Estudo do efeito da água ativada por plasma no crescimento de plantas

Abstract

Plasmas frios, em pressão atmosférica, apresentam diversos tipos de aplicações como esterilização de alimentos e aprimoramento de produção nos setores alimentícios e agrícola respectivamente. Neste último setor, os tratamentos direto e indireto de sementes estão sendo desenvolvidos a partir do plasma na agricultura. Este último tratamento citado diz respeito ao processo de ativação da água para rega de plantas. Tal processo de ativação está vinculado com a interação de certas espécies reativas formadas no plasma frio com a água e, após rega, sementes. Quando o plasma opera em regime do tipo não-térmico, a ocorrência de reações químicas específicas primárias é privilegiada e, em seguida, elas sofrem um processo de difusão na água que originarão as espécies reativas secundárias nela. A importância de algumas espécies geradas como íons nitrito (NO2 - ) e nitrato (NO3 - ) na água de rega é dada pela participação delas no processo de fertilização do solo. Por tal importância, o objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da água ativada por plasma no crescimento de plantas. Para isso, foi reproduzida uma configuração de eletrodos divergentes para formação de uma descarga de plasma ora quente ora frio neste trabalho acadêmico. A partir dessa configuração, a descarga em arco deslizante foi formada, mediante aplicação de alta tensão (2,76 kV) e um fluxo de ar (3,2 L/min) através de um gerador de alta tensão (composto por um reator de lâmpada fluorescente compacta e um transformador flyback) e uma bomba de aquário respectivamente. A eficiência do processo de ativação foi medida a partir de aferições do pH da água por métodos semiquantitativos e quantitativos ao decorrer do tempo de exposição ao plasma frio, obtendo resultados de variação de 3,5 a 4,0 do pH aparentemente neutro até o mais ácido em diferentes volumes de água e tempos de tratamento. Tal decaimento dos valores de pH tem embasamento com a literatura. Com isso, foi possível notar os efeitos de crescimento mais significativos nos grupos de alpiste, que receberam rega com a água ativada dada à exposição ao plasma por 180 minutos, dado que houve maior taxa de germinação e maior altura dos ramos em um sistema de plantio sem controle de certos parâmetros como tempo de iluminação e temperatura. Em um sistema de plantio parcialmente controlado (tempo de iluminação), as taxas de germinação e crescimento foram altas em sementes de cebolinha-verde, tendo rega com água ativada por 210 minutos. Este estudo se mostra bastante promissor para o avanço das aplicações de plasma frio no tratamento da água de rega para gerar um aumento da produtividade no setor agrícola.

Cold plasmas, under atmospheric pressure, present several types of applications such as food sterilization and production improvement in the food and agricultural sectors, respectively. In the latter sector, direct and indirect seed treatments are being developed from plasma in agriculture. This last mentioned treatment concerns the water activation process for plant irrigation. Such activation process is linked to the interaction of certain reactive species formed in cold plasma with water and, after watering, seeds. When the plasma operates in a non-thermal type regime, the occurrence of specific primary chemical reactions is privileged and, then, they undergo a diffusion process in the water that will originate the secondary reactive species in it. The importance of some species generated as nitrite (NO2 - ) and nitrate (NO3 - ) ions in irrigation water is given by their participation in the soil fertilization process. For this importance, the aim of this work is to study the effects of plasma activated water on plant growth. For this, a divergent electrode configuration was reproduced to form a plasma discharge, either hot or cold, in this academic work. From this configuration, the gliding arc discharge was formed by applying high voltage (2.76 kV) and an air flow (3.2 L / min) through a high voltage generator (composed of a reactor compact fluorescent lamp and a flyback transformer) and an aquarium pump, respectively. The efficiency of the activation process was measured from water pH measurements by semi-quantitative and quantitative methods over the time of exposure to cold plasma, obtaining results of variation from 3.5 to 4.0 from the apparently neutral pH to the most acid in different volumes of water and treatment times. Such a decline in pH values is supported by the literature. Thereat, it was possible to notice the effects of more acquired growth in the birdseed groups, which received irrigation with activated water given the exposure to plasma for 180 minutes, given that there was a higher germination rate and greater height of the branches in a planting system without control of certain parameters such as lighting time and temperature. In a partially controlled plant system (lighting time), as germination and growth rates were high in chives seeds, with watering activated for 210 minutes. This study is very promising for the advancement of cold plasma applications in the treatment of irrigation water to generate an increase in productivity in the agricultural sector.