Development of a circular process for organic phosphorus solubilization from bone meal for the production of biofertilizers

Orientador: Prof. Dr. Carlos Ricardo Soccol

Coorientadora: Dr.a Rafaela de Oliveira Penha

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa : Curitiba, 22/04/2022

Inclui referências

Resumo: O crescimento da população resulta em uma maior demanda de alimentos anualmente. Em consequência, a produção agrícola também demanda mais nutrientes como o fósforo, o mesmo que é um nutriente vital para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Geralmente, o fósforo utilizado é obtido de minas de rocha fosfórica as mesmas que são altamente poluentes, por isso fontes alternativas de fósforo como a farinha de osso bovino precisam-se avaliar. Além disso, para o ano 2030 o Brasil vai-se tornar no maior produtor de carne bovina e soja. Então este trabalho tive como objetivo obter fósforo de farinha de osso bovino e avaliar o mesmo como uma fonte alternativa de fósforo em plantas de soja em condições de estufa. Como resultado, um hidrolisado sulfúrico neutralizado de farinha de osso bovino (NSBMH) foi obtido com teores de 3.40%N e 2.3%P2O5. Quando o hidrolisado foi utilizado em maior concentração (1/10) no solo, melhorou significativamente a área foliar, o número de folhas, a massa fresca da planta, a massa seca da planta, o comprimento da planta, o número de vagens, a massa fresca das vagens, e a massa seca das vagens em 271.02%, 248.58%, 420.60%, 646.21%, 68.69%, 664.43%, 937.78%, e 1,021.75%, respetivamente. Também, o teor de nitrogênio (0.0405±0.003gN g-1) e a percentagem de proteína (17.97%) forem maiores em o grupo fertilizado com o NSBMH, enquanto os teores de fósforo (0.00212±0.0003gP2O5 g-1) e clorofila (Chl a+b = 41.037±2.55ug cm-2) tiverem níveis aceitáveis versus o controle negativo. Além disso, quando as plantas de soja forem fertilizadas por spray com 1% de NSMBH melhorou significativamente a área foliar (52.53%), a massa fresca da planta (103.88%), a massa seca da planta (182.96%), o comprimento da planta (36.83%), e o teor de clorofila (27.93%) quando comparado ao controle negativo. Em conclusão, o hidrolisado sulfúrico neutralizado de farinha de osso bovino desenvolvido neste trabalho é uma excelente fonte alternativa de fósforo o qual ajudará ao Brasil a reduzir sua dependência em fontes estrangeiras de fósforo mineral, tornando-se no primeiro país agro sustentável do mundo.

Abstract: The growing population demands more food annually. Consequently, crop production needs more nutrient sources such as phosphorus. Phosphorus is an essential nutrient for plant growth and development and usually comes from mining industries which are highly contaminant and to reduce its consumption alternative phosphorus sources like cattle bone meal are being used. Additionally, Brazil will become the major producer of cattle meat and soybean by 2030. So, this work aimed to obtain phosphorus from cattle bone meal and evaluate it as an alternative phosphorus source for soybean plants under greenhouse conditions. As a result, a neutralized sulfuric bone meal hydrolysate (NSBMH) was developed containing 3.40%N and 2.3%P2O5. When the NSBMH was used in its high concentration (1/10) as soil fertilizer, it improved significantly foliar area, trifoliar leaves number, plant fresh mass, plant dried mass, plant height, pod number, pod fresh mass, and pod dried mass by 271.02%, 248.58%, 420.60%, 646.21%, 68.69%, 664.43%, 937.78%, and 1,021.75%, respectively, against the negative control. Also, nitrogen concentration (0.0405±0.003gN g-1) and protein content (17.97%) in plants fertilized with NSBMH were greater when compared to the negative control, while phosphorus concentration (0.00212±0.0003gP2O5 g-1) and chlorophyll pigment concentration (Chl a+b = 41.037±2.55ug cm-2) maintained suitable levels. Additionally, foliar fertilization of soybean plants with 1% NSBMH improved significantly foliar area (52.53%), plant fresh mass (103.88%), plant dried mass (182.96%), plant height (36.83%), and chlorophyll pigment concentration a+b (27.93%) when compared to the negative control group. In conclusion, the neutralized sulfuric bone meal hydrolysate developed in this study is an excellent alternative as phosphorus nutrient source which will allow Brazil to reduce its dependency on foreign phosphoric fertilizer and become the first sustainable agroindustry.