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Estruturas poliméricas como matrizes hospedeiras para nutrientes de liberação programada: fertilizantes ambientalmente amigáveis

Processo: 19/02535-5
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de maio de 2019 - 30 de abril de 2022
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química
Pesquisador responsável:Roselena Faez
Beneficiário:Roselena Faez
Instituição Sede: Centro de Ciências Agrárias (CCA). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Araras , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Claudinei Fonseca Souza
Assunto(s):Fertilizantes  Fertilizantes de liberação controlada  Polímeros  Biopolímeros  Nanocelulose  Spray drying 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Biopolímeros | Fertilizantes | liberação programada | nanocelulose | Processamento térmico | secagem por aspersão | Polímeros

Resumo

O tema principal deste projeto é a preparação, caracterização e aplicação de estruturas poliméricas como matrizes hospedeiras para nutrientes de liberação programada em solo e planta. O projeto engloba três principais metas: 1) Preparação de micropartículas de quitosana/nanocelulose/nutriente (Cs/NC/nutriente) nanocelulose/nutriente (NC/nutriente) e por secagem por atomização; 2) Processamento térmico de compósitos de PHB/amido ou PHB/TPS aditados com micropartículas de NC/nutriente; 3) Preparação de compósitos por pastilhamento (prensagem mecânica) em três camadas utilizando fibras de hemicelulose e celulignina como camadas externas para recobrimento das micropartículas Cs/NC/nutriente ou NC/nutriente. Adicionalmente, estes materiais serão caracterizados térmica, estrutural e morfologicamente e o mecanismo de liberação em água e solo será avaliado em função das estruturas obtidas e relacionadas com o processo de biodegradação, que também será avaliado. A motivação está no uso de matrizes poliméricas sustentáveis (fonte de matéria-prima, processos para fabricação e biodegradação pós-uso) e a sua aplicação no solo com acompanhamento in situ da liberação do nutriente por uma técnica eletromagnética que avalia a movimentação iônica em sistemas particulados, como é o caso do solo. A pesquisa de fertilizantes ambientalmente amigáveis tem crescido nas últimas décadas devido às inúmeras vantagens para a agricultura, tais como o aumento da eficiência do uso de fertilizantes, fornecendo níveis regulares e contínuos para a nutrição das plantas ao longo do tempo sem agredir o solo pós-uso. Os polímeros, Cs, PHB e amido oferecem oportunidades únicas para serem utilizados em formulações de fertilizantes ambientalmente amigáveis e o estudo de métodos de preparação de compósitos com NC para encapsular nutrientes iônicos é inovador na área. O grupo vem trabalhando tanto com Cs quanto com PHB utilizando argilominerais e bagaço de cana-de-açúcar e estudos prévios, demonstram a potencialidade do uso destes materiais para aumentar a eficiência dos fertilizantes. É importante destacar que o uso da técnica da TDR no monitoramento in situ da liberação do nutriente no solo é inovador nesta área de materiais aplicados à agricultura e fornecerá informações de forma rápida e precisa sobre a eficiência do material no solo e planta de curto a longo prazo. Finalmente, a química aplicada à agricultura é um dos aspectos importantes do projeto, principalmente, em função do enfoque multidisciplinar da UFSCar-Araras. Vem de encontro com a consolidação de um núcleo de estudo que agrega diferentes profissionais em uma temática única, o ambiente.O presente projeto tem duração estimada de 24 meses e será desenvolvido por dois docentes da UFSCar. Durante este período pretende-se continuar inovando na área de materiais aplicados à agricultura e ambiente e expandir o grupo de pesquisa já consolidado na área de materiais poliméricos no campus de Araras com a formação regular de recursos humanos (graduação e pós-graduação) neste campo de atuação. (AU)

Matéria(s) publicada(s) no Pesquisa para Inovação FAPESP sobre o auxílio:
Grupo usa celulose para retardar a liberação de fertilizantes no solo e criar vasos autofertilizantes 
Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
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Publicações científicas (14)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
FRANCA, DEBORA; ANGELO, LUCIANA M.; SOUZA, CLAUDINEI F.; FAEZ, ROSELENA. Biobased Poly(3-hydroxybutyrate)/Starch/Cellulose Nanofibrils for Nutrients Coatings. ACS APPLIED POLYMER MATERIALS, v. 3, n. 6, p. 3227-3237, . (19/02535-5, 17/24595-4)
PEREIRA, TAMIRES DOS SANTOS; DIAS NEVES BINOTTO, VILMA DAMIAN; FAEZ, ROSELENA. Multilayer films of carboxymethylcellulose/zeolite as smart materials for macro and micronutrients delivery. Microporous and Mesoporous Materials, v. 302, . (19/02535-5, 18/03235-2)
FRANCA, DEBORA; DE BARROS, JOAO RICARDO SHIBATA; FAEZ, ROSELENA. Spray-dried cellulose nanofibrils microparticles as a vehicle for enhanced efficiency fertilizers. Cellulose, v. 28, n. 3, . (19/02535-5, 17/24595-4)
MESSA, LUCAS LUIZ; CONTIERI, GABRIELA APARECIDA; FAEZ, ROSELENA. Sugarcane Bagasse Fibers Derivatives and Their Application in Chitosan-Based Composite Films for NPK Fertilizer Release. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. N/A, p. 11-pg., . (19/02535-5, 19/08057-8, 17/03980-7)
CHIAREGATO, CAMILA GRUBER; FRANCA, DEBORA; MESSA, LUCAS LUIZ; PEREIRA, TAMIRES DOS SANTOS; FAEZ, ROSELENA. review of advances over 20 years on polysaccharide-based polymers applied as enhanced efficiency fertilizer. Carbohydrate Polymers, v. 279, . (14/06566-9, 19/02793-4, 18/03235-2, 17/24595-4, 19/02535-5, 17/03980-7)
MESSA, LUCAS LUIZ; FAEZ, ROSELENA; HSIEH, YOU-LO. Phosphorylated cellulose nanofibrils from sugarcane bagasse with pH tunable gelation. CARBOHYDRATE POLYMER TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS, v. 2, p. 8-pg., . (19/02535-5, 19/08057-8)
CHIAREGATO, CAMILA GRUBER; SOUZA, CLAUDINEI FONSECA; FAEZ, ROSELENA. Plasticized Poly(vinyl alcohol)/Starch as a Nutrient Delivery System for Macro and Micronutrients. ACS AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY, v. 3, n. 4, p. 12-pg., . (19/02535-5, 19/02793-4)
ANGELO, LUCIANA MORETTI; FRANCA, DEBORA; FAEZ, ROSELENA. Biodegradation and viability of chitosan-based microencapsulated fertilizers. Carbohydrate Polymers, v. 257, . (17/24595-4, 19/02535-5)
CHIAREGATO, CAMILA GRUBER; FAEZ, ROSELENA. Micronutrients encapsulation by starch as an enhanced efficiency fertilizer. Carbohydrate Polymers, v. 271, . (19/02535-5, 19/02793-4)
ULRICH, GABRIELLA D.; FAEZ, ROSELENA. Thermal, Mechanical and Physical Properties of Composite Films Developed from Seaweed Polysaccharides/Cellulose Nanofibers. JOURNAL OF POLYMERS AND THE ENVIRONMENT, v. N/A, p. 13-pg., . (19/02535-5)
MESSA, LUCAS LUIZ; FAEZ, ROSELENA. Spray-dried chitosan/nanocellulose microparticles: synergistic effects for the sustained release of NPK fertilizer. Cellulose, v. 27, n. 17, p. 10077-10093, . (17/03980-7, 19/02535-5)
MESSA, LUCAS LUIZ; HSIEH, YOU-LO; FAEZ, ROSELENA. Sugarcane bagasse derived phosphorylated cellulose as substrates for potassium release induced by phosphates surface and drying methods. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 187, p. 10-pg., . (19/02535-5, 17/03980-7, 19/08057-8)
PEREIRA, TAMIRES DOS SANTOS; FERNANDES, LARISSA SANTOS; SOUZA, CLAUDINEI FONSECA; FAEZ, ROSELENA. Biodegradable Enhanced Efficiency Fertilizer Based on Biopolymers/Zeolites Films' Assembly. ACS AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY, v. 1, n. 3, p. 12-pg., . (19/02535-5, 18/03235-2)
FRANCA, DEBORA; ANGELO, LUCIANA M.; SOUZA, CLAUDINEI F.; FAEZ, ROSELENA. Biobased Poly(3-hydroxybutyrate)/Starch/Cellulose Nanofibrils for Nutrients Coatings. ACS APPLIED POLYMER MATERIALS, v. 3, n. 6, p. 11-pg., . (17/24595-4, 19/02535-5)

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MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE FILMES BASEADOS EM FIBRAS DE CELULOSE DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR PARA APLICAÇÕES EM LIBERAÇÃO PROLONGADA DE NUTRIENTES E COMO MATERIAL DE EMBALAGEM, NUTRIÇÃO E PRODUÇÃO DE MUDAS DE PLANTAS BR1020210244593 - Fundação Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) ; Universidade de São Paulo (USP) . ROSELENA FAEZ (UFSCar) e LUCAS LUIZ MESSA (USP). - 12 de março de 2021