EFEITO DO POLÍMERO HIDRATASSOLO SOBRE PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS EM SOLUÇÃO NUTRITIVA NO DESENVOLVIMENTO DA CEBOLINHA (Allium fistulosum L.)

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EFEITO DO POLÍMERO HIDRATASSOLO SOBRE PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS EM SOLUÇÃO NUTRITIVA NO DESENVOLVIMENTO DA CEBOLINHA (Allium fistulosum L.)

CAXIAS – MA 2011

EFEITO DO POLÍMERO HIDRATASSOLO SOBRE PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS EM SOLUÇÃO NUTRITIVA NO DESENVOLVIMENTO DA CEBOLINHA (Allium fistulosum L.)

Monografia apresentada à Direção do Curso de Química Licenciatura, como pré-requisito para obtenção do título de Licenciado em Química, da Universidade Estadual do Maranhão – UEMA, Centro de Estudos Superiores de Caxias – CESC

Orientador: Prof°. M. Sc. Raimundo Luiz Ferreira de Almeida Co-Orientador: Prof°. M. Sc. Manoel Euba Neto

CAXIAS – MA 2011

Moreira, Kleber Diego

Efeito do polímero hidratassolo sobre propriedades físico-químicas em solução nutritiva no desenvolvimento da cebolinha (allium fistulosum l.) /Kleber Diego Moreira - Caxias – MA. Centro de Estudos Superiores de Caxias – CESC/UEMA, 2011.

Monografia (Graduação) Curso de Química Licenciatura - Centro de Estudos Superiores de Caxias – CESC/UEMA, 2011.

Orientador: Raimundo Luiz Ferreira de Almeida

1.Hidrogéis. 2.Acrilato de Sódio. 3.Planta. 4.Água.

EFEITO DO POLÍMERO HIDRATASSOLO SOBRE PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS EM SOLUÇÃO NUTRITIVA NO DESENVOLVIMENTO DA CEBOLINHA (Allium fistulosum L.)

KLEBER DIEGO MOREIRA Apresentada em:_ /_/_

Prof°. M. Sc. Raimundo Luiz Ferreira de Almeida – Orientador Departamento de Química e Biologia – CESC/UEMA

Prof°. M. Sc. Manoel Euba Neto – 1°. Membro Examinador Departamento de Química e Biologia – CESC/UEMA

Prof°. M. Sc. Francisco Alberto Alencar Miranda – 2°. Membro Examinador Departamento de Química e Biologia – CESC/UEMA

Aos meus pais Gessi Jame Moreira e Sonia Maria Moreira, ao meu filho Kleber Diego Moreira Júnior,e esposa Silvone Morais de Ataídes Moreira, ao meu irmão Adriano Rodrigo Moreira e amigos.

Dedico-lhes

A Deus, Senhor do universo pela a vida e pela família que me concedeste.

educação que sempre me deram

Aos meus pais, Gessi Jame Moreira e Sonia Maria Moreira pelo amor, carinho e Ao meu filho Kleber Diego Moreira Júnior pelos momentos de alegria e de inspiração em buscar uma qualidade de vida melhor. Ao meu irmão Adriano Rodrigo Moreira pelo apoio ao longo dessa jornada.

A minha esposa Silvone Morais de Ataídes Moreira e pelo carinho e atenção.

Aos meus colegas por ao longo desses anos estarem sempre do meu lado, dividindo experiências que ficarão pelo resto da minha vida.

A todos os professores do curso de Química do CESC-UEMA pela paciência, incentivo e ajuda na elaboração deste trabalho.

A Universidade Estadual do Maranhão pela formação acadêmica. Aos funcionários do CESC-UEMA.

Diversas pesquisas têm sido realizadas com o intuito de encontrar alternativas que possibilitem incrementar a capacidade de retenção de água no solo com limitado potencial produtivo. Uma das alternativas utilizadas diz respeito ao uso de polímeros agrícolas super-absorventes, também chamados hidrogéis, com capacidade de armazenar centenas de vezes o seu peso em água, liberando a água gradativamente para as plantas possibilitando, assim, maiores intervalos entre irrigações. O objetivo do trabalho foi maximizar a produtividade e a eficiência do uso da solução nutritiva aplicada nos cultivos da cebolinha (Allium fistulosum L.) utilizando um polímero hidroabsorvente denominado hidratassolo, estabelecendo um manejo de irrigação mais adequado. O presente trabalho tem como, caracterizar o polímero hidratassolo em propriedades físico químico e demonstrar tais características em equações em função da sua absorção em função de temperatura que podem ser estudadas posteriormente em outras condições implementadas e no que se refere à sua capacidade de absorção em água e em soluções salinas avaliando assim o crescimento do vegetal em condições convencionais e na presença de hidrogel. O material utilizado foi o produto comercial hidratassolo, polímero artificial à base de acrilato de sódio, apresentado na forma granular com esferas de tamanho entre 1 a 4 m de diâmetro. A curva de absorção de água do hidratassolo foi determinada em função do tempo, utilizando-se amostras com peso inicial de 1g do produto comercial, alocadas em recipientes e submetidas à hidratação em 500 mL de água destilada por tempos preestabelecidos de: 5, 10, 20, 30, 60, 90, 120, 240 e 1440 minutos. O mesmo processo foi feito para verificar a capacidade de hidratação do polímero, inicialmente em soluções salinas de Nitrato de cálcio/Nitrato de potássio, na concentração de 231,45 mg/L de K, 202,9 mg/L de N e de 170mg/L de Ca, conforme Furlani (1999). Para correlacionar o efeito do polímero hidratado em solução nutritiva e o desenvolvimento de plantas de pequeno porte, foram utilizadas mudas de cebolinha (Allium fistulosum L.) em recipientes contendo cerca de 125 g de polímeros hidratados em solução nutritiva nos quais eram restabelecidas as concentrações iniciais de nutrição a cada cinco dias. Como controles foram utilizados cinco plantas cultivadas em métodos convencionais. Para averiguar a taxa de liberação de íons (NO3- ) para a planta, a cada cinco dias foram retiradas amostras dos polímeros e analisadas em espectrofotometria UV-Visível em meio aquoso. As amostras coletadas foram analisadas usando um padrão de nitrato entre 1 a 200 mg/L com um ajuste linear de 0,99987 em comprimento de onda de 408nm.Este trabalho demonstrou que os hidrogéis compostos por acrilato de sódio podem ser considerados como promissores para serem aplicados em diferentes campos na agricultura, destacando a liberação controlada de insumos agrícolas, por apresentarem grande capacidade de absorção de água e nutrientes em forma de soluções nutritivas, em relação ao desenvolvimento da planta pode observar uma diferença significativa entre os métodos, sendo o desenvolvimento da planta acondicionada no polímero mais rápido, com uma diferença acima de 5 cm no final do ciclo, em caso de produção em larga escala,a planta estará pronta para o consumo em um ciclo mais curto (precocidade),gerando maior rentabilidade no mesmo espaço de tempo.

Palavras-chave: Hidrogéis, Acrilato de Sódio, Planta, Água.

Several studies have been conducted in order to find alternatives that allow to increase the capacity of water retention in soil with limited productive potential. One alternative used with respect to the agricultural use of super-absorbent polymers, also called hydrogels, capable of storing hundreds of times its weight in water, slowly releasing water to the plants thus enabling longer intervals between irrigations. The objective was to maximize productivity and efficiency of the use of nutrient solution applied in the cultivation of onion (Allium fistulosum L.) using a polymer called hidroabsorvente hidratassolo, establishing a more adequate irrigation management. The present work is to characterize the polymer hidratassolo in chemical and physical properties demonstrate these characteristics in equations for each absorption as a function of temperature that can later be studied and implemented in other conditions with regard to their ability to absorb water salt solutions and thus evaluating the growth of vegetation in conventional conditions and in the presence of hydrogel. The material used was a commercial product hidratassolo, polymer-based artificial sodium acrylate, presented in granular form in spheres in size from 1 to 4 m in diameter. The absorption curve of water hidratassolo was determined as a function of time, using samples with starting weight of 1g of commercial product distributed into containers and subjected to hydration in 500 mL of distilled water for pre-set time: 5, 10, 20, 30, 60, 90, 120, 240 and 1440 minutes. The same process was done to verify the capacity of hydration of the polymer, initially in salt solutions of calcium nitrate / potassium nitrate at a concentration of 231.45 mg / L of K, 202.9 mg / L and 170mg of N / L Ca as Furlani (1999). To correlate the effect of the polymer hydrated in nutrient solution and the development of small plants, plants were used chives (Allium fistulosum L.) in containers containing about 125 g of hydrated polymers in nutrient solution in which the initial concentrations were restored nutrition every five days. Five were used as control plants grown in conventional methods. To determine the rate of release of ions (NO3-) to the plant every five days of polymer samples were taken and analyzed in UV-visible spectrophotometry in aqueous media. The samples were analyzed using a nitrate standard from 1 to 200 mg/L with a linear fit of 0.99987 at a wavelength of 408nm.Este study demonstrated that the hydrogels composed of sodium acrylate can be considered promising for application in different fields in agriculture, highlighting the controlled release of agricultural inputs by great ability to absorb water and nutrients in the form of nutrient solutions in relation to the plant can observe a significant difference between the methods, and the development of the plant wrapped the polymer faster, with an interval greater than 5 cm at the end of the cycle, in case of large-scale production, the plant will be ready for consumption in a shorter cycle (early), generating greater profitability at the same time.

Keywords: Hydrogels, sodium acrylate, Plant, Water.

preparação de hidrogéis (adaptado de DAVIS e ANSETH, 2002)17
Tabela 2- Lista dos pesos atômicos (PA) dos íons31

Tabela 1 - Alguns exemplos de polímeros naturais e monômeros sintéticos utilizados na

CASTRO, 199335
Quadro 1 - Principais fertilizantes sólidos solúveis usados em solução nutritiva3

Tabela 3 - Cálculo dos macro-nutrientes em mmol/L da solução nutritiva proposta por

contribuição de cada macro elemento para preparar 1000 L da solução nutritiva35

Quadro 2 - Resumo da quantidade de fertilizantes empregados e a taxa percentual de

36

Quadro 3 - Ajustes para cálculo dos macro-nutrientes em mmol/L da solução nutritiva proposta por CASTRO, 1993 em FURLANI (1999), por MOREIRA K. D (2010).

36

Quadro 4 - Cálculo dos macro-nutrientes em mmol/L da solução nutritiva proposta por CASTRO, 1993 em FURLANI (1999), por MOREIRA K.D (2010).

40

Quadro 5 - Taxa de absorção do polímero hidratossolo em água destilada e em soluções salinas de Nitrato de cálcio/Nitrato de potássio em função do tempo.

41

Quadro 6 - Dados obtidos com o Origin PRO 8 para a regressão exponencial Assimplótica dos processos de hidratação do polímero hidrorretentor com água destilada e em soluções salinas de Nitrato de cálcio/Nitrato de potássio IX

de Nitrato de cálcio/Nitrato de potássio em temperatura ambiente42

Quadro 7 – Dados obtidos com o Origin PRO 8 para a regressão decaimento exponencial dos processos de desidratação do polímero hidrorretentor em solução salina

Quadro 8 – Dados obtidos no espectrofotômetro SP-1105, para a curva de calibração de

4

íons NO3-

Quadro 9 – Coeficientes da equação de reta que representa a curva de calibração de

4
Allium fistulosum L, em método convencional e em hidrogel47

Quadro 10 – Regressão Exponencial Assimplótica ,que representa o crescimento da

nitrato em função do tempo48

Quadro 1 – Taxa de crescimento da cebolinha (Allium fistulosum L) e absorção de X

Figura 1 - Esquemas representativos das estruturas dos hidrogéis químico e, físico15
intumescido16
Figura 3 - Forma seca e hidratada do polímero hidrorretentor19
Figura 4 - Estrutura química do polímero20
Figura 5 - Hidratação do polímero hidrorretentor36
pontes de hidrogênio37
as mudas de cebolinha (Allium fistulosum L.) foram acomodadas38
B. Recipientes com mudas de cebolinha (Allium fistulosum L.)38
nitrato39
foram monitoradas durante um ciclo de 35 dias43

LISTA DE FIGURAS Figura 2 - Esquemas propostos para retículos de um hidrogel no a) estado seco e b) Figura 6 - Esquematização da hidratação do polímero hidrorretentor, com interações de Figura 7 - Hidratação do polímero hidrorretentor,com solução nutriva e recipientes onde Figura 8 - Reservatório de hidratação do polímero hidrorretentor ,com solução nutriva; Figura 9 - Foto do espectrofotômetro (modelo SP 1105) utilizado nas determinações Figura 10 - Plantas cultivadas em métodos convencionais.(controle) Todas as plantas XI

LISTA DE TABELAS/ QUADROSVII
LISTA DE FIGURASVIII
RESUMOX
1. INTRODUÇÃO14
2. REVISÃO DE LITERATURA18
2.1 – Polímeros Hidroabsorvente18
2.2 – Polímero hidrorretentor no sistema solo-planta21
2.3 – Funções do Nitrogênio24
2.4 – Solução Nutritiva25
3.OBJETIVO30
3.1 – Objetivo Geral30
3.2 – Objetivo Específico30
4. METODOLOGIA31
4.1 – Formulação de Soluções Nutritivas - Peso Atômico e Peso Molecular31
4.2 – Estimativa da Condutividade Elétrica32
4.3 – Cálculo de uma solução nutritiva completa em mg/l ou ppm32
4.4 - Taxa de hidratação e desidratação do polímero hidrorretentor36
)38
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO40
5.1 – Taxa de Absorção do Polímero Hidroretentor40
5.2 – Taxa de desidratação do Polímero Hidroretentor41

4.5 - Determinação espectrofotométrica de nitrato (NO3- 5.3 – Polímero Hidroretentor em solução nutritiva / Desenvolvimento da Allium fistulosum L

43
5.4 – Teor de nitrato4
46
6. CONCLUSÃO50
REFERÊNCIAS51

13 5.5 – Desenvolvimento da Allium fistulosum L em método convencional e em hidrogel. XIII

1.1 Materiais Poliméricos

A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetição). Assim, um polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas de milhares) unidades de repetição denominadas meros, unidos por ligação covalente. A matéria-prima para a produção de um polímero é o monômero, isto é, uma molécula que dá origem a uma unidade repetitiva.

Dependendo do tipo de monômero (estrutura química), do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação covalente, podemos dividir os polímeros em três grandes classes: Plásticos, Borrachas ou elastômeros e Fibras (CANEVAROLO JR. 2002):

• Plásticos: são materiais que contêm como componente principal, um polímero orgânico sintético e se caracterizam pela capacidade de se tornarem fluídos e assim são capazes de serem moldados, por ação do calor e pressão.

• Borrachas ou elastômeros: são materiais macromoleculares que exibem elasticidade em longa faixa, à temperatura ambiente.

• Fibras: é um corpo que tem uma razão elevada entre o comprimento e as dimensões laterais e é composto por principalmente de macromoléculas lineares, orientadas longitudinalmente.

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