Nos últimos anos, a nanotecnologia tem revolucionado diversas áreas, incluindo a agricultura. No contexto da nanotecnologia, cientistas têm explorado o uso de polímeros naturais para melhorar a eficácia dos herbicidas. Em artigo recentemente publicado na edição especial do Journal of Agricultural and Food Chemistry, “Emerging Nano-Enabled Technologies for Sustainable Food and Agriculture“, cientistas do INCT Nano Agro apresentaram os resultados de suas pesquisas para encapsular o glifosato, o herbicida mais utilizado no mundo. As pesquisas utilizaram polímeros naturais, como zeína e lignina, para desenvolver nanosistemas que encapsulam o glifosato, visando aumentar sua eficiência e reduzir impactos ambientais.
O artigo é fruto do trabalho de doutorado do pesquisador Gustavo Vinícios Munhoz-Garcia pela USP de Piracicaba, com co-orientação do professor Leonardo Fraceto, da UNESP de Sorocaba.
O uso do glifosato no mundo e a sua relevância para a agricultura
O glifosato é o herbicida mais utilizado globalmente, desempenhando um papel significativo em diversos sistemas de cultivo. Ele é crucial para o manejo de ervas daninhas em culturas como soja, milho e algodão. Nos EUA, por exemplo, cerca de 45% das aplicações de herbicidas em soja utilizam glifosato. Já no Brasil, o glifosato é o agrotóxico mais vendido: em 2023, ele representou 48% das vendas (entre as 10 substâncias mais vendidas), sendo comercializadas mais de 250 toneladas, conforme dados do IBAMA.
A ausência de glifosato nos sistemas de cultivo pode resultar em perda de eficácia no controle de ervas daninhas e aumentar o custo da produção agrícola, levando a uma redução de 10% a 13% na área plantada. Entretanto, seu uso extensivo tem levado ao surgimento de plantas daninhas resistentes e a preocupações sobre os potenciais impactos negativos à saúde e ao meio ambiente, incentivando a busca por alternativas mais sustentáveis.
Principais objetivos do estudo
As pesquisas para o desenvolvimento de nanosistemas para a encapsulação do glifosato tiveram os seguintes objetivos:
- Aumentar a eficácia do herbicida contra ervas daninhas resistentes.
- Reduzir a quantidade de herbicida necessária, minimizando o seu acúmulo no meio ambiente.
- Avaliar a segurança desses compostos para organismos não-alvo, incluindo plantas cultivadas e microrganismos do solo.
Principais resultados apresentados no artigo:
O artigo traz, em detalhes, o desempenho de diversas formulações testadas em várias espécies de ervas daninhas. Foi observado que as nanoformulações, especialmente aquelas baseadas em zeína e poloxamer, melhoraram significativamente a eficácia do glifosato.
A formulação ZPF3 (Zeína (ZN) combinada com poloxamer (PL) em uma concentração de 4 mg/mL), por exemplo, mostrou uma eficácia de controle de ervas daninhas de até 96% na espécie Amaranthus hybridus, comparado aos 40% de eficácia do glifosato comercial. A formulação composta por zeína e poloxamer também demonstrou estabilidade e segurança ambiental, tornando-se uma candidata promissora para aplicação em larga escala.
No geral, as nanoformulações desenvolvidas a partir de polímeros naturais mostraram-se estáveis ao longo de um período de 60 dias, um outro indicador de viabilidade para a produção em larga escala. Além disso, não foram observados efeitos tóxicos em culturas tolerantes ao glifosato, como soja e algodão, nem em processos essenciais do solo, como respiração e atividade enzimática.
Qual a relevância dessa pesquisa em termos de inovação?
A estabilidade das formulações e a reprodutibilidade do seu processo de síntese são avanços importantes para criação de soluções de mercado para a encapsulação e ganho de eficiência do glifosato.
- Poucas Abordagens Exploradas: Até agora, poucas abordagens têm considerado biopolímeros para a síntese de nanocarregadores para entrega de glifosato, o que destaca o caráter inovador e sustentável desta pesquisa.
- Estabilidade das Nanoformulações: As formulações mantiveram suas características de tamanho, carga superficial e eficiência de encapsulamento ao longo do tempo, garantindo que o herbicida permaneça ativo e eficaz durante o armazenamento e uso.
- Simplicidade e Reprodutibilidade do Processo de Síntese: O método de síntese é simples e reprodutível, facilitando a adaptação para produção em larga escala sem comprometer a qualidade.
- Relevância para a Indústria: A capacidade de escalar a produção de formulações eficazes e estáveis é crucial para a comercialização, permitindo que as descobertas sejam aplicadas em operações agrícolas reais.
Por que essas pesquisas promovem avanços em sustentabilidade para a agricultura?
O uso de polímeros naturais e biodegradáveis em herbicidas diminui os impactos ambientais desses agentes. Além disso, as nanoformulações criadas foram eficientes em reduzir a dose de aplicação do glifosato, aumentando sua eficácia nas espécies menos resistentes de ervas daninhas.
- Polímeros Naturais como Alternativas Viáveis: Materiais como quitosana, zeína e lignina são de baixa toxicidade, ambientalmente amigáveis e biodegradáveis, tornando-os ideais para o desenvolvimento de nanoherbicidas. Além disso, o processo de síntese realizado nas pesquisas se demonstrou acessível e escalável.
- Substituição de Componentes Tóxicos: Esses polímeros podem substituir componentes tóxicos em formulações de nanoherbicidas, promovendo soluções mais sustentáveis e eficientes.
O professor e pesquisador da UNESP Sorocaba, Leonardo Fraceto, um dos autores do artigo, destaca a relevância dos avanços apresentados no estudo:
“Este avanço tecnológico é essencial para a sustentabilidade no agronegócio, pois busca reduzir os impactos ambientais causados pelo uso excessivo de herbicidas, preservando a biodiversidade do solo e promovendo uma agricultura mais responsável. Além disso, a pesquisa demonstra o potencial dessas tecnologias para atender aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas, ao alinhar produtividade agrícola com práticas sustentáveis. Este tipo de inovação representa um passo importante para o futuro do agronegócio, garantindo a segurança alimentar e a proteção ambiental de maneira integrada.”
Equipe Envolvida no Estudo:
- Gustavo Vinícios Munhoz-Garcia
- Vanessa Takeshita
- Jhones Luiz de Oliveira
- Bruno Dalla Vecchia
- Daniel Nalin
- Camila de Werk Pinácio
- Ana Laura Camachos de Oliveira
- Brian Cintra Cardoso
- Valdemar Luiz Tornisielo
- Leonardo Fernandes Fraceto
Confira o Abstract:
Nanocarregadores de herbicidas à base de polímeros têm mostrado potencial para aumentar a eficácia dos herbicidas e a segurança ambiental. Este estudo teve como objetivo desenvolver, caracterizar e avaliar a toxicidade de nanosistemas poliméricos de base natural para glifosato em organismos-alvo e não-alvo. Polímeros como quitosana (CS), zeína (ZN) e lignina (LG) foram usados na síntese. Foram avaliados o tamanho do nanosistema, carga de superfície, índice de polidispersidade, eficiência de encapsulamento, toxicidade para espécies de ervas daninhas (Amaranthus hybridus, Ipomoea grandifolia e Eleusine indica), culturas Roundup Ready (RR), respiração do solo e atividade enzimática. O sistema mais estável foi a combinação de ZN com o agente de ligação poloxamer (PL), com maior eficácia no controle de ervas daninhas (90–96%) para A. hybridus, em comparação com o glifosato comercial (40%). Nenhuma melhoria foi observada para I. grandifolia e E. indica. Não foi observada toxicidade do glifosato em culturas RR, respiração do solo ou enzimas do solo, indicando nenhum efeito tóxico da nanoformulação nesses modelos. Os sistemas ZN-PL podem ser uma alternativa promissora para a entrega de glifosato, utilizando materiais ambientalmente amigáveis, com eficiência aprimorada para controle de ervas daninhas na agricultura.
