A ciência trata de grandes ideias que mudam o mundo. Mas às vezes, grandes impactos vêm dos menores objetos.

A nanotecnologia pode soar como ficção científica, mas representa tecnologias que foram desenvolvidas por décadas. Abordagens nanotecnológicas encontraram aplicações do mundo real em uma ampla gama de áreas, de materiais compostos em têxteis à agricultura.

A agricultura é uma das mais antigas invenções humanas, mas a nanotecnologia oferece inovações modernas que podem melhorar drasticamente a eficiência de nosso suprimento de alimentos e reduzir o impacto ambiental de sua produção.

A agricultura tem custos com os quais os agricultores estão bem familiarizados:as safras requerem quantidades substanciais de água, terra e combustível para produzir. Fertilizantes e pesticidas são necessários para alcançar os altos rendimentos das colheitas, mas seu uso tem efeitos colaterais ambientais, até mesmo tantos agricultores exploram como as novas tecnologias podem reduzir seu impacto.

O menor dos objetos

A nanotecnologia é a ciência dos objetos que têm alguns nanômetros - bilionésimos de metro - de diâmetro. Neste tamanho, objetos adquirem propriedades únicas. Por exemplo, a área de superfície de um enxame de partículas em nanoescala é enorme em comparação com a mesma massa coletada em um único aglomerado de grande escala.

Variar o tamanho e outras propriedades de objetos em nanoescala nos dá uma capacidade sem precedentes de criar superfícies de precisão com propriedades altamente personalizadas.

Empregando partículas

Tradicionalmente, a aplicação de produtos químicos envolve primeiro misturar os ingredientes ativos na água e, em seguida, pulverizar a mistura nas plantações. Mas os ingredientes não se misturam facilmente, tornando este um processo ineficiente que requer grandes quantidades de água.

Para melhorar a eficiência e reduzir o impacto ambiental, os agricultores precisam de seus fertilizantes e pesticidas para alcançar suas plantações e serem absorvidos pela planta exatamente onde são necessários - nas raízes ou nas folhas, por exemplo. Idealmente, eles poderiam usar apenas o suficiente do produto químico para aumentar o rendimento da colheita ou protegê-la de ataques ou infecções, o que impediria o excesso de ser desperdiçado.

Os sistemas em nanoescala feitos sob medida podem usar química de precisão para alcançar a entrega de fertilizantes ou pesticidas de alta eficiência. Esses ingredientes ativos podem ser encapsulados de maneira semelhante ao que acontece na administração direcionada do medicamento. A técnica de encapsulamento também pode ser usada para aumentar a quantidade dissolvida em água, reduzindo a necessidade de grandes quantidades.

Aplicativos atuais

Starpharma, uma empresa farmacêutica, entrei neste jogo há alguns anos, quando montou uma divisão para aplicar suas inovações nanotecnológicas ao setor agrícola. Desde então, a empresa vendeu seu negócio de agroquímicos.

Psigryph é outra empresa inovadora de nanotecnologia na agricultura. Sua tecnologia usa nanoestruturas biodegradáveis ​​derivadas do extrato de ginjas Montmonercy para entregar moléculas bioativas através das membranas celulares das plantas, animais e humanos.

Meu laboratório passou anos trabalhando em nanociência, e estou orgulhoso de ver nosso entendimento fundamental da manipulação do encapsulamento de polímero em nanoescala abrindo caminho para aplicações na agricultura. Um ex-aluno, Darren Anderson, é o CEO da Vive Crop Protection, nomeada uma das principais empresas de crescimento do Canadá:eles pegam pesticidas químicos e biológicos e os suspendem em "nanopackets" - que agem como ônibus de polímero incrivelmente pequenos - para fazê-los alcançar facilmente seu alvo. Os ingredientes podem ser controlados e direcionados com precisão quando aplicados nas plantações.

Infraestrutura existente

Um bônus desses desenvolvimentos nanotecnológicos é que eles não exigem nenhum equipamento novo, o que é uma tremenda vantagem na indústria agrícola financeiramente desafiadora. Os agricultores simplesmente misturam esses produtos usando menos água e combustível para obter ganhos de eficiência.

Outros usos agrícolas da nanotecnologia incluem produtos de saúde animal, materiais de embalagem de alimentos e nanobiossensores para a detecção de patógenos, toxinas e metais pesados ​​no solo. Não seria uma surpresa ver o uso generalizado desses novos aplicativos em um futuro próximo.

À medida que as nanotecnologias decolam, este tipo de ganho de produtividade será crítico para os agricultores e um grande negócio para o resto de nós, à medida que a população da Terra continua a crescer e os efeitos das mudanças climáticas se tornam cada vez mais óbvios. Os agricultores precisarão fazer mais com menos.

Felizmente, alguns bilionésimos de metro é a própria definição de menos. Com a ajuda de pequenas nanotecnologias, a agricultura global está à beira de grandes coisas.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.