Modificação da superfície de sementes aplicando radiação UV em leito fluidizado

Abstract

O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de modificação da superfície de sementes de trevo persa e trevo vesiculoso, por meio da aplicação de radiação ultravioleta (UV) em leito fluidizado (LF). O propósito do tratamento foi o de contribuir para a melhora da qualidade fisiológica das sementes. Esta melhora foi verificada pelo aumento dos índices de germinação e a quebra de dormência. Na foto-modificação da superfície de um material com radiação ultravioleta ocorrem processos químicos foto-induzidos em que apenas a superfície é modificada. As mudanças na superfície das sementes foram confirmadas pela significativa redução no ângulo de contato entre a água e a superfície das sementes, através de análise WCA. Os ângulos de contato passaram de 114° para 80° para o trevo persa, e de 126,5° a 80° para as sementes de trevo vesiculoso. Nos dois casos as sementes após o tratamento se tornaram hidrofílicas. Os resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV) apontaram visíveis modificações na superfície das sementes após o tratamento com radiação UV, com o surgimento de fissuras e a redução da presença de grânulos superficiais. Estas novas características explicaram a melhor interação da água com a superfície dos sólidos. Com respeito ao teste padrão de germinação realizado com sementes não tratadas e sementes tratadas, houve um significativo aumento da germinação dos dois tipos de trevo: o trevo persa apresentou variação no percentual de germinação, que passou de 38 % para 64%, e o vesiculoso de 45,5% a 70%. Estes resultados apontaram dois fatos, o primeiro foi que a radiação UV não comprometeu a fisiologia do material, e o outro que o tratamento promoveu a quebra de dormência das sementes, uma característica destas espécies de leguminosas forrageiras. O aumento nos índices de germinação indica que a maior molhabilidade da superfície das sementes determinou a umidificação das sementes por água mais eficiente. Grupos funcionais hidrofílicos enxertados na superfície das sementes implicaram em uma adsorção mais rápida da água, sendo esta uma vantagem no posterior plantio da espécie vegetal. Promover tal tratamento em um equipamento de maior escala, o LF abre a possibilidade de realizar a aplicação da radiação em uma grande quantidade de sementes simultaneamente, pois a fluidodinâmica das partículas oferece a possibilidade do tratamento superficial do material por radiação UV de forma prática e homogênea.

The aim of this work was to study the process of surface modification of persian clover and arrow leaf clover seeds by the application of ultraviolet radiation (UV) in fluidized bed (FL). The purpose of the treatment was to contribute to the improvement of seed physiological quality. This improvement was verified by the increase in germination rates and dormancy break. The photo-modification of the surface of a material with ultraviolet radiation photo- induced chemical processes occur in which only the surface is modified. Seed surface changes were confirmed by the significant reduction in contact angle between water and seed surface through WCA analysis. Contact angles increased from 114 ° to 80 ° for persian clover, and from 126.5 ° to 80 ° for arrow leaf clover seeds. In both cases, the seeds after treatment became hydrophilic. The results of scanning electron microscopy (SEM) showed visible changes in the seeds surface after treatment with UV radiation, with the appearance of cracks and the reduction of the presence of superficial granules. These new features explained the better interaction of water with the solids surface. Regarding the germination standard test performed with raw seeds and treated seeds, there was a significant increase in germination rates of both types of clover: persian clover showed variation in germination index, which went from 38% to 64%, and arrow leaf was from 45.5% to 70%. These results pointed out two facts, the first was that UV radiation did not compromise the material physiology, and the other that the treatment promoted seed dormancy break, a characteristic of these forage legume species. The increase in germination rates indicates that the higher surface wettability of the seeds determined the more efficient water humidification of the seeds. Hydrophilic functional groups grafted on the seed surface resulted in faster water adsorption, which is an advantage in the subsequent planting of the plant species. Promoting such treatment on a larger scale equipment, the FL, opens the possibility of applying radiation to a large amount of seeds simultaneously, because the provided particle fluid dynamics offers the possibility of surface treatment of the material by UV radiation in a homogeneous and practical way.