Istraživači su se okrenuli staklenim zrncama kako bi proizveli ekološki kompatibilno gnojivo s trajnim oslobađanjem. Kredit: ACS poljoprivredna znanost i tehnologija, 2025, doi: 10.1021/acsagscitech.4c00243
Poljoprivredna gnojiva kritična su za hranjenje svjetske populacije, obnavljanje plodnosti tla i održavanje usjeva. Prekomjerna i neučinkovita upotreba tih resursa može predstavljati prijetnju okoliša, kontaminirati plovne putove i stvarati stakleničke plinove poput dušičnog oksida. Sada, istraživači koji izvještavaju uACS poljoprivredna znanost i tehnologijariješili su te izazove staklenim perlama gnojiva. Kuglice kontroliraju oslobađanje hranjivih sastojaka, a istraživači kažu da su ekološki kompatibilni.
"Rezultati pokazuju da staklena gnojiva mogu biti prilagođena biljnim potrebama, polako i održivo oslobađajući hranjive tvari kako bi povećala produktivnost bez naštetanja kvalitete tla", kaže Danilo Manzani, koautor studije.
S vremenom se povećala upotreba poljoprivrednih kemikalija. 2020. godine, Organizacija za hranu i poljoprivredu Ujedinjenih naroda procijenila je da će globalna potražnja za gnojivima nadmašiti 200 milijuna metričkih tona. Gnojiva sadrže dušik, fosfor i niže količine drugih elemenata poput kalcija. Nažalost, prednosti ovih hranjivih sastojaka gube se ispiranjem u podzemne vode i emisije u zrak, što zahtijeva česte ponovne primjene i stvarajući okolišne probleme u okolišu poput cvjetanja toksičnih algi. Potencijalno rješenje moglo bi doći od sitnih staklenih perlica koje su prethodni istraživači koristili za poboljšanje rasta biljaka. Kako bi poboljšali učinkovitost isporuke hranjivih tvari, Manzani, Eduardo Ferreira i kolege razvili su vodeno topivo, višekomponentno staklo gnojivo dizajnirano za kontrolirano oslobađanje hranjivih sastojaka.
Istraživači su sintetizirali staklo koje se sastojalo od nekoliko mikro- i makronutrijenata, poput fosfora, kalija i kalcija. Oni se čašu uzem u malu (manje od 0. 85 milimetara širine) i velike (0. 85 do 2 milimetra) čestice. U početnom ispitivanju čestice su dodane ili u vodu ili pufersku otopinu koja oponaša uvjete tla. Otkrili su da svaki hranjivi sastojak oslobađa obje veličine staklenih čestica i difuzno u otopine neprestano tijekom 100 sati s manjim fluktuacijama.
Zatim su primijenili hranjivu otopinu ili različite količine staklenih perlica na tlo zasijane tipičnim travnjakom i travom na plovidbi, a uspoređivali su rast biljaka u dva tretmana. Hranjiva otopina, koja je primijenjena samo jednom, odmah je stimulirala rast biljaka, ali učinak se brzo smanjio. Međutim, pojedinačna primjena staklenog gnojiva održavala je rast biljaka bez obzira na veličinu čestica, iako je ukupni rast ovisio o dozi zrnca.
Manzani, Ferreira i kolege također su ispitali moguću ekotoksičnost staklenog gnojiva izlažući salatu i sjeme luka. Sjemenke izložene staklenom gnojivu imale su otprilike istu brzinu klijanja i zdravlje stanica kao i one koje nikada nisu izložene ili one koje su liječene topljivim hranjivim tvarima. Istraživači kažu da ovi rezultati ukazuju na učinkovitu i održivu alternativu konvencionalnim gnojivima s manjim utjecajem na okoliš.
