O objetivo da Atividade 10.2.4 - Experimentação para a inovação e demonstração (Coordenação: INIAV, Corina Carranca) era avaliação da potencial contaminação do solo, água e planta mirtilos) pelo uso de plástico mulch convencional (fóssil) no curto prazo e pela experimentação de novas soluções com polímeros biodegradáveis (derivados de subprodutos da indústria agroflorestal). O estudo de diferentes coberturas no solo visou estudar a eficácia de biofilmes uma vez que não conseguiu garantir a produção do novo biofilme em tempo útil para ser testado no campo.

Alguns resultados também divulgados aqui, assim como folhetos e painéis desenvolvidos no âmbito do projeto (https://projects.iniav.pt/agri-plast/divulgacao/folhetos)

10.2.4.1 Efeitos dos materiais de cobertura do solo de origem fóssil e biodegradável no solo e plantas (Coordenação: INIAV, Corina Carranca; co-PR: Filipe Pedra)

Objetivos:

A - Efeitos das coberturas do solo nos parâmetros edafoclimáticos, após 2 anos

B - Efeitos das coberturas do solo, após 2 anos, nas propriedades do solo e água de rega

C - Efeitos das coberturas do solo nas concentrações de MP e ftalatos, na camada superficial do solo e na água de rega, após 2 anos

D - Velocidade de decomposição, in situ, das diferentes coberturas do solo, ao fim de 1 ano no campo, usando a técnica dos sacos de rede de nylon e espectroscopia complementar

E - Efeitos das coberturas do solo no desenvolvimento das plantas e arquitetura das raízes, produção e qualidade dos frutos, e segurança alimentar

F - Efeito das diferentes coberturas de solo (mulches) no estabelecimento de simbioses endomicorrízicas ericóides em plantas de mirtilo com 2 anos no campo

G - Efeito das diferentes coberturas de solo nas atividades enzimáticas e respiração basal do solo após 2 anos no campo

H - Efeito das diferentes coberturas do solo na nematofauna, após 2 anos no campo

Conclusões:

• Identificaram-se, pela primeira vez, os polímeros de alguns materiais de cobertura do solo existentes no mercado, e avaliaram-se os principais efeitos nas características edafoclimáticas e no controlo de infestantes. 
• O papel Kraft® apresentou valores residuais de DEHP, logo seguido do biofilme com matriz PBAT (Kritifil®). Ao contrário, os filmes de origem fóssil apresentavam teores elevados de DEHP, em particular o geotêxtil (PP).

Tendo em conta:

Efeitos das coberturas do solo nos parâmetros edafoclimáticos, após 2 anos:

• A resposta diferenciada dos materiais de cobertura do solo quanto à retenção de água está de acordo com estudos anteriores que demonstraram que a casca de pinheiro tende a melhorar a capacidade de retenção de água do solo (Machado et al. (2023). Nithisha et al. (2022) verificaram resultado idêntico com palhas de cereais. Em cultura regada, a cor do material de cobertura poderá exercer menor influência no controlo da temperatura do solo à superfície em comparação com situações de exposição direta à radiação solar razão pela qual o papel Kraft®, de cor clara, foi o mais eficaz na redução da temperatura do solo durante o ciclo cultural. Apesar de alguns valores elevados a CE, especialmente com o geotêxtil, não foram observados efeitos negativos visíveis no desenvolvimento das plantas de mirtilo. Valores médios de CE entre 15 e 40 mS m^-1 são considerados aceitáveis para a generalidade das culturas, dependendo do tipo de solo. Após a cessação da fertirrega, a continuação da rega e a chuva contribuíram para mitigar os potenciais efeitos negativos da salinidade do solo. Importa, no entanto, salientar que níveis elevados e persistentes de salinidade no solo podem comprometer, a médio e longo prazo, a absorção de água e nutrientes afetando o crescimento das plantas de mirtilo, a produção e a qualidade dos frutos. 
• A utilização do sensor permitiu a obtenção expedita de dados consistentes relativos aos parâmetros físico-químicos críticos da qualidade do solo (humidade, temperatura, salinidade) que contribuíram para uma publicação: Pedra, P.; Oliveira, P.; Carranca, C. (2025). Monitorização das condições do solo em cultivo sob diferentes coberturas. Vida Rural, novembro 2025: 74-82.

Efeitos das coberturas do solo, após 2 anos, nas propriedades do solo e água de rega:

• Os biofilmes, biodegradáveis, com origem em sub-produtos da indústria da castanha, melhoraram substancialmente a qualidade química do solo após cerca de um ano. 
• Os filmes de origem orgânica e biodegradáveis, casca de pinheiro e PBAT (Kritifil®), mas também o papel Kraft®,melhoraram o solo após 2 anos, em especial no que respeita aos teores de P e Fe extraíveis. Como a adiante se verá, o PBAT apresentou a mais lenta taxa de biodegradação no solo entre todas as modalidades, mas com alteração química do polímero ao fim de 1 ano, enquanto o papel Kraft® apresentou uma boa resistência à (bio)degradação.
• O passo seguinte é potenciar os biofilmes de castanha para utilização em culturas perenes, conferindo-lhes, maior resistência à radiação UV, vento e chuva, retardando a sua completa biodegradação.

Efeitos das coberturas do solo nas concentrações de MP e ftalatos, na camada superficial do solo e na água de rega, após 2 anos:

• Os primeiros resultados obtidos neste estudo parecem indicar que, entre os materiais plásticos, o geotêxtil (PP) se degrada com alguma facilidade, seguido do PE. O método para determinação de MP implementado no INIAV parece adequado para os materiais plásticos, o PP e o PE, mas não para o biofilme PBAT, que pode ter sido degradado durante o processo de oxidação da MO do solo. Estes estudos deverão prosseguir, no médio e longo prazo para maior sustentação dos resultados. 

Velocidade de decomposição, in situ, das diferentes coberturas do solo, ao fim de 1 ano no campo, usando a técnica dos sacos de rede de nylon e espectroscopia complementar

• O geotêxtil apresentou-se como o material potencialmente mais degradável no campo, no espaço de 1 ano (separação das fibras entrelaçadas foi evidente); o menos decomposto foi o biofilme PBAT, possivelmente devido aos aditivos, mas o polímero sofreu forte alteração química.
• Para maior robustez dos resultados, estudos semelhantes deverão ser repetidos no médio e longo prazo, e em diferentes condições ambientais. 
• A perda de massa, por si só, não permite confirmar a taxa de biodegradação microbiana, sendo necessário complementar estas medições com estudos de longo prazo sobre o microbioma.

Efeitos das coberturas do solo no desenvolvimento das plantas e arquitetura das raízes, produção e qualidade dos frutos, e segurança alimentar:

• Concluiu-se que em 2024, os mirtilos colhidos no Ensaio B, em plantas com 11 anos, apresentavam um bago com peso médio normal, cor (arroxeada) característica da variedade e eram doces. 
• Em 2025, os bagos nas duas primeiras datas de colheita são menos pesados que os bagos colhidos em 2024. O peso do bago decresceu sempre, da 1ª para a última colheita, tanto em 2024 como em 2025. 
• O Índice de Forma do Fruto (IFF) foi ligeiramente superior em 2025, comparativamente com 2024, indicando que os bagos em 2025 eram ligeiramente maiores que os de 2024, e todos achatados (IFF<1,00).

Efeito das diferentes coberturas de solo (mulches) no estabelecimento de simbioses endomicorrízicas ericóides em plantas de mirtilo com 2 anos no campo:

• O tipo de cobertura do solo influencia a colonização micorrízica ericóide nas raízes de mirtilo. Certos materiais de mulching, como os biofilmes de celulose (Kraft®) e PBAT (Kritifil®), podem potenciar as interações simbióticas e promover práticas de cultivo mais sustentáveis em ambientes mediterrânicos, oferecendo ainda a vantagem de serem biodegradáveis no solo. Estes resultados reforçam a importância de selecionar coberturas do solo que não só melhorem o desempenho micorrízico, mas que também contribuam para um cultivo de mirtilo mais eficiente, resiliente e ambientalmente responsável.

Efeito das diferentes coberturas de solo nas atividades enzimáticas e respiração basal do solo após 2 anos no campo:

• Materiais de origem biológica, em especial o biofilme de matriz PBAT (Kritifil®), proporcionaram uma atividade microbiana equilibrada no solo, sugerindo o estabelecimento de comunidades funcionalmente eficientes. Por outro lado, os materiais não biológicos estiveram associados à perda de equilíbrio e eficiência funcional das comunidades microbianas do solo, indiciando menor capacidade de suporte à atividade biológica do solo. 

Efeito das diferentes coberturas do solo na nematofauna, após 2 anos no campo:

• No Ensaio A e ano 2024, a análise da comunidade de nemátodes presentes no solo em cada uma das modalidades mostra que a decomposição é sobretudo mediada por bactérias uma vez que os bacteriófagos predominam sobre os outros grupos tróficos, tendo havido um aumento significativo dos seus efetivos no solo coberto com casca de pinheiro, o que se refletiu no maior valor de NCR, mais próximo de 1 do que nos outros tratamentos. Isto sugere um enriquecimento em nutrientes nesta parcela. No PE 40 µm, preto, com uma nematofauna menos abundante, a tendência aponta para um predomínio de fungívoros, talvez devido a um aumento da humidade do solo que esta cobertura possa ter proporcionado. As densidades proporcionalmente maiores de nemátodes bacteriófagos e fungívoros em comparação com os nemátodes fitoparasitas (WI) indicam uma atividade dominante da decomposição sobre o canal de produção primária na teia alimentar do solo (Ferris et al., 2001). Os bacteriófagos e fungívoros estão intrinsecamente ligados às vias de decomposição ao alimentar-se dos decompositores primários e por libertarem novamente os nutrientes na solução do solo (Neher, 2001).  Os nemátodes omnívoros e predadores têm um ciclo de vida mais longo, mas são mais sensíveis a perturbações do que os bacteriófagos e fungívoros, pois necessitam de uma teia alimentar complexa com longas cadeias tróficas (Ferris et al., 2001). O seu reduzido número em cada um dos tratamentos e a tendência para a sua diminuição em relação à testemunha pode refletir a perturbação efetuada ao solo aquando da instalação do ensaio, à crescente presença de microplásticos no solo nas coberturas plásticas, a presença de aditivos tóxicos, como os ftalatos. Isto poderá ter como consequência a médio e longo prazo um aumento do número de fitoparasitas, tendência essa que, embora discreta, já se começou a observar, sobretudo no solo coberto com PE 40 µm, preto.
• No ano de 2025, no Ensaio A, as mudanças são mais pronunciadas entre 15/05/2025 e 06/08/2025, sugerindo que o verão pode favorecer o crescimento populacional em substratos mais nutritivos (papel Kraft®, biofilme PBAT Kritifil®). As observações específicas por substrato levam-nos a concluir que o papel Kraft® foi o substrato mais favorável para quase todos os grupos de nemátodes, especialmente fitoparasitas e fungívoros. O aumento ao longo do tempo sugere que este material oferece condições ideais de alimentação e micro-habitat; enquanto a tela (PP) foi o substrato menos favorável, com diminuição clara sobretudo dos predadores: pode ter menor retenção de nutrientes e/ou um microclima menos favorável. É também possível que o aumento da salinidade do solo produza um ambiente menos favorável aos predadores. O polietileno com 40 µm de espessura mostrou um efeito semelhante à tela, com populações menores ou em declínio para todos os grupos, exceto ligeiros aumentos de fungívoros e fitoparasitas específicos. O solo sob s casca de pinheiro teve valores intermédios e relativamente estáveis, podendo indicar um micro-habitat equilibrado para nemátodes em geral. Por último, o biofilme foi um substrato com valores moderados, mas tendência para um aumento suave de quase todos os grupos, mostrando suporte parcial. Os maiores valores de NCR ocorreram sempre na casca de pinheiro e papel Kraft® (0,79) mostrando uma clara relação com o aumento de nutrientes nestes dois tratamentos. O índice WI mais elevado na casca de pinheiro (248,33) mostrando que a decomposição por bactérias e fungos favoreceu a disponibilidade na teia alimentar de resíduos, e que foi predominante em relação ao consumo de material vegetal fresco por fitoparasitas e outros herbívoros.

10.2.4.1.1a. Efeitos dos microplásticos (MP) em plantas jovens de mirtilos ‘ozarkblue’

Conclusões:

• Foi desenvolvido um protocolo de obtenção de microplásticos a partir da tela de polipropileno, conseguindo-se fragmentos de dimensão entre 5mm e 45µm.
• As plantas de mirtilo foram preparadas, fertilizadas e acondicionadas em estufa, e foi feito o planeamento dos ensaios de contaminação com MPs e monitorizar o impacto morfofisiológico e bioquímico ao longo do desenvolvimento com os microplásticos.
• Foi desenvolvido um protocolo de observação ao microscópio de micorrizas ericóides permitindo não só a observação das estruturas características como a quantificação da colonização de fungos ericóides nas raízes das plantas de mirtilo.  

10.2.4.1b. Desenvolvimento de metodologia para quantificação de microplásticos no solo

Conclusões:

• Este estudo avaliou vários métodos para determinação de microplásticos e caracterização de polímeros no solo, identificando as suas respetivas limitações e potencial para análise rotineira, contribuindo assim para o desenvolvimento de uma metodologia eficaz e acessível para monitorizar microplásticos nos solos.
• Entre os métodos avaliados de remoção de matéria orgânica, o Método 2, que utilizou 30% de peróxido de hidrogénio a 50oC para uma relação solo:solução de 1:4 (p:v), revelou-se o mais eficaz para a remoção de matéria orgânica após 48 horas de digestão, seguido da separação por densidade de microplásticos do solo com solução de tungstato de sódio a 40%, proporcionando uma identificação mais precisa do polímero por ATR-FTIR.
• A técnica ATR-FTIR, de natureza rápida e não destrutiva, torna-se uma ferramenta fiável para análise rotineira de microplásticos.

10.2.4.2 Valorização dos RPUA de origem fóssil (Coordenação: NOVA-ITQB, Beatriz Royo)

Objetivo: 

Valorização de resíduos de plásticos mulch convencionais, de origem fóssil, por reciclagem química.

Conclusões:

• Assim, foram sintetizados novos complexos tetracarbonílicos de tungsténio contendo ligandos bis(1,2,3-triazolilideno), os quais foram testados como catalisadores para a síntese de 2-fenilquinolina via acoplamento desidrogenativo não assistido por aceitadores (ADC) entre 2-aminobenzil álcool e 1-feniletanol. O complexo de tungsténio apresentou uma atividade catalítica notável, atingindo conversão quantitativa em 7 horas e superando claramente os respetivos análogos de molibdénio. Estudos mecanísticos, combinando resultados experimentais e cálculos de DFT, revelaram um processo inédito de desprotonação, promovido por base, da ponte metileno no complexo W(CO)₄(bis-triazolilideno). Os cálculos de DFT permitiram propor um mecanismo plausível para o processo de ADC, no qual a espécie desprotonada correspondente, W(CO)₃(bis-triazolilideno), surge como intermediária cataliticamente ativa. 

10.2.4.3 Desenvolvimento de novas alternativas biodegradáveis para filmes mulch derivados de resíduos do setor agroflorestal (Coordenação: NOVA-FCT, Paulo Lemos)

Objetivo: 

Numa lógica de economia circular, pretendeu-se desenvolver novo(s) biofilme(s) tendo por base o grupo de polihidroxialcanoatos (PHA). Estes polímeros apresentam características semelhantes às do PP (PHA de cadeia curta) ou do PE (PHA de cadeia média). 

Conclusões:

• Neste trabalho foi demonstrada a possibilidade de utilizar um produto agroalimentar, o mirtilo, para a produção de polímeros biodegradáveis do tipo polihidroxialcanoatos com presença de monómero de cadeia curta e média. 
• A conversão dos mirtilos sólidos em um meio nutricional para fermentação anaeróbia foi conseguida por utilização de desenho de experiências, recuperando a fração de açúcares (glucose e frutose), a mais importante para o processo. A grande riqueza em compostos aromáticos/fenólicos na matriz dos mirtilos não comprometeu os passos subsequentes, dado o seu potencial como inibidor do crescimento microbiano. 
• A conversão dos açúcares em ácidos orgânicos de cadeia curta foi conseguida por fermentação anaeróbia. Neste processo apenas se atingiu a fase acidogénica do processo de digestão anaeróbia, com quase completa ausência de produção de metano. A variação do valor de pH na operação do reator permitiu manipular a composição relativa dos AOCC produzidos, mas sempre com a preponderância da produção de ácido acético. Dos quatro valores de pH testados (5,5; 6; 7; 8) os dois mais promissores para a fase subsequente foram os pHs 5,5 e 6. Nestes, os graus de acidificação foram os mais elevados e também apresentaram a produção de ácido hexanoico, o que não ocorreu para os outros valores de pH. A grande diferença entre ambos diz respeito ao maior teor relativo de ác. hexanoico a pH 5,5 e também deteção da produção de hidrogénio, até 20% de volume do gás, o que pode ser uma vantagem adicional em termos de processo global. Os testes de aumento da carga orgânica aplicada comprovaram a possibilidade de aumentar a produção total de ácidos, mas neste caso com um decréscimo da percentagem relativa de ác. hexanoico em favor do ác. acético, o que terá de ser ponderado em termos de processo global.
• A corrente de fermentado proveniente do reator anaeróbio foi diluída e adicionada de nutrientes suplementares para permitir alimentar o segundo reator, neste caso aeróbio operado de modo descontínuo sequencial. Este reator foi operado durante aproximadamente 6 meses, tendo-se observado o enriquecimento em bactérias acumuladoras de polihidroxialcanoatos. Este enriquecimento pode ser comprovado pela razão de fome e fartura observada, que favorece este tipo de microrganismos. O alto conteúdo em polímero observado na fase inicial de operação resulta do inóculo proveniente do tanque aeróbio da estação de tratamento de águas residuais, onde este tipo de organismos está presente. No entanto, este inóculo não enriquecido permite a sobrevivência de outras espécies não acumuladoras de PHA e ao longo do tempo iria prejudicar o processo de otimização. Ao longo do periodo de operação do reator a contribuição relativa dos monómeros para o polímero foi sendo alterada, começando a surgir a produção do monómero hidroxihexanoato (HH), para além do hidroxibutirato (HB) e hidroxivalerato (HV) presentes até aí. A produção inicial do copolímero passou a terpolímero, cujos monómeros principais foram o HB e o HH. Foi observada a produção de glicogénio, que pode desviar carbono da produção dos PHAs, embora este fosse determinado em baixa concentração. 
• Os resultados obtidos até a presente data sugerem a possibilidade de produzir de forma sustentada um biopolímero com qualidades adequadas à formação de filmes com aplicação em cobertura de solo agrícola.

10.2.4.4 Criação de um repositório funcional (Coordenação: NOVA-ITQB, Margarida Oliveira)

Objetivo: 

Criar repositórios funcionais para armazenamento e gestão de dados edafoclimáticos, microbiológicos, toxicológicos e fenotípicos (recolhidos ou gerados pelo projeto).

Conclusões:

• O projeto começou com a criação de um Agri-Plast Dataverse no DMPortal (https://dmportal.biodata.pt/dataverse/agri-plast/), dentro PlantBioDataVerse com os parâmetros padrão. O DMPortal é um serviço disponibilizado e mantido pela Biodata.pt, uma Infraestrutura de Investigação distribuída e dedicada à gestão de dados nas áreas das ciências da vida e da saúde.