Brazylijczycy tworzą nawóz szklany, który ogranicza ilość odpadów i wpływ na środowisko w terenie
Szklany nawóz opracowany przez brazylijskich naukowców obiecuje być alternatywą dla zarządzania glebą plantacyjną, oferując szereg zalet w porównaniu z konwencjonalnymi modelami. Oprócz tego, że jest bardziej wydajny i zmniejsza potrzebę ponownego stosowania, ze względu na przedłużone rozpuszczanie, materiał ten ma mniejszy wpływ na środowisko.
Innowację opracował zespół z Instytutu Chemii São Carlos (IQSC) i Szkoły Inżynierii São Carlos (EESC) na Uniwersytecie w São Paulo (USP), przy wsparciu Brazylijskiej Korporacji Badań Rolniczych (Embrapa).
Szklaną formułę zsyntetyzowano w oparciu o makro- i mikroelementy niezbędne na różnych etapach rozwoju roślin, takie jak fosfor, potas, krzem, magnez, bor i wapń.
Właściwości materiału pozwalają na uwalnianie związków w sposób kontrolowany, bez ich usuwania z gleby przez infiltrację wody i bez powodowania eutrofizacji – nadmiernego wzrostu składników odżywczych – wód gruntowych, rzek i jezior. Przetworzony na cząsteczki o wielkości około 1 mm produkt można stosować w taki sam sposób, jak tradycyjne nawożenie.
Chemik Danilo Manzani, koordynator Laboratorium Materiałów Nieorganicznych i Szklistych w IQSC i jeden z autorów badań, twierdzi, że w testach in vitro i w szklarniach wydajność agronomiczna nawozu szklanego była o 70% lepsza od konwencjonalnych nawozów NPK.
„Kiedy zmieniamy skład szkła, możemy dostosować jego rozpuszczanie. Naszym celem jest możliwość formułowania konkretnych składów dla konkretnych upraw w przyszłości”, wyjaśnia.
Ponieważ proces syntezy szkła obejmuje ogrzewanie do temperatur do 1100 ºC, pierwsze zsyntetyzowane materiały nie zawierały azotu i siarki, których nie można włączyć w tej temperaturze. Jednak naukowcy mają teraz alternatywę, aby obejść ten problem, która polega na zamknięciu związków w strukturze biopolimeru, co pozwala na włączenie ich do szkła, a następnie rozpuszczenie w glebie.
Badania rozpoczęły się w 2018 r., kiedy Manzani badał specjalne szkła, które nie wymagają użycia krzemionki, głównego składnika codziennego szkła. Jednym z problemów ze strukturami, które opracowywał badacz, była właśnie ich niska odporność chemiczna na wilgoć.
„Kiedyś produkowałem szkło fosforanowe do zastosowań w optyce, na przykład, i widziałem, że z czasem ulegało ono pogorszeniu z powodu wilgotności powietrza” – mówi. Rozmawiając z inżynierem materiałowym Eduardo Bellinim Ferreirą z EESC, obaj wpadli na pomysł wykorzystania tej cechy do stworzenia nawozu szklanego, który zależał od tego właśnie „problemu”.
W skład kompozycji zaangażowani byli również studenci studiów podyplomowych Liane Miranda i José Hermeson. Aby mieć pewność, że materiał nie ma toksycznego lub mutagennego wpływu na rośliny, zespół współpracował również z biolog molekularną Dânią Christofoletti Mazzeo z Federal University of São Carlos (UFSCar), która przeprowadziła testy ekotoksykologiczne na nasionach sałaty i cebuli.
Eksperymenty w szklarni przeprowadzono we współpracy z Alberto Bernardi i Aną Ritą Nogueira z Embrapa Pecuária Sudeste. Wyniki opublikowano w lutym w artykule Design and Performance of a Multicomponent Glass Fertilizer for Nutrient Delivery in Precision Agriculture w czasopiśmie ACS Agricultural Science & Technology.
Manzani wyjaśnia, że proces produkcji nawozów jest taki sam, jak w przypadku konwencjonalnego szkła, co oznacza, że produkcję można łatwo zwiększyć do poziomu przemysłowego.
Choć koszt syntezy jest wyższy niż w przypadku konwencjonalnych nawozów NPK, podkreśla on, że oprócz rzadszej częstotliwości ponownego stosowania i możliwości kierowania związków do konkretnych sekcji plantacji, gdzie brakuje konkretnych składników odżywczych, następuje mniejsza strata materiału.
„Aby dać ci wyobrażenie, około 20% do 30% NPK zastosowanego w glebie jest wchłaniane przez roślinę, podczas gdy reszta jest wypłukiwana. Istnieje więc bardzo duży wpływ na środowisko, który możemy rozwiązać, stosując te materiały o powolnym uwalnianiu”, wyjaśnia.
„Nie ustaliliśmy jeszcze ceny produktu, ponieważ jest wiele parametrów do rozważenia, ale uważamy, że ma on przewagę nad produkcją NPK” – mówi. Chociaż woli nie zobowiązywać się do terminów, badacz uważa, że produkt może być dostępny na rynku za około rok do dwóch lat.
gazetadopovo
