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O que é Nanotecnologia?

janeiro 28, 2025

A Nanotecnologia é a ciência que estuda e manipula materiais em escala nanométrica. Para se ter uma ideia, o tamanho de 1 nanômetro é 10 milhões de vezes menor do que o tamanho de 1 centímetro. Essa escala é muito muito pequena: estamos falando em atuar diretamente com os átomos e as moléculas, montando “tijolinho por tijolinho” para a criação de novos materiais, medicamentos, e até mesmo robôs!

Qual a importância da nanotecnologia para os avanços da ciência?

O que significa conseguirmos trabalhar com unidades tão pequenas? Em uma palestra famosa no ano de 1959, o físico Richard Feynman apresentou pela primeira vez a noção de manipulação de materiais em nível atômico que, posteriormente, ficou conhecida como nanotecnologia. Um dos importantes avanços que esse campo da ciência trouxe para a nossa vida cotidiana foi a construção de semicondutores cada vez menores, o que nos possibilitou ter um elevado grau de processamento em chips super pequenos.

Mas a importância da nanotecnologia não está restrita à área de eletrônicos. Na verdade, ela vai muito além. Os materiais em escala nano se comportam de forma diferente e apresentam diversas propriedades físicas e químicas modificadas. A nanotecnologia entende esses comportamentos e busca manipular a combinação desses átomos e moléculas, para chegar a estruturas estáveis e que desempenhem determinadas tarefas.

Por exemplo, a prata em escala nanométrica se torna tóxica, pode ser utilizada para matar um vírus. Um medicamento pode atuar no tratamento do câncer ao entregar o princípio ativo somente nas células cancerígenas, o que evitaria ao paciente passar por tantos efeitos adversos de uma quimioterapia. As aplicações são diversas, desde a medicina, farmacologia, indústria automotiva, têxtil, fabricação de semicondutores e, é claro, a agricultura.

Mas o que torna a nanotecnologia tão eficaz? Como dissemos, os materiais ganham novas propriedades quando se encontram em escala nanométrica. Vamos imaginar a área de superfície um cubo de 20 cm de um determinado material. Agora vamos dividir esse cubo em oito pedaços iguais. Teremos o mesmo peso e quantidade de massa, porém agora com uma superfície de contato com o ambiente muito maior, certo? Agora imagine esse cubo dividido milhões e milhões de vezes e pense no tamanho da área de contato que um nanomaterial pode apresentar. Esse é apenas um dos fatores que tornam a nanotecnologia tão promissora para a inovação em diversas áreas.

*Imagem capturada do vídeo “Pequenos Robôs Vão Mudar o Mundo!”. Link disponível no final do artigo.*

Os riscos da Nanotecnologia:

Justamente pelas mudanças de comportamento e propriedades em escalas nanométricas, os nanomateriais podem se tornar instáveis e tóxicos ao ser humano e ao meio ambiente. Por isso, precisam ser cuidadosamente estudados em relação aos riscos da sua utilização. Vamos entender alguns abaixo:

Emissão de nanopartículas: Durante a fabricação ou utilização de produtos baseados em nanotecnologia, nanopartículas podem ser liberadas no ar ou na água, o que pode ser prejudicial à saúde humana e animal caso sejam inaladas ou ingeridas.
Persistência no ambiente: Certas nanopartículas podem não se degradar facilmente, resultando em acúmulo e poluição em ecossistemas naturais. No INCT Nano Agro, muitos pesquisadores buscam trabalhar com materiais biodegradáveis para evitar a contaminação do meio ambiente.
Interação com microrganismos: As nanopartículas podem interagir de maneiras ainda não compreendidas com seres vivos, possivelmente causando efeitos adversos à saúde e ao meio ambiente. No INCT, por exemplo, sempre estudamos os efeitos dos nanocompósitos no solo para mapear “efeitos colaterais” que possam prejudicar o meio ambiente.
Falta de regulamentação: Como toda inovação, ainda não há uma regulamentação que abranja todos os riscos inerentes ao uso da Nanotecnologia. O INCT Nano Agro conta com um eixo de pesquisa exclusivo sobre esse assunto para compreender como outros países estão lidando com essa questão, para adequar essas referências ao contexto brasileiro e, assim influenciar positivamente o desenho de políticas públicas que garantam a segurança das pessoas e do meio ambiente.

A importância da nanotecnologia para a agricultura:

A Nanotecnologia tem diversas aplicações na agricultura, indo desde o combate de pragas até o aumento da produtividade de culturas diversas, melhoria de desempenho de sementes, passando também pelo monitoramento do solo, do crescimento das plantas, entre diversas outras aplicações.

Em geral, as nanotecnologias têm um enorme potencial para a promoção da sustentabilidade na agricultura por três grandes motivos:

Ela viabiliza e estabiliza defensivos feitos a partir de substâncias naturais e não poluentes;
Por meio da liberação controlada, ela aumenta a eficácia de agroquímicos em geral, diminuindo muito sua dose de aplicação e evitando ou diminuindo a contaminação do solo, dos alimentos e os efeitos colaterais nos produtores;
Permite o monitoramento das plantações e aplicação de produtos químicos diversos com precisão e acurácia, dando mais controle e gerando economia ao produtor.

Como a nanotecnologia é “feita” na prática?

Mas como é possível manipular substâncias em uma escala tão pequena? Como é feita a nanotecnologia? Existem diversas formas de trabalhar com materiais em escala nanométrica, que não seria possível abordar em um único artigo. Mas uma delas é a criação de nanopartículas que se formam por meio de processos químicos. Vamos tomar como exemplo uma pesquisa do INCT NanoAgro que criou uma nanopartícula para diminuir a concentração do glifosato (o herbicida mais usado do mundo) no controle de plantas daninhas nas culturas de soja e algodão.

Observe pelas figuras como a nanotecnologia funciona: os pesquisadores criaram nanopartículas feitas de materiais biodegradáveis (a zeína), que foram envoltas em uma “membrana” de lignina e outra de poloxamer. Essas membranas carregam em si moléculas do glifosato que são liberadas dentro da planta, depois que as folhas absorvem formulação contendo essas nanopartículas. Ou seja, é utilizado muito menos glifosato com maior eficiência e precisão de aplicação.

Veja outros exemplos de soluções em nanotecnologia desenvolvidas dentro do INCT:

Controle de Pragas Sustentável e com Liberação Controlada:

A tecnologia inovadora utiliza nanopartículas de zeína para encapsular compostos botânicos à base de cúrcuma. Além de permitir uma proteção prolongada e eficaz contra pragas, minimiza o uso de pesticidas sintéticos, reduzindo impactos ambientais.

Por que é inovadora? A nanopartícula de zeína ajuda na estabilização do composto de cúrcuma, evitando que se torne tóxico ao ambiente. A liberação gradual otimiza a aplicação do biopesticida.

Menos desperdício e mais tempo para consumir as frutas:

A tecnologia inovadora utiliza nanopartículas poliméricas biodegradáveis para inibir a ação do etileno, retardando o amadurecimento de frutas carnudas como o mamão, e ampliando significativamente seu prazo de consumo.

Por que é inovadora? As nanopartículas oferecem um método de baixo custo e alta eficácia, permitindo que as frutas mantenham suas propriedades nutricionais por mais tempo, reduzindo desperdícios e prejuízos financeiros, além de facilitar o comércio internacional.

Conversando com as plantas: monitoramento no campo em tempo real:

Sensores eletroquímicos descartáveis e biodegradáveis oferecem monitoramento em tempo real de nutrientes do solo e qualidade da irrigação, reduzindo custos e promovendo práticas agrícolas sustentáveis.

Por que é inovadora? Os sensores devem ser pequenos, portáteis e capazes de suportar condições extremas, integrando-se com tecnologias de Internet das Coisas (IoT) para coleta automatizada de dados e controle remoto de atividades. Os sensores podem facilitar o uso por pequenos produtores e permitir uma gestão agrícola mais precisa e ecologicamente correta.

O INCT Nano Agro nasceu no final de 2023 para se tornar uma referência em nanotecnologia aplicada à agricultura sustentável. Nós trabalhamos em 8 eixos de Pesquisa e Desenvolvimento, com pesquisadores de diversas áreas do conhecimento em várias universidades do Brasil.

Saiba mais sobre a nossa atuação aqui.

Confira as referências e conteúdos que inspiraram esse texto: