Desenvolvimento de nanofertilizantes baseados em quitosana e macronutrientes para aplicação em Eruca sativa L.

Abstract

O uso excessivo de fertilizantes na agricultura pode resultar em diversos impactos ambientais, como eutrofização, compactação do solo e emissão de gases de efeito estufa. Estes problemas são causados pelo desperdício de nutrientes na aplicação em larga escala de NPK, com estimativas de que 50% do nitrogênio, 80-90% do fósforo e 50-90% do potássio não são efetivamente absorvidos pelas plantas. Uma estratégia promissora para otimizar a entrega de nutrientes e minimizar riscos ambientais é o desenvolvimento de nanofertilizantes (NFs) biodegradáveis. Este estudo objetivou sintetizar, caracterizar e aplicar NFs à base de quitosana para entrega de macronutrientes NPK, usando a rúcula (Eruca sativa L.) como modelo. Nanopartículas de quitosana foram sintetizadas por gelificação ionotrópica, com quatro concentrações de macronutrientes (NF1, NF2, NF3, NF4). Análises de Espalhamento Dinâmico de Luz indicaram um diâmetro médio de 795 nm, e o Potencial Zeta mostrou variações de carga entre -8,22 e +3,83 mV. A Espectroscopia FTIR elucidou os grupos funcionais da quitosana e indicou a ligação com o tripolifosfato de sódio (TPP). A Análise Termogravimétrica revelou maior estabilidade térmica dos NFs em comparação com a quitosana pura e nanopartículas. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou partículas com tamanhos variando de 6 nm a 1,2 μm. Para avaliar o efeito dos NFs no crescimento vegetal, parâmetros como altura, número de folhas e teor de clorofila foram analisados. A concentração de macronutrientes foi quantificada pelo método Kjeldahl (N) e ICP-OES (P e K). Amostras de folhas foram examinadas por MEV para investigar diferenças na estrutura da superfície foliar. Os resultados revelaram melhor desempenho dos NFs em comparação com o fertilizante químico comercial (CF, Forth®), com maior taxa de crescimento das plantas, especialmente no tratamento NF1 (92% superior ao CF). Plantas tratadas com NFs apresentaram maior número de folhas e aumentos significativos no conteúdo de clorofila (8 a 29% superior ao CF). A quantificação de NPK mostrou resultados semelhantes entre plantas tratadas com NFs e CF, com plantas tratadas com CF apresentando conteúdo superior de N e K. Para o fósforo, os tratamentos NF3 e NF4 foram superiores. O estudo destaca que as plantas não necessitam de quantidades excessivas de NPK para se desenvolverem. A aplicação de nanofertilizantes permite economizar nutrientes e minimizar impactos ambientais associados à aplicação de fertilizantes comerciais, promovendo uma agricultura mais sustentável.