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Hidrogel otimiza uso da água na agricultura

Publicado por leticiapfuentes@gmail.com - Monday, 25 April 2016

Desenvolvido no Instituto de Química de São Carlos da USP, material atóxico é feito com substâncias naturais biodegradáveis

Foto: Rodrigo Sabadini

A experiência no Instituto de Química de São Carlos: sementes com hidrogel e fertilizantes tiveram ótimo desempenho

VALÉRIA DIAS

Agência USP de Notícias

Imagine colocar água nas plantas hoje, sair para viajar e, ao retornar, dez dias depois, a terra continuar úmida e as plantas vivas, fertilizadas e saudáveis. Ou ainda desenvolver culturas agrícolas em solos áridos, otimizando o uso de água. E o melhor de tudo: saber que o produto que possibilita essas funcionalidades é feito com materiais naturais biodegradáveis que não agridem a natureza. Pois, se depender da professora Agnieszka Joanna Pawlicka Maule, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP, e de seu orientando Rodrigo César Sabadini, isso vai, sim, se tornar realidade.

Esses pesquisadores desenvolveram hidrogéis atóxicos para aplicação na agricultura. Quando secos, eles se assemelham a pequenos pedaços de plásticos cortados. Em contato com a água, aumentam de volume como se fossem esponjas. O projeto já foi submetido a um pedido de patente.

Foto: Sandra Zambon

A professora Agnieszka Maule e seu orientando Rodrigo Sabadini

“A ideia é, primeiro, misturar os hidrogéis secos na terrra onde está a planta e, depois, colocar água. O hidrogel absorve o excesso de água e vai liberando o líquido aos poucos, conforme a terra vai secando”, explica a professora. Também é possível produzir um hidrogel para liberação de fertilizante. “A vantagem é que essa iberação ocorre aos poucos, conforme as necessidades das plantas”, diz.

Já existem produtos semelhantes no mercado, mas eles são fabricados com polímeros sintéticos. O grande diferencial dos hidrogéis desenvolvidos no IQSC é que as matérias-primas são polímeros naturais biodegradáveis: a goma gelana (produzida por bactérias que vivem na raiz de uma planta aquática, mas que já está disponível por meio de culturas de laboratório) e a quitosana (obtida a partir de quitina, substância extraída da casca de crustáceos). Isso faz do hidrogel um produto biodegradável. “Ele também serve de nutriente para os micro-organismos que estão no ar e na terra”, conta Agnieszka.

Para a professora, as vantagens são a otimização do uso de água, a aplicação de menos fertilizantes e ser biodegradável. “O principal foco de utilização dos hidrogéis são as regiões áridas, mas nada impede utilizá-los em qualquer outro local”, destaca Sabadini.

Germinação – Os pesquisadores realizaram um experimento com sementes de alface em frascos de terra. No primeiro grupo foram colocadas apenas as sementes e sem hidrogéis; no segundo, sementes com hidrogéis; e, no terceiro, sementes com hidrogéis e fertilizantes. Os três tipos de amostras receberam a mesma quantidade de água apenas uma única vez. Ao final de duas semanas, os frascos contendo apenas as sementes não germinaram. As sementes com hidrogel germinaram e tiveram bom crescimento; e os com hidrogel e fertilizantes, além de germinarem, tiveram um crescimento melhor ainda.

Foto: Sandra Zombon

Hidrogéis secos e úmidos: alternativa para solos áridos

A única desvantagem em relação aos produtos já disponíveis no mercado está ligada ao custo, devido ao alto preço das matérias-primas utilizadas no hidrogel biodegradável. “O sintético é muito barato”, diz Sabadini. A professora Agnieszka completa: “No Brasil ainda não há cultura nem mercado para esse tipo de matéria-prima, por isso ele é muito caro. Já os derivados de petróleo (do qual se originam os polímeros sintéticos) são bem mais baratos. Mas isso pode ser revertido caso as normas de proteção ambiental entrem em vigor”, aponta.

A tese de doutorado de Sabadini, “Redes poliméricas de macromoléculas naturais como hidrogéis superabsorventes”, foi defendida em 2015, no IQSC, sob orientação da professora Agnieszka (leia o texto ao lado).

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Termo surgiu no século 19

O termo hidrogel apareceu pela primeira vez em 1894, quando o químico holandês Jacob Maarten van Bemmelen (1830–1911) publicou o artigo “Das Hydrogel und das Krystallinische Hydrat des Kupferoxyds” (“O hidrogel e o hidrato cristalino do óxido de cobre”), como mostra o pesquisador Rodrigo César Sabadini em sua tese de doutorado. Nessa publicação, afirma Sabadini, Bemmelen apresentou resultados que atestavam o poder de absorção dos géis de óxidos de cobre e manganês.

Ainda segundo o pesquisador, esse termo ficou associado aos géis até 1960, quando hidrogel passou a ser definido como redes de polímeros (macromoléculas) entrecruzadas. “Por causa da propriedade de absorção de água, os hidrogéis poliméricos começaram a ser utilizados para diversas aplicações, como auxílio na cicatrização de ferimentos, substrato para crescimento de células e sistemas de liberação controlada de substâncias químicas, entre outras.”

Entre as características dos hidrogéis que permitem utilizá-los para aplicações médicas, segundo Sabadini, estão a atoxicidade, a capacidade de intumescer em água e fluidos biológicos – o que os assemelha aos tecidos vivos –, uma consistência elástica, que minimiza o atrito entre o hidrogel e os tecidos, a alta permeabilidade, a facilidade de obtenção de diferentes formas e a possibilidade de incorporação e liberação controlada de fármacos.