BRPI0902837A2

BRPI0902837A2 - processo de utilização de ìons na agricultura, saúde humana e animal

Info

Publication number: BRPI0902837A2
Application number: BRPI0902837-4A
Authority: BR
Inventors: Milton De Moura Muzel
Original assignee: Milton De Moura Muzel
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-04-12
Also published as: WO2011017788A1; US20120189712A1

Abstract

PROCESSO DE UTILIZAçãO DE ìONS NA AGRICULTURA, SAúDE HUMANA E ANIMAL, destina-se a viabilizar a utilização de lons, especialmente cátions, com a finalidade biocida, a funcionalidade de micronutriente, como microelemento para manutenção da biossegurança,obtidos do processo de ionização sob solução aquosa salinizada direcionada para a agricultura e para as áreas de saúde humana e animal.

Description

"PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DE ÍONS NA AGRICULTURA, SAÚDEHUMANA E ANIMAL"

Trata a presente solicitação de Patente de Invenção de um inédito"PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DE ÍONS NA AGRICULTURA, SAÚDEHUMANA E ANIMAL", especialmente de um processo estabelecido noâmbito da produção de íons, particularmente os cátions, com finalidade biocida,a funcionalidade de micronutriente, como microelemento para a manutenção dabiossegurança, obtidos por ionização sob solução aquosa salinizada, direcionadotanto para a agricultura quanto para as áreas de saúde humana e animal.

BREVE HISTÓRICO

As dificuldades fundamentais visualizadas pelo inventor dopresente pedido de patente encontram-se no uso de elementos químicos sob aforma molecular, para as diversas aplicações supramencionadas e, que serãodelineadas com maior profundidade ao longo desse relatório. A forma molecularapresenta limites que desfavorecem a máxima eficiência dos ingredientesquímicos ativos.

EMBASAMENTO TÉCNICO

Para compreender o sistema em sua forma integral, em que ocorre o

processo de ionização, é necessário apontar alguns elementos que trazemdefinições que complementem esse entendimento.Humphry DAVY (* 1778 - f 1829) foi o pioneiro nos estudos queimpulsionaram o desenvolvimento da Eletroquímica - âmbito em que a presenteproposta está mergulhada integralmente.

Michael FARADAY (*1791 - f 1867), químico e físico inglês foidiscípulo e sucessor de Davy no Royal Institution of Great Britain (Londres -Inglaterra), acrescentando anos depois os elementos legais que perfazem oalicerce em que o presente documento se enquadra e compõe o entendimentoeletroquímico até aos dias de hoje. Esses elementos legais formulados pelocientista levam seu nome: Leis de Faraday. Complementando o alicerce teóricono contexto histórico da Eletroquímica, cabe ressaltar a etimologia do vocábulodon - utilizado pela primeira vez por Faraday. A palavra íon vem do grego ion e,fcontempla uma partícula do verbo (grego) eUmi e significa: caminhar, andar...Portanto, tem-se na essência da unidade léxica íon exatamente o que ocorre noprocesso da ionização (ou eletrólise) em que o íon - carregado positiva ounegativamente - 'caminha' de um pólo para outro, segundo a reação enunciadaem solução específica.

A eletrólise - descoberta e testada por Davy e em seguidateoricamente descrita por Faraday é a produção de uma reação química pelapassagem de uma corrente contínua por meio de um eletrólito, ou seja, umcomposto que contém íons (átomo ou grupo deles que se tornam por meio doprocesso disposto acima em elementos carregados eletricamente pelo ganho ouperda de elétrons) em solução.

CAMPO DE APLICAÇÃO

As aplicações que versam esse documento de patente se enquadramem três segmentos:

- Agricultura/ Nutrição:

Sabe-se que os minerais são elementos essenciais à manutenção da vida e, pode-se "...ligar todas as doenças ou disfimções dos organismos vivos às deficiênciasminerais." Mineral é um material sob a forma sólida natural (com algumasexceções), inorgânico, que compõe a litosfera (HOUAISS, 2001). Usando atabela periódica (MENDELEIEV, 1834-1907) como referência para explanar1 acerca dos minerais, tem-se: os metais alcalinos, os metais alcalinos-terrosos, osmetais de transição, os lantanídeos e actinídeos e, outros metais. Os que não seenquadram na categoria dos minerais são: os não-metais e os gases nobres.

Ao ressaltar a relevância dos micronutrientes na agricultura toca-senas porções intrínsecas relacionadas aos minerais pois estes, compõe osoligoelementos necessários à manutenção das práticas da agricultura sustentável.Os principais motivos para a importância estabelecida aos micronutrientes são

(LOPES, 1999):

S "o inicio da ocupação da região dos cerrados, formada porsolos deficientes em micronutrientes, por natureza;o aumento da produtividade de inúmeras culturas com maiorremoção e exportação de todos os nutrientes;

a incorporação inadequada de calcário ou a utilização dedoses elevadas acelerando o aparecimento de deficiências induzidas;

o aumento na proporção de produção e utilização defertilizantes NPK de alta concentração, reduzindo o conteúdo incidental demicronutrientes nesses produtos;

o aprimoramento da análise de solos e análise foliar comoinstrumentos de diagnose de deficiências de micronutrientes."

- Agricultura/B iocida:

Dentre os elementos químicos potencialmente efetivos no combateaos patógenos responsáveis por doenças na agricultura o cobre tem função dedestaque, atuando especificamente como fungicida e bactericida. Como jáexplanado, para atingir o valor necessário que resulte em controle de doenças énecessário disponibilizar grandes quantidades de moléculas de cobre,particularmente os sulfatos, oxicloretos e hidróxidos.

Outro acréscimo relevante quanto ao elemento Cu está na promoçãosustentável do mesmo, quando delimita-se ao uso iônico, pois o volume de cobreutilizado na obtenção desses íons é irrisório frente ao volume de sulfatos decobre (forma molecular) usado como biocida.O presente pedido propõe a disponibilização iônica do cobre comobiocida, promovendo a dose letal ótima que não agrida e tampouco promovaresistência aos microorganismos que em doses máximas porém com absorçãomínima, resultam em seletividade de grupos de bactérias, dificultando o controlefuturo das doenças em diversas culturas.

O cobre em si tem efeito direto sobre fungos e bactérias, sejaevitando ou reprimindo a germinação dos esporos ou inibindo odesenvolvimento vegetativo, ou restringindo a multiplicação das célulasbacterianas. No contexto biocida, o mesmo participa de forma indiretaestimulando a produção de fitoalexinas, ou indutores naturais de resistência. Talcomposto, quando em quantidade adequada na planta, o que poderá seralcançado pelo método ora apresentado, possibilita a redução da formação deperoxidases, e conseqüente acúmulo de peróxido. Tal componente temimportância e propriedades fungicida e fungistática, e bactericida ebacteriostática. Além disso, quando em quantidade adequada participa nafisiologia do etileno, o qual dispara os mecanismos necessários para a expressãogênica e conseqüente produção de indutores de resistência.

Indutores de resistência são substâncias ativas em concentraçõesfisiológicas, de atividades sistêmicas e não sistêmicas, capazes de atuar a curta elongas distâncias nos tecidos da planta, com durabilidade de semanas ou atémesmo por meses.- Saúde humana/ nutrição:

Sabe-se dos elementos que compõe a Tabela Periódica, cerca de 50deles estão presentes no corpo humano. A carência desses elementos-traço temsido percebida nos indivíduos devido a diminuição da biodisponibilidade dosmicroelementos nos alimentos produzidos pelo modelo da agricultura vigente.

"O resultado é que embora os minerais, tanto macro quanto microestejam presentes nos alimentos, estão em quantidade menor do que deveriam ea sua biodisponibilidade e capacidade de atividade biológica é inferior. Tambéma industrialização dos alimentos acrescenta a eles muitos aditivos químicos(corantes, aromatizantes, conservantes, acidulantes, estabilizantes, etc.) que sãomoléculas com capacidade queladora, ou seqüestradora de minerais, reduzindo oaporte orgânico, principalmente dos microminerais." BONTEMPO, 2009

Uma das questões no âmbito da saúde humana que o presenteprocesso pode contribuir é justamente porque mesmo que se faça a reposição demicronutrientes com o uso de alimentos orgânicos, integrais, não significa que aassimilação será plausível e, a suplementação de oligoelementos mineraistambém não é viável, como apresenta BONTEMPO (2009).

"... não se encontra no comércio comum o cálcio, o magnésio ou ozinco em forma atômica ou ionizada, mas os mesmos elementos combinados,tais como carbonato de cálcio, cloreto de magnésio, óxido de zinco, etc.."Sabe-se que a assimilação celular se faz por meio de íons e osmicronutrientes atualmente disponíveis no mercado não estão sob essa forma.

TABELA : Micronutrientes essenciais ao corpo humano.

<table>table see original document page 8</column></row><table><table>table see original document page 9</column></row><table>- Saúde humana/ biossegurança:

A biossegurança é um processo interdependente (funcional,operacional e comportamental) que busca o controle de infecções que beneficiatanto o operador quanto o usuário dos serviços de saúde. Há precauções padrão aserem efetivadas na prática em saúde que minimizam os riscos de infecção. Alavagem rotineira das mãos é um dos elementos essenciais a essa manutenção.

"... os germes aderidos nas mãos são repassados para outros objetose pacientes, assim como se pode transferi-los para outras partes do corpo, comoos olhos e nariz. Somente a lavagem das mãos com água e sabão irá removerestes germes adquiridos e evitar a transferência de microrganismos para outras

superfícies." OPPERMANN & PIRES, 2003

Neste contexto do uso de íons que beneficiem a saúde humana ereconhecendo a propriedade biocida do Cobre e da Prata pode-se utilizar oprincípio aqui pleiteado para torneiras e bebedouros.

- Saúde animal:

Os minerais possuem grande importância no âmbito da saúdeanimal. Em linhas gerais, esses microelementos fazem parte da estrutura dostecidos. Por sua vez, também atuam como eletrólitos realizando a manutençãodo equilíbrio ácido - base e regulam a pressão osmótica e permeabilidadecelular. Outra função essencial é a responsabilidade pela ativação dos processosenzimáticos.

Na pecuária, as dietas consumidas pelos animais não correspondem,de forma geral, às necessidades exigidas para o desenvolvimento equilibradodesses animais e essa deficiência quanto à disponibilidade de micronutrientestraduz em preocupação aos pecuaristas.

"De acordo com os conhecimentos atuais, dos cerca de 50 mineraisque o organismo contém, os microelementos essenciais aos processosmetabólicos e que devem estar presentes na alimentação são: Ferro (Fe), Cobalto(Co), Cobre (Cu), Iodo (I), Manganês (Mn), Zinco (Zn) e Selênio (Se) (...) estessão necessários aos animais em quantidades muito pequenas. Ultimamente tem-se acrescido mais alguns minerais à lista supramencionada, como o Flúor (F),Molibdênio (Mo), Cromo (Cr), Níquel (Ni), Vanádio (V) e Silício (Si)."TOKARNIA, DOBÊREINER, & PEIXOTO, 2000

Uma das formas utilizadas por pecuaristas para que asuplementação, devido a falta de micronutrientes, seja efetivada é o uso demisturas minerais pretensamente 'completas'. O uso indiscriminado destescomponentes desqualifica a suplementação, pois ao tomar uma atitude comoessa, sem um diagnóstico preciso e individualizado do plantei, alguns perigosiminentes são vislumbrados.A terminologia 'completa', à menção das misturas minerais, indicaagregar o maior número de micronutrientes possível. Quando se decide por essaconduta sem maiores investigações corre-se o risco de suplementar semnecessidade, pois há regiões que a suplementação não é indicada e, comoconseqüência, há desperdício. Outro risco observado é o perigo dasinterferências, quando há introdução de algum oligoelemento já existente,tornando-o em excesso e estes, desestabilizam o metabolismo do animal. Aausência, por outro lado, dos elementos-traço resultam em grandes dificuldadespara um rebanho, da mesma forma que o excesso desequilibra.

Diante deste contexto, a presente invenção impulsiona asuplementação de micronutrientes no âmbito da saúde animal, acrescendo íonsde oligoelementos essenciais à água utilizada no plantei, reduzindo custos, bemcomo ajustando as necessidades especificas do rebanho, a quantidadediagnosticada por especialista.

DO ESTADO PA TÉCNICA

Diante do contexto relacionado a agricultura, tem-se que osmétodos atuais de reposição dos micronutrientes é realizado sob a formamolecular. Dessa forma, a planta inicialmente absorve os oligoelementosdispostos nesta maneira, porém capta o mínimo devido à própria disposiçãomolecular. Em seguida, a planta realiza o transporte de micronutrientes para queeste seia distribuído em nível celular e assim, haja assimilação real doselementos essenciais à manutenção da saúde integral do vegetal. Para a entradacelular, há necessidade que o oligoelemento se encontre na forma iônica,preferencialmente. Durante todo o processo, desde a absorção, passando pelotransporte e, culminando na entrada celular ou distribuição, os elementos vão seperdendo devido a alguns fatores, como: condições do solo (textura, estrutura,umidade, pH) e, a forma como são disponibilizados esses nutrientes. Estes sãoabsolutamente relevantes, pois por meio de sua forma disponível à planta, elesatingirão os níveis celulares em maior ou menor grau, e resultarão em maior oumenor nutrição vegetal, influenciando diretamente seu metabolismo.

"O transporte de uma substância através da membrana (celular)depende de seu tamanho e polaridade. Substâncias apolares ou muito pequenascostumam passar livremente pela membrana. Contudo, a maior parte dasmoléculas (com elementos necessários à célula) são polares. O transporte demoléculas polares é feito com auxílio de proteínas transportadoras presentes nasmembranas, denominadas canais, carreadores e bombas. Os canais, porexemplo, transportam íons pela simples abertura de um poro. Um canal abertopode permitir a passagem de IO8 íons/s (...) Os canais são limitados a íons eágua..." DOS SANTOS, 2004.

Conforme tabela abaixo são descritos alguns microelementos quepodem ser usados sob forma iônica e que apresentam essencialidade à nutriçãoanimal:TABELA: Elementos químicos relevantes à nutrição vegetal.

<table>table see original document page 13</column></row><table>

"Na planta, o cobre está presente na forma de três proteínas: (i)proteínas azuis, as quais não apresentam atividade oxidase (ex, plastocianina);(ii) proteínas não-azuis, as quais produzem peroxidades e oxida os compostosmono fenólicos a difenóis e; (iii) proteínas multi-cúpricas, as quais contêm nomínimo quatro átomos de cobre por molécula, as quais atuam como oxidases(ex. ascorbato oxidase e lacase) e catalizam a reação 2AH2 + O2 --> 2A + 2H20.A citocromo oxidase é uma mistura de proteína composta por cobre e ferro, aqual catalisa a oxidação terminal na mitocôndria. Em condições de deficiênciade cobre a atividade das proteínas cúpricas diminui drasticamente, com grandesprejuízos fisiológicos". BERNARD KNEZEK, 1997

Em termos gerais, o cobre em particular é fundamental para aatividade de várias proteínas, imprescindíveis para o bom funcionamento daplanta, incluindo a fotossíntese, metabolismo de nitrogênio, formação e acúmulode carboidratos e processos de diferenciação, incluindo a lignificação dostecidos. A lignificação em si é fundamental para a resistência física dos tecidos.

DA INVENÇÃO

Trata de um processo que faz a utilização de íons na agricultura,saúde humana e animal ao fornecer micronutrientes, ou quanto à ação biocida ouainda na disposição de microelementos que favoreçam a biossegurança,resultante do processo de ionização que ocorre nos elementos químicos emsolução salinizada e ativado por corrente elétrica.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

Nesse pedido o que se almeja é o melhor resultado, maiorpotencialização e estabilização dos efeitos esperados dos elementos químicosativos sobre os organismos vivos, com a menor utilização de recursos possível.Tal objetivo pode ser alcançado com a utilização de íons com carga positiva,pois é de conhecimento dos técnicos no assunto e comprovado cientificamenteque a forma ideal para que se processe a efetiva absorção de oligoelementospelos organismos vivos é a forma iônica e não a molecular.

A proposta da utilização de íons a serem aplicados no contextoagrícola, bem como na saúde humana e animal, visando a integralidade de cadaum desses objetivos é absolutamente relevante, pois tem-se considerado aescassez de produtos naturais. Portanto, deve-se buscar por meio de dessepedido de processo, o manejo sustentável das operações e atividades quedemandem o uso racional dos recursos naturais, culminando em efetiva reduçãode custos.

Basicamente, a invenção está sob a égide de que as quantidades-traço, ou seja, pequenas e necessárias porções absorvíveis pelos organismosvivos, essenciais à vida, são nanoelementos na forma iônica.

EXEMPLO AGRÍCOLA

Uso de cobre molecular para o combate da pinta preta, verrugose emelanose χ uso de cobre ionizado.

Em um pomar citrícola, faz-se uso de cobre molecular para ocombate da pinta preta, verrugose e melanose, pelo modelo preconizadointernacionalmente. Para a presente representação, cada tanque utilizado napulverização apresenta capacidade para 2000 1 de calda. A massa de cobremolecular (sais) corresponde a 5 g/1 e, por planta encontra-se o equivalente a 10g. A vazão na pulverização alcança 1,11 l/s.Em determinado pomar citrícola, localizado no sudoeste paulista,delimitou-se 22995 plantas tratadas com a mesma finalidade, descrita noparágrafo anterior, porém utilizando-se cobre ionizado. O mesmo tanque comcapacidade para 2000 1 de calda foi utilizado, porém fora acoplado à máquina depulverização, um ionizador específico. Foram utilizados 44000 1 de calda paracobrir o número de plantas citadas em um período de onze horas. O ionizadorapresentava cilindros de cobre com peso de 5.260g iniciais. No término daaplicação do cobre ionizado, o peso de cobre reduziu para 5.120g, representandoum consumo de 140g de cobre. Portanto, a massa de cobre na forma iônicaaplicada por planta foi de 0,0032g/ 1 e, a massa de cobre na forma iônicaaplicada por planta correspondeu a 0,0064g, com a mesma vazão de 1,11 l/s.

Em tempo as duas modalidades de aplicação foram eficientes nocombate as doenças.

Comparando-se as duas modalidades tem-se que a formaconvencional de aplicação de cobre molecular a cada litro aplicado, nesteexemplo, em um pomar citrícola é cerca de 1.562,5 vezes maior em relação apulverização com cobre ionizado.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

• a quantidade de cobre na forma molecular necessária à finalidadedesejada, seja na nutrição ou como biocida, é muito superior que a quantidadeiônica, pois esta é a forma preferencialmente absorvível pelo vegetal;• no caso da ação biocida, a quantidade aplicada é crucial pela seletividadeque microorganismos realizam diante de medicamentos, particularmente emaltas doses com mínima absorção, resultando em bactérias, por exemplo,resistentes ao tratamento, denotando problemas futuros à cultura, reduzindo oespectro de elementos químicos aplicáveis para o mesmo combate;

• outro componente essencial ao produtor, no presente exemplo, citrícola,refere-se aos elevados custos para manutenção do pomar, pois o percentualutilizado com micronutrientes bem como ação biocida correspondem de 70 a75% do custo total, dessa maneira o presente invento poderá contribuir demaneira absolutamente relevante nesse quesito, otimizando essa proporção,criando novos espaços para investimentos tecnológicos, que, em princípioapenas os grandes produtores teriam acesso.

A fim de melhor ilustrar o tanto quanto foi dito, seguemrelacionadas as figuras abaixo de forma ilustrativa e não limitativa:

Figura 1: Vista esquemática da aplicação do pròcesso de utilizaçãode íons na agricultura;

Figura 2: Detalhe da aplicação do processo de utilização de íons naagricultura.

O "PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DE ÍONS NAAGRICULTURA, SAÚDE HUMANA E ANIMAL", objeto desta solicitaçãode Patente de Invenção, destina-se a viabilizar a utilização de íons,especialmente cátions, com a finalidade biocida, a funcionalidade demicronutriente, como microelemento para manutenção da biossegurança,obtidos do processo de ionização sob solução aquosa salinizada direcionada paraa agricultura e para as áreas de saúde humana e animal.

O processo se baseia na utilização de íons na agricultura, saúdehumana e animal capaz de fornecer micronutrientes, ou quanto a ação biocida ouainda na disposição de microelementos que favoreçam a biossegurança, em quecada elemento resultante do processo de ionização ocorrente nos elementosquímicos em solução salinizada ativado por corrente elétrica para diversos fins,como, por exemplo, na forma de micronutrientes para a agricultura.

A singularidade se faz na economia de ingredientes utilizados, poisos mesmos se enquadram no cerne da nanociência, uma vez que o presenteprocesso integra-se no átomo carregado eletricamente denominado íon, e este,abriga a forma essencial para a manutenção intrínseca dos organismos vivos.

Mais particularmente, na agricultura os micronutrientes na formaiônica estão disponíveis no meio de pulverização (1) utilizado, em que umionizador (2) específico está instalado junto ao elemento pulverizador cujofluido ao passar pelo mesmo contrai os compostos necessários à nutrição vegetalsob forma metálica, em que tais componentes estão mergulhados em soluçãosalinizada sob carga elétrica adequada.

Claims

1. "PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DE ÍONS NA AGRICULTURA,SAÚDE HUMANA E ANIMAL", caracterizado por cada elemento resultantedo processo de ionização ocorrente nos elementos químicos em soluçãosalinizada ativado por corrente elétrica para diversos fins.

2. "PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DE ÍONS NA AGRICULTURA,SAÚDE HUMANA E ANIMAL", de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por na agricultura os micronutrientes na forma iônica estaremdisponíveis no meio de pulverização (1) utilizado, em que um ionizador (2)específico está instalado junto ao elemento pulverizador cujo fluido ao passarpelo mesmo contrai os compostos necessários à nutrição vegetal sob formametálica, em que tais componentes estão mergulhados em solução salinizada sobcarga elétrica adequada.