Espectroscopia do infravermelho médio e predição da concentração de macronutrientes em soluções concentradas de fertilizantes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Soares, Fabricio Theodoro, 1990-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639434
Resumo: Orientadores: Inácio Maria dal Fabbro, Angel Pontin Garcia
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spelling Espectroscopia do infravermelho médio e predição da concentração de macronutrientes em soluções concentradas de fertilizantesMid-infrared spectroscopy and prediction of the concentration of macronutrients in concentrated solutions of fertilizersAdubos e fertilizantesEspectroscopia no infravermelho médioAnálise de regressãoFertilizersMid-infrared spectroscopyRegression analysisOrientadores: Inácio Maria dal Fabbro, Angel Pontin GarciaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: Em sistemas fertirrigados, o manejo de recursos hídricos e de nutrientes de maneira eficiente é essencial para a qualidade da produção. Os métodos de referência para a análise da concentração de nutrientes em soluções apresentam limitações. A possibilidade de aplicação de técnicas espectrofotométricas na análise direta de soluções concentradas representa um grande ganho operacional para o processo. Este trabalho explora a técnica de espectroscopia no infravermelho como método não destrutivo e destinado à medição das concentrações de diferentes nutrientes presentes em soluções concentradas de fertilizantes químicos. Para a condução do trabalho foram preparadas soluções controladas com concentrações conhecidas de fertilizantes amplamente utilizados. Os espectros de absorbância no infravermelho médio de cada amostra foram obtidos por meio da análise com um espectrofotômetro de refletância total atenuada (ATR) portátil. Os resultados foram utilizados na composição de um dataset com 129 variáveis e mais de 10.700 dados. Avaliando-se os espectros, foi possível identificar as espécies químicas dos compostos e correlacioná-las com os picos e sinais de amplitude de absorbância. Os dados foram utilizados para o treinamento e validação de modelos de regressão MLR (multiple linear regression) e PLS (partial least squares regression), para a predição da concentração dos analitos nas amostras. Os resultados dos modelos foram registrados a partir de testes com diferentes conjuntos de dados, pré-tratamentos, número de fatores e com a seleção de variáveis. O desempenho de predição dos modelos foi medido por meio dos índices de erro, e a validação do método foi realizada com figuras de mérito. Os resultados finais foram avaliados para se determinar a eficácia da aplicação do método para a predição da concentração dos macronutrientes N, P e KAbstract: In fertigation systems, the efficient use of hydric resources and nutrients is decisive for the quality of production. The reference methods for the concentration analysis of nutrients into solutions demonstrate limitations. The possibility to apply spectrophotometric technics to the direct analysis of concentrated solutions represents a major operational achievement to the process. This work explores the infrared spectroscopy technic as a non-destructive method for measuring the concentration of various nutrients in concentrated solutions of chemical fertilizers. For that, controlled solutions were adopted displaying known concentrations of most frequently used fertilizers. The mid-infrared absorbance spectrums of each sample were obtained using a portable attenuated total reflection (ATR) spectrophotometer. The acquired results were then applied to compose a dataset containing 129 variables and more than 10,700 data. By evaluating the spectrums, it was possible to identify species of chemical compounds and later correlate them to peaks and absorbance amplitude signals. The data were used for training and validation of multiple linear regression (MLR) and partial least squares regression (PLS) models in order to predict analytes concentration in the samples. The model¿s outputs were registered from tests of different datasets, pre-treatments, factor¿s numbers and variables selection. The prediction performance of models was quantified using error indexes and the method validation was achieved through figures of merit. The final results were evaluated to determine the efficacy of the method¿s application to predict the concentration of N, P and K macronutrientsDoutoradoMáquinas AgrícolasDoutor em Engenharia Agrícola[s.n.]Dal Fabbro, Inacio Maria, 1944-Garcia, Angel Pontin, 1978-Camargo, Antônio Pires deSilva, Ariovaldo José daSantos, Antonio OdairLobato, Kleidson Brito de SousaUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia AgrícolaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AgrícolaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSoares, Fabricio Theodoro, 1990-20202020-05-14T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (81 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639434SOARES, Fabricio Theodoro. Espectroscopia do infravermelho médio e predição da concentração de macronutrientes em soluções concentradas de fertilizantes. 2020. 1 recurso online (81 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639434. 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