O que é a 4ª revolução que pode transformar a produção de alimentos
Os cubos laranja translúcidos, balançando sob luzes
intensas, parecem um doce. Algo como ursinhos de goma ou delícia turca
(sobremesa típica da Turquia, feita de amido de milho e açúcar).
Se não fossem as folhas verdes em meio a eles, eu
ficaria tentado a colocar uma na boca.
"Muitas vezes temos que lembrar aos visitantes
de não comê-los", diz a técnica de pesquisa Maddalena Salvalaio.
Os cubos são feitos de hidrogel, um material com
estrutura em rede que retém líquidos. É mais usado em dispositivos médicos e
fraldas.
Mas aqui, no Laboratório de Morfogênese Vegetal do
Imperial College de Londres, Salvalaio e o pesquisador Giovanni Sena estão
utilizando o material para mudar o futuro da agricultura vertical.
O segredo desta nova abordagem são eletrodos
posicionados nas laterais dos cubos.
O estudo faz parte de uma tendências que começou há
duas décadas e que busca estimular a agricultura usando eletricidade em
sementes, culturas e solos.
A questão tornou-se tão importante que instituições
como a Fundação Nacional de Ciência (NSF, na sigla em inglês) dos EUA destina
milhões para estudar como o plasma frio pode ser usado na agricultura, na forma
de raios que são emitidos em salas com temperaturas controladas.
A proliferação de novos projetos pareceria muito
familiar aos praticantes de uma estranha obsessão do século 19: a
eletrocultura, técnica na qual a eletricidade era aplicada às plantas para
fazê-las produzir melhores flores, folhas e frutos, ou mesmo livrá-las de
pragas – com resultados diversos.
A nova geração de pesquisadores evita a palavra
"eletrocultura", preferindo termos como "agricultura
inteligente" ou "quarta revolução agrícola".
No entanto, o mecanismo subjacente permanece o
mesmo e os defensores estão unidos na convicção de que, depois de séculos sem
resultados, a aplicação de eletricidade em plantas está finalmente pronta para
dar frutos.
A esperança é que estes sistemas futuristas possam
ser utilizados para combater a crise alimentar global, reduzindo as
consequências ambientais da agricultura em grande escala.
Segundo uma estimativa de 2005, em nível global, os
diversos componentes da agricultura podem contribuir com entre 10% e 12% das
emissões de gases do efeito estufa por ano.
A produção de fertilizantes sintéticos criada pelo
processo Haber-Bosch, que consome muita energia e revolucionou a agricultura no
início do século 20, é responsável por centenas de milhões de toneladas de
dióxido de carbono (CO2) por ano.
E a erosão do solo causada pelo uso não
regulamentado da terra acrescenta ainda mais.
Por isso muitos pesquisadores da nova onda de
agricultura elétrica acreditam que a técnica pode desempenhar um papel na
melhoria da produção de alimentos.
• Plasma
frio
Para aumentar o rendimento, alguns cientistas
recorrem a invenções inspiradas no "eletro-vegetômetro", criado por
um físico francês na década de 1780.
Era uma espécie de para-raios que fornecia
eletricidade atmosférica às plantações, e que muitas vezes tinha consequências
indesejáveis.
Nos EUA, várias instituições tentam reviver a
abordagem dos relâmpagos artificiais.
No entanto, quando séculos atrás os antigos
eletrocultores tentaram pela primeira vez colher benefícios, seus resultados
anedóticos duvidosos eram a única coisa apoiando a implementação do método.
Eles tinham tanta probabilidade de prejudicar as plantas, quanto de animá-las.
Mas desde o século passado é possível aplicar esses
raios com mais precisão.
E isso é feito através do plasma, matéria que na
natureza é gerada por raios, e que é extremamente quente, geralmente vários
milhões de graus, convertida numa espécie de gás ionizado. Novas tecnologias
permitem que seja manuseado à temperatura ambiente.
Quando isso acontece, é conhecido como plasma frio.
Seu uso é "uma área extremamente ativa [na agricultura] no momento",
diz José López, professor da Universidade de Seton Hall e também diretor do
programa de física de plasma da Fundação Nacional de Ciência dos EUA.
Junto a Alexander Volkov, bioquímico da
Universidade Oakwood, no Alabama, estão entre aqueles que abraçaram a tendência
crescente de aplicar plasma frio a sementes jovens de várias maneiras.
Em seus experimentos, Volkov observou aumentos de
rendimento de 20% a 75%, dependendo da planta.
"Aumentamos a produção de repolho em 75%.
Também ficou mais saboroso." O sabor, diz ele, era mais doce.
Esses cientistas não estão sozinhos.
Vários estudos relatam uma variedade de benefícios
que o plasma traz às culturas, desde ajudar as plantas a crescerem mais rápido
e se tornarem maiores, até resistir melhor às pragas.
"O plasma funciona despertando a semente, pelo
que sabemos", explica López.
Quando as sementes germinam, é quando a nova planta
fica mais vulnerável a uma ampla gama de "estresses" ambientais. Como
consequência, ela se recusa a se abrir até que esteja "feliz" com seu
entorno.
A aceleração deste processo tem sido uma prática
padrão na agricultura há muito tempo, embora geralmente tenha sido conseguida
através de meios químicos, como ácidos. O plasma parece fazer a mesma coisa,
mas com muito mais eficácia.
"Ele perfura a parede da semente e, quando
você planta essa semente, ela tem maior capacidade de absorver água e
solo", diz López.
"Depois de tratá-las por apenas alguns
segundos, a planta cresce mais rápido do que as sementes não tratadas."
O plasma parece até revigorar as plantas que já
cresceram, diz Lopez, cujo próprio grupo na NSF utilizou uma ferramenta de
precisão chamada caneta de plasma para tratar plantas de manjericão.
Elas cresceram mais robustas e saudáveis, e a massa
e a altura da planta aumentaram 20%.
"Os resultados são notáveis", diz Lopez.
Embora os cientistas ainda não tenham a certeza de
como funciona, especialmente no que diz respeito à interação entre a
eletricidade e as plantas completas, há atualmente várias iniciativas
financiadas pela NSF para investigar isso.
• Dúvidas
Esta incerteza explica porque o uso da eletricidade
na agricultura ainda gera ceticismo.
Os céticos apontam que, 200 anos depois de os
primeiros vitorianos terem eletrificado suas plantas sem sucesso, ainda não se
sabe exatamente como a eletricidade interage com a biologia das plantas.
"Há décadas sabemos que os campos elétricos
melhoram o crescimento das plantas", diz Sena, do Laboratório de
Morfogênese Vegetal do Imperial College de Londres.
O problema é que estes dados nunca foram totalmente
reproduzidos; experimentos foram feitos sob condições variadas.
Mas, para transformar esta intervenção elétrica em
plantas num método tecnologicamente sólido, é útil compreender sua ciência
fundamental.
Desvendar o mecanismo molecular da resposta de uma
planta a um campo elétrico é o cerne do trabalho que o grupo de Sena realiza no
Imperial College.
Entre outras coisas, se concentraram em estudar os
sinais elétricos gerados internamente pelas plantas.
Estes organismos enviam inúmeros sinais em cada
etapa de crescimento e em cada parte de sua anatomia, que podem ser medidos com
instrumentos diversos.
Identificar estes sinais pode ajudar os cientistas
a saber quais são as necessidades da planta, seja de água, controle de pragas,
alimentação e até de solo, em cada uma de suas fases.
• O céu
é o limite
Ao contrário de outras necessidades, porém, você
não pode simplesmente produzir mais terra.
Durante muito tempo, a melhor resposta para este
problema tem sido a promessa da agricultura vertical, que permitiria o
crescimento das culturas em qualquer superfície.
Só há um problema, diz Sena. O que chamamos de
agricultura vertical é um nome um tanto impróprio. Não estamos cultivando
plantas verticalmente; estamos empilhando verticalmente caixas estreitas de
crescimento horizontal umas sobre as outras.
Isso ocorre porque as raízes não são verticais. As
raízes obedecem à lei da gravidade. Elas buscam água e buscam "para
baixo".
É por isso que, aliás, é muito difícil cultivar
plantas com muitas raízes no espaço. Sem gravidade, as raízes vagam por todos
os lados, dificultando logisticamente alimentá-las adequadamente.
E se a agricultura vertical fizesse literalmente o
que diz seu nome? E se fosse possível cultivar frutos e árvores cujas raízes se
estendessem longitudinalmente em vez de para baixo?
As raízes crescem para baixo porque o organismo
vivo sente a atração do campo gravitacional e a presença de água e coordena seu
tecido para seguir essa direção.
No entanto, isso não é tudo que as raízes podem
sentir. Eles também podem sentir campos elétricos, uma sensação que pode anular
as demais.
Um campo elétrico tem poder de veto sobre a
resposta das raízes ao campo gravitacional.
No ano passado, Salvalaio e Sena mostraram pela
primeira vez, com detalhes moleculares precisos, como usar doses específicas de
eletricidade para fazer com que a planta Arabidopsis reorientasse a direção do
crescimento de suas raízes.
Em outras palavras, eles fizeram as raízes crescer
como queriam que crescessem.
Daí aqueles cubos de aparência saborosa.
Salvalaio e Sena fizeram parceria com a Dyson
School of Design Engineering em Londres para desenvolver cubos especiais de
hidrogel impressos em 3D, capazes de abrigar as plantas de Arabidopsis em
crescimento, e os eletrodos que guiarão o crescimento de suas raízes para a
posição lateral.
As folhas verdes brilhantes deixam claro que os
túneis de aeração provaram ser um ambiente estimulante. Suas raízes serpenteiam
densamente por toda parte.
Salvalaio pretende começar as aplicações de
eletricidade até o fim deste verão (do Hemisfério Norte). Se tudo correr bem,
dizer que "o céu é o limite" seria um eufemismo.
“Ser capaz de controlar a direção do crescimento
das raízes significaria que poderíamos cultivar árvores tanto no teto, quanto
na parede”, diz Sena.
Com este novo avanço elétrico, seria até possível
cultivar árvores em ambientes de gravidade zero.
Talvez em breve haja árvores na Estação Espacial
Internacional ou florestas na Lua.
Fonte: BBC Future
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