Produção de fertilizantes de eficiência aprimorada utilizando nanofibrilas de lignocelulose (LCNF) advindas de caule de lúpulo pré-tratado (Humulus lupulus L.)

• Processo: 24/04255-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 31 de maio de 2024
• Data de Término da vigência: 27 de setembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Engenharia Agrícola - Engenharia de Processamento de Produtos Agrícolas
• Pesquisador responsável: Sarita Candida Rabelo
• Beneficiário: Guilherme Mangili Vidal de Negreiros
• Supervisor: Maria Soledad Peresin
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Botucatu. Botucatu , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Auburn University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/09250-1 - Avaliação da Produção de Nanoceluloses a partir do Resíduo Lignocelulósico da Cultura do Lúpulo, BP.IC
• Assunto(s): Biomassa Biorrefinarias Bioeconomia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomass | biorefinery | enhanced efficiency fertilizers | hop stem | lignocellulose nanofibrils | Bioeconomia

Resumo

O crescimento da população mundial exige um aumento significativo da produtividade agrícola, e o uso de fertilizantes tem um grande impacto nesse processo. No entanto, os fertilizantes atualmente utilizados no mercado apresentam problemas de aplicação, como o escoamento de nutrientes, a lixiviação, a volatilização e a degradação, que podem reduzir a disponibilidade de nutrientes para as culturas. Além disso, uma vez que a maioria dos fertilizantes comerciais atuais são feitos de polímeros sintéticos, a sua aplicação contribui para os problemas ambientais contínuos associados a materiais não biodegradáveis. Os Fertilizantes de Eficiência Melhorada (FEMs) são tecnologias de agricultura de precisão que podem diminuir a frequência de aplicação de fertilizantes através da libertação lenta e do fornecimento controlado de nutrientes, resultando numa melhor qualidade dos nutrientes do solo e numa maior produtividade e rendimento das culturas através de uma solução agrícola sustentável com custos operacionais mais baixos, aumentando a retenção de fertilizantes nas culturas e abrandando a libertação de nutrientes. As nanofibrilas de lignocelulose podem ser consideradas matérias-primas interessantes para a formulação de FEM, uma vez que são biodegradáveis e proporcionam uma melhor distribuição e absorção de nutrientes pelas plantas, além disso detém de um custo inferior quando comparados com a nanocelulose purificada. O resíduo da cultura do lúpulo é um residuo do processamento da cultura do lúpulo sem valor de mercado. O teor relativamente elevado de celulose e lignina na sua composição química torna-o um potencial candidato atrativo para a produção de FEM para o fornecimento controlado de nutrientes. Assim, o objetivo deste projeto é avaliar o potencial do resíduo de lúpulo nanoestruturado pré-tratado como matriz para a produção de FEMs contendo nitrogenio (N), fósforo (P), potássio (K) e validar o seu desempenho de libertação controlada. Para este efeito, serão produzidas nanofibrilas de lignocelulose (NFLGs) através da refinação mecânica de polpas pré-tratadas, seguida de dissolução alcalina a frio e regeneração ácida para produzir pérolas a partir de NFLGs. A caraterização físico-química das NFLGs e das pérolas será efectuada utilizando diferentes técnicas de caraterização. As pérolas serão então carregadas por imersão em soluções saturadas de nitrogenio (N), fósforo (P) e potássio (K) para produzir FEMs. Os FEMs serão avaliados quanto ao perfil de libertação de nutrientes para validar o seu desempenho de libertação controlada. Por fim, será efetuado um revestimento da superfície dos FEMs com materiais hidrofóbicos para estudar o seu potencial efeito positivo no aumento da retenção e no retardamento da libertação de NPK.