Desenvolvimento e caracterização de micropartículas poliméricas como sistema carreador de nitrogênio, fósforo e potássio para plantas.
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Date
2016
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Abstract
Micropartículas poliméricas são sistemas carreadores de substâncias ativas que têm a capacidade de alterar as propriedades físico-químicas dos princípios ativos à elas incorporados, levando a algumas vantagens, além de proporcionar a minimização dos impactos ambientais gerados pelos métodos convencionais de fertilização. Com isto, este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar sistemas de liberação controlada carreadores dos nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio (NPK), através de micropartículas poliméricas de poli(ε-caprolactona) (PLC) e poliglicerol (PLG), a fim de criar uma possível alternativa para o uso de fertilizantes em produções agrícolas. Para atingir estes fins, inicialmente, utilizou-se de planejamentos experimentais para um estudo de preparo de amostras (micropartículas) para a análise em espectroscopia por absorção atômica por chama (FAAS) para a quantificação de potássio. Para tal processo, usou-se chapa aquecedora com agitação magnética com avaliação da degradação polimérica por um analisador de carbono orgânico total (TOC). Para o teor de carbono total (TC), o planejamento experimental completo 24 apontou o volume da amostra (VAM) como a variável significativa, em relação as demais variáveis volume de ácido (VAc), temperatura (T) e tempo de digestão (t). No entanto, de acordo com o gráfico da distribuição normal, observou-se uma possível interação significativa dos efeitos T e t. O mesmo foi notado para o TOC, incluindo o efeito das variáveis VAM × VAc × T, sugestivo de comportamento complexo. No planejamento experimental composto central (CCD) todas as variáveis foram novamente estudadas em outros níveis e o VAM foi a única significativa, promovendo uma diminuição de TC no menor nível estudado. Pela ANOVA um modelo quadrático, sem falta de ajuste, foi encontrado com o efeito significativo do termo quadrático VAc2. A condição ótima de digestão foi: 5,00 mL de amostra, 10,00 mL de ácido nítrico, 60 ºC e 90 min. Para otimizar o procedimento de síntese das partículas, estudou-se as variáveis que influenciam a taxa de associação (EE%) de NPK, por meio de planejamentos experimentais multivariados. As cinco variáveis estudadas foram: massa de poli(ε-caprolactona), massa de poliglicerol, volume de clorofórmio, volume de água na fase orgânica e concentração da solução de álcool polivinílico, e como resposta utilizou-se a taxa de associação de NPK. Por meio do planejamento fracionário 25-1 com triplicata no ponto central foi possível identificar que as cinco variáveis são significativas ao sistema e, para um estudo mais minucioso, aplicou-se o planejamento composto central (CCD) e a função de desejabilidade para definir as condições ótimas de associação dos nutrientes. Através dessa abordagem foi possível determinar as melhores condições de taxas de associação simultânea de NPK: 100 mg de poli(ε-caprolactona); 825 mg de poliglicerol; 9,25 mL de clorofórmio; 3,00 mL de água e 0,9% m/v para a solução de álcool polivinílico. Os resultados da caracterização mostraram partículas com diâmetros compreendidos entre 5 a 60 μm e uma eficiência de encapsulamento de 94,23% para o nitrogênio; 99,80% para o fósforo e 65,00% para o potássio. O perfil de liberação das micropartículas foi modulado com base na lei de Fick, onde eles são liberados através de um processo de difusão, e mostraram um comportamento esperado, isto é, mais lento e significativo em relação a estes nutrientes em solução pura. Estas observações fornecem evidências concretas da capacidade das micropartículas sintetizadas em propiciar a liberação contínua e prolongada de NPK para o processo de fertilização de plantas. Até onde se conhece, na literatura não são relatados trabalhos que avaliem a liberação controlada de NPK para plantas usando sistemas microestruturados, embora esse estudo apresente acentuada relevância no cenário econômico atual, uma vez que minimizará a utilização e a perda do princípio ativo de interesse. Além disso, este trabalho propõem uma alternativa de aplicação da um produto gerado abundantemente, e muitas vezes ainda sem utilização que é glicerina (na forma de poliglicerol). Assim este trabalho se torna de incomensurável importância, por apresentar um viés ambiental de bastante interesse, além do ineditismo para aplicação no agronegócio.
Description
Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Partículas, Adubo e fertilizantes, Solos - movimento de fertilizantes
Citation
CHAGAS, Júnior Olair. Desenvolvimento e caracterização de micropartículas poliméricas como sistema carreador de nitrogênio, fósforo e potássio para plantas. 2016. 123 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.