Materiais lignocelulósicos como matrizes de ancoragem e reforço na produção de fertilizantes de eficiência melhorada

Resumo

O crescimento da população mundial impulsionou a procura de alimentos, resultando na utilização intensiva de fertilizantes na produção agrícola. Contudo, uma porção substancial dos nutrientes encontrados nos fertilizantes convencionais, destinados a satisfazer as necessidades nutricionais da planta, é perdida, principalmente através da volatilização e lixiviação. Então, a optimização das técnicas de produção agrícola é imperativa para alcançar a sustentabilidade alimentar, tal como proposto pelos objetivos 2 e 12 dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). Uma alternativa é a utilização de fertilizantes de maior eficiência (EEF). EEF são materiais compostos por um ou mais nutrientes (geralmente na forma de sal) e uma matriz (material polimérico, inorgânico ou compósito) que ancora ou encapsula esses nutrientes. Para isso, é fundamental a utilização de matrizes de base biológica, biodegradáveis e de baixo custo, que ajudem a retardar a liberação de nutrientes. A distinção deste estudo decorre do uso de duas matrizes poliméricas naturais abundantes e compatíveis com nutrientes: celulose nanofibrilada (CNF) e lignina. Combinar as propriedades da CNF e da lignina no mesmo material apresenta potencial de inovação porque utiliza dois componentes da mesma matéria-prima e gera um EEF diferente. Enquanto o CNF quimicamente modificado irá ancorar os íons nutrientes, a lignina, com seu caráter hidrofóbico, ajudará a retardar a liberação desses íons. Nitrogênio, fósforo e potássio serão os macronutrientes ancorados ou encapsulados por CNF/lignina por meio de secagem por atomização. As microesferas e microcápsulas obtidas serão recobertas por outra matriz polimérica através de processamento em reômetro de torque Haake e extrusora para produção de EEF na forma de pellets ou similar. Para a realização desta última etapa, pretende-se colaborar com a Universidade de Pisa (UNIPI), na Itália (IT). Todos os materiais obtidos serão caracterizados termicamente, estruturalmente e morfologicamente. A avaliação dos mecanismos e cinética que governam a liberação de nutrientes será realizada em soluções aquosas e solo, utilizando reflectometria no domínio do tempo (TDR). Além disso, o comportamento de biodegradação das matrizes poliméricas será investigado utilizando o respirômetro Bartha. Os resultados esperados abrangem os papéis do CNF modificado e da lignina como transportadores biodegradáveis, retardando efetivamente a solubilidade dos nutrientes no contexto da produção de EEF.