Desenvolvimento de nanofibras de Pectina/HPC/PEO e Gelatina/HPC/PEO pela técnica de eletrofiação para liberação controlada de nitrogênio

dc.contributor.advisor1Ribeiro, Tatiana Santana
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/7952918513827867
dc.contributor.authorGallo Godoi, Ian Raffaello
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/6134659494518416
dc.contributor.refereePastre, Adriana de Campos
dc.contributor.refereeSouza, Adriano Lopes de
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/2634621642907240
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/4671885302437668
dc.date.accessioned2026-03-13T12:17:25Z
dc.date.issued2026-02-06
dc.description.abstractThe excessive use of nitrogen fertilizers, such as urea, presents significant challenges, including contamination of water bodies and volatilization, which reduces its agronomic efficiency. In this context, the development of controlled-release systems emerges as a promising alternative to optimize nitrogen availability and minimize environmental losses. The present study aimed to develop and characterize polymeric nanofibers based on pectin/HPC/PEO and gelatin/HPC/PEO incorporated with urea, targeting their application in controlled nutrient release systems. The selection of pectin and gelatin as polymeric matrices was based on their potential for the development of sustainable systems, aligned with the principles of the circular economy, through the use of biodegradable compounds derived from industrial by-products. The nanofibers were produced by electrospinning, using optimized polymer solutions to ensure process stability and the formation of continuous fibers. Morphological characterization by scanning electron microscopy (SEM) revealed that the addition of urea enabled the formation of a well-defined network of continuous nanofibers with diameters on the nanometric scale, ranging from 225 nm to 1,039 nm for pectin fibers, and between 209 and 440 nm for gelatin fibers. FTIR and EDS analyses confirmed the incorporation of urea and the existence of chemical interactions between the fertilizer and the polymer matrices. Thermal stability was investigated by TGA and DTG, indicating that the addition of urea reduced the Tonset​ of the matrices by 2.2 °C for pectin and 3.3 °C for gelatin, evidencing a plasticizing effect. However, the incorporation raised the degradation temperature of the urea to levels above 200 °C, compared to 130 °C for free urea. Controlled release assays in aqueous medium, monitored by UV-Vis spectroscopy, demonstrated that the nanostructured systems promoted the gradual release of the nutrient. The pectin matrix showed a more pronounced initial release, reaching 68% in the first hours, while the gelatin fibers exhibited a more sustained profile, releasing 43% in the same period. Thus, the developed materials demonstrated potential for application as controlled-release fertilizer systems, contributing to a more efficient use of nutrients in agriculture.eng
dc.description.resumoO uso excessivo de fertilizantes, como os de nitrogênio, possuem obstáculos significativos, entre eles a contaminação de bacias hidrográficas e volatilização, que reduz sua eficiência agronômica. Nesse contexto, o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada surge como uma alternativa promissora para otimizar sua disponibilidade e minimizar perdas ao meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar nanofibras poliméricas à base de pectina/HPC/PEO e gelatina/HPC/PEO, incorporadas com uréia, e realizar ensaios de liberação controlada em água usando a técnica UV-VIS. A escolha da pectina e da gelatina como matrizes poliméricas fundamentou-se no potencial do desenvolvimento de sistemas sustentáveis, alinhados com os princípios da economia circular, ao utilizar compostos biodegradáveis provenientes de resíduos industriais. As nanofibras foram produzidas pela técnica de eletrofiação, utilizando soluções poliméricas otimizadas para garantir estabilidade do processo e formação de fibras contínuas. A caracterização morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou que a adição da ureia possibilitou a formação de uma rede bem definida de nanofibras contínuas, com diâmetros na escala nanométrica, entre 225 nm à 1.039 nm para as fibras de pectina, e 209 e 440 nm para as fibras de gelatina. As análises de FTIR e EDS confirmaram a incorporação da ureia e a existência de interações químicas de ligação de hidrogênio entre o fertilizante e as matrizes poliméricas. A estabilidade térmica foi investigada por TGA e DTG, indicando que a adição de ureia reduziu o Tonset​ das matrizes em 2,2 °C para a pectina e 3,3 °C para a gelatina, evidenciando um efeito de plastificação. Contudo, a incorporação elevou a temperatura de degradação da ureia para patamares superiores a 200 °C, comparado aos 130 °C da ureia livre. Ensaios de liberação controlada em meio aquoso, monitorados por espectroscopia UV-Vis, demonstraram que os sistemas nanoestruturados promoveram a liberação gradual do nutriente. A matriz de pectina apresentou uma liberação inicial mais acentuada, atingindo 68% nas primeiras horas, enquanto as fibras de gelatina exibiram um perfil mais sustentado, liberando 43% no mesmo período. Dessa forma, os materiais desenvolvidos demonstraram potencial para aplicação como sistemas de liberação controlada de fertilizantes, contribuindo para o uso mais eficiente de nutrientes na agricultura.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.identifier.citationGALLO GODOI, Ian Raffaello. Desenvolvimento de nanofibras de Pectina/HPC/PEO e Gelatina/HPC/PEO pela técnica de eletrofiação para liberação controlada de nitrogênio. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23770.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23770
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCâmpus Sorocaba
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectNanofibraspor
dc.subjectEletrofiaçãopor
dc.subjectPectinapor
dc.subjectGelatinapor
dc.subjectUreiapor
dc.subjectNanofiberseng
dc.subjectElectrospinningeng
dc.subjectPectineng
dc.subjectGelatineng
dc.subjectUreaeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES
dc.subject.ods2. Fome Zero e Agricultura Sustentável
dc.titleDesenvolvimento de nanofibras de Pectina/HPC/PEO e Gelatina/HPC/PEO pela técnica de eletrofiação para liberação controlada de nitrogêniopor
dc.title.alternativeDevelopment of Pectin/HPC/PEO and Gelatin/HPC/PEO nanofibers by electrospinning for controlled release of nitrogeneng
dc.typeDissertação

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