Sal básico lamelar de cobre e zinco intercalado com ânions borato: síntese, caracterização e aplicabilidade agronômica | Lamellar basic salts of copper and zinc intercalated with borate anions: synthesis, characterization, and agronomic applicability

Cobre (Cu), zinco (Zn) e boro (B) são essenciais para as plantas e pequenas variações em suas concentrações no solo podem causar deficiências ou toxicidade, comprometendo a produtividade e a qualidade dos alimentos. O desenvolvimento de materiais capazes de fornecer nutrientes de forma eficiente, minimizando perdas e aumentando sua disponibilidade para as plantas, representa uma alternativa sustentável e promissora para a agricultura. Os Sais Básicos Lamelares (SBLs) podem ser uma alternativa de fertilizante de liberação lenta capaz de reduzir a necessidade de fertilizantes convencionais, uma vez que podem facilitar a absorção e aproveitamento de nutrientes no solo. Sugere-se que os SBLs podem reduzir a lixiviação no solo, diminuir a toxicidade e aumentar a absorção pelas plantas. Desta forma, este trabalho tem os seguintes objetivos: sintetizar e caracterizar um SBL de Cu e Zn intercalado com ânion borato; analisar sua dinâmica no solo, com relação à liberação e lixiviação dos micronutrientes; e avaliar seu uso como fertilizante alternativo em comparação às fontes convencionais. Os materiais produzidos foram caracterizados por difração de raios X (DRXP), espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise química elementar. Em laboratório, foi realizado estudo de liberação composto por fontes solúveis de cada micronutriente: ácido bórico (H3BO3), sulfato de Cu (CuSO4) e sulfato de Zn (ZnSO4), e fontes não solúveis como ulexita, óxido de Cu (CuO) e óxido de Zn (ZnO), um controle, e o SBL sintetizado (CuZn-BO3-SBL). O teste foi realizado com 2 pHs tamponantes (5,5 e 7,5) e coletadas alíquotas em doze momentos distintos (0,25; 0,50; 0,75; 1; 1,5; 2; 4; 6; 12; 24; 48 e 72 h. Em laboratório, foi realizado estudo de lixiviação em coluna de solo, usando um Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico arenoso com pH ajustado para 5,5 e 7,5. As avaliações do lixiviado ocorreram nos dias 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30 e 40 de incubação do solo, utilizando as mesmas fontes supracitadas. Um experimento em casa de vegetação com cultivos sucessivos de milho e girassol foi conduzido utilizando um esquema fatorial 2x4 com 4 repetições. Os fatores em estudo foram: dois níveis de pH do solo (5,5 e 7,5); 3 fontes para cada micronutriente (CuSO4, CuO e SBL para o Cu; ZnSO4, ZnO e SBL para o Zn; e H3BO3, Ulexita e SBL para o B), um tratamento controle sem aplicação dos micronutrientes e 4 repetições. A caracterização química por DRXP, FTIR e MEV mostrou que o método de síntese utilizado foi eficiente, produzindo um material adequado para o uso como fertilizante de liberação lenta, apresentando boa cristalinidade, interações químicas consistentes com a incorporação dos nutrientes e morfologia adequada com porosidade e estruturas bem formadas. Os estudos de liberação e lixiviação demonstraram que o CuZn-BO3-SBL apresentou liberação lenta e lixiviação nula ou muito baixa, sendo equivalente ou superior às fontes de liberação lenta avaliadas, o que destaca seu potencial para uso eficiente como fertilizante dos micronutrientes estudados. Adicionalmente, os resultados do estudo agronômico com cultivos sucessivos sugerem que os nutrientes liberados pelo CuZn-BO3-SBL foram absorvidos pelas plantas de forma gradativa, sendo bem aproveitados e não causando toxicidade, resultando em maior conteúdo de Cu nas plantas tanto nas avaliações individuais dos cultivos de milho e girassol, quanto neles somados. Sendo assim, foi possível concluir que o CuZn-BO3-SBL é um material promissor para a liberação sustentada de Cu em solos arenosos. Sua aplicação pode fornecer nutrientes de maneira eficaz, contribuindo para a redução de perdas por lixiviação e minimizando a frequência de aplicação de fertilizantes convencionais. Palavras-chave: Material lamelar; Fertilizante; Liberação lenta; Sustentabilidade; Micronutriente.

Copper (Cu), zinc (Zn) and boron (B) are essential for plants and small variations in their con-centrations in the soil can cause deficiencies or toxicity, compromising productivity and food quality. The development of materials capable of supplying nutrients efficiently, minimizing losses and increasing their availability to plants, represents a sustainable and promising alternative for agriculture. Lamellar Basic Salts (LBSs) can be a slow-release fertilizer alternative capable of reducing the need for conventional fertilizers, since they can facilitate the absorption and use of nutrients in the soil. It is suggested that LBSs can reduce soil leaching, decrease toxicity and increase plant uptake. Thus, this work has the following objectives: to synthesize and characterize a Cu and Zn LBS intercalated with borate anion; to analyze its dynamics in the soil, regarding the release and leaching of micronutrients; and to evaluate its use as an alternative fertilizer compared to conventional sources. The materials produced were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier-Transform Infrared Molecular Absorption Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and elemental chemical analysis. A release study was carried out in the laboratory consisting of soluble sources of each micro-nutrient: boric acid (H3BO3), Cu sulfate (CuSO4) and Zn sulfate (ZnSO4), and insoluble sources such as ulexite, Cu oxide (CuO) and Zn oxide (ZnO), a control, and the synthesized LBS (CuZn-BO3-LBS). The test was carried out with 2 buffer pHs (5.5 and 7.5) and aliquots were collected at twelve different times (0.25; 0.50; 0.75; 1; 1.5; 2; 4; 6; 12; 24; 48 and 72 h). In the laboratory, a soil column leaching study was also carried out in the laboratory using a sandy Dystrophic Red Yellow Latosol with pH adjusted to 5.5 and 7.5. Leachate evaluations were performed on days 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30 and 40 of soil incubation, using the same sources mentioned above. A greenhouse experiment with successive crops of corn and sunflower was conducted using a 2x4 factorial scheme with 4 replicates. The factors under study were: two soil pH levels (5.5 and 7.5), 3 sources for each micronutrient (CuSO4, CuO and LBS for Cu; ZnSO4, ZnO and LBS for Zn; and H3BO3, Ulexite and LBS for B), a control treatment without application of micronutrients and 4 replicates. The chemical characterization by XRD, FTIR and SEM showed that the synthesis method used was efficient, producing a material suitable for use as a slow-release fertilizer, presenting good crystallinity, chemical interactions consistent with the incorporation of nutrients and adequate morphology with porosity and well formed structures. The release and leaching studies demonstrated that CuZn-BO3-LBS presented slow release and zero or very low leaching, being equivalent or superior to the slow-release sources evaluated, which highlighting its potential for efficient use as a fertilizer for the micronutrients studied. Additionally, the results of the agronomic study with suc-cessive crops suggest that the nutrients released by CuZn-BO3-LBS were gradually absorbed by the plants, being well utilized and not causing toxicity, resulting in higher Cu content in the plants both in the individual evaluations of the corn and sunflower crops, and in their com-bined evaluations. Therefore, it was possible to conclude that CuZn-BO3-LBS is a promising material for the sustained release of Cu in sandy soils. Its application can provide nutrients effectively, contributing to the reduction of leaching losses and minimizing the frequency of application of conventional fertilizers. Keywords: Lamellar material; Fertilizer; Slow-release; Sustainability; Micronutrient.

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