Nesta postagem trouxemos um artigo científico publicada na revista eletrônica The Conversation  de autoria dos pesquisadores Ramesh Raliya e Pratim Biswas sobre a nanotecnologia na agricultura. Aborda o desenvolvimento da nanotecnologia verde, nanotecnologia e fertilizantes ("nanofertilizantes"). O texto responde questões como porque a nanotecnologia é tão importante para a economia de um país? 

Acompanhe o artigo traduzido!

Nanotecnologia e fertilizantes: biotecnologia na agricultura


Como a população mundial deverá ultrapassar nove bilhões até 2050 , os cientistas estão trabalhando para desenvolver novas maneiras de atender a crescente demanda mundial por alimentos, energia e água, sem aumentar a pressão sobre os recursos naturais. Organizações, incluindo o Banco Mundial e a Organização para a Alimentação e Agricultura da ONU pedem mais inovação para atender esses setores.

Nanotecnologia - projetando micro-partículas - está emergindo como uma forma promissora para promover o crescimento e desenvolvimento da planta. Esta ideia é parte da ciência em evolução da agricultura de precisão , em que os agricultores usam a tecnologia para direcionar a sua utilização de água, fertilizantes e outros insumos. Agricultura de precisão torna o ramo mais sustentável, porque reduz o desperdício.

Biotecnologia
by Pixabay kennethr

Os resultados da pesquisa com nanopartículas, sintetizadas no laboratório, em vez de fertilizantes convencionais para aumentar o crescimento das plantas foram recentemente publicados. O estudo utilizou com sucesso nanopartículas de zinco para aumentar o crescimento e rendimento de feijões, que contêm altas quantidades de proteínas e fibras e são amplamente cultivados para alimentação na Ásia. Acredita-se que esta abordagem pode reduzir o uso de fertilizantes convencionais. Fazer isso conservará as reservas de minerais naturais e a energia (fertilizante demanda muita energia) e reduz a contaminação da água. Também pode melhorar os valores nutricionais das plantas.


Efeitos da utilização de fertilizantes



Fertilizantes fornecem nutrientes que as plantas precisam para crescer. Os agricultores tipicamente aplicam através do solo, quer espalhando-o em campos ou misturando com água de irrigação. Uma grande porção do fertilizante aplicado deste modo se perde no meio ambiente e polui outros ecossistemas. Por exemplo, o excesso de nitrogênio e fertilizantes fosfatados se torna “fixo” no solo: eles formam ligações químicas com outros elementos e tornam-se indisponíveis para as plantas através de suas raízes. Eventualmente chuva lava o nitrogênio e fósforo em rios, lagos e baías, onde pode causar graves problemas de poluição .

O uso de fertilizantes em todo o mundo está aumentando junto com o crescimento da população mundial. Atualmente os agricultores estão usando quase 85% do total de fósforo do mundo como fertilizantes, embora as plantas possam captação apenas cerca de 42% do fósforo que é aplicado ao solo. Se estas práticas continuarem, a oferta mundial de fósforo podem se esgotar dentro dos próximos 80 anos, agravando os problemas de poluição de nutrientes no processo.

Nanotecnologia vs fertilizantes


Em contraste com o uso de fertilizantes convencional, que envolve muitas toneladas de insumos, a nanotecnologia se concentra em pequenas quantidades. Um nanômetro é equivalente a um bilionésimo de metro; para comparar, uma folha de papel tem cerca de 100.000 nanômetros de espessura .

Estas partículas têm características únicas sejam físicas, químicas ou estruturais, que podem ser ajustadas através de engenharia. Muitos processos biológicos, tais como o funcionamento de células, ocorrem na escala nano, e nanopartículas podem influenciar essas atividades.

Os cientistas estão ativamente pesquisando uma gama de nanopartículas metálicas e de óxido de metal, também conhecido como "nanofertilizantes", para utilização na ciência das plantas e da agricultura. Estes materiais podem ser aplicados a plantas por meio de irrigação do solo e / ou pulverizado sobre as folhas. Estudos sugerem que a aplicação de nanopartículas de folhas da planta é especialmente benéfico para o meio ambiente, porque eles não entram em contato com o solo. As partículas são extremamente pequenas, as plantas absorvem de forma mais eficiente do que através do solo. Nós sintetizamos as nanopartículas no nosso laboratório e pulverizamos através com um equipamento que distribui uma concentração precisa e consistente para as plantas.

A pesquisa utiliza o zinco, que é um micronutriente que as plantas precisam cultivar, mas em quantidades muito menores do que o fósforo. Ao aplicar nano zinco às folhas de feijão após 14 dias de germinação da semente, conseguiu-se aumentar a atividade de três enzimas importantes dentro das plantas: fosfatase ácida, fosfatase alcalina e fitase. Essas enzimas reagem com compostos complexos de fósforo no solo, convertendo-os em formas que as plantas podem absorver facilmente.


Com as enzimas mais ativas, as plantas absorveram quase 11% cento mais de fósforo naturalmente presentes no solo, sem receber qualquer fertilização fosforosa convencional. As plantas tratadas com nanopartículas de zinco aumentaram a sua biomassa (crescimento) em 27 por cento e 6 por cento produzindo mais grãos do que as plantas que cresceram utilizando práticas agrícolas típicos mas não fertilizante.

Os "nanofertilizantes" também tem potencial para aumentar o valor nutricional das plantas. Em um estudo separado, descobrimos que a aplicação de nanopartículas de dióxido de titânio e óxido de zinco às plantas de tomate aumentou a quantidade de licopeno nos tomates em 80 a 113 por cento, dependendo do tipo de nanopartículas e concentração de dosagens. Isso pode acontecer porque as nanopartículas aumentam as taxas de fotossíntese das plantas e lhes permitem absorver mais nutrientes.

O licopeno é um pigmento vermelho que ocorre naturalmente que atua como um anti-oxidante e pode prevenir o dano celular em seres humanos que consomem. Fazendo plantas uma nutrição rica, desta forma poderia ajudar a reduzir a desnutrição. As quantidades de zinco que aplicadas estavam dentro do governo dos EUA limites recomendados para o zinco em alimentos.

Pesquisa em nanotecnologia


Pesquisa em nanotecnologia na agricultura está ainda numa fase inicial e evoluindo rapidamente. Antes de usar em fazendas, vamos precisar de uma melhor compreensão de como eles funcionam e regulamentar para garantir que eles serão usados com segurança. Os EUA Food and Drug Administration já emitiu orientações para a utilização de nanomateriais na alimentação animal .

Os fabricantes também estão adicionando nanopartículas de alimentos, cuidados pessoais e outros produtos de consumo. Exemplos incluem nanopartículas de sílica em fórmulas infantis , nanopartículas de dióxido de titânio em bolos em pó , e outros nanomateriais em tintas, plásticos, fibras de papel, pasta de dentes e produtos farmacêuticos.

Muitas propriedades influenciam se as nanopartículas apresentam riscos para a saúde humana, incluindo o seu tamanho, a forma, a fase de cristal, a solubilidade, tipo de material, e a concentração de exposição e de dosagem. Especialistas dizem que as nanopartículas em produtos alimentares no mercado hoje são provavelmente seguros para comer, mas esta é uma área de pesquisa ainda ativa .


Abordar estas questões exigirá mais estudos para entender como as nanopartículas se comportam dentro do corpo humano. Também precisamos de realizar avaliações do ciclo de vida de impacto nanopartículas sobre a saúde humana e o ambiente, e desenvolver formas de avaliar e gerir os riscos que podem representar, bem como formas sustentáveis ​​para fabricá-los. No entanto, como nossa pesquisa sobre nano fertilizantes sugere, estes materiais poderiam ajudar a resolver alguns dos problemas com os recursos naturais.

Fonte:
Read the original article.
Ramesh Raliya, Research Scientist, Washington University in St Louis and Pratim Biswas, Chairman, Department of Energy, Environmental and Chemical Engineering, Washington University in St Louis
This article was originally published on The Conversation. Licenciado sob Creative Commons



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