Os fertilizantes são cruciais para o abastecimento global de alimentos, mas a produção deles consome muita energia e gera muitas emissões. Algumas empresas esperam que os micróbios possam ajudar.
Um número crescente de pesquisas mostra que introduzir micróbios benéficos no solo, ao redor das raízes das culturas, pode ajudar a nutrir as plantas, fornecendo o nitrogênio essencial para seu crescimento. Isso poderia ajudar a reduzir a necessidade de fertilizantes químicos, cuja produção responde por cerca de 2% das emissões globais de gases de efeito estufa. Também poderia reduzir os custos para os agricultores, um grande benefício, especialmente porque a guerra no Irã fez os preços da energia e dos fertilizantes dispararem nos últimos meses.
Os seres humanos usam fertilizantes biológicos, como o esterco, há milhares de anos e, há muito tempo, empresas vêm desenvolvendo fertilizantes microbianos, inclusive alguns que recorrem à engenharia genética. Mas é difícil modificar micróbios geneticamente para que forneçam nitrogênio às culturas de maneira confiável e, ao mesmo tempo, consigam prosperar.
Uma startup chamada Switch Bioworks está adotando uma nova abordagem que, essencialmente, permite que os micróbios se estabeleçam e formem colônias saudáveis antes de passarem para um modo de produção de nitrogênio. “Temos que reinventar os fertilizantes”, diz Tim Schnabel, fundador e CEO da empresa.
O ar é composto por quase 80% de nitrogênio, mas as plantas não conseguem usar diretamente esse nitrogênio “livre”, porque ele não reage facilmente com outros elementos. Em vez disso, elas dependem do chamado nitrogênio fixado, que foi convertido em compostos mais reativos, como a amônia. Na natureza, micróbios conseguem realizar essa fixação do nitrogênio. Algumas plantas, como as leguminosas, chegam a manter relações simbióticas com bactérias fixadoras de nitrogênio, abrigando-as em nódulos das raízes. O fertilizante sintético é, essencialmente, uma forma industrial de fixação de nitrogênio, por meio do processo Haber-Bosch, que utiliza gás natural para produzir amônia, posteriormente aplicada aos campos.
Os fertilizantes biológicos buscam substituir parte do fertilizante sintético por micróbios capazes de ajudar a fixar nitrogênio para as plantas. Mas um dos desafios enfrentados pelas empresas de fertilizantes microbianos é que produzir e liberar amônia exige muita energia dos micróbios. Direcionar toda a energia para a fixação de nitrogênio pode prejudicar o crescimento deles.
“Há um determinado nível de colonização que se deseja alcançar ao redor das raízes”, explica Schnabel. Colocar todos esses micróbios diretamente na planta seria caro demais e logisticamente desafiador. Por isso, é necessário contar com um número menor de micróbios que cresçam e se dividam, estabelecendo a população.
A Switch Bioworks aposta que um interruptor genético é a resposta. Um interruptor genético é uma seção de DNA, ou um conjunto de seções, que controla como os genes são ativados e desativados. Neste caso, ele funciona ativando genes que ajudam a desencadear a produção e a liberação de amônia pela célula. A empresa trabalha em várias opções para provocar essa mudança nos micróbios. A principal delas consiste em fazer com que os micróbios reajam ao nível de nitrogênio no solo: quando esse nível cai até determinado ponto, eles começam a produzir amônia.
“Existe essa realidade biológica inerente, em que fixar nitrogênio é realmente muito custoso para os micróbios”, diz Dan Blaustein-Rejto, diretor de alimentos e agricultura do Breakthrough Institute. “Isso exige muita energia e, quando os micróbios fixam nitrogênio, querem usá-lo para si mesmos, para produzir proteínas e sobreviver”, afirma. A adição de interruptores genéticos poderia ajudar os micróbios a crescer, prosperar e, depois, contribuir para fertilizar as culturas.
Atualmente, a Switch está testando seu produto em seis estados norte-americanos, embora ainda faltem de dois a três anos para que um produto comercial esteja disponível, segundo Schnabel. Inicialmente, a empresa está concentrada no milho, a cultura mais plantada nos Estados Unidos, com mais de 90 milhões de acres em 2026.
“Ainda é cedo demais para dizer exatamente o quanto isso funciona bem no campo”, diz Schnabel. A empresa pretende colher as plantas no fim de outubro ou no início de novembro, mas, em agosto, algumas plantas de milho tratadas com os micróbios da Switch já pareciam visivelmente mais saudáveis do que aquelas que não haviam recebido o tratamento. E ele afirma que a empresa ainda está desenvolvendo os produtos que, no futuro, chegarão ao mercado.
Os produtos da Switch poderiam contribuir significativamente para tornar a agricultura mais limpa. “Há muito potencial para que essas empresas e produtos ajudem os agricultores a reduzir as emissões”, diz Blaustein-Rejto. “Esta poderia ser uma solução realmente importante para um setor em que é bastante difícil reduzir as emissões.”
Embora os resultados em laboratório tenham sido promissores, os testes de campo são uma etapa crucial para comprovar a eficácia de um produto, diz Blaustein-Rejto: “Esta é uma das etapas finais antes que possam chegar ao mercado e fazer afirmações contundentes aos agricultores.” Ensaios independentes também são importantes, acrescenta, pois pode haver uma grande diferença entre os dados divulgados por uma empresa e aquilo que pesquisadores independentes constatam.
A Pivot Bio é outra empresa que trabalha para levar micróbios às lavouras. Desde a fundação, em 2011, seus produtos já foram utilizados em milhões de acres de plantações. Atualmente, a empresa produz uma variedade deles: algumas versões podem ser adicionadas no momento do plantio das sementes, enquanto outras são aplicadas às sementes antes mesmo que elas cheguem a uma propriedade rural. Recentemente, a empresa também expandiu sua atuação para além do milho, passando a produzir fertilizantes microbianos para algodão, trigo e grãos pequenos, incluindo sorgo e cevada.
O desafio inicial da Pivot era fazer com que os micróbios produzissem nitrogênio, independentemente de detectarem ou não sua presença no solo. Agora, a empresa trabalha para descobrir como adaptá-los e como formar colônias mais robustas, não importando o ambiente, afirma Travis Frey, diretor de tecnologia da empresa.
“Os produtores estão enfrentando, agora, um golpe duplo do ponto de vista da economia agrícola”, diz ele. Frey afirma que os custos dos fertilizantes estão subindo, enquanto o preço de commodities agrícolas, como o milho, caiu. Isso representa uma grande oportunidade para a Pivot e outras empresas do setor. “Esta próxima década será o período em que os produtos biológicos nas propriedades rurais vão se tornar parte do mercado convencional”, diz.
De acordo com John Havlin, professor do Departamento de Ciências de Culturas Agrícolas e do Solo da Universidade Estadual da Carolina do Norte, fertilizantes e sementes estão entre os dois maiores custos para muitos produtores, portanto reduzir a dependência de fertilizantes sintéticos poderia representar uma grande ajuda para a agricultura.
“Estou muito entusiasmado com o futuro do uso desses produtos”, diz Havlin. “No fim das contas, eles terão um papel na redução da quantidade de nitrogênio aplicada.”
No entanto, há um limite para a quantidade de fertilizante que podemos esperar que os micróbios substituam. Os modelos da Switch sugerem que, provavelmente, cerca de 50% seja o máximo, embora o produto inicial provavelmente consiga substituir cerca de 25% do fertilizante sintético utilizado em uma propriedade agrícola, segundo a empresa. A Pivot afirmou que seus produtos conseguem substituir, aproximadamente, um quarto do fertilizante usado atualmente.
Isso significa que os fertilizantes sintéticos continuarão presentes por muito tempo. “Não existe uma perspectiva clara e plausível de substituí-los completamente em um futuro previsível”, diz Blaustein-Rejto. “Por isso, outras maneiras de reduzir as emissões e outros tipos de poluição por nitrogênio provenientes das propriedades agrícolas continuam sendo absolutamente essenciais.”
Casey Crownhart