Production and agronomic evaluation of biogenic phosphate and potassium fertilizers

Abstract

Solubilization of rocks using sulfuric acid produced by oxidizing bacteria from elemental S is an attractive alternative for the production of phosphate and potassium fertilizers. This process can be used with low and high solubility rocks, as it is simple, efficient, of low cost and environmentally friendly. The present study aimed to evaluate the production of biogenic acid by Acidithiobacillus thiooxidans. Chemical solubilization of phosphate rocks from Morocco (M-PR) and Serra Salitre (SS-PR) phosphate rocks, and of K silicate minerals verdete (Ve) and phonolite (Fo) rocks using commercial or biogenic sulfuric acid was evaluated and compared with the rocks in natura. Chemical, mineralogical and morphological changes were evaluated in the biogenic fertilizers produced using biogenic acid. Agronomic performance of the Morocco and Serra Salitre biogenic P-fertilizers, and verdete and phonolite biogenic K- fertilizers was also assessed in a successive corn-soybean-millet cultivation. The acidification of the rocks with sulfuric acid increased the content of extractable P and K forms in water and in 2% citric acid as well as of P in ammonium acid citrate pH 3, in relation to their in natura forms. In addition, biogenic sulfuric acid caused equal or higher solubilization P or K than commercial acid when used at a 1:5 rock:acid ratio. A reduction in intensity and/or disappearance of some phases of P or K in the X-ray diffraction, infrared and Raman spectra of biogenic fertilizers was observed with respect to those of rocks without acidulation. Dry matter yield mass as well as absorbed and accumulated P or K during corn-soybean-millet cultivation varied according to the fertilizer source. In fact, biogenic fertilizers provided more P or K to the crops than the rocks in natura; they also provided S in soluble and elemental forms. Within each P or K source, acidulation of SS-PR and Ve resulted in notorious increases in the variables under study. Keywords: Biogenic acid. Fertilizers. Phosphate rock. Potassium silicates.

A solubilização de rochas, utilizando ácido sulfúrico produzido por bactérias oxidanteProduction and agronomic evaluation of biogenic phosphate and potassium fertilizerss do S, se apresenta como uma alternativa atraente para a produção de fertilizantes fosfatados e potássicos. Esse processo é aplicável para rochas de baixa e alta solubilidade, por ser simples, eficiente, de baixo custo e ambientalmente correto. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de ácido biogênico por Acidithiobacillus thiooxidans. A solubilização química de fosfatos naturais de Marrocos (M-PR) e Serra Salitre (SS-PR), e de minerais silicatados de K a partir das rochas verdete (Ve) e fonolito (Fo), usando o ácido sulfúrico biogênico ou comercial foi avaliada e comparada com as rochas in natura. As alterações químicas, mineralógicas e morfológicas foram avaliadas nos fertilizantes biogênicos, produzidos usando ácido biogênico. A performance agronômica dos fertilizantes fosfatados biogênicos de Marrocos e Serra Salitre, e fertilizantes potássicos biogênicos do verdete e fonolito em cultivo sucessivo milho-soja-milheto também foi avaliada. A acidificação das rochas com ácido sulfúrico incrementou o teor das formas extraídas de P e K em água e em ácido cítrico 2%, e também do P em citrato ácido de amônio pH 3, em relação às suas formas in natura. Além disso, o ácido sulfúrico biogênico solubilizou igual ou mais P ou K que o ácido comercial quando utilizado na proporção rocha:ácido 1:5. Observou-se uma redução na intensidade e, ou, desaparecimento de algumas fases de P ou K nos espectros da difração de raio X, infravermelho e Raman dos fertilizantes biogênicos em relação aos das rochas sem acidulação. A massa de matéria seca e o P ou K absorvido e acumulado pelas plantas durante o cultivo sucessivo milho-soja-milheto foi variável com as fontes de fertilizante. De fato, os fertilizantes biogênicos forneceram mais P ou K para as culturas que as rochas in natura; além de fornecer S nas formas solúvel e elementar. Dentro de cada fonte de P ou K, a acidulação de SS-PR e Ve resultou em um incremento notório nas variáveis em estudo. Palavras-chave: Ácido biogênico. Fertilizantes. Fosfatos naturais. Silicatos de potássio.