Brazilianen creëren glasmeststof die afval en milieu-impact op het land vermindert
Een door Braziliaanse onderzoekers ontwikkelde glasmeststof belooft een alternatief te worden voor het beheer van plantagegrond, met een reeks voordelen ten opzichte van conventionele modellen. Naast een efficiëntere werking en een verminderde noodzaak voor herhaalde toediening, heeft de stof door de langere oplosbaarheid ook een lagere impact op het milieu.
De innovatie is ontwikkeld door een team van het Chemie Instituut van São Carlos (IQSC) en de Technische School van São Carlos (EESC) van de Universiteit van São Paulo (USP), met steun van de Braziliaanse Landbouwonderzoeksorganisatie (Embrapa).
De glasachtige formule is gesynthetiseerd met macro- en micronutriënten die nodig zijn voor de verschillende stadia van de plantenontwikkeling, zoals fosfor, kalium, silicium, magnesium, boor en calcium.
De eigenschappen van het materiaal zorgen ervoor dat de stoffen gecontroleerd vrijkomen, zonder dat ze door waterinfiltratie uit de bodem worden verwijderd en zonder eutrofiëring – een overmatige toename van voedingsstoffen – van grondwater, rivieren en meren te veroorzaken. Verwerkt tot deeltjes van circa 1 mm, kan het product op dezelfde manier worden toegepast als traditionele bemesting.
Chemicus Danilo Manzani, coördinator van het laboratorium voor anorganische en glasachtige materialen bij IQSC en een van de verantwoordelijken voor het onderzoek, zegt dat de agronomische prestaties van de glasmeststof in in-vitrotests en in kassen 70% beter bleken te zijn dan die van conventionele NPK.
"Door de samenstelling van het glas te veranderen, kunnen we de oplosbaarheid ervan aanpassen. Ons doel is om in de toekomst specifieke samenstellingen voor specifieke gewassen te kunnen formuleren", legt hij uit.
Omdat het glassyntheseproces verhitting tot temperaturen tot 1100 ºC vereist, bevatten de eerste gesynthetiseerde materialen geen stikstof en zwavel, die bij deze temperatuur niet kunnen worden opgenomen. Onderzoekers hebben nu echter een alternatief om dit probleem te omzeilen: de verbindingen inkapselen in een biopolymeerstructuur, waardoor ze in glas kunnen worden opgenomen en vervolgens in de bodem kunnen worden opgelost.
Het onderzoek begon in 2018, toen Manzani zich bezighield met speciale glazen die geen silica nodig hebben, het hoofdbestanddeel van alledaags glas. Een van de problemen met de constructies die de onderzoeker ontwikkelde, was juist hun geringe chemische bestendigheid tegen vocht.
"Ik maakte vroeger bijvoorbeeld fosfaatglas voor een toepassing in de optica, en ik zag dat het na verloop van tijd verslechterde door de luchtvochtigheid", zegt hij. In gesprek met materiaalkundige Eduardo Bellini Ferreira van het EESC kwamen ze beiden op het idee om deze eigenschap te gebruiken voor de ontwikkeling van een glazen meststof, die precies op dit "probleem" was gebaseerd.
Bij de compositie waren ook postdoctorale studenten Liane Miranda en José Hermeson betrokken. Om er zeker van te zijn dat het materiaal geen toxische of mutagene effecten op planten had, werkte het team ook samen met moleculair bioloog Dânia Christofoletti Mazzeo van de Federale Universiteit van São Carlos (UFSCar), die ecotoxicologische tests uitvoerde met sla- en uienzaden.
De kasexperimenten werden uitgevoerd in samenwerking met Alberto Bernardi en Ana Rita Nogueira van Embrapa Pecuária Sudeste. De resultaten werden in februari gepubliceerd in het artikel 'Ontwerp en prestaties van een multicomponent glasmeststof voor nutriëntenafgifte in precisielandbouw ' in het tijdschrift ACS Agricultural Science & Technology.
Manzani legt uit dat het productieproces van kunstmest hetzelfde is als dat van conventioneel glas. Dat betekent dat de productie eenvoudig kan worden opgeschaald naar industrieel niveau.
Hoewel de synthesekosten hoger liggen dan bij conventionele NPK, benadrukt hij dat er, naast de lagere frequentie van heraanbrenging en de mogelijkheid om de verbindingen gericht toe te passen op specifieke delen van plantages waar een tekort is aan bepaalde voedingsstoffen, minder materiaalverlies is.
"Om je een idee te geven: ongeveer 20% tot 30% van de NPK die op de bodem wordt aangebracht, wordt door de plant opgenomen, terwijl de rest uitspoelt. Er is dus een zeer grote impact op het milieu, die we kunnen oplossen door deze langzaam vrijkomende stoffen toe te passen", legt hij uit.
"We hebben de prijs van het product nog niet vastgesteld, omdat er veel parameters zijn om rekening mee te houden, maar we geloven dat het een voordeel heeft ten opzichte van NPK-productie", zegt hij. Hoewel hij zich liever niet aan deadlines houdt, verwacht de onderzoeker dat het product over ongeveer een tot twee jaar op de markt kan zijn.
gazetadopovo
