Hidróxidos duplos lamelares como matrizes hospedeiras de fosfato e como fonte de fósforo para plantas

Abstract

O fósforo é um importante elemento para o crescimento e desenvolvimento das plantas. No entanto em regiões tropicais apresenta limitações devido aos fenômenos de fixação e adsorção pelas partículas minerais do solo. Este fenômeno, faz com que seja gastas grandes quantidades de fertilizantes, visando corrigir uma deficiência do solo e também suprir a necessidade das plantas. No entanto os fertilizantes fosfatados são oriundos de um recurso não renovável, as rochas fosfáticas, as quais as reservas andam em eminente esgotamento. Por isso é necessário que se desenvolvam tecnologias capazes de melhorar a utilização do fósforo na agricultura. Uma forma de realizar isto é o desenvolvimento de materiais capazes de suprir a demanda de fósforo das plantas, sem que hajam perdas elevadas deste elemento para o solo. O objetivo deste trabalho a intercalação de fosfato em Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs), e testar estes materiais como uma nova tecnologia de fertilizante fosfatado. A tese é composta por três capítulos, onde o primeiro é uma revisão detalhada sobre os HDLs desde sua síntese, caracterização, aplicabilidade até suas potencialidades. O segundo capítulo foi desenvolvida uma investigação científica onde foram sintetizados diferentes HDLs, com diferentes composições (MgAl, MgFe e MgFeAl) em diferentes razões molares entre estes elementos contendo fosfato em sua estrutura. Depois da síntese, estes materiais foram caracterizados quanto a sua composição química e sua estrutura. Depois foram submetidos a testes de cinética de liberação do fósforo, para verificar o caráter de liberação sustentada destes materiais, e qual apresenta melhores características para ser utilizado como fertilizante. No terceiro capítulo também foi desenvolvida uma investigação científica onde a partir dos resultados do segundo capítulo, foi selecionado o melhor material, e sinretizado para que fosse utilizado em um ensaio biológico como fertilizante fosfatado. O ensaio consistiu em utilização de diferentes doses de fósforo em dois solos com textura diferentes, utilizando como fonte de fósforo um HDL e o superfosfatotriplo. Os resultados obtidos mostraram que nas condições que o ensaio foi desenvolvido, o HDL obteve melhores resultados para produção de matéria seca, altura e conteúdo foliar de fósforo, quando comparado ao supertriplo. O HDL também apresentou melhor eficiência agronômica, mantendo-se bem semelhante independente do tipo de solo, enquanto o supertriplo tem sua eficiência reduzida quando é utilizado em solo argiloso, ou seja aquele com maior capacidade de retenção de fósforo. Com os resultados obtidos nos experimentos, pode-se concluir que os HDL, apresentam como materiais potenciais a serem utilizados como fertilizantes fosfatados. No entanto, necessita de mais estudos para contornar algumas limitações e validar a tecnologia. Palavras Chave: Adubação fosfatada, liberação lenta, slow-release, Neubauer, hidrotalcita, milho, fertilizantes inteligentes.

Phosphorus is an important element for the growth and development of plants. However in tropical regions it presents limitations due to the phenomena of fixation and adsorption by the mineral particles of the soil. This phenomenon causes large amounts of fertilizer to be used to correct soil deficiencies and to meet the need of plants. However phosphate fertilizers come from a non-renewable resource, the phosphate rocks, which reserves are in imminent exhaustion. It is therefore necessary to develop technologies capable of improving the use of phosphorus in agriculture. One way to accomplish this is to develop materials capable of meeting the demand for phosphorus from the plants without high losses from this element to the soil. The objective of this work is to intercalate phosphate in Layered Double Hydroxides (LDH), and test these materials as a new phosphate fertilizer technology. The thesis is composed of three chapters, where the first is a detailed review of the LDH from their synthesis, characterization, applicability to their potentialities. The second chapter was developed a scientific investigation where different LDH with different compositions (MgAl, MgFe and MgFeAl) were synthesized in different molar ratios between these phosphate-containing elements in their structure. After the synthesis, these materials were characterized as to their chemical composition and structure. Aftenrvards they were submitted to phosphorus release kinetics tests to verify the sustained release character of these materials, and which presents better characteristics to be used as fertilizer. In the third chapter was also developed a scientific research where from the results of the second chapter, the best material was selected and synthetized to be used in a biological assay as a phosphate fertilizer. The experiment consisted in the use of different doses of phosphorus in two soils with different texture, using as phosphorus source an LDH and the triple super phosphate. The results showed that under the conditions that the test was developed, the LDH obtained better results for dry matter yield, height and leaf content of phosphorus when compared to the triple super phosphate. LDH also presented better agronomic efficiency, remaining very similar independent of the soil type, while the supertriple has its efficiency reduced when it is used in clay soil, that is the one with greater capacity of retention of phosphorus. With the results obtained in the experiments, it can be concluded that LDH present as potential materials to be used as phosphate fertilizers. However, it needs more studies to circumvent some limitations and validate the technology.