Desenvolvimento de sistemas de liberação controlada de nutrientes agrícolas utilizando polímeros biodegradáveis derivados do glicerol

In this work, glycerol-derived polymers for controlled release of fertilizers were developed. Such systems aim to minimize fertilizer leaching and avoid groundwater contamination. Thermosetting polyesters were produced by polycondensation of glycerol with citric, adipic and succinic acids, to produce poly(glycerol adipate)-PGA, poly(glycerol citrate)-PGC, poly(glycerol succinate)PGSU, poly(glycerol l adipate -co-citrate) - PGCA, and poly(glycerol citrate cosuccinate) -PGCSU. These polymers with different hydrophobicity de grees were used to encapsulate 0; 2.5; 5; 10, 20 and 40 wt.% KCl. Polymers and polymers/fertilizer were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), thermal gravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). Results showed that all polymers are amorphous, as expected, and thermally stable up to 200°C.Moreover, depending on the comonomer, polymers were brittle and fragile or rubbery.KCl release studies were performed using UV-Vis spectrophotometry to release times of up to 120 h. Release profiles were dependent on the type of polymer obtained and therefore on its hydrophobicity/hydrophilicity, i.e., the release profile was modulated by the choice of comonomers used. These results indicate that it was possible to develop controlled release systems for fertilizers, adding value to glycerol and modulating profile release by the choice of polymer produced and quantity of the nutrient added.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNeste trabalho foram desenvolvidos polímeros à base de glicerol para liberação controlada de fertilizantes usados na agricultura. Tais sistemas visam minimizar as perdas por lixiviação e evitar a contaminação de lençóis freáticos. Poliésteres termofixos foram produzidos por condensação do glicerol com os ácidos di e trifuncionais para produzir o poli(adipato de glicerol)–PGA, poli(citrato de glicerol)–PGC, poli(succinato de glicerol)–PGSU, poli(adipato-cocitrato de glicerol)–PGCA, e poli(succinato-co-citrato de glicerol)–PGCSU. A esses polímeros foi incorporado o fertilizante cloreto de potássio (KCl), nas concentrações de 0; 2,5; 5; 10;20 e 40% e os polímeros e polímero/fertilizante obtidos foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Estudos da liberação do KCl foram realizados utilizando-se a espectrofotometria na região do UV-Vis para tempos de liberação de até 120 h. As análises mostraram poliésteres obtidos, como esperado, são amorfos (resultado esse também comprovado por DRX) e possuem uma estabilidade térmica de até 200°C.Análises fratográficas mostraram dois tipos de superfícies de fratura, características de polímeros borrachosos (rugosa e dúctil) e rígidos (lisa e frágil) relacionadas às estruturas dos polímeros e copolímeros obtidos. Os resultados de UV-VIS mostraram que os perfis de liberação do KCl foram dependentes da concentração do fertilizante e do tipo de polímero e, por conseguinte, do seu grau de hidrofobicidade/hidrofilicidade, mostrando que o perfil de liberação pode ser modulado pela escolha dos comonômeros usados na polimerização do glicerol.Tais resultados indicam que é possível desenvolver sistemas de liberação controlada para uso na agricultura que agregam valor ao glicerol, normalmente obtido com um subproduto do biodiesel, e têm seu perfil de liberação modulado pela escolha do polímero produzido e quantidade do fertilizante