Conheça o novo fertilizante que aumenta produtividade da soja

AGRICULTURA

Conheça o novo fertilizante que aumenta produtividade da soja

Débora Damasceno

2 de julho de 2022 às 10:30

#souagro| Um novo fertilizante que aumenta a produtividade da soja foi desenvolvido por meio de uma parceria entre instituições brasileiras e uma alemã. Essa união resultou no desenvolvimento de uma nova classe de fertilizantes multifuncionais. Os pesquisadores conseguiram criar um material único, à base de enxofre, rejeito da indústria do petróleo, para liberação controlada de uma fonte de fosfato oriundo de resíduos urbanos, a estruvita.

O fertilizante inteligente e ecológico, de liberação lenta, foi capaz de aumentar a biomassa da soja, comparado a sistemas convencionais de adubação fosfatada. A soja foi utilizada no experimento por exigir altas dosagens de fósforo, mas o novo fertilizante serve para qualquer cultura que demande fosfato e enxofre, ou seja, praticamente todas.

Chamado de compósito estruvita-polissulfeto, o fertilizante proporcionou biomassa superior em relação a uma referência adubada com fosfato supertriplo e sulfato de amônio, com até 3 e 10 vezes mais massa de parte aérea e raiz, respectivamente, no cultivo de soja, em sistema fechado. Os compósitos mostraram-se alternativas eficientes de fertilizantes às fontes comerciais solúveis e benéficas para o desenvolvimento da soja.

Comparativo com e sem uso do fertilizante

Os pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (Epagri) e o instituto alemão Forschungszentrum Jülich, utilizaram o polissulfeto (PS) obtido por vulcanização inversa como uma nova matriz de fertilizante contendo o mineral estruvita (St) moído e disperso para criar o novo insumo.

A vulcanização inversa é um método de copolimerização inovador, um processo facilmente controlável e livre de solventes para obter polímeros ricos em enxofre, formando estruturas versáteis, maleáveis e porosas, ideais para aplicação como matrizes em compósitos.

Com uma área plantada em torno de 70 milhões de hectares, o Brasil ocupa a quarta posição entre os consumidores de fertilizantes do planeta, sendo o maior importador. Diante desse cenário, os pesquisadores acreditam que o desenvolvimento de fertilizantes com as características propostas é fundamental para garantir a segurança alimentar de forma sustentável, sendo a estruvita uma alternativa promissora para a fertilização fosfatada. No entanto, a solubilidade dessa fonte é um desafio para a eficiência como uso consistente.

Processo de transformação

O polissulfeto – classe de compostos químicos que contém átomos de enxofre – pode fornecer enxofre às plantas, macronutriente importante para o crescimento delas, mas nem sempre está disponível em solos agrícolas. Para ser absorvido por elas, tanto o polissulfeto quanto o enxofre puro têm que ser oxidados no solo para sulfato, um processo de taxa lenta promovido por microrganismos do solo.

Conduzido pela química industrial Stella Fortuna do Valle, como parte da pesquisa para obtenção do título de doutora em Química pela UFSCar, o estudo focou no desenvolvimento de um fertilizante em que a estrutura do enxofre elementar (S8) fosse mais acessível a microrganismos oxidantes por modificação química.

Sob a orientação do pesquisador Caue Ribeiro, da Embrapa Instrumentação, desde o mestrado, quando Stella já vinha estudando o uso de enxofre na produção de fertilizante, a pesquisa de campo foi realizada no Instituto de Bio e Geociências – Ciências de Plantas (IBG-2), do Forschungszentrum Jülich. A sede do centro de pesquisa está localizada no triângulo da cidade Aachen – Colônia – Düsseldorf , nos arredores da cidade de Jülich , na Renânia do Norte-Vestfália.

Para alcançar o objetivo, a pesquisadora sintetizou os polissulfetos por meio da técnica de vulcanização inversa, usando enxofre elementar (S8) e óleo de soja, na mesma proporção cada um. A reação foi conduzida na presença de estruvita moída, com diferentes proporções de massa.

Stella explica que todos os componentes foram misturados em um frasco e o sistema foi mantido sob constante agitação e aquecimento com agitador mecânico e banho de óleo. “Com a temperatura mantida acima de 165 graus, foi possível reagir o enxofre com as ligações insaturadas do óleo de soja até ser obtido um material de coloração marrom-clara”, complementa.

Os fertilizantes foram produzidos com diferentes teores de cada componente. Segundo a pesquisadora, as diferentes razões de massa foram estudadas porque o sinergismo e as interações entre as partículas de estruvita e a matriz de polissulfeto podem diferir.

“A dispersão e os efeitos de barreira da matriz na dissolução e liberação de estruvita podem se equilibrar, enquanto a oxidação de enxofre pode ser melhorada com maiores quantidades de fósforo. A solubilização de fósforo pode aumentar com maior oxidação de polissulfeto em sulfato”, pontua.

Com isso, os pesquisadores esperavam, portanto, testar diferentes configurações de matriz para fósforo para observar se elas poderiam produzir resultados diferentes em relação à liberação do elemento e oxidação de enxofre.

Dessa forma, criaram, então, uma nova matriz de fertilizante de liberação controlada contendo estruvita, para aumentar a funcionalidade do produto. “Os polissulfetos formados aumentaram a oxidação do enxofre, levando à liberação de sulfato superior em comparação ao enxofre elementar puro, gerando acidez local para solubilização do fósforo”, diz Stella.

Em estudos anteriores, os pesquisadores já haviam observado que os polissulfetos apresentaram oxidação superior em comparação com enxofre, especialmente quando combinado com estruvita. Além disso, a formação de sulfato baixou o pH local, auxiliando na dissolução da estruvita.

A pesquisadora conta que, apesar de seu potencial como fertilizante ecologicamente correto, os efeitos do estruvita-polissulfeto nas plantas ainda são desconhecidos, e sua dinâmica no sistema solo-planta deve ser melhor investigada. Segundo ela, a elucidação da dinâmica dessa interação e dos padrões de crescimento das raízes sob a adubação com estruvita-polissulfeto é importante para entender e validar a eficiência agronômica dessa nova classe de fertilizantes de liberação lenta.

Diante desse fato, o grupo procurou entender a influência do fertilizante no desenvolvimento radicular e na distribuição espacial das raízes no crescimento e como o fertilizante poderia ser acessado pelas plantas.

“Investigamos o efeito de fertilizantes de estruvita-polissulfeto na absorção de nutrientes, formação de biomassa e arquitetura do sistema radicular. Avaliamos não só o desempenho do fertilizante quanto ao rendimento, mas também o desenvolvimento do sistema radicular, que afeta a fertilidade do solo e a produtividade das culturas”, pontua Caue Ribeiro. Os resultados promissores obtidos com a pesquisa são atribuídos pelo grupo às mudanças na arquitetura do sistema radicular.

Engenheiro de materiais e especialista em nanotecnologia, líder da Rede de Nanotecnologia para o Agronegócio (Rede AgroNano), Ribeiro atuou no instituto Forschungszentrum Jülich, como cientista-visitante, por um ano e meio, retornando ao Brasil logo no início da pandemia do novo coronavírus. Já Stella iniciou, neste período, as atividades no Centro Alemão, dando continuidade à parceria internacional.

Eficiência comprovada

A pesquisadora diz que as plantas que apresentaram maior desenvolvimento vegetativo, ou seja, tratamento à base de estruvita – também mostraram maior presença de raízes mais finas e distribuição mais homogênea em todo o volume do substrato. Segundo ela, as raízes laterais são as que mais contribuem para a absorção de água e nutrientes pelas plantas, devido a sua atividade e capilaridade no solo.

Para Stella, isso foi possível com o desenvolvimento de compósitos de fertilizantes baseados em uma matriz de polissulfeto contendo estruvita moída dispersa. Ela e Ribeiro afirmam que as matrizes são estratégicas para contornar o problema do tamanho das partículas, pois podem ser processadas como grânulos, ao mesmo tempo em que evitam a aglomeração de pequenas partículas de fósforo e atuam como uma barreira, impedindo a entrega rápida de fósforo.

“Como os fertilizantes são administrados como grânulos ou pellets em campo, formatos mais fáceis de manusear e armazenar, o sistema de compósitos estruvita-polissulfeto permite o uso da estruvita em pó, para favorecer sua solubilização, mantendo a forma de grânulo com a base de polissulfeto, proporcionando assim uma adubação fosfatada com mais eficiência e segurança”, esclarece a pesquisadora. Para comparar os compósitos à base de polissulfeto com a referência de estruvita – grânulos de 1 mm – no experimento em casa de vegetação, os compósitos foram triturados grosseiramente.

Em experimento conduzido em condições controladas de casa de vegetação na Alemanha, entre maio e junho de 2020, Stella observou que o comprimento total da raiz de soja ficou entre 200 e 400% maior para plantas sob compósitos estruvita-polissulfeto (St/PS), em comparação às raízes sob tratamento com superfosfato triplo e sulfato de amônio.

“Enquanto a eficiência de absorção de fósforo foi semelhante em todos os tratamentos fertilizados, entre 11 e 14%, o St/PS alcançou uma eficiência de absorção de 22% de enxofre contra apenas 8% do sulfato de amônio. No geral, os compósitos mostraram grande potencial como fertilizantes de liberação lenta eficientes para aumentar a produtividade da soja”, avalia a pesquisadora.

Os tratamentos contendo estruvita foram estatisticamente superiores à referência de adubos convencionais, atingindo mais do que o dobro da área foliar. “Enquanto o fosfato supertriplo com sulfato de amônio apresentou em média 30 folhas por planta, St/S₈ e St /PS apresentaram cerca de 50 folhas”, analisa Stella.

Para avaliar o efeito combinado de estruvita e polissulfeto, a química explica que foram aplicados tratamentos sem adubação, planta controle, uma referência positiva com as fontes altamente solúveis de superfosfato triplo para fósforo e sulfato de amônio para enxofre, mistura de estruvita pura e pó de enxofre elementar, além de compósitos de fertilizantes moídos com diferentes proporções de massa de estruvita e polissulfeto.

LEIA O ESTUDO COMPLETO AQUI.

(Débora Damasceno/Sou Agro com Embrapa)