Potential for the use of biodegradable particles of pectin, chitosan and vinasse as agricultural fertilizer

Autor: Cerri, Bianca Carreiro
Přispěvatelé: Silva, Mariana Altenhofen da, Soares, Marcio Roberto
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCAR
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
Popis: Não recebi financiamento Technologies able to control or hinder the release of nutrients from fertilizers have been studied in order to improve agricultural systems with minimum environmental impact. In this context, biodegradable polymers extracted from renewable sources, such as pectin and chitosan, have been considered as alternative polymeric matrices for the development of slow/controlled release systems with a focus on agriculture. Previous studies of our research group have focused on the development of pectin and chitosan particles using vinasse (the main wastewater from the ethanol production) as solvent, showing promising results regarding functional and chemical properties for fertilizer application. This work evaluated the potential use of particles based on these agroindustrial by-products as alternative fertilizers for soil applications. Pectin (Pec_V) and chitosan (Quit_V) particles with vinasse were obtained by dripping the biopolymeric solutions in crosslinker solutions. Particles with water as solvent were produced as control. Physical, chemical and physico-chemical properties of the particles, as well as, the biodegradation in soil, the release of nutrients in water and water retention behavior (in clay and sandy soil) were evaluated. The addition of vinasse conferred greater stability to the pectin gel compared to the formulation with water, showing a positive impact on particles properties. Particles had spherical shape, and granulometric specification of coarse grained. Compared to Quit_V, Pec_V were more soluble, showed higher swelling degree and lower compression force. Pec_V and Quit_V exhibit biodegradation degree of 65.1% and 68.0%, respectively, after 113 days of contact with soil. Water evaporation rates were lower for sandy soil containing Quit_V and Pec_V, compared to control soil (without particles), indicating good perspectives for the use of particles in drought-prone regions. According to the Brazilian legislation, Pec_V can be classified as mixed organic fertilizer class A after pH adjustment to 6.0. Quit_V were classified as organomineral fertilizer class A, added with Ca, S, Cu, Fe, Mn and Zn. Particles with vinasse showed potential to be applied as fertilizer in agriculture, allowing the recycling of nutrients from vinasse to the soil and, above all, represent a novel alternative for the use of this expressive wastewater from the sugar and alcohol industry. Tecnologias capazes de retardar e/ou controlar a liberação de nutrientes a partir de fertilizantes vem sendo estudados visando a melhoria de sistemas agrícolas com aumento da eficiência e mínimo impacto ambiental. Neste contexto, polímeros biodegradáveis extraídos de fontes renováveis, como a pectina e a quitosana, vem se destacando como matrizes, alternativas aos polímeros sintéticos tradicionais, para a construção de sistemas de liberação lenta/controlada com foco na agricultura. Estudos anteriores do nosso grupo de pesquisa têm focado no desenvolvimento de partículas de pectina e de quitosana utilizando a vinhaça (principal efluente do setor sucroenergético) como solvente, com resultados promissores em relação as propriedades funcionais e químicas para aplicação como fertilizante. A proposta da presente pesquisa foi verificar o potencial de uso de partículas elaboradas a partir desses subprodutos agroindustriais como fertilizante agrícola para aplicação via solo. Foram obtidas partículas de pectina (Pec_V) e de quitosana (Quit_V) com vinhaça através do gotejamento em solução reticuladora. Para fins de comparação foram obtidas partículas controle utilizando-se água como solvente. Foram avaliadas as propriedades físicas, químicas e físico-químicas das partículas, bem como a biodegradação, cinética de liberação de nutrientes e retenção de água no solo. A adição da vinhaça, conferiu maior estabilidade ao gel de pectina, comparado à formulação com água, tendo impacto positivo nas propriedades das partículas. As partículas apresentaram formato esférico e especificação granulométrica de material farelado grosso. As partículas Pec_V apresentaram maior solubilidade e maior grau de intumescimento, enquanto que as partículas Quit_V apresentaram maior resistência à compressão. As partículas Pec_V e Quit_V tiveram uma porcentagem de biodegradação de 65,1% e 68,0%, respectivamente, após 113 dias de contato com solo. As taxas de evaporação de água foram mais baixas em solo arenoso contendo as partículas Pec_V e Quit_V comparado ao controle (solo sem partículas), indicando boas perspectivas para uso em condições de seca. As partículas Pec_V poderão ser classificadas como fertilizante orgânico misto Classe A após o ajuste do valor de pH para 6,0. As partículas Quit_V foram classificadas como fertilizante organomineral Classe A, adicionado de Ca, S, Cu, Fe, Mn e Zn. As partículas avaliadas apresentam potencial para serem aplicadas como fertilizante na agricultura, possibilitando a reciclagem de nutrientes da vinhaça para o solo e, sobretudo, representam uma alternativa inovadora para o aproveitamento deste expressivo efluente da indústria sucroalcooleira.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: