p A agricultura em todo o mundo exige novas soluções para a sustentabilidade alimentar e hídrica. Com extremos climáticos mais frequentes, populações em crescimento, aumento da demanda de alimentos, e ameaças globais às safras, engenheiros ambientais estão buscando soluções para gerenciar a produção de alimentos para o futuro, começando no nível mais ínfimo. p Com as práticas atuais, até 95 por cento dos micronutrientes aplicados e 99,9 por cento dos pesticidas aplicados nunca chegam a seus destinos e são desperdiçados. Eles se acumulam no solo ou escorrem para o lençol freático e causam danos ambientais colaterais, degradar o solo, e desperdiçar a água e a energia usadas em sua produção e aplicação.

p Se os produtores pudessem aplicar algo na folha que pudesse viajar diretamente para a raiz, pode ser uma virada de jogo para o fornecimento de nutrientes, antibióticos e pesticidas de uma forma quase 100 por cento eficiente. Professor de Engenharia Civil e Ambiental Greg Lowry, pesquisadora de pós-doutorado Astrid Avellan, e uma equipe de pesquisadores descobriu com sucesso uma maneira de aplicar nanopartículas nas folhas das plantas para que elas viajem através da planta até a raiz. Seus resultados são publicados em um recente ACS Nano papel.

p “Os resultados do nosso trabalho realmente têm o potencial de transformar a maneira como entregamos agroquímicos às plantas, "disse Lowry.

p Esta é a primeira vez que alguém estudou sistematicamente como as nanopartículas se movem através da folha, na planta, até a raiz, e exsudam no solo.

p A equipe de pesquisa pulverizou nanopartículas de ouro com um revestimento de polímero nas folhas de plantas jovens de trigo. As plantas não precisam de ouro, mas uma vez que o ouro não existe em qualquer lugar da planta, eles foram capazes de identificar facilmente para onde ele viajou. Eles usaram plantas de trigo porque são uma cultura importante nos Estados Unidos e suscetíveis a deficiências de nutrientes.

p Uma vez que as nanopartículas são pulverizadas sobre a folha, eles se movem através da cutícula, que é a camada externa cerosa que cobre a folha. Então, ele atravessa a epiderme. A cutícula e a epiderme são camadas que protegem a folha de danos, prevenir a perda de água, e permitir a troca de gases para a planta respirar. A nanopartícula, então, faz o seu caminho para o tecido foliar interno, ou mesofilo. Finalmente, ele se move para a vasculatura da planta, ou as veias da planta. De lá, ele pode viajar por todo o caule e na raiz, ou até folhas mais altas.

p Pela primeira vez, os pesquisadores demonstraram que, uma vez alcançando as raízes, nanopartículas podem ser exsudadas no solo, aderindo ao microambiente que adere às raízes, chamado de rizosfera. A rizosfera é onde a planta interage com o solo, absorve nutrientes, libera pequenos ácidos, dióxido de carbono, e proteínas, e onde bactérias e fungos podem entrar na planta. Os únicos métodos atualmente disponíveis para tratar uma rizosfera prejudicial à saúde são misturar agroquímicos no solo ou aplicar água com os produtos químicos. Em ambos os casos, uma grande quantidade de produtos químicos é perdida. O que os pesquisadores demonstraram é uma entrega 100 por cento eficiente que pode diminuir a quantidade de produtos químicos necessários, reduza o custo, e limitar a contaminação ambiental.

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p Essas minúsculas partículas - que são menores que 50 nanômetros - podem ser uma chave muito importante para alimentar de forma sustentável os 10 bilhões de pessoas projetadas para estar no planeta em 2050. Por exemplo, as plantas de trigo que crescem em solos com deficiência de zinco ficam amarelas e a produção agrícola diminui à medida que as plantas começam a morrer. Mas se você pudesse entregar nanopartículas de óxido de zinco através das folhas para chegar à raiz, eles podem exsudar no solo e tornar o solo e a planta saudáveis.

p Os agricultores também podem fornecer antibióticos para a planta. Uma vez que uma planta recebe bactérias em sua vasculatura, pouco pode ser feito para salvá-lo. Mas se as nanopartículas de antibióticos pudessem ser distribuídas através das folhas para entrar na vasculatura, eles poderiam prevenir ou tratar doenças bacterianas sistêmicas.

p As nanopartículas também são mais eficazes do que os produtos químicos porque os engenheiros podem projetá-las para ter propriedades específicas. Por exemplo, eles poderiam projetar uma nanopartícula que grudará em uma folha sem pingar quando chover. Ou eles podem projetar o revestimento do lado de fora da partícula para responder à umidade ou à luz. Também é possível projetar nanopartículas que serão usadas em menos quantidades e que sejam melhores para o meio ambiente e para a saúde humana do que os agroquímicos convencionais usados ​​atualmente. As possibilidades são infinitas, e este é um primeiro passo importante.

p Distribuir nanopartículas em plantas de uma forma 100 por cento eficiente é parte dos objetivos maiores de Lowry de agricultura com eficiência de átomos (onde cada átomo colocado nas plantações é usado e não desperdiçado) e combate aos desafios sociais, como a insegurança alimentar.

p "Estamos neste ponto em que temos que cultivar 80 por cento mais alimentos, na mesma quantidade de terra, com menos poluição resultante disso, "disse Lowry." Isso vai levar a uma mudança de paradigma na forma como fazemos a agricultura, e é isso que estamos tentando ajudar. "