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#Meioambiente

Jovens cientistas transformam bactérias em aliadas da agricultura sustentável

Como a Aprendizagem Baseada em Projetos levou duas estudantes a pesquisar, experimentar e criar um biofertilizante sustentável.

Professor(a)

Foto de Macarena Álvarez
Macarena Álvarez

Escolas

Liceu Bicentenário de Excelência Polivalente São Nicolau

Nome do projeto

Fixaterra

Áreas STEM

Ciências, Tecnologia

Outras áreas de conhecimento

Educação Ambiental, Química

Diante da seca, das geadas e da degradação do solo que afetam os pequenos agricultores do centro do Chile, duas alunas chilenas desenvolveram “Fixaterra”, um biofertilizante sustentável elaborado a partir de uma bactéria, capaz de favorecer o crescimento das plantas e aumentar sua resistência ao estresse climático. O que começou como uma pesquisa escolar acabou se tornando o projeto vencedor do Solve for Tomorrow do país, em 2025.

As duas jovens tinham 14 anos e estavam no segundo ano do ensino médio (o antepenúltimo ano da escolaridade obrigatória). A ideia surgiu quando eles observaram as dificuldades enfrentadas pelos pequenos agricultores de sua comunidade devido às geadas, secas e degradação do solo. Numa comuna onde cerca de 50% da população vive da agricultura familiar, as estudantes queriam encontrar uma forma de proteger os cultivos dos efeitos das alterações climáticas. “A maioria dos agricultores depende de fertilizantes NPK de liberação controlada. O problema é que esses produtos estão revestidos de polímeros sintéticos derivados do petróleo que contaminam o solo e degradam os ecossistemas aquáticos”, explica a professora mediadora Macarena Álvarez.

Para resolver este problema, inicialmente pensaram em desenvolver plantas geneticamente mais resistentes, mas a professora alertou que era necessário transformar essa proposta em uma solução viável para um laboratório escolar. “Quando se trata de pensar em ideias, é encorajador ver as estudantes sonhando em lançar um satélite no espaço, mas como professores temos que guiá-las e converter essa ideia em algo viável”, observa Álvarez.

Assim, começaram uma pesquisa sobre espécies capazes de suportar condições extremas até descobrir em referências bibliográficas o potencial de Rhizobium, uma bactéria que vive naturalmente no solo e estabelece uma relação de benefício mútuo com as plantas leguminosas. Quando uma semente germina, suas raízes liberam substâncias que atraem essas bactérias. Uma vez que chegam à raiz, formam uma associação biológica na qual a planta lhes proporciona abrigo e alimento, enquanto as bactérias captam o nitrogênio presente no ar e o transformam em um nutriente que a planta pode absorver para crescer, reduzindo a necessidade de fertilizantes químicos.

Inicialmente, as estudantes trabalhavam diretamente com raízes que continham a bactéria, realizando pequenos testes em laboratório para observar seu comportamento. Depois começaram os ensaios com diferentes espécies vegetais, em especial o coentro, que se tornou o cultivo principal porque germina rapidamente, era amplamente utilizado pelos agricultores locais e permitia medir facilmente variáveis como número de folhas, comprimento das raízes e velocidade de crescimento.

Com o apoio de outra professora do estabelecimento especializada em Química, conseguiram fazer as primeiras cápsulas, manualmente. O resultado superou as expectativas: as bactérias podiam manter-se vivas dentro de pequenas esferas biodegradáveis, utilizando uma fonte de açúcar como nutriente, até serem incorporadas ao solo.

Assim nasceu o formato definitivo da “Fixaterra”, uma linha de adubos biodegradáveis desenhada para fortalecer o crescimento das plantas, aumentar a sua resistência perante condições climáticas extremas e contribuir para a regeneração do solo, sem deixar resíduos plásticos nem químicos.

O produto é composto por dois tipos de microcápsulas complementares. As primeiras, de textura suave, contêm sacarose e a bactéria Rhizobium, um microrganismo presente naturalmente nas raízes das leguminosas que tem a capacidade de fixar o nitrogênio do ar e transformá-lo em nutrientes essenciais para as plantas. As segundas fornecem minerais como fósforo e potássio, fundamentais para o desenvolvimento vegetal. Ambas as microcápsulas são feitas sobre uma matriz de alginato, um material biodegradável que permite uma liberação lenta e controlada dos seus componentes no solo.

Durante os testes realizados pelas estudantes, as sementes tratadas com “Fixaterra” germinaram mais cedo e desenvolveram cotilédones (as primeiras folhas a se formarem no embrião da planta) maiores e mais vigorosos, indicando uma melhor absorção de nutrientes. Além dos seus benefícios ambientais, as criadoras destacam que se trata de uma solução de baixo custo e com potencial para escalar sua produção e beneficiar mais agricultores.

Estudiantes trabajan con tubos de ensayo en laboratorio escolar de biofertilizantes

Aprender pesquisando, errando e melhorando

A transição entre o laboratório e o campo foi um dos momentos mais delicados do projeto, pois passaram de um ambiente controlado de laboratório para condições reais de cultivo. “Não podíamos entregar um produto aos agricultores sem ter provas. Eles mesmos nos diziam: ‘Vocês podem errar no laboratório, mas nós não podemos errar com nossas colheitas’, lembra a educadora.

Por isso, os testes em campo foram realizados de forma gradual, primeiro com pequenas provas junto a cinco agricultores da comunidade. Além de validar o funcionamento do biofertilizante em condições reais, esta etapa permitiu que as estudantes compreendessem a importância de ouvir os usuários, coletar feedback e melhorar continuamente a solução antes de pensar em uma aplicação em maior escala. Antes da final nacional de Solve for Tomorrow, a equipe tinha realizado testes com cerca de 50 plantas, além de experiências piloto junto a cinco agricultores locais.

Todo o desenvolvimento de “Fixaterra” se estendeu por cerca de um ano. Longe de procurar uma solução imediata, as estudantes foram aperfeiçoando o projeto de forma contínua, realizando novos testes e ajustes aproximadamente a cada três meses, tal como propõe a metodologia de Aprendizagem Basada em Projetos. Cada resultado trazia novas questões e cada dificuldade dava origem a uma melhoria.

Depois que os alunos aprendem a investigar, são capazes de aprender qualquer coisa, observa a professora.

“Começaram a procurar artigos científicos, a ler papers, a questionar as fontes e a tomar decisões com base em evidências”, acrescenta. Embora o projeto tivesse uma base científica sólida, ainda faltava um passo importante: transformá-lo em uma solução capaz de ser compreendida por qualquer pessoa. “A mentoria do Solve for Tomorrow ajudou muito. Nós sempre vimos isso como uma pesquisa. Eles nos ajudaram a transformá-lo em um produto”, disse.

A partir dessas conversas surgiram novas perguntas: Como apresentar a solução? Como explicar seu funcionamento sem usar muitos tecnicismos? Como fazer com que um agricultor queira testá-la?

As estudantes começaram então a desenvolver uma identidade visual completa para “Fixaterra”: criaram nome, etiqueta, embalagem, rotulagem, materiais promocionais e até mesmo pequenos envelopes biodegradáveis com sementes de coentro para entregar durante a apresentação final. Nos preocupamos com cada detalhe para que parecesse um produto pronto para sair ao mercado. Tudo foi feito por nós”, enfatiza a professora.

Uma experiência que transformou as estudantes

A educadora afirma que o maior resultado do projeto não foram as cápsulas, mas sim a transformação das próprias estudantes. “Uma das alunas antes quase não falava. Um minuto antes de subir no palco ela me disse: ‘Prof., esqueci tudo’. Eu respondi: ‘Não, você sabe tudo’. Depois da apresentação eu a vi dando entrevistas com uma segurança impressionante”, observa Álvarez. A outra aluna também descobriu novas formas de liderar equipes, dialogar com especialistas e defender publicamente uma proposta científica. Semanas depois, ambas participaram de um congresso escolar de agronomia e obtiveram o segundo lugar. “Depois de Solve for Tomorrow, qualquer apresentação  parecia  fácil”, comenta.

Para a professora, essa experiência foi ainda mais especial por ter uma equipe 100% feminina, especialmente em um contexto onde apenas 35% dos estudantes – em nível mundial – matriculados em carreiras dessas áreas no ensino superior são mulheres. De acordo com dados de 2017 da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO).  “Ser mulher e professora de ciências é olhar para elas e saber que não só ensino química ou biologia, mas também entrego-lhes chaves para abrir portas que antes diziam que não eram para nós”, relata.

Quando a investigação faz parte da aprendizagem

O projeto também foi possível graças a uma cultura escolar que promove a pesquisa há vários anos. O estabelecimento conta com um programa STEM Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática, a partir do acrônimo em inglês) consolidado, no qual diferentes professores orientam simultaneamente projetos desenvolvidos por equipes de estudantes.

“Eu não sou a única professora que faz projetos. Somos uma equipe de dez professores que acompanham pesquisas em diferentes áreas. Este ano, por exemplo, estou liderando doze projetos ao mesmo tempo”, informa Álvarez. Em vez de aulas tradicionais, os alunos trabalham com autonomia, pesquisam, tomam decisões e aprendem a resolver problemas reais. Como é que aterramos este projecto?”

O reconhecimento de “Fixaterra” em Solve for Tomorrow despertou o interesse de outros estudantes, famílias, meios de comunicação e agricultores da região.” Agora muitos estudantes querem entrar no programa STEM porque viram que fazer ciência desde a escola é possível”, sinala.

Atualmente, as estudantes continuam aperfeiçoando o protótipo e desenvolvem novos testes com 200 plantas de coentro, o que permitirá comparar resultados em condições mais próximas da realidade agrícola e analisar com maior precisão as diferenças entre os experimentos realizados em laboratório e aqueles desenvolvidos diretamente no campo. “Continuamos melhorando o projeto. Agora estamos fazendo um estudo muito maior para obter evidências ainda mais sólidas”, explica a professora.

Saiba mais sobre o projeto no vídeo abaixo:

Foco na prática!

Confira o guia da professora sobre como transformar bactérias em aliadas da agricultura sustentável.

Empatia

As estudantes Amanda Garrido e Jessika Hurtado identificaram que as secas, as geadas e a degradação do solo afetavam de forma constante os pequenos agricultores da comuna de San Nicolás, na região de Ñuble, onde uma parte importante da população dependia da agricultura familiar. A partir da observação dessa realidade e das conversas com sua professora, compreenderam que o uso de fertilizantes convencionais contribuía para a poluição do solo e dos ecossistemas aquáticos. Com o objetivo de responder a uma necessidade específica da comunidade, começaram a investigar alternativas que fortalecessem as culturas sem gerar impactos ambientais adicionais.

Definição

Após analisar o problema, a equipe definiu como objetivo desenvolver uma solução que melhore o crescimento das plantas e aumente sua resistência ao estresse climático por meio de um biofertilizante sustentável. Embora inicialmente tenham considerado criar plantas geneticamente mais resistentes, a professora Macarena Álvarez orientou o projeto em direção a uma proposta viável para um laboratório escolar. A busca por evidências científicas levou as estudantes a identificar o potencial da bactéria Rhizobium, capaz de fixar nitrogênio de forma natural e reduzir a dependência de fertilizantes químicos. A partir desse achado, delimitaram o escopo do projeto e estabeleceram os primeiros testes.

Ideação

As estudantes elaboraram diferentes estratégias para incorporar a bactéria na cultura e começaram a realizar testes de laboratório com raízes e diversas espécies vegetais. Posteriormente, selecionaram o coentro como cultura experimental por sua rápida germinação e por sua relevância para os agricultores locais. Durante os primeiros testes, a aplicação líquida da bactéria não produziu os resultados esperados, o que levou-as a reformular a proposta. A solução surgiu ao observar uma técnica de esferificação utilizada na oficina de Gastronomia do estabelecimento. Com o apoio de uma professora de Química, adaptaram esse procedimento para encapsular as bactérias em microesferas biodegradáveis de alginato. Assim nasceu o desenho definitivo de “Fixaterra”, composto por microcápsulas que incorporavam Rhizobium, sacarose, fósforo e potássio para favorecer uma liberação gradual de nutrientes no solo.

Protótipo

A equipe construiu o protótipo através de um processo contínuo de experimentação e melhoria que se estendeu por cerca de um ano. Elaborou manualmente as primeiras microcápsulas e avaliou seu comportamento em laboratório, comprovando que as bactérias permaneciam viáveis dentro do material biodegradável. Posteriormente, realizou ensaios com cerca de 50 plantas para medir variáveis como a germinação, o desenvolvimento de folhas e raízes e a absorção de nutrientes. Paralelamente, as estudantes desenvolveram a identidade visual do projeto, desenhando o nome, a embalagem, os rótulos e os materiais de apresentação, com o objetivo de converter a pesquisa científica em uma solução compreensível e próxima dos agricultores.

Teste

A validação do projeto foi realizada de forma progressiva por meio de testes em condições reais junto a cinco agricultores da comunidade. Esta etapa permitiu comparar o desempenho do biofertilizante fora do laboratório, coletar observações dos usuários e realizar ajustes antes de propor uma aplicação em maior escala. Os ensaios demonstraram que as sementes tratadas com “Fixaterra” germinavam antes e desenvolviam cotilédones (as primeiras folhas a se formarem no embrião da planta) maiores, indicadores de uma melhor absorção de nutrientes. O feedback obtido durante o processo permitiu aperfeiçoar a proposta e fortalecer a evidência científica que sustentava seu funcionamento. O projeto obteve o primeiro lugar no Solve for Tomorrow Chile 2025 e motivou as estudantes a continuar ampliando a pesquisa através de novos ensaios com 200 plantas, enquanto consolidavam competências em pesquisa, comunicação científica e trabalho colaborativo.

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