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Preparação de nanocompósitos a partir de uréia modificada com glicerol para otimização do processo de liberação controlada de nutrientes

Processo: 18/10104-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2018
Vigência (Término): 30 de novembro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Luiz Henrique Capparelli Mattoso
Beneficiário:Amanda Soares Giroto
Instituição-sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos, SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/10636-8 - Da fábrica celular à biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistêmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas, AP.BIOEN.TEM
Assunto(s):Nanopartículas   Polímeros   Nanocompósitos

Resumo

O atual cenário mundial é de aumento do preço dos fertilizantes e de forte dependência brasileira às importações desses insumos, o que implica no custo final dos alimentos. O uso mais eficiente de fertilizantes, principalmente macronutrientes (nitrogênio, fósforo, potássio - N, P e K), é essencial para a obtenção de máxima produtividade das culturas aliado também à minimização das possíveis perdas dos nutrientes para o ambiente. Os fertilizantes de liberação controlada podem contribuir na administração racional desses insumos, no entanto, a alta demanda (da ordem de toneladas por aplicação) exige que os teores nutricionais sejam maximizados e que os processos de produção sejam simples e de elevadaprodutividade, baseados em matérias primas de baixo custo. Assim, a proposta deste trabalho édesenvolver uma classe de nanocompósitos com matrizes à base de ureia parcialmente polimerizada (fonte nutriente de N) utilizando resíduos de biorrefinarias, que faz parte do projeto temático "Da Fábrica Celular à Biorrefinaria Integrada Biodiesel-Bioetanol: uma Abordagem Sistêmica Aplicada a ProblemasComplexos em Micro e Macroescalas" (Processo FAPESP 2016/10636-8). Esta matriz polimérica será então modificada com nanopartículas também fonte de nutrientes, de forma que a microestrutura e o grau de polimerização possam sinergicamente modular seu comportamento de liberação de nutrientes. A matriz polimérica a investigar será baseada na polimerização parcial de ureia por condensação utilizandodi-isocianatos e glicerol, resíduo abundante da produção de biodiesel, nos quais diferentes graus de polimerização serão investigados acerca de sua influência no processo de liberação de N. A modificação de propriedades será feita principalmente utilizando fontes minerais de nutrientes na forma denanopartículas (fosfato supertriplo, KCl, entre outros) onde o grau de dispersão e homogeneidade serão investigados quanto à influência na liberação de cada um dos nutrientes. Para atender à alta demanda deprodução típica da área de fertilizantes, será investigada a adequação destas formulações a processos de alta produtividade, como extrusão. Testes de liberação dos nutrientes em meio aquoso serão realizados para determinação prévia da taxa de liberação específica, bem como testes de mineralização em soloincubado,biodegradabilidade dos compósitos, além de ensaios em casa de vegetação com plantas teste. A compreensão da influência do grau de polimerização da matriz, da interação com as nanocargas e dos aspectos do processamento destes materiais contribuirão com o entendimento do processo difusional denutrientes em estruturas parcialmente solúveis, dando subsídios para o projeto de novos sistemas fertilizantes integrados com cargas extremamente elevadas de nutrientes e de produção industrial viável.