Tecnologia

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NANOTECNOLOGIA
Pesquisa e Desenvolvimento

Os avanços científicos são contínuos, ocorrem de formas irreversíveis e cada vez mais rapidamente são assimilados tornando parte da vida de todos os seres humanos. A nanotecnologia é o resultado desses avanços e surgiu decorrente da combinação e evolução de diversos campos do conhecimento humano, incluindo a química, a ciência dos materiais, a biologia, a eletrônica, a computação e a física.

Tal como já aconteceu com a eletricidade e os computadores, a nanotecnologia estará em breve presente em quase todas as facetas da vida diária, e por ser uma ciência integrada, oferece a oportunidade de interferir em diversos segmentos econômicos e a agricultura não é uma exceção.

Principalmente nos países em desenvolvimento é que a aplicação de nanotecnologia nos sistemas produtivos ou na indústria de alimentos trará impactos sem precedentes, podendo gerar benefícios, segundo cálculos das Nações Unidas, a um número estimado em cinco bilhões de pessoas nos próximos anos. Esses benefícios não são somente do ponto de vista econômico, mas direta ou mesmo indiretamente, como aumento na qualidade de vida, incremento da produção de alimentos por área cultivada, melhoria da qualidade dos processos agroindustriais e o acesso a novos produtos por um maior número de consumidores.

Diversos países de economia de base agropecuária como o Brasil, a Índia, a Tailândia, o México, África do Sul e a Argentina, entre outros, têm estabelecido programas específicos de nanotecnologia e nanociências, em grande parte, focados em aplicações no setor agroindustrial, meio ambiente, farmacêutico e alimentício.

O objetivo da pesquisa em nanotecnologia conduzida na Embrapa e em outras empresas privadas é o de aprimorar a intervenção humana, através do uso do desenvolvimento de ferramentas que permitam o controle sobre os eventos, facilitando a tomada de decisões para obtenção de uma melhor rastreabilidade, produtividade e qualidade. Para tal foi organizada uma rede (Agronano) que conta com mais de 150 pesquisadores de centros de pesquisa da Embrapa e de 53 instituições diversas, abrangendo todo o território nacional.

Nanotecnologia na Agricultura

Assim como nas demais áreas do conhecimento, a nanotecnologia é de extrema importância para o agronegócio de um modo geral. A nanotecnologia poderá gerar uma melhora de qualidade associado ao monitoramento e redução de danos ambiental. Beneficiará o emprego da agricultura de precisão, a rastreabilidade dos produtos, a certificação, a produção de biocombustíveis, a indústria de insumos (fertilizantes, pesticidas) e de medicamentos para uso veterinário, a indústria de alimentos, assim como vários outros setores vinculados à agroindústria serão inevitavelmente beneficiados pelos avanços da nanotecnologia.

O objetivo da nanotecnologia no segmento agrícola é aprimorar essa intervenção humana, através do uso de dispositivos sensores, elevando o controle sobre os eventos e facilitando a tomada de decisões para obtenção de uma melhor rastreabilidade, produtividade e qualidade. Temos como exemplo a agricultura de precisão, que consegue hoje agregar e adaptar tecnologias avançadas para melhorar a eficiência da produção.

A nanotecnologia também trabalha no desenvolvimento de biossensores e transdutores de alta sensitividade que permitem a identificação e quantificação de compostos químicos, orgânicos ou demais impurezas ou alterações de composição, sejam em plantas ou frutos, como também em solos.

Dispositivos controladores de irrigação ou sensores de alto desempenho como as chamadas "línguas", "narizes" e "olhos" eletrônicos deverão, certamente, invadir o mercado brevemente, gerando uma enorme possibilidade de análises e tomadas de decisões.

Potencial da nanotecnologia para o Agronegócio

Embora o agronegócio brasileiro ocupe hoje uma posição de líder mundial é essencial o investimento contínuo em novas tecnologias, para o país poder continuar crescendo e abrir novos mercados neste setor tão dinâmico da economia (BANCO DO BRASIL, 2004; ALVES, 2001). Assim a nanotecnologia oferece oportunidades extremamente promissoras para melhoria da competitividade e do desempenho de processos e produtos agropecuários em varias áreas, agregação de valor a produtos, e aproveitar nichos de mercado que pelas nossas características tropicais teremos vantagens competitivas, e algumas destas serão descritas brevemente abaixo (MATTOSO, 2005; DURÁN et al., 2005, ETC GROUP, 2004).

A importância da nanotecnologia no agronegócio começa já desde o início das cadeias produtivas, contribuindo de forma significativa na melhoria do desempenho, eficiência e economia de insumos (fertilizantes, pesticidas, etc.), através do desenvolvimento de nanopartículas e nanoencapsulação para liberação controlada de fertilizantes e pesticidas em solos e também de fármacos para uso veterinário (MATTOSO, 2005; DURÁN et al., 2005, ETC GROUP, 2004).

Em anos recentes tem aumentado a pressão no Brasil para o desenvolvimento de insumos agropecuários de melhor qualidade e desempenho, em função do maior acesso a produtos externos, bem como da necessidade de diminuir o impacto ambiental associado ao uso destes insumos. Há uma demanda crescente por fertilizantes que apresentem maior absorção pelas plantas, que não sofram segregação durante a etapa de formulação e transporte, e que sejam mais fáceis de manusear e aplicar. Pesticidas com eficácia na aplicação cada vez maior também são desejáveis não apenas pela vantagem econômica, mas, sobretudo pela redução do impacto ambiental, diminuição da toxidez para o homem durante a sua aplicação e diminuição da carga poluente alimentada ao meio físico.

Assim, a aplicação da nanotecnologia no setor de insumos agropecuários tem a finalidade de melhorar a eficiência funcional de produtos como nutrientes, pesticidas sintetizados quimicamente (herbicidas, inseticidas e parasiticidas) ou de natureza biológica (microrganismos com atividade específica contra uma praga-alvo), bem como a segurança no manuseio destes produtos, reduzindo riscos de toxidez para o homem, de concentrações elevadas na lavoura e de contaminação ambiental. Tal abordagem está alinhada com as exigências pertinentes à preservação de qualidade de vida e redução dos riscos de contaminação do meio ambiente.

O Brasil economiza, atualmente, 1,5 bilhão de dólares por ano em fertilizantes nitrogenados somente na cultura da soja, graças, especialmente, as pesquisas desenvolvidas pela Embrapa e instituições parceiras, no desenvolvimento da fixação biológica de nitrogênio na cultura desta leguminosa, o que demonstra o potencial que a agregação de novas tecnologias pode ter neste setor.

A nanotecnologia também pode contribuir significativamente na melhoria do desempenho de produtos agropecuários e no desenvolvimento de novas aplicações, agregando valor, abrindo novos mercados e ajudando assim a capacidade do país de passar de simples produtor de commodities, na forma de alimentos in natura, para gerador de uma série de outros produtos de fontes renováveis e obtidos de forma sustentável, tal como é o caso mais recente da agroenergia.

A partir do momento que começarmos a conhecer, dominar e manipular cada vez mais as plantas, animais, alimentos e outros produtos agropecuários, em geral, no nível da nanotecnologia, conseguiremos explorar melhor todos as propriedades de seus constituintes e ser capaz de um mesmo grão de soja, por exemplo, extrair alimento, leite, óleo comestível, óleo combustível, tinta, plástico, borracha, remédios e outros produtos cujo potencial ainda estão desconhecidos. Assim, o desenvolvimento de novos usos de produtos agrícolas é uma área que pode ser significativamente impulsionada explorando-se a nanotecnologia.

Dentre os componentes da planta, destacam-se os lignocelulósicos que possuem propriedades extremamente promissoras para substituição de vários materiais sintéticos, como por exemplo, fibras de sisal que já podem substituir fibras de vidro em algumas aplicações da indústria de plásticos e peças automobilísticas. Com o aumento da preocupação com a poluição ambiental e os problemas com o aumento de desperdício, gerando cada vez mais lixo não degradável, o uso de produtos naturais biodegradáveis, tais como polímeros vindos da agricultura para confecção de plásticos e embalagens biodegradáveis é uma necessidade premente.

Além da ampliação do mercado, pela disponibilização e valorização de novos produtos, o desenvolvimento de tecnologias que revertam o conceito de resíduo para o de matéria prima, como a extração de nanofibras vegetais ou nanopartículas de sílica de resíduos da agroindústria para a produção de nanocompósitos plásticos, ou produção de outros produtos de interesse industrial, é imprescindível para otimizar a eficiência da indústria, podendo contribuir para agregação de valor e rentabilidade de produtos agrícolas, e melhorar a competitividade e estabilidade econômica do país (MATTOSO, 2005; DURÁN et al., 2005; ETC GROUP, 2004).

Na agroindústria são inúmeras as áreas onde a nanotecnologia pode dar contribuição expressiva, para aumentar a competitividade do setor. Um exemplo é na melhoria do desempenho de processos e produtos agroindustriais, através do desenvolvimento de membranas de separação e/ou barreira para vários processos agroindustriais e embalagens ativas e inteligentes para alimentos e bebidas e purificação de água, com controle da nanoestrutura, que possuem uma enorme importância neste setor.

A agroindústria de alimentos tem enfrentado enormes perdas durante o armazenamento, transporte e distribuição de alimentos frescos, pré-cortados e embalados. Para a redução das perdas quantitativas e qualitativas dos alimentos durante o armazenamento, transporte e distribuição estão sendo desenvolvidos sistemas de embalagem (ativas e inteligentes) que monitoram não só a qualidade dos alimentos bem como a condição do ambiente que os circunda. Estas embalagens também podem indicar a quebra da cadeia de frio e podem revelar o histórico destes produtos durante as principais etapas da comercialização.

As embalagens podem regular a taxa de respiração de produtos vegetais, reduzir o processo de degeneração de alimentos e/ou produtos perecíveis por ação de microrganismos em condições reais de estocagem e conservação, aumentando a sua vida útil e também introduzir elementos no envasamento capazes de reter componentes indesejáveis destes alimentos, que deterioram a sua qualidade e/ou introduzindo compostos como agentes antimicrobianos que podem melhorar as características sensoriais do produto, aumentando o seu tempo de conservação com consequente abertura de novos mercados para exportação, e ganhos econômicos extremamente significativos (MATTOSO, 2005, DURÁN et al., 2005; ETC GROUP, 2004)

Máquinas e equipamentos agrícolas

A nanotecnologia presente nos processadores de computadores e de dispositivos miniaturizados pode ser adaptada para uso em tratores, máquinas e implementos agrícolas, assim como em toda a cadeia de processamento de alimentos. A geração de mapas de composição de solo, umidade, temperatura, etc permite não só o plantio adequado, mas também monitorar, em tempo real, a presença de doenças, o nível de nutrientes no solo e definir o período ideal para a colheita, o que reduz perdas e racionaliza a aplicação de insumos. Esses processos já se encontram avançados em escala mundial e a Embrapa tem sido pioneira, com forte atuação no setor.

Como age a técnologia

O processo é feito direcionado por radiação via satélite, onde preferencialmente se inicia antes plantio, onde se conseguem atuar com maior eficácia na liberação no sistema molecular solo, onde otimiza na  liberação de nutrientes do solo,  auxiliando a sanidade das plantas e seu crescimento, o mesmo atua inibindo pragas, mas isso é apenas uma consequência processo.

Na pré-florada e na formação da vagens/canivete, folhas, raízes há um aumento considerável, o qual atua diretamente no metabolismo auxiliando o enchimento e qualidade dos grãos ainda mais.

Com indicações de seca a tecnologia consegue atuar na retenção água junto planta, na qual absorve neste período menos água, sofrendo menos o estresse hídrico.

Em condições com chuvas excessiva, a tecnologia atua no sistema planta criando resistência nas vagens/canivete, folhas, raízes para absorver menos água, evitando assim incidências maiores de apodrecimento na soja, trazendo assim, um incremento na produção final, podendo atingir até 30% ou mais per cento, no  ganho e no rendimento da colheita por há.