Chitosan nanomaterials: A prelim of next-generation fertilizers; existing and future prospect

Resumo

A agricultura global está urgentemente buscando maneiras de mitigar os efeitos prejudiciais dos fertilizantes químicos convencionais no meio ambiente. Fertilizantes de próxima geração, biodegradáveis, ecológicos e de fontes de energia renováveis podem ser uma resposta, permitindo uma eficiência melhorada no uso de nutrientes e uma menor pegada ambiental. Durante a última década, a pesquisa agrícola sobre nanomateriais de quitosana (NMs) expandiu-se, demonstrando sua utilidade na melhoria da produção agrícola não apenas como impulsionadores da imunidade das plantas, mas também via liberação lenta, controlada e direcionada de nutrientes para as plantas. Os NMs de quitosana atuam nativamente como uma fonte abundante de nutrientes de C (54,4–47,9 wt%), O (42,3–30,19 wt%), N (7,6–5,8 wt%) e P (6,1–3,4 wt%) para as plantas. Além disso, os NMs de quitosana podem ser ainda mais funcionalizados com mais cargas de nutrientes através de seus grupos funcionais. A revisão atual investiga as características técnicas dos NMs de quitosana como fertilizantes de próxima geração prospectivos com base em racionais. A revisão oferece insights cruciais sobre direções futuras, fontes e capacidade de produção de nanofertilizantes de próxima geração à base de quitosana para fabricação em escala industrial.

Abstract

Global agriculture is urgently seeking ways to mitigate the detrimental effects of conventional chemical fertilizers on the environment. Biodegradable, eco-friendly, renewable energy-sourced next-generation fertilizers could be an answer, allowing for improved nutrient use efficiency and a lower environmental footprint. During the last decade, agricultural research on chitosan nanomaterials (NMs) has expanded, demonstrating their usefulness in enhancing agricultural output not only as plant immune boosters but also via slow, controlled and target delivery of nutrients to plants. Chitosan NMs natively act as an abundant nutrient source of C (54.4–47.9 wt%), O (42.3–30.19 wt%), N (7.6–5.8 wt%), and P (6.1–3.4 wt%) to plants. Moreover, chitosan NMs can further functionalized by more nutrients payloads through its functional groups. The current review investigates the technical features of chitosan NMs as prospective next-generation fertilizers based on rationales. The review offers crucial insights into future directions, sources, production capacity of chitosan-based next-generation nanofertilizers for industrial-scale manufacturing.