Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.75.2022.tde-13122022-093652
Document
Auteur
Nom complet
Diego Fernandes da Cruz
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2022
Directeur
Jury
Polito, Wagner Luiz (Président)
Plotegher, Fábio
Yoshioka, Sergio Akinobu
Titre en portugais
Tecnologia de sistema de liberação controlada de fertilizantes empregando como ponto de partida material descartável e polímeros de fontes naturais no revestimento de nutrientes
Mots-clés en portugais
amido termoplástico
cloreto de potássio
fertilizantes revestidos
liberação controlada
poliestireno expandido
Resumé en portugais
Uma estratégia bastante utilizada no controle da liberação de fertilizantes no solo, bem como sua assimilação/absorção pela planta é o revestimento ou encapsulamento dos grânulos de fertilizantes com um material hidrofóbico. Ao longo dos anos se desenvolveram cada vez mais diferentes opções tecnológicas para a redução de perdas e redução de custos, aumentando a eficácia da aplicação, e também a redução de impactos ambientais a partir da utilização de matérias-primas renováveis e/ou sustentáveis e biodegradáveis. O presente trabalho, em parceria com a EMBRAPA INSTRUMENTAÇÃO de SÃO CARLOS, explora a utilização do Poliestireno Divinil Benzeno Expandido (EPS-DVB), também conhecido como ISOPOR® como componente. A utilização do EPS como polímero base para o revestimento vem da necessidade de propor novas tecnologias na reutilização desse material, devido ao elevado impacto ambiental pela dificuldade de seu descarte e reciclagem. Além da do EPS, também foram empregados materiais biodegradáveis, como o d-Limoneno (Solvente da Química Verde) e Amido Termoplástico. Assim, este trabalho experimental propõe o EPS para a formação de um sistema polimérico (Blenda ou Compósito) hidrofóbico para o controle da liberação de potássio a partir de grânulos de cloreto de potássio (KCl). Os Filmes de Revestimento foram preparados empregando uma suspensão como mistura final preparada com um Agente de Controle Reológico (enxofre Elementar e Mistura Tenso Ativa como Anti Escorrimento) com diferentes proporções de Ligantes Poliméricos. O trabalho experimental foi dividido em quatro Partes: (1) Preparo e caracterização de filmes de revestimento para avaliar as características dos produtos; (2) Preparo de grânulos de KCl e aplicação do revestimento para a formação de filmes de blendas poliméricas obtido com diferentes proporções (3) Avaliação e caracterização da interface filme de polímero/fertilizante. (4) Ensaio de liberação em água para avaliar o impacto das diferentes proporções utilizadas na liberação do potássio. A apresentação desta Dissertação de Mestrado obedeceu a seguinte sequência: o Capítulo I faz uma Introdução ao Tema; o Capítulo II mostra os Objetivos Gerais e Específicos, o Capítulo III apresenta a Parte Experimental (descrição dos Equipamentos, Metodologia Experimental e Rotinas de Ensaios e Métodos Empregados; O Capítulo IV refere- se às Conclusões e Sugestões de Experimentos Futuros; no Capítulo V descrevem-se as Referências Bibliográficas consultadas. Os resultados mostraram que que os filmes preparados em proporções acima de 0,2:0,8 de TS para EPS apresentaram um alto grau de heterogeneidade, optando-se assim trabalhar com proporções abaixo desse valor. A adição de colágeno a mistura mostrou-se eficiente na formação de um filme homogêneo, evitando a formação de aglomerados de TS. Os ensaios de caracterização mostraram que não houve alteração química dos materiais porém houve a formação de blenda com alterações de suas características físicas, obtendo-se um filme resistente e semipermeável. No processo de revestimento do fertilizante, houve a formação de um filme fino, bem distribuído e aderente ao grânulo em proporções próximas ao esperado (eram esperados 4%, 5%, 6% e 8% e foram obtidos 4,37%, 5,36%, 6,86% e 8,10%). O material mostrou-se eficiente na retenção de nutrientes, e essa taxa de retenção é diretamente proporcional a porcentagem de revestimento aplicado. Todos os materiais apresentaram retardo total de liberação no período de 6 horas, e uma liberação de 50% e 75% do valor de K+ para os revestimento de 8% e 6% respectivamente.
Titre en anglais
Technology of controlled release of fertilizers using as a starting point disposable material and polymers from natural sources in nutrient coating
Mots-clés en anglais
coated fertilizers
controlled release of fertilizers
expanded polystyrene
potassium chloride
thermoplastic starch
Resumé en anglais
A strategy widely used to control the release of fertilizers into the soil, as well as their assimilation/absorption by the plant, is the coating or encapsulation of fertilizer granules with a hydrophobic material. Over the years, more and more different technological options have been developed to reduce losses and reduce costs, increasing the effectiveness of the application, and also the reduction of environmental impacts from the use of renewable and biodegradable and/or sustainable raw materials. The present work, in partnership with EMBRAPA INSTRUMENTAÇÃO - SÃO CARLOS, explores the use of Expanded Polystyrene Divinyl Benzene (EPS-DVB), also known as ISOPORTM as a base raw material. The use of EPS as a base polymer for the coating comes from the need to propose new technologies for the reuse of this material, due to the high environmental impact due to the difficulty of its disposal and recycling. In addition to EPS, biodegradable materials were also used, such as d-Limonene (Green Chemical Solvent) and Thermoplastic Starch. Thus, this experimental work proposes EPS for the formation of a hydrophobic polymeric system (Blend or Composite) to control the release of potassium from granules of potassium chloride (KCl). The Coating Films were prepared employing a suspension as a final mixture prepared with a Rheological Control Agent (Elemental Sulfur and Active Tensile Mixture as Anti-Sagging) with different proportions of Polymeric Binders. The experimental work was divided into four parts: (1) Preparation and characterization of coating films to evaluate the characteristics of the products; (2) Preparation of KCl granules and application of the coating for the formation of films of polymeric blends obtained with different proportions (3) Evaluation and characterization of the polymer film/fertilizer interface. (4) Water release assay to assess the impact of different proportions used on potassium release. The presentation of this Master's Thesis followed the sequence: Chapter I presents an Introduction to the Theme; Chapter II shows the General and Specific Objectives, Chapter III presents the Experimental Part (description of the Equipment, Experimental Methodology and Test Routines and Methods used; Chapter IV refers to the Conclusions and Suggestions for Future Experiments; and in Chapter V is described which References were consulted and where to find them. The results showed that the films prepared in proportions above 0.2:0.8 of TS to EPS presented a high degree of heterogeneity, thus opting to work with proportions below this value. The addition of collagen to the mixture was efficient in the formation of a homogeneous film, avoiding the formation of TS agglomerates. The characterization tests showed that there was no chemical alteration of the materials, but there was the formation of a blend with alterations of its physical characteristics, obtaining a resistant and semipermeable film. In the fertilizer coating process, there was the formation of a thin film, well distributed and adherent to the granule in proportions close to what was expected (4%, 5%, 6% and 8% were expected and 4.37%, 5, 36%, 6.86% and 8.10%). The material proved to be efficient in retaining nutrients, and this retention rate is directly proportional to the percentage of coating applied. All materials showed a total release delay within 6 hours, and a release of 50% and 75% of the K+ value for the 8% and 6% coatings respectively.
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Date de Publication
2022-12-13
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