Microalgae as next generation plant growth additives: Functions, applications, challenges and circular bioeconomy based solutions

Resumo

As práticas agrícolas sustentáveis envolvem a aplicação de promotores de crescimento vegetal e aditivos ecológicos que não afetam negativamente a saúde do ecossistema. Estruturas regulatórias rigorosas que restringem o uso de agroquímicos sintéticos e o aumento da demanda por culturas orgânicas abriram caminho para o desenvolvimento de novos promotores de crescimento vegetal de base biológica. Nesse contexto, a biomassa de microalgas e os agroquímicos derivados oferecem novas fontes de promotores de crescimento vegetal que aumentam a produtividade das culturas e conferem resistência a doenças. Esses efeitos benéficos podem ser atribuídos à presença de uma ampla gama de biomoléculas, como aminoácidos solúveis (AA), micronutrientes, polissacarídeos, fitohormônios e outras moléculas sinalizadoras na biomassa de microalgas. Além disso, sua natureza fototrófica, alta eficiência fotossintética e ampla adaptabilidade ambiental as tornam uma fonte atraente de bioestimulantes, biofertilizantes e biopesticidas. A presente revisão tem como objetivo descrever os vários metabólitos promotores do crescimento vegetal produzidos pelas microalgas e seus efeitos no crescimento e na produtividade das plantas. Além disso, os efeitos provocados pelos bioestimulantes de microalgas em relação a diferentes modos de aplicação, como tratamento de sementes, pulverização foliar e irrigação do solo/raízes, são revisados em detalhes. Além disso, a capacidade dos metabólitos das microalgas de conferir tolerância contra vários fatores de estresse abióticos e bióticos, juntamente com o mecanismo de ação, é discutida neste artigo. Embora o uso de biofertilizantes e bioestimulantes à base de microalgas esteja ganhando popularidade, as altas necessidades de nutrientes e água e os processos downstream intensivos em energia tornam a tecnologia baseada em microalgas comercialmente insustentável. Para enfrentar esse desafio, propomos um modelo de economia circular de biorremediação mediada por microalgas, combinado com abordagens de biorrefinaria para gerar metabólitos de alto valor, juntamente com aplicações de biofertilizantes. Discutimos e revisamos as novas tendências para aumentar a sustentabilidade da produção de biomassa de microalgas por meio do co-cultivo de algas com hidroponia e da utilização de efluentes agrícolas.

Abstract