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A Ciência dos Quelatos

Uso de quelatos na agricultura

Você está curioso sobre o que são os quelatos e como eles atuam na agricultura? Ou talvez você esteja se perguntando quais são as diferenças entre quelatos orgânicos e sintéticos? Pois bem, estamos aqui para responder todas essas perguntas e muitas mais. Neste artigo, vamos desmistificar o mundo dos quelatos na agricultura, oferecendo uma visão detalhada sobre o que são, os tipos de quelatos e como eles podem melhorar a resposta das plantas.

  • O que são os quelatos?
  • Quais os tipos de quelatos?
  • Como os quelatos atuam para melhorar a resposta das plantas?
  • Quais as principais diferenças entre quelatos orgânicos e sintéticos?

Na agricultura, entender os principais componentes utilizados na saúde vegetal, como os quelatos, é essencial não só para o desenvolvimento eficaz das plantas, mas também para garantir uma produção mais sustentável e benéfica.

A Dinâmica dos Quelatos: Atuando para Melhorar a Resposta das Plantas 

Então, como os quelatos atuam para melhorar a resposta das plantas? Vamos simplificar. A mágica começa com a formação do quelato, resultado de uma ligação forte e estável entre um íon metálico e o agente quelante. Isso cria um “escudo”, que protege o íon de reações indesejadas, evitando, por exemplo, que os nutrientes sejam desperdiçados ou que fiquem indisponíveis para as plantas. 

Agora você pode se perguntar: mas qual a vantagem disso? Imagine que o agente quelante é como um guia que conduz o íon metálico para dentro da planta, de maneira segura e eficaz. Essa aliança possibilita uma absorção mais rápida dos nutrientes, diferente do que ocorreria com sais e óxidos que, muitas vezes, acabam por não ser absorvidos de forma adequada. Os quelatos, portanto, promovem o pleno aproveitamento dos nutrientes, ajudando a elevar o rendimento e a qualidade das culturas

Estima-se que o mercado de quelatos cresça a uma taxa anual composta de 7% até 2025.

De acordo com estimativas de mercado, 2022 está se mostrando um ano promissor para o segmento de quelatos usados na agricultura. Para te dar uma ideia do tamanho deste mercado, vamos examinar alguns dados recentes e previsões futuras. 

DataM Intelligence estima que, graças ao aumento da consciência ecológica global e à alta demanda por alimentos sustentáveis, o mercado de quelatos deverá crescer a uma taxa composta anual global (CAGR) de 4,8% entre 2020 e 2027

O mercado global de quelatos estava avaliado em cerca de 2 bilhões de dólares em 2020.

O mercado de quelatos está em expansão constante. O uso de quelatos na agricultura tem ajudado os agricultores a aumentar a produtividade e a eficiência de suas plantações, enquanto ao mesmo tempo mantém a sustentabilidade ambiental.

Quelatos na Agricultura: Uma Divisão em Duas Grandes Categorias 

E quais são os tipos de quelatos utilizados na agricultura? Eles se dividem em duas grandes categorias: os quelatos orgânicos e os quelatos sintéticos. 

Os quelatos orgânicos são formados através de ligantes naturais e oferecem diversas vantagens, como um impacto ambiental reduzido e uma melhor biodisponibilidade dos micronutrientes para as plantas. Por outro lado, os quelatos sintéticos são produzidos a partir de ligantes artificiais e, por vezes, podem ser mais eficazes apenas em certas condições, dependendo do pH do solo, por exemplo. Mesmo assim, somam-se à gama de ferramentas que o agricultor tem à sua disposição para melhorar a saúde e a produtividade das plantações. 

Portanto, o que importa é o conhecimento: saber que os quelatos existem e que atuam na absorção eficiente de nutrientes pelas plantas, transformando o solo num ambiente fértil e propício para o crescimento saudável das culturas.

Descobrindo os Tipos de Quelatos na Agricultura 

De início, os quelatos orgânicos promovem a absorção mais eficiente de nutrientes pelas plantas. São definidos como substâncias orgânicas que formam um complexo com um íon metálico. Geralmente são derivados de fontes naturais, como aminoácidos, proteínas, citratos ou lignossulfonatos.

Os quelatos são usados em mais de 90% das fazendas de alta tecnologia.

Por outro lado, temos os quelatos sintéticos. Proeminentes agentes quelantes da agricultura compreendem EDTA, DTPA, EDDHA e HEDTA. Eles são fabricados utilizando processos químicos e são amplamente utilizados devido à sua eficácia e economia. Embora possam ser menos naturais do que seus homólogos orgânicos, os quelatos sintéticos são altamente eficazes em estabilizar compostos químicos e melhorar a disponibilidade de nutrientes metálicos, tornando-os uma escolha popular na agricultura moderna. 

Quer sejam orgânicos ou sintéticos, os quelatos produzem benefícios incríveis na agricultura. Além de prevenir e corrigir deficiências nutricionais em uma ampla variedade de culturas, eles são concentrados e economicamente viáveis, demonstrando eficácia com menores doses de aplicação. 

Variedade de Quelatos: Orgânicos e Sintéticos 

Existem dois grandes grupos de quelatos utilizados na agricultura: os orgânicos e os sintéticos. Os quelatos orgânicos são normalmente extraídos de fontes naturais, enquanto os sintéticos são produzidos industrialmente. Independentemente de sua origem, ambos os tipos apresentam a crucial função de auxiliar as plantas a terem uma melhor assimilação de nutrientes. 

Quelatos Orgânicos 

Os quelatos orgânicos são compostos gerados a partir de processos biológicos, sendo o principal exemplo os ácidos húmicos e fúlvicos. Portanto, esses produtos naturais lhe conferem uma série de benefícios, como a capacidade de melhorar a estrutura do solo e aumentar a retenção de água, tornando-a mais saudável e produtiva. 

Sim, aminoácidos, ácido fúlvico e outros compostos orgânicos, de fato, podem ser considerados quelatos. No contexto da química, um quelato é um composto no qual um íon metálico central é ligado a uma molécula orgânica através de duas ou mais ligações, formando um anel complexo. Os aminoácidos e o ácido fúlvico, por exemplo, podem formar essas ligações com nutrientes metálicos, melhorando a absorção e utilização desses nutrientes pelas plantas, desempenhando assim um papel crucial na agricultura. Esses compostos são um exemplo de quelatos orgânicos, que trazem vários benefícios para a saúde das plantas.

Os quelatos orgânicos, embora menos comuns, estão crescendo em popularidade, com um aumento de 20% na demanda nos últimos cinco anos.

Para comprovação de que compostos orgânicos podem ser considerados quelatos, podemos nos basear no estudo de Dr. Yash P. Kalra intitulado “EDTA e seus análogos: Quelatantes essenciais para a análise de solo e planta, Dr. Yash P. Kalra“. Nesse estudo, o Dr. Kalra argumenta que compostos orgânicos, como o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), podem ser eficazes na formação de complexos quelatos com íons metálicos, melhorando a absorção destes por plantas. 

No artigo “Os benefícios dos aminoácidos no solo e nas plantas” de Dr. Patrick Brown et al., a habilidade dos aminoácidos para formar complexos quelatos com micronutrientes, aumentando a eficácia da absorção destes nutrientes pelas plantas, é discutida em detalhes. 

  Alguns exemplos de agentes quelantes orgânicos incluem:

  1. Ácidos húmicos e fúlvicos: Esses compostos orgânicos são derivados da decomposição de matéria orgânica no solo e apresentam grupos funcionais, como carboxilas e hidroxilas, que podem se ligar a íons metálicos.
  2. Aminoácidos: Alguns aminoácidos, como a glicina, a lisina e a histidina, possuem grupos funcionais capazes de quelar íons metálicos. Eles podem ser obtidos a partir de fontes vegetais ou produzidos por fermentação microbiana.
  3. Fitosideróforos: Estas moléculas orgânicas são secretadas pelas raízes de algumas plantas, especialmente gramíneas, para sequestrar e transportar ferro em condições de deficiência desse nutriente.
  4. Ácido cítrico: Este ácido orgânico naturalmente presente em frutas cítricas possui grupos carboxílicos que podem formar complexos com íons metálicos.
  5. Ácido glucônico: Produzido por alguns fungos e bactérias, o ácido glucônico tem a capacidade de quelar diversos íons metálicos.
  6. Lignina: Este polímero natural encontrado na parede celular das plantas possui grupos funcionais, como hidroxilas e metoxilas, que podem interagir com íons metálicos.

Esses agentes quelantes orgânicos apresentam a vantagem de serem biodegradáveis e menos persistentes no ambiente em comparação com os quelatos sintéticos. No entanto, sua eficácia e estabilidade podem ser influenciadas por fatores como pH, composição do solo e presença de outros íons.

Quelatos Sintéticos 

Já os quelatos sintéticos, como o EDTA, DTPA, EDDHA e HEDTA, vêm da manipulação em laboratórios e industrias. Fornecem a certeza da exacta quantidade de micronutrientes presente no produto, tornando assim mais simples o processo de dosagem e aplicação. 

Aliás, quando discutimos sobre a aplicação e eficácia dos quelatos sintéticos, não podemos deixar de mencionar agentes como EDTA, DTPA, EDDHA, e HEDTA. Cada um deles quelata determinados minerais, portanto, sua utilização depende do nutriente em déficit no solo. Por exemplo, o EDTA é eficaz na quelatação de íons metálicos como cálcio, magnésio, ferro e manganês. DTPA se destaca pela quelatação de ferro, manganês, zinco e cobre. EDDHA é utilizado especificamente para ferro, enquanto HEDTA está envolvido com cálcio, magnésio, ferro, e manganês. 

Os quelatos sintéticos representam aproximadamente 70% do mercado de quelatos.

Os fertilizantes quelatizados com EDTA são um exemplo de como os quelatos sintéticos ganham espaço na agricultura. Uma crescente preferência pelo uso de EDTA é evidente no mercado devido à sua eficiência em facilitar a absorção de oligoelementos do solo para as raízes das plantas, como zinco (Zn), manganês (Mn), ferro (Fe) e cobre (Cu). E é justo ressaltar que os micronutrientes 100% quelatizados são de 5 a 10 vezes mais eficientes que os sais, já que são livres de impurezas que podem deixar resíduos na solução, aumentando ainda mais a eficácia dos fertilizantes e garantindo mais saúde e vitalidade para as plantas. 

Em suma, a importância dos quelatos – tanto orgânicos quanto sintéticos – na agricultura é inegável. Eles contribuem para melhorar a disponibilidade de nutrientes metálicos, estabilizar compostos químicos e remover íons indesejáveis, ou seja, desempenham um papel crítico para a otimização dos processos de cultivo, garantindo plantas mais saudáveis e produtivas.

Como Eles Melhoram a Resposta das Plantas

Quelatos desempenham um papel incrivelmente crucial na melhoria da resposta das plantas. Agindo como facilitadores, essas substâncias aumentam a absorção de nutrientes pelas plantas. Além disso, ao unir-se a íons metálicos, os quelatos evitam a formação de compostos insolúveis que podem ser difíceis para as plantas metabolizar. Em vez disso, eles formam uma ligação química estável, que mantém o nutriente livre de reações indesejadas, tornando-o acessível para a planta.

Além disso, os quelatos oferecem uma absorção mais rápida de nutrientes pelas plantas em comparação com os sais minerais e óxidos. Esse aumento na taxa de absorção acelera o crescimento, desencadeando um ciclo positivo para o desenvolvimento saudável da planta. O resultado é uma planta mais saudável e robusta, com boa produção e qualidade de colheita. 

Os quelatos também se revelam como uma importante ferramenta na agricultura, auxiliando significativamente na absorção de nutrientes pelas plantas. Diferentes de sais e óxidos, os quais são absorvidos em ritmo mais lento, os quelatos permitem que as plantas sejam nutridas de forma mais ágil e eficiente. 

Eficiência de absorsão dos quelatos

Os quelatos atuam como aliados, seja fornecendo a resposta das plantas a nutrientes ou no fornecendo de elementos essenciais para o funcionamento adequado das plantas. À medida que avançamos na ciência da quelatização de minerais, somos capazes de aprimorar ainda mais a performance das plantas, levando a agricultura a novos patamares de produtividade.

As plantas podem absorver nutrientes quelatados até 50% mais eficientemente do que os nutrientes não quelatados.

Aqui está uma tabela comparando a eficiência de absorção entre quelatos e outras fontes de minerais, incluindo óxidos, sulfatos e cloretos. A tabela também apresenta diversos tipos de agentes quelantes, tanto orgânicos quanto sintéticos, juntamente com as informações dos autores e referências bibliográficas, quando disponíveis.

Fonte MineralEficiência de AbsorçãoAutor(es)
Óxidos (ex: ZnO, Fe2O3)BaixaAlloway, B.J.
Sulfatos (ex: ZnSO4, FeSO4)MédiaShenker, M. & Chen, Y.
Cloretos (ex: ZnCl2, FeCl3)MédiaFernández, V. & Brown, P.H.
EDTA (sintético)AltaNowack, B.
EDDHA (sintético)AltaLucena, J.J.
DTPA (sintético)AltaLindsay, W.L. & Norvell, W.A.
Suâbsncias húmicas (orgânico)Média a AltaChen, Y. et al.
Aminoácidos (orgânico)Média a AltaMartínez-Alcántara, B. et al.
Ácido Cítrico (orgânico)MédiaPérez-Vicente, A. et al.
Ácido Glucônico (orgânico)MédiaSaravanan, V.S. et al.
Deyvid Bueno – Agrotécnico

Esta tabela fornece uma visão geral da eficiência de absorção de diferentes fontes minerais e agentes quelantes. É importante ressaltar que a eficácia pode variar dependendo das condições específicas do solo, pH, cultura e outros fatores ambientais. Sempre consulte um profissional agrícola ou um agrônomo para obter recomendações específicas para suas necessidades.

Comparação: Quelatos Orgânicos Versus Sintéticos

Para começar, os quelatos orgânicos são formados usando matéria orgânica, como aminoácidos, proteínas e ácidos orgânicos. Esses tipos de quelatos tendem a ter um impacto mais baixo no meio ambiente e são tipicamente mais fácilmente absorvidos pelas plantas.

Por outro lado, os quelatos sintéticos são produzidos quimicamente e podem oferecer uma ação mais eficaz e imediata sobre os nutrientes do solo. No entanto, dado o seu processo de produção, eles podem ter um impacto mais significativo no meio ambiente

Análise comparada entre os tipos de agentes quelantes 

ParâmetroAgentes Quelantes OrgânicosAgentes Quelantes Sintéticos
Taxa de AbsorçãoMédia a Alta. Os ácidos húmicos aumentaram a absorção de Fe em 20-50% em plantas de pepino (Chen et al., 2004).Alta. O EDTA aumentou a absorção de Fe em 70-80% em plantas de soja (Cesco et al., 2002).
Eficiência de Uso de NutrientesMédia a Alta. A aplicação de aminoácidos aumentou a eficiência de uso de N em 10-20% em plantas de milho (Martínez-Alcántara et al., 2016).Alta. A aplicação de EDTA aumentou a eficiência de uso de Fe em 30-40% em plantas de tomate (Cerdán et al., 2006).
Tempo de Resposta da PlantaMédio a Longo. Os ácidos húmicos levaram a uma resposta significativa no crescimento de plantas de alface após 2-3 semanas de aplicação (Arancon et al., 2006).Curto a Médio. A aplicação de EDTA resultou em uma resposta significativa no crescimento de plantas de milho após 1-2 semanas (Wallace & Wallace, 1992).
Vantagens AssociadasMelhoria da estrutura do solo e retenção de água (Chen et al., 2004)Maior estabilidade dos complexos metal-quelato (Nowack, 2002)
Estímulo da atividade microbiana do solo (Visser, 1985).Menor influência do pH do solo na eficácia (Lucena, 2003).
Aumento da tolerância das plantas a estresses abióticos (Canellas et al., 2015).Maior uniformidade e consistência dos produtos sintéticos (Shenker & Chen, 2005)
Biodegradabilidade e menor impacto ambiental (Cesco et al., 2002).
Deyvid Bueno – Agrotécnico

Embora ambos os tipos de agentes quelantes tenham suas vantagens, os quelantes orgânicos tendem a oferecer benefícios adicionais para a saúde do solo e a sustentabilidade, enquanto os quelantes sintéticos geralmente apresentam maior eficiência e consistência em termos de absorção e uso de nutrientes pelas plantas. A escolha entre quelantes orgânicos e sintéticos dependerá das necessidades específicas da cultura, das condições do solo e das preferências do produtor.

Inovações Recentes em Quelatização de Minerais

Ultimamente, temos assistido a avanços notáveis no âmbito dos minerais quelatizados. As pesquisas mais recentes sobre quelatização de minerais têm se concentrado no desenvolvimento de novos agentes quelantes mais eficientes, sustentáveis e ecologicamente corretos. Aqui estão algumas das inovações mais recentes neste campo:

  1.  Quelatos biodegradáveis: Há um crescente interesse em agentes quelantes biodegradáveis, como os derivados de fontes naturais, como plantas e microrganismos. Por exemplo, o uso de ácidos húmicos e fúlvicos, extraídos da matéria orgânica do solo, tem mostrado resultados promissores na quelatização de minerais (CANELLAS et al., 2015).
  2. Nanopartículas como agentes quelantes: A aplicação de nanopartículas como agentes quelantes tem ganhado atenção devido à sua alta eficiência e capacidade de liberação controlada de nutrientes. Nanopartículas de quitosana, por exemplo, têm sido utilizadas para quelatizar micronutrientes como zinco e ferro (COTA-ARRIOLA et al., 2013).
  3. Quelatos de origem microbiana: Microrganismos, como bactérias e fungos, têm sido estudados como fontes potenciais de agentes quelantes. Estes quelatos de origem microbiana, como os sideróforos, têm mostrado eficiência na disponibilização de ferro para as plantas (AHMED; HOLMSTRÖM, 2014).
  4. Tecnologia de liberação controlada: A incorporação de agentes quelantes em sistemas de liberação controlada, como nanoestruturas e hidrogéis, tem sido explorada para melhorar a eficiência e a duração da disponibilidade de nutrientes para as plantas (MANJUNATHA et al., 2016).
  5.  Quelatos multielementares: O desenvolvimento de agentes quelantes capazes de quelatizar múltiplos elementos simultaneamente tem sido uma área de interesse. Estes quelatos multielementares podem fornecer uma combinação balanceada de nutrientes para as plantas, melhorando a eficiência da fertilização (LÓPEZ-RAYO et al., 2015).

Essas são apenas algumas das inovações mais recentes na área de quelatização de minerais. A pesquisa contínua neste campo visa desenvolver agentes quelantes mais eficazes, sustentáveis e ambientalmente amigáveis para otimizar a nutrição das plantas e a produção agrícola.

Referências bibliográficas

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CANELLAS, L.P. et al. Humic and fulvic acids as biostimulants in horticulture. Scientia Horticulturae, v. 196, p. 15-27, 2015.

CERDÁN, M. et al. Fe uptake from meso and racemic Fe(o,o-EDDHA) isomers by strategy I and II plants. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 54, n. 4, p. 1387-1394, 2006.

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