Desenvolvimento de membranas celulósicas suportadas com sílica oriunda casca de arroz para liberação lenta no solo

Abstract

O trabalho consiste no desenvolvimento de membranas celulósicas, funcionalizadas com sílica oriunda da casca de arroz (CA) e da cinza da casca de arroz (CCA), para posterior avaliação de liberação lenta de sílica. Primeiramente foi realizada a extração de sílica presente na CA e CCA através de processo de lixiviação utilizando solução extratora a água Mili-Q e hidróxido de sódio (NaOH) 0,1M. A quantificação de sílica foi determinada através de teste rápido utilizando o método fotocolorimétrico e espectrofotômetro UV Vis. O lixiviado de Casca de Arroz (CA) e Cinza da Casca de Arroz (CCA) resultante da extração em solvente alcalino apresentou quantidade de sílica superior quando comparado ao extrato resultante da extração em água Mili-Q como solvente. Posteriormente foram desenvolvidas membranas celulósicas utilizando o microrganismo Komagataeibacter Hansenii, seguida de purificação e secagem. As membranas foram impregnadas com os extratos lixiviados e ricos em sílica, com agitação constante durante 24 horas e realização dos testes de liberação lenta da sílica em condições controladas de pH e temperatura. A caracterização das membranas funcionalizadas foi realizada através de análises estruturais (FTIR), físico- química (pH), microestrutural (MEV) e resistência mecânica. Os resultados indicaram que o lixiviado de Casca de Arroz (CA) e Cinza da Casca de Arroz (CCA) resultante do solvente alcalino apresentou quantidade de sílica superior quando comparado ao extrato resultante da utilização da água Mili-Q como solvente. As membranas de Celulose Bacteriana (CB) suportadas com SiO2 proveniente do extrato aquoso da CA liberaram nas primeiras 24h, 58% da sílica adsorvida enquanto as CB impregnadas a partir da CCA-H2O liberaram 67% da sílica. No extrato lixiviado com NaOH o percentual de liberação foi de 62% para CA e 60% para CCA.As membranas apresentaram elevada capacidade de retenção tanto de água como de sílica, o que pode ser uma alternativa para diminuir perdas econômicas relativas a solubilização de fertilizantes no setor agrário.

Abstract: The work consists in the development of cellulosic membranes, functionalized with silica from rice husk (CA) and rice husk ash (CCA), for further evaluation of the slow release of silica. First, the extraction of silica present in CA and CCA was carried out through a leaching process using Mili-Q water-extracting solution and 0.1M sodium hydroxide (NaOH). Quantification of silica was determined through rapid testing using the photocolorimetric method and UV Vis spectrophotometer. The Rice Husk (CA) and Rice Husk Ash (CCA) leachate resulting from the extraction in alkaline solvent presented a higher amount of silica when compared to the extract resulting from the extraction in Mili-Q water as solvent. Later, cellulosic membranes were developed using the microorganism Komagataeibacter Hansenii, followed by purification and drying. The membranes were impregnated with the leached extracts and rich in silica, with constant agitation for 24 hours and performance of the slow silica release tests under controlled conditions of pH and temperature. The characterization of functionalized membranes was performed through structural (FTIR), physical-chemical (pH), microstructural (MEV), and mechanical strength analysis. The results indicated that the Rice Husk (CA) and Rice Husk Ash (CCA) leachate resulting from the alkaline solvent presented a higher amount of silica when compared to the extract resulting from the use of Mili-Q water as solvent. Bacterial Cellulose (CB) membranes supported with SiO2 from the aqueous extract of CA released 58% of the adsorbed silica in the first 24 hours, while the CB impregnated from CCA-H2O released 67% of the silica. In the extract leached with NaOH, the release percentage was 62% for CA and 60% for CCA. The membranes showed high retention capacity for both water and silica, which can be an alternative to reduce economic losses related to fertilizer solubilization in the agrarian sector.