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Nutrição Vegetal      
Pesquisa desenvolve hidrogel fertilizante de baixo custo
Com uma única aplicação, os nutrientes podem ser liberados ao longo de até oito dias
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Joana Silva, Embrapa Instrumentação
27/06/2017

À primeira vista até parece canela em pó, pela cor e textura, mas é um fertilizante de liberação controlada desenvolvido à base de hidrogel com capacidade de absorver até mil vezes o seu peso em água e com potencial para levar várias fontes de nutrientes. O produto é aplicado em pó no solo. Em contato com a chuva ou por meio de sistemas de irrigação, o fertilizante absorve grande volume de água e a libera junto com o nutriente de forma controlada. Os resultados da tecnologia são promissores e os pesquisadores procuram parcerias com a iniciativa privada para finalizá-la e, posteriormente, levá-la ao mercado.

Desenvolvida na Embrapa Instrumentação (SP), esse hidrogel permite aumentar o tempo de liberação do fertilizante no solo. Com uma única aplicação, os nutrientes podem ser liberados ao longo de até oito dias, ajudando no melhor aproveitamento do produto. Com isso é possível reduzir custos, por conta da menor aplicação de fertilizante, e ter menos concentração nas lavouras, diminuindo o risco de contaminação ambiental. A tecnologia apresenta, ainda, custo de produção bem inferior aos hidrogeis convencionais. O novo fertilizante tem até quatro vezes mais resistência à compressão quando são incorporadas nanoargilas. Isso é importante porque garante a integridade do material durante o transporte.

Membro da equipe que conduziu o estudo, o pesquisador da Embrapa José Manoel Marconcini esclarece que a nova formulação do fertilizante à base de hidrogel pode ser aplicada em diferentes culturas, conforme a necessidade de nutrientes de cada planta. “O fertilizante foi desenvolvido de forma que possa carregar e liberar tanto macro como micronutrientes na lavoura”, esclarece.

Atualmente os ensaios estão sendo realizados na Embrapa Hortaliças (DF) em casa de vegetação com tomate e pimentão. De acordo com o pesquisador daquele centro de pesquisa Marçal Henrique Amici Jorge, que acompanha os experimentos há mais de um ano, a tecnologia é promissora, mas há a necessidade de refinar mais a pesquisa para ajustar as concentrações de hidrogel e as formulações do substrato.

Embora o uso do hidrogel no setor agrícola seja considerado promissor, o alto custo de produção e a baixa biodegradabilidade dos produtos convencionais ainda limitam sua aplicação em larga escala. A forma encontrada pelos pesquisadores para reduzir esse custo, e ainda melhorar algumas propriedades de liberação gradual de nutrientes, foi incorporar argilominerais nas cadeias poliméricas do hidrogel. Enquanto o hidrogel puro pode ser encontrado de R$ 40,00 a R$ 50,00 o quilo, o argilomineral usado na pesquisa custou centavos.

Obtidos no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio da Embrapa Instrumentação, os resultados fazem parte de um esforço de vários trabalhos de pesquisa, recentemente descritos na dissertação de mestrado do estudante Adriel Bortolin, do Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). O estudo recebeu apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

De acordo com o pesquisador Caue Ribeiro, chefe-adjunto de Transferência de Tecnologia da Embrapa Instrumentação e orientador do mestrado, não há notícia de produto comercial semelhante para uso na agricultura. Hidrogeis convencionais começaram a ser utilizados como condicionadores de solo no fim da década de 1980. Apenas recentemente, alguns grupos de pesquisa atentaram-se para o potencial do hidrogel de levar nutrientes em lavouras. "É no intuito de explorar esse nicho de mercado que o hidrogel foi desenvolvido, com a ajuda de diversos colaboradores. Acreditamos que ele tenha alto potencial para ser empregado," revela o cientista.

Os pesquisadores também acreditam que haverá interesse de indústrias para fabricação em escala e comercialização da tecnologia.

A pesquisa
A pesquisa teve início na Embrapa Instrumentação com a equipe liderada pelo pesquisador Luiz Henrique Capparelli Mattoso, durante orientação de curso de doutorado de Fauze Ahmad Aouada, atualmente professor no Departamento de Física e Química da Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" (Unesp), campus de Ilha Solteira.

Em continuidade a essa pesquisa, o mestrando Adriel Bortolin se empenhou para melhorar as características dos hidrogéis pela combinação com polissacarídeos, uma vez que esses polímeros naturais melhoram as propriedades hidrofílicas (atração por água) dos hidrogéis e a sua biodegradabilidade. A formulação com polissacarídeos modificados com o argilomineral formou um nanocomposito, que é a estrutura de liberação.

Segundo Mattoso, há formulações de nanocompósitos sendo estudadas que podem absorver mais de dois litros de água por grama de material seco, valor bastante superior a hidrogéis comerciais. “A forma de produção desenvolvida por nossa equipe é a responsável por melhorar as propriedades de absorção de água e também de carregamento de nutrientes, em média sete vezes mais eficiente que o material que não sofreu esse processamento”, conta.

Os benefícios
Um dos principais benefícios dos sistemas de liberação controlada é o prolongamento do tempo de liberação do insumo agrícola no solo. Bortolin ressalta que, com uma única aplicação, o fertilizante pode levar dias para liberar todos os nutrientes, o que ajuda a evitar perdas por lixiviação ou volatilização, entre outros. Em laboratório, os testes em água demonstraram que o fertilizante leva mais de oito dias para ser liberado completamente.

Entre as vantagens da aplicação desses insumos, cuja liberação de água e nutrientes pode ser controlada, estão a redução de custos, pela menor aplicação do fertilizante, diminuição de concentrações elevadas na lavoura e, por consequência, menor risco de contaminação ambiental.

Bortolin ressalta, ainda, que a incorporação de um argilomineral na matriz polimérica reduz o custo de produção e aumenta a capacidade de levar o nutriente ao campo, liberando-o de forma mais lenta e tornando-o mais fácil de processar.

O estudante revela que o hidrogel se mostrou muito eficiente em testes de laboratório para liberação controlada de nutrientes, como ureia e boro, durante os quais foi possível observar que cada grama de material pode carregar para o campo até 70 gramas de ureia e sete gramas de boro. Ele revela que, dependendo da cultura, há a possibilidade também de se utilizar outros nutrientes para fertilização.

Hidrogéis
Hidrogéis são materiais poliméricos que, em condições específicas, podem absorver grande quantidade de água, assim como uma solução nutritiva ou algum composto de interesse. Existem diversos tipos de hidrogéis que podem ser divididos basicamente em duas classes, o hidrogel físico e o químico.

O físico é formado por ligações fracas, sem pontos de reticulação, conhecidos também como hidrogéis naturais, como a gelatina e o amido. Já o hidrogel químico é um material reticulado e, uma vez formado, não pode ser dissolvido. Devido a isso, apresentam cadeias poliméricas mais resistentes, sendo possível ligar a elas diversos grupos funcionais de interesse para melhorar ainda mais suas propriedades e até mesmo ligar grupos que tornem o hidrogel biodegradável, que é o caso dos polissacarídeos.

Por ter propriedades de um material que tem afinidade com água e com capacidade de carregar diversos compostos consigo, os hidrogéis são aplicados em diferentes áreas, como na medicina (curativos, próteses, liberação controlada de fármacos) , em fraldas e, mais recentemente, na agricultura.

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