Desenvolvimento e aplicação de materiais biodegradáveis na agricultura
| dataload.collectionmapped | 01 - Doutorado - Biotecnologia | pt_BR |
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| dc.contributor.advisor | Oliveira, André Luiz Martinez de [Orientador] | pt_BR |
| dc.contributor.author | Moreira, Amanda Aleixo | pt_BR |
| dc.contributor.banca | Yamashita, Fábio | pt_BR |
| dc.contributor.banca | Medina, Cristiane de Conti | pt_BR |
| dc.contributor.banca | Rocha, Thaís de Souza | pt_BR |
| dc.contributor.banca | Vercelheze, Ana Elisa Stefani | pt_BR |
| dc.contributor.banca | Debiagi, Flávia | pt_BR |
| dc.contributor.coadvisor | Yamashita, Fábio [Coorientador] | pt_BR |
| dc.coverage.spatial | Londrina | pt_BR |
| dc.date.accessioned | 2024-05-01T14:44:56Z | |
| dc.date.available | 2024-05-01T14:44:56Z | |
| dc.date.created | 2019.00 | pt_BR |
| dc.date.defesa | 2019 | pt_BR |
| dc.description.abstract | Resumo: O alto desempenho dos materiais produzidos a partir de polímeros não degradáveis tem permitido sua aplicação em diversas áreas, incluindo a agricultura, que analisa o problema de sua eliminação quando a vida útil termina Considerando a importância dos plásticos na fabricação de materiais para uso agrícola e a necessidade de diminuir o desperdício de plásticos no meio ambiente, este trabalho teve como objetivo desenvolver materiais plásticos biodegradáveis para aplicações agrícolas sustentáveis As formulações de materiais biodegradáveis foram produzidas pelos processos de extrusão, seguido pela moldagem por injeção, com diferentes fibras naturais (bagaço de cana, casca de aveia e resíduo de exuvia de bicho da seda), tanino, glicerol, polímeros como polivinil álcool (PVA), poliácido lático (PLA) e amido, bem como fosfato de rocha, açúcar, extrato de levedura, leite em pó desnatado, como nutrientes O trabalho foi realizado em quatro etapas, na primeira foram produzidos compósitos com PVA e as diferentes fibras naturais, mesma concentração, totalizando três formulações, as quais foram capazes de aumentar a atividade microbiana do solo conforme sua biodegradação em até 38% após 35 dias, em substrato orgânico florestal, acompanhada pelas determinações de parâmetros microbiológicos do solo (C-BMS, RBS e qCO2), pH, composição protéica e de açúcares dos compósitos, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por infravermelho com transformada de Fourier, a cada sete dias, servindo de base para projeção de novos produtos biotecnológicos Na segunda etapa foi selecionado o bagaço de cana, por apresentar menor taxa de biodegradação comparada às outras fibras, adicionado tanino e realizada a substituição do PVA pelo PLA para o desenvolvimento de compósitos de fontes renováveis, os quais foram avaliados quanto à influência da adição de tanino nas propriedades mecânicas, solubilidade e absorção de água e o efeito até 6 dias da biodegradação em substrato orgânico florestal, quanto sua estrutura, morfologia, propriedade termogravimétrica e cristalinidade A formulação com tanino apresentou melhor rendimento de produção, melhores propriedades mecânicas e degradação mais lenta Na terceira etapa as formulações de compósitos com e sem tanino foram utilizadas para fabricação de tubetes (12 cm x 3–1,5 cm) e avaliados o efeito no solo [mistura de solo a granel (Alfisol) e areia (1: 2 g/g, respectivamente)] por 18 dias, utilizando indicadores microbiológicos (N-BMS, C-BMS, RBS e qCO2) e químicos (pH, Corgânico, Norgânico, Al, K, Ca, Mg e P) de qualidade do solo O estudo de biodegradação demonstrou uma meia-vida de 12 dias no solo para tubetes sem tanino e 15 dias para tubetes com tanino A análise dos indicadores microbiológicos indicou um estímulo da população e atividade microbiana em resposta à adição de materiais biodegradáveis, com menor efeito nos solos onde a formulação contendo tanino foi adicionada Os indicadores químicos apresentaram valores aumentados de pH, K, Ca e P em relação ao solo sem material introduzido Na quarta etapa o tubete com tanino foi selecionado, devido seu melhor processamento e vida útil, para imobilização de Azospirillum brasilense Abv5 e a imersão seqüencial do tubete em duas soluções diferentes (goma xantana-amido seguida por uma base de gelatina) foi à melhor estratégia para imobilizar as células Ab-V5, levando à alta densidade populacional das células e viabilidade até 56 dias de armazenamento Além disso, as células imobilizadas foram liberadas rápida e facilmente dos tubetes quando imersas em água ou enterradas na areia, sugerindo inclusive a conversão de compostos nutricionais liberados dos tubetes em biomassa bacteriana A aplicação como inoculante nos tubetes bacterizados em mudas de tomate foi eficiente, com aumentos em todos os parâmetros avaliados para a planta Portanto, os materiais e os processos descritos no presente estudo demonstram grande potencial em combinar o design de materiais biodegradáveis para aplicações biotecnológicas, no condicionamento e biorremediação de solos degradados, desenvolvimento de produtos agrícolas e florestais (recipientes) e como suporte para bactérias promotoras de crescimento vegetal, sendo altamente sustentáveis | pt_BR |
| dc.description.abstractother1 | Abstracts: The high performance of materials produced from non-degradable polymers has allowed its application in several areas includding agriculture, whichraises the problem of its disposal when useful life-time ends Considering the importance of plastics in manufacturing materials for agricultural use and the need to decrease the waste of plastics in environment, this work aimed to develop biodegradable plastic materials for sustainable agriculture applications The formulations of biodegradable materials were produced by extrusion processes, followed by injection molding with different natural fibers (sugarcane bagasse, oat hulls and silkworm exuvia), tannin, glycerol, polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), polylactic acid (PLA) and starch, as well as rock phosphate, sugar, yeast extract, skim powdered milk, as nutrients The work was carried out in four steps, in the first one were produced composites with PVA and the different natural fibers, same concentration, totaling three formulations, which were able to increase the microbial activity of the soil according to its biodegradation in up to 38% after 35 days, in organic forest substrate, accompanied by determinations of soil microbiological parameters (MBC, RB and qCO2), pH, protein and sugar composition of the composites, scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy, every seven days , serving as the basis for the projection of new biotechnological products In the second step, the sugarcane bagasse was selected, because it presented a lower rate of biodegradation compared to the other fibers, tannin was added and PLA was replaced by PLA for the development of composites from renewable sources, which were evaluated for the influence of the addition of tannin on the mechanical properties, solubility and absorption of water and the effect up to 6 days of biodegradation in forest organic substrate, as well as its structure, morphology, thermogravimetric properties and crystallinity The formulation with tannin presented better production yield, better mechanical properties and slower degradationIn the third step the formulations of composites with and without tannin were used to manufacture tubes (12 cm x 3-15 cm) and evaluated the effect on the soil [mixture of bulk soil (Alfisol) and sand (1: 2 w/w, respectively)] for 18 days, sing microbiological indicators (MBN, MBC, RB and qCO2) and soil chemical quality (pH, Corganic, Norganic, Al, K, Ca, Mg and P) The biodegradation study demonstrated a half-life of 12 days in the soil for tubes without tannin and 15 days for tubes with tannin Analysis of microbiological indicators indicated a population stimulus and microbial activity in response to the addition of biodegradable materials, with a lower effect in soils where the tannin-containing formulation was added The chemical indicators presented increased values of pH, K, Ca and P in relation to the soil without introduced material In the fourth step, the tannin tube was selected, due to its better processing and service life, for immobilization of Azospirillum brasilense Abv5 and the sequential immersion of the tube in two different solutions (starch-xanthan gum based followed by a gelatin-starch based) was the best strategy to immobilize the Ab-V5 cells, leading to the high population density of the cells and viability up to 56 days of storage In addition, immobilized cells were fast and easily released from the containers when immersed in water or buried in sand, even suggesting the conversion of nutritional compounds released from the containers into bacterial biomass The application as inoculant in the bacterized tubes in tomato plants was efficient, with increases in all parameters evaluated for the plant Therefore, the materials and processes described in the present study demonstrate the huge potential in combining the design of biodegradable materials for biotechnological applications, in the conditioning and bioremediation of degraded soils, the development of agricultural and forestry products (containers) and as a support for growth promoting bacteria, being highly sustainable | pt_BR |
| dc.description.notes | Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Universidade Estadual de Londrina, Cento de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia | pt_BR |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.uel.br/handle/123456789/15097 | |
| dc.language | por | |
| dc.relation.coursedegree | Doutorado | pt_BR |
| dc.relation.coursename | Biotecnologia | pt_BR |
| dc.relation.departament | Centro de Ciências Exatas | pt_BR |
| dc.relation.ppgname | Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia | pt_BR |
| dc.subject | Plásticos biodegradáveis | pt_BR |
| dc.subject | Biotecnologia agrícola | pt_BR |
| dc.subject | Resíduos agrícolas | pt_BR |
| dc.subject | Agricultural biotechnology | pt_BR |
| dc.subject | Biodegradable Plastics | pt_BR |
| dc.title | Desenvolvimento e aplicação de materiais biodegradáveis na agricultura | pt_BR |
| dc.type | Tese | pt_BR |
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