BR102019014507A2 - fertilizante com ação corretiva de solo compreendendo cálcio e magnésio de alta escoabilidade e eficiência agronômica e método de obtenção correspondente - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um fertilizante de cálcio e magnésio de alta escoabilidade e eficiência agronômica, compreendendo pelo menos um óxido e/ou um hidróxido de cálcio e/ou de magnésio, com ângulo de repouso entre 28° e 45°, preferencialmente entre 32° e 38°. Além disso, a presente invenção se refere a um método para obtenção de um fertilizante de acordo com a invenção.

Description

FERTILIZANTE COM AÇÃO CORRETIVA DE SOLO COMPREENDENDO CÁLCIO E MAGNÉSIO DE ALTA ESCOABILIDADE E EFICIÊNCIA AGRONÔMICA E MÉTODO DE OBTENÇÃO CORRESPONDENTE Campo de aplicação

[001 ] A presente invenção pertence ao campo da engenharia química, mais especificamente aos processos de fabricação de corretivos de acidez e fertilizantes.

Introdução

[002] A presente invenção se refere a um fertilizante com ação corretiva de solo, compreendendo pelo menos um óxido e/ou um hidróxido de cálcio e/ou de magnésio, com grãos em uma faixa granulométrica de boa fluidez e escoabilidade em equipamentos de aplicação de fertilizantes e corretivos, sendo que esta granulometria permite seu escoamento através de palha até o solo e lhe garante elevada reatividade no solo com elevado efeito agronômico.

Fundamentos da invenção

[003] O fornecimento de cálcio e magnésio para culturas é de extrema importância para garantir boas produtividades.

[004] O cálcio desempenha função estrutural importante nas plantas, constituindo pectatos de cálcio, que compõem a lamela média das paredes celulares. A ação estrutural e enzimática do cálcio auxilia na estruturação e no funcionamento das membranas, na absorção iônica e nas reações com hormônios vegetais.

[005] O cálcio é um elemento imóvel na planta, por isso os sintomas visuais da deficiência de cálcio ocorrem inicialmente em pontos de crescimento e nas folhas novas. Os sintomas de deficiência mais frequentes são cor esbranquiçada nas margens das folhas, formas irregulares das folhas, manchas necróticas internervais nas folhas, morte de brotações a partir das pontas, diminuição do crescimento radicular, baixa frutificação, baixa produção de sementes e colapso do pecíolo.

[006] O cálcio pode ser fornecido através do uso de óxidos de cálcio, silicatos de cálcio, calcários, superfosfato simples, superfosfato triplo, escórias, termofosfatos, gesso e similares.

[007] O magnésio também possui uma função estrutural, tendo participação na constituição da clorofila, onde representa quase 7% da massa desta molécula vital para a fotossíntese. Também é um ativador enzimático e auxilia diversos processos fisiológicos vitais para as plantas como a absorção iônica, fotossíntese, respiração, armazenamento e transferência de energia, síntese orgânica, balanço eletrolítico, estabilidade dos ribossomos e transporte de carboidratos das folhas para outras partes das plantas.

[008] Magnésio é um elemento móvel na planta, por isso os sintomas de deficiência nas plantas ocorrem inicialmente nas folhas mais velhas. A deficiência de magnésio pode ser observada por meio de uma clorose internerval, podendo ser acompanhada de manchas amarelas que podem unir-se, formando faixas ao longo das margens da folha, que se tornam avermelhadas.

[009] O magnésio pode ser fornecido através do uso de óxidos de magnésio, silicatos de magnésio, calcários dolomíticos e magnesianos, termofosfato magnesiano, sulfato de magnésio ou sulfato duplo de potássio e magnésio e similares.

[010] Apesar de haver várias fontes para fornecer cálcio e magnésio, o calcário (calcítico ou dolomítico) moído é um dos produtos normalmente usados para fornecer cálcio e magnésio para os solos. Além de fornecer cálcio e magnésio, o calcário também atua como corretivo do solo, pois, ao se decompor, libera hidroxilas que aumentam o pH dos solos.

[011] O uso do calcário como corretivo de solo e fonte de cálcio e magnésio é barato, entretanto, não é muito eficiente. Sabe-se que a reatividade do calcário no solo é lenta. Antigamente a reatividade baixa do calcário era compensada com a sua incorporação no solo através das operações de aração e gradagem. Porém, após a adoção do conceito de plantio direto, o solo passou a ser menos revolvido, e o calcário começou a ser aplicado a lanço em área total por cima da palha deixada pelas culturas. Por isso, com a adoção do plantio direto, a eficiência do calcário como corretivo e fertilizante de cálcio e magnésio diminuiu consideravelmente.

[012] Uma opção ao calcário é o uso de óxidos ou hidróxidos de cálcio e/ou magnésio como corretivos de solo e fontes de cálcio e magnésio. Sabe-se que eles são mais eficientes agronomicamente, porém apresentam diversos problemas associados com a sua aplicação.

[013] A aplicação de óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e/ou magnésio em pó oferece riscos de queimaduras na pele e mucosas, gera incômodos com a sujeira e implica em perdas por deriva. Além disso, o pó tende a formar uma crosta dura de material recarbonatado sobre a palhada, prejudicando a eficiência agronômica dos produtos à base de óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e/ou magnésio.

[014] Em segundo lugar, além de bem mais leves que o calcário, os óxidos finos são muito coesivos, com ângulo de repouso superior a 45°, dificultando seu escoamento, entupindo maquinário e resultando em aplicação a lanço desuniforme, onerando a aplicação e tornando-a mais intensiva em mão de obra.

[015] Assim, uma alternativa é a utilização de materiais com granulometria mais elevada, o que melhora a escoabilidade e elimina as desvantagens acima descritas.

[016] Porém, no caso dos óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e/ou magnésio, existe uma limitação para aplicação do produto com alta granulometria, pois isso implicaria em uma perda muito grande de eficiência agronômica, uma vez que óxidos e hidróxidos de cálcio e/ou magnésio somente reagem na presença de umidade. Sem contato com a umidade, eles sofrem processo de recarbonatação superficial, que resulta da reação do óxido/hidróxido com o gás carbônico do ar, formando carbonatos. O carbonato formado durante esta reação recobre superficialmente a partícula de óxido e/ou hidróxido, tornando o produto inerte.

[017] Portanto, o grande desafio para criação de um fertilizante compreendendo cálcio e/ou magnésio e que contenha na sua composição óxidos e/ou hidróxidos, tem sido conseguir obter uma faixa granulométrica que tenha boa fluidez e escoabilidade nos equipamentos e através da palha até o solo e que tenha, também, elevada reatividade no solo.

Estado da técnica

[018] Existem no estado da técnica inúmeros documentos que tratam dos mais variados estudos relativos ao ângulo de repouso de materiais, escoabilidade em máquinas de aplicação, sua relação com a faixa granulométrica, a reatividade no solo e outras características.

[019] O ângulo de repouso é uma característica muito utilizada para prever a escoabilidade de produtos. Existe uma vasta literatura que correlaciona o ângulo de repouso com diversas outras características dos materiais granulados.

[020] A literatura científica do estado da técnica expressa consenso em relação ao fato de que a granulometria do material afeta muito o ângulo de repouso. Diversos trabalhos científicos demonstram a existência da correlação linear e negativa entre ângulo de repouso e a granulometria. Para o consenso geral, à medida que se aumenta a granulometria de um material, diminui-se o seu ângulo de repouso de uma forma linear, ou seja, a correlação entre granulometria e ângulo de repouso é representada através de uma reta.

[021] Por exemplo, no artigo “Numerical investigation of the angle of repose of monosized spheres" (Zhou, YC & H Xu, B & Yu, Aibing & Zulli, Paul. (2001)) ou “Investigação numérica do ângulo de repouso de esferas de tamanho único", o autor demonstra, através de simulações, a ocorrência de correlação linear e negativa entre ângulo de repouso e o tamanho da partícula. Neste trabalho o tamanho das partículas variou de 2 a 10 mm.

[022] Outro trabalho de nome “Influence of the grinding method on the flow properties of barley’ (Thomas Hoffmann*, Christian Fürll - Leibniz Institute for Agricultural Engineering Potsdam-Bornim, Max-Eyth-Allee 100, 14469 Potsdam, Germany)) ou “Influência do método de moagem nas propriedades de fluidez da cevada”, avaliou a correlação entre tamanho de partículas e ângulo de repouso na faixa de 100 a 300 μm e demonstrou um resultado semelhante para correlação entre as duas variáveis. Neste trabalho o ângulo de repouso e granulometria são inversamente proporcionais com uma correlação linear. Também fica evidente deste estudo que o método de moagem do material altera somente a inclinação da reta sem alterar o tipo da correlação, que continua linear.

[023] Com base nestes exemplos e nas demais pesquisas sobre o ângulo de repouso, os fertilizantes são comercializados preferencialmente em partículas classificadas como granulados - normalmente entre 1 e 4 mm, pois esta faixa garante os melhores índices de escoabilidade.

[024] As granulometrias dos fertilizantes são definidas na legislação brasileira pelo artigo 3° da Instrução Normativa n° 39 do Ministério de Estado da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, de 8 de agosto de 2018, conforme a tabela abaixo:

[025] Por conta da correlação entre o ângulo de repouso e a granulometria ser tratada como linear pela literatura especializada, as patentes focadas em obter fertilizantes com baixo ângulo de repouso (boa escoabilidade) focam nos produtos com granulometria maior, enquanto as patentes que buscam a melhoria da reatividade e boa abertura no solo se dedicam a produtos de granulometria menor, além de levarem em conta apenas o plantio convencional.

[026] Um exemplo é o documento patentário europeu de número EP0370532, que revela e descreve um fertilizante de oxamida de liberação lenta, compreendendo um pó de oxamida ligado por álcool polivinílico numa proporção de 0,2-10 partes em peso de álcool polivinílico por 100 partes em peso de oxamida. O fertilizante de oxamida tem a forma de partículas esféricas com um diâmetro médio de 2 a 5 mm, e não menos que 70% do número total de partículas têm uma relação entre o seu diâmetro maior e seu diâmetro menor de 1 a 1,3. O fertilizante oxamida correspondente tem um ângulo de repouso não superior a 39°.

[027] O fertilizante revelado por EP0370532 possui granulometria muito elevada, definindo o produto como granulado. Além disso, se trata de fertilizante de liberação lenta, ou seja, é um produto que não deve reagir prontamente com o solo. Finalmente, a patente em questão não descreve efeito agronômico do produto resultante.

[028] Outro exemplo é o fertilizante granular descrito pelo documento patentário japonês de número JP2001322888A, que revela um fertilizante de fácil secagem e que possui resistência suficiente, obtido por um método em que as matérias primas são extrudadas com a adição de água ou solvente orgânico ou uma mistura destes, moldando os grânulos por meio de uma máquina de moldagem esférica.

[029] É de se notar que o fertilizante granular de JP2001322888A não trata de óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e/ou magnésio. Além disso, não é feita menção a abertura/dissolução do grão no solo e nem a avaliação do seu desempenho agronômico. Embora esse documento trate de um fertilizante organomineral e, especificamente, de um método de produção para obter este produto com dureza elevada e ângulo de repouso entre 34 e 41°, a granulometria sugerida é de 3 a 4,5 mm. Novamente, para atingir o bom efeito de escoabilidade a granulometria final do produto é classificada como granulado.

[030] No que diz respeito à questão da reatividade dos produtos no solo, existe um consenso científico e legislativo sobre a reatividade de corretivos de solo.

[031] Segundo artigo 3o § 2 da Instrução Normativa SDA n° 35, de 4 de julho de 2006 da Secretaria de Defesa Agropecuária, os corretivos (carbonatos, óxidos, hidróxidos e silicatos) possuem reatividade diferenciada em cada faixa granulométrica:

• a) reatividade zero para a fração retida na peneira ABNT n° 10;
• b) reatividade 20% (vinte por cento) para a fração que passa na peneira ABNT n° 10 e fica retida na peneira ABNT n° 20;
• c) reatividade 60% (sessenta por cento) para a fração que passa na peneira ABNT n° 20 e fica retida na peneira ABNT n° 50; e
• d) reatividade 100% (cem por cento) para a fração que passa na peneira ABNT n° 50.

[032] Estas reatividades são confirmadas por diversas pesquisas como, por exemplo, pelo artigo “Influence of source and particle size of agricultural limestone on efficiency at increasing soil pH" (John D.Jones and Antonio P. Mallarino, in Soil Science Society of America Journal Abstract - Nutrient Management & Soil & Plant Analysis, Vol. 82 No. 1, p. 271-282) ou “Influência da fonte e do tamanho das partículas do calcário agrícola na eficiência do aumento do pH do solo". Neste estudo o autor avalia a reatividade de diversas fontes de corretivos e demonstra que a reatividade é fortemente afetada pela granulometria do produto.

[033] A avaliação da reatividade das diversas fontes de corretivos com testes de incubação no solo mostrou que para corretivo calcítico as reatividades em comparação ao carbonato de cálcio químico atingiram 29, 39, 60, 81, e 97% para peneiras 4, 8, 20, 60, e 100, para corretivo dolomítico, as reatividades obtidas foram 10, 20, 43, 66, e 86% para as mesmas peneiras.

[034] Vale ressaltar que as reatividades encontradas neste estudo para cada faixa granulométrica são muito parecidas com as reatividades estabelecidas na legislação brasileira pelo Ministério de Agricultura.

[035] Devido ao consenso científico e legislativo sobre correlação entre a reatividade e granulometria, a norma brasileira define que produtos com efeito corretivo devem ser sempre comercializados em pó, obedecendo a faixa granulométrica definida no Art. 2° da Instrução Normativa SDA n° 35, de 4 de julho de 2006 da Secretaria de Defesa Agropecuária: “Os corretivos de acidez, alcalinidade e sodicidade terão a natureza física sólida, apresentando-se em pó, caracterizado como produto constituído de partículas que deverão passar 100% (cem por cento) em peneira de 2 (dois) milímetros (ABNT n° 10), no mínimo 70% (setenta por cento) em peneira de 0,84 (zero vírgula oitenta e quatro) milímetros (ABNT n° 20) e no mínimo 50% (cinquenta por cento) em peneira de 0,3 (zero vírgula três) milímetros (ABNT n° 50)".

[036] Como pode ser inferido a partir da descrição do estado da técnica pertinente, tanto as pesquisas científicas, como legislações e patentes mostram que existe uma lacuna importante para fertilizantes com efeito de corretivo de solo, em especial que existe espaço para um fertilizante capaz de superar as deficiências do estado da técnica aliando simultaneamente as características de boa escoabilidade, tanto em máquina quanto por entre a palha, boa reatividade no solo e, assim, excelente efeito agronômico no solo. Objetivos da invenção

[037] Um dos objetivos da invenção, portanto, é o provimento de um fertilizante de acordo com as características da reivindicação 1 do quadro reivindicatório anexo.

[038] Outro objetivo da invenção é um método correspondente, de acordo com as características da reivindicação 6 do quadro reivindicatório anexo. Breve descrição das figuras

[039] Para melhor entendimento e visualização do objeto da presente invenção, o mesmo será agora descrito com referência às figuras anexas, representando o efeito técnico obtido por meio de modalidades exemplares não limitantes do escopo da presente invenção, em que:
Figura 1: apresenta um gráfico de ângulos de repouso de óxidos de cálcio e magnésio para diferentes faixas granulométricas de material;
Figura 2: apresenta uma tabela com resultados de testes de incubação do composto de acordo com a invenção, em que foram avaliados a liberação de cálcio e magnésio no solo e o aumento do pH aos 30, 120 e 180 dias de incubação;
Figura 3: apresenta imagens com resultados de testes de formação de crosta sobre o solo, em que foram avaliados óxidos de cálcio e magnésio passantes na malha 140 (primeira sequência horizontal de três imagens) e óxidos de cálcio e magnésio retidos entre as malhas 35 e 50 (segunda sequência horizontal de três imagens);
Figura 4: apresenta imagens com resultados de testes de deriva de lançamento / aplicação de produtos agronômicos sobre o solo em condições reais, sendo a primeira sequência horizontal de duas imagens relativa à aplicação de calcário, a segunda sequência horizontal de duas imagens relativa à aplicação de óxido com granulometria diferente (inferior) ao da presente invenção e a terceira sequência horizontal de duas imagens relativa à aplicação de um óxido de acordo com a invenção;
Figura 5: apresenta imagens com resultados de testes de escoamento entre a palha em condições reais, mostrando o resultado obtido com óxido de granulometria inferior à da invenção;
Figura 6: apresenta imagens com resultados de testes de escoamento entre a palha em condições reais, mostrando o resultado obtido com óxido de granulometria superior à da invenção;
Figura 7: apresenta imagens com resultados de testes de escoamento entre a palha em condições reais, mostrando o resultado obtido com óxido de granulometria de acordo com a invenção; e
Figura 8: apresenta um gráfico de ângulos de repouso de óxidos para diferentes faixas granulométricas de material granulado, de acordo com o Exemplo 4 da presente invenção.

Descrição detalhada da invenção Fertilizante de Ca e Mg

[040] Um fertilizante com ação corretiva do solo de acordo com a presente invenção é um composto, compreendendo pelo menos um óxido e/ou um hidróxido de cálcio e/ou de magnésio, contendo de 0% a 100% em peso de óxido de magnésio e/ou hidróxido de magnésio e/ou de 0% a 100% em peso de óxido e/ou hidróxido de cálcio.

[041 ] A soma de % em peso de óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e magnésio (CaO+MgO) do fertilizante está entre 35% e 100% em peso do total do fertilizante, preferencialmente entre 50% a 100%, ainda mais preferencialmente entre 70% e 100%.

[042] A granulometria do fertilizante compreende 50% em peso ou mais, preferencialmente com 70% em peso ou mais, ainda mais preferencialmente com 100% em peso de seus grânulos com tamanho de partícula entre 2 milímetros e 0,106 mm, o que equivale, respectivamente, a uma peneira ABNT #10 e uma peneira ABNT #140.

[043] Um fertilizante de acordo com a invenção é, portanto, um composto com as características granulométricas acima, podendo ainda compreender, além do óxido e/ou um hidróxido de cálcio e/ou de magnésio, a adição de outros materiais com efeito agronômico, isoladamente ou em combinação, incluindo, mas não se limitando a:

• a. Opcionalmente carbonato de cálcio e/ou magnésio;
• b. Opcionalmente silicato de cálcio e/ou magnésio;
• c. Opcionalmente um micro e/ou macronutriente;
• d. Opcionalmente um fertilizante NPK;
• e. Opcionalmente um ligante para produtos granulados a úmido;
• f. Opcionalmente compostos organominerais;
• g. Opcionalmente agentes quelantes;
• h. Opcionalmente remineralizadores; e
• i. Opcionalmente agentes biológicos.

[044] A composição da presente invenção possui uma faixa granulométrica que provê ao fertilizante as características de fácil aplicação, com excelente escoamento, caracterizado pelo baixo ângulo de repouso, compreendido entre 28° e 45°, preferencialmente entre 32° e 38° e excelente efeito agronômico, caracterizado pela reatividade no solo superior a 60%, preferencialmente superior a 90%.

[045] A facilidade de aplicação será caracterizada pela liberdade de escoamento do produto obtido. Entende-se que o produto com escoamento livre facilita a aplicação, pois escoa facilmente nos equipamentos, evitando entupimentos.

[046] Existem vários métodos para medir a escoabilidade de um produto. Um deles, já citado acima, consiste em medir seu ângulo de repouso ou ângulo de repouso crítico, que é o maior ângulo em relação ao plano horizontal que se forma sem ocorrer deslizamento do material amontoado. Esse ângulo representa a inclinação em que o material está na iminência de deslizar, podendo variar entre 0° a 90°. Conhecendo o ângulo de repouso de um material é possível prever o seu escoamento.

[047] A tabela abaixo mostra como é feita a previsão de escoamento em função de ângulo de repouso (WOODCOCK, C. R.; MASON, J. S. Bulk Solids Handling: An Introduction to the Practice and Technology. Glasgow: Leonard Hill, 1987).

[048] O ângulo de repouso de um produto depende de vários fatores, entre eles a granulometria e a química do material. Normalmente, à medida que aumentamos a granulometria do produto, diminui seu ângulo de repouso melhorando a escoabilidade.

[049] Na agricultura considera-se que os produtos aceitáveis para boa escoabilidade devem ter classificação “muito livre” ou “livre”. A partir da classificação “médio”, podem começar a ocorrer os problemas de aplicação. Muitos estudiosos da área agrícola consideram ângulos de repouso bons até 35°.

[050] Para medir o ângulo de repouso pode-se usar um disco com diâmetro conhecido. Sobre disco é colocado o produto a ser testado. Após a formação final da pilha é medida a altura da pilha obtida.

[051] O ângulo de repouso é calculado pela equação abaixo:

[052] Onde α é o ângulo de repouso, h é a altura da pilha e r é raio do disco de suporte.

[053] Para definir a granulometria ideal de óxidos e/ou hidróxidos no quesito de escoabilidade, foram realizadas medidas de ângulo de repouso em distintas frações granulométricas.

[054] As frações granulométricas testadas foram obtidas através do peneiramento de um produto composto por óxidos e hidróxidos de cálcio e magnésio, contendo 46% de CaO e 33% de MgO.

[055] As frações foram nomeadas de acordo com malhas ABNT usadas conforme a tabela abaixo:

[056] Para cada fração granulométrica as medições de ângulo de repouso foram repetidas em quadruplicata.

[057] O resultado pode ser visto no gráfico representado na Figura 1, anexa ao presente relatório.

[058] Também foi realizado o teste estatístico de Tukey a 5% de significância para comparar a diferença estatística entre ângulos de repouso para cada faixa granulométrica. Os resultados estão na tabela abaixo:

[059] O gráfico da Figura 1 e a tabela acima mostram que duas frações possuem um ângulo de repouso superior ao desejado. Uma delas á a fração com menor granulometria, a fração passante na malha 140 da ABNT, e a outra é a fração com maior granulometria testada, a fração entre peneira 6 e 10 da ABNT.

[060] Portanto, a relação entre o ângulo de repouso e o respectivo tamanho de partícula apresenta um comportamento em forma de parábola, contrário ao comportamento linear ensinado e até mesmo sugerido pelo estado da técnica.

[061] O teste estatístico de Tukey confirma que temos estatisticamente quatro comportamentos. Vale lembrar, que as letras de significância mostram se existem diferenças estatísticas entre tratamentos. Por este teste, os tratamentos seguidos pelas letras diferentes são estatisticamente diferentes.

[062] Analisando o gráfico e o teste de Tukey em conjunto, podemos ver que frações PM50_RM100, PM18_RM35, PM35-RM50 possuem ângulos de repouso muito próximos, são estatisticamente iguais e possuem médias de ângulo de repouso desejadas. As frações PM10_RM18, PM100_RM140 também são iguais estatisticamente entre elas, porém diferentes estatisticamente das frações PM50_RM100, PM18_RM35, PM35-RM50, com ângulo de repouso superior às frações PM50_RM100, PM18_RM35, PM35-RM50, porém ainda dentro do limite aceitável. As frações PM6_RM10, PM140 estão com ângulo de repouso acima do desejado e cada uma delas é estatisticamente diferente de todas as outras frações.

[063] Diante dos resultados obtidos, obteve-se uma faixa granulométrica ideal para garantir a boa escoabilidade dos produtos derivados de óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e/ou magnésio.

[064] A faixa ideal da granulometria compreende, portanto, frações PM50_RM100, PM18_RM35, PM35-RM50 (estas faixas compreendem a granulometria entre 0,15 e 1 mm), podendo também, sem grandes prejuízos à escoabilidade, conter as frações PM10_RM18, PM100_RM140, estendendo a granulometria ideal para faixas compreendidas entre 0,106 e 2 mm.

[065] Vale ressaltar, que outras faixas granulométricas podem ficar presentes no produto final sem afetar a escoabilidade, desde que a porção maior do produto se encontre nas faixas ideais.

[066] Após a definição das frações granulométricas ideais para escoamento, procedeu-se ao teste da eficiência agronômica das frações escolhidas como ideais.

[067] É de conhecimento comum que para corretivos de solo considera-se que a reatividade das frações passantes na malha ABNT de 50 (0,3 mm) é de 100% (artigo 3o § 2 da Instrução Normativa SDA n° 35, de 4 de julho de 2006 da Secretaria de Defesa Agropecuária, conforme já descrito acima).

[068] Também é considerado que a reatividade da fração entre malha 20 e 50 é de 60% (artigo 3o § 2 da Instrução Normativa SDA n° 35, de 4 de julho de 2006 da Secretaria de Defesa Agropecuária, conforme já descrito acima).

[069] Para conseguir obter a granulometria ideal do produto objeto desta invenção, portanto, é necessário escolher as faixas que além de excelente escoamento possuem a reatividade superior a 60%, preferencialmente maior que 90% em relação a fração inferior a 0,3 mm no período de 180 dias.

[070] O método mais aceito para medir a reatividade agronômica de um produto é a incubação do produto no solo. Para realização dos ensaios de incubação, os produtos são colocados nos solos numa dosagem pré-determinada. Os solos são mantidos com umidades de campo em recipientes plásticos fechados. Após períodos pré-determinados, os solos são analisados quimicamente.

[071] Para determinar a eficiência agronômica através do teste de incubação, o material composto de óxidos e hidróxidos, contendo 46% de CaO e 33% de MgO foi separado em duas granulometrias distintas.

[072] A primeira compreendeu material retido entre #10 e #50. O material foi denominado “acima de 0,3 mm”.

[073] A segunda compreendeu material abaixo da peneira #50, denominado “abaixo de 0,3 mm”.

[074] As duas amostras passaram pelo teste de incubação em dois solos diferentes, denominados “Solo 1” e “Solo 2”.

[075] Durante incubação foram avaliados a liberação de cálcio e magnésio no solo e o aumento do pH aos 30, 120 e 180 dias. Os resultados de incubação estão na tabela da Figura 2, anexa ao presente relatório.

[076] A reatividade foi calculada da seguinte maneira: considerou-se que o material com granulometria abaixo de 0,3 mm possui a reatividade de 100%. Para calcular a reatividade da amostra com granulometria maior que 0,3 mm, o valor encontrado de cada parâmetro para amostra maior que 0,3 mm foi dividido pelo valor encontrado para amostra com granulometria inferior a 0,3 mm.

[077] Os dados mostram claramente que a amostra de óxidos com granulometria superior a 0,3 milímetros, já aos 30 dias, alcança nos dois solos reatividade mínima de 77% e em maioria dos parâmetros já aos 30 dias apresenta reatividade superior a 90%. Aos 180 dias a amostra de óxidos acima de 0,3 mm atinge reatividade superior a 95% para todos os parâmetros nos dois solos. Por outro lado, o calcário acima de 0,3 mm, mesmo após 180 dias, atinge 60% de reatividade da amostra com granulometria menor que 0,3 mm.

[078] Os resultados de incubação demonstram claramente que os óxidos com granulometria objeto desta invenção, além de apresentar a escoabilidade desejada, são agronomicamente reativos.

[079] Tal verificação é contrária ao consenso geral e às normas vigentes, as quais definem que produtos com tamanho de grão superior a 0,3 mm possuem reatividade abaixo de 60% e por isso corretivos devem ser sempre comercializados em pó. Porém, o material composto por óxidos de cálcio e magnésio com tamanho de partícula superior a 0,3 mm demonstrou um excelente efeito corretivo e de fertilização.

[080] O último aspecto que deve ser considerado para obter um produto de óxido e/ou hidróxido de cálcio e/ou magnésio de alta aplicabilidade e excelente efeito agronômico é conferir o comportamento do produto no solo quanto a formação de crostas.

[081] Diferentemente de silicatos e carbonatos, óxidos e hidróxidos de cálcio e/ou magnésio muito finos tendem a formar uma crosta na superfície do solo. A formação da crosta tende a diminuir a eficiência agronômica do produto, pois neste caso o produto não consegue penetrar no solo.

[082] Para testar a formação da crosta foram colocadas doses iguais de produtos com diferentes faixas granulométricas sobre o solo úmido. Após três dias foi realizada a conferência visual da formação ou não da crosta. As imagens correspondentes podem ser vistas na Figura 3, anexa ao presente relatório.

[083] Percebe-se através das imagens da Figura 3 que, enquanto a fração P140 realmente forma uma crosta na superfície de solo, as outras frações granulométricas não levam à formação desta crosta.

[084] Desta forma fica confirmado que as frações granulométricas escolhidas para o produto à base de óxidos e/ou hidróxidos de acordo com a presente invenção não perderão a eficiência agronômica pela formação das crostas.

[085] Percebe-se, claramente, que as granulometrias comuns de comercialização dos fertilizantes e corretivos do estado da técnica não são adequadas para óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e/ou magnésio.

[086] É de se notar também que para óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e/ou de magnésio a correlação entre granulometria e ângulo de repouso não segue a lógica comum de outros materiais e tão pouco obedece a lógica da reatividade, existindo uma faixa granulométrica ideal, onde é possível obter alta escoabilidade e reatividade simultaneamente, com um ângulo de repouso ideal, entre 28° e 45°, preferencialmente entre 32° e 38°.

Método de obtenção de Fertilizante de Ca e Mg

[087] Um fertilizante de Cálcio e Magnésio de acordo com a presente invenção, pode ser preparado pelas etapas detalhadas abaixo:

• A. Preparação de óxido e/ou hidróxido de cálcio e/ou magnésio;
• B. Obtenção de um composto granulado compreendendo pelo menos um óxido e/ou um hidróxido de cálcio e/ou de magnésio, com ângulo de repouso entre 28° e 45°, preferencialmente entre 32° e 38°, compreendendo 50% em peso ou mais, preferencialmente 70% em peso ou mais, ainda mais preferencialmente 100% em peso de seus grânulos com tamanho de partícula entre 2 milímetros e 0,106 mm;
• C. Adição opcional de outros produtos agrícolas desde que sejam compatíveis química e agronomicamente e estejam na mesma granulometria, incluindo, mas não se limitando a carbonato de cálcio e/ou magnésio, silicato de cálcio e/ou magnésio, micro e/ou macro nutriente, Fertilizantes NPK, ligante para produtos granulados a úmido, compostos organominerais, agentes quelantes, remineralizadores e agentes biológicos.

[088] A preparação de óxido e/ou hidróxido de cálcio e/ou magnésio pode ser obtida por qualquer método conhecido, incluindo, mas não se limitando a decomposição térmica, decomposição química, reação química, subprodutos de outros processos industriais, isoladamente ou em combinação.

[089] A obtenção da granulometria desejada pode ser obtida por qualquer método conhecido, incluindo, mas não se limitando a moagem, britagem, compactação, briquetagem, extrusão, peletização, granulação por misturador intensivo, granulador de tambor, granulador de prato, granulador de pinos, peletizadora, granuladores a seco de rolos por pressão com posterior separação granulométrica por qualquer método conhecido, incluindo, mas não se limitando a peneiramento normal, peneiramento magnético, peneiramento a vácuo e aerosseparação.

[090] A ordem das três etapas do método de obtenção também não é relevante para o objeto da presente invenção, podendo ser as três etapas realizadas em qualquer sequência.

Exemplos

[091 ] Os exemplos a seguir servem à demonstração e comprovação prática do efeito técnico obtido pela presente invenção.

Exemplo 1:

[092] Dolomita pura foi moída no moinho de martelo. A fração com 92% do material compreendido entre 0,106 mm e 1 mm foi separada através da aeroseparação para preparação de óxido de cálcio e magnésio. A distribuição granulométrica do produto final está na tabela abaixo.

[093] O óxido de cálcio e magnésio foi preparado através do tratamento térmico da dolomita a 800oC. O produto final obtido através da decomposição térmica possui na sua composição 46,2% de CaO e 33% de MgO.

[094] A escoabilidade do produto obtido foi mensurada através da determinação do ângulo de repouso. Ângulo de repouso obtido foi de 33o. Para classificar o escoamento, usamos a tabela abaixo:

[095] De acordo com tabela de classificação este produto é de escoamento “livre”. Isso demonstra que a granulometria do produto obtido atingiu um dos objetivos propostos, que é de escoamento livre.

[096] O produto preparado de acordo com o descrito acima, foi testado em campo, verificando quesitos de aplicação, escoamento através da palha e resultados de atuação no solo em relação a outros produtos conhecidos do estado da técnica.

Deriva

[097] O produto foi testado em diversos equipamentos. As fotos representadas nas imagens da Figura 4 demonstram que a deriva do produto é muito inferior ao calcário e aos óxidos com granulometria distinta da granulometria da invenção.

Escoamento através da palha

[098] Como pode ser visto nas imagens da Figura 5, os óxidos muito finos ficam na superfície da palha e formam crostas no solo.

[099] Por outro lado, os óxidos com granulometria acima da especificada pela presente invenção, ficam retidos sobre a palha, como pode ser visto nas imagens da Figura 6.

[0100] Já os óxidos com a granulometria especificada pela invenção atravessam a palha e chegam diretamente ao solo, como pode ser visto nas imagens da Figura 7.

Resultados no solo

[0101] Finalmente, o produto obtido de acordo com o exemplo acima foi testado agronomicamente para comprovar a sua eficiência em correção de solo, liberação de cálcio e magnésio, além de verificar o seu efeito na produtividade.

[0102] A seguir estão mostrados dois exemplos de resultados de aplicação do produto obtido de acordo com esta invenção. Um dos testes foi realizado em um solo argiloso no Rio Grande do Sul na cultura de soja e outro em um solo arenoso no estado de São Paulo na cultura da cana de açúcar.

Solo argiloso. Passo Fundo (RS). Cultura da soja.

[0103] As condições do teste e resultados estão na tabela abaixo:

[0104] No experimento de campo foram realizados três tratamentos. A testemunha (sem aplicação do corretivo), a parcela com calcário aplicado a lanço com dosagem de 3300 kg/ha e a parcela com produto objeto da invenção aplicado a lanço na dose de 1600 kg/ha.

[0105] Fica evidente que mesmo com a metade da dose de calcário, o produto objeto da invenção aumentou o pH, Cálcio e Magnésio no solo tanto em profundidade de 0 a 10 cm, como na profundidade de 10 a 20 cm. Além disso, houve o aumento da produtividade. Este resultado comprova a eficiência agronômica do produto objeto da invenção.

Solo arenoso. Olímpia (SP). Cultura da cana de açúcar.

[0106] As condições do teste e resultados estão na tabela abaixo:

[0107] No experimento de campo foram realizados três tratamentos. A testemunha (sem aplicação do corretivo), a parcela com calcário aplicado a lanço com dosagem de 3000 kg/ha e a parcela com produto objeto da invenção aplicado a lanço na dose de 1500 kg/ha.

[0108] Fica evidente que mesmo com a metade da dose de calcário, o produto objeto da invenção aumentou o pH, Cálcio e Magnésio no solo tanto em profundidade de 0 a 20 cm, como na profundidade de 20 a 40 cm. Além disso, houve o aumento da produtividade. Este resultado comprova a eficiência agronômica do produto objeto da invenção.

Exemplo 2

[0109] O óxido de cálcio e magnésio obtido no exemplo1 foi misturado com cloreto de potássio com granulometria abaixo:

[0110] O ângulo de repouso do cloreto de potássio com a granulometria acima foi de 36,3°, classificado como o material que possui escoamento livre.

[0111] A mistura compreendeu 80% de óxidos de cálcio e magnésio com CaO de 46,2% e MgO de 33,0% e 20% de cloreto de potássio com 60% de K2O. A composição química final do produto ficou com seguintes valores: CaO 37%, MgO 26,4%, K2O 12%.

[0112] O ângulo de repouso do produto final obtido foi de 33,9°. Este ângulo de repouso caracteriza o produto obtido como de escoamento livre. Exemplo 3

[0113] O enxofre elementar em pó, 100% passante na peneira ABNT de 200 (0,075 mm) apresenta ângulo de repouso de 50,9°, classificado como extremamente coesivo.

[0114] O enxofre elementar em pó foi granulado, produzindo material com 100% retido entre peneira ABNT 35 (0,5 mm) e peneira ABNT 18 (1 mm). O ângulo de repouso do enxofre granulado nesta faixa granulométrica foi de 31,1°. Este ângulo de repouso classifica o produto como de escoamento livre.

[0115] O óxido de cálcio e magnésio obtido no exemplo1 foi misturado com enxofre elementar granulado obtido neste exemplo.

[0116] A mistura final obtida contém 85% de óxidos de cálcio e magnésio com CaO de 46,2% e MgO de 33% e 15% de enxofre elementar granulado com 90% de S. A composição química da mistura final ficou com seguinte composição: CaO 39,3%, MgO 28,1%, S 13,5%. O ângulo de repouso da mistura final ficou em 33,1°, sendo assim, a mistura é classificada como de escoamento livre.

Exemplo 4

[0117] Para confirmar a correlação não linear entre granulometria e ângulo de repouso foram realizadas mais avaliações de ângulo de repouso nas faixas mais finas e mais grossas adicionais. O óxido composto de cálcio e magnésio com 49% de CaO e 35% de MgO foi obtido por britagem, moagem e peneiramento da dolomita calcinada a 900°C.

[0118] A tabela abaixo mostra as peneiras usadas nas avaliações.

[0119] Os resultados das avaliações estão no gráfico da Figura 8.

[0120] Com faixas adicionais, o comportamento não linear em fórmula da parábola fica ainda mais evidente, demonstrando que óxidos de cálcio e magnésio não seguem um padrão comum de comportamento quando se trata do escoamento.

[0121] A tabela abaixo mostra a avaliação do teste de Tuckey e a classificação do ângulo de repouso obtido para cada faixa granulométrica.

Exemplo 5

[0122] Para fins de complementaridade, foram analisadas diversas faixas granulométricas em relação aos parâmetros mais importantes e cruciais para caracterizar desempenho final de um produto da natureza aqui descrita, que são ângulo de repouso, reatividade no solo, formação de crosta, passagem pela palha e, adicionalmente, um critério de segurança especialmente importante, o risco de queimaduras.

[0123] O ângulo de repouso é um parâmetro importante para classificar a escoabilidade de um material. Para aplicações agrícolas são aceitos materiais com escoamento médio, porém o desejável é ter produtos com escoamento classificado como “livre” ou “muito livre”.

[0124] A reatividade no solo é outro parâmetro extremamente importante, pois define a eficiência agronômica do material. Para fertilizantes de cálcio e magnésio com efeito corretivo a reatividade está relacionada com liberação de cálcio e magnésio e com aumento do pH. Quanto maior a reatividade do produto no solo, melhor será o seu desempenho.

[0125] A formação da crosta demonstra que mesmo os produtos extremamente reativos em testes de incubação perdem seu desempenho agronômico ao formarem as crostas no solo e na palha. A formação da crosta, além de não permitir o contato do produto com solo para reação, impede as trocas gasosas do solo e diminui a permeabilidade do solo à água das chuvas.

[0126] A passagem pela palha também é importante para desempenho agronômico do produto. Os produtos que não conseguem passar facilmente pela palha demoram para alcançar o solo e tem seu desempenho prejudicado.

[0127] O risco de queimaduras foi aqui incluído uma vez que óxidos de cálcio e magnésio podem causar queimadoras nas pessoas que os manuseiam. Portanto, para segurança da aplicação é desejável ter um produto com baixo risco de queimaduras.

[0128] A tabela abaixo mostra o resumo de desempenho de cada faixa granulométrica.

Considerações finais

[0129] É de se notar que o fertilizante e o método para obtenção do fertilizante, de acordo com a presente invenção, aliam uma série de pré-requisitos desejáveis que se conjugam em um ângulo de repouso e faixa granulométrica únicos e exclusivos, ainda não fabricada, comercializada ou conhecida pela indústria de fertilizantes, nova e inventiva em relação ao estado da técnica e a legislação pertinente, além de possuir aplicação industrial relevante.

Conclusão

[0130] Será facilmente compreendido por aqueles versados na técnica que modificações podem ser realizadas na presente invenção sem com isso se afastar dos conceitos expostos na descrição acima. Essas modificações devem ser consideradas como compreendidas pelo escopo da presente invenção. Consequentemente, as concretizações particulares descritas em detalhe anteriormente são somente ilustrativas e exemplares e não limitativas quanto ao escopo da presente invenção, ao qual deve ser dada a plena extensão das reivindicações em anexo e de todos e quaisquer equivalentes da mesma.

Claims (9)

1. Fertilizante com ação corretiva de solo compreendendo cálcio e magnésio de alta escoabilidade e eficiência agronômica, caracterizado por um composto compreendendo pelo menos um óxido e/ou um hidróxido de cálcio e/ou de magnésio, com ângulo de repouso entre 28° e 45°, preferencialmente entre 32° e 38°.
2. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender 50% em peso ou mais, preferencialmente 70% em peso ou mais, ainda mais preferencialmente 100% em peso de seus grânulos com tamanho de partícula entre 2 milímetros e 0,106 mm.
3. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender de 0% a 100% em peso de óxido de magnésio e/ou hidróxido de magnésio e/ou de 0% a 100% em peso de óxido e/ou hidróxido de cálcio.
4. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a soma de % em peso de óxidos e/ou hidróxidos de cálcio e magnésio (CaO+MgO) do fertilizante estar entre 35% e 100% em peso do total do fertilizante, preferencialmente entre 50% a 100%, ainda mais preferencialmente entre 70% e 100%.
5. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poder compreender outros materiais com efeito agronômico, isoladamente ou em combinação, incluindo, mas não se limitando a:

   • a. Opcionalmente carbonato de cálcio e/ou magnésio;
   • b. Opcionalmente silicato de cálcio e/ou magnésio;
   • c. Opcionalmente um micro e/ou macronutriente;
   • d. Opcionalmente um fertilizante NPK;
   • e. Opcionalmente um ligante para produtos granulados a úmido;
   • f. Opcionalmente compostos organominerais;
   • g. Opcionalmente agentes quelantes;
   • h. Opcionalmente remineralizadores; e
   • i. Opcionalmente agentes biológicos.
6. Método de obtenção de um fertilizante com ação corretiva de solo compreendendo cálcio e magnésio de alta escoabilidade e eficiência agronômica, caracterizado por resultar na obtenção de um fertilizante conforme as reivindicações 1 a 5, compreendendo as seguintes etapas de método:

   • A. Preparação de óxido e/ou hidróxido de cálcio e/ou magnésio;
   • B. Obtenção de um composto compreendendo pelo menos um óxido e/ou um hidróxido de cálcio e/ou de magnésio, com ângulo de repouso entre 28° e 45°, preferencialmente entre 32° e 38°, compreendendo 50% em peso ou mais, preferencialmente 70% em peso ou mais, ainda mais preferencialmente 100% em peso de seus grânulos com tamanho de partícula entre 2 milímetros e 0,106 mm.
   • C. Adição opcional de outros produtos agrícolas desde que sejam compatíveis química e agronomicamente e estejam na mesma granulometria, incluindo, mas não se limitando a carbonato de cálcio e/ou magnésio, silicato de cálcio e/ou magnésio, micro e/ou macro nutriente, Fertilizantes NPK, ligante para produtos granulados a úmido, compostos organominerais, agentes quelantes, remineralizadores e agentes biológicos.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a obtenção de óxido e/ou hidróxido de cálcio e/ou magnésio ser por qualquer método conhecido, incluindo, mas não se limitando à decomposição térmica, decomposição química, reação química, subprodutos de outros processos industriais, isoladamente ou em combinação.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a granulometria do produto final ser obtida por qualquer método conhecido, incluindo, mas não se limitando a moagem, britagem, compactação, briquetagem, extrusão, peletização, granulação por misturador intensivo, granulador de tambor, granulador de prato, granulador de pinos, peletizadora, granuladores a seco de rolos por pressão com posterior separação granulométrica por qualquer método conhecido, incluindo, mas não se limitando a peneiramento normal, peneiramento magnético, peneiramento a vácuo e aerosseparação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por as três etapas do método de obtenção poderem ser realizadas em qualquer sequência.

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