Ossido di grafene nell’agricoltura intensiva

Dicembre 13, 2024 5g, Grafene, Studi scientifici

È opportuno analizzare tutti i fertilizzanti utilizzati in agricoltura per rilevare la presenza di ossido di grafene e vietare l’uso di tali prodotti, in quanto potrebbero contaminare le coltivazioni.

Veronica Baker


Ossido di grafene nell’agricoltura intensiva

Studio di riferimento

Zhang, M.; Gao, B.; Chen, J.; Li, Y.; Creamer, AE; Chen, H. (2014). Slow-release fertilizer encapsulated by graphene oxide films. Chemical Engineering Journal, 255, pp. 107-113. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.06.023



Fatti analizzati

La ricerca ha dimostrato che il nitrato di potassio KNO3 incapsulato nei film di ossido di grafene GO consente un rilascio lento, ideale per la crescita e la produzione delle coltivazioni.
Il KNO3 si lega ai fogli di ossido di grafene GO, formando granuli fertilizzanti che si dissolvono in acqua dopo 8 ore.

Gli autori dello studio affermano : “Riteniamo che questa nuova tecnologia di rivestimento possa essere molto promettente per lo sviluppo di fertilizzanti a rilascio controllato rispettosi dell’ambiente per la produzione agricola“.

Tuttavia, l’ossido di grafene GO è responsabile di causare effetti molto dannosi e tossici sul corpo umano, come malattie neurodegenerative, distruzione cellulare, trombosi e tempesta di citochine, per citare alcuni di essi già descritti in questo blog.

Anche la logica alla base della loro ricerca è molto interessante: sostengono, infatti, che “per garantire la produttività dei raccolti, i fertilizzanti devono essere applicati ai terreni per fornire alle piante i nutrienti essenziali.

Stime prudenti indicano che dal 30 al 50% dei raccolti è attribuibile a fertilizzanti commerciali naturali o sintetici.
Poiché l’agricoltura moderna dipende sempre più da risorse fertilizzanti non rinnovabili, è probabile che in futuro i minerali correlati producano una qualità inferiore a prezzi più elevati.

Parte dei nutrienti contenuti in questi fertilizzanti non rinnovabili non viene assorbita dalle piante e finisce nelle acque sotterranee o superficiali, causando l’eutrofizzazione e mettendo a rischio l’ecosistema.
Per migliorare la qualità dei fertilizzanti e proteggere l’ambiente e l’ecosistema“.

D’altra parte, gli autori sembrano concordare fortemente sull’idea che l’ossido di grafene non rappresenti un rischio per l’uomo, giustificata dal metodo di fabbricazione, come fanno riferimento nel paragrafo successivo : “Sebbene vi siano preoccupazioni anche riguardo al possibile impatto ambientale derivante dalla produzione su larga scala di grafene o ossido di grafene (GO) attraverso i tradizionali metodi di ossidazione e riduzione, i recenti progressi nelle tecnologie consentono di prepararli con metodi rispettosi dell’ambiente che non richiedono materiali di partenza tossici o ossidanti/agenti riducenti.

Ad esempio, è stato dimostrato che gli ossidi di grafene possono essere prodotti su larga scala mediante esfoliazione elettrochimica dei nuclei delle matite in elettroliti acquosi senza la necessità di sostanze chimiche tossiche“.

Tuttavia, questo non risolve la questione della non tossicità per l’uomo.

Relativi all’assorbimento del cadmio nel grano e nel riso, sono gli studi di (Gao, M. ; Song, Z. 2019) e (He, Y. et al. 2019) che mostrano l’interesse a ridurre i livelli di questo inquinante, ma i risultati non sono stati quelli attesi, poiché l’ossido di grafene GO ha influenzato la crescita delle radici delle piantine di grano, amplificandone la fitotossicità.

Infatti, gli autori (Gao, M.; Song, Z. 2019) scrivono : “Le radici sono importanti organi di assorbimento e metabolici nelle piante coltivate ; il loro stato di crescita e la loro forza metabolica influenzano direttamente la crescita delle piante.

I nostri risultati hanno mostrato che il GO ha aumentato la tossicità del cadmio nelle radici delle piantine di grano e ha inibito la divisione cellulare, determinando una diminuzione della lunghezza totale della radice, della superficie totale della radice, del diametro medio della radice e della quantità di peli radicali.

Inoltre, il cadmio ha indotto una significativa diminuzione del contenuto proteico del canale e un marcato aumento del citocromo nelle radici in presenza di GO rispetto al trattamento di controllo o ai trattamenti con Cd o GO da solo“.

Questa affermazione è fondamentale, poiché dimostra chiaramente che l’ossido di grafene si trasferisce dal terreno delle colture alle radici, alle foglie e quindi ai frutti e alle derrate che si intendono produrre.

Questo dimostra che l’ossido di grafene può contaminare il terreno, i raccolti e il cibo, motivo più che sufficiente per interrompere immediatamente il suo utilizzo.

D’altra parte, il lavoro di He, Y. et al. (2019) riconosce il potenziale dell’ossido di grafene per la crescita delle piante, ma sottolinea anche il problema dell’aumento della tossicità in terreni precedentemente contaminati con metalli pesanti, poiché l’ossido di grafene GO è in grado di adsorbire tali metalli, come mostrato da (Wang, X. et al. 2019) e da (Pei, Y.; Lu, M.; Lu, X.; Du, X. 2015) e, di conseguenza, l’assimilazione dei nutrienti assorbiti dalle piante.

Tornando allo studio di (Zhang et al. 2014), merita di essere evidenziata la seguente citazione : “hanno sviluppato un metodo semplice, efficace e scalabile per depositare chimicamente nanoparticelle di Fe3O4 in GO.
Questo ibrido può essere caricato con il farmaco antitumorale DXR con un’elevata capacità di carico“.

Questa citazione è importante per diversi motivi : in primo luogo, dimostra che i ricercatori hanno ispirato la loro ricerca a tecniche che utilizzano nanoparticelle di Fe3O4 (magnetite) e ossido di grafene per controllare l’assunzione di farmaci e biocidi, come dimostrato da (Yang, X., Zhang, X., Ma, Y., Huang, Y., Wang, Y. e Chen, Y. 2009).

D’altra parte, hanno preso come riferimento lo studio di (Zu, SZ ; Han, BH 2009) per la formazione di nanofogli e copolimeri di grafene idrogel supermolecolare, basato sul lavoro di (Yang, X.; Wang, Y.; Huang, X.; Ma, Y.; Huang, Y.; Yang, R.; Chen, Y. 2011) | (Liu, Z.; Robinson, JT; Sun, X.; Dai, H. 2008), che collega direttamente l’uso dell’ossido di grafene in soluzione acquosa per il trattamento del cancro.

Le nanoparticelle Fe3O4 (magnetite) combinate con ossido di grafene GO hanno proprietà elettromagnetiche a microonde che operano a frequenze compatibili con la tecnologia 5G, come citato, ad esempio, da (Ma et al. 2013).

Inoltre, le nanoparticelle Fe3O4/GO sono utilizzate nella somministrazione di cosiddetti “vaccini” a DNA per trattamenti sperimentali contro il cancro (Shah, MAA; He, N.; Li, Z.; Ali, Z.; Zhang, L. 2014), grazie alla loro scala nanometrica e alla capacità di veicolare antigeni e riformulazioni genetiche mediante tecniche CRISPR, come dimostrato da (Abbott, TR; Dhamdhere, G. ; Liu, Y.; Lin, X.; Goudy, L.; Zeng, L.; Qi, LS 2020; Ding, R.; Long, J.; Yuan, M.; Jin, Y.; Yang, H.; Chen, M.; Duan, G. 2021; Teng, M.; Yao, Y.; Nair, V.; Luo, J. 2021).

Ciò ci permette di dedurre chiaramente che l’ossido di grafene GO combinato con Fe3O4 è stato a lungo testato nel settore agricolo e nei cosiddetti “vaccini” contro il cancro attraverso la modificazione genetica del DNA, in quanto ben noto per le sue proprietà elettromagnetiche.

I granuli fertilizzanti rivestiti con ossido di grafene (KNO3/GO) hanno un particolare processo di fabbricazione.
Per prima cosa, si prepara una soluzione di nanofogli di ossido di grafene (figura 1a, in alto a sinistra) che, dopo l’essiccazione, vengono combinati con i granuli di KNO3 in un forno a 90°C per 6 ore.

Questo fa sì che i nanosheet di ossido di grafene GO coprano i granuli, che formano una specie di pellet (figura 1a in alto a destra).


Ossido di grafene nell'agricoltura intensiva
Fig. 1. : Campioni di ossido di grafene nello studio di (Zhang, M .; Gao, B .; Chen, J .; Li, Y .; Creamer, AE; Chen, H. 2014)

Riflessioni finali

L’ossido di grafene può essere utilizzato nei fertilizzanti agricoli, in quanto possiede la capacità di rilasciare i composti fertilizzanti gradualmente.
Se così fosse, si avrebbe un’alterazione del terreno, dei raccolti e dell’intera catena alimentare.

Pertanto, è opportuno analizzare tutti i fertilizzanti utilizzati in agricoltura per rilevare la presenza di ossido di grafene e vietare l’uso di tali prodotti, in quanto potrebbero contaminare le coltivazioni.

Se venisse confermato che i campi sono contaminati da fertilizzanti e pesticidi a base di ossido di grafene, ciò significherebbe che una parte significativa del terreno non potrebbe essere utilizzata per la coltivazione per un determinato periodo di tempo (non ancora determinato e sconosciuto), fino a quando l’effetto tossico dell’ossido di grafene non sarà mitigato.

Ciò potrebbe anche significare che l’ossido di grafene si trova nelle falde acquifere e che, quindi, anche i pozzi d’acqua utilizzati per l’irrigazione e il consumo potrebbero essere stati contaminati.

È dimostrato che l’ossido di grafene è stato ampiamente utilizzato nella ricerca in tutte le possibili applicazioni e usi (agricoltura, medicina, elettronica, ingegneria, ecc.), concentrando l’attenzione e lo sforzo sull’ottenimento dei possibili benefici senza considerare la biosicurezza e la potenziale tossicità già note da diversi anni.

Bibliografia

1.Abbott, TR; Dhamdhere, G.; Liu, Y.; Lin, X.; Goudy, L.; Zeng, L.; Qi, LS (2020). Development of CRISPR as a prophylactic strategy to combat novel coronavirus and influenza. BioRxiv. https://doi.org/10.1101/2020.03.13.991307

2.He Y.; Qian, L.; Zhou, K.; Hu, R.; Huang, M.; Wang, M.; Zhu, H. (2019). Graphene Oxide Promoted Cadmium Uptake by Rice in Soil. ACS sustainable chemistry & engineering, 7 (12), pp. 10283-10292.   https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b06823

3.Ding, R.; Long, J.; Yuan, M.; Jin, Y.; Yang, H.; Chen, M.; Duan, G. (2021). CRISPR/Cas system : a potential technology for the prevention and control of COVID-19 and emerging infectious diseases. Frontiers in cellular and infection microbiology, 11. https://dx.doi.org/10.3389%2Ffcimb.2021.639108

4.Gao, M.; Song, Z. (2019). Toxicity of cadmium to wheat seedling roots in the presence of graphene oxide. Chemosphere,, 233, pp. 9-16. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.05.127

5.Gao, M.; Xu, Y.; Chang, X.; Dong, Y.; Song, Z. (2020). Effects of foliar application of graphene oxide on cadmium uptake by lettuce. Journal of Hazardous Materials, 398, 122859. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122859

6.Liu, Z.; Robinson, JT; Sun, X.; Dai, H. (2008). PEGylated nanographene oxide for delivery of water-insoluble cancer drugs. Journal of the American Chemical Society, 130 (33), pp. 10876-10877. https://doi.org/10.1021/ja803688x

7.Ma, E.; Li, J.; Zhao, N.; Liu, E.; He, C.; Shi, C. (2013). Preparation of reduced graphene oxide/Fe3O4 nanocomposite and its microwave electromagnetic properties. Materials Letters, 91, 91, pp. 209-212. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.09.097

8.Shah, MAA; He, N; Li, Z.; Ali, Z.; Zhang, L. (2014). Nanoparticles for DNA Vaccine Delivery. Journal of Biomedical Nanotechnology, 10 (9), pp. 2332-2349. https://doi.org/10.1166/jbn.2014.1981

9.Teng, M.; Yao, Y.; Nair, V.; Luo, J. (2021). Latest Advances of Virology Research Using CRISPR/Cas9-Based Gene-Editing Technology and Its Application to Vaccine Development. Viruses, 13 (5), 779.    https://doi.org/10.3390/v13050779

10.Wang, X.; Pei, Y.; Lu, M.; Lu, X.; Du, X. (2015). Highly efficient adsorption of heavy metals from wastewaters by graphene oxide-ordered mesoporous silica materials. Journal of Materials Science, 50 (5), pp. 2113-2121.  https://doi.org/10.1007/s10853-014-8773-3

11.Yang, X.; Wang, Y.; Huang, X.; Ma, Y.; Huang, Y.; Yang, R.; Chen, Y. (2011). Multi-functionalized graphene oxide based anticancer drug-carrier with dual-targeting function and pH-sensitivity. Journal of materials chemistry,, 21 (10), pp. 3448-3454. https://doi.org/10.1039/C0JM02494E

12.Yang, X.; Zhang, X.; Ma, Y..; Huang, Y.; Wang, Y.; Chen, Y. (2009). Superparamagnetic graphene oxide–Fe 3 O 4 nanoparticles hybrid for controlled targeted drug carriers. Journal of materials chemistry, 19 (18), pp. 2710-2714. https://doi.org/10.1039/B821416F

13.Zu, SZ; Han, BH (2009). Aqueous dispersion of graphene sheets stabilized by pluronic copolymers: formation of supramolecular hydrogel. The Journal of Physical Chemistry C, 113 (31), pp. 13651-13657. https://doi.org/10.1021/jp9035887


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