Tecnologias de liberação controlada podem revolucionar o uso de pesticidas

Estudo de pesquisadores do Politecnico di Milano detalha o avanço de sistemas de liberação controlada (SLC) de fertilizantes e pesticidas, reunindo nanoestruturas, microcápsulas e formulações macroscópicas para um manejo agrícola mais eficiente e sustentável. As tecnologias descritas buscam resolver uma ineficiência histórica: plantas absorvem apenas uma fração dos fertilizantes e defensivos aplicados.

O excesso de produtos infiltra-se no solo, podendo contaminar cursos d’água e desequilibrar ecossistemas. Sistemas de liberação lenta prometem reduzir essas perdas, mantendo níveis adequados de nutrientes por períodos prolongados. Em culturas como arroz e colza, essas soluções aumentaram a produtividade em até 187%, indicam os pesquisadores.

O desafio molecular

A liberação gradual de insumos depende de mecanismos como difusão, osmose e degradação. Polímeros porosos controlam a agem de água, ativando a dispersão das substâncias. Pesticidas, hidrofóbicos por natureza, exigem sistemas que preservem sua estabilidade química. Já fertilizantes como a ureia, altamente solúveis, precisam de barreiras que evitem a lixiviação imediata.

Nanoengenharia no campo

A engenharia de nanomateriais oferece soluções multifacetadas. Nanopartículas de quitosana, alginato, zeína e ácido polilático demonstraram eficácia na liberação prolongada de nutrientes e pesticidas.

Em ensaios com milho e soja, materiais à base de lignina e zeína aumentaram a adesão foliar e a fotoproteção dos princípios ativos. Em sistemas mais sofisticados, como os de dupla cápsula com ciclodextrinas e zeína funcionalizada, o controle da liberação responde à presença de enzimas do ambiente ou à luz solar.

Nanopartículas de sílica mesoporosa também figuram entre as mais promissoras, devido à sua alta área superficial e capacidade de adaptação química. Em cultivos de melancia, chegaram a elevar a produtividade em 70%.

Em paralelo, nanofibras obtidas por eletrofiação mostraram potencial como revestimentos de sementes, acelerando a germinação e oferecendo liberação de nutrientes por até 80 dias.

Microsoluções com alta eficiência

No campo das microestruturas, esferas e cápsulas poliméricas demonstram alta capacidade de carga e precisão de liberação. Microcápsulas sensíveis à luz, pH ou glutationa liberam pesticidas sob condições específicas do ambiente, reduzindo a exposição desnecessária e aumentando a eficácia sobre o alvo.

Formulações com lignina, quitosana ou alginato apresentam excelente biodegradabilidade, minimizando riscos ambientais.

Revestimentos de poliuretano à base de óleo vegetal proporcionam liberação prolongada de ureia, com aumento de 27,5% na eficiência do nitrogênio. Esses sistemas ainda permitem adaptação ao tipo de solo e à fisiologia das culturas.

Macroestruturas para grandes cultivos

Quando a escala da lavoura exige soluções robustas, entram em cena as macroestruturas. Pellets, briquetes e revestimentos milimétricos oferecem liberação controlada por semanas ou até meses.

Sistemas de liberação profunda, como briquetes de ureia colocados próximos à raiz, melhoram a eficiência do uso de nitrogênio e aumentam a margem de lucro agrícola.

Hidrogéis também ocupam espaço crescente. Compostos por redes poliméricas com alta capacidade de retenção de água, são usados para liberação sustentada de NPK, ferro e até fitorreguladores.

Em experimentos, aumentaram a taxa de germinação, reduziram o estresse hídrico e prolongaram a liberação de nutrientes por até 16 semanas.

Obstáculos e horizontes

Apesar dos avanços, desafios permanecem. A maioria dos estudos ainda ocorre em ambientes controlados, com poucos dados sobre a eficácia em campo aberto.

A interação entre nanodispositivos, solo, microrganismos e clima exige investigação mais profunda. A toxicidade potencial de alguns materiais e os custos de produção em escala industrial também precisam ser equacionados.

Mais informações em doi.org/10.1016/j.aac.2025.05.004