Introdução
A nanotecnologia é basicamente definida como a engenharia de sistemas funcionais em nanoescala, que é de cerca de 1 a 100 nanômetros. Curiosamente, um nanômetro é um bilionésimo de metro ou 10-9 de um metro. Em outras palavras, refere-se ao processo de construção de itens de baixo para cima com precisão atômica, de modo a aproveitar benefícios como menor peso, maior resistência e maior reatividade química. Hoje esta tecnologia está sendo usada em larga escala.
A maioria dos produtos de consumo utiliza nanotecnologia que não é conhecida pela maioria de nós. Desde telas leves de celulares até pára-choques leves de carros e protetores solares resistentes à radiação até roupas repelentes de manchas, tudo contém o efeito nanotecnológico. Até mesmo os dispositivos vestíveis desempenham um papel significativo na exploração do potencial da nanotecnologia, em grande medida.
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Aplicações da Nanotecnologia na Agricultura
Para além destes domínios, o impacto da nanotecnologia pode ser facilmente observado na indústria alimentar e agrícola; quer se trate de reduzir os efeitos adversos das práticas agrícolas no ambiente, de garantir a segurança alimentar ou de desenvolver ferramentas e equipamentos baseados em nanotecnologia para melhorar a produtividade.
Vamos dar uma olhada nas várias maneiras pelas quais a nanotecnologia está desempenhando um papel benéfico na agricultura.
1. Intensificação Sustentável na Agricultura
Intensificação Sustentável refere-se ao conceito de aumentar o rendimento sem afetar negativamente o meio ambiente. A abordagem consiste em seleccionar uma combinação de práticas tendo em mente a situação biofísica, social, económica e cultural. Para tanto, novos nanomateriais foram desenvolvidos para aumentar a produtividade utilizando substâncias como nanopartículas inorgânicas, lipídicas e poliméricas.
Estes podem ser utilizados em nanossistemas inteligentes projetados para imobilizar nutrientes e liberá-los no solo. Além disso, poderia também ajudar a reduzir a eutrofização, reduzindo a quantidade de transferência de azoto para as águas subterrâneas.
2. Auxílio na Agricultura de Precisão
A ideia da agricultura de precisão centra-se em minimizar o uso de pesticidas e, ao mesmo tempo, garantir a máxima produtividade das culturas. Neste âmbito, dispositivos de detecção remota, computadores e sistemas GPS podem ser utilizados para analisar o ambiente e identificar problemas associados às culturas e ao seu ambiente de cultivo. A utilização de nanosensores juntamente com dispositivos inteligentes habilitados para GPS ajudará os agricultores a obter informações precisas, auxiliando assim na tomada de decisões corretas em relação ao crescimento das plantas e à adequação do solo.
3. Melhorar a qualidade do solo
Foi relatado que hidrogéis, nanoargilas e nanozeólitas aumentam a capacidade de retenção de água do solo e permitem uma liberação lenta de água. Isto, por sua vez, reduz a escassez hídrica, particularmente durante a época de colheita. Tais práticas também são úteis no reflorestamento de áreas degradadas que perderam a fertilidade do solo.
Além disso, materiais orgânicos como polímeros e nanotubos de carbono, bem como elementos inorgânicos como nano metais e óxidos metálicos podem ser usados para absorver os contaminantes, melhorando assim a capacidade de remediação do solo e reduzindo o tempo e o custo envolvidos.
4.Estimulação do crescimento das plantas
Os nanotubos de carbono e nanopartículas de prata, óxido de zinco, etc. podem ser realmente úteis para remediar o crescimento das plantas, garantindo que os nutrientes sejam utilizados de forma otimizada pelas plantas. No entanto, as chances de sucesso dependem de muitos fatores, como a suscetibilidade das espécies de plantas e outros parâmetros, incluindo concentração, composição, tamanho e propriedades químicas dos nanomateriais.
Além disso, é crucial compreender a interação entre as plantas e os nanomateriais para identificar quanto impacto está sendo criado no procedimento. Para tanto, novos protocolos podem ser desenvolvidos e diferentes técnicas analíticas como microscopia, ressonância magnética e espectroscopia de fluorescência podem ser utilizadas.
5. Ferramentas poderosas de monitoramento
Em comparação com os sensores analíticos e biossensores, os nanossensores representam uma ferramenta poderosa com recursos aprimorados. São definidos como dispositivos analíticos com pelo menos uma dimensão não superior a 100 nm projetados para monitorar as propriedades físico-químicas em locais de difícil acesso. Nanotubos, nanofios, nanopartículas e nanocristais são usados para otimizar a transdução de sinal derivada de elementos sensores em resposta à exposição a analitos biológicos e químicos de tamanho semelhante.
6. Gestão da Cadeia de Abastecimento Alimentar
Os nanosensores também podem contribuir no gerenciamento de diferentes fases da cadeia de abastecimento alimentar, incluindo cultivo, colheita, processamento de alimentos, transporte, embalagem e distribuição. Estes são utilizados como dispositivos para medir parâmetros do solo para detectar agentes patogénicos ou para prever a ingestão de azoto, de modo a promover uma prática agrícola sustentável. Além disso, estes podem ser desenvolvidos para monitorar e ajustar o volume de inseticidas nas lavouras.
7. Automação do sistema de irrigação
Para práticas agrícolas inteligentes, especialmente em zonas com escassez de água, a automatização do sistema de irrigação desempenha um papel crucial. A tecnologia de sensores tem a capacidade de maximizar em grande medida a eficiência do uso da água. Eles podem estimar a tensão da água no solo em tempo real enquanto são acoplados a controladores de irrigação autônomos. Tais características levam a uma irrigação sustentável que envolve a avaliação de aspectos climáticos e de crescimento das culturas, o que de outra forma seria bastante difícil de realizar.
8. Embalagens inteligentes para garantir a segurança alimentar
A embalagem inteligente é importante para monitorar o frescor dos alimentos durante a embalagem, transporte, armazenamento e exposição no mercado. Isto ajudaria a aumentar o prazo de validade dos produtos alimentares através da introdução de superfícies antifúngicas e antimicrobianas, melhorando as propriedades de resistência ao calor, detectando alterações bioquímicas e alterando o comportamento de permeação das folhas. Nanosensores podem atuar como sistemas de monitoramento para -:
• medir os parâmetros físicos como umidade, nível de pH e temperatura
• revelar as misturas de gases
• detectar patógenos
9. Detectando problemas de saúde relacionados às plantas
Devido aos danos extremos causados por pesticidas como o DDT, há uma crescente preocupação e consciência relativamente à protecção do ambiente. Como resultado, a indústria está a concentrar-se no desenvolvimento de um sistema integrado de gestão de pragas que reflita uma combinação da utilização inteligente e direcionada de produtos químicos com a monitorização granular da saúde das plantas. Tais sistemas podem utilizar eficientemente dispositivos habilitados para nanotecnologia que actuam como um sistema preventivo e de alerta precoce, de modo a identificar os problemas de saúde e oferecer medidas correctivas.
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Conclusão
Embora vários aplicações da nanotecnologia na agricultura têm sido defendidas e exploradas, há muitas questões a serem resolvidas antes da sua implementação efetiva em plena escala. É necessário conceber processos que sejam facilmente escaláveis a nível industrial. Além disso, a exploração de nanopesticidas é importante para prever o comportamento das nanopartículas no meio ambiente. Acredita-se também que os desafios colocados pela população cada vez maior e pelas alterações climáticas podem ser enfrentados através da introdução de nanomateriais na agricultura.
Existem muitas maneiras pelas quais a nanotecnologia pode ser benéfica, incluindo práticas como o uso eficiente de pesticidas, gestão de recursos, difusão da agricultura de precisão e redução de resíduos. No entanto, antes que isso aconteça, o custo, o risco e os benefícios devem ser avaliados. Além disso, é também essencial avaliar o impacto da nanotecnologia no ambiente e na saúde humana.