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dc.contributor.authorValle, Stella Fortuna do
dc.date.accessioned2022-12-02T12:10:40Z
dc.date.available2022-12-02T12:10:40Z
dc.date.issued2022-11-07
dc.identifier.citationVALLE, Stella Fortuna do. Investigating the potential of polysulfides obtained via inverse vulcanization as sustainable fertilizers. 2022. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17106.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17106
dc.description.abstractGlobal food security is one of the biggest challenges we face today, and to this end, establishing sustainable strategies towards the development of more efficient and safer agricultural products is indispensable. Sulfur (S) plays an important agronomic role for crops as a secondary macronutrient, and its deficiency in agricultural soils has become an increasing problem for crop productivity and quality. Elemental sulfur (S8) is an abundant byproduct of petroleum refining that stands out as a S-fertilizer. However, S8 can only be assimilated by plants after oxidation by soil microorganisms to sulfate, a slow process that restricts its agronomic efficiency, especially when applied as pellets. Aiming to optimize this conversion, we recently investigated the transformation of the stable S8 structure into a new material with linear S chains using the polymerization technique of inverse vulcanization. The polysulfides (PolyS) showed superior oxidation rates to S8, in addition to interesting processing and conformation characteristics, ideal for the incorporation of other fertilizers. Thus, the primary goal of this work was to evaluate the potential of PolyS as a versatile material with high efficiency as a multifunctional sulfur fertilizer. PolyS pellets were prepared with added porosity to the structure, aiming to increase the surface area for biological oxidation. A study was conducted to understand the interaction of this system with the bacterium Acidithiobacillus thiooxidans, which obtains energy from S oxidation. Moreover, compared to commercial S8 pellets, oxidation in soil was significantly higher from the combined application of the porous PolyS with bacterium. PolyS was also investigated as a dispersant matrix for the controlled-release of other fertilizers, with the advantage of serving as a rich source of S for plants. Composites containing sustainable phosphorus (P) sources with different solubility profiles - phosphate rock and struvite - were synthesized to study the physical and chemical effects of PolyS as a matrix. A synergistic effect between PolyS oxidation and phosphate release was verified, with the local acidity of sulfate generation favoring phosphorus solubilization. The application of PolyS-struvite composites for soybean cultivation was then tested in a greenhouse, with a systematic study of fertilizer effects on root profile and plant development. Compared to conventional soluble sources, PolyS led to higher sulfur uptake efficiency, and the controlled release of P stimulated the production of fine soybean roots. Based on the results it could be concluded that the polysulfides offer versatility for the design of different fertilizer products, with added value as an efficient S source.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoengeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectPolissulfetopor
dc.subjectVulcanização inversapor
dc.subjectFertilizantepor
dc.subjectEnxofrepor
dc.subjectFósforopor
dc.subjectLiberação controladapor
dc.subjectPolysulfideeng
dc.subjectInverse vulcanizationeng
dc.subjectFertilizereng
dc.subjectSulfureng
dc.subjectPhosphoruseng
dc.subjectControlled-releaseeng
dc.titleInvestigating the potential of polysulfides obtained via inverse vulcanization as sustainable fertilizerseng
dc.title.alternativeInvestigando o potencial de polissulfetos obtidos via vulcanização inversa como fertilizantes sustentáveispor
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Oliveira, Caue Ribeiro de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5321313558714462por
dc.description.resumoA segurança alimentar mundial é um dos maiores desafios atuais, sendo indispensável para tal estabelecer estratégias sustentáveis que tornem os insumos agrícolas mais eficazes e seguros. O enxofre (S) desempenha um importante papel agronômico para as colheitas como macronutriente secundário, e sua deficiência em solos agrícolas tem se tornado um problema crescente para a produtividade e a qualidade das plantações. O enxofre elementar (S8) é um subproduto abundante do refino do petróleo que tem se destacado como fertilizante. Porém, o S8 só pode ser absorvido pelas plantas após oxidação por microrganismos do solo a sulfato, um processo lento que restringe sua eficiência agronômica, especialmente quando aplicado na forma de pellets. Buscando otimizar a oxidação, investigamos recentemente a transformação da estrutura estável do S8 em um novo material com cadeias lineares de S, usando a técnica de polimerização por vulcanização inversa. Os polissulfetos (PolyS) desenvolvidos demonstraram taxas de oxidação superiores ao S8, além de exibirem características de processamento e conformação interessantes, ideais para veiculação de outros fertilizantes. Assim, este trabalho teve como objetivo principal avaliar o potencial do PolyS como material versátil e com maior eficiência como fertilizante multifuncional de enxofre. Pellets de PolyS com adição de porosidade à estrutura foram preparados visando aumentar a área superficial para a oxidação biológica. Foi estudada a interação desse sistema com a bactéria Acidithiobacillus thiooxidans, que obtém energia a partir da oxidação de S, além da aplicação combinada dos pellets com bactéria em solo, revelando uma oxidação significativamente maior em comparação a pellets comerciais de S8. O PolyS foi investigado também como matriz dispersora para liberação controlada de outros fertilizantes, com a vantagem de servir como fonte rica em S para as plantas. Compósitos contendo fontes sustentáveis de fósforo (P) com diferentes perfis de solubilidade – rocha fosfática e estruvita – foram sintetizados para estudar os efeitos físicos e químicos do PolyS como matriz. Foi verificado um efeito sinergético entre a oxidação do PolyS e a liberação de fosfato, com a acidez local da geração de sulfato favorecendo a solubilização de fósforo. A aplicação de compósitos de PolyS-estruvita para o cultivo da soja foi então testada em casa de vegetação, com estudo sistemático dos efeitos dos fertilizantes no perfil radicular e desenvolvimento vegetal. Comparado a fontes solúveis convencionais, o PolyS levou a uma maior eficiência na absorção de enxofre, e a liberação controlada de P estimulou a produção de raízes finas da soja. A partir dos resultados pôde-se concluir que os polissulfetos oferecem versatilidade para o design de diferentes produtos fertilizantes, com valor agregado como fonte de S eficiente.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdCNPq:169057/2018-6por
dc.description.sponsorshipIdCAPES/PrInt: 88887.465567/2019-00por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0243366748928079por


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