Desenvolvimento e caracterização de micropartículas poliméricas como sistema carreador de nitrogênio, fósforo e potássio para plantas.

Abstract

Micropartículas poliméricas são sistemas carreadores de substâncias ativas que têm a capacidade de alterar as propriedades físico-químicas dos princípios ativos à elas incorporados, levando a algumas vantagens, além de proporcionar a minimização dos impactos ambientais gerados pelos métodos convencionais de fertilização. Com isto, este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar sistemas de liberação controlada carreadores dos nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio (NPK), através de micropartículas poliméricas de poli(ε-caprolactona) (PLC) e poliglicerol (PLG), a fim de criar uma possível alternativa para o uso de fertilizantes em produções agrícolas. Para atingir estes fins, inicialmente, utilizou-se de planejamentos experimentais para um estudo de preparo de amostras (micropartículas) para a análise em espectroscopia por absorção atômica por chama (FAAS) para a quantificação de potássio. Para tal processo, usou-se chapa aquecedora com agitação magnética com avaliação da degradação polimérica por um analisador de carbono orgânico total (TOC). Para o teor de carbono total (TC), o planejamento experimental completo 24 apontou o volume da amostra (VAM) como a variável significativa, em relação as demais variáveis volume de ácido (VAc), temperatura (T) e tempo de digestão (t). No entanto, de acordo com o gráfico da distribuição normal, observou-se uma possível interação significativa dos efeitos T e t. O mesmo foi notado para o TOC, incluindo o efeito das variáveis VAM × VAc × T, sugestivo de comportamento complexo. No planejamento experimental composto central (CCD) todas as variáveis foram novamente estudadas em outros níveis e o VAM foi a única significativa, promovendo uma diminuição de TC no menor nível estudado. Pela ANOVA um modelo quadrático, sem falta de ajuste, foi encontrado com o efeito significativo do termo quadrático VAc2. A condição ótima de digestão foi: 5,00 mL de amostra, 10,00 mL de ácido nítrico, 60 ºC e 90 min. Para otimizar o procedimento de síntese das partículas, estudou-se as variáveis que influenciam a taxa de associação (EE%) de NPK, por meio de planejamentos experimentais multivariados. As cinco variáveis estudadas foram: massa de poli(ε-caprolactona), massa de poliglicerol, volume de clorofórmio, volume de água na fase orgânica e concentração da solução de álcool polivinílico, e como resposta utilizou-se a taxa de associação de NPK. Por meio do planejamento fracionário 25-1 com triplicata no ponto central foi possível identificar que as cinco variáveis são significativas ao sistema e, para um estudo mais minucioso, aplicou-se o planejamento composto central (CCD) e a função de desejabilidade para definir as condições ótimas de associação dos nutrientes. Através dessa abordagem foi possível determinar as melhores condições de taxas de associação simultânea de NPK: 100 mg de poli(ε-caprolactona); 825 mg de poliglicerol; 9,25 mL de clorofórmio; 3,00 mL de água e 0,9% m/v para a solução de álcool polivinílico. Os resultados da caracterização mostraram partículas com diâmetros compreendidos entre 5 a 60 μm e uma eficiência de encapsulamento de 94,23% para o nitrogênio; 99,80% para o fósforo e 65,00% para o potássio. O perfil de liberação das micropartículas foi modulado com base na lei de Fick, onde eles são liberados através de um processo de difusão, e mostraram um comportamento esperado, isto é, mais lento e significativo em relação a estes nutrientes em solução pura. Estas observações fornecem evidências concretas da capacidade das micropartículas sintetizadas em propiciar a liberação contínua e prolongada de NPK para o processo de fertilização de plantas. Até onde se conhece, na literatura não são relatados trabalhos que avaliem a liberação controlada de NPK para plantas usando sistemas microestruturados, embora esse estudo apresente acentuada relevância no cenário econômico atual, uma vez que minimizará a utilização e a perda do princípio ativo de interesse. Além disso, este trabalho propõem uma alternativa de aplicação da um produto gerado abundantemente, e muitas vezes ainda sem utilização que é glicerina (na forma de poliglicerol). Assim este trabalho se torna de incomensurável importância, por apresentar um viés ambiental de bastante interesse, além do ineditismo para aplicação no agronegócio.