Hidrogéis biodegradáveis superabsorventes: processo de produção, caracterização e potencial de aplicação na agricultura

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dc.contributor.advisorOliveira, Suzana Mali de
dc.contributor.authorKishima, João Otávio Ferraro
dc.contributor.bancaOliveira, André Luiz Martinez de
dc.contributor.bancaBeluci, Natália de Camargo Lima
dc.contributor.coadvisorMantovan, Janaina
dc.coverage.extent86 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-11T13:04:01Z
dc.date.available2024-10-11T13:04:01Z
dc.date.issued2024-02-28
dc.description.abstractOs indícios das mudanças climáticas e dos impactos relacionados ao uso extensivo de materiais sintéticos não biodegradáveis são cada vez mais evidentes. Os seus prejuízos vão além da destruição da fauna e flora, incluindo também a inutilização, quase permanente, de recursos hídricos e terrestres, bem como o aumento da insegurança alimentar. Sabendo disso, a busca por soluções para esses problemas se mostra de extrema urgência. Biopolímeros, são materiais poliméricos de fonte renovável, que apresentam grande aplicabilidade para a produção de hidrogéis, materiais poliméricos tridimensionalmente reticulados, com elevada capacidade de absorção de água. A extrusão reativa é uma tecnologia que pode ser empregada para a obtenção de novos materiais e misturas poliméricas, usando processos que ocorrem na ausência de solventes e efluentes, geralmente em etapa única, e em um curto espaço de tempo. O estudo teve como objetivo, produzir e caracterizar hidrogéis biodegradáveis superabsorventes para uso na agricultura a partir das misturas de diferentes biopolímeros (amido, gelatina, celulose, e goma xantana) e glicerol como plastificante, empregando-se o processo de extrusão reativa em etapa única e ácido cítrico como agente reticulante. Foram obtidos hidrogéis no formato de pellets, com a capacidade de absorver entre 187% a 492% o seu peso em água. O processo de extrusão reativa foi capaz de induzir novas ligações, ésteres e amidas, evidenciadas pelas bandas características na espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O uso do ácido cítrico como agente reticulante se mostrou eficiente, e o maior teor de ácido cítrico (3%) levou à obtenção de amostras com maior grau de intumescimento, além disso a porosidade da sua estrutura interna parece ter favorecido o maior intumescimento. Nos ensaios preliminares de aplicação, verificou-se que quando a formulação com maior teor de ácido cítrico foi empregada, a concentração de 5% do hidrogel em solo aumentou significativamente a capacidade de retenção de água do solo e resultou na maior taxa de germinação das sementes de milho testadas. O processo de extrusão se mostrou eficiente na obtenção de hidrogéis biodegradáveis, com as vantagens de ser um processo escalonável e ambientalmente amigável
dc.description.abstractother1The signs of climate change and the impacts related to the extensive use of non-biodegradable synthetic materials are increasingly evident. Their damage goes beyond the destruction of fauna and flora and includes almost permanent destruction of water and land resources and increased food insecurity. Knowing this, the search for solutions to these problems is extremely urgent. Biopolymers are polymeric materials from renewable sources that have great applicability for the production of hydrogels, which are three-dimensionally cross-linked polymeric materials with high water absorption capacity. Reactive extrusion is a technology that can be used to obtain new polymeric materials and mixtures using processes that occur in the absence of solvents and effluents, usually in a single step and in a short time. This study aimed to produce and characterize superabsorbent biodegradable hydrogels for agricultural use from mixtures of different biopolymers (starch, gelatin, cellulose and xanthan gum) and glycerol as a plasticizer using a single-stage reactive extrusion process and citric acid as a crosslinking agent. Hydrogels in the form of pellets were obtained, with the capacity to absorb between 187% and 492% of their weight in water. The reactive extrusion process was able to induce new bonds, esters, and amides, as evidenced by the characteristic bands in Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The use of citric acid as a crosslinking agent proved to be efficient, and the higher content of citric acid (3%) resulted in samples with a higher degree of swelling, and the porosity of its internal structure favored greater swelling. In the preliminary application tests, it was found that when the formulation with the highest citric acid content was used, the 5% concentration of the hydrogel in soil significantly increased the field capacity and resulted in the highest germination rate of the maize seeds tested. The extrusion process proved to be efficient in obtaining biodegradable hydrogels, with the advantages of being scalable and environmentally friendly
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18014
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Bioquímica e Biotecnologia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia
dc.subjectBiopolímeros hidrofílicos
dc.subjectExtrusão reativa
dc.subjectDéficit hídrico
dc.subject.capesCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.cnpqCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.keywordsHydrophilic biopolymers
dc.subject.keywordsReactive extrusion
dc.subject.keywordsWater stress
dc.titleHidrogéis biodegradáveis superabsorventes: processo de produção, caracterização e potencial de aplicação na agricultura
dc.title.alternativeBiodegradable superabsorbent hydrogels: production process, characterization and potential application in agriculture
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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