NANOTECNOLOGIA NO AGRONEGÓCIO: QUAIS OS IMPACTOS DA NANOTECNOLOGIA NA AGRICULTURA, EXPLORANDO O FUTURO
Quais os impactos da nanotecnologia na agricultura?
MARCELO SANTORO - 17 DE SETEMBRO DE 2021
Atualizado em 15 de maio de 2023
Nanotecnologia na agricultura: saiba o que é, como ela está presente no agro e quais as potenciais vantagens pode trazer à produção
Quando falamos em nanotecnologia, a primeira coisa que nos vem à mente são os filmes de ficção científica e cenários futurísticos, não é mesmo?
Isso pode até parecer coisa de filme de ficção. Entretanto, nos últimos anos, já é realidade em diversas áreas do conhecimento.
A nanotecnologia já está presente em diversos setores da produção agrícola, na agricultura de precisão e no meio ambiente.
Quer saber mais sobre como a nanotecnologia na agricultura vem sendo utilizada na prática, e como ela pode estar ao seu favor? Confira a seguir!
Índice do Conteúdo [Mostrar]
O que é a nanotecnologia?
Nanotecnologia é um conjunto de atividades ou mecanismos que ocorrem em uma escala extremamente pequena. No entanto, elas têm implicações significativas.
Esses mecanismos estão muito além da percepção dos olhos humanos. Afinal, a escala nanométrica equivale à bilionésima parte do metro.
A ideia de nanotecnologia pode ser um pouco abstrata para muitos. Em 1 metro, há 1 bilhão de nanômetros. Para você ter uma melhor ideia de quão pequeno é um nanômetro, observe a escala.
Escala nanométrica de diversas estruturas
(Fonte: Minas faz Ciência)
Os nanômetros são estruturas que têm o tamanho aproximado de um vírus. Elas são ainda menores que as bactérias!
Essas estruturas são totalmente invisíveis sem o auxílio de equipamentos, como microscópios.
Potencial da nanotecnologia na agricultura
No âmbito da produção agrícola, a nanotecnologia pode ser muito útil.
Na agricultura, ela ainda está dando seus primeiros passos. Mas é importante lembrar que já existem muitos grupos de pesquisa atuando na área.
Existem áreas, como a medicina, já mais avançadas no uso da nanotecnologia. Elas trabalham não apenas com nanopartículas, mas também com nanorobôs.
Para entender como a nanotecnologia pode se encaixar na agricultura, é possível traçar um paralelo entre ela e a eletricidade.
Antes, a eletricidade era pouco utilizada, mas em poucos anos tornou-se essencial.
A aplicação da nanotecnologia na agricultura será um ponto chave para o aumento da produção de alimentos no mundo.
O aumento produtivo trará inúmeras vantagens. Essas vantagens serão econômicas, relacionadas à qualidade de vida e ao meio ambiente.
O aumento não ocorrerá da forma convencional, com a expansão das áreas cultivadas. Acontecerá pela melhoria da qualidade de processos agroindustriais.
O Brasil, como um dos principais produtores agrícolas do mundo, não poderia estar fora dessa. E não está.
Com apoio e incentivo do Ministério da Ciência, Tecnologia e Informação e da Finep, foi criado o LNNA (Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio).
Além disso, a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) vem estudando e pesquisando soluções para o agronegócio e a agroindústria. Ela formou a rede Agronano, composta por diversos pesquisadores brasileiros.
Aplicações da nanotecnologia na agricultura
A agricultura por si só é um ramo amplo. Ela engloba os processos de produção dos insumos, os sistemas de produção, a pós-colheita e o processamento dos mais diversos produtos.
Da mesma forma, o potencial de aplicação da nanotecnologia na agricultura é bem diversificado.
Atualmente, os principais pontos de maior atuação da nanotecnologia na produção agrícola são seis:
- entrega de agroquímicos;
- entrega de fertilizantes;
- entrega genética;
- remediação do solo;
- degradação de agroquímicos;
- nanosensores.
Todas essas áreas, apesar de diferentes, garantem para o produtor rural a produtividade. Além disso, preservam o meio ambiente e a economia de insumos.
E para isso, surgiram as principais demandas em que a nanotecnologia pode atuar.
Fertilizantes que apresentam maiores taxas de absorção e aproveitamento pelas plantas, ou ainda, que não segregam no processo de formulação.
Além disso, agroquímicos com maior eficiência, que não causam prejuízos ambientais, sejam eles herbicidas, inseticidas ou fungicidas.
Também existe um potencial de aplicação para o pós-colheita dos produtos agrícolas:
- aumento da vida útil de frutas e verduras;
- biofilmes e bioplásticos que reduzem a pegada de carbono.
Exemplos de nanotecnologia na agricultura
Óleo de citronela em nanocápsulas
Pesquisadores conseguiram desenvolver e encapsular nanopartículas de óleo de citronela.
Essas nanocápsulas com o óleo atuam como inseticidas. Elas se mostraram eficientes para evitar a aproximação do ácaro-rajado de plantas de feijoeiro.
Para melhorar, as nanocápsulas são feitas de zeína, uma proteína natural do milho. Ou seja, não deixam resíduos plásticos.
Processo de produção de nanorrepelente de citronela
(Fonte: Revista Fapesp)
Diferente da pulverização convencional, o uso dessas nanocápsulas protege e faz com que a liberação da citronela ocorra de forma gradual. Isso aumenta o tempo de atuação do produto.
E há potencial de utilizar esse produto em outros cultivos que também são atacados pela mesma praga. Esse conceito pode ser aplicado para outros princípios ativos e outras culturas.
Inovação da fertilização: fertilizantes e bioestimulantes
A nanotecnologia permite a otimização de agroquímicos. O caso dos fertilizantes não é diferente.
A liberação controlada de fertilizantes ou de bioestimulantes pode desencadear reações nas plantas.
Essas reações podem ser redução da resistência, de estresses e da abscisão foliar.
Outra realidade são os fertilizantes compostos de macronutrientes. Eles são envoltos por uma película de micronutrientes, evitando desuniformidade.
O produto Microactive vem sendo desenvolvido pela Embrapa, em parceria com empresas privadas.
A nanotecnologia e os herbicidas
Os herbicidas também se aliaram à nanotecnologia para garantir aumento de eficiência e melhor distribuição de produto.
Pesquisadores da Universidade Estadual de Londrina conseguiram reduzir em 10x o uso do herbicida atrazina em ensaios.
Apesar de ainda ser uma descoberta inicial, esse avanço é muito importante. Afinal, além de resultar em menor impacto ao meio ambiente, também significa economia para o produtor rural.
Da mesma forma que os fertilizantes, os herbicidas nanoencapsulados têm uma liberação mais lenta e gradual. Isso aumenta sua uniformidade de distribuição e eficácia.
Monitoramento e controle de pragas e doenças
Os princípios ativos podem ser combinados com a nanotecnologia para auxiliar no controle das pragas. Mas como eles poderiam auxiliar no monitoramento?
Muitos já estão acostumados com a presença de sensores na agricultura. Eles estão nas máquinas, nos implementos de agricultura de precisão ou nos sistemas de irrigação.
Graças à nanotecnologia, agora há também os nanosensores, que podem fazer o monitoramento inteligente da propriedade rural.
Esses nanosensores podem atuar na agricultura, pecuária, e até mesmo no monitoramento ambiental e na rastreabilidade de produtos.
Na agricultura, podem monitorar a produtividade, o amadurecimento e o desenvolvimento de doenças em plantas ou animais no campo.
A nanotecnologia e a água
A nanotecnologia também pode ajudar a agricultura na gestão hídrica. Isso é possível através do hidrogel.
A Embrapa Instrumentação, em parceria com a Fertigel, desenvolveu um gel nanomolecular que controla a liberação da água.
Ele é composto de um polímero modificado por nanopartículas. Essa modificação faz com que o polímero consiga absorver até 600x seu peso em água.
Após hidratado, o produto consegue liberar água e nutrientes de forma controlada.
Isso implica na redução de lixiviação de fertilizantes, redução da perda de água para o solo e no bom desenvolvimento das plantas, mesmo na seca/veranicos.
Além disso, também ajuda na economia de água.
Embalagens e vida útil dos produtos vegetais
A produção de embalagens biodegradáveis, sem o uso de plástico, é algo revolucionário na produção sustentável, não é?
Imagine agora que essas embalagens façam também a regulação da taxa respiratória dos produtos vegetais. Imagine que realizem o bloqueio de patógenos.
Isso é possível devido à aplicação da nanotecnologia na criação das embalagens.
Diferentes processos podem criar coberturas, revestimentos ou embalagens que realizam diferentes funções.
Isso garante ao consumidor produtos de qualidade, além de reduzir o desperdício!
Nanoemulsão em ceras de carnaúba da Embrapa
(Fonte: Embrapa)
Essas coberturas e revestimentos são comestíveis, e não trazem prejuízos aos consumidores.
Conclusão
A nanotecnologia terá cada vez mais aplicações na agricultura.
Os exemplos do texto foram apenas alguns em meio a um universo de possibilidades.
Os resultados que temos são muito promissores, mas ainda é necessária muita pesquisa para refinar os resultados.
Tudo o que é novidade pode causar certo receio e medo. Mas lembre-se do exemplo da eletricidade: quando menos esperamos, estará por todos os lados.
Por isso, fique de olho nas novidades que estão surgindo. Não fique para trás nessa nova revolução agrícola!
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Nanotecnologia no agronegócio: explorando o futuro
O grupo canadense ETC (Erosion, Technology and Concentration) lançou na Internet, no mês de novembro de 2004, documento que analisa o estado das artes e possíveis impactos das tecnologias em nanoescala sobre a alimentação e a agricultura. Embora existam outros documentos nesse sentido, a abrangência, atualidade e surpreendentes novidades despertam interesse. Nele há indicações sobre a fusão da nanotecnologia com a biotecnologia e aplicações no setor agrícola. A síntese que se procurou fazer do documento tenta em parte recuperar o atraso de oito a dez anos que, conforme se afirma, existe nos meios de comunicação e formadores de opinião.
'Down on the Farm' constitui, segundo os autores, '...uma primeira visão das aplicações da nanotecnologia na alimentação e agricultura – tecnologias com potencial de revolucionar e mais adiante consolidar o poder sobre a oferta global de alimentos'. A demanda global por dispositivos, instrumentos, materiais e substâncias em nanoescala foi estimada em US$ 7,6 bilhões de dólares em 2003, com uma previsão de US$ 29 bilhões em 2008 e US$ 1 trilhão no ano de 2011.
As aplicações da nanotecnologia já estão bastante desenvolvidas nos setores de alta tecnologia, medicina e defesa. No campo da alimentação e da agricultura, ainda estão no seu início.
'As tecnologias convergentes derivam de bits, átomos, neurônios e genes, as unidades básicas das tecnologias transformadoras. A unidade operativa da ciência da informação é o bit; na nanotecnologia é o átomo; na cognitiva é o neurônio; e a biotecnologia explora o gene', diz o grupo ETC. Considera que estas, juntas, terão a capacidade de afetar profundamente as economias, o comércio e o sustento – incluindo a produção agrícola e de alimentos em todos os países.
A aplicação de nanopartículas na agricultura, ao mesmo tempo que traz preocupações expressas no documento do grupo, também pode trazer benefícios ainda quase desconhecidos.
Segundo a visão dos setores favoráveis à aplicação mais livre da nanotecnologia, a agricultura necessita ser mais uniforme, mais automatizada, industrializada e reduzida a funções simples. Os alimentos serão elaborados com o objetivo de fornecer, eficientemente, substâncias nutrientes aos corpos das pessoas. Também buscarão criar sabores artificiais e nutrientes naturais que podem ser destinados a atender as preferências do paladar.
Uma abordagem mais sofisticada da formulação em produtos de nanoescala implica no seu encapsulamento, ou seja, envolver o ingrediente ativo em nanoescala com uma espécie de minúsculo 'envelope' ou 'concha'. Inclui-se nessa tecnologia a possibilidade de se controlar as condições nas quais o princípio ativo deve ser liberado diretamente nas plantas.
O documento inclui o importante aspecto da aplicação de pesticidas via encapsulamento. Muitas grandes empresas do ramo agroquímico, como BASF e BAYER, já desenvolvem pesquisas sobre a formulação de pesticidas em nanoescala. A Syngenta, empresa suíça, já comercializa pesticidas formulados como microemulsões.
Para que se tenha idéia do reduzidíssimo tamanho dessas partículas e do que se entende por nanoescala, 'um litro do produto ZEON com formulação microencapsulada contém cerca de 50 trilhões de cápsulas que são liberadas rapidamente e, como aderem fortemente às folhas, resistem à ação da chuva e podem ser posteriormente liberadas sob controle'.
Segundo as indústrias, as vantagens da nanoencapsulação de pesticidas são evidentes, pois permitem que o tamanho reduzido das partículas otimize sua eficácia; as cápsulas possam ser programadas para liberar seu princíipio ativo nas mais variadas condições; seja maior o tempo de atividade do princípio ativo; haja redução de danos às culturas; seja menor a perda de pesticidas por evaporação; seja menor o efeito danoso sobre as demais espécies; haja redução do impacto ambiental; o manuseio de pesticidas de elevada concentração seja mais fácil; não ocorra mais entupimento dos bicos aspersores; se utilize menor quantidade de produto e mantenha maior tempo da atividade química; se reduza substancialmente o contato dos trabalhadores com o agroquímico; e reduza a poluição do ar, solo e águas.
As aplicações das tecnologias de nanoescala na agricultura de precisão vão, segundo o grupo ETC, '...da poeira inteligente até a plantação inteligente'. Espalhados no campo, sensores em rede poderão prover dados detalhados sobre as condições do solo e da cultura e em tempo real. Muitos dos problemas enfrentados pelos produtores deixarão de existir ou serão extremamente minimizados com a utilização de equipamentos e/ou produtos de nanoescala. Por exemplo, a presença de vírus nas plantações ou o nível de nutrientes no solo estarão sendo continuamente monitorados e corrigidos.
O Departamento de Agricultura dos Estado Unidos (USDA) apelidou de 'tecnologia do pequeno irmão' esse tipo de sistema de produção, que constitui uma de suas principais prioridades de pesquisa. Desenvolve também esforço de pesquisa para promover o que chama de 'smart field system', ou seja, o 'campo inteligente'3. Esse sistema, '... automaticamente, detecta, localiza, informa e aplica água, fertilizantes e pesticidas - indo além do monitoramento para a aplicação de medidas corretoras'. Nesse campo, a INTEL4 já está testando redes de sensores para a agricultura em uma vinha (plantação de uvas) automatizada.
Mais impressionante é a idéia de se ter milhares de minúsculos sensores espalhados pelas plantações como se fossem minúsculos olhos, ouvidos e narizes. Fica evidente as aplicações militares dessa tecnologia. Analistas do mercado estimam que, por volta de 2010, o mercado desses produtos estará em torno de US$ 7 bilhões. A US National Science Foundation espera que, em torno do ano 2010, a nanotecnologia seja responsável por cerca de metade das vendas de produtos farmacêuticos e que, na medicina veterinária, possa ir além disso, dadas as suas características.
Segundo o grupo ETC, os nanosensores poderão beneficiar as fazendas de larga escala de produção e com elevada utilização de tecnologia que já utilizam a agricultura de precisão. Os atuais pequenos e médios produtores, provavelmente, ficarão fora desses benefícios tecnológicos. Os sistemas de previsão de safras poderão ser enormemente aperfeiçoados com a utilização generalizada de sensores. Esta maior precisão, entretanto, poderá ter efeitos danosos sobre os preços dos produtos agrícolas.
Outro importante aspecto relacionado com os impactos da nanotecnologia na agricultura, segundo o grupo ETC, está num relatório da LUX Research, INC. de 20045, que destacou o potencial da nanotecnologia para causar dramáticas mudanças nas cadeias de fornecimento de mercadorias e em seus valores. No setor agrícola, estão, especialmente, vulneráveis a esses impactos produtos como algodão, juta, cacau, café, dendê, caju, baunilha e chá. Empresas nanoindustriais poderão passar a elaborar produtos 'agrícolas' apenas juntando materiais e dispositivos, só que em nível atômico, da mesma maneira pela qual conseguem produzir cerveja, queijo ou vinho.
A empresa têxtil Nano-tex elaborou um tecido impermeável, com as qualidades de conforto do algodão natural e com a mesma textura, porém mais resistente. As nanofibras podem substituir as de algodão natural. A borracha natural também será seriamente afetada. A Cabot, uma das líderes mundiais na produção de pneus, já testou com sucesso a introdução de partículas nano nos pneus, reduzindo a abrasão em 50% e dobrando a sua vida útil.
Há, entretanto, o lado positivo para a agricultura. Uma das vantagens é o desenvolvimento de técnicas que permitam a produção de nanofibras a partir do etanol derivado do milho. A Universidade de Texas-El Paso, Estados Unidos, confirma também a capacidade das plantas de absorver nanopartículas que podem ser colhidas industrialmente. Essa técnica poderia ser útil para a reabsorção de ouro em terras ricas desse metal e nas proximidades de minas abandonadas. Pesquisadores atualmente trabalham na extração de outros metais do solo.
Há também nanopartículas que podem ser aplicadas como aglutinante de solo, de modo a evitar a erosão, e na limpeza do solo via extração de metais pesados e PCBs (substâncias denominadas cientificamente Bifenilas Policloradas ou 'ascaréis', proibidas desde 1981 pela legislação brasileira pois não são biodegradáveis e são bioacumulativas nos tecidos vegetais e animais) .
A pecuária, com o desenvolvimento da nanotecnologia na medicina humana, pode ser utilizada como campo de testes. Testes com 'chips' que podem ser utilizados para o diagnóstico de doenças em animais, para o rastreamento da produção animal. E também há a possibilidade de sua utilização no melhoramento das raças.
A vantagem da utilização das nanocápsulas na veterinária é que os medicamentos podem ser administrados em locais, tempo e doses precisas sem prejudicar os tecidos sadios próximos. Há empresas trabalhando no sentido de desenvolver formas para ativar externamente essas cápsulas e liberar os medicamentos através do ultra-som ou impulsos magnéticos.
O documento relata o surgimento da 'nanofood', ou nanocomida, e da existência de inúmeros produtos comerciais que já contêm aditivos invisíveis, porém de nanoescala. Centenas de empresas vêm desenvolvendo pesquisas visando ao uso da nanotecnologia na elaboração, no processamento, embalagem e distribuição.
Jozef Kokini, diretor do Center for Advanced Food Technology da Universidade Rutgers em New Jersey, Estados Unidos, afirma que ' toda grande empresa de alimentos tem um programa de nanotecnologia ou está tentando desenvolver um'. Relatório de 2004 da Helmut Kaiser Consultoria considera que 'o mercado de nanoalimentos passará de US$ 2,6 bilhões, atualmente, para US$ 7 bilhões em 2006 e para US$ 20,4 bilhões em 2010'. Observa também 'que são mais de 200 empresas engajadas em pesquisas sobre nanoalimentos no mundo, e entre elas as maiores'.
Outra vertente da utilização da nanotecnologia na produção de alimentos é a fabricação de alimento molecular, ou seja, a produção sem solo, sementes, fazendas e fazendeiros. Segundo Carmen I. Moraru, da Universidade de Cornell, Estados Unidos, 'nanomáquinas poderiam criar quantidades ilimitadas de alimentos através da síntese no nível atômico que poderia erradicar a fome'. O Dr. Marvin J. Rudolph, diretor da Dupont Food Industry Solutions, afirmou que 'produzir alimentos através da fabricação molecular é a mais ambiciosa meta da nanotecnologia - e é provável que se materialize a qualquer momento'.
O mercado de embalagens, que utiliza a nanotecnologia nos Estados Unidos, gira em torno de US$ 38 bilhões e deve ultrapassar US$ 54 bilhões em 2008. Exemplos das aplicações da nanotecnologia em embalagens são: 'a Bayer que produz um filme plástico transparente (denominado Durethan) contendo nanopartículas de argila - as nanopartículas estão dispersas em todo o plástico e são capazes de bloquear o oxigênio, dióxido de carbono e umidade para que não atinja a carne fresca ou outros alimentos'; a empresa Kraft e a Universidade de Rutgers que estão trabalhando em embalagens impregnadas de sensores que poderão detectar patógenos nos alimentos e provocar um alteração na cor da embalagem de modo a alertar o consumidor; os Países Baixos que procuram desenvolver embalagens que poderão liberar um conservante se o alimento começar a se deteriorar.
Um avanço ainda maior pode ocorrer no sistema de etiquetagem e monitoramento de produtos que utilizama identificação através da Radio Freqüência (RFid). O documento do grupo ETC informa que esse sistema já existe e que '... a maior vantagem e novidade desse sistema é que a etiqueta é suficientemente pequena de modo que pode ser inserida no produto em si – e não apenas na embalagem; ela pode conter muito mais informações, pode ser escaneada a distância (e através de caixas ou outras embalagens) e no caixa muitas etiquetas podem ser registradas ao mesmo tempo. A etiqueta tem o tamanho de um 'chip' equivalente ao de um grão de pó'. O documento refere-se à existência de uma questão ética envolvida, pois a transmissão de informação vai além do caixa do supermercado, o que implica na necessidade de posteriormente se desativar o 'chip'.
Quanto aos nanoalimentos propriamente ditos, informa o documento que 'em 1999 a Kraft Foods estabeleceu o primeiro laboratório nanotecnológico de alimentos da indústria'. O grupo ETC considera que 'as tecnologias de nanoesacala têm um potencial que levará a engenharia de alimentos a mudar dramaticamente a forma como o alimento é produzido, processado, embalado, transportado e consumido'.
No campo dos aditivos alimentares, o documento destaca a preocupação da indústria de alimentos em produzir alimentos 'funcionais', o que significa que sejam mais nutritivos ou tenham alguma outra função. Nesse sentido, coloca-se aqui também a utilização das nanocápsulas que podem, no futuro, ser utilizadas para introduzir algum ingrediente que cumpra determinadas funções e possam ser ativadas através de estímulos adequados.
O agronegócio, tão importante em nosso país embora tenha suas bases técnicas fortemente fundadas no sistema de produção convencional originário da revolução verde, bem como esteja sofrendo influências dos avanços na biotecnologia, não pode ficar alheio ao desenvolvimento e aplicações já existentes e, para um futuro próximo, das tecnologias em nanoescala.
1 O documento considera que 'nanotecnologia, a manipulação da matéria em nível atômico e moléculas (um nanometro [nm] eqüivale a um bilionésimo do metro), está convergindo rapidamente para a biotecnologia e tecnologia da informação'.
2 Ver a integra do documento 'Down on the farm'. Disponível em: http://www.etcgroup.org/documents/NR_DownonFarm_final.pdf
3 I News Bureau Disponível em: 'Remote-sensing lab aims to foster growth of precision farming' http://www.news.uiuc.edu/scitips/01/05farmlab.html
4 Michael Kanellos 'INTEL produces chips for next generation' November24, 2003. Disponível em: http://news.zdnet.com/2100-9584_22-5111327.html
5 Lux Research, Inc Nanotech report 2004. Em : http://www.etcgroup.org/documents/NR_DownonFarm_final.pdf
Data de Publicação: 15/12/2004
Autor(es): Richard Domingues Dulley Consulte outros textos deste autor
Fonte: http://www.iea.sp.gov.br/out/LerTexto.php?codTexto=1640
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