Pesquisa usa nanofibras de celulose para produzir fertilizante de liberação controlada

Cientistas estão obtendo sucesso ao produzir fertilizantes nitrogenados de liberação lenta usando, como matriz, nanofibras feitas de polpa de celulose de pinus, alginato de sódio e nanopartículas de sílica biogênica. O trabalho é desenvolvido pelo estudante de doutorado Mailson de Matos, do curso de Engenharia e Ciência dos Materiais da Universidade Federal do Paraná (UFPR), e coordenado pelo pesquisador Washington Luiz Esteves Magalhães, da Embrapa Florestas. A principal inovação está no uso de uma matriz polimérica composta por matérias de fontes verdes e renováveis aplicadas para melhorar a eficiência de fertilizantes químicos utilizados na agricultura e reduzir a perda do nitrogênio, que causa danos ambientais e eleva o custo de produção das culturas vegetais.

Os fertilizantes desenvolvidos em laboratório atingiram os requisitos de liberação lenta exigidos pela norma europeia para adubos (DIN 13266) e apresentaram perfil de liberação lenta em água. Portanto, possuem potencial para aplicação na agricultura, visando mitigar o impacto ambiental causado pela liberação descontrolada de fertilizantes comuns no solo e ser melhor aproveitados pelas culturas vegetais.

Segundo os pesquisadores, as perdas de nitrogênio variam de acordo com a forma de aplicação do fertilizante, podendo variar de 30% a 80% do total aplicado. “Assim, o desenvolvimento de fertilizantes de liberação lenta é uma das soluções possíveis para reduzir o impacto ambiental causado pelo lançamento descontrolado de compostos nitrogenados”, afirma Matos.

Em busca de parceiros

As próximas etapas dependem do interesse de indústrias químicas pelo desenvolvimento do produto na forma comercial. “Ainda será preciso realizar a liberação do nutriente em solo, avaliar se existe correlação entre a liberação do nitrogênio e as necessidades nutricionais das principais culturas vegetais e a interferência da substituição de parte do alginato de sódio por nanofibrilas de celulose”, completa o pesquisador da Embrapa Florestas.

Para Magalhães, o desenvolvimento de um novo produto pode ser uma oportunidade para a indústria, que poderia colocar no mercado um fertilizante com liberação de nutrientes mais barato em relação aos convencionais.

Além do aspecto ambiental positivo, o novo fertilizante pode representar uma economia financeira, já que os produtos nitrogenados comuns podem registrar perdas de nitrogênio que chegam a 80% do total aplicado. “Portanto, realizando uma análise superficial, existe potencial para a substituição do fertilizante comum pelo de liberação lenta, pois a expectativa é de que o novo produto gere perdas bem menores do que as dos produtos convencionais”, conclui Magalhães.

Como atuam os fertilizantes de liberação lenta

Fertilizantes de liberação lenta ou controlada liberam os nutrientes de uma forma que atrasa a sua disponibilidade para absorção, ou que estende a sua disponibilidade, de forma que a liberação entre em sincronia com as necessidades nutricionais da planta. Assim, eles fornecem a eficiência na utilização de nutrientes e melhoria de rendimentos de produção, uma vez que a perda de nutrientes é reduzida.

O trabalho da Embrapa com a UFPR utiliza polpa da celulose de pinus para produzir nanofibrilas (fibras em escalas nanométricas), que revestem os fertilizantes, tornando mais lenta a liberação dos nutrientes. Também compõem o revestimento alginato de sódio e nanopartículas de sílica biogênicas, produzidas a partir da planta conhecida como “cavalinha” (Equisetum arvense).

O foco da pesquisa foi o processo de liberação do nitrogênio pelos fertilizantes, já que, depois do carbono, hidrogênio e oxigênio, é o elemento mais demandado pelos vegetais. “Esse nutriente atua como importante componente de aminoácidos, proteínas, enzimas, clorofila, entre outras partes da estrutura das plantas. Quando deficiente, as plantas desenvolvem folhas amarelas ou pálidas e seu crescimento é atrofiado”, explica Magalhães.

Os primeiros estudos revelaram que a adição de nanofibrilas de celulose na solução precursora faz com que os grânulos de fertilizante não grudem uns aos outros durante o processo de secagem e que não aumentem a taxa de liberação de nitrogênio. “Como a adição de celulose não altera significativamente a liberação, ela pode ser utilizada para reduzir a quantidade de alginato utilizada na confecção dos grânulos, pois apresenta um custo menor”, afirma Matos. Outra conclusão é que o aumento da quantidade de sílica no grânulo acelera a liberação de nutrientes, mas uma pequena quantidade desse material faz com que a liberação dos nutrientes ocorra de maneira controlada.