Desenvolvimento de sistema polímerico a base de amido e colágeno para liberação controlada de nutrientes no solo
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Data
2022-08-08
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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
O emprego de polímeros biodegradáveis provenientes de fontes renováveis nos mais diversos setores industriais e comerciais vêm sendo motivado pela necessidade de minimizar os impactos ambientais ocasionados pelos resíduos e descartes associados aos polímeros derivados de combustíveis fósseis (popularmente denominados de plásticos). Por consequência, a necessidade de substituição dos polímeros convencionais impulsiona as pesquisas voltadas para o desenvolvimento de materiais baseados em polímeros biodegradáveis e controle de suas propriedades. Especialmente, no setor agrícola, a aplicação de polímeros biodegradáveis na elaboração de sistemas de liberação controlada de fertilizantes vem recebendo cada vez mais atenção. Um grupo extenso de materiais é estudado para tal aplicação, dentre estes o amido tem apresentado um crescente interesse no que se refere ao uso de polímeros biodegradáveis. Já em relação aos fertilizantes nitrogenados, destaca-se o uso de fontes de nitrogênio proveniente de compostos orgânicos diferentes da uréia, que é comercialmente usada para esse fim, mas ainda apresenta algumas limitações. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo desenvolver um sistema polimérico a base de amido para liberação controlada de nutrientes no solo, incluindo nitrogênio de fonte orgânica, que promoverá a liberação dos componentes de forma lenta e contínua. Destaca-se como vantagens do sistema proposto o atendimento da demanda de nutrientes para determinadas culturas de plantas em um período adequado, evitando a ocorrência de sobredosagens e de perdas dos nutrientes para o ambiente e consequentemente o aumento na eficiência da fertilização. Como diferencial destaca-se, a presença do colágeno como fonte de nitrogênio aliada a biodegradabilidade dos polímeros envolvidos e a minimização dos danos ambientais causados pelas práticas agrícolas que demandam uso de fertilizantes. Em tal sistema polimérico se utilizou, além do colágeno, o fosfato de potássio (K2HPO4) como fonte de fósforo e potássio. Foram produzidos diferentes sistemas poliméricos via extrusão variando-se a composição ou o tipo de processamento, que pode ser reativo ou não. Para fins comparativos, foi realizado também o desenvolvimento de sistemas poliméricos com a incorporação de uréia. A caracterização dos materiais desenvolvidos ocorreu por meio da análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), difração de raio-X (DRX) e ângulo de contato. A avaliação da biodegradabilidade no solo foi realizada por meio da análise da percentagem de perda de massa. O aspecto físico macroscópico dos sistemas poliméricos desenvolvidos, se apresentaram semelhantes, com exceção aos sistemas nos quais houve a incorporação de uréia, apresentando coloração amarelada e integridade física no sentido do comprimento. A TGA indicou que a modificação do amido promove um aumento na estabilidade térmica; enquanto a incorporação do colágeno ocasiona uma redução na temperatura de ocorrência da decomposição do material. Na análise de FTIR detectou-se as bandas de absorção características do amido termoplástico, assim como aquelas formadas de ligações relativas às interações formadas entre a cadeia de amido e os compostos adicionados. O DRX evidenciou alterações no padrão cristalográfico das amostras desenvolvidas, de maneira que a modificação resulta em um aumento na cristalinidade e a incorporação dos compostos nutrientes em uma redução da cristalinidade. A incorporação dos compostos nutrientes, assim como a modificação do amido, ocasionou alterações estruturais que refletiram em mudanças nas propriedades térmicas, na cristalinidade e na hidrofilicidade do sistema polimérico e, consequentemente, na taxa de biodegradação. O sistema polimérico a base de amido para liberação controlada de nutriente se mostrou ser promissor, sendo atestado pela avaliação do desenvolvimento de mudas de pimenta malagueta em solos contendo tal sistema.
Descrição
Palavras-chave
Amido, Polímeros - Biodegradação, Colágeno, Fertilizantes, Liberação controlada