Desenvolvimento e aplicação de jato de plasma frio em pressão atmosférica para o tratamento de materiais e sementes - Mui, Taiana She Mir [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
Esta tese teve como o intuito o estudo e caracterização de jatos de plasma com diferentes diâmetros no tratamento do polímero Politereftalato de Etileno (PET), visando estudar a uniformidade e a área de alcance dos tratamentos. Posteriormente, um desses jatos foi utilizado para o tratamento de sementes de girassol, com o objetivo de investigar as modificações superficiais, físico-químicas e o comportamento biológico das sementes após os tratamentos a plasma, buscando compreender os mecanismos de interação do plasma com as sementes. A caracterização superficial do PET foi realizada através de medições de ângulo de contato, rugosidade e análise das mudanças químicas com a Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS). Enquanto que, as caracterizações realizadas nas sementes foram medidas de ângulo de contato, absorção de água e corante, perda de massa, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier por Refletância Total Atenuada (FTIR-ATR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para avaliação da parte biológica foram realizados ensaios de taxa de germinação e de taxa de crescimento. Os tratamentos no PET com os três jatos de plasma utilizados demonstraram uma diminuição considerável nos valores de ângulo de contato e a área de tratamento alcançada por cada jato foi devidamente calculada. Através do aumento dos valores da rugosidade foi possível verificar que o tratamento a plasma estendeu-se para fora do cone do jato. Houve também incorporação de grupos funcionais de O, incremento de pequenas quantidades de N e remoção de contaminantes nas amostras de PET tratadas a plasma. Após tratamentos a plasma em sementes de girassol foi observado um aumento da molhabilidade e absorção de água, perda de massa relevante, mudança de grupos químicos e alterações topográficas na superfície das sementes. Além disso, foi constatada uma diferença na taxa de germinação em placas de petri e na germinação em substrato, e um aumento significativo no comprimento aéreo de mudas de girassol, cujas sementes foram tratadas a plasma. Com base no exposto, o jato de plasma cônico utilizado nesta tese foi capaz de modificar a germinação, crescimento e desenvolvimento das sementes de girassol. Tal efeito foi obtido possivelmente devido ao aumento da absorção de água e molhabilidade das sementes, o que provavelmente facilitou a permeabilidade de nutrientes e na ativação de diversas reações fisiológicas. Nos resultados do tratamento do PET pode-se inferir que modificando a geometria do bocal do jato de plasma é possível modificar a área de tratamento uniforme até algumas dezenas de cm2 em condições de operação viável.

The purpose of this thesis was to study and characterize plasma jets with different diameters in the treatment of polyethylene terephthalate (PET) in order to study the treatment range and uniformity. Subsequently, one of these jets was used for the treatment of sunflower seeds, with the objective to investigate the seeds surface, physicochemical changes and the biological behavior of the seeds after the plasma treatments, seeking to understand the mechanisms of the interaction of the plasma with the seeds. The superficial characterization of the PET was performed through measurements of water contact angle, roughness and analysis of chemical changes with X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). While, the characterizations performed on sunflower seeds were water contact angle, water and dye absorption, mass loss, Fourier Transform Infrared Spectroscopy by Total Attenuated Reflectance (FTIR-ATR) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). For the biological evaluation germination rate and growth rate tests were performed. The treatments on PET with the three plasma jets showed a considerable decrease in water contact angle values and the treatment area obtained by each jet was calculated. By increased roughness values it was possible to verify that the plasma treatment extended outside the cone of the jet. There was also incorporation of functional groups of O, increase of small amounts of N and removal of contaminants in the plasma treated PET samples confirmed by the XPS analysis. After plasma treatments on sunflower seeds an increase in wettability, substantial water absorption, relevant mass loss, changes of the chemical groups and topography of the seed surface were observed. Furthermore, a difference in the germination rate in Petri dishes and germination in the substrate was observed. A significant increase in the shoot length of the sunflower seedlings was perceived. Based on the results, the conical plasma jet employed in this thesis was able to modify the germination, growth and development of the sunflower seeds. This effect was possibly obtained due to increased water absorption and wetting of the seeds, which probably promoted nutrient permeability and the activation of various physiological reactions. In the PET treatments results it can be inferred that by modifying the geometry of the plasma jet nozzle it was possible to extend the uniform treatment area up to a few decades of cm2 under viable operating conditions.
Development and application of a cold atmospheric pressure plasma jet for the treatment of materials and seeds
Keywords: Jato de plasma; PET; Sementes de girassol; Plasma na agricultura; Plasma jet; Sunflower seeds; Plasma agriculture; Polímeros; Plasma (Gases ionizados); Tecnologia de sementes; Germinação