Os micro-organismos serão os fertilizantes do futuro?

A Revolução Verde mudou a agricultura em meados do século XX: a partir dessa revolução, o maquinário agrícola foi introduzido no cultivo e principalmente os defensivos e fertilizantes químicos começaram a ser usados na produção de larga escala.

Porém, alguns defensivos e fertilizantes químicos já não têm o mesmo efeito no aumento da produtividade agrícola e, por isso, precisam de renovação para alimentar as 7 bilhões de pessoas que vivem hoje no mundo. Nesse sentido, a Revolução Verde inaugurou uma nova era de fertilizantes químicos, permitindo que os agricultores alimentem a crescente população global – mas também criando um perigoso vício.

Amendoim, ervilhas e muitos tipos de feijão são culturas consideradas ecológicas, uma vez que basicamente fazem seu próprio fertilizante(Figura 1). Eles abrigam uma classe especial de micróbios chamados fixadores de nitrogênio que invadem os pelos radiculares de suas plantas hospedeiras, formando nódulos e convertendo o nitrogênio livre no solo em amônia. Que é necessário para produzir aminoácidos, que são essenciais para formar as proteínas, que são as moléculas construtoras dos organismos. A maioria das grandes plantações de alimentos do mundo – milho, trigo, arroz – não são tão hospitaleiras para os fixadores de nitrogênio. É por isso que essas espécies exigem muito fertilizante artificial para crescer.

E assim, a cada ano, os agricultores do mundo despejam em suas colheitas cerca de 120 milhões de toneladas métricas de fertilizantes nitrogenados feitos por um processo centenário denominado Haber-Bosch (Figura 2). Esta operação industrial requer alta pressão e temperatura, de modo que as fábricas de fertilizantes queimam muito combustível fóssil, liberando dióxido de carbono imediatamente. Mais tarde, o fertilizante não utilizado no solo retorna ao ar como óxido nitroso (N₂O), um gás que tem 300 vezes mais poder de retenção de calor do que o dióxido de carbono. As emissões combinadas da produção e uso de fertilizantes são equivalentes em seu efeito a até 1,3 bilhão de toneladas métricas de CO₂ por ano.

Pesquisas em andamento

Pesquisadores da empresa Ginko Bioworks estão buscando desenvolver e melhorar micro-organismos fixadores de nitrogênio a partir de uma biblioteca de microbiana. De modo geral, nas primeiras etapas das pesquisas, é feita uma  prospecção para se ter uma ideia de quais genes são mais importantes para a fixação de nitrogênio e, se funcionar, eles planejam usar esse roteiro genético para projetar e sintetizar DNA personalizado para novos micróbios que possam crescer e ser estudados em laboratório.

Em última análise, este grupo está tentando projetar uma bactéria que combine habilidades de fixação de nitrogênio com as forças de revestimento da semente – essa bactéria precisa ser capaz de sobreviver sem água por longos períodos de tempo e depois ser ativada assim que se molhar, para que a fixação de nitrogênio começe.. Ela precisa, também, ser capaz de crescer em uma placa de Petri (a maioria dos fixadores de nitrogênio selvagens não possuem tal característica) e poder enfrentar a produção industrial e os processos de formulação.

O grande entrave dessa pesquisa é a aplicação no campo. O espaço ao redor de uma semente em germinação – chamada de espermosfera – é uma grande caixa preta. Os cientistas não sabem quase nada sobre como o solo interage com todos os açúcares e enzimas de uma planta viva.

Os investimentos nessa área só crescem. Com capital inicial de US$ 100 milhões e alguns dos mais novos e rápidos robôs de construção de DNA, a empresa Ginko Bioworks espera plantar sementes revestidas com novos fixadores de nitrogênio nos campos nos próximos cinco anos.

Portanto esperamos que, com essa e outras pesquisas, a quantidade de fertilizantes químicos utilizados nas lavouras seja reduzida e que os fertilizantes vivos possam aumentar a produtividade da agricultura no futuro.

E você, já imaginou como será o futuro sem utilizar fertilizantes e defensivos químicos?

Referências
MOLTENI, Mega. With Designer bacteria, crops could one day fertilize themselves. Disponível em:  <https://www.wired.com/story/with-designer-bacteria-crops-could-one-day-fertilize-themselves/>Acesso em: 10 Novembro de 2018.
DOLGIN, Elie. Bioengineers Aim to Break Big Ag’s Addiction to Fertilizers. Disponível em: <https://spectrum.ieee.org/energy/environment/bioengineers-aim-to-break-big-ags-addiction-to-fertilizers>. Acesso em: 10 Novembro de 2018.
FERNANDÉZ, R. Clara. New Belgian Biotech will use Microorganisms to Replace Pesticides and Fertilizers. Disponível em:<https://labiotech.eu/food/aphea-bio-biopesticides-biostimulants/>. Acesso em 10 Novembro de 2018.