Pesquisadores do Departamento de Ciências Florestais da Universidade Federal de Lavras (DCF/Esal/UFLA) desenvolveram uma tecnologia que utiliza resíduos da indústria de papel para produzir hidrogéis à base de nanofibrilas de celulose (NFC). O material pode ser aplicado em diversas etapas da produção agrícola, desde a germinação de sementes até o enraizamento de mudas.

Os testes indicam que os hidrogéis podem substituir substratos tradicionais, como o ágar e a vermiculita, e também servir como alternativa a produtos comerciais em cultivos de café e eucalipto. Dependendo da aplicação, podem ser produzidos em discos ou microesferas.

Capacidade de armazenamento hídrico e retenção de nutrientes

Os hidrogéis desenvolvidos pela UFLA têm alta capacidade de absorção de água, chegando a 1.500% do seu peso, o que permite liberar a água gradualmente no solo e mitigar efeitos de estiagens. Além disso, eles podem reter nutrientes e fertilizantes, garantindo liberação controlada e reduzindo a poluição causada pelo uso excessivo de defensivos agrícolas.

Segundo o professor Lourival Marin Mendes, da Escola de Ciências Agrárias de Lavras, a pesquisa alia reaproveitamento de resíduos, economia circular e sustentabilidade, sendo uma ferramenta promissora contra mudanças climáticas e secas.

Nanotecnologia aplicada ao reaproveitamento de resíduos

A pesquisa utiliza nanotecnologia para transformar materiais comuns, como tubos de papelão, em hidrogéis com estrutura nanoestruturada, aumentando a eficiência e estabilidade do gel. A tecnologia pode ser estendida a outros resíduos celulósicos, como cascas e serragens, ampliando o reaproveitamento na indústria.

Equipe e financiamento

O estudo é conduzido pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais (PPGBiomat/UFLA), liderado pelo professor Lourival Marin Mendes, em parceria com o Laboratório de Nanotecnologia, o Laboratório de Cultivo in vitro de Espécies Florestais e o Viveiro Florestal do Departamento de Ciências Florestais.

A equipe inclui docentes, pós-doutores, estudantes de pós-graduação e bolsistas de iniciação científica, e o projeto é financiado pela Fapemig, com início em abril de 2024.

Etapas do desenvolvimento do hidrogel

A pesquisa envolve diversas etapas:

• Preparação da matéria-prima: coleta de tubos de papelão, fragmentação e suspensão em água para expansão das fibras.
• Pré-tratamento químico: uso de métodos alcalino e branqueamento sem cloro para facilitar a formação das nanofibrilas.
• Processo mecânico: cisalhamento das fibras em escala nanométrica com equipamento Grinder, formando gel translúcido.
• Formulação do hidrogel: combinação com alginato de sódio e reticulação iônica com cloreto de cálcio, resultando em discos e microesferas.
• Testes agrícolas: avaliação de germinação de sementes de café e enraizamento de mudas de eucalipto.

Atualmente, a equipe estuda a biodegradabilidade do hidrogel, sua durabilidade no solo e a liberação de micronutrientes. Também estão sendo desenvolvidos métodos para transformar o hidrogel em pó, facilitando transporte, comercialização e armazenamento.

Novas frentes de pesquisa com resíduos de leite

Além do papel, a pesquisa explora o uso de soro de leite, um resíduo da indústria de laticínios, como substituto do cloreto de cálcio no processo de reticulação. O soro pode fornecer minerais importantes, como cálcio, fósforo e potássio, enriquecendo o hidrogel.

Patentes e perspectivas futuras

O projeto já conta com quatro pedidos de patente, relacionados à formulação e aplicações do hidrogel como agente de germinação e enraizamento. Segundo o pesquisador Rafael Carvalho do Lago (PPGBiomat/UFLA), as patentes protegem o conhecimento gerado e fortalecem a transferência de tecnologia, permitindo que a inovação beneficie diretamente a sociedade.