Uma maneira eletrizante de tornar o cultivo de arroz mais verde
O cultivo de arroz é um item caro nas emissões de gases de efeito estufa. Um alimento básico para mais da metade da população mundial, o arroz é quase sempre cultivado em arrozais inundados, contribuindo com 11% de todo o metano relacionado ao homem para a atmosfera. Isso equivale a quase 40 milhões de toneladas de metano anualmente.
A fonte desse metano é produzida por bactérias que prosperam nos arrozais, mas os cientistas descobriram uma estranha forma de vida elétrica que poderia reduzir significativamente os impactos ambientais atuais. Esta forma de vida, conhecida como bactéria do cabo, foi identificada pela primeira vez no oceano e recentemente descobriu-se que cresce naturalmente em campos entre raízes de arroz na Ásia e nos EUA. Os cientistas estão descobrindo quais condições favorecem as bactérias do cabo, o que pode ser um divisor de águas para reduzir as emissões.
[RELATED:Filipinas se torna o primeiro país a aprovar o GMO ‘Golden Rice’]
As bactérias do cabo, que conduzem eletricidade, reduzem a produção de metano no solo. Em 2020, os pesquisadores descobriram que as bactérias do cabo reduziram as emissões de metano em 93% no solo do laboratório onde o arroz era cultivado. As bactérias do cabo perturbaram o equilíbrio de poder na comunidade de micróbios do solo e as bactérias produtoras de metano foram as maiores perdedoras.
A produção de metano é ineficiente para bactérias; se houver uma alternativa, eles a aproveitarão.
“A produção de metano é o último recurso da comunidade microbiana. Quando [micróbios] não podem fazer mais nada, eles produzem metano”, diz o microbiologista Derek Lovley da UMass Amherst.
Amigos bacterianos com benefícios
As bactérias do cabo são longas e finas, seus corpos têm apenas uma célula de largura. Quando vistos sob um microscópio, eles brilham como cabelos fantasmagóricos fluindo de raízes de arroz. A maneira como eles controlam o metano é alterando a química do solo. As bactérias do cabo aumentam os sulfatos benéficos no solo e mantêm esse nível estável - sem necessidade de suplementação de sulfato. Eles não prejudicam diretamente os produtores de metano, mas criam condições que os expulsam.
Os micróbios são altamente competitivos entre si e, quando um tipo floresce, outros geralmente morrem. Se a grama do seu gramado for saudável, é mais difícil para as ervas daninhas se firmarem do que seria em solo nu – o mesmo acontece com os micróbios. É por isso que algumas pessoas tomam suplementos probióticos para manter o intestino saudável. Da mesma forma, quando as bactérias do cabo prosperam no solo, elas alimentam as bactérias que consomem sulfatos, excluindo os concorrentes que, de outra forma, produziriam metano.
Como benefício colateral, as bactérias do cabo são amigas do arroz porque removem sulfetos do solo. Vincent Scholz é um eletromicrobiologista da Universidade de Aarhus, na Dinamarca, que participou de ambos os estudos mencionados acima. Embora o sulfato seja um nutriente vegetal, diz Scholz, o sulfeto é uma toxina vegetal e diminui a produtividade de grãos. E é uma via de mão dupla:as plantas de arroz também ajudam as bactérias do cabo, passando oxigênio dissolvido para as bactérias do cabo através de suas estruturas radiculares.
Mas saber como as bactérias do cabo fazem sua mágica é apenas parte da solução. Que condições tornam um arrozal pronto para o cabo?
Molhado ou seco?
Os pesquisadores estão investigando as condições que favorecem as bactérias do cabo. Por exemplo, as bactérias do cabo se saem melhor quando os campos de arroz são continuamente inundados – prática padrão nos EUA – ou quando os campos de arroz são drenados e inundados intermitentemente? De quanto oxigênio eles precisam?
A questão da inundação intermitente de arrozais está em discussão há vários anos, não apenas por causa das bactérias do cabo. Umedecimento e secagem alternados reduziram as emissões de metano em até 90% em um estudo de 2018. Um estudo de 2020 descobriu que a umidade e a secagem alternadas reduziram os gases de efeito estufa líquidos, não apenas o metano, em cerca de 22%. Se esse benefício pudesse ser combinado com uma população saudável de bactérias do cabo, tornaria o arroz muito mais amigável ao clima.
Scholz diz que a gestão da água é crucial. As bactérias do cabo são exigentes com a exposição ao oxigênio. Eles ficam estressados se deixados ao ar livre, mas precisam de oxigênio para sobreviver. O truque é encontrar um meio-termo feliz que favoreça as bactérias do cabo e os rendimentos robustos do arroz. Uma análise mais aprofundada da gestão da água é provavelmente o próximo caminho para a pesquisa agrícola sobre bactérias de cabos.
[RELATED:Esticando o Cinturão de Arroz da Califórnia]
Um novo estudo da China demonstra que as bactérias do cabo prosperam quando mais oxigênio está disponível na água. As bactérias do cabo em água rica em oxigênio eram mais robustas, se reproduziam mais rapidamente e se aprofundavam no solo. Estudos de campo podem se basear neste resultado promissor para testar a adição de oxigênio à água em arrozais. A água pode ser oxigenada de maneiras de baixa tecnologia, portanto, o método não precisa ser caro. Umedecimento e secagem alternativos também podem aumentar os níveis de oxigênio no solo.
Uma vez que os cientistas descubram as condições ideais de água e oxigênio, deve haver poucos desafios técnicos para o uso de bactérias de cabo para reduzir as emissões de metano no cultivo de arroz. Os agricultores cujos arrozais continham bactérias nativas do cabo poderiam criar condições que ajudem essas bactérias benéficas a crescer. Agricultores sem bactérias do cabo podem semeá-las no solo durante a preparação do campo.
Scholz, que cultivou bactérias de cabo na Alemanha e na Dinamarca, diz que elas são “muito fáceis” de cultivar. Seu colega, Lars Peter Nielsen, que descobriu as bactérias do cabo, acrescenta que você pode cultivar “um quilômetro de bactérias do cabo em um centímetro cúbico, e isso é muito”.
Nielsen adverte contra a antecipação da pesquisa, no entanto. Ainda há muito a aprender sobre as bactérias do cabo. “E”, diz Nielsen, “ainda estamos ficando chocados”.
