Cientistas da USP São Carlos e de centro de pesquisa em Campinas criaram sensores fixados em folhas que acompanham, em tempo real, a perda de água nas plantas. O novo método foi testado em laboratório com soja e cana-de-açúcar e pretende apoiar a agricultura de precisão, permitindo que ações preventivas e corretivas sejam feitas com maior eficiência.
A ideia dos cientistas foi inspirada no uso de biossensores para o monitoramento contínuo de doenças crônicas, como diabetes, que pode indicar de maneira precoce alterações na saúde do paciente.
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A pesquisadora Júlia Adorno Barbosa, do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), pertencente ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em Campinas, desenvolveu os eletrodos vestíveis para as culturas agrícolas durante seu doutorado no Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP, sob orientação do pesquisador Renato Sousa Lima, do LNNano, professor da pós-graduação do IQSC.
No estudo foram criados sensores vestíveis foliares, ou seja, sensores que podem ser aderidos às folhas das culturas agrícolas para monitorar, na própria folha, a saúde vegetal. Segundo Lima, a aplicação do dispositivo é capaz de aprimorar a sustentabilidade das lavouras e promover o crescimento econômico, já que será possível acompanhar a eficiência dos agroquímicos e aumentar a segurança alimentar, além de monitorar a toxicidade desses produtos.
Os dispositivos desenvolvidos pela dupla também apresentaram resistência às intempéries, como temperaturas diferentes em até 50°C e ventos fortes. Essa característica é fundamental para o uso do sensor no campo.
O novo método tem vantagens na comparação com outros meios de monitoramento. Alguns dispositivos disponíveis no mercado medem a umidade no solo e não nas plantas; em outro meio, por análise de imagens feitas por drones, pode detectar a perda de água nas plantas quando o problema já está em estágio avançado.
“Enquanto que no nosso dispositivo é possível estimar um status de diagnóstico precoce em termos de variação de estresse hídrico, uma vez que as medidas eletroquímicas são extremamente sensíveis, dada a técnica que nós utilizamos para monitorar”, comenta Júlia.
Durante o teste, o sensor foi utilizado em folhas de soja e de cana-de-açúcar, que possuem estruturas completamente diferentes, lembra a pesquisadora. Cada uma teve pontos de maior dificuldade na adesão do dispositivo e na capacidade de leitura do eletrodo.
“Apenas ajustando os parâmetros do método analítico eletroquímico é possível medir com sensibilidade a perda de água em diferentes culturas”, conclui Júlia.
Compatibilidade
Uma das maiores dúvidas dos pesquisadores, segundo Júlia, era se a presença dos sensores vestíveis, a longo prazo, sob as folhas afetaria as funções biológicas das plantas como, por exemplo, a respiração e a transpiração. Outra preocupação era se o eletrodo alteraria a incidência de luz nas folhas, prejudicando o processo de fotossíntese.
Para verificar a biocompatibilidade a longo prazo dos eletrodos, foram realizados ensaios de simulação, no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), do CNPEM, em Campinas, utilizando uma planta controle – sem a presença do sensor – e outra com o sensor aderido ao longo de 27 dias.
“Com isso, pudemos verificar que todas essas estruturas permaneceram inalteradas na região abaixo do eletrodo, permitindo a verificação de que o eletrodo não afetou em termos de distribuição e de transporte de nutrientes nas folhas. Tomando essa estrutura como base, podemos verificar que as funções da planta naquela região foram inalteradas”, finaliza Júlia.
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