ÁREA
Química de Materiais
Autores
Farias, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ - UEVA) ; Lima, J. (INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGI) ; Neto, L. (INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGI) ; Rodrigues, F.H.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ - UEVA)
RESUMO
O cajueiro (Anacardium occidentale L.) é uma planta tropical originária do Brasil. No presente estudo, hidrogéis compósitos baseados em amido enxertado com poli(acrilato de sódio) e caulim foram sintetizados por polimerização em solução com o interesse no estudo desses sistemas como condicionadores de solo, especificamente quanto ao desenvolvimento inicial (altura das plantas) de mudas de cajueiro com diferentes arranjos do hidrogel compósitos no recipiente com limitação da água de irrigação. O uso do hidrogel compósito favoreceu o desenvolvimento de mudas de cajueiro mantidas em vaso em regime de sequeira, e a sua forma de aplicação (posição no vaso de cultivo) interferiu no desenvolvimento das mudas de cajueiro,
Palavras Chaves
Hidrogel; Hidrogel; Polímeros Superabsorvente
Introdução
O cajueiro (Anacardium occidentale L.) é uma planta tropical originária do Brasil. Pertence à família Anacardiaceae, a qual é constituída por árvores ou arbustos. Apesar da distribuição da espécie em todo o país, sua exploração comercial concentra-se na região Nordeste. O setor da cajucultura representa uma das principais fontes de geração de emprego e renda para os pequenos agricultores no Semiárido do Nordeste brasileiro, com exploração tanto do pseudofruto já que o pedúnculo é utilizado para consumo in natura como também para o processamento e a castanha também é processada (Irineu et al., 2018). Para o sucesso na implantação de um pomar, deve-se priorizar mudas de boa qualidade, pois pomares implantados com mudas de qualidade superior tendem a incrementar aumento na produtividade dos produtos explorados. Além da qualidade do material propagativo, o recurso hídrico está entre um dos principais fatores que melhoram a produção agrícola, entretanto, estão cada vez mais escassos (Tortajada, 2020), ocorrendo frequentemente secas que tem afetado o desenvolvimento agrícola mundialmente, principalmente quando relacionados as regiões semiáridas do Nordeste. Portanto, é importante e necessário usar os recursos hídricos de forma racional e eficiente, devendo buscar alternativas adequadas que auxiliem o produtor rural. Desta forma, estudos recentes, se intensificarão nos últimos anos sobre a aplicação dos superabsorventes (SAs), tendo ainda maior relevância em regiões semiáridas que apresenta distribuição pluviométrica irregular e áreas degradadas, assim as características dos hidrogéis podem minimizar os gastos com água na agricultura (Neethu et al., 2018). O uso de hidrogéis pode ser mais eficaz por reter a água da chuva e torná-la disponível por longos períodos, aumentando assim as chances de sobrevivência de mudas (Rajakumar; Sankar, 2016). Alguns destes estudos mostram que cerca de 95 a 99% da água retida em o hidrogel pode ser liberado para as plantas durante prolongado períodos de seca, tendo grande relevância para regiões áridas e semiáridas (Satriani et al., 2018). Contudo, dentre os diversos benefícios ocasionados pelos polímeros superabsorventes, ainda há carência ou não se tem informações prática sobre sua aplicação em culturas agrícolas como cajueiro, principalmente quando relacionadas às regiões semiáridas. Portanto, objetivo com este trabalho avaliar o desenvolvimento inicial (altura das plantas) de mudas de cajueiro comum com diferentes arranjos do hidrogel compósitos no recipiente com limitação da água de irrigação.
Material e métodos
Síntese de hidrogéis Uma quantidade de amido (St) foi gelatinizada a 85 °C sob agitação magnética em 30 mL de água destilada sob fluxo de N2. Em seguida, a temperatura foi arrefecida a 70 °C, e 1 % m/m de KPS foi introduzido para gerar radicais na St. 15 minutos depois, quantidades específicas de ácido acrílico (AA) (neutralizado com solução de NaOH, 70%), 1 % m/m de MBA e 20 % m/m de caulim (Kao) foram adicionadas. O produto resultante (St-g-PNaAc/ Kao) foi resfriado à temperatura ambiente e, lavado com água destilada, em seguida, seco em estufa a uma temperatura de 70 ºC e macerado até granulometria de 9-24 mesh (2,00-0,71 mm). Além disso, uma amostra sem Kao, foi preparada (St-g-PNaAc). FTIR e DRX Os espectros de FTIR foram obtidos em equipamento Shimadzu FTIR-8300, operando na faixa de 400-4000 cm-1, em pastilha de KBr. Enquanto os padrões de DRX do pó (DRX) foram registrados em um difratômetro Siemens (modelo D500, Alemanha) equipado com uma fonte Cu-Kα (λ = 0,15418 nm). Experimentos de campo O experimento foi conduzindo entre os meses de fevereiro e maio de 2022, no Telado Agrícola do Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Ceará-IFCE/Campus Sobral. A cidade de Sobral está localizada nas coordenadas geográficas (03° 41’ 10’’S, 40° 20’ 59’’W, altitude 69 m). O delineamento experimental utilizado foi de blocos casualizados (DBC), no qual foram estudados seis diferentes arranjos de aplicação do hidrogel no vaso das mudas de cajueiro:T1- tratamento testemunha, solo sem hidrogel; T2-solo utilizando o hidrogel na superfície; T3-solo com hidrogel aplicado à 2 cm abaixo da superfície; T4-solo com hidrogel aplicado à 2 cm acima do fundo do vaso; T5- solo utilizando hidrogel na parte intermediária do vaso; T6-uso do hidrogel misturado ao solo) e 6 repetições, totalizando 36 unidades experimentais. A quantidade de hidrogel utilizada no recipiente foi 0,1 % m/m, o que corresponde a 1 g do polímero para 1 kg de solo. As mudas de cajueiro produzidas por semente foram transplantadas aos 60 dias após a semeadura, seguido do transplantio para os vasos com hidrogel, as mudas de cajueiro não foram irrigadas, com o intuito de estudar o efeito e o tempo em que o hidrogel compósito liberava a água para as plantas. Durante a condução do ensaio foi avaliado a altura da planta (ALT) aos 0, 30, 60 e 90 dias após o transplantio (DAT). A ALT (cm) foi obtida com auxílio de uma régua graduada em centímetros, e com esses dados, mensurou-se o incremento dessa variável para cada intervalo de 30 dias, representando o crescimento da planta em altura durante o intervalo de tempo estudado. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância (P<0,05) e, quando observado efeito significativo, as médias dos tratamentos relacionadas à variável qualitativa foi comparada pelo teste t (LSD) a 5% de significância e aquelas relacionadas às variáveis quantitativas foram submetidas a análise de regressão, utilizando-se o programa estatístico Sisvar®.
Resultado e discussão
Caracterização por FITR e DRX
Podemos observar na Figura 1 os espectros de FTIR do Caulim (Kao), do amido (St)
e dos hidrogéis sintetizados (St-g-PAA e St-g-PAA/Kao). O caulins contêm dois
grupos de hidroxilas: as hidroxilas externas, também chamadas de hidroxilas de
superfície interna, e as hidroxilas internas. As absorções em 3698 e 3659 cm-1
são referentes às hidroxilas externas, e em 3619 cm-1 e 918 cm-1 a hidroxilas
octaédricas internas (Bouna, et al., 2020). A banda em 3440 cm-1 está
relacionada com ligações de hidrogênio. O caulim tem bandas bem definidas na
região que vai de 1400-400 cm-1 devido aos modos vibracionais característicos
(Bouna, et al., 2020). As bandas intensas registradas em 1115, 1032 e 1012 cm-1
são atribuídas aos estiramentos de Si-O-Si. As bandas em 789 e 749 cm-1, de
intensidades relativas aproximadamente iguais, caracterizam a existência de uma
caulinita bem cristalizada e/ou pouco substituídas (Bouna, et al., 2020). O
espectro do amido (St) mostra uma banda alargada na região de 3365 cm-1
correspondente ao estiramento dos grupos hidroxila O-H e as bandas em 1158,
1081, e 1014 cm-1, atribuídas ao estiramento vibracional C-O. Embora os
espectros FTIR dos hidrogéis de St-g-PNaAc e St-g-PNaAc/Kao apresentam as bandas
procedentes do amido puro, porém, são mais fracas. O espectro da St-g-PNaAc e
pode ser observado um ombro característico em 1725 cm-1 atribuído ao estiramento
−COOH e as bandas em 1565 e 1406 cm-1 atribuída ao estiramento simétrico e
assimétrico da ligação C=O. As bandas de absorção em 1647, 1421 e 1368 cm-1,
atribuída a deformação C-OH do amido, não foram observadas, indicando que o que
os grupamentos C-OH participaram da reação de enxertia com o acrilato de sódio
(Spagnol et al., 2012; Azevedo et al., 2017). As bandas de absorção em 1725,
1565 e 1406 cm-1 são atribuídas ao estiramento -COOH, estiramento assimétrico
COO- e estiramento simétrico COO-, respectivamente. Isto confirma que a parte do
ácido acrílico foi neutralizado pela solução de NaOH. A formação dos hidrogéis
compósitos pode ser confirmada pela presença da caulinita no espectro de St-g-
PNaAc/Kao. Este espectro mostra o aparecimento das bandas em 1115, 1029, 918,
538, 472 e 420 cm-1 (Bouna, et al., 2020).
Figura 1. (a) FTIR do caulim, do amido dos hidrogéis sintetizados (St-g-PAA e
St-g-PAA/Kao). (b) DRX do caulim e dos hidrogéis sintetizados (St-g-PNaAc e St-
g-PNaAc /Kao).
Na Figura 1(b) verificamos o padrão de difração do Caulim (Kao) e dos hidrogéis
sintetizados (St-g-PAA e St-g-PAA/Kao). De acordo com os difratogramas de raios-
X do caulim, observa-se os picos d(001), d(020) e d(002), referentes
principalmente o mineral caulinita (Al2Si2O5(OH)4), cujos principais picos (2)
situam-se a 12,37o; 20,41 o e 24,91 o e que são, respectivamente, equivalentes a
seguintes distâncias interplanares: 7,18; 4,46 e 3,58 Å (Syapnjeu et al., 2020).
Enquanto o difratograma do St-g-PNaAc não apresentou picos de difração,
indicando que o hidrogel apresenta uma estrutura predominante amorfa. Por outro
lado, o difratograma do hidrogel compósito (St-g-PNaAc/Kao), há a presença dos
picos característicos do mineral caulinita, principalmente em 2 12o e 25o,
mostrando que as estruturas cristalinas do caulim não foram totalmente
destruídas e que houve a formação de compósitos, como observado anteriormente
através dos espectros de FTIR. Os resultados observados nos difratogramas de
raios-X e corroborados pelo FTIR confirmam a formação do hidrogel compósito e
sugerem a presença do caulim na matriz polimérica.
Experimentos de campo
As mudas de cajueiro mantidas no tratamento (T3) apresentaram maior incremento
em ALT aos 30 (Figura 2a) e aos 60 DAT (Figura 2b), diferindo significativamente
das plantas dos demais tratamentos. Aos 90 DAT, as mudas de cajueiro que foram
cultivadas em vasos em que o hidrogel foi disposto na região intermediária do
recipiente apresentaram maior incremento em altura (Figura 2c). Em uma análise
da curva de crescimento (altura) das mudas de cajueiro (Figura 2d) é possível
confirmar o efeito positivo dos tratamentos T3 e T5 no desenvolvimento das
plantas. Adicionalmente, observou-se que as plantas do tratamento que receberam
o T3 apresentaram maior taxa de crescimento em altura (cm.dia-1). Para esse
tratamento, as plantas cresceram em altura 0,1249 cm.dia-1
Figura 2. Incremento na ALT (cm) de mudas de cajueiro (Anacardium occidentale
L.), aos 30 (a), aos 60 (b) e aos 90 dias (c) dias após o transplantio, e curva
de crescimento (cm) das plantas em altura (d), cultivadas em vaso, utilizando
hidrogel como condicionador de solo, aplicado de diferentes formas (posição do
hidrogel no vaso). Barras nas colunas representam o erro padrão da média. Médias
dos tratamentos seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste t
(LSD) ao nível de 5% de significância. Sobral-CE, 2020.
(a) FTIR do caulim, do amido dos hidrogéis \r\nsintetizados. (b) DRX do caulim e dos hidrogéis \r\nsintetizados.
Incremento na ALT (cm) de mudas de cajueiro \r\n(Anacardium occidentale L.)
Conclusões
Os espectros de FTIR corroborado por DRX comprovam a formação dos hidrogéis compósitos de amido enxertado com poli(acrilato de sódio) e caulim, confirmando dispersão homogênea do caulim na matriz polimérica. O uso do hidrogel compósito favorece o desenvolvimento de mudas de cajueiro mantidas em vaso em regime de sequeiro. A forma de aplicação do hidrogel no solo (posição no vaso de cultivo) interfere no desenvolvimento de mudas de cajueiro.
Agradecimentos
Os autores agradecem à FUNCAP (BP5-0197-00169.01.00/22), ao CNPq e a UEVA pelo apoio financeiro.
Referências
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(Satriani et al., 2018)
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