Investigadores de Embrapa y la Universidad Federal de Ceará ( UFC ) desarrollaron un nanofertilizante a partir de semillas de açaí, capaz de estimular el crecimiento del maíz y el sorgo. En ensayos experimentales, la aplicación de bajas dosis del producto (10 miligramos por litro) incrementó el crecimiento relativo de las plantas en un 24% en maíz y un 164% en sorgo. El volumen radicular también aumentó un 23% y un 59%, respectivamente, en comparación con los controles sin tratamiento.
La semilla de açaí es un subproducto que se subutiliza en el procesamiento agroindustrial. Por cada tonelada de fruta utilizada en la extracción de pulpa, se generan aproximadamente 700 kilogramos de semillas, que generalmente se desechan o se utilizan como combustible en calderas.
En los ensayos se utilizaron la variedad de maíz BRS-Gorutuba y la variedad de sorgo 2502; ambas tienen un ciclo de producción corto y se recomiendan para la siembra en regiones semiáridas. El mayor sistema radicular, especialmente en el sorgo, permite a las plantas explorar el suelo con mayor eficacia, favoreciendo su supervivencia.
El nuevo nanofertilizante se produce a partir de polvo de semillas de açaí mediante un proceso llamado síntesis hidrotermal. El resultado son nanopartículas fluorescentes, conocidas como puntos cuánticos de carbono, que miden aproximadamente cuatro nanómetros.
Estas partículas penetran los tejidos de las hojas con gran eficacia. Dentro de la planta, además de aportar nutrientes minerales esenciales, actúan como antenas que capturan la radiación ultravioleta y, a partir de ella, emiten una luz azul capaz de estimular el sistema fotoquímico de la planta y aumentar la eficiencia de la fotosíntesis.
El investigador Cláudio Carvalho , de Embrapa Agroindústria Tropical (CE), explica que, debido al reducido tamaño de las partículas, los nanofertilizantes penetran eficazmente en los tejidos vegetales y aportan nutrientes directamente a nivel celular, aumentando la absorción en comparación con los fertilizantes foliares convencionales. Además, participan en los procesos de transferencia de energía dentro de las células y proporcionan compuestos bioactivos que pueden estimular la actividad de enzimas, como las implicadas en el estrés oxidativo.
Carvalho añade que los nanofertilizantes pueden lograr resultados superiores con dosis más pequeñas, reduciendo los costos de aplicación y los posibles impactos ambientales. «En comparación con los fertilizantes convencionales, los nanofertilizantes generalmente generan menos escorrentía superficial y menor contaminación de suelos y cuerpos de agua, lo que los hace potencialmente más sostenibles», concluye.
De los desechos a la riqueza
“A pesar del escaso número de estudios sobre el uso a pequeña escala de las semillas de açaí como biocarbón, para la producción de bioenergía o el desarrollo de materiales compuestos, este residuo generalmente se acumula en los centros urbanos de las regiones productoras y en las grandes ciudades”, afirma el investigador.
Explica que la semilla de açaí es un “kit de supervivencia natural” que contiene los nutrientes necesarios para que la planta se establezca en entornos hostiles. Esta riqueza convierte al hueso de açaí en el precursor ideal para el nanofertilizante. “Este es un destino noble que agrega valor a la biomasa y, al mismo tiempo, devuelve al menos parte de los nutrientes minerales, principalmente micronutrientes, a las zonas de producción, ahorrando en fertilizantes”, afirma.
Según el científico, el grupo tiene previsto probar el producto en otras especies como frijoles, batatas, calabazas, hortalizas y también en plántulas de palma de açaí. «Una vez finalizado y ampliado el proceso de producción, el nanofertilizante podría convertirse en una excelente y segura oportunidad para devolver nutrientes al sistema de producción, ya sea en el propio cultivo de palma de açaí, en viveros de plántulas, en cultivos protegidos y en otras aplicaciones», añade.
“En Brasil se generan grandes cantidades de residuos agroindustriales, especialmente en la región amazónica, que representa una materia prima abundante y de bajo costo”, observa el profesor Pierre Fechine , coordinador del Laboratorio del Grupo de Química de Materiales Avanzados (GQMat) de la UFC, socio en este trabajo. Añade que también será necesario avanzar en los estudios regulatorios y de seguridad para su uso agrícola a gran escala.
avance científico
Los resultados se publicaron en el artículo «Nanopigmentos a base de carbono derivados de residuos de semillas de açaí con propiedades ópticas ajustables y rendimiento biofuncional» en la revista internacional Dyes and Pigments . «Demostramos que un residuo que normalmente se desecharía puede convertirse en un material inteligente, capaz de interactuar con sistemas biológicos y producir efectos medibles en el crecimiento de las plantas», afirma el profesor.
Explica que, antes de llegar al productor rural, aún quedan algunos retos por superar. El principal es mantener la calidad y la reproducibilidad del material al pasar de la escala de laboratorio a la industrial. «En el laboratorio, trabajamos con pequeñas cantidades y un control riguroso de las condiciones de síntesis. En una fábrica, es necesario asegurar que cada lote tenga las mismas propiedades químicas, ópticas y biológicas», aclara. Otro reto es optimizar los costes de producción, incluyendo el consumo de energía, la purificación del material y la logística de recolección de biomasa.
¿Por qué estudiar los puntos cuánticos de carbono?
Los puntos cuánticos de carbono son nanopartículas extremadamente pequeñas, miles de veces más pequeñas que un cabello humano. A pesar de su diminuto tamaño, poseen propiedades muy especiales, principalmente la capacidad de absorber y emitir luz. Fueron descubiertos por casualidad a principios de la década de 2000 durante estudios sobre nanotubos de carbono. Desde entonces, han despertado un enorme interés científico debido a su relativa facilidad de producción, su baja toxicidad y la posibilidad de obtenerlos a partir de materiales naturales y residuos orgánicos. Actualmente, se estudian los puntos cuánticos de carbono para aplicaciones en sensores químicos, diagnóstico médico, bioimagen, células solares, LED, tratamiento de agua y agricultura. En agricultura, pueden estimular el crecimiento de las plantas, aumentar la eficiencia en el aprovechamiento de la luz y facilitar el transporte de nutrientes, contribuyendo así a sistemas de producción más eficientes y sostenibles. En el trabajo realizado por Embrapa y UFC, el polvo de semillas de açaí, rico en carbono y minerales, se colocó en un entorno “hostil” dentro de reactores de alta presión, sometido a altas temperaturas durante varias horas; un proceso denominado síntesis hidrotermal. Bajo estas condiciones, las moléculas orgánicas de la semilla se descomponen y se reorganizan en puntos cuánticos de carbono y otras sustancias con actividad biológica en las plantas, como precursores de hormonas vegetales, entre otras. PUBLICADO POR: EMBRAPA |
