis e matrizes de amido, uma vez que os polímeros a base de derivados do petróleo ainda apresentam melhor resistência mecânica e à estabilidade ao longo do tempo. Com isso a pesquisa busca desenvolver formulações que aprimores estas 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, também pode armazenar água em períodos de seca, explicou Paris. A pesquisadora compara o sachê a um saquinho de chá, no qual se adiciona o fertilizante granulado.

Segundo os cientistas, os sachês são um sistema versátil, pois tanto podem contribuir para aumentar a solubilidade dos fertilizantes armazenados, como auxiliar no controle da liberação de fontes altamente solúveis. Assim, podem diminuir a perda de fertilizante 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 se solubiliza rápidamente. “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.

Resultados dos testes

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 houveram 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 a possibilidade de uso para a 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 de liberação de uma substância 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 inserção 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 há possibilidade de utilizar o invólucro 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.

*Sob supervisão de Hildeberto Jr.