Micróbios podem ajudar a reduzir a necessidade de fertilizantes químicos

A agricultura moderna, essencial para alimentar a crescente população mundial, tem sido tradicionalmente dependente de fertilizantes químicos para garantir colheitas abundantes. No entanto, essa dependência tem um custo ambiental significativo, incluindo a emissão de gases de efeito estufa e a depleção de nutrientes do solo. Diante desses desafios, pesquisadores estão explorando alternativas sustentáveis. Estudos recentes e pesquisas conduzidas pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT) apresentaram uma solução promissora: o uso de micróbios como fertilizantes.

Esses avanços científicos abrem um novo horizonte para a agricultura, prometendo não apenas reduzir a pegada de carbono, mas também revitalizar o solo agrícola. Micróbios como a Pseudomonas chlororaphis, destacada em ambas as pesquisas, oferecem uma via para nutrir as plantas de maneira mais natural e eficaz. Com a inovação de nanocoberturas auto-montadas protegendo esses micróbios contra condições adversas, sua aplicação prática na agricultura torna-se cada vez mais viável.

Ciência dos micróbios e as nanocoberturas

Micróbios, essenciais para a saúde do solo e crescimento das plantas, são uma fonte natural de nutrientes na agricultura. Entre eles, a Pseudomonas chlororaphis é notável por sua capacidade de converter nitrogênio atmosférico em amônia, nutriente essencial para as plantas. Além disso, essa bactéria também ajuda a proteger as plantas contra doenças causadas por fungos e outros patógenos, desempenhando um papel duplo de fertilizante e protetor.

No entanto, a aplicação prática desses micróbios enfrenta desafios significativos, principalmente devido à sua sensibilidade a condições ambientais adversas, como calor excessivo e umidade. Para superar essas barreiras, pesquisadores do MIT desenvolveram uma solução inovadora: nanocoberturas auto-montadas. Essas coberturas são compostas de redes metal-fenol (MPN), que combinam metais com compostos orgânicos polifenólicos. Os metais utilizados, como ferro, manganês, alumínio e zinco, são seguros para aditivos alimentares, e os polifenóis são conhecidos por suas propriedades antioxidantes.

As nanocoberturas formam uma espécie de ‘armadura’ ao redor dos micróbios, protegendo-os de temperaturas elevadas (até 50°C) e de níveis de umidade relativos de até 48%. Além disso, essas coberturas permitem que os micróbios sobrevivam ao processo de liofilização, tornando-os mais fáceis de transportar e aplicar. Isso representa um avanço significativo, pois facilita a distribuição desses fertilizantes microbianos, tornando-os acessíveis a uma gama mais ampla de agricultores, inclusive em regiões rurais e remotas.

Benefícios ambientais e econômicos do uso de micróbios na agricultura

A adoção de micróbios na agricultura oferece vantagens significativas tanto para o meio ambiente quanto para a economia agrícola. Primeiramente, ao substituir os fertilizantes químicos, que são produzidos através de processos intensivos em energia e responsáveis por cerca de 1,5% das emissões globais de gases de efeito estufa, os micróbios representam uma alternativa mais sustentável.

Além disso, os fertilizantes químicos, ao longo do tempo, podem esgotar os nutrientes do solo, enquanto os micróbios, como a Pseudomonas chlororaphis, ajudam a regenerar e manter a saúde do solo. Isso é especialmente importante na abordagem de agricultura regenerativa, que busca restaurar a qualidade do solo através de práticas sustentáveis.

Do ponto de vista econômico, a utilização de micróbios pode reduzir os custos de produção para os agricultores. Com a tecnologia das nanocoberturas, os micróbios se tornam mais fáceis e baratos de transportar e aplicar, oferecendo uma alternativa acessível até mesmo para pequenos agricultores. Isso representa uma mudança significativa, especialmente em regiões onde a aquisição e o uso de fertilizantes químicos são financeiramente onerosos.

Implementação prática de micróbios na agricultura

A pesquisa e o desenvolvimento de micróbios para uso agrícola já estão mostrando resultados promissores em estudos de campo. Por exemplo, as experiências conduzidas pelo MIT com micróbios revestidos por nanocoberturas demonstraram uma melhoria impressionante na taxa de germinação de sementes em 150% em comparação com sementes tratadas com micróbios frescos e não revestidos. Este resultado foi observado em uma variedade de sementes, incluindo milho, rabanete e acelga chinesa (bok choy).

A pesquisa de Benjamin Burke ’23 e o pós-doutorado Gang Fan, publicada no Journal of the American Chemical Society Au, ressalta a eficácia da Pseudomonas chlororaphis, uma bactéria fixadora de nitrogênio, que é sensível a estressores como liofilização e altas temperaturas.

Além disso, atingiram a fase exponencial de crescimento após 15 horas de incubação, em comparação com 35 horas para o controle não revestido, indicando uma maior viabilidade de células revestidas​​. Este revestimento não apenas protege a bactéria, mas também melhora a taxa de germinação de sementes em 150% em comparação com tratamentos com P. chlororaphis fresca​​​​.

Esses resultados demonstram o potencial significativo de micróbios revestidos com MPN na agricultura, oferecendo uma alternativa sustentável e eficaz aos fertilizantes químicos tradicionais, e apontam para um futuro promissor na implementação dessas tecnologias em práticas agrícolas regenerativas​​.