“A Revolução Verde aumentou massivamente a produção agrícola durante o meio do século passado”, comenta Baoshan Xing, Professor Distinto de Química Ambiental e de Solos, diretor da Escola de Agricultura Stockbridge da UMass, e co-autores sênior da nova pesquisa. “Mas essa revolução está perdendo força. Precisamos descobrir uma maneira de consertá-la e fazê-la funcionar.”

Parte do que tornou a Revolução Verde tão transformadora foi a invenção de fertilizantes sintéticos, ricos em nitrogênio, que podiam manter os altos rendimentos agrícolas. No entanto, são dispendiosos para fabricar, geram uma enorme quantidade de dióxido de carbono e grande parte do fertilizante acaba sendo levada pela chuva.

A maioria das culturas utiliza apenas cerca de 40-60% do nitrogênio aplicado, uma medida conhecida como eficiência do uso de nitrogênio, ou NUE. No caso do arroz, a NUE pode ser tão baixa quanto 30% — o que significa que 70% do que um agricultor aplica em seus campos é levado para riachos, lagos e oceanos, provocando eutrofização, zonas mortas e diversos outros problemas ambientais. Isso também implica que 70% do custo do fertilizante é desperdiçado.

Além disso, ao aplicar nitrogênio nos solos, ele interage com a complexa química do solo e os micro-organismos, levando a um aumento considerável nas quantidades de metano, amônia e óxido nitroso — todos contribuintes para o aquecimento global. Ademais, a própria síntese de fertilizantes também é um processo que emite muitos gases de efeito estufa.

“Todos sabem que precisamos melhorar a NUE”, afirma Xing. “A questão é como?”

O que Xing e seus co-autores, incluindo o autor principal Chuanxi Wang e outro autor sênior, Zhenyu Wang, professores de processos ambientais e controle de poluição na Universidade Jiangnan, descobriram é que o selênio em nanoescala, um elemento essencial para a saúde das plantas e dos seres humanos, quando aplicado nas folhas e hastes do arroz, reduziu os impactos ambientais negativos da fertilização com nitrogênio em 41% e aumentou os benefícios econômicos em 38,2% por tonelada de arroz, em relação a práticas convencionais.

“Usamos um drone para pulverizar delicadamente o arroz em uma paddy com a suspensão de selênio em nanoescala”, explica Wang. “Esse contato direto significa que a planta de arroz absorve o selênio com muito mais eficiência do que se o aplicássemos ao solo.”

O selênio estimula a fotossíntese da planta, que aumentou em mais de 40%. Com a fotossíntese elevada, a planta absorve mais CO₂, que é então convertido em carboidratos. Esses carboidratos descem para as raízes da planta, fazendo-as crescer. Raízes maiores e mais saudáveis liberam uma série de compostos orgânicos que cultivam micro-organismos benéficos no solo, e são esses micro-organismos que trabalham em simbiose com as raízes do arroz para extrair mais nitrogênio e amônio do solo e introduzi-los na planta, elevando sua NUE de 30 para 48,3%, e diminuindo a liberação de óxido nitroso e amônia na atmosfera em 18,8-45,6%.

Com mais nutrientes disponíveis, o arroz produz uma colheita maior e grãos mais nutritivos: os níveis de proteína, certos aminoácidos essenciais e selênio também aumentaram.

Além de tudo isso, Xing, Wang e seus colegas descobriram que suas aplicações de selênio em nanoescala permitiram que os agricultores reduzissem suas aplicações de nitrogênio em 30%. Visto que o cultivo de arroz representa de 15 a 20% do uso global de nitrogênio, essa nova técnica apresenta uma real promessa para enfrentar a tríplice ameaça do crescimento populacional, das mudanças climáticas e dos crescentes custos econômicos e ambientais da agricultura.