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Biopolímero multifuncional viabiliza a fabricação de insumos agrícolas mais eficientes e sustentáveis

November 4, 2025

Solution

Polímero biodegradável, atóxico, com múltiplas aplicações na indústria de insumos agrícolas, feito a partir de subprodutos da indústria brasileira.

O INCT NanoAgro desenvolveu um método de fracionamento para a obtenção de material biodegradável à base de lignina, capaz de substituir polímeros não degradáveis usados na agricultura e de ampliar a eficiência dos insumos agrícolas. Produzido a partir da economia circular, aproveitando subprodutos da indústria, o material combina resistência, estabilidade e biodegradabilidade, oferecendo uma alternativa sustentável para proteger e nutrir o solo.

What is the technological basis of this solution?

A lignina é um composto natural presente na madeira e nas plantas e aparece em grandes quantidades como subproduto da indústria de papel e celulose (Lignina Kraft – LK). Pensando no desenvolvimento de soluções de baixo custo e na redução do impacto ambiental, pesquisadores da UNESP Sorocaba criaram um processo para transformar esse passivo ambiental em um novo material, a partir do fracionamento da LK — método que foi patenteado pelos cientistas do INCT.

Cada uma das frações obtidas nesse processo tem propriedades e características químicas diferentes, podendo ser usadas como polímeros, tensoativos, protetores solares, entre outras funções de extrema relevância para a agricultura.

A partir de algumas frações da LK, foi possível fazer também o preparo de nanopartículas lignínicas (NPL), o que permitiu a criação de um novo material, especialmente valioso para o setor agrícola, em que a durabilidade e o impacto ambiental são desafios constantes. Essas nanoestruturas possuem propriedades físico-químicas de alto desempenho, como resistência térmica, estabilidade química, atividade antioxidante e biodegradabilidade.

What is innovative about it?

O novo material pode ser uma alternativa a materiais convencionais, substituindo polímeros não degradáveis, convencionalmente usados na indústria agrícola, possibilitando a criação de produtos menos impactantes ao meio ambiente. Nos estudos realizados pelo INCT NanoAgro, tanto as frações de LK quanto as NPL, apresentaram eficiência agronômica equivalente ou superior à dos materiais agrícolas comerciais, com a vantagem de se degradarem naturalmente no solo após o uso, sem gerar resíduos nem microplásticos.

Os experimentos também mostraram que as propriedades das frações e das NPL potencializam os efeitos dos princípios ativos nos organismos-alvo, além de otimizar a liberação dessas substâncias. Ou seja, além de sustentáveis, elas aumentam a eficiência e a eficácia dos insumos associados a elas.

Who could benefit from this solution?

Como dito anteriormente, as NPL podem ser aplicadas em contextos muito diversos, substituindo polímeros à base de petróleo, apresentando desempenho igual ou superior ao dos materiais convencionais. Algumas das rotas tecnológicas já mapeadas e testadas pelos nossos pesquisadores são:

Filmes biodegradáveis de cobertura (mulching): substituem plásticos convencionais derivados do petróleo, protegendo o solo contra o excesso de radiação solar, a perda de umidade e a erosão, além de permitir a liberação gradual de nutrientes.
Condicionadores de solo: melhoram a estrutura do solo e a capacidade de retenção de água e nutrientes, reduzindo a lixiviação de fertilizantes e promovendo um ambiente mais favorável ao desenvolvimento das plantas.

Com base nas propriedades da NPL, os perfis que mais podem se beneficiar com a sua aplicação são:

Fabricantes de filmes agrícolas interessados em substituir o polietileno por alternativas biodegradáveis, mantendo o desempenho mecânico e a resistência ao UV.
Empresas de fertilizantes e bioinsumos que buscam tecnologias para a liberação gradual de nutrientes e a redução de perdas por lixiviação.
Startups de nanotecnologia e biotecnologia que desejam explorar novas formulações de materiais de origem vegetal aplicáveis à agricultura sustentável.
Indústrias químicas e de celulose que buscam rotas de valorização da lignina do processo kraft, transformando resíduos industriais em produtos de alto valor agregado.

What are the key differentiators of the technology?

A tecnologia oferece uma alternativa viável aos materiais derivados do petróleo, agregando valor aos produtos da indústria agrícola e garantindo um novo destino a um resíduo abundante da indústria brasileira. O processo desenvolvido é ecológico e escalável, e os materiais gerados podem ser personalizados para diferentes finalidades na agricultura.

Entre os diferenciais técnicos das NPL, validados em testes de escala variada estão:

☀️ Proteção contra radiação ultravioleta (UV) e aumento da durabilidade de coberturas e filmes agrícolas.
💧 Liberação gradual de nutrientes, com melhor aproveitamento dos princípios ativos e menor lixiviação.
🔄 Biodegradabilidade acelerada, com decomposição ambientalmente benigna e sem geração de microplásticos.
🧪 Estabilidade química e térmica, o que amplia a resistência dos materiais e a eficiência das aplicações.

What is the market potential?

O desenvolvimento dessa tecnologia ocorre em um cenário global de transição para uma agricultura mais sustentável. O Brasil é líder mundial na utilização de bioinsumos na agricultura, segundo dados da McKinsey de 2024. A substituição de plásticos não degradáveis por alternativas ecológicas que aumentam a eficiência no campo vem agregando valor a essa tendência mundial.

Alguns dados que podem nos dar a dimensão da relevância desse novo material para o mercado:

O Brasil é o segundo maior produtor mundial de papel e celulose, gerando milhões de toneladas de lignina kraft por ano, um recurso renovável e subutilizado.

Em 2019, as cadeias de valor agrícolas utilizaram cerca de 12,5 milhões de toneladas de produtos plásticos na produção vegetal e animal.

A FAO aponta que a indústria de plásticos agrícolas projeta um aumento de 50% na demanda global por filmes de estufa, cobertura de solo (mulching) e silagem, chegando a 9,5 milhões de toneladas até 2030.

O mercado global de bioplásticos agrícolas foi estimado em 15,5 bi de dólares em 2024, com crescimento de 20% ao ano entre 2025 e 2030.

Até 50% dos fertilizantes aplicados podem ser perdidos por lixiviação e volatilização, conforme dados da Embrapa, um gargalo que tecnologias de liberação gradual podem reduzir significativamente.

Esses números reforçam o potencial econômico e ambiental do material desenvolvido pelos cientistas do INCT NanoAgro.

O fracionamento da Lignina Kraft é um método patenteado pela UNESP e pela UFSCar e está disponível para uso da indústria. Nossos pesquisadores contam com histórico consolidado de parcerias entre universidade e empresas, o que acelera os processos de inovação e facilita o desenvolvimento de testes em escala de campo. Os interessados em fazer uma parceria devem entrar em contato com nossos pesquisadores por meio desse formulário.

What is its technology readiness level?

Os pesquisadores do INCT NanoAgro, responsáveis pelo desenvolvimento dessa tecnologia, já conduziram diversos estudos e testes em campo, que podem ser resumidos em três principais rotas tecnológicas de aplicação. Para cada uma delas, a tecnologia encontra-se nos níveis de maturidade indicados abaixo.

Aplicação	Nível TRL	Escala de validação
Filmes biodegradáveis de cobertura (mulching)	TRL 5 – 6 Demonstração em ambiente relevante (pré-operacional)	Foram produzidos protótipos funcionais de filmes biodegradáveis contendo nanopartículas de lignina (NPL) e fertilizante NPK. Esses filmes foram testados em condições reais de cultivo (tomate cereja), apresentando eficiência agronômica equivalente aos filmes mulch comerciais e maior biodegradabilidade, além de resistência à radiação UV e boa transparência para a fotossíntese.
Condicionadores de solo biodegradáveis	TRL 5 – 6 Demonstração em ambiente relevante, com testes em campo	A lignina foi incorporada a uma matriz de amido termoplástico (TPS), formando um compósito biodegradável enriquecido com nanoargila (NC). Essa formulação foi testada em laboratório e em cultivos experimentais de tomate cereja, demonstrando melhoria na retenção de água e de nutrientes, redução da lixiviação de fertilizantes e biodegradação acelerada, com desempenho superior ao controle.
Revestimentos e compósitos agrícolas	TRL 4 – Validação em laboratório (prova de conceito)	Foram realizados ensaios laboratoriais de caracterização físico-química e térmica, que confirmaram a viabilidade de incorporar nanopartículas de lignina a diferentes matrizes poliméricas. Os resultados demonstraram estabilidade térmica, resistência à fotodegradação e potencial antioxidante, indicando a possibilidade de uso futuro em revestimentos biodegradáveis ou compósitos agrícolas, ainda em fase de validação experimental.

Researchers and institutions involved

As pesquisas foram desenvolvidas sob a coordenação do professor Leonardo Fraceto, pelos cientistas Jéssica Rodrigues, Vagner Botaro, Amanda de Sousa Martinez de Freitas e Marystela Ferreira. Os trabalhos foram realizados no âmbito do INCT NanoAgro, envolvendo UNESP Sorocaba e a UFSCar, com apoio da FAPESP.