Impressão 3D e óleos essenciais contra pragas no campo

Por décadas, a agricultura moderna se apoiou fortemente no uso indiscriminado de pesticidas sintéticos para garantir produtividade em larga escala. Esse modelo causou a contaminação de solos e da água, impactos duradouros sobre a biodiversidade, riscos à saúde humana e até o surgimento de pragas mais resistentes.

Esse cenário tem levado a comunidade científica a buscar alternativas mais seguras e sustentáveis. Entre elas, os biopesticidas surgem como uma solução promissora. Eles causam menor impacto ambiental e menor risco à saúde quando comparados aos pesticidas sintéticos.

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Óleos essenciais contra pragas

Baseados em compostos naturais, muitos são derivados de óleos essenciais, substâncias produzidas por plantas. Entre os compostos mais estudados estão o geraniol (encontrado no óleo de gerânios, rosas e citronela) e o eugenol (óleo de cravo), conhecidos por suas propriedades antifúngicas, bactericidas e inseticidas.

Dependendo da concentração e do tipo de praga, esses compostos podem tanto repelir quanto atrair insetos. Uma característica particularmente interessante para estratégias mais inteligentes de manejo. Além disso, compostos botânicos tendem a se degradar mais rapidamente no ambiente e apresentam maior seletividade, o que ajuda a reduzir impactos sobre organismos não alvo e pode retardar o desenvolvimento de resistência nas pragas.

No entanto, por serem naturais, eles também são mais instáveis. Luz, umidade, variações de temperatura e microrganismos podem degradá-los rapidamente. Isso diminui a eficiência no campo e requer reaplicações frequentes, o que encarece o uso e limita sua adoção.

Portanto, nossa equipe da Universidade Estadual Paulista (UNESP- Sorocaba) se dedica a desenvolver soluções para esse tipo de problema. Fazemos parte do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nanotecnologia para Agricultura Sustentável (INCT NanoAgro), uma rede dedicada ao desenvolvimento de soluções inovadoras para uma agricultura mais equilibrada.

Uma solução com hidrogel

Em nosso estudo, decidimos buscar uma solução que combina a sustentabilidade dos compostos naturais com a nanotecnologia e impressão 3D. Os resultados acabam de ser publicados na revista científica ACS Omega.

Neste método, em vez de aplicar diretamente os óleos naturais, nós os protegemos dentro de nanopartículas, que funcionam como cápsulas. Elas ajudam a preservar os compostos e permitem que os compostos sejam liberados gradualmente, em vez de todos de uma vez.

Para isso, utilizamos a zeína, uma proteína extraída do milho, que tem se mostrado altamente eficiente para encapsular compostos bioativos. As nanopartículas produzidas apresentaram eficiência de encapsulamento superior a 99% e estabilidade por mais de 60 dias. Isso é um avanço significativo em relação ao uso direto de óleos essenciais.

Além disso, incorporamos as nanopartículas em hidrogéis. Eles são materiais poliméricos capazes de absorver e reter grandes quantidades de água. Os nossos foram formulados com espessantes como o alginato de sódio (de algas), pectina (de frutas cítricas) e Poloxâmero 407, todos conhecidos por sua biocompatibilidade, biodegradabilidade e baixa toxicidade.

A impressão dos hidrogéis por 3D permite criar estruturas sob medida, com controle preciso de forma, porosidade e distribuição dos compostos ativos. Observamos que os dispositivos apresentaram boa estabilidade mecânica, estrutura homogênea e estáveis por mais de 60 dias. Essas características são essenciais para aplicações agrícolas sustentáveis.

Armadilha biotecnológica

Um dos achados mais interessantes do nosso estudo surgiu nos testes com a mosca-branca (Bemisia tabaci), uma das pragas agrícolas mais importantes do mundo. Além de se alimentar das plantas, esse inseto também prejudica seu desenvolvimento e transmite vírus que podem devastar plantações inteiras. Seu controle tradicional depende fortemente de inseticidas químicos.

Em nossos testes biológicos, observamos como os insetos reagiam aos dispositivos desenvolvidos. O resultado mostrou que os protótipos, especialmente os formulados com pectina, apresentaram taxas de atração superiores a 50%. Ou seja, em vez de apenas eliminar os insetos, conseguimos atraí-los.

Isso abre uma possibilidade estratégica de usar esses dispositivos como iscas em sistemas de armadilhas. Em vez de pulverizar grandes áreas com pesticidas, podemos atrair as pragas para pontos específicos e controlá-las de forma localizada. Esse tipo de abordagem é um dos pilares do Manejo Integrado de Pragas (MIP), que busca reduzir o uso de químicos e tornar o controle mais preciso e sustentável. Isso reduz o impacto ambiental e o risco de resistência.

Ainda é preciso avançar

Apesar dos resultados promissores, é importante destacar que nossos experimentos foram realizados em condições controladas de laboratório. O próximo passo é testar esses dispositivos em ambientes reais, como estufas e campo aberto, onde fatores como clima, radiação solar, umidade e interação com outros organismos podem influenciar o desempenho.

Também pretendemos explorar novos compostos bioativos, diferentes formulações e formatos de dispositivos, ampliando o potencial de aplicação da tecnologia para diferentes culturas e tipos de pragas.

Mas sabemos que estamos avançando bastante. Ao combinar óleos essenciais nanoencapsulados com estruturas impressas em 3D, aumentamos a eficiência de compostos naturais e, ao mesmo tempo, reduzimos a dependência de pesticidas sintéticos. Ao mesmo tempo, reforçamos uma abordagem mais saudável no manejo de pragas, menos baseada em eliminação indiscriminada e mais orientada por precisão e respeito aos limites ecológicos.

Acreditamos que soluções assim pavimentam caminhos mais equilibrados entre produtividade, conservação e bem-estar humano, pilares fundamentais para uma agricultura sustentável do século XXI.

Leonardo Fernandes Fraceto recebe financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (FAPESP) e do Conselho Nacional de Pesquisa Científica e Tecnológica (CNPq).

Daniele Ribeiro de Araujo recebe financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (FAPESP) e do Conselho Nacional de Pesquisa Científica e Tecnológica (CNPq).

Felipe Franco de Oliveira recebe financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (2023/07905-0)

Gabriela Patricia Unigarro Villarreal recebe financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (2023/16515-1).

Jhones Luiz de Oliveira é sócio da Startup B.nano Soluções Tecnológicas LTDA. Ele recebe financiamento da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (#2025/00884-3; #2026/00746-2).

Juliana Milagres recebe financiamento da Connecticut Agricultural Experiment Station

Raphaella Beatriz Barison Secco não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.