Desenvolvimento e otimização de hidrogéis para aplicações agrícolas

• Processo: 18/08579-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de setembro de 2019 - 31 de dezembro de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Adriel Bortolin
• Beneficiário: Adriel Bortolin
• Empresa Sede: Adriel Bortolin
• CNAE: Cultivo de cana-de-açúcar ; Cultivo de laranja ; Cultivo de café
• Município: Rio Claro
• Pesquisadores associados: Cauê Ribeiro de Oliveira ; Fauze Ahmad Aouada ; José Manoel Marconcini ; Luiz Henrique Capparelli Mattoso
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/12823-8 - Desenvolvimento e otimização de hidrogéis para aplicações agrícolas, BP.PIPE
• Assunto(s): Nanotecnologia Micronutrientes Nanocompósitos Liberação controlada de fármacos Fertilizantes Macronutrientes Hidrogéis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fertilizantes | hidrogel | Liberação Controlada | macronutrientes | micronutrientes | nanocompósito | Nanotecnologia

Resumo

A eficiência do uso de fertilizantes depende de fatores ambientais como volatilização, lixiviação, erosão, dentre outros, além da disponibilidade de água para que haja absorção pelas plantas - o que depende, portanto, de adequada retenção de umidade do solo. Portanto um material multifuncional, que forneça água para cultivos por um tempo prolongado e promova o controle da liberação de nutrientes, garantindo que estejam no solo de maneira controlada e absorvível pelas plantas, reduziria gastos com nutrientes e riscos de contaminação ambiental. Hidrogéis - materiais que apresentam alta capacidade hídrica - poderiam atender ambos os requisitos, porém não há recomendação para uso destes em fertilização: atualmente os materiais disponíveis comercialmente são produtos importados que visam apenas o controle hídrico para os cultivares, com capacidade de carregamento de água de 200-400 vezes seu peso em água. Seu uso agrícola é bastante restrito a mudas (florestais, citros, etc), sem significativo histórico em cultivos anuais, e no geral, os fabricantes não recomendam a administração concomitante aos fertilizantes na mesma aplicação, alegando significativa queda da capacidade de intumescimento. Porém, estudos anteriores do proponente deste projeto PIPE demonstraram que modificações na estrutura polimérica de hidrogéis podem aumentar consideravelmente esses valores de intumescimento (de 800 a 5000 vezes), além de ter-se demonstrado que argilominerais como modificantes favorecem sua interação com nutrientes, para obter um comportamento de liberação controlada e menor custo de produção. Entretanto, para uma prova de conceito consistente para o mercado agronômico, deve-se ainda responder algumas questões: qual é a proporção ideal entre reagentes e modificantes do hidrogel, considerando propriedades desejadas e custo efetivo de produção; qual é a biodegradabilidade efetiva desses materiais em solo, considerando-se a possibilidade de aplicação em cultivos anuais; e qual a capacidade de controlar a liberação de nutrientes em estudos em casas de vegetação, utilizando sistemas reais. Estes questionamentos, que espera-se sanar neste projeto PIPE, permitirão projetar um material de síntese economicamente viável para produção em larga escala e competitivo com os hidrogéis disponíveis, adequado para a liberação controlada de nutrientes - o que é um diferencial importante em relação aos produtos atualmente comercializados. As avaliações de viabilidade em casa de vegetação, comparados aos dados de produção (econômicos), permitirão adequar o produto para mercados diversificados, principalmente visualizando-se culturas anuais ou sazonais (cana de açúcar, milho, hortaliças, etc), onde a demanda de materiais poderá exceder em muito o atual mercado de plantas perenes. (AU)