Biodegradação de hidrogéis à base de alginato de sódio e quitosana em solo argiloso
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Data de Publicação: | 2023 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/19620 |
Resumo: | In this dissertation, the biodegradation of hydrogels based on sodium alginate and chitosan in ultisol was investigated. The soil was obtained from a private property located in the municipality of Campos dos Goytacazes, in the northern region of the state of Rio de Janeiro, promising for the agricultural expansion of soybeans and corn. Biodegradation tests were carried out, where pH and soil moisture were monitored. The degraded hydrogels were analyzed by infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, thermogravimetry (TG), scanning electron microscopy (SEM) and confocal laser scanning microscopy (CLSM). In order to obtain more information about the microorganisms responsible for the biodegradation of the hydrogels, a microbiological study of the soil was carried out. Biodegradability tests revealed that the hydrogels were completely biodegraded within six weeks. Soil with hydrogel remained wetter than soil without hydrogel after seven days for up to eight weeks. Such results indicated the potential of the material as a soil conditioner. Using FTIR and Raman, it was possible to identify the breaking of polymeric chains through the glycosidic bond, even with electrostatically crosslinked polysaccharides. SEM and confocal microscopy analysis showed fragmentation of the hydrogel structure, thus altering its morphology. The microbiological tests proved that the hydrogels based on sodium alginate and chitosan were used as a source of carbon by fungi isolated from the clayey soil used, with indications that fungi of the genera Aspergillus, Penicillium and Cunninghamella, in addition to yeasts, were responsible, among others, for such consumption. |
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The soil was obtained from a private property located in the municipality of Campos dos Goytacazes, in the northern region of the state of Rio de Janeiro, promising for the agricultural expansion of soybeans and corn. Biodegradation tests were carried out, where pH and soil moisture were monitored. The degraded hydrogels were analyzed by infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, thermogravimetry (TG), scanning electron microscopy (SEM) and confocal laser scanning microscopy (CLSM). In order to obtain more information about the microorganisms responsible for the biodegradation of the hydrogels, a microbiological study of the soil was carried out. Biodegradability tests revealed that the hydrogels were completely biodegraded within six weeks. Soil with hydrogel remained wetter than soil without hydrogel after seven days for up to eight weeks. Such results indicated the potential of the material as a soil conditioner. Using FTIR and Raman, it was possible to identify the breaking of polymeric chains through the glycosidic bond, even with electrostatically crosslinked polysaccharides. SEM and confocal microscopy analysis showed fragmentation of the hydrogel structure, thus altering its morphology. The microbiological tests proved that the hydrogels based on sodium alginate and chitosan were used as a source of carbon by fungi isolated from the clayey soil used, with indications that fungi of the genera Aspergillus, Penicillium and Cunninghamella, in addition to yeasts, were responsible, among others, for such consumption.Nesta Dissertação foi investigada a biodegradação de hidrogéis à base de alginato de sódio e quitosana em solo argiloso. O solo foi obtido de uma propriedade privada situada no município de Campos dos Goytacazes, região norte fluminense do Estado do Rio de Janeiro, promissora para a expansão agrícola de soja e milho. Foram realizados ensaios de biodegradação, onde o pH e a umidade do solo foram monitorados. Os hidrogéis degradados foram analisados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia Raman, termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia confocal de varredura a laser (CLSM). Com o objetivo de se obter mais informações a respeito dos microrganismos responsáveis pela biodegradação dos hidrogéis, foi feito um estudo microbiológico do solo. Os ensaios de biodegradabilidade revelaram que os hidrogéis foram completamente biodegradados em seis semanas. O solo com hidrogel se manteve mais úmido do que o solo sem hidrogel, após sete dias, até oito semanas. Tais resultados indicaram o potencial do material como condicionador de solo. Por meio do FTIR e do Raman, foi possível identificar a quebra das cadeias poliméricas através da ligação glicosídica, mesmo com os polissacarídeos reticulados eletrostaticamente. Análises de SEM e de microscopia confocal evidenciaram a fragmentação da estrutura do hidrogel, alterando assim a sua morfologia. Os ensaios microbiológicos comprovaram que os hidrogéis à base de alginato de sódio e quitosana foram utilizados como fonte de carbono por fungos isolados do solo argiloso utilizado, com indicativos de que os fungos dos gêneros Aspergillus, Penicillium e Cunninghamella, além de leveduras, foram responsáveis, entre outros, por tal consumo.Submitted by Ana Rachel CTC/Q (ana.teles@uerj.br) on 2023-05-23T13:28:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Rafael Fernandes Pinto da Rocha - 2023 - Completa.pdf: 6296253 bytes, checksum: eb1c8908d1ed61d96799b87b4652d9e6 (MD5)Made available in DSpace on 2023-05-23T13:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Rafael Fernandes Pinto da Rocha - 2023 - Completa.pdf: 6296253 bytes, checksum: eb1c8908d1ed61d96799b87b4652d9e6 (MD5) Previous issue date: 2023-02-16Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUERJBrasilCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de QuímicaBiodegradationHydrogelSodium alginateChitosanUltisolBiodegradaçãoHidrogelAlginato de sódioQuitosanaSolo argilosoENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICABiodegradação de hidrogéis à base de alginato de sódio e quitosana em solo argilosoBiodegradation of sodium alginate and chitosan-based hydrogels in ultisolinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertação - Rafael Fernandes Pinto da Rocha - 2023 - Completa.pdfDissertação - Rafael Fernandes Pinto da Rocha - 2023 - Completa.pdfapplication/pdf6296253http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/19620/2/Disserta%C3%A7%C3%A3o+-+Rafael+Fernandes+Pinto+da+Rocha+-+2023+-+Completa.pdfeb1c8908d1ed61d96799b87b4652d9e6MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82123http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/19620/1/license.txte5502652da718045d7fcd832b79fca29MD511/196202024-02-27 14:47:35.307oai:www.bdtd.uerj.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:47:35Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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