Fracionamento estratégico da lignina: encapsulamento sustentável e liberação controlada de ácido pelargônico

Abstract

Este trabalho apresentou o desenvolvimento de formulações à base de lignina kraft (KL) fracionada com potencial para liberação controlada de ácido pelargônico (PA), um herbicida natural de rápida ação e baixa toxicidade. A KL foi submetida a um fracionamento sequencial com ácido acético, originando frações com diferentes características químicas: KL30, KL40 e KL50. As formulações contendo PA foram preparadas por precipitação em antissolvente e caracterizadas por técnicas como Dispersão Dinâmica de Luz (DLS), Rastreamento de Nanopartículas (NTA), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TGA) e Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). A presença do PA foi sugerida por alterações nas bandas espectrais do FTIR, indicando interações moleculares entre o ativo e a matriz lignina. As formulações também foram avaliadas quanto à estabilidade térmica, coloidal e à exposição à radiação UV-C. Os resultados demonstraram que as propriedades estruturais das diferentes frações influenciaram diretamente o comportamento das nanopartículas. O estudo evidenciou o potencial do fracionamento ácido da lignina como estratégia verde para a produção de sistemas coloidais com propriedades ajustáveis e aplicação futura em tecnologias agrícolas sustentáveis.

This study presented the development of colloidal formulations based on fractionated kraft lignin (KL) with potential for the controlled release of pelargonic acid (PA), a fast-acting natural herbicide with low toxicity. KL was sequentially fractionated using aqueous acetic acid solutions, resulting in chemically distinct fractions: KL30, KL40, and KL50. Formulations containing PA were prepared via antisolvent precipitation and characterized using techniques such as Dynamic Light Scattering (DLS), Nanoparticle Tracking Analysis (NTA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The presence of PA was inferred from specific spectral changes in the FTIR, suggesting molecular interactions with the lignin matrix. The formulations were also evaluated for thermal, colloidal, and photostability under UV-C exposure. Results indicated that the structural properties of each lignin fraction directly influenced the behavior of the colloidal systems. This study demonstrated the potential of acid fractionation of lignin as a green strategy for designing tunable colloidal systems with future applications in sustainable agricultural technologies.