Бразильські науковці розробили полімерно-мінеральне покриття для гранул сечовини, яке суттєво знижує швидкість вивільнення азоту. У тепличних дослідах на Brachiaria brizantha (палісадній траві) це дало вищу абсорбцію азоту та приріст біомаси порівняно зі звичайною сечовиною.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.
Дослідники Embrapa разом із науковцями з університетів Ribeirão Preto (Unaerp), Estadual Paulista (Unesp) та São Paulo (USP) розробили покриття для контрольованого вивільнення сечовини на основі поліуретану з касторової олії та мінеральної наноглини. Рішення тестували в тепличних умовах у системі «ґрунт–рослина» на палісадній траві (Brachiaria brizantha).
За даними авторів, це перша в Бразилії оцінка такого типу покриття (касторова олія + наноглина) саме на рослинах. Досліди проводили в Національній нанотехнологічній лабораторії для агробізнесу Embrapa Instrumentation (LNNA) та в лабораторії Processes and Materials Laboratory (ProMat) університету Unaerp.
Як змінюється швидкість вивільнення азоту
Під час водних тестів вивільнення поживної речовини звичайна (непокрита) сечовина віддала понад 85% азоту лише за чотири години, повідомив професор Unaerp Рікардо Бортолетто-Сантос (постдок під керівництвом дослідника Embrapa та координатора LNNA Кауе Рібейру).
Коли гранули покривали лише поліуретаном (полімером, отриманим із касторової олії), вивільнення сповільнювалося, але за дев’ять днів досягало близько 70%. Натомість додавання 5% мінеральної наноглини монтморилоніту до полімерної суміші різко зменшило темп: за той самий період вивільнилося лише 22% азоту.
«На додачу до фізичного блокування потоку води, наноглина хімічно взаємодіє з вивільненим азотом. У результаті вона утримує поживну речовину довше й віддає її поступово, ближче до ритму поглинання рослиною», — пояснює Кауе Рібейру.
Що саме зробили з покриттям
У роботі йдеться про технологію інкапсуляції гранул добрива: навколо гранул сечовини формується тонкий, суцільний і однорідний «пластикоподібний» шар. Базою слугував поліуретан як відновлюваний і біорозкладний полімер із доброю адгезією, механічною міцністю та контрольованим профілем деградації. До полімерної суміші додавали монтморилоніт у малих кількостях — від 2% до 10% від маси сечовини.
Бортолетто-Сантос пояснює ефект структурою монтморилоніту: це ламелярний матеріал із «пластинками», що укладаються шарами на нанометричних відстанях. Після диспергування в полімері ці шари можуть ексфоліуватися або інтеркалюватися, формуючи нанорозподіл, який помітно змінює транспортні властивості покриття.
Результати тепличного експерименту
У тепличному досліді застосування добрива з контрольованим вивільненням, за повідомленням авторів, суттєво вплинуло на агрономічну ефективність. Ефект накопичувався протягом чотирьох послідовних укосів трави наприкінці 135-денного періоду вирощування.
Схема досліду передбачала внесення добрив через 15 днів після проростання насіння; використовували рандомізований блоковий дизайн: у кожному з 35 горщиків вирощували по дві рослини, було п’ять повторень. За використання добрив із наноглиняним покриттям показники сухої маси були вищими, а сумарне поглинання азоту — значно більшим і, за даними дослідників, сягало удвічі вищого рівня порівняно з контролем на непокритій сечовині.
«Результати вказують, що монтморилоніт діє переважно як хімічний бар’єр через іонні та адсорбційні взаємодії, а не лише шляхом збільшення фізичного бар’єра», — зазначає Кауе Рібейру.
Чому це важливо для практики
Автори нагадують, що сечовина є найпоширенішим азотним добривом у світі завдяки високому вмісту азоту (близько 45% за масою), але її висока розчинність у ґрунті створює агрономічні проблеми. За словами Кауе Рібейру, швидке розчинення може призводити до екологічних втрат, зокрема до випаровування аміаку та викидів закису азоту.
У матеріалі також наведено оцінку дослідника Embrapa Southeastern Livestock (SP) Альберто Карлоса де Кампоса Бернарді: Бразилія нині імпортує понад 85% добрив, а азот — один із ключових і дорогих елементів живлення. На його думку, робота вписується в рамки Бразильського національного плану з добрив (PNF) 2022–2050, спрямованого на зниження зовнішньої вразливості та підвищення сталості агровиробництва.
Публікація та фінансування
Дослідження опубліковане у вересні 2025 року в журналі ACS Agricultural Science & Technology (v. 5, issue 10) у статті «Role of Nanocomposite Structure in Polyurethane Coatings for Slow-Release Fertilizers: A Case Study with Brachiaria brizantha». Фінансування, за даними авторів, надали Fapesp, CNPq, Capes та Finep.
Команда повідомляє, що шукає партнерів для трансферу технології покриття у виробничий сектор.