Publicação: Estudo de fertilizante organomineral granulado comercial composto por material lignocelulósico compostado de aterro industrial e monofosfato de amônio (MAP)
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
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Faria, Anizio Marcio de
Resumo
Os fertilizantes organominerais (FOM) são uma alternativa sustentável à adubação convencional, unindo a eficiência dos minerais aos benefícios da matéria orgânica. Esta tese investiga a liberação de fósforo (P) em fertilizantes organominerais granulados (FOG), preparados a partir da adição de resíduos compostados da indústria de papel e celulose, comparados com a base mineral, o fosfato monoamônico (MAP), tanto em água quanto no solo. Os fertilizantes foram caracterizados em sua forma original e modificados com revestimento de diacetato de celulose (DAC) para controlar a disponibilidade de P. A caracterização através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises de adsorção/dessorção de N2, mostrou que o MAP possui estrutura compacta e baixa porosidade, enquanto o FOG apresenta maior heterogeneidade e maior área superficial (0,37 m² g⁻¹ para MAP e 1,24 m² g⁻¹ para FOG), em grande parte devido à presença da matéria orgânica, confirmada por espectroscopia de infravermelho (FTIR) e análises termogravimétricas (TG), onde o FOG demonstrou maior estabilidade térmica devido à interação entre a fração orgânica e o material mineral. Nos ensaios de liberação de P, temperatura e tempo foram determinantes, com ambos os fertilizantes liberando 77% do P disponível nas primeiras 4 horas, após 240 horas, a área superficial específica do FOG aumentou 29 vezes, intensificando a liberação do P. A cinética de liberação de P dos fertilizantes mostra o “burst effect”, seguido por transporte pseudo-fickiano, conforme descrito pelo modelo de Korsmeyer-Peppas. Para os fertilizantes revestidos com DAC por técnicas de pulverização e imersão, as imagens de MEV, mostram que os grânulos de FOG e MAP revestidos por imersão foram homogêneos e espessos, reduzindo a liberação inicial de P e promovendo liberação gradual, sendo que para o FOG este efeito foi reduzido devido a interação da fração orgânica com o revestimento resultando em um aumento da porosidade. O modelo de Weibull foi adequado para os fertilizantes revestidos, indicando a difusão Fickiana como principal mecanismo de liberação. No solo, os fertilizantes revestidos mostraram menor mobilidade inicial do P, promovendo uma liberação controlada ao longo do tempo, enquanto o MAP, devido à sua composição mineral, apresentou maior mobilidade. Os resultados demonstram o potencial dos fertilizantes organominerais revestidos para otimizar a liberação de P, reduzir impactos ambientais e aumentar a eficiência agronômica, posicionando o FOG como uma alternativa viável para substituir parcialmente fertilizantes minerais convencionais, especialmente quando associado a tecnologias de revestimento.
Abstract
Organomineral fertilizers (FOM) are a sustainable alternative to conventional fertilization, combining the efficiency of minerals with the benefits of organic matter. This thesis investigates the release of phosphorus (P) in granulated organomineral fertilizers (FOG), prepared from the addition of composted waste from the pulp and paper industry, compared to the mineral base, monoammonium phosphate (MAP), both in water and soil. The fertilizers were characterized in their original form and modified with a diacetate cellulose (DAC) coating to control P availability. Characterization through scanning electron microscopy (SEM) and nitrogen adsorption/desorption analyses showed that MAP has a compact structure and low porosity. At the same time, FOG exhibits more significant heterogeneity and a larger surface area (0.37 m² g⁻¹ for MAP and 1.24 m² g⁻¹ for FOG) due to the presence of organic matter, confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analyses (TG), where FOG demonstrated greater thermal stability due to the interaction between the organic fraction and the mineral material. In P release tests, temperature and time were determining factors, with both fertilizers releasing 77% of the available P in the first 4 hours; after 240 hours, the specific surface area of FOG increased 29 times, intensifying P release. The kinetics of P release from fertilizers show the burst effect, followed by pseudo-Fickian transport, as described by the Korsmeyer-Peppas model. For the fertilizers coated with DAC by spraying and immersion techniques, SEM images showed that the granules of FOG and MAP coated by immersion were homogeneous and thick, reducing the initial release of P and promoting gradual release. In contrast, this effect was diminished for FOG due to the interaction of the organic fraction with the coating, resulting in increased porosity. The Weibull model was suitable for the coated
fertilizers, indicating Fickian diffusion as the primary release mechanism. In soil, the coated fertilizers showed lower initial P mobility, promoting controlled release over time, while MAP exhibited higher mobility due to its mineral composition. The results demonstrate the potential of coated organomineral fertilizers to optimize P release, reduce environmental impacts, and enhance agronomic efficiency, positioning FOG as a viable alternative to partially replace conventional mineral fertilizers, especially when associated with coating technologies.
Palavras-chave
fertilizante organomineral, fósforo,, cinética de liberação, revestimento polimérico, adsorção de fósforo, sustentabilidade, organomineral fertilizer, phosphorus;, release kinetics, polymeric coating, phosphorus adsorption, sustainability
Citação
SOBREIRA, Henrique de Araujo. Estudo de fertilizante organomineral granulado comercial composto por material lignocelulósico compostado de aterro industrial e monofosfato de amônio (MAP). 2025. 146 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.178
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