Rare earth elements in fertilizers and their chemical behavior in soils of contrasting mineralogy and texture - Dinali, Guilherme Soares (2017)
Os terras raras (ETR) são um grupo de 17 elementos cada vez mais presentes na indústria, agricultura e vida cotidiana do mundo atual. Os minérios fosfatados são conhecidos por conter ETR em concentrações variáveis. Esses fosfatos são matérias-primas de fertilizantes fosfatados constantemente aplicados nos solos, especialmente em agroecossistemas tropicais. Os teores de ETR presentes nas matérias primas de produtos fosfatados bem como as mudanças de fases cristalinas associadas ao processamento realizados na indústria de fertilizantes fosfatados são praticamente desconhecidos. Em geral os solos são considerados importantes fontes, desses e de outros elementos, devido aos seus teores naturais ou a adição constante de fertilizantes. Todavia, poucas pesquisas têm sido conduzidas no intuito de verificar os teores de ETR nos solos e insumos agrícolas bem como o comportamento desses elementos nos agroecossistemas. Assim, para entender melhor o conteúdo dos ETR em fertilizantes fosfatados – que são as principais fontes difusas de ETR para o meio ambiente -, bem como a adsorção de ETR em solos de textura e mineralogia diferentes, o presente estudo teve como objetivo: i) avaliar ETR em concentrados de fosfato utilizados como matériasprimas na indústria de fosfato na América do Sul, bem como em produtos finais - incluindo fertilizantes fosfatados, fosfato di-cálcio e fosfogesso-, a fim de caracterizar seus teores de ETR, assinaturas e fases cristalinas portadoras de ETR; e ii) avaliar o comportamento de adsorção de todos os ETR em solos sob diferentes condições experimentais, a fim de modelar e prever a adsorção e o destino do ETR nos solos. Em relação aos produtos de fosfato, nossos resultados mostraram que o conteúdo de ETR em matérias-primas e produtos da indústria de fosfato na América do Sul é altamente variável. Considerando os materiais de origem ígnea, o concentrado de fosfato do Complexo Mineroquímico de Catalão apresentou o maior teor total de ETR (ΣETR de até 16.650 mg kg-1) e as maiores concentrações de ETR leves (ΣLETR / ΣETR ~ 98%). Uma grande variedade de fases minerais foi encontrada não apenas nos concentrados de fosfato, mas também em produtos finais, com o grupo das apatitas que apareceram como principal fase cristalina portadora de ETR. Os conteúdos e composição de ETR nos produtos finais foram fortemente influenciados pelas respectivas matérias-primas, resultando em uma forte combinação das assinaturas de ETR, o que reforça a utilidade das assinaturas como ferramentas precisas para rastrear a origem e a proveniência dos produtos finais da indústria fosfatada de fertilizantes. Com relação aos experimentos de adsorção, diferentes ETR foram adsorvidos em quantidades semelhantes nos pH’s naturais do solo. A adsorção dos ETR aumentou com o aumento do pH, especialmente no solo tropical. Cério é o ETR adsorvido em quantidades mais elevadas enquanto o lutécio foi o menos adsorvido, independentemente do solo estudado. O modelo de Langmuir foi usado eficientemente para ajustar os dados de adsorção e estimar a capacidade máxima de adsorção (ETRCMA) e a força de adsorção (KL), exceto para os solos tropicais arenosos. A capacidade tampão de ETR (ETRCT) demonstrou ser um ótimo parâmetro para entender o comportamento do ETR nos solos. Considerando a importância cada vez maior dos ETR como contaminantes emergentes, esse trabalho quantificou e qualificou ETR em fertilizantes e ainda demonstrou dados relevantes para prever o comportamento de ETR nos agroecossistemas, bem como o destino e o transporte desses elementos em solos de mineralogia e textura contrastantes.