Interação fósforo-silício-flúor em materiais de solo oxídico e uso benéfico de subproduto da indústria de fertilizantes fosfatados na soja | Phosphorus-silicon-fluorine interaction in oxidic soil materials and benefical use of a by-product from the p-fertilizer industry for soybean

Phosphorus (P) and calcium (Ca) are macronutrients of plants and contribute to important metabolic functions. However, silicon (Si), although not considered as such, is classified as a beneficial element in recognition of its environmental conditioning effect. Different from the others fluorine (F), it is essential only for humans, but its presence in the soil up to certain concentrations may contribute to the neutralization of aluminum and desorption of previously adsorbed phosphorus. In the phosphoric acid manufacturing process, the fertilizer industry emits large quantities of gases containing Si and F, which must be captured and neutralized to avoid atmospheric pollution. The gas capture and neutralization reaction makes it possible to obtain a by-product containing Ca, Si and F that has potential for reutilization with a focus on agricultural use. The objective of this study is to evaluate the potential use of this byproduct as soil conditioner. For this, adsorption, desorption and displacement experiments involving Si, P and F were carried out in horizons of a Plintossolic Yellow Latosol, as well as the evaluation of two soybean crops in the same soil after application of the by-product containing Si , Ca and F. The soil characterization was performed through fertility, load balance, texture, specific surface area, porosity, sulfuric attack, crystallinity of iron and aluminum sesquioxides and X-ray diffraction and by-product by chemical composition and relative neutralization power. The sorptive capacity of P, Si and F was performed in NaCl solution 30 mmol L-1, with the pH adjusted to 5.5, using the following concentrations of each of the elements: 0; 0.05; 0.10; 0.20; 0.40; 0.80 and 1.6 mmol L-1. Desorption was performed by the addition of 30 mmol L-1 NaCl at pH 5.5 without addition of the respective elements. In the displacement, the samples were previously adsorbed with increasing doses of P (0, 0.003, 0.008, 0.016, 0.032, 0.113, 0.226, 0.807, 2.266 and 4.520 mmol L-1) and in the desorption solution 0.6 mmol L-1 of Si and F mono and multielement were added to promote the displacement of P previously adsorbed. The Langmuir and Freundlich models were used to obtain the soil sorption parameters and the desorption adjusted to the regression curves. For the agronomic evaluation, two soybean cultivations were carried out in an area with different types of management using the by-product at 500 and 1000 kg ha-1 and a commercial source of Si at 400 and 800 kg ha- 1. The experimental design was in blocks, containing a control treatment and the respective doses of each of the products considering the same contribution of Si. The variables responses consisted of evaluations carried out in the soil and in the culture. The Langmuir and Freundlich models were adequate to explain the sorption behavior of the elements and allowed to obtain the parameters that indicated higher adsorption capacity of F, followed by P and Si for the surface horizon (Ap) and P, F and Si for the subsurface horizons (Bw and Bf). It was not observed the P displacement by Si and F, being the organic matter and the iron and aluminum oxide content the parameters that most influenced the adsorption and desorption of these elements in the soil. The parameters evaluated in the soil and in the crop did not make it possible to prove the effect of the byproduct in the two soybean crops. However, the possible residual effect of the by-product in subsequent years should be assessed.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais

Dissertação (Mestrado)

O fósforo (P) e o cálcio (Ca) são macronutrientes de plantas e contribuem com importantes funções metabólicas. Já o silício (Si), embora não o seja assim considerado, é classificado como elemento benéfico em reconhecimento ao seu efeito condicionador do meio. Diferentemente dos demais, o flúor (F) é essencial somente para humanos, mas sua presença no solo até determinadas concentrações pode contribuir na neutralização do alumínio e na dessorção do fósforo previamente adsorvido. No processo de fabricação de ácido fosfórico, a indústria de fertilizantes emana grandes quantidades de gases contendo Si e F, os quais devem ser capturados e neutralizados para evitar a poluição atmosférica. A reação de captura e neutralização dos gases possibilita a obtenção de um subproduto contendo Ca, Si e F que apresenta potencial para reaproveitamento com foco no uso agrícola. O objetivo deste estudo é avaliar o potencial de uso deste subproduto como condicionador de solo. Para isso, foram realizados experimentos de adsorção, de dessorção e de deslocamento envolvendo Si, P e F em horizontes de um Latossolo Amarelo Ácrico plintossólico, bem como a avaliação de dois cultivos da cultura da soja neste mesmo solo após a aplicação do subproduto contendo Si, Ca e F. Inicialmente, foi realizada a caracterização do solo por meio das análises de fertilidade, balanço de cargas, textura, área superficial específica, porosidade, ataque sulfúrico, cristalinidade dos sesquióxidos de ferro e alumínio e difratometria de raios-X e do subproduto pela composição química e poder relativo de neutralização. A capacidade sortiva do P, Si e F foi realizada em solução de NaCl 30 mmol L-1, com o pH ajustado para 5,5, sendo utilizadas as seguintes concentrações de cada um dos elementos: 0; 0,05; 0,10; 0,20; 0,40; 0,80 e 1,6 mmol L-1. A dessorção foi realizada pela adição de NaCl 30 mmol L-1 a pH 5,5 sem adição dos respectivos elementos. No deslocamento, as amostras foram previamente adsorvidas com doses crescentes de P (0; 0,003; 0,008; 0,016; 0,032; 0,113; 0,226; 0,807; 2,260 e 4,520 mmol L-1) e na solução de dessorção foram adicionados 0,6 mmol L-1 de Si e F mono e multielementar para promoverem o deslocamento do P previamente adsorvidos. Os modelos Langmuir e Freundlich foram utilizados para obtenção dos parâmetros sortivos do solo e a dessorção ajustada às curvas de regressão. Para a avaliação agronômica, foram realizados dois cultivos de soja em uma área com diferentes tipos de manejo utilizando-se o subproduto nas doses de 500 e 1000 kg ha-1 e uma fonte comercial de Si, nas doses de 400 e 800 kg ha-1. O delineamento experimental foi em blocos, contendo um tratamento controle e as respectivas doses de cada um dos produtos considerando o mesmo aporte de Si. As variáveis respostas utilizadas consistiram de avaliações realizadas no solo e na cultura. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram adequados para explicar o comportamento sortivo dos elementos e possibilitaram a obtenção dos parâmetros que indicaram maior capacidade de adsorção de F, seguido de P e Si para o horizonte superficial (Ap) e P, F e Si para os horizontes subsuperficiais (Bw e Bf). Não foi constatado deslocamento do P por Si e F, sendo a matéria orgânica e os teores dos óxidos de ferro e alumínio os parâmetros que mais influenciaram na adsorção e dessorção desses elementos no solo. Os parâmetros avaliados no solo e na cultura não possibilitaram comprovar o efeito do subproduto nos dois cultivos de soja. No entanto deve-se avaliar o possível efeito residual do subproduto nos anos posteriores.