Plastificantes em revestimentos biodegradáveis de acetato de celulose e o seu efeito na solubilidade e na volatilidade de amônia em ureia

Abstract

O revestimento dos grânulos da ureia com polímeros é uma estratégia tecnológica para controlar a sua solubilização e reduzir a volatilização da NH 3 . Assim, um polímero natural, abundante e biodegradável como o acetato de celulose (AcC) pode ser uma alternativa interessante. A incorporação de plastificantes poderá, ainda, aumentar a eficácia deste revestimento. Portanto, neste trabalho apresentam-se os resultados da eficácia do revestimento da ureia com AcC sem plastificante (U_AcC) e com os plastificantes: polietileno glicol (U_AcC_Peg), triacetina (U_AcC_Trt), dietil ftalato (U_AcC_Def) e com plastificante comercial não identificado (U_AcC_P). Tomaram-se como referências a ureia revestida com polímero sintético da Kimberlit® com nome comercial Kimcoat-N (KMC) e a ureia granulada sem revestimento (U). Para o revestimento os grânulos de ureia foram imersos em formulações filmogênicas (ff) de AcC solubilizado em acetona com a adição, ou não dos plastificantes na proporção de 30 % (m/v) e, em seguida, foram rolados em placa de vidro para remoção do excesso de ff e secagem. Para avaliar a biodegradação foram produzidos filmes das ff. Avaliou a solubilização dos grânulos de ureia enterrados em solo umedecido contido em placas petri. Em cinco amostragens no intervalo de uma hora foram removidos grânulos e quantificada a ureia remanescente por método colorimétrico. Avaliou a NH 3 volatilizada em um sistema fechado contendo solo umedecido, sobre o qual foram depositados os grânulos de ureia. A NH 3 produzida foi carreada por um fluxo de ar e capturada em H 3 BO 3 20 g/L em doze amostragens no intervalo de 192 h e quantificada por titulação potenciométrica. Quantificou a volatilização total o pico de máxima volatilização (Nv max ) e o tempo em que ele ocorreu (Tv max ). A biodegradação dos filmes das ff de AcC adicionados ao solo umedecido foi avaliada pela produção do CO 2 e capturado em solução de 0,5 mol/L de KOH, de acordo com a norma ASTM D 5988-18. A solubilização total da U_AcC foi significativamente menor (38 %) do que a da U e apresentou menor solubilização do que a ureia KMC. As formulações U_AcC_Trt, U_AcC_Def e U_AcC_P foram mais eficazes do que a U_AcC, sendo que a U_AcC_Def e U_AcC_P reduziram a solubilização da ureia em 82 e 83 %, respectivamente. A U_AcC apresentou volatilização total 10 % menor do que a U, mas os plastificantes não proporcionaram redução adicional significativa na volatilização de NH 3 . No entanto, a U_AcC_P destacou por apesentar o menor Nv max e retardar o Tv max e a U_AcC_Def por apresentar a menor volatilização total. Os plastificantes aumentaram significativamente a biodegradação do AcC, sobretudo o dietil ftalato e o plastificante comercial não identificado. O dietil ftalato e o plastificante comercial não identificado têm potencial para ser empregado no revestimento da ureia com acetato de celulose para conferir- lhe características de liberação controlada. Palavras-chave: Polietileno glycol. Triacetina. Dietil ftalato. Solubilização. Volatilização de NH 3 . Biodegradação. Ureia de liberação controlada.

The coating of urea granules with polymers is a technological strategy to control their solubilization and reduce the volatilization of NH 3 . Thus a natural, abundant and biodegradable polymer such as cellulose acetate (AcC) can be an interesting alternative. The incorporation of plasticizers may also increase the effectiveness of this coating. Therefore, this work presents the results of the urea coating effectiveness with AcC without plasticizer (U_AcC) and with polyethylene glycol plasticizers (U_AcC_Peg), triacetin (U_AcC_Trt), diethyl phthalate (U_AcC_Def) and with unidentified commercial plasticizer (U_AcC_P ). The synthetic polymer coated urea of Kimberlit® with commercial name Kimcoat -N (KMC) and granulated urea uncoated (U) were used as references. For the coating, the urea granules were immersed in filmogenic formulations (ff) of AcC solubilized in acetone with the addition, or not, of the plasticizers in the proportion of 30% (m / v), and then, the granules were rolled in glass to remove the excess of ff and be dried. To evaluate the biodegradation, ff films were produced. Evaluated the solubilization of urea granules buried in moist soil contained in petri dishes. In five samples within an hour, granules were removed and the remaining urea quantified by colorimetric method. It evaluated the volatilized NH 3 in a closed system containing moist soil, on which the urea granules were deposited. The NH 3 produced was carried by an air flow and captured in 20 g / L H 3 BO 3 in twelve samples in the 192 h interval and quantified by potentiometric titration. Total volatilization quantified the peak of maximum volatilization (Nv max ) and the time it occurred (Tv max ). The biodegradation of the AcC ff films added to moist soil was evaluated by the production of CO2 and captured in a 0.5 mol / L KOH solution, according to the ASTM D 5988-18 standard. The total solubilization of U_AcC was significantly lower (38%) than that of U and showed less solubilization than urea KMC. The formulations U_AcC_Trt, U_AcC_Def and U_AcC_P were more effective than U_AcC. The U_AcC_Def and U_AcC_P reduced the solubilization of urea by 82 and 83%, respectively. The U_AcC showed total volatilization 10% lower than the U, but the plasticizers did not provide a significant additional reduction in the volatilization of NH 3 . However, U_AcC_P stood out for having the lowest Nv max and delaying Tv max and U_AcC_Def for presenting the lowest total volatilization. Plasticizers significantly increased the biodegradation of AcC, especially diethyl phthalate and the unidentified commercial plasticizer. Diethyl phthalate and the unidentified commercial plasticizer have the potential to be used to coat urea with cellulose acetate to give it controlled release characteristics. Keywords: Polyethylene glycol. Triacetin. Diethyl phthalate. Solubilization. NH 3 volatilization. Biodegradation. Controlled-release urea.