Nanomateriais de carbono na estabilização de misturas de fertilizantes minerais | Carbon nanomaterials in the stabilization of mineral fertilizer mixtures

Os nanomateriais apresentam características, que, quando associadas a outros produtos podem gerar tecnologias inovadoras e de alto valor agregado. O uso de nanomateriais em fertilizantes pode trazer ganhos significativos, uma vez que, estes têm potencial para melhorar a disponibilidade e a eficiência do uso de nutrientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de nanomateriais de carbono (NC) em formulação de fertilizantes minerais, visando a melhoria de suas propriedades físicas e físico-químicas, bem como a sua eficiência agronômica. Para avaliar os efeitos de diferentes nanomateriais, adicionados na matriz dos fertilizantes NPK, foi produzida a formulação granulada 11-28-23, com fosfato de diamônio (DAP) e Cloreto de potássio (KCl). Nesta fórmula foram também adicionados NC (Nano_C1, Nano_C2, Nano_C3) e biocarvão, nas proporções de 0,1; 0,5 e 1% (m/m). As caracterizações físicas (dureza) e físico- químicas (higroscopicidade e liberação de P) dos grânulos dos fertilizantes foram avaliadas em laboratório. Um experimento foi conduzido em casa de vegetação, em vasos, para avaliar a eficiência agronômica e absorção de nutrientes em cultivo sucessivo milho-braquiária. Os vasos continham amostras de 4 dm³ de dois solos, de textura média ou argilosa, que foram incubados com CaCO 3 :MgCO 3 , na proporção m/m 3:1 e mantidos úmidos (80% CC) por 30 dias antes do plantio. Os tratamentos foram arranjados em esquema fatorial 2 x (5+1), sendo dois solos (textura média e argilosa); cinco formulações NPK, quatro tratamentos com aditivos (NPK 11- 28-23_BC; NPK 11-28-23_Nano_C1; NPK 11-28-23_ Nano_C2; NPK 11-28-23_ Nano_C3) e um tratamento NPK 11-28-23 sem aditivo (DAP + KCl), material com 0,5% C (m/m) e o tratamento controle sem adição de fertilizantes. A dose de 17,5 g/m de P foi aplicada de forma localizada, a 5 cm de profundidade na parte central do vaso. Os tratamentos foram distribuídos em blocos casualizados, com 4 repetições. Os solos foram acondicionados nos vasos e feita a semeadura do milho com 2 cm de profundidade. A umidade do solo foi mantida entre 80-90 % da capacidade de campo, por meio de adição diária de água. Adubação complementar com S, B, Zn, Cu, Mn, Fe e Mo foi realizada 10 dias após o plantio, por meio de solução nutritiva. Após 42 dias da semeadura foi feita a coleta da parte aérea do milho e após 7 dias realizado o plantio direto da braquiária, sem o revolvimento do solo. Dois cortes da parte aérea da braquiária foram feitos aos 30 e 60 dias após o plantio. Tanto a parte aérea do milho quanto da braquiária foram levadas à estufa de circulação forçada de ar a ± 65 ºC por 72 h até estabilidade da massa. Em seguida, foi realizada a pesagem da massa de matéria seca da parte aérea, moagem dos materiais e, após mineralização nitro perclórica do material vegetal, determinou-se os teores de P. O conteúdo de P foi obtido pelo produto entre matéria seca e teor do nutriente. A adição de 0,5 ou 1 % (m/m) do Nano_C2 na matriz mineral DAP + KCl foi eficiente para melhoria das propriedades físico-químicas e, consequentemente, a sua estabilização, aumentando o tempo de armazenamento e uso. Quanto a avaliação agronômica, as diferentes fontes de nanocomposto não influenciaram na absorção de P, em ambos os solos, para os cultivos de milho e braquiária. Formulações NPK estáveis a base de DAP e KCl com a adição do Nano_C2 pode ser um fator determinante para a produção de fertilizantes mais concentrados, com redução de custos e prolongamento do tempo de armazenagem e uso. Palavras-chave: Formulações NPK. Incompatibilidade de misturas. Estabilidade de mistura. Higroscopicidade.

Nanomaterials present characteristics that when associated with other products can generate innovative technologies with high added value. The use of nanomaterials in fertilizers can bring significant gains since they have the potential to improve the availability and efficiency of nutrient use. The objective of this work was to evaluate the use of carbon nanomaterials in mineral fertilizer mixtures, aiming to improve their physical and physicochemical properties, as well as their agronomic efficiency. To evaluate the effects of different nanomaterials added to the matrix of NPK fertilizers, the granulated formulation 11-28-23 was produced, with diammonium phosphate (DAP) and potassium chloride (KCl). Carbon nanomaterial (Nano_C1, Nano_C2, Nano_C3) and biochar were also added to this formulation, in the proportions of 0.1; 0.5, and 1% (mass mass-1). The physical (hardness) and physicochemical (hygroscopicity and nutrient release) characterizations of the fertilizer granules were evaluated in the laboratory. A pot experiment was conducted in a greenhouse to evaluate agronomic efficiency and nutrient uptake in corn-brachiaria successive cropping. The pots contained 4 dm³ samples of two soils, medium texture and clayey, that were incubated 30 days before planting with CaCO 3 :MgCO 3 , in a 3:1 ratio. The treatments were arranged in a 2 x (5+1) factorial scheme, being two soils (medium texture and clayey); five NPK formulations, four treatments with additives (NPK 11- 28-23_BC; NPK 11-28-23_Nano_C1; NPK 11-28-23_ Nano_C2; NPK 11-28-23_ Nano_C3) and one NPK 11-28-23 treatment without additive (DAP + KCl), material with 0.5% C (mass mass-1) and the control treatment without fertilizer addition. The dose of 17.5 g/m of P was applied in a localized manner, 5 cm deep in the central part of the pot. The treatments were distributed in randomized blocks, with 4 repetitions. The soils were placed in the pots and the corn was sown at a depth of 2 cm. Soil moisture was maintained at 80-90 % of field capacity by daily water addition. Supplemental fertilization with S, B, Zn, Cu, Mn, Fe, and Mo was performed 10 days after planting, through the nutritive solution, in all experimental plots. After 42 days, the corn was harvested and after 7 days the brachiaria was planted directly, without disturbing the soil. Two cuts in the aerial part of the brachiaria were made 30 and 60 days after planting. Both the aerial parts of corn and brachiaria were taken to a forced air circulation oven at 65ºC for 72 hours. Then the dry matter mass of the aerial part was weighed, the materials were milled and, after acid solubilization, the P contents were determined. The results showed that the addition of 0.5 or 1 % (m/m) of Nano_C2 in the mineral matrix DAP + KCl was efficient for the improvement of physical-chemical properties and, consequently, its stabilization, increasing the time of storage and use. As for the agronomic evaluation, the different sources of nanomaterials did not influence the P uptake, in both soils, for corn and brachiaria crops. Stable NPK formulations based on DAP and KCl with the addition of Nano_C2 may be a determining factor for the production of more concentrated fertilizers, with reduced costs and prolonged time of storage and use. Keywords: NPK formulations. Mixture incompatibility. Mixture stability. Hygroscopicity.

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