Contributions of Nano-Nitrogen Fertilizers to Sustainable Development Goals: A Comprehensive Review

Resumo

Os fertilizantes nitrogenados nanoestruturados (FNNs) surgiram como uma tecnologia promissora no campo da agricultura, oferecendo soluções potenciais para melhorar a eficiência da absorção de nutrientes, aumentar a produtividade das culturas e reduzir os impactos ambientais. Os FNNs mostraram características e desempenho superiores nas culturas e, portanto, tornaram-se uma alternativa potencial aos fertilizantes nitrogenados (N) convencionais. Esses fertilizantes aumentam a absorção pelas plantas, reduzindo simultaneamente as perdas ambientais. Por exemplo, um FNN de ureia à base de hidroxiapatita estendeu a liberação de N por 112 dias, o que poderia cobrir a demanda de N de muitas culturas perenes, reduzindo assim as perdas. Os FNNs relatados nesta revisão aumentaram o rendimento em 10–80% em comparação com fertilizantes convencionais. Além disso, seu pequeno tamanho de partícula aumenta a aclimatação da cultura e diminui a taxa de aplicação. Com todos esses traços benéficos dos FNNs, eles potencialmente contribuem para o alcance das Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). Este artigo de revisão resume os materiais usados na formulação de FNNs, os métodos de preparação de FNNs e suas respostas nas culturas. Também destaca as limitações identificadas nos estudos de pesquisa e fornece recomendações de pesquisa para o futuro. Além disso, fornece uma avaliação crítica do estado atual dos FNNs e suas perspectivas para revolucionar a agricultura moderna para alcançar os ODS.

Abstract

Nano-nitrogen fertilizers (NNFs) have emerged as a promising technology in the field of agriculture, offering potential solutions to improve nutrient uptake efficiency, enhance crop productivity, and reduce environmental impacts. NNFs showed superior characteristics and performance on crops and, therefore, became a potential alternative to conventional nitrogen (N) fertilizers. These fertilizers enhance plant uptake while simultaneously reducing environmental losses. For example, a hydroxy appetite-based urea NNF extended the N release for 112 days, which could cover the N demand of many perennial crops, thus reducing losses. The reported NNFs in this review increased the yield by 10–80% compared to conventional fertilizers. Additionally, their small particle size increases crop acclimation and decreases the application rate. With all these beneficial traits of NNFs, they potentially contribute to achieving Sustainable Development Goals (SDGs). This review article summarizes the materials used in NNF formulation, methods of preparing NNFs, and their crop responses. Also, it highlights the limitations identified in the research studies and provides research recommendations for the future. Further, it provides a critical assessment of the current state of NNFs and their prospects for revolutionizing modern agriculture to attain SDGs.