Hidrogéis de Gelatina: Potencial Aplicação em Soluções Agrícolas

Resumo

As mudanças climáticas têm ocasionado diversos impactos ambientais em escala global, afetando diretamente o setor agrícola, que desempenha papel essencial no desenvolvimento humano. São registrados inúmeros impactos diários que comprometem a disponibilidade de água, qualidade do solo e cultivares. Nesse contexto, os hidrogéis surgem como alternativa promissora devido à alta capacidade de retenção e liberação gradual de água, otimizando a necessidade de irrigação frequente, reduzindo os efeitos da erosão e da lixiviação do solo, além de possibilitar a incorporação de nutrientes para liberação controlada no cultivo. Assim, o presente estudo tem como objetivo o desenvolvimento de hidrogéis à base de gelatina reticulados com ácido gálico para aplicação em sistemas agrícolas. Foram preparadas seis formulações, variando-se o tipo de gelatina e a concentração de ácido gálico. As amostras foram identificadas como GAC (gelatina tipo A sem reticulante), GA1 (gelatina tipo A com 1 % m/m de ácido gálico em relação à gelatina), GA2 (gelatina tipo A com 2 % m/m), GBC (gelatina tipo B sem reticulante), GB2 (gelatina tipo B com 2 % m/m) e GB5 (gelatina tipo B com 5 % m/m). Essa nomenclatura foi adotada para facilitar a comparação, permitindo avaliar a influência desses dois fatores sobre as propriedades dos hidrogéis. Os dados foram analisados no software Statistica (v.14) por meio do teste t de Student, considerando nível de significância de 95 %. Todas as formulações foram preparadas pela dissolução de gelatina em água destilada, na concentração de 10 % (m/v). Após hidratação, as soluções foram aquecidas sob agitação e, em seguida, foi adicionado o ácido gálico em diferentes proporções em relação à massa de gelatina, seguido de nova agitação para favorecer o processo de reticulação. As soluções foram transferidas para recipientes acrílicos (25 mm de diâmetro), mantidas em repouso por 24 h à temperatura ambiente (±25 °C), secas em estufa a 40 °C por 24 h e armazenadas em dessecador até a realização das análises. As formulações de hidrogéis apresentaram os seguintes valores de solubilidade: GAC 38,25 ± 1,12 ᵃ %, GA1 31,09 ± 7,39 ᵃ %, GA2 38,01 ± 1,31 ᵃ %, GBC 34,40 ± 0,37 ᵃ %, GB2 38,96 ± 3,20 ᵃ % e GB5 45,23 ± 0,72 ᵃ %. A análise estatística revelou que não houve diferença significativa entre as amostras (p > 0,05), indicando que a adição de ácido gálico, nas concentrações testadas, não foi suficiente para reduzir significativamente a fração solúvel dos hidrogéis em comparação às formulações controle, sem reticulante. No ensaio de intumescimento, todas as formulações apresentaram rápida absorção de água nos primeiros 30 min. Após 24 h, as amostras com gelatina tipo A alcançaram os maiores índices: GAC 1073,20 ± 22,82 ᵃ %, GA1 1257 ± 87,08 ᵃ,ᵇ % e GA2 1186,57 ± 31,99 ᵃ,ᵇ %, mantendo a integridade física e expansão homogênea. Por outro lado, as amostras com gelatina tipo B apresentaram menores valores: GBC 753,38 ± 102,06 ᵇ,ᶜ %, GB2 959,11 ± 44,98 ᵃ,ᶜ % e GB5 1106,31 ± 7,5 ᵃ %, sendo observadas rupturas em GB2 e perda de coesão em GB5, indicando menor estabilidade estrutural. Esse comportamento pode estar associado à estrutura da gelatina tipo B, que forma redes mais densas e menos elásticas. Além disso, o aumento da reticulação intensifica as ligações entre o polímero e o agente reticulante, resultando em uma matriz mais compacta, com menor intumescimento e difusão de água, o que favorece a liberação controlada de nutrientes. As análises estatísticas de intumescimento mostraram que as formulações de gelatina tipo A (GAC, GA1 e GA2) não apresentaram diferenças significativas entre si, indicando comportamento semelhante. Já a gelatina tipo B controle (GBC) mostrou-se distinta, apresentando variações relevantes em comparação à maioria das demais formulações. Na gelatina tipo B, observou-se que GB2 apresentou contraste em relação a GA1 e GA2, enquanto GB5 diferenciou-se de GBC, mas manteve semelhança com as formulações de gelatina tipo A. Visualmente, todas as amostras apresentaram aparência translúcida inicialmente, com pequenas variações de cor associadas ao tipo de gelatina e concentração de ácido gálico. A formulação GA2 apresentou o melhor desempenho, combinando elevada capacidade de retenção de água, boa estabilidade estrutural e baixa solubilidade. De modo geral, os hidrogéis de gelatina tipo A apresentaram maior intumescimento, enquanto os de tipo B mostraram maior fragilidade estrutural. O aumento da reticulação favoreceu a formação de matrizes mais compactas, capazes de controlar a liberação de água e nutrientes. Assim, a gelatina tipo B com maior concentração de reticulante destaca-se para aplicação agrícola, pois a maior densidade de ligações reduz o intumescimento e promove liberação mais lenta. Esses resultados reforçam a importância da escolha do biopolímero e da concentração do reticulante no desenvolvimento de hidrogéis biodegradáveis e eficientes para mitigar a escassez hídrica na agricultura.