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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25820
ORCID: | http://orcid.org/0000-0003-4596-3313 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Extração de potássio a partir da rocha Verdete empregando ácidos orgânicos e fungos |
Alternate title (s): | Extraction of potassium from Verdete rock applying organic acids and fungi |
Author: | Duarte, Lorrane Marques |
First Advisor: | Mendes, Gilberto de Oliveira |
First coorientator: | Neto, Cicero Naves de Avila |
First member of the Committee: | Faria, Lucas Silva de |
Second member of the Committee: | Azevedo, Lucas Carvalho Basilio de |
Summary: | O Brasil importa grande parte do potássio (K) que é aplicado como fertilizante na agricultura. Isso ocorre porque as fontes brasileiras de K de alta solubilidade ainda são subexploradas e as de baixa solubilidade, como o Verdete, requerem o desenvolvimento de tecnologias que viabilizem sua utilização na agricultura. A biossolubilização pode ser uma dessas tecnologias para a produção de fertilizantes potássicos a partir de rochas de baixa solubilidade. Fungos filamentosos produzem, como parte de sua atividade metabólica, ácidos orgânicos capazes de solubilizar minerais e disponibilizar nutrientes. Os ácidos orgânicos solubilizam minerais por meio de acidólise, provocada por prótons liberados de grupos carboxila, e da complexação dos metais presentes na estrutura do mineral. Dessa forma, nesse trabalho avaliou-se a disponibilização do K contido no Verdete por meio de solubilização por ácidos orgânicos ou por micro-organismos produtores desses ácidos. Os experimentos foram realizados em erlenmeyers de 125 mL com 40 mL de solução de ácido cítrico ou oxálico à concentração de 2% (m/v) e 0,4 g de Verdete. Os erlenmeyers foram incubados sob agitação de 100 rpm e amostras destrutivas foram coletadas às 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72, 96 e 120 h, com 3 repetições. Outro experimento realizado foi com as concentrações de ácido oxálico de 2, 4, 6, 8 e 10% para os tempos de 12, 24, 48 e 72 h. As amostras foram filtradas e analisadas quanto à concentração de K solúvel por fotometria de chama. A solubilização de K por fungos foi avaliada em erlenmeyers de 250 mL contendo 100 mL do meio Aleksandrov, sendo a fonte de K substituída por 0,2% de Verdete. Foram testados os fungos filamentosos Penicillium pinophilum, Penicillium islandicum, Penicillium purpurogenum, Aspergillus niger e Eupenicillium ludwigii. Os erlenmeyers foram incubados em agitador orbital durante 5 dias sob agitação de 150 rpm à temperatura de 30 ºC. O ácido oxálico foi mais eficiente na solubilização do K em comparação ao ácido cítrico, liberando até 6,5% do K contido no Verdete, ao passo que com o ácido cítrico foi liberado 2,3% do K. A solubilização com ácido oxálico é dependente da concentração do ácido e do tempo de reação, sendo este último o fator com maior efeito na solubilização. Análises de difração de raios X dos sólidos remanescentes e do material em solução após ataque com ácido oxálico, indicaram que o K é solubilizado partir das micas que compõe o Verdete, formando oxalato de potássio (K2C2O4). A aplicação direta de fungos produtores de ácidos orgânicos para solubilização do Verdete não se mostrou eficiente. O meio de cultura Aleksandrov limitou o crescimento dos fungos por possuir baixa quantidade de glicose e não possuir fonte de N. |
Abstract: | Brazil imports most of the potassium (K) that is applied as fertilizer in agriculture. This happens because Brazilian sources of high solubility K are still underexploited and those of low solubility, such as the Verdete rock, require the development of technologies that make it feasible to use in agriculture. Biosolubilization may be one of these technologies for producing potassic fertilizers from low-solubility rocks. Filamentous fungi produce, as part of their metabolic activity, organic acids capable of solubilizing minerals and make nutrients available. Organic acids solubilize minerals through acidolysis, caused by protons released from carboxyl groups, and by complexation of the metals present in the structure of the mineral. Thus, in this work the extraction of K from Verdete rock was evaluated by means of solubilization by organic acids or by microorganisms producing these acids. The experiments were carried out in 125 mL erlenmeyers with 40 mL of citric acid solution or oxalic acid at a concentration of 2% (w v) and 0.4 g of Verdete. The erlenmeyers were incubated under 100 rpm shaking and destructive samples were collected at 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72, 96 and 120 h with 3 replicates. Another experiment was carried out with oxalic acid concentrations of 2, 4, 6, 8 and 10% incubated for 12, 24, 48 and 72 h with Verdete. Samples were filtered and analyzed for soluble K concentration by flame photometry. The solubilization of K by fungi was evaluated in 250 mL erlenmeyers containing 100 mL of the Aleksandrov medium, with the K source being replaced with 0.2% of Verdete. Filamentous fungi Penicillium pinophilum, Penicillium islandicum, Penicillium purpurogenum, Aspergillus niger and Eupenicillium ludwigii were tested. The erlenmeyers were incubated on an orbital shaker for 5 days under shaking at 150 rpm at 30 °C. Oxalic acid was more efficient in the solubilization of K compared to citric acid, releasing up to 6.5% of the K contained in Verdete, whereas citric acid released 2.3% of K. Solubilization with oxalic acid is dependent on the concentration of the acid and the reaction time, the latter being the factor with the greatest effect on the solubilization. X-ray diffraction analysis of the remaining solids and the material in solution after attack with oxalic acid indicated that K is solubilized from the mica component of Verdete, forming potassium oxalate (K2C2O4). The direct application of organic acid-producing fungi to Verdete solubilization was not efficient. The culture medium Aleksandrov limited fungal growth due to its low concentration of glucose and absence of a nitrogen source. |
Keywords: | Desenvolvimento Sustentável Verdete Glauconita Ácidos orgânicos Biossolubilização Glauconite Biosolubilization Organic acids |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO::MICROBIOLOGIA E BIOQUIMICA DO SOLO |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Qualidade Ambiental |
Quote: | DUARTE, Lorrane Marques. Extração de potássio a partir da rocha verdete empregando ácidos orgânicos e fungos. 2019. 38 F. Dissertação (Mestrado em Qualidade Ambiental) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.32. |
Document identifier: | http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.32 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25820 |
Date of defense: | 27-Feb-2019 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Qualidade Ambiental |
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