BRPI0901482A2 - processo de produção de fertilizantes orgánicos e organominerais com alta concentração de carbono utilizando processos fìsicos e biológicos - Google Patents
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Classifications
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Abstract
PROCESSO DE PRODUçAO DE FERTILIZANTES ORGANICOS E ORGANOMINERAIS COM ALTA CONCENTRAçAO DE CARBONO UTILIZANDO PROCESSOS FISICOS E BIOLóGICOS.A presente invenção refere-se a um processo para a produção de fertilizantes orgânicos e organominerais baseando-se na concentração de carbono do material orgânico in natura e relacionando a referida concentração com as frações de minerais naturais e/ou minerais transformados, promovendo uma alta interação física dos materiais envolvidos e ativando e enriquecendo biologicamente ocomposto.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "PROCESSODE PRODUÇÃO DE FERTILIZANTES ORGÂNICOS E ORGANOMINERAIS COMALTA CONCENTRAÇÃO DE CARBONO UTILIZANDO PROCESSOS FÍSICOS EBIOLÓGICOS".
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um processo para aprodução de um insumo agrícola, mais especificamente umprocesso para a produção de fertilizantes orgânicos eorganominerais baseando-se na concentração de carbono domaterial orgânico in natura e relacionando a referidaconcentração com as frações de minerais naturais e/ouminerais transformados, promovendo uma alta interaçãofísica' dos materiais envolvidos e ativarido e enriquecendobiologicamente o composto.
Antecedentes da Invenção
0 objetivo de colocar no solo produtos que consistemda soma dos minerais NPK, Ca, Mg, S e demais, formando nomínimo os 16 elementos indispensáveis, com altaconcentração de carbono, é de oferecer à planta um ambientevivo e ativo, onde na relação solo-planta haja quantidade equalidade de nutrientes, ou seja, formar uma solução ricano solo, alimentando o vegetal com a riqueza dos nutrientesminerais e biológicos.
Na Austrália, por exemplo, tem-se alta preocupação coma salinidade provocada pelos nutrientes inorgânicos,principalmente sais extremamente solúveis em pHs ácidos, osquais acidulam os solos e provocam a perda da estrutura dosmesmos e sua vida microbiológica (Shaxson, T.F., "Produçãoe proteção integradas em microbacias", em: XXI CongressoBrasileiro de Ciências do Solo, "A responsabilidade socialda ciência do solo", Campinas, SBCS, 1988, págs. 263-272).A compactação é outro problema do solo que provoca reduçãode produtividade, devido primeiramente à perda do carbonoorgânico do solo. A diminuição de um por cento (1%) docarbono orgânico do solo é mais agressiva que a degradaçãocausada pela erosão.
Sabemos pelo menos 20 razões que envolvem os trêsaspectos conceituais - físico, químico e biológico - parase atingir altos níveis de produção com produtos de altaqualidade. As razões da importância da concentração dematéria orgânica no solo, de acordo com Albrecht, W.A.,"Perda da matéria orgânica do solo e sua restauração",págs. 347-360, Soils and Men, 1938, Yearbook of Agr., USGovt. Printing Office, Washington, DC; Cole, C.V.,Williams, J., Shaffer, M. e Hanson, J., "Matéria orgânica enutrientes como componentes de modelos de sistemas deprodução agrícola" em: Follett, R.F., Stewart'/ J.W.B. eCole, C.V. (eds), "Fertilidade do solo e matéria orgânicacomo componentes críticos' de sistema de produção", págs.147-166, 1987, SSSA Spec. Publ. 19, ASA and SSSA, Madison,WI; Doran, J.W. e Smith, M.S., "Gerenciamento da matériaorgânica e utilização de solos e nutrientes fertilizantes,págs. 53-72, em: Follett, R.F., Stewart, J.W.B. e Cole,C.V. (eds), "Fertilidade do solo e matéria orgânica comocomponentes críticos de sistema de produção", págs. 147-166, 1987, SSSA Spec. Publ. 19, ASA and SSSA, Madison, WI,são as seguintes:
a. Não permitir a erosão do solo;
b. Fornecer nutrientes ao solo;
c. Proteger o solo contra variações de pH;
d. Reter água no solo;
e. Aumentar a capacidade de troca catiônica, protegendo oencontro dos ânions do solo com os nutrientes, o quepromove a perda dos mesmos;
f. Diminuir a compactação do solo;
g. Armazenar nutrientes no solo sem perdê-los de uma aoutra safra;
h. Reduzir o aquecimento do solo;
i. Condicionar um solo mais poroso, mesmo quandoligeiramente molhado;
j. Permitir mais reações com os minerais existentes nosolo;k. Dar mais saúde ao solo e, por conseguinte, reduzirdoenças de plantas;
1. Dar ao solo melhor aeração e maior permeabilidade;
m. Proteger o solo das reações dos metais pesadosexistentes no mesmo e da toxidez do sal;
n. Ser um mecanismo para armazenamento do CO2 atmosféricoadicional;
o. Oferecer rendimentos de produção em razão dapotencialização dos fatores expostos;
p. Promover a recomposição microbiana do solo, inibindoas substâncias tóxicas;
q. Promover o crescimento de plantas fora de um ambienteácido;
r. Permitir o recebimento de outros microorganismos quereciclam nutrientes no solo;
s. Promover a formação do solo; e
t. Oferecer combinações bioquímicas no solo queenriqueçam os frutos, como seu brix.
Já existem muitos trabalhos evidenciando o valor damatéria orgânica no solo, como em Darst, B.C. e Murphy,L.S., "Matéria orgânica no solo: um ingrediente integral naprodução de colheitas", 1989, Better Crops 74 (1):4-5; eKIEHL, E.J., "Fertilizantes Organóminerais", Piracicaba,Editora Agronômica Ceres, 1993, págs. 1-6, os quaisdocumentam com propriedade essas vantagens. A matériaorgânica atua como fonte de energia para os microorganismosdo solo e outros organismos e é essencial ao produtoquímico e à saúde biológica e física do solo.
A matéria orgânica adicionada ao solo na presença deoutros nutrientes essenciais às plantas, em proporçõesapropriadas um em relação ao outro, como cálcio, enxofre,nitrogênio e outros nutrientes, são sinérgicos na natureza,com estudos que mostram que se pode induzir as populaçõesmicrobianas ao reagir as mesmas com o carbono, formandomoléculas complexas de húmus e de outras frações orgânicas,conforme em Doran, J.W. e Smith, M.S., "Gerenciamento damatéria orgânica e utilização de solos e nutrientesfertilizantes, págs. 53-72, em: Follett, R.F., Stewart,J.W.B. e Cole, C.V. (eds), "Fertilidade do solo e matériaorgânica como componentes críticos de sistema de produção",págs. 147-166, 1987, SSSA Spec. Publ. 19, ASA and SSSA,Madison, WI; Hallam, M.J. e Bartholomew, W.V.,"Influênciada taxa de adição de resíduos de plantas na aceleração dadecomposição de matéria orgânica de solos", Soil Sci Soe.Am. J., 1953, vol. 17, págs. 365-368.
A matéria orgânica do solo juntamente com as reaçõesbioquímicas formadas com a massa húmica (ácidos húmicos)são fatores de grande importância no processo de formaçãodo solo. O grau de mineralização da matéria orgânica nosolo é um assunto não discutido, conduzindo assim ao temade adicionar matéria orgânica ao solo via processoconvencional, decompondo esta antes da aplicação ao solo echegando ao referido solo num estágio já estabilizado.Dessa forma, tem sido apresentado que esta decomposiçãovenha a ocorrer até atingir estágios onde a relaçãocarbono/nitrogênio está abaixo de 18:1, buscando, níveiscada vez mais baixos, atingindo por vezes até 5:1, ou seja,uma matéria orgânica muito pobre em carbono. Em resumo,tem-se pouco entendimento biológico no que se refere à açãodos ácidos húmicos, porém, nestes últimos anos, já se podeacrescentar que estas reações também resultam nodesenvolvimento dos perfis do solo, além da qualidadenutricional do mesmo (Joffe, J.S., "Pedologia", RutgersUniv. Press, New Brunswick, N.J., 1936; e Konovoa, L.K.J.,"Rotas de degradação de carbono na oxidação de sistemasheterocíclicos aromáticos", Dept. of Chemistry, WrightState üniversity, Dayton, Ohio 45431, 22 de agosto de1969). Os ácidos húmicos devem promover continuadas reaçõesbioquímicas no solo, deixando toda a energia destas reaçõesno mesmo, não desprendendo e despejando a referida energiana atmosfera. Todos os ácidos húmicos no solo tem agrupadoscódigos genéticos e processos biológicos dosmicroorganismos.
Sabe-se hoje que os solos mais ricos, acima dostrópicos, contem geralmente de 2.200 a 5.600 kg denitrogênio/ha. Esta quantidade é baixa e nos solos abaixodos trópicos é ainda mais baixa. Entretanto, se for dadaatenção a este importante tema fazendo uma análise davantagem de adicionar 2% de nitrogênio via adição dematéria orgânica, será observado que os microorganismos quemineralizam os nutrientes da matéria orgânicadisponibilizam estes para o consumo da planta, sendopossível reter no solo de 100 a 250 kg denitrogênio/ha/ano. O que não se sabe é que simultaneamentese está perdendo de 990 a 2.470 kg de carbono. Istorepresenta de 1.540 a 3.740 kg de matéria orgânica preciosasendo perdida. Esse procedimento vem sendo praticado emdemasia por muitos fazendeiros que adotam plantiosorgânicos e convencionais e que usam os resíduos de outrasculturas (como plantios diretos), levando à decomposição damatéria orgânica e à perda de nitrogênio e carbono, o queconsequentemente empobrece a referida matéria orgânica.
Podemos observar que a natureza trabalha de modo afornecer resíduos da planta para a própria planta, porquese entende que a única fonte de carbono é o ar e estetambém dispõe de nitrogênio em 70% da sua composição. Onitrogênio é convertido na planta de N2 para NH3. Estareação (N2 + 6H + 6e-> 2NH3, na presença de Fe e Mo) é umadas importantes reações que ocorre no solo, paralela àsreações de fotossíntese. 0 pesquisador Brady (Brady, N.C. eWeil, R.R., "A natureza e propriedades dos solos", 13a ed.,Prentice Hall, Upper Saddle River, 2002, pág. 960)acrescenta que, quando o nitrogênio encontra-se em excesso,a relação do carbono e outros nutrientes fica comprometida,ou seja, este nitrogênio biológico não será usado e seráperdido.
A Engenharia Genética de microorganismos específicosde matéria orgânica e de solos mostra a necessidade de seaumentar os níveis da matéria orgânica no solo. Os resíduosorgânicos oriundos de lixo doméstico podem ajudar a repor amassa de carbono perdida no solo e desprendida naatmosfera, de acordo com Wallace, A., "A matéria orgânicado solo deve ser restaurada para níveis próximos aosoriginais", Commun. Soil Sei. Plant Anual., vol. 25, págs.29-35.
Estima-se que se pode retornar anualmente ao solo de3,5 a 5,4 toneladas/hectare de resíduos de colheita ou deagroindústrias. Este volume, se reposto anualmente, já ésignificativo e poderia manter os solos em bom equilíbriocom bons níveis de matéria orgânica, segundo Follett, R.F.,Stewart, J.W.B. e Cole, C.V. (eds), "Fertilidade do solo ematéria orgânica como componentes críticos de sistema deprodução", págs. 147-166, 1987, SSSA Spec. Publ. 19, ASAand SSSA, Madison, WI. As 5,4 toneladas de desperdícioorgânico representam aproximadamente 1 tonelada de carbono.Com a eficiência de 25% nos processos de decomposição,calcula-se que um quarto do carbono é perdido.
Se os resíduos das colheitas fossem reinseridos nosolo, com o contínuo aumento de produtividade destas áreas,pela qualidade que o solo iria atingir poder-se-ia teraltas colheitas, significando uma taxa de 8,8 toneladas dematéria orgânica/hectare e outros 100 a 204 kg de carbonoficariam retidos. Isto adicionaria entre 890 e 1480 kg decarbono retido/hectare por colheita.
O processo de compostagem da matéria orgânica étecnicamente indevido (Wallace, A., "A matéria orgânica dosolo deve ser restaurada para níveis próximos aosoriginais", Commun. Soil Sei. Plant Anual., vol. 25, págs.29-35), pois aumenta a concentração de CO2 no ar, é de altocusto e pode-se trabalhar e aplicar no solo de 15 a 30vezes volumes estudados e admitidos para diversas culturas,provocando assim desinteresse e inviabilidade do uso desteprocesso em culturas extensivas, obtendo rendimentosagronômicos similares ou maiores aos obtidos com osfertilizantes convencionais.
Um fertilizante completo é um fertilizanteequilibrado, com níveis adequados de minerais, matériaorgânica crua e incrementos biológicos que permitirão altaatividade dos ácidos orgânicos. A importância de ter umproduto que não foi compostado tem todos os efeitos jácitados biologicamente, contando e estando em combinaçãocom outros nutrientes para cumprir as ações que a naturezapromove reciclando os nutrientes. (Wallace, A. e Wallace,G.A., "Uma possível falha na nova regra de 1993 da Agênciade Proteção ao Meio Ambiente sobre depósitos devido àinteração de metais pesados", Comm. Soil Sei. Plant Anual.,vol". 25, págs. 129-135, 1994).
Na interpretação das perdas de carbono, podemosacrescentar as formas erradas de uso e até mesmo o processode decomposição, os quais empobrecem o solo.
Além da necessidade de se ter uma matéria mais rica emcarbono, o elemento nitrogênio também tem alto valor,agindo no sistema biológico da matéria orgânica, permitindoas reações orgânicas e bioquímicas. Desta forma, éimportante expor que não basta ter °a matéria orgânicapresente nas composições; é preciso que esta esteja viva eativa. A participação do nitrogênio, além da fraçãoexistente na massa orgânica, exerce papel importante nafração da matéria orgânica e no formulado elaborado, ouseja, no balanceamento de minerais e matérias orgânicas.
O nitrogênio é um elemento que participa de todas asreações metabólicas da planta, tendo assim grandeimportância. Ele está presente na composição das maisimportantes biomoléculas, tais como: ATP, NADH, NADPH,clorofila, proteínas e inúmeras enzimas. 0 nitrogênio temsido intensamente estudado, no sentido de maximizar aeficiência do seu uso. Para tanto, tem-se procuradodiminuir as perdas de nitrogênio no solo, bem como melhorara absorção e a metabolização do referido elemento nointerior da planta.
A eficiência da utilização do nitrogênio adicionado aosolo se refere ao grau de recuperação desse elemento pelasplantas, considerando as perdas que geralmente ocorrem.Normalmente, menos de 50% do nitrogênio aplicado sob aforma de fertilizante é utilizado pelas culturas. As perdasno solo são devido aos inúmeros processos aos quais onitrogênio está sujeito. 0 nitrogênio é perdidoprincipalmente pela lixiviação do nitrato, volatilização daamônia e emissão de N2, N2O e outros óxidos de nitrogênio,de acordo com Anghinoni, I., "Adubação nitrogenada nosestados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina", 1986, em:Santana, M.B.M., "Adubação nitrogenada no Brasil",CEPLAC/SBCS, Ilhéus, 1986, Cap. I, págs. 1-18.
A absorção e assimilação de nitrogênio pela planta sãoprocessos multirregulados e integrados ao metabolismo geralda planta. A multirregulação do metabolismo do nitrogêniotorna complexa a identificação de pontos metabólicosespecíficos que sejam mais limitantes para o incremento daprodutividade. A fonte de nitrogênio e o local deassimilação (via aérea ou solo) podem ser importantes,especialmente em condições de crescimento nas quais adisponibilidade de energia é limitante. Os cuidados paraque o nitrogênio esteja presente nas proporções certas enos momentos certos, conforme os ciclos das plantas, ajudamna adição de nitrogênio via matéria orgânica de média aalta concentração de nitrogênio e/ou na adição de compostosbiológicos com alta concentração deste elemento, como osaminoácidos, permitindo melhor equilíbrio da relaçãocarbono:nitrogênio, buscando relações de 10:1 a 30:1.
Pode-se dizer que além dos macronutrientes (Ν, Ρ, K,Ca, Mg e S) e micronutrientes (Zn, B, Mn, Cu, Fe, Mo, Co,Si, e outros) essenciais ao desenvolvimento da planta,complementa estes o uso de agentes biológicos que atuam dediversas formas no solo e até mesmo na planta. Eles podemser chamados de reguladores, estimulantes ou ativadoresbiológicos. A mistura de dois ou mais reguladores vegetaiscom outras substâncias (aminoácidos, nutrientes evitaminas) é designada como bioestimulante, conformeCastro, P. R. de C.E., Vieira, E.L., "Biorreguladores ebioestimulantes na cultura do milho", em: Fancelli, A.L.,Dourado Neto, D. (Ed.), "Milho: estratégias para altaprodutividade", Esalq/USP/LPY, Piracicaba, 2003, págs. 99-115. A utilização dessas substâncias aumenta de importânciaà medida em que aumenta o potencial genético das culturas equando se objetiva a obtenção de altos rendimentos e amelhoria da qualidade do produto colhido.
A identificação e a clonagem dos genes dostransportadores de alta afinidade da planta poderãoauxiliar nos programas de melhoramento genético na obtençãode plantas mais eficientes na absorção de nitrogênio em umaampla faixa de disponibilidade deste nutriente no solo.
A adição de aminoácidos permite levar mais nutrientesà formulação, de forma viva e ativa, permitindo que asreações da matéria orgânica sejam mais aceleradas eajudando também para que os ácidos orgânicos presentes namatéria orgânica formem compostos ricos para a solução dosolo, que será absorvida pela planta.
O papel dos aminoácidos é importante e tem sido poucoestudado na nutrição via solo (radicular). Pode-se afirmarque o mecanismo segundo o qual o nivel de aminoácidos nofloema da raiz regula a absorção e assimilação denitrogênio pela planta foi sugerido por Imsande, J.,Touraine, B.N., "Demanda e regulação da captação denitrato", Plant Physiology, Lancaster, Vol. 105, págs. 3-7,1994. Ele é embasado na constatação de que, durante orápido crescimento vegetativo, são altas as taxas deredução de nitrato e síntese de aminoácidos nas folhas. Alimesmo é utilizada a maioria dos aminoácidos para a síntesede clorofila, rubisco e outras proteínas e, com isso, ébaixo o nível de aminoácidos no floema que entra nasraízes, o que nos leva a admitir que este pode e deve fazerparte do sistema de nutrição da planta. Por outro lado,durante a fase reprodutiva, diminui a taxa de redução denitrato; em paralelo, em função da remobilização donitrogênio foliar para o desenvolvimento dasinflorescências, aumenta a exportação de aminoácidos dasfolhas, enriquecendo, com esses compostos, o floema queentra nas raízes. O mecanismo proposto sugere que essesaminoácidos provocam uma redução na taxa de absorção deNO3. A ação dos aminoácidos sobre a absorção de nitrogênioainda não é conhecida. Provavelmente, os altos níveis deaminoácidos nas raízes inibem a ação dos transportadores deNO3 na membrana e a síntese da enzima redutase do nitrato(Lea, P.J., "Metabolismo do nitrogênio", em: Lea, P.J., eLeegood, R.C., "Bioquímica da planta e biologia molecular",John Wiley and Sons, Chichester, 1993, Cap. 7, págs. 155-180; e Lea, P.J., "Metabolismo primário do nitrogênio", em:Dey, P. M. e Harborne, J.B., "Bioquímica da planta",Academic, 1997, Cap. 7, págs. 273-313).
Durante o ciclo de desenvolvimento das culturas, essescompostos orgânicos, dependendo de sua composição,concentração e proporção das substâncias, estimulam ocrescimento vegetal através de uma maior divisão celular,elongação celular e diferenciação celular e, dessa forma,aumentam a capacidade de absorção de nutrientes e água,refletindo diretamente no desenvolvimento (germinação desementes, crescimento e desenvolvimento, floração,frutificação, senescência) e na produtividade das culturas(Castro, P.R. de C.E., Vieira, E.L., "Biorreguladores ebioestimulantes na cultura do milho", em: Fancelli, A.L.,Dourado Neto, D. (Ed.), "Milho: estratégias para altaprodutividade", Esalq/USP/LPV, Piracicaba, 2003, págs. 99-115). A ação dos ativadores biológicos, além das váriasfunções, tem interação com a nutrição das plantas,aumentando a eficiência na absorção, transporte eassimilação dos nutrientes. Compostos orgânicos de naturezaapoiar aumentam a capacidade de circulação de substânciasatravés das membranas, que são apolares, em função de suaconstituição (proteínas e fosfolipídios).
A literatura de patentes também relata algunsprocessos de obtenção de fertilizantes contendo nitrogênio,fósforo e potássio. Porém, não existem relatos de processosvisando o enriquecimento do solo com carbono.
0 pedido de patente brasileiro PI 8303056-5 descreveum processo de obtenção de adubo orgânico simples e aduboorganomineral em que, após o tratamento, estabilização edegradação do festerco, o mesmo é peletizado, seco e moído.
O produto resultante pode ser suplementado com húmus delinhita, obtendo-se, após a granulação, um adubo orgânicosimples granulado. O referido produto resultante pode aindareceber outras matérias primas minerais diversas além dohúmus de linhita, obtendo-se, após a granulação, um aduboorganomineral. Após a granulação de qualquer um dos doistipos de adubo, estes são embalados em sacos plásticos,encerrando o ciclo de produção industrial.
Mais especificamente, podemos observar que em umadeterminada etapa do referido processo o esterco ésuplementado com matéria orgânica, nitrogênio, fósforo,potássio, cálcio, enxofre, magnésio e micronutrientes,cujas fontes principais utilizadas são: húmus de linhita,nitrato de potássio, nitrato de amônio, sulfato de amônio,fosfato de.amônio, uréia, superfosfatos, DAP, MAP, cloretode potássio, entre outros. Porém, o pedido de patente PI8303056-5 não explora especificamente a importância do usode agentes biológicos (ácidos húmicos e fúlvicos), os quaissão adicionados para promover reações bioquímicas no solo.
Além disso, o referido pedido de patente não prevê umcontrole rigoroso das principais relações entre osnutrientes, como por exemplo, N/C, P/C, K/C, AMF/C eAHF/minerais. Esse controle é essencial para ofuncionamento do processo proposto pela presente invenção.
A patente brasileira n° PI 8600757-2 refere-se a umprocesso de produção de fertilizante a partir de uma amplasérie de resíduos orgânicos de origem urbana, industrial ouagrícola.· O referido processo apresenta um baixo custoenergético, pode ser aplicado em pequena, média ou grandeescala e produz um fertilizante totalmente isento deagentes patogênicos.
Todavia, o processo proposto pela presente invençãonão prevê etapas de reação ácida e/ou alcalina de forma atratar a massa orgânica inicial e eliminar os agentespatogênicos; não existe uma etapa de cura no processo dapresente invenção; e o documento de patente PI 8600757-2não compreende uma etapa de ativação e enriquecimentobiológico da massa processada utilizando AHF e AMF,conforme proposto na presente invenção.
A patente brasileira n° PI 0704583-2 descreve umprocesso o qual tem a finalidade de aproveitar a carnalitacomo fonte de potássio e magnésio na granulação química defertilizantes. A carnalita (KCl.MgCl2.6H20) é adicionada aum granulador do tipo tambor rotativo, prato, "pug-mill",entre outros, juntamente com DAP, amônia e outrosfertilizantes convencionais para formar fosfato duplo demagnésio e amônio (NH4. MgPO4. nH20) , cloreto de amônio ecloreto de potássio. Portanto, além de viabilizar autilização da carnalita, de característica extremamentehigroscópica, o processo permite a obtenção de fosfatoduplo de magnésio e amônio. Neste sal duplo, o fósforo estánuma forma de liberação lenta, o que significa que a plantapode absorvê-lo gradativamente, reduzindo assim as perdasdeste elemento no solo. 0 referido processo ainda prevê umamodalidade da invenção onde a carnalita é substituída poruma solução de cloreto de magnésio. Nesse caso, obtém-se umfertilizante rico em magnésio, onde o fósforo também seencontra numa forma de liberação lenta para as plantas.Além disso, é apresentada uma modalidade onde o DAP ésubstituído por amônia e ácido fosfórico.É importante notar que a patente em análise se referemais especificamente ao enriquecimento do fertilizante emtermos de nitrogênio, potássio e fósforo, não sepreocupando com o teor de carbono disponível. Ademais,nenhuma referência é feita em relação ao uso de agentesbiológicos para compor a formulação fertilizante.
0 pedido de patente n° PI 0606043-9 refere-se a umfertilizante que possui, em sua composição, nitrogênio naforma protéica (proteína vegetal e animal) dosado emequilíbrio, o qual leva a um efeito benéfico rápido eduradouro nas plantações e no solo. A referida composiçãofertilizante é desodorizada por aditivos biológicosenzimáticos catalisadores, os quais melhoramsimultaneamente a digestão e o processamento dos materiaisorgânicos e facilitam a integração com os componentesminerais.
O documento sob análise prevê o uso de agentesbiológicos, de modo a promover reações bioquímicas no solo.Verifica-se também uma certa preocupação em controlar oteor de carbono, de maneira a enriquecer o solo com estenutriente essencial. Porém, o pedido de patente PI 0606043-9 não prevê as mesmas faixas de concentração dos principaisnutrientes, estando todas elas abaixo do que foi obtidoatravés do processo objeto da presente busca. Ademais, opedido era referência não descreve o processo de obtenção dofertilizante, ficando restrito apenas à composição.
Conforme mencionado anteriormente, há uma necessidadecrescente de revitalização e aumento da fertilidade dossolos, repondo aos mesmos seus principais nutrientesminerais e carbono, de forma a substituir os fertilizantesconvencionais.
Objeto da Invenção
É objeto da presente invenção descrever um processopara a produção de fertilizantes orgânicos e organomineraisbaseando-se na concentração de carbono do material orgânicoin natura e relacionando a referida concentração com asfrações de minerais naturais e/ou minerais transformados,promovendo uma alta interação física dos materiaisenvolvidos e ativando e enriquecendo biologicamente ocomposto.
É ainda objeto da presente invenção descrever estesfertilizantes, utilizando o processo aqui descrito.
Descrição das Figuras
A presente invenção será descrita com base nas figurasem anexo, em que:
- a Figura 1 mostra um diagrama esquemático, o qual ilustraa produção de fertilizantes orgânicos em pó ou farelados;- a Figura 2 mostra um diagrama esquemático, o qual ilustraa produção de fertilizantes organominerais granulados; e
- a Figura 3 mostra um diagrama esquemático, o qual ilustraa produção de fertilizantes organominerais em pó oufarelados.
Descrição Detalhada da Invenção
Fertilizantes Orgânicos
Os fertilizantes orgânicos da presente invenção sãoformulados com matérias primas 100% naturais, matériasorgânicas de diversas origens e minerais naturais semprocessamentos químicos, apenas físicos.
As composições de fertilizantes orgânicos da presenteinvenção consideram o percentual de matéria orgânica, ondeesta deve atingir o percentual mínimo de carbono de 15%, 1%de nitrogênio, relação carbono:nitrogênio (C:N) máxima de18:1 e capacidade de troca catiônica:carbono orgânico total(CTC:C) de 20:1. As demais garantias podem ser declaradasconforme os resultados da composição, onde cada matériaprima tem seu valor de macro e micronutrientes necessáriosao desenvolvimento das plantas.
A mistura das matérias primas orgânicas in natura edos minerais dá-se em condições onde as interações destassão intensas, promovidas pela redução das partículas detoda massa que compõe a formulação, num mesmo instante. Aintensa mistura, secagem da massa e a sensível reduçãogranulométrica ocorrem nos equipamentos tradicionais destasoperações, convencionalmente utilizados em indústrias defertilizantes e mineração existentes no mercado, os quaissão capazes de promover estas funções (misturadores,secadores e moinhos), ou através de um moinhomultiprocessador, equipamento o qual representa o conjuntode equipamentos descrito, processando a massa devidamentepesada, tornando-a única, uniforme, de baixa umidade e comgranulometria que pode variar de microgranulado(granulometria de 0,5 a 2,5mm) a pó (granulometria de 0,1 a0,5mm).
As matérias primas mais comumente empregadas nasformulações de fertilizantes orgânicos são:
a) Matérias primas orgânicas:
- Torta de mamona;
- Torta de algodão;
- Torta de girassol;
- Torta de filtro de usina de cana-de-açúcar;
- Bagaço de cana;
- Resíduo de algodão;
- Casca de café;
- Estéreo de gado;
- Estéreo de galinha (poedeira);- Cama de frango;
- Estéreo de suínos;
- Rumem de gado;
- Sangue de gado; e
- Cinzas de madeira.
b) Matérias primas minerais (naturais in situ - apenasprocessamentos físicos):
- Fosfatos naturais;
- Fosfatos naturais reativos;
- Feldspato;
- Calcários;
- Gipsita;
- Enxofre;
- Vermiculitas;
- Pó de mármore;
- Minerais intemperizados; e
- Basalto.
A elaboração das formulações fertilizantes peloprocesso NPK+C para a fabricação de fertilizantes orgânicostem premissas técnicas visando atuar de forma adisponibilizar os nutrientes presentes nos mineraisnaturais e na matéria orgânica in natura presentes,permitindo que a formulação químico-biológica possa atenderagronomicamente.As premissas básicas são: as concentrações de matériaorgânica (%M.O) na composição, isto é, de carbono orgânico"compostável"(%C.O) e de minerais naturais; os elementosquímicos que estes minerais possuem na sua composição esuas cargas iônicas ( + ) e (-); e a concentração e relaçõesdos agentes biológicos com o carbono e com a fraçãomineral, observando assim as reações químicas e bioquímicasque se formarão na massa formulada.
0 balanço estequiométrico das formulações - carbonoversús minerais naturais - é fruto da massa de elementoscomo o nitrogênio, que é energia ativa de moléculasorgânicas, e dos demais nutrientes (+) e (-) presentes namassa e que, às vezes, de forma prática, também foramestudados em trabalhos privados de campo em diversasculturas sem conhecimento sobre o processo utilizado paraobter o produto por parte do agricultor, com resultadosmuitos satisfatórios em produtividade e qualidade (graubrix). Estas relações estabelecidas estão apresentadasabaixo.
Relações de Nutrientes (Macronutrientes eMicronutrientes)/Carbono - "Limites Mínimos":
Nitrogênio: 0,9%N/%C
Fósforo: 1,16%P/%C
Potássio: 1,35%K/%CMicronutrientes: l,0%Mic/%C
A matéria orgânica in natura deve ser processada deforma que o carbono tenha mínimas perdas, o que ocorre noProcesso NPK+C, a partir de balanços estequiométricos demassa, união da referida matéria orgânica com outroselementos de nutrição dos vegetais, como os minerais, eprocessamento nos equipamentos (misturador, secador emoinho(s) tradicional(is) ou ainda moinhosmultiprocessadores) que interagem a massa intimamente. Aseguir, a referida massa é ativada e enriquecidabiologicamente (agentes biológicos, AHF e AMF), permitindouma decomposição média da mesma, ou é processada noconjunto de equipamentos (misturador, secador e moinho),promovendo as interações entre as minúsculas partículastransformadas no equipamento. Toda essa carga segue para osolo e lá complementa o ciclo de decomposição em um estágioe com o carbono envolvido biologicamente, sem perdas,reagindo com nutrientes, disponibilizando-os às plantas enão permitindo suas perdas com agentes que retém estesnutrientes pelas reações iônicas (ex.: ferro e alumínio),formando complexos insolúveis, ou por lixiviação.
Os agentes biológicos, AHF - "Ácido Húmico e Fúlvico"(denominados ABI) e AMF - "Aminoácidos de Peixes ouVegetais" (denominados AB2), adicionados nas etapas após oprocessamento dos formulados para mistura intensa, secageme grande redução granulométrica (menos de 35 mesh a 200mesh), ou nos moinhos multiprocessadores, e durante oprocesso de granulação, irão agir da seguinte forma:1. AHF - "Ácidos Húmicos e Fúlvicos" (ABI): A presença doácido fúlvico tem ação iônica formando complexos orgânicosbiominerais, os quais retêm ' os cátions e ânions dasmatérias primas minerais presentes na composição dofertilizante orgânico da presente invenção. A ação destescomplexos biominerais impede que os elementos nutrientes,disponibilizados à solução do solo e, consequentemente, àplanta, fiquem soltos no solo, pois na presença de ionsfortes podem ser seqüestrados e/ou complexados, formandocomplexos insolúveis e indisponibilizando os nutrientes queseguiriam para a planta. Assim, a presença do ácido fúlvicona relação de quantidade destes ions presentes nas massasde minerais solúveis ou solubilizados permite não perder osmesmos para o solo. Os macro e micronutrientes adicionadoscom a fertilização do solo ou mesmo os existentes neste,indispensáveis às plantas, tem na sua participação em massavalores que admitidos sobre a média superior (conformeensaios realizados em áreas experimentais e comerciais)necessitam de massa correspondente de ácidos húmicos para aformação das reações biominerais, levando-se em conta acarga iônica destes elementos.
Relação AHF-Minerais: 0,70mL AHF/Kg Macro eMicronutrientes.
A matéria orgânica no estágio mais avançado de suadecomposição, observado pela relação carbono:nitrogêniomenor que 18, forma estes ácidos orgânicos (húmicos,fúlvicos e maléicos). Desta forma, as matérias orgânicasmais ricas em carbono formarão mais estes ácidosdesejáveis, permitindo desta forma a quelação dos ionspresentes nos nutrientes necessários a todos os vegetais.
As formulações deverão, dessa forma, levar em conta aconcentração de carbono proveniente de uma ou mais matériasorgânicas, de preferência que estas possam advir de fontesanimais (resíduos animais) e de fontes vegetais (resíduosde agroindústrias e de culturas) e serem misturadas, comose vê em Kiehl, E.J., "50 Perguntas e Respostas sobreComposto Orgânico", São Paulo, PMSP/ESALQ, 1979, pág.9, 1.17, onde se tem resíduos:
Vegetais: Alta Concentração de Carbono - >60% C
Baixa Capacidade de Decomposição - 60 a 120 diasAnimais: Baixa Concentração de Carbono - <50% C
Alta Capacidade de Decomposição - 30 a 60 diasA adição de AHF no produto formulado, na presença demédia a alta concentração de matéria orgânica (carbono) ede média a baixa concentração de ácidos húmicos formados,pelo médio a baixo estágio de decomposição da matériaorgânica, visa ajudar as reações, catalisando adecomposição e, consequentemente, quelar os sais solúveispresentes na mistura formulada.
A quantidade de AHF adicionado é suficiente para oprocesso de quelação (formação dos compostos biominerais)na relação estabelecida, ficando os que estão sendoformados pela decomposição da matéria orgânica excedente eenriquecendo o produto final formulado, que ajudará aindamais as atividades biológicas do solo.
2. AMF - "Aminoácidos de peixe e de vegetais" (AB2): Estestem a finalidade de exercer dupla função na formulação, asaber:
a. Ativar a matéria orgânica que está em médio estágio dedecomposição e sofreu a intervenção física de redução deumidade e do número de microrganismos (pela ação datemperatura e na extração da água contida na matériaorgânica). Este agente e nutriente biológico repõe ocarbono com o nitrogênio (composição dos aminoácidos) namatéria orgânica, propiciando condições para ajudar noprocesso de decomposição da matéria orgânica do produtoformulado. Assim, repondo o carbono perdido durante oprocesso de mistura, secagem e moagem, ou num moinhomultiprocessador, ativando intensamente a matéria orgânicado formulado (biologicamente) e também enriquecendo aspropriedades e as interações da matéria orgânica no solo, épermitida a recuperação de nutrientes indisponíveis no solopara a planta, tornando-os disponíveis.
b. A presença de fosfatos na forma de mineral naturalobriga que a matéria orgânica aja intensamente nestes,atacando-os com os ácidos orgânicos formados e osadicionados, formando compostos orgânicos biomineraisdisponíveis para a planta.
As reações de ataque dos ácidos orgânicos com qualquermineral é um processo comum existente no solo ou mesmoquando se mistura matéria orgânica com estes, como porexemplo com os fosfatos naturais (fósforo) onde osmicrorganismos exercem o papel de quebrar este minério,reações que ocorrem de médio a longo prazo (30 a 120 dias)a depender da qualidade da matéria orgânica e daconcentração de carbono, e desta forma incrementa-se oprocesso biológico quando se tem a presença dosaminoácidos, agentes carregados de nitrogênio.
Relação AMF - Carbono: 2,6mL AMF/%C
Relação AMF - Fosfato Natural: 0,65mL AMF/%CNas composições com a presença de fosfatos naturaisadota-se o somatório do volume usado para o carbono com ovolume usado para o fosfato natural, com ordem deimportância relativa, uma vez que estes atuam em ambas assituações (finalidades descritas acima).
Equivalência de consumo: 42% para carbono
58% para fosfatos naturais
Deve-se acrescentar que os aminoácidos são grandesenriquecedores da solução do solo, sendo também empregadosna nutrição de plantas e, desta forma, enriquecem o produtofertilizante.
O nitrogênio destes aminoácidos, na forma orgânica,participa das reações de formação de compostos biomineraise compostos bioquímicos nas plantas, os quais são levadospelo xilema (canal de entrada do sistema da planta),favorecendo os processos de produção de ATP, traduzido pelamelhora das reações de síntese da clorofila e, porconseguinte, pelo aumento do teor de glicose (Taiz, L. eZeiger, E., "Fisiologia vegetal", São Paulo, Artmed, 2004,pág. 719).
As formulações irão para o solo com parte de suasreações em andamento e de nutrientes minerais e biológicosdisponíveis à planta e, no decorrer das horas e dos diasseguintes, as reações orgânicas prosseguirão: os ácidosorgânicos presentes e os adicionados na formulaçãocontinuarão atacando os minerais e disponibilizandogradativamente os percentuais remanescentes de nutrientes àplanta. A glicina, componente dos aminoácidos e precursorada síntese de clorofila, é importante quelante de metais,os quais por sua vez são importantes como micronutrientespara as plantas.
Há fortes interações de caráter iônico na solução dosolo, a qual é formada e está presente nas zonas próximasda raiz. A referida solução desce pelo canal do floema,chega à raiz e reage com os compostos orgânicos einorgânicos, formando complexos bioquímicos que enriquecema mesma. Em seguida, a solução sobe para a planta peloxilema, levando os nutrientes às folhas para compor aelaboração da fotossíntese e para os frutos.
Estas reações e comportamentos já são vistos nanatureza nas florestas e demais biomas com o cair dasfolhas e restos vegetais no solo, os quais estando emdecomposição (formação dos ácidos orgânicos) vão atacandoos minerais existentes no solo, disponibilizando-os àsplantas. Assim, o processo de formulação busca agir damesma forma, porém com maior velocidade e intensidade nasreações, com a adição de agentes biológicos, os quaispotencializarão a atividade biológica natural da matériaorgânica, solubilizando os nutrientes dos minerais naturaise mineralizando, isto é, convertendo de orgânicos paraminerais, os nutrientes presentes na matéria orgânica.
A formulação (massa) processada é ativadabiologicamente incrementando as atividades biológicas damatéria orgânica, enriquecendo esta e toda a massa na etapapós-processamento no misturador, secador e moinho(s) ou nummoinho multiprocessador. Conforme dito anteriormente, esseselementos biológicos atuam formando reações bioquímicas asquais geram moléculas ricas que, na solução do solo, seguempara a planta para auxiliar no metabolismo desta,respondendo em maior desenvolvimento e na melhoria dosfrutos, tanto quantitativa como qualitativamente. Os ácidosorgânicos formados no estágio de decomposição em que amatéria orgânica é processada (in natura) também irão parao solo, onde prosseguirá o referido processo de"decomposição" ao encontrar ambiente favorável para tal,como umidade (planta-se no período de chuvas) etemperatura, permitindo velocidades de reação ultra-rápidas(minutos ou horas) em razão das minúsculas partículas emque foram transformados os nutrientes durante osprocessamentos físicos e físico-químicos, e que tambémreceberam aditivos com o propósito de serem ativadosbiologicamente após o processamento, onde parte dosmicrorganismos é perdida, e enriquecer esta massa comelementos -orgânicos importantes para o solo e a planta.
Assim, o fertilizante orgânico obtido via processoNPK+C é fruto do processamento físico e biológico daformulação que visa intensificar as interações químicas ebiológicas, promovendo alta velocidade (cinéticabioquímica) de formação de compostos bioquímicos, e nãoperder as altas quantidades de carbono normalmente perdidasnos processos convencionais de decomposição da matériaorgânica (compostagem), os quais empobrecem a matériaorgânica de 40% a 70% em relação à massa de carbonopresente, principal responsável na formação dos ácidosorgânicos e, por conseguinte, das reações biológicas.
Recomenda-se deixar o produto fertilizante orgânico, oqual é um produto mineral-biológico, estocado por 72 horasantes de ser expedido.
A planta para a produção do referido fertilizanteorgânico compreende:
- Triturador de facas utilizado para triturar a matériaorgânica'3';
- Peneira rotativa para a matéria orgânica'3';
- Moega de pesagem (silo) para a preparação da composição;
- Transportador de correia I utilizado para transferir omaterial pesado para o misturador ou moinho;- Moinho de facas;
- Misturador helicoidal;
- Secador com tambor rotativo;
- Moinho de martelos;
- Moinho multiprocessador<b);
- Mixer I (ativador biológico) utilizado para fazer aaplicação dos agentes biológicos;
- Elevador de canecas utilizado para transferir o formuladoprocessado aos silos de ensaque ou "Big Bag";
- Silo de recepção de formulado a ensacar;
- Silo de recepção de formulado a condicionar em "Big Bag";e
- Silo de escoamento do formulado ao "Big Bag".
(a) Equipamentos não empregados quando se usa o moinhomultiprocessador.
(b) Os moinhos multiprocessadores substituem o conjuntomisturador, secador e moinho de martelos.
Uma melhor compreensão da referida planta de produçãode fertilizante orgânico da presente invenção pode serobtida através da Figura 1.
• Fertilizantes Organominerais
Os fertilizantes organominerais da presente invenção sãoformulados com· matéria orgânica de diversas origens ematéria inorgânica, minerais naturais e/ou processadosquimicamente.
As composições de fertilizantes organominerais dapresente invenção, em termos de macronutrientes primários,devem considerar o percentual de matéria orgânica (carbono)mínimo de 8% e o somatório de nutrientes NPK(macronutrientes) mínimo de 10%. Em relação aosmacronutrientes secundários (Ca, Mg e S), deve-se atingir osomatório mínimo de 5%. No que tange os micronutrientes, érequerido um somatório mínimo de 4%. Demais garantias podemser declaradas conforme os resultados da composição, ondecada matéria prima tem seu valor de macros emicronutrientes necessários ao desenvolvimento das plantas.
A mistura das matérias primas orgânicas in natura edos minerais naturais e/ou transformados dá-se em condiçõesonde as interações destas são intensas e promovidas pelaredução das partículas de toda massa que compõe aformulação, num mesmo instante. A intensa mistura, secageme alta redução granulométrica ocorrem nos equipamentostradicionais destas operações, convencionalmente utilizadosnas indústrias de fertilizantes e mineração existentes nomercado, os quais promovem estas funções (misturadores,secadores e moinhos), ou através de um moinhomultiprocessador, o qual representa o conjunto deequipamentos descrito anteriormente e é responsável porprocessar a massa devidamente pesada, tornando-a única,uniforme, com baixa umidade e com granulometria que podevariar de granulado (granulometria de 2 a 4mm) a pó(granulometria de 0,1 a 0,5mm).
As matérias primas mais comumente empregadas nasformulações são:
a) Matérias primas orgânicas:
- Torta de mamona;
- Torta de algodão;
- Torta de girassol;
- Torta de filtro de usina de cana-de-açúcar;
- Bagaço de cana;
- Resíduo de algodão;
- Casca de café;
- Estéreo de gado;
- Estéreo de galinha (poedeira);
- Cama de frango;
- Estéreo de suínos;
- Rumem de gado;
- Sangue de gado; e
- Cinzas de madeira.
b) Matérias primas minerais:
b.l- Minerais Naturais:- Fosfatos naturais;
- Fosfatos naturais reativos;
- Feldspato;
- Calcários;
- Gipsita;
- Enxofre;
- Vermiculitas;
- Pó de mármore;
- Minerais intemperizados; e
- Basalto.
b.2- Minerais Transformados:
- Uréia;
- Sulfato de amônio;
- Nitrato de amônio;
- Superfosfato simples;
- Superfosfato triplo;
- Monoamônio fosfato (MAP);
- Diamônio fosfato (DAP);
- Cloreto de potássio; e
- Nitrato de potássio.
A elaboração de formulações fertilizantes através doprocesso NPK+C da presente invenção para a fabricação defertilizantes organominerais tem premissas técnicas visandoatuar de forma a disponibilizar os nutrientes presentes nosminerais naturais, nos minerais processados (produto dereações químicas) e na matéria orgânica (in natura)presentes, permitindo desta forma atender agronomicamente.
As premissas básicas são: as concentrações de matériaorgânica (%M.O) na composição, isto é, de carbono orgânico"compostável" (%C.O), de minerais naturais e/outransformados; os elementos químicos que estes mineraispossuem na sua composição e suas cargas iônicas (+) e (-);e a concentração e relações dos agentes biológicos com oCarbono e com a fração mineral, observando assim as reaçõesquímicas e bioquímicas que se formarão na massa formulada.
O balanço estequiométrico das formulações - carbonoversus minerais naturais e/ou transformados - é fruto damassa de elementos como o nitrogênio, que é energia ativade moléculas orgânicas, e dos demais nutrientes ( + ) e (-)presentes na massa que, ao reunir minerais transformadosentendidos como sais solúveis, tem alta atividade edissociação em curto tempo e com as altas interaçõesfísicas, provocando reações instantâneas. Estascomposições, de forma prática, ainda sem atingir níveis deprocessamento com alta redução física, também foramestudadas em trabalhos privados de campo em diversasculturas, como em grãos (soja e milho) e na fruticultura(melão, bananas, etc.), sem conhecimento sobre o processoutilizado para obter o produto por parte do agricultor, comresultados satisfatórios em produtividade e qualidade (graubrix). Estas relações estabelecidas estão apresentadasabaixo.
Relações de Nutrientes (Macronutrientes e Micronutrientes)/ Carbono - "Limites Mínimos":
Nitrogênio: 0,9%N/%C
Fósforo: 1,16%P/%C
Potássio: 1,35%K/%C
Micronutrientes: l,0%Mic/%C
Limite mínimo de carbono estabelecido pela matéria orgânica(MO): 2,1 Kg MO / Kg sais solúveis
A formulação (massa) processada é ativadabiologicamente incrementando as atividades biológicas damatéria orgânica, enriquecendo esta e toda a massa na etapaapós os processamentos físicos e físico-químicos e no atoda granulação. Esses elementos biológicos atuam, conformemencionado anteriormente, formando reações bioquímicas,retendo nutrientes solúveis presentes na formulação eobtendo moléculas ricas que, na solução do solo, seguempara a planta auxiliando no metabolismo da mesma,respondendo em maior desenvolvimento e na melhoria dosfrutos, quantitativa e qualitativamente.Os agentes biológicos, AHF e AMF, adicionados nasetapas após o processamento dos formulados no conjuntomisturador, secador e moinho para alta reduçãogranulométrica (menso de 35 mesh a 200 mesh), ou no moinhomultiprocessador, e durante o processo de granulação, irãoagir da seguinte forma:
1. AHF - "Ácidos Húmicos e Fúlvicos" (ABI): A ação'destesácidos orgânicos está em sua composição. A presença doácido fúlvico tem ação iônica formando complexos orgânicosbiominerais, os quais retêm os cátions e ânions dasmatérias primas minerais presentes na composiçãofertilizante organomineral da presente invenção. A açãodestes complexos biominerais impede que os elementosnutrientes, disponibilizados à solução do solo e,consequentemente, à planta, fiquem soltos no solo, pois napresença de ions fortes podem ser seqüestrados e/oucomplexados, formando complexos insolúveis eindisponibilizando os nutrientes que seguiriam para aplanta. Assim, a presença do ácido fúlvico na relação dequantidades destes ions presentes nas massas de mineraissolúveis ou solubilizados permite não perder os mesmos parao solo. Os macro e micronutrientes adicionados com afertilização do solo ou . mesmo os existentes neste,indispensáveis às plantas, tem na sua participação em massavalores que admitidos sobre a média superior (conformeensaios realizados em áreas experimentais e comerciais)necessitam de massa correspondente de ácidos húmicos para aformação das reações biominerais, levando-se em conta acarga iônica destes elementos.
Relação AHF-Minerais: 0,70mL AHF/Kg Macro eMicronutrientes.
A matéria orgânica no estágio mais avançado de suadecomposição, observado pela relação carbono:nitrogêniomenor que 18, forma estes ácidos orgânicos (húmicos,fúlvicos e maléicos). Desta forma, as matérias orgânicasmais ricas em carbono formarão mais estes ácidosdesejáveis, permitindo desta forma a quelação dos ionspresentes nos nutrientes necessários a todos os vegetais.
As formulações deverão, dessa forma, levar em contra aconcentração de carbono proveniente de uma ou mais matériasorgânicas, de preferência que estas possam advir de fontesanimais (resíduos animais) e de fontes vegetais (resíduosde agroindústrias e de culturas) e serem misturadas, comose vê em Kiehl, E.J., "50 Perguntas e Respostas sobreComposto Orgânico", São Paulo, PMSP/ESALQ, 1979, pág.9, 1.17, onde se tem resíduos:
Vegetais: Alta Concentração de Carbono - >60% C
Baixa Capacidade de Decomposição - 60 a 120 diasAnimais: Baixa Concentração de Carbono - <50% C
Alta Capacidade de Decomposição - 30 a 60 dias
A adição de AHF no produto formulado, na presença demédia a alta concentração de matéria orgânica (carbono) ede média a baixa concentração de ácidos húmicos formados,pelo médio a baixo estágio de decomposição da matériaorgânica, visa ajudar as reações, catalisando adecomposição e, consequentemente,· quelar os sais solúveispresentes na mistura formulada.
A quantidade de AHF adicionado é suficiente para oprocesso de quelação (formação dos compostos biominerais)na relação estabelecida, ficando os que estão sendoformados pela decomposição da matéria orgânica excedente eenriquecendo o produto final formulado, que ajudará ainda mais as atividades biológicas do solo.
2. AMF - "Aminoácidos de peixe e de vegetais" (AB2): Estestem a finalidade de exercer dupla função na formulação, asaber:
a. Ativar a matéria orgânica que está em médio estágio dedecomposição e sofreu a intervenção física de redução deumidade e do número de microrganismos (pela ação datemperatura e na extração da água contida na matériaorgânica). Este agente e nutriente biológico repõe ocarbono com o nitrogênio (composição dos aminoácidos) namatéria orgânica, proporcionando condições para auxiliar noprocesso de decomposição da matéria orgânica do produtoformulado. Assim, repondo o carbono perdido durante oprocesso de mistura, secagem e moagem, ou num moinhomultiprocessador, ativando intensamente a matéria orgânicado formulado (biologicamente) e também enriquecendo aspropriedades e as interações da matéria orgânica no solo, épermitida a recuperação de nutrientes indisponíveis no solopara a planta, tornando-os disponíveis.
b. A presença de fosfatos na forma de mineral naturalobriga que a matéria orgânica aja intensamente nestes,atacando-os com os ácidos orgânicos formados e osadicionados, formando compostos orgânicos biomineraisdisponíveis para a planta.
As reações de ataque dos ácidos orgânicos com qualquermineral é um processo comum existente no solo ou mesmoquando se mistura matéria orgânica com estes, como porexemplo com os fosfatos naturais (fósforo), onde osmicroorganismos exercem o papel de quebrar este minério,reações que ocorrem de médio a longo prazo (30 a 120 dias)a depender da qualidade da matéria orgânica e daconcentração de carbono, e desta forma incrementa-se oprocesso biológico quando se tem a presença dosaminoácidos, agente carregados de nitrogênio.Relação AMF - Carbono: 2,6mL AMF/%C
Relação AMF - Fosfato Natural: 0,65mL AMF/%C
Nas composições com a presença de fosfatos naturaisadota-se o somatório do volume usado para o carbono com ovolume usado para o fosfato natural, com ordem deimportância relativa, uma vez que estes atuam em ambas assituações (finalidades descritas acima).
Equivalência de consumo: 42% para carbono
58% para fosfatos naturais
Deve-se observar mais uma vez que os aminoácidos sãograndes e.nriquecedores da solução do solo, sendo tambémempregados na nutrição de plantas e, desta forma,enriquecem o produto fertilizante.
Conforme já mencionado anteriormente, o nitrogêniodestes aminoácidos, na forma orgânica, participa dasreações de formação de compostos biominerais e compostosbioquímicos nas plantas, os quais são levados pelo xilema(canal de entrada do sistema da planta), favorecendo osprocessos de produção de ATP, traduzido pela melhora dasreações de síntese da clorofila e, por conseguinte, peloaumento do teor de glicose (Taiz, L. e Zeiger, E.,"Fisiologia vegetal", São Paulo, Artmed, 2004, pág. 719).
As formulações irão para o solo com parte de suasreações em andamento e de nutrientes disponíveis à plantae, no decorrer dos dias seguintes, as reações orgânicasprosseguirão com os microorganismos ativos e com os ácidosorgânicos presentes, gerados e adicionados (AHF) àformulação, os quais continuarão atacando os minerais, umavez que encontrem ambiente favorável para tal, como umidade(planta-se no período de chuvas) e temperatura, permitindovelocidades de reação ultra-rápidas (minutos ou horas) emrazão das minúsculas partículas em que foram transformadosos nutrientes nos processamentos físicos e físico-químicos,disponibilizando desse modo os demais percentuais denutrientes à planta. Estes ácidos orgânicos húmicos tambémagem quimicamente, retendo os cátions dos nutrientesexistentes nos minerais transformados quimicamente (saissolúveis), formando compostos bioquímicos e não permitindoque estes fiquem livres e sejam retidos pelos ânions fortesdo solo, como o ferro e o alumínio no caso do fósforo, e osvolatilizados e lixividos como no caso do nitrogênio e dopotássio. Assim, não ocorrem perdas e a eficiência deretenção destes nutrientes solúveis adicionados ao solo, osquais devem chegar à planta, fica acima de 95%.
Há fortes interações de caráter iônico na solução dosolo, a qual é formada e está presente nas zonas próximasda raiz. A referida solução desce pelo canal do floema,chega à raiz e reage com os compostos orgânicos einorgânicos, formando complexos bioquímicos que enriquecema mesma. Em seguida, a solução sobe para a planta peloxilema, levando os nutrientes às folhas para compor aelaboração da fotossíntese e para os frutos.
Estas reações e comportamentos já são vistos nanatureza nas florestas e demais biomas com o cair dasfolhas e restos vegetais no solo, os quais estando emdecomposição (formação dos ácidos orgânicos) vão atacandoos minerais existentes no solo, disponibilizando-os àsplantas. Assim, o processo de formulação busca agir damesma forma, porém com maior velocidade e intensidade nasreações, com a adição de agentes biológicos, os quaispotencializarão a atividade biológica natural da matériaorgânica, solubilizando os nutrientes dos minerais naturaise retendo os nutrientes dos minerais processados (químicos- sais solúveis) e reduzindo os nutrientes a minúsculaspartículas, as quais permitem altas interações químicas ebiológicas.
Assim, o fertilizante organomineral obtido viaprocesso NPK+C é fruto do processamento físico e biológicoda formulação que visa intensificar as interações químicase biológicas, promovendo alta velocidade (cinéticabioquímica) de formação de compostos bioquímicos, e nãoperder as altas quantidades de carbono normalmente perdidasnos processos convencionais de decomposição da matériaorgânica (compostagem), os quais empobrecem a matériaorgânica de 40% a 70% em relação à massa de carbonopresente, principal responsável na formação dos ácidosorgânicos e, por conseguinte, das reações biológicas.
Recomenda-se deixar o produto fertilizanteorganomineral estocado por 72 horas antes de ser expedido.
A planta para a produção do referido fertilizanteorganomineral compreende:
- Triturador de facas utilizado para triturar a matériaorgânica<a);
- Peneira rotativa para a matéria orgânica'3';
- Moega de pesagem (silo) para a preparação da composição;
- Transportador de correia I utilizado para transferir omaterial pesado para o misturador ou moinho;
- Moinho de facas;
- Misturador helicoidal;
- Secador com tambor rotativo;
- Moinho de martelos;
- Moinho multiprocessador(b) ;
- Mixer I (ativador biológico) utilizado para fazer aaplicação dos agentes biológicos;
- Elevador de canecas I utilizado para transferir oformulado processado ao granulador!c);- Granulador utilizado para processar o formulado em pó emgrânulos com adição de água e elemento biológicoíc> ;
- Secador rotativo utilizado para secar os granuladosformados(c) ;
- Peneira vibratória utilizada para classificar os grânulosformados(c>;
- Moinho utilizado para moer os grânulos grossos, os quaisforam reprovados e que retornarão ao processo'0';
- Transportador de correia II utilizado para transferir osgrânulos finos e moidos para retorno ao processo(c);
- Elevador de canecas II utilizado para transferir oformulado processado aos silos de ensaque ou "Big Bag";
- Silo de recepção de formulado a ensacar;
- Silo de recepçãoo>de formulado a condicionar em "Big Bag";e
- Silo de escoamento do formulado ao "Big Bag".
(a) Equipamentos não empregados quando se usa o moinhomultiprocessador.
(b) Os moinhos multiprocessadores substituem o conjuntomisturador, secador e moinho de martelos.
(c) São equipamentos complementares para uma planta defabricação de fertilizantes organominerais granulados. Osdemais equipamentos constituem a planta de fabricação defertilizantes em pó ou farelados.Uma melhor compreensão da referida planta de produçãode fertilizante organomineral da presente invenção pode serobtida através das Figuras 2 e 3, as quais ilustram duasmodalidades diferentes do referido processo de produção, asaber: fabricação de fertilizantes granulados (Figura 2) efabricação de fertilizantes em pó ou farelados (Figura 3).
Os exemplos apresentados a seguir tem a finalidade deapenas ilustrar a invenção e facilitar sua compreensão, nãopossuindo qualquer caráter limitante da mesma.
Exemplos
Foram realizados ensaios para comparar a eficiência defertilizantes convencionais com os fertilizantesorganominerais da presente invenção na cultura de soja.
Para a realização dos referidos ensaios, foramescolhidas áreas onde o solo possuía baixos teores defósforo e textura média. Foi utilizada uma variedade desoja precoce, visando avaliar o plantio de milho safrinha(efeito residual de fontes· de P2O5) . Com isso, foramavaliados os efeitos de três tratamentos principais, deacordo com a presente invenção, com diferentes fontes eproporções de P2O5 e com três doses de P2O5, utilizando acultura da soja como planta teste, conforme a Tabela 1 emanexo. Além disso, a referida tabela apresenta os efeitosde um tratamento com uma formulação convencional e osefeitos de um tratamento com uma formulação em branco(testemunha absoluta).
A Tabela 2 mostra as dosagens de KCl utilizadas nostratamentos 10, 11 e 12 anteriormente apresentados naTabela 1, para uma formulação convencional.
As quantidades de P2O5 utilizadas foram baseadas nosteores totais das fontes de P2O5, sendo exemplificadas naTabela 3 em anexo.
É importante observar que a quantidade mínima deformulação para cada tratamento é de 300 Kg.
0 delineamento experimental utilizado nos presentesensaios foi o de blocos casualizados, sendo composto portreze tratamentos dispostos em quatro repetições,perfazendo um total de cinqüenta e duas parcelas.
Cada parcela era composta por dez linhas espaçadasentre si por 0,5 metro com comprimento de 50 metros,totalizando uma área de 250 metros quadrados para cadaparcela. 0 experimento apresentou uma área total de 19.000metros quadrados. Foram colhidos 10 metros quadrados,apenas as 4 linhas centrais de 5 metros de cada parcela,considerando 3 linhas de bordadura para cada lateral daparcela.
A instalação do experimento foi realizada com a suademarcação e posterior coleta de amostras de solo nasprofundidades de 0-20 cm e 20-40 cm para a caracterizaçãoda área experimental. A condução da área experimentalseguiu os mesmos padrões adotados para áreas comerciais.
Os parâmetros avaliados durante a condução doexperimento foram:
- Produtividade média de grãos (kg/ha);
- Matéria seca (avaliação da parte área de 10 plantas noestágio R2/R5);
- Teores foliares de nutrientes (época da diagnose foliar:inicio do florescimento - RI) ;
- Peso médio de 1000 grãos (colheita); e
- Análise química do solo (rotina + P resina + P Mehlich).
Os resultados obtidos utilizando fosfato natural, MAPe uma combinação destes dois produtos são apresentados natabela 3 em anexo, bem como os resultados obtidosutilizando fertilizantes convencionais.
Analisando os resultados mencionados acima, podemosverificar que a dosagem de 90 Kg/ha (equivalente a 45 Kg/hade fertilizante organomineral) foi a que melhor se aplicouàs condições de fertilidade em que o solo se encontrava,sendo que na referida dosagem o produto com 100% de fosfatonatural teve o*mesmo desempenho que o produto convencional.
Além disso, podemos observar que, nas diferentes dosagenstestadas, os fertilizantes organominerais obtiveramresultados similares aos fertilizantes convencionais, porémcom 50% a menos de P2O5 nos tratamentos destes.
As dosagens de P2O5 nos tratamentos dos fertilizantesorganominerais estão presentes nas tabelas em anexo, bemcomo as dosagens dos fertilizantes convencionais, porémrepresentam 50% de P2O5 aplicado, uma vez que ascomposições são:
- fertilizantes organominerais utilizados: NPK 02-10-10;
- fertilizante convencional utilizado: NPK 02-20-20.<table>table see original document page 54</column></row><table><table>table see original document page 55</column></row><table><table>table see original document page 55</column></row><table><table>table see original document page 57</column></row><table><table>table see original document page 58</column></row><table><table>table see original document page 59</column></row><table>
Claims (10)
1. Processo de produção de um fertilizante orgânicocaracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(a) Triturar a matéria orgânica através de umtriturador de facas;(b) Peneirar a matéria orgânica através de uma peneirarotativa;(c) Preparar a composição utilizando uma moega depesagem;(d) Transferir o material pesado para um misturador oumoinho através de um transportador de correia;(e) Moer o material em um moinho de facas;(f) Misturar o material em um misturador helicoidal;(g) Secar o material em um secador com tambor rotativo;(h) Moer o material obtido em um moinho de martelos;(i) Aplicar os agentes biológicos através de ummisturador ativador biológico;(j.) Transferir o formulado processado aos silos deensaque através de um elevador de canecas;(k) Ensacar o formulado em um silo de recepção;(l) Condicionar o formulado em sua embalagem em um silode recepção; e(m) Escoar o formulado para a embalagem em um silo deescoamento.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de utilizar um moinho multiprocessador parasubstituir as etapas de (a) até (h).
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que as matérias primas orgânicasempregadas nas formulações de fertilizantes orgânicos sãoprovenientes de torta de mamona, torta de algodão, torta degirassol, torta de filtro de usina de cana-de-açúcar,bagaço de cana, resíduo de algodão, casca de café, estercode gado, esterco de galinha (poedeira), cama de frango,esterco de suínos, rumem de gado, sangue de gado e cinzasde madeira.
4. Processo, de acordo' com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que as matérias primas mineraisempregadas nas formulações de fertilizantes orgânicos sãofosfatos naturais, fosfatos naturais reativos, feldspato,calcários, gipsita, enxofre, vermiculitas, pó de mármore,minerais intemperizados e basalto.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que os agentes biológicosempregados na etapa (i) são preferivelmente ácidos húmicose fúlvicos (AHF) e aminoácidos de peixes e vegetais (AMF).
6. Processo de produção de um fertilizante organomineralcaracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(a) Triturar a matéria orgânica através de umtriturador de facas;(b) Peneirar a matéria orgânica através de uma peneirarotativa;(c) Preparar a composição utilizando uma moega depesagem;(d) Transferir o material pesado para um misturador oumoinho através de um transportador de correia;(e) Moer o material em um moinho de facas;(f) Misturar o material em um misturador helicoidal;(g) Secar o material em um secador com tambor rotativo;(h) Moer o material obtido em um moinho de martelos;(i) Aplicar os agentes biológicos através de ummisturador ativador biológico;(j) Transferir o formulado processado para umgranulador através de um elevador de canecas;(k) Processar o formulado em pó em grânulos com adiçãode água e elementos biológicos em um granulador;(1) Secar os granulados formados na etapa anterior emum secador rotativo;(m) Classificar os grânulos formados em uma peneiravibratória;(n) Moer os grânulos grossos, os quais foram reprovadose retornarão ao processo, em um moinho;(o) Transferir os grânulos finos e moidos para retornoao processo através de um segundo transportador decorreia;(p) Transferir o formulado processado aos silos deensaque através de um elevador de canecas;(q) Ensacar o formulado em um silo de recepção;(r) Condicionar o formulado em sua embalagem em um silode recepção; e(s) Escoar o formulado para a embalagem em um silo deescoamento.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de utilizar um moinhomultiprocessador para substituir as etapas de (a) até (h).
8. Processo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7,caracterizado pelo fato de que as matérias primasorgânicas empregadas nas formulações de fertilizantesorgânicos são provenientes de torta de mamona, torta dealgodão, torta de girassol, torta de filtro de usina decana-de-açúcar, bagaço de cana, resíduo de algodão,casca de café, esterco de gado, esterco de galinha(poedeira), cama de frango, esterco de suínos, rumem degado, sangue de gado e cinzas de madeira.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7,caracterizado pelo fato de que as matérias primas mineraisempregadas nas formulações de fertilizantes orgânicos sãofosfatos naturais, fosfatos naturais reativos, feldspato,calcários, gipsita, enxofre, vermiculitas, pó de mármore,minerais intemperizados, basalto, uréia, sulfato de amônio,nitrato de amônio, superfosfato simples, superfosfatotriplo, monoamônio fosfato (MAP), diamônio fosfato (DAP),cloreto de potássio e nitrato de potássio.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7,caracterizado pelo fato de que os agentes biológicosempregados na etapa (i) são preferivelmente ácidos húmicose fúlvicos (AHF) e aminoácidos de peixes e vegetais (AMF).
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