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Nanotecnologia potencializa a ação dos defensivos agrícolas

Nanotecnologia é uma alternativa para um dos gargalos da produção agrícola, a aplicação de defensivos. Esse manejo é considerado gargalo, pois, seu uso incorreto pode aumentar os custos de produção. Pode também atrapalhar o efeito de proteção ou combate na lavoura, além de poder causar danos ambientais e às pessoas.

Além disso, quando um defensivo não é bem distribuído na superfície foliar, o produto tem seu efeito reduzido, o que faz com que sejam necessárias mais aplicações. Esses e outros fatores aumentam o desperdício desses insumos que, segundo estudo realizado pelo Instituto Emater (em 2018), atinge até 46% das aplicações de defensivos agrícolas utilizados no campo.     

Uma estratégia para evitar que isso aconteça é aumentar a precisão no momento da utilização. Por isso, o agricultor deve ficar atento aos diferentes pulverizadores (equipamentos de aplicação), bicos e formulações presentes no mercado, pois essas tecnologias são de extrema importância e influenciam na eficiência dos defensivos agrícolas.

Além disso, a nanotecnologia representa uma ferramenta valiosa para o ganho de eficiência no campo.     

O que é a nanotecnologia?

A nanotecnologia é um ramo da ciência que estuda e constrói materiais em uma escala muito pequena, a nanométrica (um milhão de vezes menor que um milímetro). Essas estruturas, que possuem dimensões de moléculas, são conhecidas como nanopartículas. 

A primeira vez que se falou sobre as possibilidades da nanotecnologia foi em 1959, em uma palestra do vencedor do Prêmio Nobel, Richard Feynman. Na ocasião, o físico revelou a tecnologia quando explanou sobre as possibilidades de arranjar os átomos da maneira desejada. As primeiras publicações científicas sobre o tema ocorreram em 1987. 

Desde então, os cientistas passaram a dominar diferentes técnicas para construir nanopartículas que podem ser sintetizadas nos mais variados formatos: esferas, cubos, tubos e prismas. As nanopartículas podem ser feitas a partir de uma grande variedade de materiais biológicos, bem como metais e produtos químicos. 

Essas estruturas adquirem propriedades físicas, químicas e biológicas únicas, não encontradas na escala macro.

Atualmente, a nanotecnologia é aplicada em diversos ramos do conhecimento, como: informática, engenharia, química, física, medicina e biologia. Equipamentos eletrônicos, medicamentos, cosméticos e até tecidos já a empregam diretamente nos seus produtos ou nos processos de fabricação. 

Na área agrícola, a nanotecnologia está sendo muito estudada para otimizar o uso de produtos químicos e biológicos.

Nanotecnologia e sua aplicação na agricultura

Na agricultura, a nanotecnologia é bastante promissora, principalmente devido a sua característica de promover maior sustentabilidade no campo. Os nanofertilizantes, nanopesticidas e nanossensores são algumas das ferramentas desenvolvidas a partir da dela.     

A formulação de nanofertilizantes para nutrição equilibrada das culturas é desenvolvida a partir do encapsulamento de fertilizantes, como nitrogênio, fósforo e potássio, com outros micronutrientes em nanopartículas, que podem ser de minerais, como o zeólito. 

Os nanofertilizantes são mais fáceis de serem absorvidos e translocados no sistema dos vegetais melhorando o seu desenvolvimento. Plantas de girassol tratadas com eles, por exemplo, tiveram um aumento de rendimento de grãos em cerca de 50%.

Já o encapsulamento de defensivos químicos em nanopartículas (nanopesticidas) tem como principal objetivo a liberação lenta e constante do ingrediente ativo. Dessa forma, o produto é completamente utilizado no controle de pragas e doenças, propiciando o uso de menor quantidade do ingrediente ativo na planta e no solo.

Essa característica pode aumentar a eficiência da ação do produto e a seletividade para os organismos que não são alvos. O contato direto com o organismo que será controlado reduz a perda por deriva ou evaporação, por exemplo.

Os nanopesticidas são desenvolvidos, principalmente, a partir de polímeros, como quitosana e amido, que são biodegradáveis. 

Dessa forma, a nanotecnologia aplicada aos defensivos agrícolas, possibilita:  

É importante ressaltar que a agricultura já conta com alguns processos e produtos nanotecnológicos de funcionalidades distintas:

A aplicação dessas tecnologias no desenvolvimento das plantas e na produção agrícola sustentável resulta em ganho de segurança dos alimentos aos consumidores. Por exemplo, nanomateriais em embalagens de alimentos melhoram a vida útil dos produtos e podem reduzir a sua deterioração durante o transporte.

O Brasil avança nas pesquisas de nanotecnologia

Recentemente, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba, da Unesp, e da Universidade de Londrina (UEL) desenvolveram um nano-herbicida de alta eficácia. 

O herbicida estudado foi a atrazina, que é utilizada, principalmente, nas culturas do milho e da cana-de-açúcar. Os pesquisadores analisaram uma forma de diminuir o tempo de degradação do produto no ambiente, sem comprometer sua eficiência no controle das plantas daninhas. 

A tecnologia estudada foi o encapsulamento do ingrediente ativo em polímeros (nanoencapsulamento),  permitindo a aplicação de doses mais baixas e diminuindo o risco de contaminação ambiental e de toxicidade para organismos não alvo. O estudo também demonstrou que a atrazina em nanocápsulas melhorou a atividade herbicida pré-emergência (antes das sementes das plantas daninhas germinarem).

Além dessas características, a atrazina nanoencapsulada reduziu em 10 vezes a dose do produto aplicado. Partindo de uma dose inicial padrão recomendada de 2 kg/ha para 200 g/ha da nanoatrazina, mantendo a eficiência no controle pré-emergência. Isso é capaz de diminuir os impactos ambientais da atrazina sem comprometer sua eficácia no controle de plantas daninhas,      sendo de grande interesse para o mercado de defensivos químicos.

O grupo de pesquisa também estuda o encapsulamento de organismos biológicos que atuam no controle de pragas. É o caso de certas bactérias que, quando aplicadas ao solo, podem resultar na morte de lagartas ou fungos potencialmente nocivos à plantação. A estratégia de encapsulamento de produtos biológicos tem o objetivo de proteger os microrganismos contra a ação da luz e variação de temperatura com o potencial de degradá-los. 

A nanotecnologia no dia-a-dia

Não é de hoje que a nanotecnologia está presente na vida cotidiana. Ela pode ser encontrada em aparelhos eletrônicos, produtos de higiene e limpeza, tecidos e até mesmo em veículos e alimentos. Alguns pesquisadores, com o seu uso, desenvolveram plástico comestível feito de vegetais. Assim, um alimento embalado com essa película pode ir diretamente ao forno e ser depois consumido. 

A embalagem pode até ser utilizada como parte do tempero, dependendo do vegetal que originou o plástico. Também já se pode avaliar as condições sanitárias dos alimentos ainda dentro das embalagens. 

Alguns nanosensores são utilizados para identificar se existe algum patógeno no alimento, alterando a cor da embalagem, por exemplo. Além disso, os alimentos podem ter maior conservação e mais tempo de prateleira pela aplicação de películas protetoras que estão presentes na superfície dos frutos. 

Em outros setores, a nanotecnologia está presente há mais tempo. Na eletrônica, por exemplo, os microchips podem medir 45 nanômetros e fazem parte dos sistemas de equipamentos modernos, como smartphones, televisores, computadores e videogames.

Nas áreas da saúde e estética, muitos produtos têm partículas nano em sua composição. Cremes dentais, que reparam microrrachaduras dos dentes, possuem um nanocomposto de hidroxiapatita que se deposita nas micro fendas e previne as rachaduras.

Ainda na área da saúde, medicamentos podem ter seus efeitos colaterais reduzidos e melhorar a sua eficiência no tratamento de enfermidades. Remédios que têm seu ingrediente ativo nanoencapsulado ou nanocomposto podem chegar até a célula mais rapidamente e ter sua liberação gradativa. Em alguns casos, a dose medicamentosa pode ser menor por conta da estratégia de liberação lenta.

No ramo têxtil, tecidos inteligentes já são utilizados na fabricação de peças do cotidiano. Nanocompostos são aderidos às fibras durante a sua fabricação, conferindo novas funcionalidades, como repelência a insetos, resistência ao suor e a microrganismos. Novas nanofibras podem, inclusive, impedir que o tecido de amassar ou manchar.

 

Fontes:

Preisler, A. C. et al. Atrazine nanoencapsulation improves pre-emergence herbicidal activity against Bidens pilosa without enhancing long-term residual effect on Glycine max. Pest Management Science, 2019.