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Inovação sustentável: Filme biodegradável criado com algas e nanocelulose!
Uma equipe de pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) uniu esforços com um produtor de antúrios localizado em Holambra, no interior de São Paulo, para desenvolver um filme inovador a partir de algas e nanocelulose. Este novo material promete substituir o filme tradicional importado que os agricultores utilizam como recipientes para reprodução das plantas, trazendo benefícios significativos, uma vez que ele libera fertilizante lentamente no substrato. O potencial de utilização se estende além do antúrio, podendo ser adaptado para uma variedade de culturas agrícolas.
“Atualmente, o parceiro na produção do antúrio utiliza um recipiente fabricado por uma empresa estrangeira, que oferece tanto o papel quanto a maquinaria necessários. Outros empreendedores acabam comprando esses produtos, mas o custo é elevado”, explica Claudinei Fonseca Souza, membro do Grupo de Pesquisa em Engenharia de Água, Solo e Meio Ambiente da UFSCar, localizado no campus de Araras.
Na busca por um diferencial em comparação ao produto importado, a equipe da UFSCar decidiu utilizar carragena, uma substância extraída de algas vermelhas, e alginato, que provém de algas marinhas marrons, para armazenar um fertilizante amplamente utilizado, o MAP (fosfato monoamônico, composto químico de fórmula NH₄H₂PO₄).
De acordo com Souza, um dos principais desafios é a utilização de polímeros, como a carragena e o alginato, que foram escolhidos para o projeto devido à sua capacidade de dissolução em água. Para contornar esse problema, foram adicionadas nanofibras de celulose em diferentes proporções, com a expectativa de aprimorar as propriedades mecânicas, físicas, químicas e térmicas do material resultante. “Ao combinar essas fibras, conseguimos moldar vasinhos com 4 centímetros de altura por 3,5 cm de diâmetro, que podem substituir os recipientes convencionais utilizados no cultivo das plantas”, afirma Souza.
“Esse filme desenvolvido deve manter a estrutura da planta, mas, ao mesmo tempo, não deve dificultar o crescimento do sistema radicular. O desafio foi encontrar o equilíbrio entre resistência e flexibilidade. Testes indicaram que a melhor concentração de nanocelulose foi de 4%. Planejamos patentear o material e realizar testes em outras culturas agrícolas”, acrescenta o pesquisador.
Ele enfatiza que a raiz desempenha um papel crucial para a planta, servindo tanto como suporte quanto como meio de absorção de água e nutrientes. “O material que foi concebido leva em conta essas duas funções essenciais. A partir do filme com 4% de nanocelulose, começamos a realizar testes em campo, utilizando uma técnica que nos permite monitorar a liberação dos nutrientes com base na condutividade elétrica do solo. Realizamos também um teste de degradação, onde coletamos as plantas a cada 30 dias em Holambra, e verificamos que o material se desintegra após 90 dias”, comenta Souza.
Souza explica que a liberação dos nutrientes no substrato se dá pela diferença de potencial entre o material que contém fertilizante e o solo onde a planta é cultivada. “Estamos realizando os testes em condições reais, em campo, seguindo as práticas agrícolas convencionais. Contamos com a colaboração da agronomia para monitorar a liberação dos nutrientes quase em tempo real”, afirma o pesquisador.
O estudo, que foi publicado na revista Cellulose, recebeu apoio da FAPESP através do Auxílio à Pesquisa Regular, concedido à professora Roselena Faez, coautora do artigo.
Em experimentos realizados em laboratório, os cientistas fabricaram placas do material em uma impressora 3D utilizando filamentos de ABS (uma resina termoplástica derivada do petróleo). As placas foram moldadas e enroladas em um gabarito de aço redondo, criando os vasinhos. “Essas placas possuem ranhuras que facilitam a saída das raízes. A própria raiz, ao crescer, proporciona um reforço ao material”, explica Souza.
Conforme o pesquisador, a produção desse filme em larga escala é viável, visto que o Brasil possui fácil acesso a algas e é o maior produtor mundial de celulose. Contudo, é necessário desenvolver a etapa final do projeto, analisar os resultados obtidos em campo e obter a patente do material. Os pesquisadores estão em busca de matérias-primas que sejam abundantes e econômica, para que o desenvolvimento do filme não se torne inacessível aos agricultores.
Souza também destaca as várias vantagens do filme feito de algas e nanocelulose. Uma delas é a economia de fertilizantes, uma vez que a alga retém os compostos nutritivos, evitando que sejam perdidos por lixiviação devido à chuva ou irrigação. Além disso, o filme pode substituir plásticos convencionais, como as microesferas utilizadas na agricultura, que liberam fertilizantes. “Embora a técnica utilizada nas esferas plásticas e em nosso material seja a mesma, a grande diferença é que nosso novo filme é biodegradável e se degrada rapidamente”, conclui o pesquisador.
O artigo “Enhancing marine algae composites with cellulose nanofibrils for sustainable nutrient management” pode ser acessado em: https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-024-05947-0#Ack1.
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