Onderzoekers van de Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en het National Institute for Agricultural Research and Experimentation (INIA) hebben de effecten bestudeerd van het gebruik van zinkoxide-nanodeeltjes op de landbouw.

Onderzoekers van de Landbouwschool, Food and Biosystems Engineering (ETSIAAB) van UPM in samenwerking met de Ecotoxicology-groep van INIA, heeft onderzocht hoe zinkoxide-nanodeeltjes tomaten- en bonenplanten beïnvloeden. De effecten waren afhankelijk van het type gewas, Blootstellingstijd, en de pH van de grond.

De resultaten, die zijn gepubliceerd in Wetenschap van de totale omgeving logboek, suggereren dat het gebruik van deze nanodeeltjes geen toxiciteitsrisico vormt voor deze gewassen en dit zou ons in staat stellen hun goede bemestingseigenschappen te gebruiken als bron van zinkmicronutriënten.

De bewuste toepassing van nanodeeltjes in de landbouw, hoewel beginnend, is veelbelovend. Door hun kleine formaat, de nanodeeltjes hebben verschillende eigenschappen van hetzelfde materiaal in hun normale grootte. Eigenlijk, ze hebben een hoog specifiek gebied en een hoge oppervlakte-energie die veranderingen teweegbrengt in de fysisch-chemische, optische en elektrische eigenschappen, evenals een hoge reactiviteit.

Deze kenmerken kunnen behulpzaam zijn bij het realiseren van verbeteringen op het gebied van agronomie, bijvoorbeeld, om efficiëntere formuleringen van meststoffen en fytosanitair te ontwikkelen. Specifieker, er is een groeiende belangstelling voor het gebruik van zinkoxide-nanodeeltjes in landbouwformuleringen door ofwel hun goede eigenschappen te gebruiken als een ultraviolette lichtblokkerende stof of hun bemestingseigenschappen te gebruiken als een bron van zinkmicronutriënten. Deze micronutriënt is essentieel voor de ontwikkeling van planten omdat de tekortkoming ervan zowel de prestaties als de voedingswaarde van de gewassen zou verminderen.

Echter, het gebruik van nanodeeltjes is niet vrij van bepaalde risico's die moeten worden beoordeeld, bijvoorbeeld, de mogelijke toxiciteit en de mogelijke accumulatie ervan in diervoeders en levensmiddelen die de toegang tot de voedselketen zouden kunnen betekenen. Een van de belangrijkste veroorzakers van de toxiciteit van nanodeeltjes is het vermogen om vrije radicalen of reactieve zuurstofsoorten te ontwikkelen die oxidatieve stress in organismen kunnen veroorzaken.

Deze veranderingen in het cellulaire metabolisme kunnen worden gemeten met behulp van biomarkers, bijvoorbeeld, activiteiten van verschillende antioxidante enzymen.

Om de voordelen te bestuderen en het risico te beoordelen van het gebruik van zinkoxide nanodeeltjes in gewassen, een team van onderzoekers van UPM en INIA heeft een studie uitgevoerd die resultaten begint op te leveren. Een experiment bestond uit het kweken van tomaten- en bonenplanten in twee landbouwgronden met zeer verschillende eigenschappen (een zure grond en een kalkhoudende grond met een basische pH) en het toepassen van verschillende doses zinkoxide-nanodeeltjes om de effecten op planten te bestuderen.

De potentieel biologisch beschikbare fractie van zink in nanodeeltjes werd geschat door een chemische extractie van grond met een mengsel van zwakke organische zuren dat het mengsel van zuren simuleerde dat wordt uitgescheiden door het wortelstelsel van planten. Daarnaast, onderzoekers namen op verschillende tijdstippen bladmonsters om de accumulatie van zink vast te stellen, evenals het bepalen van mogelijke wijzigingen van verschillende biochemische parameters (gehalte in fotosynthetische pigmenten en eiwitten) en monsters van biomarkers van oxidatieve stress.

Naast de zinkoxide nanodeeltjes, twee andere producten die traditioneel als meststof werden gebruikt, werden gebruikt om zink aan gewassen te leveren:zinkoxidepoeder met een conventionele deeltjesgrootte en zinksulfaat, die het micronutriëntion levert.

Resultaten tonen aan dat zinkoxide nanodeeltjes oxidatieve stress biomarkers kunnen beïnvloeden, maar de effecten zijn afhankelijk van de plantensoort, blootstellingstijd en pH van de bodem. In het algemeen, de effecten op gewassen waren meer uitgesproken op zure gronden dan op kalkrijke gronden bij de bonenteelt en het tegenovergestelde bij de tomatenteelt.

Een opvallend effect was dat er geen significante verschillen waren tussen de twee bodems met betrekking tot de traditionele behandeling (conventioneel zinkoxide en zinksulfaat), noch in de hoeveelheid zink die potentieel biologisch beschikbaar is in de bodem, noch in de ophoping van het mineraal in het blad en ook niet in de mogelijke toxiciteit voor beide plantensoorten.

Ana Obrador, de vrouwelijke onderzoeker die verantwoordelijk is voor het UPM-project zegt:"uit de experimenten die tot nu toe zijn uitgevoerd, we kunnen nog steeds niet concluderen dat het gebruik van zinkoxide-nanodeeltjes als meststof extra voordelen biedt ten opzichte van de traditioneel gebruikte verbindingen. Het is noodzakelijk om andere variabelen te blijven bestuderen, zoals de verdeling van zink dat in de bodem en plant wordt gebruikt, maar ook om andere tests uit te voeren met verschillende bodems en soorten nanodeeltjes (andere maten en coatings)."