TRANSFORMANDO ESGOTO EM DINHEIRO: USO DE LODO DE ESGOTO COMO FERTILIZANTE

Considerado como uns dos principais problemas em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE), o Lodo de Esgoto (LE) no Brasil ainda é um grande desafio para os projetistas e operadores dos sistemas, uma vez que sua gestão envolve estudos e decisões relativos ao grau de desidratação, condicionamento e estabilização, formas de transporte, impactos ambientais e aspectos econômicos.

Por isso, nos últimos anos muitas pesquisas investigam soluções de descarte e reaproveitamento do LE, como incineração, aterro sanitário, uso na construção civil, em atividades agrossilvipastoris, na recuperação de áreas degradadas, reúso industrial, entre outros.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília desenvolveram uma composição granulada organomineral de biochar de lodo de esgoto enriquecido com potássio e seu uso como fertilizante.

FERTILIZANTE CONTENDO BIOCHAR DE LODO DE ESGOTO ENRIQUECIDO COM POTÁSSIO

Uma das formas de reaproveitamento do LE mais utilizadas atualmente é na agricultura, principalmente como biofertilizante, substituindo os fertilizantes industriais, pois os altos teores de matéria orgânica (além dos macro e micronutrientes existentes na sua composição) o tornam potencial alternativa para o desenvolvimento das plantas e aumento de produtividade, trazendo retorno econômico e ambiental.

O biochar, um produto resultante da pirólise (tratamento térmico) do LE, representa uma interessante alternativa sustentável para utilização em cultivos agrícolas, por possui características condicionadora de solos, além de fertilizante e adsorvente, possibilitando um maior desenvolvimento e produtividade das culturas, além da melhoria das propriedades do solo.

Nesse cenário, a presente invenção refere-se a um fertilizante organomineral, denominado Biochar-K, que é obtido pela granulação do biochar de lodo de esgoto junto com o cloreto de potássio. Tal fertilizante apresenta liberação do potássio de forma sincronizada e menos sujeita a perdas por lixiviação, gerando redução de custos de produção. Além disso, a presente tecnologia apresenta boas características nutricionais, contendo concentração de potássio 52,2 vezes maior do que a concentração presente no biochar de lodo de esgoto comum (também resultando em redução de gastos na produção).

VANTAGENS

• Biofertilizante sustentável de composição 52,2 vezes mais concentrada em potássio;
• Menos perda de potássio por lixiviação;
• Reciclagem energética;
• Adubação uniforme e eficaz;
• Economia na produção e aumento de produtividade.

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POTENCIALIZANDO A SUA LAVOURA

A Agricultura é um setor crucial para o desenvolvimento econômico e social do país. O crescimento populacional e o processo de urbanização acelerado são fatores diretamente relacionados aos novos desafios no campo da agricultura, como o aumento da demanda alimentícia, a produção sustentável em pequenas propriedades e a adaptação às mudanças climáticas. Tais desafios podem ser contornados com a utilização de produtos agroquímicos “potencializadores”, ou em outras palavras, substâncias capazes de aumentar, de maneira sustentável, a produtividade das áreas cultivadas.

Nesse cenário, pesquisadores(as) da Universidade de Brasília em parceria com a EMBRAPA e a empresa KrillTech, desenvolveram o potencializador de fotossíntese baseado em nanopartículas híbridas de carbono, seu processo de obtenção e seu uso como nanobioestimulantes e nanofertilizantes em cultivos agrícolas.

NANOBIOESTIMULANTES E NANOFERTILIZANTES DESENVOLVIDOS

Os pesticidas e fertilizantes sintéticos convencionais contribuem para a contaminação de ecossistemas. Os pivôs de irrigação contribuem para a degradação do solo: esses são apenas dois problemas encontrados nos ambientes/propriedades agrícolas que as novas alternativas agrícolas devem superar.

A pessimista realidade ambiental fomenta o entusiasmo nas pesquisas envolvendo fontes alternativas para a alta taxa de consumo mundial de alimentos, água e energia. Produtos menos sintéticos e mais sustentáveis são necessários. A busca pela eficiência hídrica e energética são fatores importantes nos cultivos. Substâncias biocompatíveis, atóxicas e biodegradáveis merecem destaque como ferramentas tecnológicas ambientalmente amigáveis.

A presente invenção situa-se no campo das tecnologias (nano)agroquímicas. Trata-se da produção de nanocompósitos baseados em Carbon-dots, com propriedades luminescentes e de carreamento de nutrientes, que potencializam a fotossíntese. Também, são capazes de proporcionar respostas fisiológicas de melhorias no desenvolvimento e na produtividade dos cultivos.Todo o contexto científico e tecnológico permite classificar as substâncias como bioestimulantes e/ou biofertilizantes.

VANTAGENS

• Potencializador de fotossíntese;

• Alternativa agrícola biocompatível, sustentável, de baixa toxicidade e não-bioacumulável;

• Bioestimulante versátil, visando atender as demandas da cadeia produtiva;
• Tecnologia biodegradável produzida em escala industrial (custo baixo, confiabilidade);
• Carbon-dots aceleram o crescimento das plantas, além de auxiliar no transporte de macro e micronutrientes.

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NANOPESTICIDAS VERDES: A SAÚDE, O MEIO AMBIENTE E O SEU BOLSO AGRADECEM

O controle de patógenos e pragas é extremamente vital para o mercado agroindustrial, uma vez que as doenças geradas nos cultivos provocam expressivas perdas na produtividade agrícola. Vale salientar que as pragas também têm sua representatividade na saúde pública através da transmissão, por insetos, de doenças tais como a dengue, febre amarela, zika e chikungunya.

Os pesticidas convencionais são amplamente utilizados para controlar patógenos e pragas, porém o uso extensivo dos mesmos pode acarretar problemas de toxicidade ambiental e humana, bem como a resistência de pragas e doenças, o ressurgimento de pragas já controladas anteriormente, anomalias genéticas em plantas e animais, entre outros.

No intuito de resolverem essas problemáticas, pesquisadores(as) da Universidade de Brasília em parceria com a Embrapa e a empresa KrillTech desenvolveram nanoformulações biopesticidas baseadas em metabólitos secundários e micronutrientes, seu processo de obtenção e seu uso no controle de patógenos e pragas.

NANOFORMULAÇÕES BIOPESTICIDAS DESENVOLVIDAS PARA O CONTROLE DE PATÓGENOS E PRAGAS

Os biopesticidas ainda representam uma fração muito pequena da proteção de cultivos em relação aos defensivos químicos convencionais, mas estão em

ascensão no ambiente agrícola por representarem um mercado crescente e lucrativo (tanto para quem os produz, quanto para quem os utiliza nos cultivos). Eles surgem como importantes ferramentas verdes para o controle de pragas e patógenos, de maneira mais segura e ambientalmente amigável, uma vez que são defensivos que contêm agentes de biocontrole derivados de organismos ou substâncias naturais.

Nesse contexto, a presente tecnologia representa uma alternativa verde de grande potencial para o desenvolvimento de biopesticidas, uma vez que se trata de nanoformulações (baseadas em Carbon-dots e cobre, e Carbon-dots e óleos essenciais de citronela, cravo e laranja doce), com atividade antifúngica e larvicida, sendo úteis no controle de patógenos e pragas agrícolas, de maneira limpa e sustentável.

VANTAGENS

• Biopesticida natural, de baixo custo, com atividade antifúngica e larvicida, agindo no controle do mosquito vetor de transmissão de arbovirose;
• Bioestimulante contendo micronutrientes e óleos essenciais, com liberação controlada dos ativos;
• Nanoformulações seguras e biocompatíveis: redução do risco na saúde e no meio ambiente.

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2’-FUCOSIL LACTOSE: UM AÇÚCAR DO LEITE HUMANO E IMPORTANTE PRÉ-BIÓTICO

2’-fucosil lactose é um açúcar (oligossacarídeo) abundante no leite humano composto pela união de fucose, galactose e glicose. Além disso, está relacionado à saúde do bebê, visto que suplementa nutricionalmente e é um importante pré-biótico, e portanto, favorece o estabelecimento de microrganismos benéficos que colonizam o intestino do indivíduo e participam de diversos processos como o equilíbrio gastrointestinal e a imunidade.

Considerando-se essas vantagens, estratégias de produção de 2’-fucosil lactose (2’-FL) em escala industrial para aplicação na suplementação nutricional de bebês e crianças tem sido desenvolvidas e aprimoradas. Atualmente no mercado há produção de 2’-FL através de modificações de vias metabólicas em microrganismos, no entanto, esta produção se restringe a organismos modelos como Escherichia coli.

Visando aprimorar a tecnologia de produção de 2’fucosil lactose em larga escala, pesquisadores da Universidade de Brasília desenvolveram uma inovação que une biotecnologia e sustentabilidade ambiental. Essa inovação consiste de uma levedura (Kluyveromyces lactis) geneticamente modificada cujo diferencial reside na capacidade de transformar a manose presente na semente do açaí (um subproduto da indústria alimentícia) no trissacarídeo 2’-fucosil lactose – um produto com valor agregado.

VANTAGENS

• Capacidade de assimilar lactose de forma espontânea;
• Fisiologia com perfil Crabtree negativo, isto é, apresentando baixo rendimento fermentativo em condições aeróbias, priorizando as fontes de carbono para produção de biomassa em vez de etanol;
• Levedura domesticada e bem segmentada no mercado biotecnológico industrial, sendo biofábrica e vetor de vários produtos;
• Uso de semente na produção do hidrolisado, além de apresentar um diferencial em aspectos fermentativos, é uma alternativa para a reciclagem de materiais orgânicos de baixo valor agregado.

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CONTROLE DA ATIVAÇÃO DE GENES DE INTERESSE POR INTEGRASES RESPONSIVAS A ESTÍMULOS

O campo da Engenharia Genética, dentro da Biologia Molecular, permite a construção de novos sistemas biológicos, como células e organismos transgênicos, com características desejáveis a uma determinada finalidade. Nesse contexto, o desenvolvimento de mecanismos de controle da expressão de genes é fundamental para o aperfeiçoamento de organismos transgênicos.

Um dos principais mecanismos de regulação da expressão de genes é pela associação a sequências de DNA responsáveis pela ancoragem de proteínas iniciadoras da transcrição gênica – denominadas “promotores” – que podem ser responsivos a estímulos químicos, físicos ou biológicos. Dessa forma, a exposição a determinado estímulo promove ou reprime a expressão do gene a que está associado.

Além disso, a posição da sequência de DNA do promotor em relação ao gene de interesse, seja à montante ou à jusante, determina a expressão desse gene. Por isso, proteínas integrases, responsáveis por extrair e introduzir genes em um cromossomo, podendo fazê-lo na posição original ou alterada, podem ser utilizadas como ferramenta para edição e controle gênico em uma célula transgênica.

Sabendo disso, pesquisadores da Universidade de Brasília e da EMBRAPA desenvolveram a presente tecnologia que consiste em métodos, sequências e construções gênicas para o controle da expressão gênica utilizando promotores responsivos a estímulos externos e integrases do tipo serina-integrases, com o intuito de produzirem células transgênicas vegetais e animais para observar a formação de interruptores genéticos, resultando em ativação ou inativação no momento desejado e posterior montagem de biocircuitos lógicos.

VANTAGENS

• Tecnologia promissora para a montagem e engenharia de rotas metabólicas na Biologia Sintética;
• Possibilidade da construção computacional e síntese em laboratório de componentes biológicos como peças para a produção de um processador biológico binário ou biocircuitos;
• Utilização para inserção de sequências gênicas de interesse em diferentes locais do genoma.

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