Sachês compósitos biodegradáveis à base de amido visando o acondicionamento de nutrientes para aplicação como fertilizantes
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14108 |
Resumo: | The Brazilian agrarian system is responsible for a large part of the national GDP, even though agricultural production is dependent on foreign trade. In addition, many producers prioritize the use of NPK-type fertilizers for soil maintenance, neglecting other nutrients such as magnesium and manganese, which have synergy with phosphorus. Another problem is in the process of leaching of these nutrients, resulting in economic and environmental losses. In order to minimize this waste, the present work aims to produce biodegradable composite films for the release of nutrients P, Mg and Mn. In this way, nanoparticles of hydroxyapatite (HAP) and magnesium oxide (MgO) were synthesized by the precipitation method. For HAP, the obtaining speed was varied. For the synthesis of MgO, the temperature of the heat treatment used after its precipitation was varied. The HAP obtained by rapid synthesis showed solubilization similar to the slow one. The same behavior was observed for the MgO sample with heat treatment at 350 ° C for 2 h, in relation to the higher temperatures. For the production of starch-based thermoplastic composite films, different sources (potato, rice, cassava and corn) were processed in a mixing chamber coupled to a torque rheometer. After analyzing the solubility of the films in water, corn and potato films were selected for the production of starch and pectin blends. The biodegradation test showed higher rates of degradation in the blend composed of corn starch and in compositions with high levels of pectin, which also showed an increase in antimicrobial activity. For this reason, the blend of 75% corn starch and 25% pectin (m/m) was selected for incorporation of FAU zeolite modified with manganese, which varied from 1 to 5% (m/m) and did not result in changes in permeability to water vapor, but did in the mechanical properties. The presence of FAU caused the stress drop, however, it was responsible for the increase in deformation when 3% (m/m) of the particles were added. Sachets composed of 100 TPS, 75 TPS: 25 PEC and 75 TPS: 25 PEC: 3% FAU were produced for packaging the HAP and MgO nanoparticles. It is concluded that the films composed of starch and pectin helped in the process of making phosphorus and magnesium available. Composite films were effective for slow release of the ions of interest. |
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Another problem is in the process of leaching of these nutrients, resulting in economic and environmental losses. In order to minimize this waste, the present work aims to produce biodegradable composite films for the release of nutrients P, Mg and Mn. In this way, nanoparticles of hydroxyapatite (HAP) and magnesium oxide (MgO) were synthesized by the precipitation method. For HAP, the obtaining speed was varied. For the synthesis of MgO, the temperature of the heat treatment used after its precipitation was varied. The HAP obtained by rapid synthesis showed solubilization similar to the slow one. The same behavior was observed for the MgO sample with heat treatment at 350 ° C for 2 h, in relation to the higher temperatures. For the production of starch-based thermoplastic composite films, different sources (potato, rice, cassava and corn) were processed in a mixing chamber coupled to a torque rheometer. After analyzing the solubility of the films in water, corn and potato films were selected for the production of starch and pectin blends. The biodegradation test showed higher rates of degradation in the blend composed of corn starch and in compositions with high levels of pectin, which also showed an increase in antimicrobial activity. For this reason, the blend of 75% corn starch and 25% pectin (m/m) was selected for incorporation of FAU zeolite modified with manganese, which varied from 1 to 5% (m/m) and did not result in changes in permeability to water vapor, but did in the mechanical properties. The presence of FAU caused the stress drop, however, it was responsible for the increase in deformation when 3% (m/m) of the particles were added. Sachets composed of 100 TPS, 75 TPS: 25 PEC and 75 TPS: 25 PEC: 3% FAU were produced for packaging the HAP and MgO nanoparticles. It is concluded that the films composed of starch and pectin helped in the process of making phosphorus and magnesium available. Composite films were effective for slow release of the ions of interest.O sistema agrário brasileiro é responsável por grande parte do PIB nacional, mesmo tendo a produção agrícola dependente do comércio exterior. Além disso, muitos produtores priorizam a utilização de fertilizantes do tipo NPK para manutenção do solo, negligenciando outros nutrientes como magnésio e manganês, os quais apresentam sinergia com o fósforo. Outra problemática está nos processos de lixiviação desses nutrientes, acarretando em perdas econômicas e ambientais. A fim de minimizar esse desperdício, o presente trabalho tem por objetivo a produção de filmes compósitos biodegradáveis para a liberação dos nutrientes P, Mg e Mn. Assim, foram sintetizadas nanopartículas de hidroxiapatita (HAP) e óxido de magnésio (MgO) pelo método de precipitação. Para a HAP variou-se a velocidade de obtenção. Já para a síntese do MgO foi variada a temperatura do tratamento térmico utilizado após a sua precipitação. A HAP obtida pela síntese rápida apresentou solubilização semelhante à lenta. Comportamento similar foi verificado para a amostra de MgO com tratamento térmico à 350°C por 2 h, em relação às temperaturas mais elevadas. Para produção dos filmes compósitos termoplásticos à base amido, fontes distintas (batata, arroz, mandioca e milho) foram processadas em uma câmara de mistura acoplada a um reômetro de torque. Após analisar a solubilidade dos filmes em água, os de milho e batata foram selecionados para a produção das blendas de amido e pectina. O ensaio de biodegradação evidenciou maiores taxas de degradações na blenda composta por amido de milho e nas composições com teores elevados de pectina, as quais também apresentaram aumento na atividade antimicrobiana. Assim, a blenda 75% de amido de milho e 25% pectina (m/m) foi selecionada para incorporação de zeólita FAU modificada com manganês, que variou de 1 a 5% (m/m) e não acarretou em alterações na permeabilidade ao vapor de água, mas sim nas propriedades mecânicas. A presença de FAU ocasionou a queda da tensão, porém, foi responsável pelo aumento na deformação quando adicionado 3% (m/m) das partículas. Foram produzidos sachês compostos de 100 TPS, 75 TPS: 25 PEC e 75 TPS : 25 PEC : 3% FAU para acondicionamento das nanopartículas de HAP e MgO. Conclui-se que os filmes compostos por amido e pectina auxiliaram no processo de disponibilização do fósforo e do magnésio. Já os filmes compósitos foram efetivos na liberação lenta dos íons de interesse.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 88882.332765/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFertilizantesLiberação lentaNanopartículasFertilizersSlow releaseNanoparticlesCIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO::FERTILIDADE DO SOLO E ADUBACAOCIENCIAS AGRARIASCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRACIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRICOLASENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSCIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRICOLAS::PRE-PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRICOLASCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FISICO QUIMICA INORGANICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICASachês compósitos biodegradáveis à base de amido visando o acondicionamento de nutrientes para aplicação como fertilizantesBiodegradable composite sachets based on starch designed for nutrient packaging for application as fertilizersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6002b06dcbe-d595-48de-ad9e-26077464fa04reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese_vhomolocacao.pdfTese_vhomolocacao.pdfapplication/pdf2501817https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14108/3/Tese_vhomolocacao.pdf0ade99a33d08f8a4521e201c09981d7dMD534. 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