Recuperação de nutrientes da vinhaça pela zeólita para uso como um fertilizante de liberação lenta

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Damaceno, Flávia de Oliveira
• Orientador(a): Shinzato, Mirian Chieko [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/48912/001300001jqt0
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Zeólita; Vinhaça; Potássio; Amônio; Fertilizante de liberação lenta; Zeolite; Vinasse; Potassium; Ammonium; Slowrelease fertilizer
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11600/71044

Anualmente são gerados mais de 300 bilhões de litros de vinhaça no Brasil. Por conter nutrientes importantes como adubo para os canaviais, o efluente é usado na fertirrigação desses. Contudo, a vinhaça é rica em matéria orgânica e possui pH ácido. Uma alternativa para aproveitar os nutrientes da vinhaça é extraí-los com materiais adsorventes, como os minerais do tipo das zeólitas. Esses minerais são aluminossilicatos com abundância de poros e canais em sua estrutura, e com elevada capacidade de adsorção de cátions, como potássio e amônio, cujo grau de seletividade pelas zeólita é alto. Uma vez enriquecida com nutrientes, a zeólita pode ser usada como um fertilizante de liberação lenta. Para avaliar essa alternativa, amostras de zeólita em duas granulometria (< 0,44 mm e entre 1 e 4 mm) foram caracterizadas e investigadas quanto à eficiência em recuperar nutrientes da vinhaça e utilizá-las no solo, como fertilizante de liberação lenta. A zeólita foi analisada por técnicas de fluorescência de raios-X (FRX), difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), além da determinação da Capacidade de Troca Catiônica (CTC) e do Ponto de Carga Zero (PCZ). A vinhaça também foi caracterizada quimicamente. Foram feitos testes de recuperação de nutrientes por batelada, para avaliar o efeito da concentração da vinhaça e do tempo de contato, e em coluna de percolação para analisar o ponto de exaustão. A liberação dos nutrientes foi estudada em colunas contendo solo (Latossolo Vermelho) caracterizado quimicamente. Foram realizados cinco tipos de testes de coluna: 1- solo percolado com água (controle); 2 - solo percolado com vinhaça; 3 - solo e zeólita natural percolados com vinhaça; 4 - solo e zeólita saturada em nutrientes percolados com água; e 5 - material inerte (esferas de vidro) e zeólita saturada percolados com água. Foi verificado que a mostra de zeólita mais fina possui 72% de clinoptilolita e 16% de modernita, enquanto a zeólita mais grossa tem 67% de clinoptilolita e 20% de modernita; o restante da composição é constituída da fração de muscovita. Ambas possuem cálcio, sódio e potássio como principais cátions que ocupam os sítios de troca (poros/cavidades). A CTC de ambas amostras de zeólita é em torno de 1 meq g-1, e o PCZ de 6. Apesar da vinhaça ser rica em matéria orgânica (8,7 g L-1), possui elevado teor de potássio (2,6 g L-1 K2O) e de compostos nitrogenados (0,9 g L-1), além de pH ácido (4,5). A zeólita removeu até 36,68 mg g-1 de potássio e 4,06 mg g-1 de amônio nos testes de batelada e 35,53 mg g-1 de potássio e 3 mg g-1 de amônio nos testes de coluna. No teste de percolação em colunas de solo observou-se a saída de sódio e potássio do solo (controle), em baixas concentrações se comparada às colunas 2 e 3, as quais receberam vinhaça. Nessas colunas, verificou-se que o teor de potássio no solo aumentou cerca de 20 vezes, além da matéria orgânica. Já nas colunas que receberam zeólitas saturadas com nutrientes da vinhaça (4 e 5) observou-se que houve a liberação de potássio e amônio, sendo maior no solo da coluna 4 (7 vezes maior de teor de potássio em relação à coluna controle), no entanto, sem a elevação de matéria orgânica e a acidez dos solos causadas pela vinhaça. Assim, a zeólita saturada com os nutrientes da vinhaça pode ser usada como um fertilizante de liberação lenta, sendo a vinhaça uma fonte potencial de potássio e amônio para a agricultura. A análise de sustentabilidade indicou que essa alternativa é uma resposta para o impacto da fertirrigação com vinhaça, em contraste à atual apresentação da própria fertirrigação como resposta para a geração do efluente nas indústrias sucroalcoolerias.