Consulte o especialista: Darryl Ramoutar, da gChem, sobre gestão de nitrogênio.

Darryl Ramoutar, Ph.D., Diretor Técnico Global para Agricultura da gChem

AgriBusiness Global: Você pode descrever como a estabilização do nitrogênio pode ser alcançada usando química e microrganismos benéficos? Quais são os benefícios de usar esse tipo de tecnologia? Em quais aplicações essa tecnologia é mais útil?

Darryl RamoutarO nitrogênio é um nutriente fundamental na produção agrícola, permitindo que as plantas construam tecido estrutural e sustentem os processos metabólicos que impulsionam o crescimento e a produtividade. Em sistemas naturais, os microrganismos do solo convertem o nitrogênio atmosférico e a matéria orgânica em decomposição em formas assimiláveis pelas plantas por meio da fixação de nitrogênio, mineralização (amonificação) e nitrificação. Embora esses processos forneçam algum nitrogênio, eles são insuficientes para atender às demandas da agricultura contemporânea de alto rendimento.

Consequentemente, a fertilização nitrogenada suplementar é uma prática padrão e um componente crítico da segurança alimentar global. As culturas de cereais modernas, incluindo milho, trigo e arroz, são cultivadas para produtividade e acúmulo de biomassa, exigindo níveis de nitrogênio que excedem o que os solos podem fornecer naturalmente.

Nos sistemas de cultivo comercial, o nitrogênio sintético é aplicado em diversas formas químicas, cada uma com características distintas de manuseio, aplicação e absorção. As fontes comuns incluem a ureia, valorizada por sua alta concentração de nitrogênio e custo-benefício; a amônia anidra, uma fonte de nitrogênio de alta concentração injetada no solo sob pressão; o nitrato de amônio, que fornece nitrogênio imediatamente disponível, mas requer manuseio cuidadoso; e a ureia-nitrato de amônio, um fertilizante líquido adequado para fertirrigação e aplicação de precisão.

ABG: Quais são os efeitos a longo prazo na saúde do solo e na diversidade microbiana?

DR: Os solos podem ser enriquecidos com microrganismos benéficos para estabilizar o nitrogênio, principalmente por meio da imobilização biológica e da absorção competitiva de nutrientes. Quando inoculantes microbianos são introduzidos, os microrganismos do solo assimilam o nitrogênio inorgânico (como amônio e nitrato) para construir biomassa celular, convertendo-o temporariamente em formas orgânicas menos suscetíveis a perdas por lixiviação ou volatilização. À medida que as populações microbianas se renovam e decompõem, esse nitrogênio imobilizado é gradualmente mineralizado e liberado de volta na zona radicular, funcionando assim como uma fonte de nutrientes de liberação lenta para as plantas. Deve-se notar que, embora a desnitrificação microbiana possa levar à perda de nitrogênio, a alta qualidade do solo se baseia em um equilíbrio entre as propriedades biológicas, químicas e físicas do solo.

Segundo Chen etal. (2002, 2003), vários processos microbianos importantes estão envolvidos nas transformações do nitrogênio no solo. Estes incluem bactérias fixadoras de nitrogênio, como as Rhizobia, que convertem o nitrogênio atmosférico (N₂) em compostos nitrogenados biologicamente disponíveis que as plantas podem utilizar para o crescimento. Além disso, as bactérias nitrificantes desempenham um papel crucial no ciclo do nitrogênio; os microrganismos oxidantes de amônia (frequentemente chamados de nitritificantes) oxidam o amônio a nitrito, enquanto os microrganismos oxidantes de nitrito (nitratificantes) oxidam ainda mais o nitrito a nitrato. Em ecossistemas naturais e manejados, essas comunidades microbianas do solo, em conjunto, promovem um ciclo eficiente do nitrogênio, melhoram a retenção de nutrientes e aumentam a sincronia entre a disponibilidade de nitrogênio e a demanda das plantas.

ABG: Existem desafios no uso desse tipo de tecnologia? Como eles podem ser superados?

DR: Independentemente da formulação, todas as fontes de nitrogênio estão sujeitas a perdas por volatilização, lixiviação e desnitrificação. Para melhorar a eficiência do uso de nitrogênio e proteger o potencial de rendimento, os agricultores dependem cada vez mais de tecnologias de estabilização. Inibidores de urease, como o N-(N-butil)tiofosfórico triamida (NBPT), retardam a conversão da ureia em gás amônia, reduzindo as perdas por volatilização, enquanto inibidores de nitrificação, incluindo nitrapirina e dicianodiamida, limitam temporariamente a conversão microbiana de amônio em nitrato, diminuindo a lixiviação e a desnitrificação. Além disso, fertilizantes revestidos com polímeros proporcionam liberação controlada de nutrientes, alinhando a disponibilidade de nitrogênio mais estreitamente com os padrões de absorção pelas culturas.

Apesar de seu valor agronômico, o NBPT apresenta desafios de formulação devido à sua solubilidade limitada e instabilidade química, exigindo sistemas de solventes robustos para a obtenção de produtos comerciais estáveis e concentrados. Por décadas, a N-metil-2-pirrolidona (NMP) foi o solvente de escolha para formulações de NBPT; seu forte caráter polar aprótico permite excelente solubilização do NBPT e de ingredientes ativos similares, possibilitando a obtenção de concentrados de alta concentração com boa estabilidade de armazenamento. No entanto, a NMP tem sido alvo de crescente escrutínio após sua classificação como tóxico para a reprodução, particularmente na União Europeia, levando à pressão regulatória e a esforços de mercado para eliminar seu uso.

ABG: O que podemos esperar dessa tecnologia no futuro? Há alguma tendência relacionada que devemos acompanhar?

DR: Os formuladores têm recorrido a sistemas de solventes alternativos com perfis de segurança e sustentabilidade aprimorados. O lactato de etila, um solvente biodegradável derivado de matérias-primas renováveis, tem ganhado destaque devido à sua baixa toxicidade e características ambientais favoráveis. Outra opção emergente é a diidrolevoglucosenona, um solvente aprótico dipolar produzido a partir da celulose por meio do processamento da polpa de madeira. Embora esses materiais difiram do NMP em poder de solvência e propriedades físicas, estratégias adequadas de mistura e formulação podem alcançar solubilidade e estabilidade aceitáveis do NBPT. Os glicóis, particularmente o propilenoglicol, também são comumente incorporados como co-solventes ou auxiliares de formulação. Quando usados em combinação com solventes primários e estabilizantes, os glicóis podem aumentar a miscibilidade, controlar a viscosidade e melhorar o desempenho em baixas temperaturas, além de contribuir para uma maior vida útil. Sua ampla aceitação regulatória os torna componentes atraentes de formulações de estabilizantes modernas.

O dimetilsulfóxido (DMSO) representa outra alternativa polar aprótica em potencial, oferecendo forte poder de solvência e menor preocupação regulatória em comparação ao NMP. As conhecidas propriedades de penetração do DMSO podem influenciar a distribuição do nitrogênio estabilizado em sistemas solo-planta, embora tais efeitos exijam uma avaliação cuidadosa para garantir o benefício agronômico e a conformidade com as diretrizes de segurança. De modo geral, a mudança em relação ao NMP acelerou a adoção de sistemas solventes multicomponentes. Em vez de substitutos de solvente único, as formulações de NBPT bem-sucedidas dependem cada vez mais de misturas personalizadas que equilibram desempenho, segurança, conformidade regulatória e sustentabilidade, refletindo tendências mais amplas que moldam a inovação em tecnologias de manejo de nitrogênio.