I ricercatori dell'Universidad Politécnica de Madrid (UPM) e dell'Istituto nazionale per la ricerca e la sperimentazione agricola (INIA) hanno studiato gli effetti dell'uso delle nanoparticelle di ossido di zinco sull'agricoltura.

Ricercatori della Scuola di Agraria, Food and Biosystems Engineering (ETSIAAB) di UPM in collaborazione con il gruppo di Ecotossicologia dell'INIA, ha studiato come le nanoparticelle di ossido di zinco influenzino le piante di pomodoro e fagioli. Gli effetti dipendevano dal tipo di coltura, tempo di esposizione, e pH del terreno.

I risultati, che sono stati pubblicati in Scienza dell'ambiente totale rivista, suggeriscono che l'uso di queste nanoparticelle non rappresenta un rischio di tossicità per queste colture e questo ci consentirebbe di utilizzare le loro buone proprietà fertilizzanti come fonte di micronutrienti di zinco.

L'applicazione deliberata delle nanoparticelle in agricoltura, sebbene incipiente, è promettente. A causa delle loro piccole dimensioni, le nanoparticelle hanno proprietà diverse dallo stesso materiale nella loro dimensione regolare. Essenzialmente, hanno un'elevata area specifica e un'elevata energia superficiale che producono cambiamenti nella sua struttura fisico-chimica, proprietà ottiche ed elettriche, oltre ad un'elevata reattività.

Queste caratteristiche possono essere utili per ottenere miglioramenti nel campo dell'agronomia, ad esempio, sviluppare formulazioni più efficienti di fertilizzanti e fitosanitari. Più specificamente, c'è un crescente interesse per l'uso di nanoparticelle di ossido di zinco nelle formulazioni agricole utilizzando le loro buone proprietà come sostanza che blocca la luce ultravioletta o utilizzando le loro proprietà fertilizzanti come fonte di micronutrienti di zinco. Questo micronutriente è essenziale per lo sviluppo delle piante perché una sua carenza ridurrebbe sia le prestazioni che il valore nutritivo delle colture.

Però, l'uso delle nanoparticelle non è esente da alcuni rischi che dovrebbero essere valutati, Per esempio, la sua possibile tossicità e il suo potenziale accumulo nei mangimi e negli alimenti che potrebbe significare il suo ingresso nella catena alimentare. Uno dei principali meccanismi che causano la tossicità delle nanoparticelle è la sua capacità di sviluppare radicali liberi o specie reattive dell'ossigeno che possono causare stress ossidativo negli organismi.

Questi cambiamenti nel metabolismo cellulare possono essere misurati utilizzando biomarcatori, Per esempio, attività di diversi enzimi antiossidanti.

Al fine di studiare i benefici e valutare il rischio dell'utilizzo di nanoparticelle di ossido di zinco nelle colture, un team di ricercatori di UPM e INIA ha condotto uno studio che inizia a dare risultati. Un esperimento consisteva nel coltivare piante di pomodoro e fagioli in due terreni agricoli con caratteristiche molto diverse (un terreno acido e un terreno calcareo a pH basico) e applicare dosi diverse di nanoparticelle di ossido di zinco per studiarne gli effetti sulle piante.

La frazione di zinco potenzialmente biodisponibile data in nanoparticelle è stata stimata attraverso un'estrazione chimica del suolo con una miscela di acidi organici deboli che simulava la miscela di acidi secreta dall'apparato radicale delle piante. Oltretutto, i ricercatori hanno prelevato campioni di foglie in momenti diversi per stabilire l'accumulo di zinco, oltre a determinare possibili alterazioni di diversi parametri biochimici (contenuto in pigmenti fotosintetici e proteine) e campioni di biomarcatori di stress ossidativo.

Oltre alle nanoparticelle di ossido di zinco, altri due prodotti tradizionalmente utilizzati come fertilizzanti sono stati utilizzati per fornire zinco alle colture:polvere di ossido di zinco con una granulometria convenzionale e solfato di zinco, che fornisce lo ione micronutriente.

I risultati mostrano che le nanoparticelle di ossido di zinco possono influenzare i biomarcatori dello stress ossidativo, ma gli effetti dipendono dalla specie vegetale, tempo di esposizione e pH del terreno. Generalmente, gli effetti sulle colture sono stati più pronunciati sui suoli acidi rispetto ai suoli calcarei nel caso della coltura del fagiolo e il contrario nel caso della coltura del pomodoro.

Un effetto evidenziato è stato che non c'erano differenze significative tra i due terreni per quanto riguarda il trattamento tradizionale (ossido di zinco convenzionale e solfato di zinco), né nella quantità di zinco potenzialmente biodisponibile sul suolo, né nell'accumulo del minerale nella foglia né nella possibile tossicità per entrambe le specie vegetali.

Ana Obrador, la ricercatrice responsabile del progetto UPM afferma:"dagli esperimenti effettuati finora, non si può ancora concludere che l'uso di nanoparticelle di ossido di zinco come fertilizzanti offra ulteriori vantaggi rispetto ai composti utilizzati tradizionalmente. È necessario continuare a studiare altre variabili come la distribuzione dello zinco utilizzato nel suolo e nella pianta, nonché effettuare altri test con diversi terreni e tipi di nanoparticelle (altre dimensioni e rivestimenti)."