Os pedaços de cabelo descartados no chão do salão podem um dia ajudar a cultivar sua salada na hora do almoço, graças a cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura), que criaram o meio de crescimento usado na agricultura urbana - conhecido como substratos hidropônicos - usando queratina extraída do cabelo humano.
Na hidroponia, as culturas são cultivadas sem solo, usando um substrato que atua como estrutura de suporte e reservatório de água e nutrientes. Os substratos à base de queratina desenvolvidos pela equipe de pesquisa da NTU foram testados com culturas como microgreens e vegetais folhosos, incluindo o repolho chinês bok choy e as folhas de rúcula, também conhecidas como rúcula.

Em seu estudo, os pesquisadores da NTU primeiro extraíram a queratina do cabelo humano coletado em salões de beleza. A solução de queratina é misturada com fibras de celulose para fortalecê-la, que é então seca em um substrato esponjoso.

O substrato é sustentável, biodegradável e ecologicamente correto, pois é feito a partir de resíduos e se torna uma fonte de nutrientes para as plantas à medida que se degrada. O rendimento deste substrato à base de queratina é comparável aos materiais atualmente disponíveis no mercado, conforme testes de laboratório.

O professor Ng Kee Woei, presidente associado da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais (MSE) da NTU, que liderou a pesquisa, disse:"Além do cabelo, a pecuária produz grandes quantidades de queratina como resíduos biológicos, pois é encontrada abundantemente em lã, chifres, cascos e penas. Como a queratina pode ser extraída de muitos tipos de resíduos agrícolas, o desenvolvimento de substratos hidropônicos à base de queratina pode ser uma estratégia importante para a reciclagem de resíduos agrícolas como parte da agricultura sustentável."

Os pesquisadores esperam que seu substrato ofereça uma alternativa renovável às ofertas comerciais atuais, como aquelas feitas de lã de rocha, poliuretano e espumas fenólicas, que não são sustentáveis ​​e não fornecem nutrição às plantas.

As descobertas deste estudo de prova de conceito foram publicadas na revista científica revisada por pares ACS Sustainable Chemistry &Engineering . O estudo tem origem na NTU-Harvard Initiative for Sustainable Nanotechnology, uma colaboração com o T.H. Chan School of Public Health nos Estados Unidos.

Cabelo hoje, corte amanhã

A queratina é composta por aminoácidos que são fonte de nutrientes para o crescimento das plantas. Esses aminoácidos também podem se ligar a outros tipos de nutrientes e liberá-los sob condições controladas. A queratina, portanto, tem um grande potencial como meio de crescimento usado em hidroponia e agricultura urbana, onde a liberação oportuna de nutrientes e água é essencial.

No entanto, a queratina não é forte o suficiente por si só para formar um substrato. Os pesquisadores o misturaram com fibras de celulose para fortalecer sua estrutura e melhorar suas capacidades de inchamento de água. A celulose foi extraída da polpa de fibra longa, o que significa que o produto final é sustentável.

O substrato de queratina-celulose resultante contém uma estrutura de poros altamente interconectada, que permite uma ação capilar melhorada. Isso permite que o substrato elabore a solução nutritiva à base de água para alimentar continuamente água e nutrientes para as raízes das plantas.

"Os substratos hidropônicos resultantes têm alta porosidade e boa resiliência mecânica sob condições aquosas", disse o primeiro autor do artigo, Dr. Zhao Zhitong, pesquisador do MSE da NTU. “Além disso, este substrato à base de queratina pode absorver e reter grandes quantidades de água, tornando-se um meio de crescimento promissor para apoiar a germinação de sementes e o crescimento de culturas em hidroponia”.

Uma propriedade importante dos substratos hidropônicos é sua capacidade de reter água suficiente para sustentar o crescimento das culturas, que pode ser avaliada pela capacidade de absorção de água. Prof Ng disse:"Nosso substrato à base de queratina pode reter água até 40 vezes seu peso original, o que está no mesmo nível dos substratos comerciais atualmente disponíveis".

Em seus experimentos, os pesquisadores cultivaram a planta modelo Arabidopsis e vegetais, incluindo rúcula e bok choy. Um grama de cabelo humano pode produzir cerca de três blocos de substratos de cerca de 1,5 cm por 1,5 cm por 3 cm, ou do tamanho de um pequeno cubo de gelo.

Ambas as mudas de rúcula e bok choy se desenvolveram bem em substratos à base de queratina, com sistemas robustos de raízes e brotos.

“As plantas realmente cresceram sistemas radiculares muito mais longos nos substratos à base de queratina do que em espumas fenólicas comercialmente disponíveis, o que é um sinal promissor de que as raízes vegetais podem penetrar melhor em substratos à base de queratina e absorver mais efetivamente os nutrientes liberados dos substratos”, disse o Prof. Ng.

Personalização de substratos para máxima eficiência de nutrientes

Para aumentar ainda mais o teor de nutrientes dos substratos, o co-autor Professor Hu Xiao, do MSE da NTU, incorporou nanonutrientes como cobre nos substratos.

Esses nutrientes ajudam a melhorar a germinação das sementes, o rendimento das culturas e a saúde geral das plantas, suprimindo vários tipos de doenças das plantas.

"O substrato à base de queratina não apenas oferece uma plataforma sustentável para a incorporação de diferentes tipos e formas de nutrientes vegetais, mas também tem várias outras vantagens em relação aos produtos existentes. Essa tecnologia tem um grande potencial para aumentar significativamente a produtividade da agricultura urbana para atender às necessidades da sociedade, especialmente na Cingapura com terras escassas", disse o professor Hu, que também lidera o esforço de química ambiental e materiais no Nanyang Environment and Water Research Institute da NTU .

Em sua forma atual, o substrato de queratina desenvolvido pela equipe de pesquisa pode durar de quatro a oito semanas, dependendo das condições. Também não deixa resíduos, ao contrário dos substratos comerciais atualmente disponíveis no mercado que não se degradam e se tornam resíduos sólidos após a colheita.

A queratina também pode ser extraída de penas de aves, que contêm proteínas que se comportam de forma semelhante às proteínas do cabelo humano.

A equipe de pesquisa está conversando com parceiros do setor, incluindo fazendas urbanas locais, para realizar testes de campo em larga escala. Um desses testes visa ajustar a composição do substrato para acomodar diferentes tipos de hortaliças, incluindo aquelas com raízes mais grossas.

"Sustainable Nutrient Substrates for Enhanced Seedling Development in Hydroponics" foi publicado em ACS Sustainable Chemistry &Engineering em 23 de junho de 2022. + Explorar mais

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