Pesquisadores usam tecnologia de luz síncrotron no estudo de alternativas para produção de fertilizantes no Brasil

10 de outubro de 2014

por Léa Medeiros

Pesquisadores do Departamento de Solos da UFV são os pioneiros das geociências no Brasil no uso da tecnologia de luz síncrotron em pesquisas que podem levar à produção de novos fertilizantes, à melhor compreensão da dinâmica e ao destino de nutrientes e elementos tóxicos no ambiente e ao estudo de processos biogeoquímicos que ocorrem em áreas remotas como a Antártica. As pesquisas estão sendo realizadas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas (SP), e já estão trazendo resultados para a produção de fertilizantes a partir de fontes alternativas de minerais.

A equipe que trabalha com Fertilidade dos Solos na UFV é pioneira no Brasil na realização de pesquisas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas.

O GeFert, como é chamado o Grupo de Estudos em Fertilizantes da UFV, também tem  conseguido sucesso na busca por alternativas viáveis para produção de Fósforo (P) e Potássio (K) que, juntamente com o Nitrogênio (N), formam o NPK, principal composto químico das fórmulas dos fertilizantes minerais usados para obtenção de produtividades economicamente satisfatórias. A importância da pesquisa se justifica pela extrema dependência que o Brasil tem de importação de fertilizantes minerais.

O mundo sabe que a agricultura movimenta a economia brasileira e que os grandes cultivos do Cerrado geram as tão desejáveis commodities do agronegócio para produção de alimentos, exportação e crescimento econômico. Mas não seria assim se não fossem os fertilizantes. Os solos do Cerrado são pobres e dependentes desses fertilizantes para produzir alimentos, fibras e biocombustíveis. O problema é que, se o Brasil é grande exportador do agronegócio, ele é também um grande importador de fertilizantes. E não é só o Brasil. A maioria dos países produtores agrícolas depende de fontes externas de Nitrogênio, Potássio, Fósforo e Enxofre.

O Brasil compra 90% do Potássio e 55% do Fósforo que utiliza nos fertilizantes agrícolas e essa demanda tende a aumentar 3% ao ano apenas para manter a produção agrícola atual. Estima-se que o consumo brasileiro deverá ultrapassar 200 milhões de toneladas em 2015.  É por isso que, há muito tempo, os principais gigantes agrícolas discutem como reduzir a dependência dos países produtores de fertilizantes, que controlam os preços dos produtos como querem e podem se tornar uma ameaça à segurança alimentar no caso de conflito internacional ou boicote à comercialização destes minerais.

Em busca de fontes alternativas

Nos países onde estão as principais jazidas, o Fósforo e o Potássio são facilmente retirados das minas onde foram sedimentados em rochas durante a evolução do planeta. Mas há outros minerais que contêm estes elementos químicos e é neles que o GeFert procura alternativas para aumentar a produção e reduzir a dependência dos produtos importados. “Nunca vamos ter as mesmas fontes abundantes destes países, mas temos alternativas possíveis no Brasil. Contudo, não basta apenas descobrir as fontes. É preciso descobrir meios eficientes de retirar os elementos dos minerais sem custos que inviabilizariam a produção”, diz o professor Leonardus Vergütz, membro do GeFert.

O professor Edson Mattielo, também integrante do grupo, explica que algumas fontes destes nutrientes são até abundantes no Brasil, mas apresentam baixas solubilidade e eficiência agronômica e, por isso, já foram descartadas. Este era o caso do verdete, uma rocha rica em Potássio, comum na região central de Minas Gerais. O problema é que, comparado às jazidas tradicionais, no verdete, o Potássio é encontrado em baixas concentrações e está muito preso a estruturas químicas difíceis de serem liberadas, o que encarece a extração. Para isso, os pesquisadores estudam tratamentos térmicos com a adição de diferentes fundentes e de microrganismos capazes de solubilizar o mineral e de produzir adubos potássicos.

Estas pesquisas envolvem parcerias com os departamentos de Microbiologia e Fitopatologia da UFV. Os resultados obtidos pelo GeFert são promissores e poderão gerar novas patentes para o Brasil e reduzir a dependência internacional. “As pesquisas serão fundamentais para o desenvolvimento de novas tecnologias de produção de fertilizantes, com fontes alternativas e viabilidade econômica e ambiental”, comenta o professor Edson Mattiello.

Os professores Leonardus Vergutz (esquerda) Edson Mattielo (direita) e o estudante Rodolfo Fagundes em pesquisas utilizando Luz Síncrotron.

Luz síncrotron

Além dos problemas de produção, as tecnologias para uso de fertilizantes não evoluíram muito nos últimos 30 anos. Por isso, a equipe do GeFert também se dedica a compreender como são as estruturas moleculares dos principais elementos nesses fertilizantes. De uma mesma rocha podem sair, por exemplo, proporções diferentes de cloretos, silicatos e outros compostos químicos que a indústria classifica genericamente apenas como Potássio.

Com as tecnologias disponíveis, a identificação precisa de cada composto ainda não era possível. Foi então que os pesquisadores de Viçosa buscaram o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. Esta tecnologia permite conhecer, com precisão, a espécie química de cada elemento presente na rocha e o ambiente químico no qual está inserido.

Todo o acompanhamento das transformações ocorridas durante os diferentes tratamentos aplicados ao verdete, por exemplo, só foi possível pelo uso das técnicas espectroscópicas avançadas disponíveis no LNLS. Numa mesma amostra do fertilizante potássico obtido, eles identificaram a formação de diferentes proporções de silicato e cloreto de potássio. Os cloretos são os sais de potássio mais utilizados nos fertilizantes. Porém, os silicatos são materiais nobres e mais caros, que podem ter aplicações na indústria farmacêutica e cerâmica.

O desenvolvimento de um processo de separação dessas duas formas poderia viabilizar economicamente a extração de potássio do verdete, mesmo que em baixas concentrações. A equipe está procurando entender mecanismos e interações que acontecem em escalas ínfimas, mas os dados obtidos podem gerar resultados surpreendentes para o agronegócio no país. “Embora, esse tipo de trabalho possa parecer uma ciência muito básica, sem aplicação prática, é somente através do conhecimento gerado por essas pesquisas que novas tecnologias podem ser propostas e testadas”, explica o professor Leonardus.

Além do Grupo de Fertilidade do Solo, outros professores do Departamento de Solos da UFV também têm desenvolvido estudos no LNLS relacionados ao sequestro de carbono na matéria orgânica do solo, disponibilidade e destino de elementos tóxicos e de metais terras raras no ambiente e caracterização e processos de formação de solos antárticos. Dentre eles estão também participam das pesquisas os professores Leônidas Carrijo de Azevedo Melo, Ivo Ribeiro da Silva, Roberto Ferreira de Novais, Nairam Félix de Barros, Liovando Marciano da Costa, Jaime Wilson Vargas de Mello, Reinaldo Cantarutti, Maurício Paulo Ferreira Fontes e Carlos Ernesto Gonçalves Reynaud Schaefer.