A maioria das máquinas agrícolas utilizadas no plantio de sementes requer hoje o uso de algum tipo de lubrificante. “Esses produtos auxiliam no fluxo das sementes pelo sistema das máquinas e evitam danos que podem comprometer tanto a qualidade quanto a germinação. Os lubrificantes mais comuns são o grafite e o talco. Dependendo do tipo de implemento, pode ser recomendada a utilização de ambos”, diz o engenheiro agrônomo e especialista em agricultura de precisão Luiz Gustavo Oliveira. Entretanto, os lubrificantes disponíveis comercialmente podem representar uma ameaça aos agricultores, às terras agrícolas e aos polinizadores.
Essa situação levou uma equipe de cientistas da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, a desenvolver um novo lubrificante sólido, biodegradável e não tóxico, voltado para o uso em máquinas agrícolas modernas na dispersão de sementes. Além disso, em parceria com cientistas de outras universidades norte-americanas, a equipe produziu um modelo analítico que permite avaliar futuros produtos para essa aplicação. O modelo é baseado na teoria dos grafos (ramo da matemática que estuda as relações entre objetos, por meio de estruturas compostas por vértices, ou nós, conectados por arestas, ou ligações). A pesquisa foi publicada na revista Matter.
O professor Martin Thuo, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade da Carolina do Norte e coautor do estudo, explicou ao Correio que o modelo analítico atua como uma ferramenta matemática para entender o fluxo de sementes durante a aplicação do lubrificante. Utilizando imagens do movimento das sementes e um software chamado Structural GT, os pesquisadores conseguiram gerar gráficos que revelaram como o lubrificante interage com o fluxo.
Descoberta e incentivo
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Inicialmente, Thuo disse que a equipe aplicou abordagens tradicionais baseadas em atrito. Apesar de conseguirem analisar materiais em camadas, a técnica não funcionou. “Alteramos a química e o tamanho da superfície com algum sucesso, mas os dados não eram muito coerentes. Foi então que percebemos que o atrito não é o único aspecto que precisamos abordar.”
Nesse ponto, o grupo de cientistas contou com dois colaboradores, contou o professor: Paul Bogdan, especialista em matemática de sistemas complexos da Universidade do Sul da Califórnia; e Nick Kotov, especialista em teoria dos grafos e partículas complexas da Universidade de Michigan. “Juntos, descobrimos que o comportamento coletivo (rede) é o aspecto-chave que precisa ser gerenciado.” Dessa forma, “a teoria dos grafos tornou-se central para o nosso projeto, e foi então que avaliamos claramente propriedades como razão de aspecto e percolação, levando à criação do novo material”, afirmou.
Thuo revelou preocupações e afirmou que, “como professor em um estado com forte presença agrícola, tive o privilégio de perceber que muitos agricultores até hoje utilizam talco, frequentemente contaminado com amianto, uma substância classificada como provável cancerígena pela Organização Mundial da Saúde (grupo 2A). Isso mesmo após sua proibição e o grande acordo judicial envolvendo a Johnson & Johnson”.
O pesquisador disse que ficou ainda mais surpreso ao analisar um novo produto promovido pela Bayer, o chamado “agente de fluência avançado”. Segundo ele, a substância nada mais é do que um microplástico, especificamente um pó fino de polietileno. “Fiquei chocado ao descobrir que se trata de um microplástico. Esse produto ainda é amplamente utilizado na agricultura e nunca passou por testes conclusivos sobre sua toxicidade para seres humanos ou para o meio ambiente. Isso representa um risco direto aos agricultores e, potencialmente, aos consumidores”, alertou.
Questionado sobre as diferenças entre os lubrificantes tóxicos atualmente utilizados e o novo material desenvolvido, Thuo destaca dois principais aspectos. O primeiro está relacionado à melhor distribuição das sementes; o segundo, ao mecanismo de funcionamento. “Enquanto o talco e os agentes de fluência à base de microplásticos percorrem uma coluna de sementes (percolação), o novo material, devido às diferenças no tamanho das partículas e na química de sua superfície, consegue se dispersar de maneira mais eficiente entre as sementes. Além disso, enquanto os lubrificantes convencionais têm como foco principal a redução do atrito, observamos que, na verdade, a interrupção dos pontos de contato, atuando como disruptores de rede, é ainda mais importante”, explicou.
Benefícios
Segundo o professor, o material é derivado da celulose, um produto vegetal disponível globalmente, mais fácil de processar e biodegradável. A engenharia do tamanho do pó lubrificante para uma alta proporção de aspecto significa que ele não representa um risco respiratório, ao contrário do agente de fluência microplástico ou do talco (amianto). “Em testes de laboratório e de campo com sementes de milho e soja, o lubrificante obteve desempenho cinco vezes superior ao talco e 25 vezes melhor que os microplásticos. Resultados ainda mais expressivos foram observados com sementes menores, como as de mostarda e canola, e em ambientes úmidos”, disse Thuo.
Esse bom desempenho se deve à estrutura da celulose e às partículas hidrofóbicas: enquanto a água presente no ar é absorvida pela celulose, evitando que as sementes grudem, as fibras incham e se tornam mais macias, liberando a água sob pressão durante o movimento nas máquinas, o que reforça o efeito lubrificante. O novo material, com toxidade comparável à de um pedaço de papel, também não é prejudicial ao solo ou aos animais, pois os pesquisadores o testaram em minhocas e plantas e não observaram interferência no crescimento delas. “Ele também se biodegrada no solo, ao contrário do agente de fluência microplástico”, reforça Thuo.
Sobre a necessidade de um treinamento especializado dos lavradores para usar a substância, o pesquisador respondeu que, “os agricultores dispersam os materiais como fazem com os lubrificantes de sementes atuais. A única coisa que precisam fazer é ajustar a dosagem com base no nível de umidade, já que o lubrificante absorve a umidade do reservatório e é superlubrificante”. Já sobre o custo do material, ele conclui que o produto é mais acessível do que os agentes de fluência de microplásticos, pois o talco é extraído.
* �Estagiária sob a supervisão
de Lourenço Flores
Avaliação rápida
O professor da Universidade da Carolina do Norte Martin Thuo afirma que está produzindo o lubrificante, junto à equipe, há cerca de oito anos, seis dos quais sem o modelo analítico. “Uma vez que o sistema foi desenvolvido, foi possível acelerar a avaliação e eliminar muitos materiais que apenas pareciam promissores.” Segundo o professor, o grupo notou, contudo, que esses insumos não apresentavam as propriedades gráficas esperadas em fluxo prolongado.
“Tivemos que eliminar mais de dez materiais potenciais graças a esse modelo. A capacidade de obter os gráficos nos permite extrapolar o comportamento de um simples conjunto 2D de sementes para o trator em questão de dias, em oposição à escala sequencial de um sistema 2D para um pequeno recipiente, para um sistema de dosagem de sementes e, eventualmente, para o campo”, diz Thuo.
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