Obtenção de formulações de biofertilizantes de liberação controlada usando ligninas de bagaço e palha de cana-de-açúcar como matriz

Abstract

A utilização integral dos materiais lignocelulósicos é de grande interesse tanto econômico quanto ambiental. A lignina, depois da celulose, é o segundo mais abundante biopolímero encontrado na natureza e a sua utilização para obtenção de produtos com alto valor agregado, tal como matriz para fertilizante, está inserida no conceito de biorrefinaria. Com base nisso, este trabalho visou a obtenção de celulignina e lignina de bagaço e palha de cana-de-açúcar, para a avaliação da conversão enzimática e potencial aplicabilidade em sistemas de liberação gradual de fertilizantes, respectivamente. As biomassas utilizadas, tanto pré-tratadas como in natura, foram caracterizadas quimicamente e analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A celulignina foi obtida por meio de um pré-tratamento hidrotérmico, realizado em um reator semi-piloto de 20 L a 190 ºC por 10 min para o bagaço e a palha. O pré-tratamento removeu aproximadamente 90% da hemicelulose contida no material in natura (bagaço e palha), apresentado fatores de severidade considerado severos, 4,4 (bagaço) e 5,4 (palha). Para avaliação da conversão enzimática das celuligninas obtidas, utilizou-se 15 FPU/g de celulase e 10 UI/g de β-glicosidase, com e sem a adição do surfactante Tween 20 a 1%. As conversões enzimáticas com a adição de surfactante resultaram em acréscimos de aproximadamente 45% de conversão para o bagaço de cana, entretanto, para a palha não foram obtidos ganhos significativos. Para avaliação da potencial aplicabilidade da lignina como sistema de liberação de fertilizantes, prepararam-se formulações de lignina e ureia. Utilizou-se lignina previamente obtidas pelo processo de deslignificação alcalina e residual da hidrólise enzimática. A liberação in vitro das formulações mostrou que a tendência é que a concentração de lignina na solução chegue a um limite e que mais de 90% da ureia seja completamente solubilizada nas primeiras 24 horas independente da proporção de ureia utilizada e do plasticizante. De acordo com os dados, conclui-se que o pré-tratamento ocasionou mudanças morfológicas nas amostras, resultando em uma maior susceptibilidade à hidrólise enzimática. As formulações lignina/ureia, com a lignina proveniente da deslignificação alcalina, apresentou uma liberação muito alta nas primeiras 24 horas, já nas pastilhas com lignina residual o perfil de liberação foi reduzido para os primeiros 60 dias.