Nanofertilizantes como nova geração de insumos de alta eficiência para a agricultura

A produção de alimentos vem sendo impulsionada pelo crescimento contínuo da população e, para atender a essa demanda, torna-se necessário aumentar a produtividade agrícola (Fabiyi et al., 2025). Estimativas das Nações Unidas indicam que a população mundial poderá alcançar 10 bilhões de pessoas até 2058, aproximadamente 2 bilhões a mais do que a população atual (Ranjan et al., 2025).  No entanto, para acompanhar esse incremento populacional deve-se investir em formas de superar os problemas relacionados à deficiência nutricional das plantas e baixa fertilidade do solo (Kumar et al., 2025). Diante disso, é fundamental o uso de fertilizantes, que são responsáveis por aumentar a produtividade agrícola em cerca de 40 % (Faizan et al., 2024).

Desafios para os fertilizantes convencionais

Os agricultores, diante da baixa disponibilidade de nutrientes do solo, recorrem ao uso de fertilizantes químicos que fornecem macro ou micronutrientes essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas (Kumar et al., 2025). O manejo eficaz de fertilizante deve considerar os nutrientes certos para as espécies cultivadas, a dose adequada, além do momento e local ideal de aplicação (Faizan et al., 2024). No entanto, comumente, os fertilizantes são aplicados no solo em doses muito maiores às necessidades da cultura, o que pode gerar problemas ambientais e perda econômica para os agricultores (Husted et al., 2023). Além disso, a aplicação foliar de vários nutrientes têm uma capacidade limitada ou quase inexistente de translocação da folhagem pulverizada para as demais partes da planta, como raízes, frutos e folhas emergentes (Husted et al., 2023). O uso em excesso de fertilizantes convencionais pode trazer riscos a longo prazo, como lixiviação de nutrientes, eutrofização de corpos d’água, redução da fertilidade do solo e desequilíbrios nos ecossistemas microbianos (Stojanova et al., 2025).

Nanofertilizantes: uma possível alternativa?

Uma estratégia para mitigar as perdas de nutrientes comumente associadas aos fertilizantes tradicionais consiste no emprego de nanofertilizantes, desenvolvidos em escala nanométrica (Kumar et al., 2025). O aprimoramento dessas propriedades está diretamente relacionado aos avanços da nanotecnologia, que envolve o desenvolvimento e a aplicação de materiais com dimensões inferiores a 100 nm (Ranjan et al., 2025).

Os nanofertilizantes podem ser aplicados por pulverização foliar, via solo ou pela combinação de ambas as estratégias, favorecendo o desenvolvimento vegetal. Cabe destacar que esses insumos podem aumentar a eficiência de uso de nutrientes pelas plantas. Quando aplicados ao solo, a absorção de nutrientes é influenciada por fatores como o tamanho das partículas, as condições de contato com o solo, a estrutura da planta e a fenologia da cultura (Kumar et al., 2025).

O tamanho submicrométrico das nanopartículas confere a elas propriedades físico-químicas únicas, incluindo melhor estabilidade contra separação e agregação, maior solubilidade, maior capacidade de penetração em barreiras biológicas e maior taxa de difusão, quando comparadas a partículas maiores (Barros et al., 2025; Joye e McClements, 2014). Além disso, possuem relação superfície/volume significativamente maior, que resulta em modificações nas propriedades funcionais e físico-químicas dos materiais (Weisany et al., 2022). Essas propriedades conferidas as nanopartículas possibilitam uma melhor entrega de nutrientes, aumentam a absorção de nutrientes e reduzem o uso de fertilizantes (Kumar et al., 2025).

Uma variedade de métodos físico-químicos pode ser empregada na síntese de nanofertilizantes, sendo a técnica selecionada relacionada às características desejadas do produto final (Kumar et al., 2025). Os nanofertilizantes podem ser classificados de acordo com o seu método de produção, com base no tratamento físico-químico empregado, que pode ser por técnicas de cima para baixa (top-down) ou por técnicas de baixo para cima (bottom-up) (Joye e McClements, 2014). Na abordagem descendente, ocorre a redução do tamanho e modificação da estrutura do material, gerando partículas menores ou nanoestruturas por meio da aplicação de forças externas, geralmente associadas à ruptura mecânica (Shishir et al., 2018). Esse método tende a apresentar limitações relacionadas ao alto custo de equipamentos, além das despesas de manutenção e operação (Joye e McClements, 2014). Enquanto isso, na abordagem ascendente, as partículas são formadas por meio de automontagem ou auto-organização, através da associação de moléculas ou pequenas partículas. Esse processo é influenciado por fatores como pH, temperatura, concentração e força iônica (Joye e McClements, 2014; Shishir et al., 2018).

Os nanofertilizantes podem promover tanto a liberação lenta quanto a liberação rápida de nutrientes, sendo esse processo influenciado por fatores ambientais, como umidade, pH e temperatura (Kumar et al., 2025). Os nanofertilizantes de liberação controlada prolongam a disponibilidade de nutrientes para as plantas, permitindo a incorporação gradual desses nutrientes quando a absorção não ocorre imediatamente após a aplicação  (Faizan et al., 2024). Esse mecanismo de liberação permite a entrega de nutrientes de forma controlada e constante, aumentando a absorção de macro e micronutrientes (Ranjan et al., 2025). Em contraste, os fertilizantes convencionais geralmente precisam ser aplicados em maiores dosagens, uma vez que a eficiência de absorção pelas plantas é limitada (Kumar et al., 2025). De uma maneira geral, os nanofertilizantes de liberação controlada podem reduzir a eutrofização e lixiviação de nutrientes, além de aumentar a produtividade agrícola (Kumar et al., 2025).

De modo geral, os nanofertilizantes podem ser agrupados em quatro categorias principais: (i) Nanopartículas de nutrientes inorgânicos, constituídas por óxidos ou fosfatos metálicos em escala nanométrica, que atuam como fontes diretas de micronutrientes com maior reatividade superficial. (ii) Nanopartículas poliméricas, nas quais os nutrientes são encapsulados em matrizes poliméricas biodegradáveis, permitindo proteção contra perdas e liberação controlada. (iii) Nanoemulsões e sistemas nanoestruturados de transporte, caracterizados por gotículas nanométricas que facilitam a dispersão, a estabilidade e a absorção dos nutrientes, especialmente em aplicações foliares. (iv) Nanocompósitos e materiais adsorventes nanoestruturados, nos quais nutrientes são incorporados ou adsorvidos em matrizes sólidas, como sílica mesoporosa ou argilas modificadas, funcionando como reservatórios para liberação gradual no solo (Figura 1) (Beig et al., 2022; Guha et al., 2020; Haydar et al., 2024).

Figura 1. Representação esquemática dos principais grupos de nanofertilizantes utilizados na agricultura.

Estudos recentes têm mostrado o potencial dos nanofertilizantes, que costumam apresentar maior eficiência na absorção de nutrientes quando comparados aos fertilizantes convencionais. Esses materiais são projetados para promover a liberação controlada de nutrientes, aumentando sua disponibilidade para as plantas e reduzindo perdas associadas à lixiviação e à volatilização (Ranjan et al., 2025). Nesse contexto, a Tabela 1 apresenta uma síntese dos principais resultados de pesquisas recentes sobre nanofertilizantes, destacando sua composição, os métodos de aplicação e os impactos observados em diferentes culturas agrícolas.

Tabela 1. Efeitos positivos relatados na aplicação de nanofertilizantes em diferentes culturas.

^* PF: pulverização foliar; I: irrigação

Diversos estudos evidenciam o potencial dos nanofertilizantes em aumentar a eficiência nutricional das plantas. Dimkpa et al. (2022) mostraram que fertilizantes de ureia revestidos com nanopartículas de zinco aumentaram a biomassa aérea e o acúmulo de zinco e nitrogênio. De forma similar, G.S et al. (2025) observaram que nanopartículas de dissulfeto de ferro dopadas com potássio superaram fertilizantes comerciais, promovendo maior crescimento e níveis de clorofila e carotenoides. Dhiman et al. (2024) relataram que nanoboro aplicado via foliar reduziu tubérculos rachados na batata, enquanto Guha et al. (2022) desenvolveram um nanocompósito de Fe₃O₄-ureia para melhorar o uso de nutrientes. Khan et al. (2021) destacaram nanofertilizantes de nanozeólitas com liberação gradual de macronutrientes e potencial para estimular o crescimento. Garza-Alonso et al. (2023) sintetizaram nanopartículas de óxido de zinco com efeito fertilizante e bioestimulante em alface, aumentando biomassa, clorofila e compostos antioxidantes.

Desafios regulatórios e comercialização

Apesar do potencial dos nanofertilizantes para aumentar a produtividade agrícola, sua adoção enfrenta desafios regulatórios que exigem estudos de toxicidade e avaliação de impactos ambientais para garantir a segurança ambiental e humana (Ranjan et al., 2025). Estados Unidos e União Europeia já dispõem de diretrizes para gerenciar os riscos associados aos nanomateriais (Haydar et al., 2024). No Brasil, não há regulamentação específica, mas os nanofertilizantes podem ser enquadrados como fertilizantes ou bioinsumos, sob regulação do MAPA. O Plano Nacional de Fertilizantes 2050 busca fortalecer o setor, reduzir a dependência de importações e incentivar tecnologias como a nanotecnologia (Brasil, 2022).

No Brasil, o desenvolvimento de nanofertilizantes é emergente, porém em rápida expansão, envolvendo startups, centros de pesquisa e parcerias internacionais. Algumas empresas já aplicam nanotecnologia para aumentar a eficiência nutricional e estimular o crescimento vegetal, consolidando um cenário que integra inovação científica, interação universidade-empresa e maior interesse do agronegócio por soluções sustentáveis.

Considerações Finais

O uso de nanofertilizantes na agricultura tem apresentado resultados promissores, contribuindo para o aumento da produtividade e para a redução dos impactos ambientais frequentemente associados aos fertilizantes convencionais, como perdas por lixiviação e contaminação de solo e água. Contudo, a consolidação dessa tecnologia requer o estabelecimento de marcos regulatórios claros e baseados em evidências científicas, que garantam a produção, o uso e a comercialização desses insumos de forma segura, assegurando a proteção do meio ambiente e da saúde humana.