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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2021.tde-15102021-153342
Documento
Autor
Nome completo
Camila Gruber Chiaregato
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Pirassununga, 2021
Orientador
Banca examinadora
Faez, Roselena (Presidente)
Alvim, Izabela Dutra
Cruz, Sandra Andrea
Título em português
Desenvolvimento de materiais contendo macro e micronutrientes para liberação programada: uma agricultura sustentável
Palavras-chave em português
Spray-Drying
Agricultura sustentável
Fertilizantes de eficiência melhorada
Macronutrientes
Microesferas
Micronutrientes
Processamento térmico
TDR
Resumo em português
Incentivar o desenvolvimento de uma agricultura sustentável é muito importante para diminuir os impactos negativos do uso excessivo do solo. O uso de fertilizantes de eficiência melhorada, que liberam nutrientes de forma prolongada, em conjunto com políticas sustentáveis, pode contribuir para atingir uma agricultura com menor impacto ambiental. É interessante que estes materiais sejam obtidos através de processos verdes e que utilizem materiais biodegradáveis em suas formulações. A partir dessa premissa, objetivou-se desenvolver materiais com macro e micronutrientes por duas diferentes técnicas: (i) Spray-Drying, obtendo-se microesferas de amido de milho carregadas com micronutrientes (Mn, Fe, Cu), e (ii) Processamento térmico em câmara de mistura, obtendo-se compósitos contendo as microesferas (Micro) ou macronutrientes (K, N) (Macro) incorporadas à uma matriz plastificada de Poli (álcool vinílico). Os processos de obtenção dos materiais foram otimizados para a preparação de filmes multicamadas contendo filmes externos Macro e um filme interno Micro, base do material Multicamadas multielementar (Multi). Os materiais foram caracterizados térmica (TGA, DSC), estrutural (FTIR, DRX) e morfologicamente (MEV) e avaliados quanto a liberação em água e em solo. Microesferas com diferentes micronutrientes apresentaram um perfil de liberação em água distintos. Quanto maior o tamanho de partícula, maior o intumescimento e mais lenta foi a liberação. Para os compósitos Macro, Micro e Multi/M, a liberação dos micronutrientes foi mais prolongada quando encapsulados primeiro pelo amido. Já os macronutrientes, na presença dos micronutrientes (Multi/M), apresentaram uma liberação mais prolongada comparanda à formulação Macro. A avaliação da liberação em solo demostrou que a liberação é dependente do tipo de formulação, em relação aos nutrientes presentes, bem como da interação nutriente-solo. Resultados de TDR e extração da solução de solo mostraram que os micronutrientes interagiram mais com o solo, principalmente para os materiais Basacote® e Multi/M, lixiviando menos. Já os macronutrientes liberaram mais rápido para os materiais Bascote® e Multi/M, pois interagiam pouco com a matriz de solo, comparado com a formulação Macro. A formulação Multi/M apresentou perfil de liberação semelhante ao material comercial Basacote®, o que demostra a potencialidade do material para a aplicação como EEFs, além de ser à base de materiais que possuem potencial de biodegradação.
Título em inglês
Development of materials containing macro and micronutrients for programmed release: sustainable agriculture
Palavras-chave em inglês
Enhanced efficiency fertilizer
Macronutrients
Micronutrients
Microspheres
Spray-Drying
Sustainable agriculture
TDR
Thermal processing
Resumo em inglês
Encouraging the development of sustainable agriculture is very important to reduce the negative impacts of excessive land use. Thus, using materials with improved efficiency, which delays the nutrient release, and sustainable policies can contribute to achieving agriculture with less environmental impact. Multilayer films composed of external Macro films and an internal Micro film constituted the Multi-material, with macro and micronutrients. It is interesting to use green processes and biodegradable materials to obtain these materials. From this premise, the objective was to develop materials with macro and micronutrients by two different techniques: (i) Spray-drying, obtaining corn starch microspheres loaded with micronutrients (Mn, Fe, Cu) and (ii) Thermal processing in a mixing chamber, obtaining composites containing microspheres (Micro) or macronutrients (K, N) (Macro) incorporated into a plasticized Poly (vinyl alcohol) matrix. We optimized both used processes to obtain these materials. The materials were characterized thermally (TGA, DSC), structural (FTIR, DRX), and morphologically (MEV), and the release in water and soil were evaluated. Microspheres with different micronutrients showed a distinct release profile in the water. The larger the particle size, the greater the swelling and the slower the release. For Macro, Micro, and Multi composites, the release of micronutrients was more prolonged when first encapsulated by starch. In the presence of micronutrients (Multi), the macronutrients presented a more prolonged release compared to the Macro formulation. The nutrients released in soil depend on the type of formulation, nutrients present. TDR results and soil solution extraction showed that micronutrients interacted more with the soil, mainly for Basacote and Multi/M materials, leaching less. On the other hand, macronutrients are released faster for Bascote and Multi/M materials, as they interacted less with the soil than the Macro formulation. The Multi/M formulation presented a release profile similar to the commercial material Basacote, which demonstrates the material's potential for application as EEFs and is based on materials that biodegrade.
 
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ME11160598COR.pdf (4.92 Mbytes)
Data de Publicação
2021-10-15
 
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