A fotossíntese e a respiração são dois processos principais de crescimento das plantas que são essenciais para plantas saudáveis e colheitas de qualidade.
Durante a fotossíntese, as folhas fotossintéticas e as células-tronco usam a energia do sol para combinar o dióxido de carbono (CO2) do ar com a água absorvida pelas células das raízes para produzir açúcar na forma de glicose. Essa glicose é utilizada em muitos processos metabólicos em todas as partes da planta, incluindo a produção de celulose e amido.
A glicose também é uma fonte importante de combustível para a respiração das células radiculares, um processo que é essencialmente o inverso da fotossíntese.
Durante a respiração, as células das raízes que respiram queimam a glicose transportada das folhas. A glicose é convertida em energia celular (chamada trifosfato de adenosina, ou ATP) e usada para impulsionar processos metabólicos, principalmente a absorção de água e nutrientes.
Sem oxigênio, a respiração não ocorre. O oxigênio é o aceptor final de elétrons. A respiração aeróbica é necessária para converter a glicose em ATP.
O oxigênio é o fator limitante para colheitas de qualidade
A quantidade de oxigênio disponível para as células das raízes está relacionada às taxas saudáveis de crescimento das plantas e ao rendimento das colheitas. Sem oxigênio adequado, a quantidade de açúcar que as células radiculares podem queimar e a quantidade de água e nutrientes que podem absorver são limitadas.
A redução da taxa de absorção de água e nutrientes por uma planta limita diretamente a sua taxa global de crescimento e o rendimento e a qualidade dos seus frutos. As plantas enfraquecidas são mais suscetíveis a doenças e menos resistentes a tensões ambientais, como altas temperaturas durante os meses mais quentes.
A oxigenação da zona radicular é uma prática comum em estufas. Isto é ainda mais importante em climas mais quentes porque há menos oxigênio dissolvido (OD) na água em temperaturas mais altas.
Além disso, os produtores que reutilizam a água de irrigação precisam melhorar a qualidade da água após cada irrigação.
Cultivo de culturas ao ar livre e aeração de água
Além dos produtores de estufas, os produtores de culturas agrícolas especializadas também beneficiam da aeração da água de irrigação.
A água dos poços e os reservatórios que contêm água dos poços muitas vezes carecem de oxigênio suficiente para manter a saúde das plantas. Se houver compostos orgânicos no reservatório, geralmente provenientes de folhas e sementes levadas pelo vento, excrementos de pássaros, patógenos de doenças e algas, a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) da água será alta.
Isto significa que os microrganismos necessitam de mais oxigénio dissolvido para decompor os componentes orgânicos presentes. Os métodos de oxigenação são fundamentais para alcançar um OD aceitável para reduzir a DBO e promover a saúde das raízes das plantas.
Além disso, um novo estudo de 2022 confirma que níveis mais elevados de oxigénio no solo (devido ao tratamento de água superoxidada) promovem atividades microbianas benéficas do solo, como a mineralização do solo e a conversão de nutrientes, o que melhora o rendimento das colheitas, a eficiência do uso da água e a fertilidade do solo.
Seja usando água armazenada em um reservatório ou diretamente de uma fonte, água de irrigação de alta qualidade e com alto teor de oxigênio é essencial para o desenvolvimento das raízes e o crescimento das plantas.
Oxigênio e Doença
O oxigênio também é fundamental para reduzir e suprimir doenças como espécies de Pythium ou infecções por Phytophthora. Níveis superelevados de oxigênio dissolvido promovem o crescimento de microrganismos benéficos, como micorrizas, e suprimem patógenos anaeróbicos.
Se os níveis de oxigênio dissolvido forem baixos na zona radicular, isso pode afetar a morfologia, o metabolismo e o crescimento das raízes e das plantas.
Esses desvios têm um impacto negativo no crescimento das plantas e as tornam mais suscetíveis a doenças.
Tecnologias de oxigenação
Até recentemente, os produtores tinham alguns métodos tradicionais de aeração de água para escolher; no entanto, esses métodos tinham um desempenho bastante fraco.
Os difusores têm uma eficiência de transferência de oxigênio de 1-2%, e os sistemas venturi e aspersores têm uma eficiência de transferência de oxigênio de aproximadamente 20-40%. Embora os venturis e os misters tenham altas taxas de transferência, eles são ineficientes e antieconômicos para os produtores.
Como a capacidade da água de reter o oxigênio dissolvido diminui à medida que a temperatura aumenta, muitos produtores usam sistemas de resfriamento de água em seus sistemas de aeração tradicionais. Os sistemas de refrigeração consomem muita energia e aumentam significativamente os custos operacionais, reduzindo a sustentabilidade e a economia, especialmente à medida que os custos de energia continuam a aumentar.
Tecnologia de nanobolhas
A tecnologia de nanobolhas é uma forma sustentável e econômica de aumentar o oxigênio dissolvido na zona radicular para níveis ideais. A tecnologia patenteada da Moleaer tem uma taxa de transferência de oxigênio superior a 85%, permitindo aos produtores aumentar efetivamente o oxigênio dissolvido usando menos recursos.
As nanobolhas também fornecem um método comprovado, livre de produtos químicos, para desinfetar eficazmente a água e as linhas de irrigação, prevenindo doenças radiculares transmitidas pela água e o acúmulo de biofilme. Esses benefícios melhoram a qualidade da água, aumentam o vigor das plantas e reduzem a dependência de aplicações químicas.
Superoxigenação de nanobolhas
A maior taxa de transferência de gás permite que o gerador de nanobolhas aumente de forma rápida e eficaz os níveis de oxigênio dissolvido. Os produtores podem configurar o gerador de nanobolhas para direcionar o oxigênio dissolvido para uma utilização ideal do oxigênio em suas plantações. A tecnologia da Moleaer permite aos produtores aumentar os níveis de OD na zona radicular em pelo menos 50 a 100 por cento, mantendo concentrações consistentes mesmo em água quente.
Neste nível, as células das raízes são mais eficientes na absorção de água e nutrientes. Quando as células das raízes são capazes de absorver o máximo de água e nutrientes possível, o máximo desenvolvimento das raízes, o crescimento das plantas e o rendimento das culturas são alcançados.
Nanobolhas também reduzem patógenos e biofilme
Além da oxigenação eficiente, a tecnologia de nanobolhas produz nanobolhas com propriedades químicas e físicas únicas. Através dessas propriedades, as nanobolhas reduzem os patógenos e o biofilme transmitidos pela água.
As nanobolhas têm flutuabilidade neutra, o que significa que permanecem suspensas no líquido em vez de subir à superfície e explodir como bolhas maiores. À medida que a água de irrigação flui, as nanobolhas são movidas constante e aleatoriamente através de partes do sistema de água através do movimento browniano.
Eles são atraídos por superfícies como as paredes dos canos de irrigação, onde se desgastam e desgastam o biofilme, uma matriz que se forma na maioria das superfícies que entram em contato com a água. Os biofilmes abrigam patógenos e podem obstruir os emissores de irrigação quando se acumulam.
A redução do biofilme limita a propagação de patógenos e prolonga a vida útil dos sistemas de irrigação. Além disso, os produtores conseguem reduzir as aplicações de produtos químicos para remoção de biofilme.
Sem o uso de produtos químicos, as nanobolhas também podem dissolver células bacterianas e oxidar patógenos na água. Quando as nanobolhas encontram contaminantes, elas explodem e produzem espécies reativas de oxigênio (ROS). As espécies reativas de oxigênio são oxidantes suaves, como peróxido de hidrogênio ou cloro.
Como explicaram recentemente cientistas da Universidade de Massachusetts e da Universidade Estadual do Arizona, "as ROS geradas por nanobolhas podem ser as mais promissoras para o tratamento de água porque permitem afastar-se dos oxidantes de base química (cloro, ozônio) que são caros para tratar, perigoso e produz subprodutos prejudiciais, ao mesmo tempo que ajuda a atingir importantes objetivos de tratamento (por exemplo, destruição de contaminantes orgânicos, patógenos, biofilmes)."
Produtores que usam tecnologia de nanobolhas para reduzir patógenos e biofilme
Os produtores observaram reduções significativas em patógenos transmitidos pela água, como Pythium e Phytophthora, na água de irrigação com infusão de nanobolhas.
A organização de pesquisa holandesa NovaCropControl fez um estudo sobre plantações de tomate em estufas irrigadas com água de irrigação com infusão de nanobolhas. Eles observaram uma diminuição de 80% nos níveis de Pythium, um patógeno comum transmitido pela água que afeta a saúde das raízes.
Outro estudo foi realizado no Instituto Delphi, na Holanda, e analisou as culturas de morango. Os pesquisadores encontraram uma redução de 74% na contagem de Pythium, menor número de casos de doença de Phytophthora e qualidade geral de raiz mais saudável.