4 METODOLOGIA EXPERIMENTAL
4.16 Liberação do fertilizante sulfato de amônio
4.16.1. Sistema de liberação controlada de sulfato de amônio (SLCSA)
Os SLCSA foram produzidos na forma de pastilha de (NH4)2SO4 recoberto com
PU com dimensões de 12,5 mm de diâmetro por 3,3 mm de espessura. As pastilhas de PU foram sintetizadas utilizando-se as condições de TL (%) e de [NCO]/[OH] referentes aos PUs de maior e menor porosidade. Na síntese das pastilhas, a LCA e o PEG 400 foram pesados nas devidas proporções e secos em estufa à vácuo por 24 horas a 65 ± 2°C. Em seguida, esses componentes foram transferidos para um béquer de 25 mL, no qual permaneceram sob agitação magnética a 80 °C durante 1 hora para a solubilização da LCA. Decorrido esse tempo, adicionou-se uma quantidade proporcional de TDI e 1,0 g de (NH4)2SO4 ao meio
reacional, deixando-os sob agitação magnética a 80 °C por 30 segundos. Após esse período, a mistura foi transferida para moldes (12,50 mm de diâmetro por 3,30 mm de espessura), os
quais foram levados para uma estufa de circulação a ar e mantidos a 80 °C por 24 horas para a realizar a cura dos PUs.
4.16.2. Caracterização dos sistemas de (NH4)2SO4 recobertos com PU
As pastilhas de (NH4)2SO4 recobertas com PU foram caracterizados pelas técnicas
de FTIR e MEV, a fim de que pudesse ser verificado se a incorporação do (NH4)2SO4 na
matriz polimérica, causaria alguma modificação nas propriedades físicas, químicas e morfológicas dos PUs obtidos.
4.16.2.1. Espectroscopia de infravermelho médio por transformada de Fourier (FTIR)
Os espectros de FTIR foram obtidos em modo de transmitância na faixa de 4000 a 550 cm-1, utilizando-se ATR (ZnSe) com resolução de 4 cm-1 e a média aritmética de quatro
varreduras.
4.16.2.2. Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
Para a visualização da morfologia e da porosidade dos PUs, as amostras foram montadas em stubs, recobertas com uma camada de 20 nm de espessura de ouro em metalizador Quorum QT150ES, a fim de tornar a amostra condutora. Em seguida, a amostra foi observada utilizando-se um microscópio eletrônico de varredura INSPECT 50 equipado com EDS/EBDS sob uma voltagem de aceleração de 20 kV.
4.16.3. Liberação do fertilizante (NH4)2SO4 em água
Os ensaios de liberação do (NH4)2SO4 em água foram realizados de acordo com
metodologia descrita por Ge et al. (2002) com modificações (GE et al., 2002). Cada conjunto de pastilhas de (NH4)2SO4 recobertas com PU de cada condição de porosidade foram
colocados em um funil de Buchner n° 55 com papel de filtro (com número médio de poros de 8 m), onde realizou-se lavagens com 50 mL de água deionizada a cada 24 horas a temperatura ambiente. Os filtrados foram coletados em tubos de Falcon de 50 mL e armazenados a 4 °C até a sua análise. A concentração de amônio no filtrado foi determinada por espectrofotometria UV-Vis (Agilent Cary 100), segundo metodologia descrita por Solórzano (1968) com algumas modificações (SOLÓRZANO, 1968).
Retirou-se 0,2 mL de cada filtrado, transferindo essas alíquotas paras tubos de Falcon de 50 mL, diluindo-as para 10 mL e, posteriormente, adicionou-se 0,4 mL de solução de fenol, 0,4 mL de solução de nitroprussiato de sódio e 1 mL de solução oxidante, agitando os tubos após cada adição. Os tubos foram deixados em repouso a temperatura ambiente (22- 27 °C) e ao abrigo da luz por 4 horas para que a cor fosse desenvolvida. Decorrido esse tempo, as amostras foram analisadas e suas absorbâncias registradas num comprimento de onda de 640 nm num espectrofotômetro com uma cubeta de 1,0 cm de caminho ótico.
Acompanhou-se também a liberação do nutriente SO42-, o qual foi determinado
por turbidimetria em espectrofotômetro UV-Vis (Femto 600 Plus) segundo metodologia publicada pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), nas Instruções Normativas SDA n° 17, de 21 de maio de 2007 e nas Instruções Normativas SDA n° 31, de 23 de outubro de 2008 (DE ABREU et al., 2012).
Retirou-se 0,1 mL de cada filtrado, transferindo essas alíquotas para tubos de ensaio, completando-se o seu volume para 10 mL. Aos tubos de ensaio com 10 mL de amostra foram adicionados 1,0 mL de solução de HCl 6,0 mol L-1 (semente ácida), sendo
estes agitados por 1 minuto em um vórtex. Depois de homogeneizadas, foram adicionadas às amostras uma espátula de cloreto de bário (BaCl2) de granulometria de 20 a 30 mesh, sendo
em seguida, homogeneizadas novamente em um vórtex por 3 minutos. Decorrido esse tempo, as amostras foram analisadas e suas absorbâncias registradas num comprimento de onda de 420 nm num espectrofotômetro com um cubeta de 1,0 cm de caminho ótico.
As taxas de liberação dos nutrientes foram calculadas de acordo com a equação 18:
� � çã � � , % =�� (18)
Onde: m1 é a massa de N-NH4+ ou de SO42- determinada no filtrado e m0 é a massa inicial de
(NH4)2SO4 na pastilha de PU.
As análises de N-NH4+ foram realizadas no Laboratório de Química Ambiental
(LAQA), localizado na Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza-CE, coordenado pela Profa. Dra. Helena Becker.
4.16.4. Liberação do fertilizante (NH4)2SO4 em colunas de percolação preenchidas com areia
lavada saturada com água
As pastilhas de (NH4)2SO4 recobertas com PU das condições de menor e maior
porosidade foram produzidas segundo a metodologia descrita no tópico 4.17.1. Os ensaios de liberação do (NH4)2SO4 em colunas de percolação foram realizados de acordo com
metodologia descrita por Broschat and Moore (2007) com modificações (BROSCHAT; MOORE, 2007). Nesses experimentos, foram utilizadas colunas adaptadas de politereftalato de etileno (PET) de 25,5 cm de comprimento por 6,8 cm de diâmetro, as quais foram montadas sobre uma estante metálica para câmara frigorífica e acopladas a erlenmeyers, como mostrado na Figura 20.
Figura 20 – Colunas de percolação preenchidas com areia lavada e com pastilhas de PU com (NH4)2SO4 de menor e maior porosidade montadas sobre estante metálica. (A) vista frontal;
(B) vista frontal aérea e (C) vista lateral aérea.
Fonte: O autor.
As colunas foram preenchidas com 22 cm de areia (aproximadamente 650 g) previamente lavada (com HCl 10 % v/v) para eliminação da matéria orgânica existente, sendo mantidas a temperatura ambiente (27 ± 2 °C). Foram preenchidas duas colunas, colocando-se na primeira uma quantidade de pastilhas de PU 1 com 1,0 g de (NH4)2SO4 encapsulado e na
encapsulado. As pastilhas foram colocadas a 5 cm da superfície. Por fim, duas colunas foram preenchidas somente com areia lavada para servir como experimento controle.
Inicialmente, a primeira irrigação foi realizada com 200 mL de água deionizada, a fim de umedecer a areia, sendo o primeiro filtrado descartado. As colunas foram irrigadas com 50 mL de água deionizada diariamente e os filtrados de cada coluna foram recolhidos em frascos de tubos de Falcon de 50 mL, sendo armazenados em um refrigrerador a aproximadamente 4 °C até serem analisados ao fim de cada semana. Antes de serem analisados, os volumes de cada filtrado foram medidos e estes foram analisados quanto ao teores de N-NH4+ e S-SO42- por métodos espectrofotométricos descritos por Solórzano (1968)
com algumas modificações (SOLÓRZANO, 1968) e pelas Instruções Normativas SDA 17, de 21 de maio de 2007 e nas Instruções Normativas DAS 31, de 23 de outubro de 2008 do MAPA (DE ABREU et al., 2012).
As taxas de liberação dos nutrientes NH4+ e SO42- foram determinadas dividindo-
se a massa dos nutrientes liberados no filtrado pela massa inicial de (NH4)2SO4 na pastilha de
PU, como mostrado na equação 18.