Sistemas de liberação controlada de princípios ativos no setor agrícola

Sistemas de liberação controlada (SLC) são sistemas pelos quais substâncias químicas biologicamente ativas são incorporadas em alguns tipos de materiais, principalmente materiais poliméricos, e têm uma taxa de liberação controlada durante um determinado período de tempo [98].

Os polímeros controlam a taxa de liberação, a mobilidade, e o período de efetividade do agente ativo. A principal vantagem de formulações de liberação controlada é que menos substâncias químicas são necessárias para um determinado período de tempo, diminuindo assim, o impacto de espécies tóxicas e a perda por lixiviação, por volatilização e por degradação (no caso de pesticidas e nutrientes) [12,98].

Sistemas físicos que incorporam substâncias químicas agrícolas incluem microcápsulas, dispersões em plásticos, lâminas, fibras ocas, membranas, filmes e esferas.

Existem duas formas de incorporar princípios ativos nos sistemas poliméricos de liberação controlada, na primeira, o princípio ativo é misturado aos polímeros no

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processo de fabricação do filme, de esferas, de microesferas e de hidrogéis, mantendo-o preso dentro da matriz. Na segunda, o material reticulado é intumescido em uma solução que contém o principio ativo até atingir o equilíbrio de massa. O material intumescido com o princípio ativo incorporado é seco para a eliminação do solvente e o sistema de liberação controlada é obtido [98]. Existe ainda a possibilidade de o polímero conter o agente ativo como parte da cadeia molecular ou na ramificação lateral da cadeia polimérica, neste caso a liberação é o resultado de divisão biológica ou química entre os agentes ativos e o polímero.

Isiklan [14] desenvolveu esferas (beads) para liberação controlada de inseticida a partir de alginato de sódio e blendas poliméricas desenvolvidas pela mistura de gelatina e carboximetilcelulose de sódio ao alginato de sódio. As esferas foram formadas pela adição das soluções poliméricas em solução de glutaraldeído, e caracterizadas por MEV e por FTIR. Os resultados obtidos demonstram que o perfil de liberação muda com o aumento na proporção de inseticida e com a temperatura. Ocorre maior liberação nas blendas quando se utiliza o alginato puro, e a liberação diminui com o aumento do tempo de exposição ao glutaraldeído. O autor concluiu que as novas composições podem ser aplicadas com sucesso em sistemas de liberação controlada no meio agrícola.

Kandil e colaboradores [6] desenvolveram filmes de gelatina para a liberação controlada do herbicida 2-metil-4-clorofenoxi acético (MCPA). As propriedades morfológicas e mecânicas foram investigadas, bem como o perfil de liberação do herbicida. Os resultados obtidos mostraram que o filme desenvolvido pode ter aplicações no meio agrícola em processos de liberação controlada.

Bajpai e colaboradores [22] estudaram o comportamento de absorção de água em hidrogéis desenvolvidos a partir de carboximetilcelulose reticulados com N, N’ - metileno bisacrilamida (MBA) na liberação de nitrato de potássio. Os hidrogéis mostraram alta capacidade de absorção de água. O perfil de liberação do nitrato de

potássio variou com a quantidade de KNO3 incorporada e com a quantidade de

agente reticulante utilizada, e os resultados obtidos mostram que o hidrogel desenvolvido pode ser utilizado com sucesso.

Chen e colaboradores [25] desenvolveram filmes a partir de amido e poli-ácido- lático para a liberação controlada de uréia, com uma eficiência de encapsulação de 53-81% nos diferentes filmes desenvolvidos. Os autores realizaram a liberação de

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uréia em água e resultados evidenciam que dentre os diferentes filmes desenvolvidos há a liberação total da uréia em 26 horas.

1.5.1 – Nutrientes

Os nutrientes necessários para a aplicação no meio agrícola são encontrados nos fertilizantes. Os fertilizantes estão definidos na legislação brasileira (Decreto 86.955, de 18 de fevereiro de 1982) como “substâncias minerais ou orgânicas, naturais ou sintéticas, fornecedoras de um ou mais nutrientes às plantas”. Têm como função repor ao solo os elementos retirados em cada colheita, com a finalidade de manter ou mesmo ampliar o seu potencial produtivo, pois sua participação é fundamental para a manutenção ou aumento da produtividade [99].

Os nutrientes presentes nos fertilizantes, conforme a quantidade ou proporção, podem ser divididos em duas categorias: macronutrientes (carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre) e micronutrientes (boro, cloro, cobre, ferro, manganês, molibdênio e zinco). Se o solo não dispuser de suficiente quantidade de qualquer dos nutrientes mencionados, mesmo aqueles minimamente necessários, há prejuízo no crescimento e no desenvolvimento da planta [100].

Do ponto de vista do processo produtivo, o nitrogênio (N), o fósforo (P) e o potássio (K) são quantitativamente os mais importantes. Os demais, macro e micronutrientes, apesar da importância biológica, não têm expressão econômica na indústria de fertilizantes, nem valorização comercial significativas, por serem utilizados em quantidades muito pequenas [100].

O potássio (K) é um nutriente exigido em grande quantidade pelas plantas, sendo somente superado quantitativamente pelo nitrogênio (N). No solo, uma pequena parte do K fica dissolvido na solução, que é o meio de onde as plantas o absorvem, porém a maioria da fração disponível fica adsorvida eletrostaticamente às cargas elétricas negativas presentes nas superfícies dos minerais de argila e dos compostos orgânicos. É importante que essa relação (nutriente dissolvido na solução/fração disponível adsorvido em cargas negativas do solo) seja adequada para garantir o adequado suprimento às plantas sem riscos de lixiviação, juntamente com as águas de percolação. Em solos muito intemperizados, assim como em determinados substratos utilizados em cultivos protegidos, o número de cargas

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elétricas negativas é pequeno. Nessas situações, a elevação demasiada da concentração de K na solução decorrente da adição de fertilizantes potássicos solúveis pode proporcionar perdas substanciais do nutriente por lixiviação [100]. Sendo assim, o uso de produtos que retardem a liberação de K para a fase líquida seria de extrema importância na nutrição de plantas, principalmente porque a absorção pelas plantas é pequena no período inicial subseqüente à aplicação dos fertilizantes.