Blendas poliméricas biodegradáveis de phbv/pla com fertilizante npk e argila bentonita para a liberação controlada

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada de fertilizantes utilizando blendas poliméricas de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) e poli(ácido-lático) (PLA) como matriz, através de processamento no estado fundido. Foram preparados sistemas contendo diferentes razões de PHBV/PLA onde foram incorporados fertilizante NPK e fertilizante junto a nanopartículas de argila bentonita. Os sistemas foram avaliados quanto sua degradação termomecânica, estabilidade térmica, grau de cristalinidade, temperaturas de fusão e cristalização, resistência a tração, biodegradação em solo e teste de liberação controlada. A estabilidade termomecânica das blendas poliméricas foi reduzida pela incorporação de NPK e estabilizada quando adicionada argila. As cargas e os diferentes percentuais de cada polímero, não afetou a estabilidade térmica dos sistemas. Os filmes apresentaram menor grau de cristalinidade para as amostras com maior teor de PLA. A temperatura de fusão não teve alteração significativa quando foram incorporados o fertilizante e a argila. Entretanto a resistência mecânica foi diretamente afetada pela adição das cargas. As amostras com os maiores percentuais de PHBV apresentaram significativa perda de massa depois de transcorridos 90 dias do ensaio de biodegradação. A incorporação de NPK e NPK/Bent alterou diretamente o processo de degradação. O ensaio de liberação controlada mostrou uma maior degradação hidrolítica para as amostras com maior concentração de PLA, e essas liberam uma maior quantidade de compostos ativos. Quanto mais cargas são adicionadas aos sistemas, maior é a probabilidade de falhas estruturais, consequentemente uma maior taxa de liberação é observada.

The aim of this work is to develop control release systems of fertilizers using poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) and poly(lactic acid) (PLA) blends as matrix through melting processing. Systems were prepared containing different PHBV/PLA ratios and NPK fertilizer was incorporated and NPK fertilizer with nanoparticles of bentonite. The systems were evaluated by its thermomechanical degradation, thermal stability, degree of crystallinity, melting and crystallization temperatures, tensile strength, soil biodegradation and controlled release test. The thermomechanical stability of polymer blends was reduced by the incorporation of NPK and stabilized when added clay. The fillers and the different percentages of each polymer did not affect the thermal stability of the systems. The films presented lower degree of crystallinity for the samples with higher PLA content. The melting temperature did not change significantly when the fertilizer and the clay were incorporated. However, the mechanical strength was directly affected by the addition of the fillers. Samples with the highest percentages of PHBV presented significant loss of mass after 90 days of the biodegradation test. The incorporation of NPK and NPK/bentonite directly altered the degradation process. The controlled release test showed higher hydrolytic degradation for samples with higher PLA concentration, and these released a greater amount of active compounds. The more filler were added to the systems, the greater the probability of structural failure, consequently a higher release rate is observed.