Desenvolvimento de fertilizante organomineral fosfatado a base de borra de café tratado termicamente para fins de liberação lenta

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: BARBOSA, Nathália Silvestrin
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Triângulo Mineiro; Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENE; Brasil; UFTM; Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Extrusão.; Cinética de liberação.; Tratamento térmico.; Transferência de massa.; Extrusion.; Release kinetics.; Heat treatment.; Mass transference.; Química
• Link de acesso: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/tede/1068

O Brasil é um dos maiores produtores agrícolas do mundo, com uma demanda crescente por áreas de plantio. Porém os solos brasileiros precisam de suplementação de vários nutrientes, dentre eles o fósforo (P), além de fontes de matéria orgânica. Uma vez que a adubação tradicional apresenta baixa eficiência devido a perdas como lixiviação e volatilização e fixação de P no solo, o uso de fertilizantes de liberação lenta pode otimizar a performance da fertilização. Porém, tais fertilizantes são caros, o que pode inviabilizar seu uso. Neste contexto, o uso de fertilizantes organominerais a base de biomassas pode ser uma alternativa sustentável para nutrição do solo e aumento da produtividade agrícola. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi produzir fertilizantes organominerais peletizados de liberação lenta, a partir de borra de café (BC) impregnada com uma pasta de superfosfato triplo (TSP). Foi implementado um planejamento experimental fatorial 23, a fim de avaliar a influência da porcentagem de ligante (melaço de cana de açúcar), da razão mássica entre TSP e BC e a temperatura de secagem, sobre a resistência dos pellets e sua capacidade de liberação dos nutrientes em água. Foi estudada a cinética de liberação de P empregando os modelos cinéticos de Weibull e Korsmeyer-Peppas. O fertilizante com melhor desempenho foi submetido a tratamento térmico (TT) em mufla, nas temperaturas de 300 e 400 ºC, em diferentes tempos de exposição (10, 30 e 90 minutos). Em seguida, avaliou-se a cinética de perda de massa durante o TT usando modelos de reação global; a resistência dos novos pellets à queda e a cinética de liberação de P. A caracterização da BC revelou seu grande potencial como condicionador do solo. O estudo de formulação do fertilizante mostrou que adição de melaço e a quantidade de fertilizante foram os fatores que mais influenciaram a resistência mecânica do pellet. A formulação com 10% de melaço e 2,5 g fertilizante/g BC, secas a 100ºC apresentou a melhor resistência à queda e uma liberação mais lenta de P, levando cerca de 13,8 h para liberação de 90% de P. Quanto ao TT, a perda de massa por devolatilização seguiu uma cinética de 1ª ordem. O fertilizante com TT a 400ºC durante 30 min apresentou o melhor desempenho, e obedece aos requisitos de classificação de liberação lenta. Este apresentou uma cinética de liberação de P segundo o modelo de Korsmeyer-Peppas (KP), sendo controlada pela difusão Fickiana associada à ruptura do pellet por inchamento/relaxamento da matriz. O tempo de meia vida de liberação da amostra otimizada foi 3078 vezes maior que do TSP em pó e 30 vezes maior que o da amostra sem o TT. Assim, conclui-se que o TT foi essencial para incremento do desempenho do fertilizante, uma vez que ele aumenta a resistência do pellet, criando uma ligação mais forte ente o nutriente e a biomassa carbonizada, o que dificulta a transferência de massa e melhora o desempenho de liberação lenta. A formulação desenvolvida neste trabalho tem o potencial de minimizar as perdas de P no solo por lixiviação, de aumentar a retenção de água no solo, além de fornecer matéria orgânica, atuando como um condicionador do solo.