dissertação
Desenvolvimento de fertilizante a base de ureia, reforçado com nanofibrila de celulose para controle da liberação de nitrogênio
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia da Madeira
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Na busca por suprir a atual demanda por alimentos, o setor agrícola tem utilizado grandes quantidades de fertilizantes. A ureia convencional é a mais empregada, por ser mais barata. Porém, esta apresenta diversas desvantagens como a perda de nitrogênio por lixiviação e volatilização, reduz a eficiência da fertilização e causa danos ambientais e econômicos. Uma alternativa para minimizar as perdas de nitrogênio para o meio ambiente é a utilização de fertilizantes de liberação controlada. Portanto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um fertilizante nitrogenado a base de argila e ureia reforçado com diferentes concentrações de nanofibrilas de celulose (NFCs). Além de caracterizar o material produzido bem como o estudo da curva de liberação do nitrogênio. Os fertilizantes foram constituídos por ureia, argila montmorilonita, resíduo de macaúba, lignina e diferentes porcentagens de NFCs (0, 10, 15 e 20%). Para confecção dos pellets utilizou-se a extrusão manual, em seguida os pellets foram secos em estufa a 50°C e posteriormente receberam um revestimento de lignina. Os tratamentos foram submetidos ao teste de liberação controlada, onde as amostras (10 g de cada fertilizante) foram introduzidas em recipientes contendo 200 mL de água destilada a 30°C e armazenados em câmara de liberação com temperatura constante de 30°C. Foram retiradas alíquotas em 24, 48, 72 e 96h e depois a cada 168 h durante 2 meses. Além disso também foram realizados testes de resistência mecânica, analises termogravimétrica, FTIR, imagens microscópicas, analises elementar nos materiais desenvolvidos. Os tratamentos com NFCs apresentaram resultados superiores em todos os testes realizados, apenas no teste de teor de finos o tratamento sem NFCs foi igual estatisticamente aos tratamentos com NFCs. O aumento da quantidade de NFCs no material diminui a quantidade de poros aparentes, o que aumenta a resistência mecânica do material. As NFCs preenchem os espaços vazios existentes na superfície dos pellets o que reduz a porosidade dos mesmos. Por fim, no teste de liberação de N mais uma vez os materiais com NFCs apresentaram resultados superiores a ureia convencional e ao tratamento sem NFCs. Em todos os testes os tratamentos 15 e 20% apresentaram resultados estatisticamente iguais. Com esses resultados concluímos que a adição de NFCs são eficientes na redução da taxa de liberação de N presente na ureia e proporcionam maior resistência aos pellets de fertilizante nitrogenado.
Abstract
In order to meet the current demand for food, the agricultural sector has used large amounts of fertilizers. Conventional urea is most used in nitrogen fertilization because it is cheaper. However, it presents several disadvantages, such as loss of nitrogen by leaching or volatilization, which decreases the fertilization’s efficiency and leads to environmental and economic issues. A solution to minimize nitrogen losses could be the use of slow released fertilizers. Therefore, the objective of this work is to develop a nitrogen fertilizer based on different cellulose nanofibrils (NFCs) concentrations and characterize their N release curves. The fertilizers are composed by urea, montmorillonite clay, macaúba cake, lignin and different percentages of NFCs (0, 10, 15 and 20%). Manual extrusion was used for the pellets’ preparation, then the pellets were dried in an oven at 50 °C and subsequently received a coating of lignin emulsion. Tests of mechanical strength were applied (% of fines content, durability, diametral and simple compression). Thermogravimetric analysis, FTIR, TEM, SEM and elemental analyzes, were used to characterized the materials. A controlled release test was done using 10 g of each fertilizer. The samples were filled into pots containing 200 ml of acclimatized distilled water at 30 °C and pots were stored in a release chamber with a constant temperature of 30 °C. Aliquots were collected at 24, 48, 72, 96 hours and then at every 168 hours for 2 months. The treatments with NFCs presented better results in all tests performed. Only in the test of fines content that all treatments were statistically similar. The increase of NFCs decreases the number of apparent pores and intensifies the mechanical resistance of the treatments. The NFCs filled the empt spaces of the surface imperfections present on the pellets, which reduced its porosity. Finally, in the N-release test the NFC-containing materials also presented better results than conventional urea and NFC-free treatment. In all tests, treatments 15 and 20% presented statistically similar results. With these results, we conclude that the NFCs are efficient in the delay of N release and they can improve the resistance of nitrogen fertilizer pellets.
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Citação
SILVA, L. B. de J. Desenvolvimento de fertilizante a base de ureia, reforçado
com nanofibrila de celulose para controle da liberação de nitrogênio. 2017. 66 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.