Complexo de inclusão de metribuzin e 2-hidroxipropil-beta-ciclodextrina: síntese, caracterização, comportamento no solo e eficácia de controle

Abstract

O metribuzin é um herbicida amplamente utilizado no manejo de plantas daninhas, mas sua elevada solubilidade em água, baixa sorção e alta mobilidade no solo limitam a eficácia agronômica e ampliam os riscos de lixiviação e contaminação ambiental. Neste contexto, a nanoencapsulação com ciclodextrinas surge como alternativa promissora para modular a liberação, aumentar a estabilidade e reduzir os impactos ambientais. Esta tese teve como objetivo avaliar o potencial da 2- hidroxipropil-ß-ciclodextrina (HPßCD) para nanoencapsulação de metribuzin como estratégia para aumentar a eficiência e reduzir impactos ambientais. A síntese do complexo (MZ-HPßCD) apresentou elevada eficiência de complexação (92,6% a 101,8%) e teor de ingrediente ativo entre 11,2 e 12,3% (m/m), com manutenção da estabilidade em solução aquosa por até 192 h. A caracterização por MEV evidenciou alterações morfológicas da ciclodextrina após a inclusão, enquanto a espectroscopia Raman confirmou a formação do complexo por deslocamentos no anel triazinônico (668 cm-1). Nos estudos de sorção-dessorção, o MZ-HPßCD apresentou coeficientes de sorção superiores aos da formulação comercial, com destaque para o LVAe (Kf = 0,56 vs. 0,05 mg(1–1/n) L1/n kg-1) e para o LVe (Kf = 0,80 vs. 0,47 mg(1–1/n) L1/n kg-1). A dessorção foi menor no encapsulado (3,87% no LVAe e 10,62% no LVe), enquanto a formulação comercial apresentou valores três vezes superiores (12,67% e 36,67%, respectivamente). No ensaio de lixiviação, o MZ-HPßCD reduziu a mobilidade, com apenas 20% do aplicado recuperado abaixo de 30 cm no LVAe sob 100 mm de chuva, frente a 40% da formulação comercial. Na degradação, observou-se maior persistência do encapsulado, com DT50 de 22,35 dias no LVe (61% acima do comercial, 13,86 dias) e 24,75 dias no LVAe (21,4% acima do comercial, 20,38 dias). O MZ-HPßCD apresentou ainda menor variação entre solos, reduzindo a influência das características edáficas sobre o processo. Na avaliação de eficácia agronômica em Amaranthus hybridus, o MZ-HPßCD apresentou maior desempenho, especialmente em doses baixas e intermediárias. Para injúria visual, o C50 foi de 28,8 g i.a. ha-1 no encapsulado e 36,0 g i.a. ha-1 no comercial; para biomassa seca, a diferença foi ainda mais expressiva, com GR50 de 17,4 g i.a. ha-1 no encapsulado, menos da metade da dose do comercial (38,7 g i.a. ha-1). De forma integrada, os resultados comprovam que a nanoencapsulação do metribuzin com HPßCD aumentou a sorção, reduziu a dessorção e a lixiviação, prolongou a persistência no solo e melhorou a eficácia agronômica. Esses avanços evidenciam o potencial da tecnologia para desenvolver formulações mais seguras, eficazes e sustentáveis, com ganhos agronômicos e ambientais relevantes. Palavras-chave: nanoencapsulação; herbicida; ambiente.Metribuzin is a widely used herbicide in weed management; however, its high water solubility, low sorption, and high soil mobility limit agronomic efficacy and increase the risks of leaching and environmental contamination. In this context, nanoencapsulation with cyclodextrins emerges as a promising strategy to modulate release, enhance stability, and mitigate environmental impacts. This thesis aimed to evaluate the potential of 2-hydroxypropyl-ß-cyclodextrin (HPßCD) for metribuzin nanoencapsulation as a strategy to improve efficiency and reduce environmental risks. The synthesized complex (MZ-HPßCD) showed high complexation efficiency (92.6–101.8%) and active ingredient content between 11.2 and 12.3% (w/w), maintaining stability in aqueous solution for up to 192 h. SEM analysis revealed morphological changes of the cyclodextrin after inclusion, while Raman spectroscopy confirmed the formation of the complex by shifts in the triazinone ring (668 cm-1). In sorption–desorption studies, MZ-HPßCD presented higher sorption coefficients than the commercial formulation, particularly in LVAe (Kf = 0.56 vs. 0.05 mg(1–1/n) L1/n kg-1) and LVe (0.80 vs. 0.47 mg(1–1/n) L1/n kg-1). Desorption was lower for the encapsulated formulation (3.87% in LVAe and 10.62% in LVe) compared to the commercial one (12.67% and 36.67%, respectively). In leaching assays, MZ-HPßCD reduced mobility, with only 20% of the applied dose recovered below 30 cm in LVAe under 100 mm rainfall, against 40% for the commercial product. Degradation analysis indicated greater persistence of the encapsulated herbicide, with DT50 of 22.35 days in LVe (61% higher than the commercial, 13.86 days) and 24.75 days in LVAe (21.4% higher than the commercial, 20.38 days). MZ-HPßCD also showed less variation between soils, reducing the influence of edaphic characteristics. In agronomic efficacy trials with Amaranthus hybridus, MZ-HPßCD performed better, especially at low and intermediate doses. For visual injury, C50 was 28.8 g a.i. ha-1 in the encapsulated and 36.0 g a.i. ha-1 in the commercial formulation; for dry biomass, the difference was even more pronounced, with GR50 of 17.4 g a.i. ha-1 in the encapsulated, less than half the commercial dose (38.7 g a.i. ha-1). Overall, results confirmed that metribuzin nanoencapsulation with HPßCD increased sorption, reduced desorption and leaching, prolonged soil persistence, and improved agronomic efficacy. These advances highlight the potential of this technology to develop safer, more effective, and sustainable formulations, with significant agronomic and environmental benefits. Keywords: nanoencapsulation; herbicide; environment.