Efeito do plastificante na cinética de liberação de ureia a partir de filmes de zeína obtidos pelo método casting | Effect of plasticizer on urea release kinetics from zein films obtained by the casting method

One of the most used fertilizers in agriculture is urea, because it contains a high nitrogen content and has a low cost. However, it has the disadvantage of suffering losses by leaching, volatilization, among others, causing damage to the producer and the environment. One way out of this inconvenience is the use of fertilizers that have a sustained release system, which are those that have at least one substance that delays the availability of the nutrient for absorption and use by plants. This work aimed to develop a controlled urea release system and verify the release kinetics. The films were prepared by the casting method using zein and urea in the proportion of 30% (m/v) of hydroalcoholic solution and plasticized with triethylene glycol (TEG) at concentrations of 0, 5, 10, 15 and 20% (m/v). Differential scanning calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray Diffraction (XRD) were used to characterize the films. Release kinetics were evaluated in aqueous solution and it was evaluated whether the First-order and Peppas-Salim models were adequate. Due to the FTIR, DSC and XRD results, it can be concluded that urea was encapsulated by the zein films. The addition of the plasticizer caused a reduction in the glass transition temperature of zein from 153°C to 135°C, 125°C, 127°C and 103°C respectively, as the TEG concentration increased. In the XRD of the zein films, a peak at 9° and 20° was observed, which correspond to the interplanar spacing. The zein and urea films showed the characteristic diffraction patterns of urea. The release of urea in aqueous solution after 3 days was between 28 and 65%, and the results of the release kinetics were better suited to the First Order model, indicating that the release occurs through the urea dissolution process. Thus, the developed system has the potential to be used in agriculture.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um dos fertilizantes mais utilizados na agricultura é ureia, por conter um alto teor de nitrogênio e possuir um baixo custo. Porém, ela apresenta a desvantagem de sofrer perdas por lixiviação, volatilização, entre outras, ocasionando prejuízos ao produtor e ao meio ambiente. Uma saída encontrada para esse inconveniente é a utilização de fertilizantes que possuam um sistema de liberação sustentada, que são aqueles que apresentam pelo menos uma substância que atrase a disponibilidade do nutriente para absorção e utilização pelas plantas. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema de liberação controlada de ureia e verificar a cinética de liberação. Os filmes foram preparados pelo método casting utilizando zeína e ureia na proporção de 30% (m/v) de solução hidroalcóolica e plastificados com trietilenoglicol (TEG) nas concentrações de 0, 5, 10, 15 e 20% (m/v). Para a caracterização dos filmes foram utilizadas as técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC), espectroscopia no infravermelho transformada de Fourier (FTIR) e Difração de raio-X (DRX). A cinética de liberação foi avaliada em solução aquosa e foi avaliado se os modelos de Primeira ordem e Peppas-Salim se adequavam. Devido aos resultados de FTIR, DSC e DRX pode-se concluir que houve a encapsulação da ureia pelos filmes de zeína. A adição do plastificante ocasionou uma redução da temperatura de transição vítrea da zeína de 153°C para 135°C, 125°C, 127°C e 103°C respectivamente, conforme o aumento da concentração de TEG. No DRX dos filmes de zeína foi observado um pico em 9° e 20° que correspondem ao espaçamento interplanar. Os filmes de zeína e ureia apresentaram os padrões característicos de difração da ureia. A liberação da ureia em solução aquosa após 3 dias ficou entre 28 e 65%, e os resultados da cinética de liberação se adequaram melhor ao modelo de Primeira Ordem indicando que a liberação ocorre pelo processo de dissolução da ureia. Assim, o sistema desenvolvido apresenta potencial para ser empregado na agricultura.