Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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Ciência

Novo fertilizante para liberação controlada de nutrientes

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Pesquisa investiga material a base de poli(butileno succinato), ureia e argila


Na produção agrícola, diversos dos nutrientes necessários para o crescimento e desenvolvimento das plantas são fornecidos ou suplementados através de fertilizantes. Alguns nutrientes, fósforo ($\rm P$) e potássio ($\rm K$), são necessários em grandes quantidades, mas obtidos de fontes minerais limitadas. Outros – como manganês ($\rm Mn$), cobre ($\rm Cu$) ou zinco ($\rm Zn$) – são necessários apenas em pequenas quantidades e sua aplicação excessiva pode ser tóxica para as plantas ou para importantes microrganismos presentes no solo. Por isso, há uma intensa busca por novos fertilizantes que permitam a entrega racional dos nutrientes necessários para a agricultura, evitando seu uso excessivo, ineficiente ou potencialmente nocivo ao ambiente.

Outro nutriente necessário em grande quantidade é o nitrogênio ($\rm N$). Este elemento é um importante componente das proteínas e da clorofila, e com frequência fator primordial no aumento da produtividade agrícola. Embora abundante na atmosfera na forma de gás nitrogênio ($\rm N_2$), a forte ligação química tripla que mantém os átomos de nitrogênio ligados os torna indisponíveis para absorção direta. Portanto é necessária sua transformação em formas mais acessíveis às plantas.

A ureia $\rm((NH_2)_2CO)$ é um fertilizante nitrogenado produzido pela reação do dióxido de carbono $\rm (CO_2)$ com amônia anidra ($\rm NH_3$), obtida do gás nitrogênio por meio do processo de Haber-Bosch. Ao ser aplicada, a ureia é convertida por microrganismos presentes no solo em bicarbonato de amônio, forma química utilizável pelas plantas. No entanto, ela também pode rapidamente se volatilizar em gás nitrogênio. Por isso, para um melhor desempenho, a ureia deve ser bem misturada com o solo. De outra forma, a aplicação exagerada da ureia para compensar as perdas por evaporação pode levar a danos as plantas, à acidificação excessiva do solo, ou ainda à poluição de aquíferos.

No sentido de aprimorar a aplicação da areia, V. A. R Baldanza, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), e colaboradores [1] prepararam um fertilizante de liberação lenta através da mistura por fusão do polímero poli(butileno succinato), ou PBS, preenchido com 30% em massa de ureia e 5% em massa de argila montmorilonita 1.

Segundo os pesquisadores, as instalações do LNLS foram decisivas para o sucesso da pesquisa, permitindo uma melhor compreensão da natureza física do polímero. Com a utilização da Linha de Luz SAXS1 de Espalhamento de Raios X a Baixo Ângulo (SAXS, na sigla em inglês) foi possível, por exemplo, demonstrar a configuração hexagonal do PBS. Além disso, foi observado que o processo de mistura por fusão destrói a organização de longo período da matriz do polímero. Assim, a ureia se distribui adequadamente por toda a estrutura, permitindo a liberação dos nutrientes de forma lenta.

Este fertilizante foi então testado no crescimento de alface (Lactuca sativa L.), que é a principal lavoura de vegetais folhosos do Brasil. Enquanto o uso convencional de ureia aumentou esse diâmetro em 48%, o grupo verificou que o material desenvolvido possibilitou o aumento de 67% no diâmetro da alface. Ele se mostra dessa forma útil como fertilizante, conferindo vantagens econômicas e ambientais à cultura estudada ao aumentar seu rendimento.

Fonte: [1] Baldanza, V. A. R.; Souza, F. G.; Filho, S. T.; Franco, H. A.; Oliveira, G. E.; Caetano, R. M. J.; Hernandez, J. A. R.; Ferreira Leite, S. G.; Furtado Sousa, A. M.; Nazareth Silva, A. L. J. Appl. Polym. Sci. 2018, e46858, 10.1002/app.46858.