I brasiliani creano un fertilizzante di vetro che riduce gli sprechi e l'impatto ambientale nei campi
Un fertilizzante in vetro sviluppato da ricercatori brasiliani promette di essere un'alternativa per la gestione del terreno delle piantagioni, con una serie di vantaggi rispetto ai modelli convenzionali. Oltre a essere più efficiente e a ridurre la necessità di riapplicazioni, grazie alla sua dissoluzione prolungata, il materiale ha un impatto ambientale inferiore.
L'innovazione è stata creata da un team dell'Istituto di Chimica di San Carlos (IQSC) e della Facoltà di Ingegneria di San Carlos (EESC), presso l'Università di San Paolo (USP), con il supporto della Corporazione Brasiliana per la Ricerca Agricola (Embrapa).
La formulazione vetrosa è stata sintetizzata incorporando macro e micronutrienti necessari per le diverse fasi di sviluppo della pianta, come fosforo, potassio, silicio, magnesio, boro e calcio.
Le caratteristiche del materiale consentono il rilascio controllato dei composti, senza essere rimossi dal terreno per infiltrazione idrica e senza causare eutrofizzazione – l'eccessivo aumento di nutrienti – di falde acquifere, fiumi e laghi. Trasformato in particelle di circa 1 mm, il prodotto può essere applicato con le stesse modalità della fertilizzazione tradizionale.
Il chimico Danilo Manzani, coordinatore del Laboratorio di Materiali Inorganici e Vitrei dell'IQSC e uno dei responsabili della ricerca, afferma che le prestazioni agronomiche del fertilizzante vitreo si sono rivelate superiori del 70% rispetto all'NPK convenzionale nei test in vitro e in serra.
"Modificando la composizione del vetro, possiamo regolarne la dissoluzione. Il nostro obiettivo è poter formulare composizioni specifiche per colture specifiche in futuro", spiega.
Poiché il processo di sintesi del vetro prevede il riscaldamento a temperature fino a 1.100 °C, i primi materiali sintetizzati non includevano azoto e zolfo, che non possono essere incorporati a questa temperatura. Tuttavia, i ricercatori hanno ora un'alternativa per aggirare questo problema: incapsulare i composti in una struttura biopolimerica, che consente loro di essere incorporati nel vetro e successivamente disciolti nel terreno.
La ricerca è iniziata nel 2018, quando Manzani stava studiando vetri speciali che non richiedessero l'uso di silice, il componente principale del vetro comune. Uno dei problemi delle strutture che il ricercatore stava sviluppando era proprio la loro scarsa resistenza chimica all'umidità.
"Producevo vetro fosfatico per un'applicazione in ottica, ad esempio, e ho visto che si deteriorava nel tempo a causa dell'umidità atmosferica", racconta. Parlando con l'ingegnere dei materiali Eduardo Bellini Ferreira dell'EESC, entrambi hanno avuto l'idea di utilizzare questa caratteristica per creare un fertilizzante in vetro, che rispondesse proprio a questo "problema".
Alla composizione hanno partecipato anche gli studenti post-laurea Liane Miranda e José Hermeson. Per garantire che il materiale non avesse effetti tossici o mutageni sulle piante, il team si è avvalso anche della collaborazione della biologa molecolare Dânia Christofoletti Mazzeo, dell'Università Federale di São Carlos (UFSCar), che ha condotto test ecotossicologici su semi di lattuga e cipolla.
Gli esperimenti in serra sono stati condotti in collaborazione con Alberto Bernardi e Ana Rita Nogueira dell'Embrapa Pecuária Sudeste. I risultati sono stati pubblicati a febbraio nell'articolo "Design and Performance of a Multicomponent Glass Fertilizer for Nutrient Delivery in Precision Agriculture" , sulla rivista ACS Agricultural Science & Technology.
Manzani spiega che il processo di produzione dei fertilizzanti è lo stesso utilizzato per il vetro convenzionale, il che significa che la produzione può essere facilmente portata a livello industriale.
Nonostante il costo di sintesi sia più elevato rispetto a quello dell'NPK convenzionale, sottolinea che, oltre alla minore frequenza di riapplicazione e alla possibilità di indirizzare i composti verso sezioni specifiche delle piantagioni in cui mancano determinati nutrienti, si verifica una minore perdita di materiale.
"Per darvi un'idea, circa il 20-30% dell'NPK applicato al terreno viene assorbito dalla pianta, mentre il resto viene dilavato. Quindi c'è un impatto ambientale molto elevato, che possiamo risolvere applicando questi materiali a lento rilascio", spiega.
"Non abbiamo ancora fissato il prezzo del prodotto, perché ci sono molti parametri da considerare, ma crediamo che abbia un vantaggio rispetto alla produzione di NPK", afferma. Pur preferendo non sbilanciarsi sulle scadenze, il ricercatore ritiene che il prodotto potrebbe essere disponibile sul mercato tra circa uno o due anni.
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