Síntese mecanoquímica de grafeno nitrogenado : impacto em cultivar modelo na administração de macroelementos

Abstract

O Grafite é usado na agricultura mecanizada como lubrificante natural. O pó de grafite é adicionado às sementes com o único objetivo de reduzir o atrito com os mecanismos das semeadoras mecânicas. Neste estudo desenvolveu-se um sistema para fazer a esfoliação direta do pó de grafite Grafsolo® (Nacional de Grafite Ltda.) sob alta pressão de nitrogênio para obtenção de grafeno de poucas camadas (FLG) com incorporação de nitrogênio nas bordas, com vistas a agregar valor com a funcionalização do material lubrificante. Dentre N, P, K, o nitrogênio foi escolhido como macroelemento modelo, e um sistema de cultivo indoor completo foi projetado e automatizado para escolha de uma cultivar modelo como um ideótipo de planta para os ensaios. A partir dos parâmetros estabelecidos, o quiabo do tipo santa cruz foi escolhido como cultivar modelo, e os primeiros ensaios foram planejados e executados neste projeto de mestrado. Essa abordagem estabeleceu uma prova de conceito para a introdução de nitrogênio via alta pressão, enquanto aderiu a um processo livre de solventes e ambientalmente amigável. Como matéria-prima, a escolha do Grafsolo® foi estratégica, pois esse tipo de grafite em pó é amplamente utilizado em diversos cultivos pela agroindústria, sendo comercialmente disponível, o que favorece a viabilidade do escalonamento de produção. Com foco na aplicação agrícola, a pesquisa explorou a utilização do grafeno nitrogenado como revestimento de sementes de quiabo do tipo santa cruz 47 (ISLA Sementes Ltda.) durante o plantio, visando disponibilizar mais nitrogênio como macronutriente primário. Para isso, foram realizadas otimizações no sistema de moagem para obtenção do grafeno nitrogenado, assim como no sistema de cultivo indoor, garantindo um ambiente em condições similares ao natural para a germinação das sementes. A caracterização detalhada do material foi conduzida por meio de Espectroscopia de Infravermelho (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Análise Termogravimétrica (TGA) e Análise Térmica Diferencial (DTA). Com base nos resultados obtidos, através das análises de FTIR foi verificada a eficiência da esfoliação do grafite e presença de nitrogênio, bem como nas imagens de MEV, demonstrando a viabilidade da produção de grafeno nitrogenado por meio do método mecanoquímico de alta pressão.