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dc.contributor.authorLodi, Ludimila Araújo
dc.date.accessioned2020-05-11T21:45:04Z
dc.date.available2020-05-11T21:45:04Z
dc.date.issued2020-02-18
dc.identifier.citationLODI, Ludimila Araújo. Solubilização biológica de rocha potássica para aplicação como biofertilizante. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12701.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12701
dc.description.abstractPotassium (K) plays an important role in several biochemical and physiological processes in plants, but the low concentrations of soluble K in the soil make it necessary to use chemical fertilizers in order to supply the nutritional needs of the plants. However, the production of K fertilizers from the chemical processing of potassic rocks (RK’s) is considered expensive and can cause damage to the environment. In contrast, the biological solubilization of RKs has been shown to be a potential strategy for obtaining biofertilizers, aiming at more sustainable agriculture. In this strategy, microorganisms are used to promote the solubilization of RK, when applied to the soil or from microbial cultivation in vitro, with the production of organic acids in the medium being the main mechanism of solubilization of this process. In this context, this work aimed to study the mechanisms of dissolution of potassium rocks via organic acids and the development of strategies to increase the solubility of K present in RK from biological solubilization by submerged cultivation. This study was carried out using two model RK’s, rock 1 (Yorkshire, United Kingdom) and rock 2 (Minas Gerais, Brazil). The rocks were previously characterized by X-Ray Diffraction, X-Ray Fluorescence, Scanning Electron Microscopy and their Surface Area and Average Particle Size were determined. Subsequently, the RK’s were subjected to dissolution tests for 40 days in water and different organic acids (citric, gluconic and oxalic) to evaluate their effect on the dissolution of rocks. Finally, strategies for promoting the increase in K solubility through biological solubilization of RK from the action of microorganisms producing organic acids via submerged culture were evaluated. In this context, the solubilization potential of different strains of the filamentous fungus Aspergillus (A. niger C, A. niger F12, A. niger 3T5B8 and Aspergillus 763), the effect of concentration (1%, 2.5%, 5 % and 10%) of two carbon sources (glucose and glycerol) in the culture, the effect of the initial pH of the culture medium, and the effect of the interaction between microorganism-rock for a better understanding of the dynamics of solubilization. Finally, a study of the solubilization kinetics with natural RK and with RK was performed after a pretreatment of mechanical activation (grinding), for 10 days. From the results obtained in this work, the phases Polyhalite (rock 1) and K-Feldspar (rock 2) were identified in the characterization step presenting an order of dissolution of K in the organic acids of KCl (control)> RK Polyhalite> RK Feldspar. Organic acids did not significantly influence the dissolution of K present in RK Polyhalite, on the other hand they influenced the release of K from RK Feldspar, as well as the release of other nutrients from both rocks. RK Polyhalite reached 100% dissolution of K in all evaluated acids while RK Feldspar presented the highest percentage of dissolution in oxalic acid (20.05%) after 25 days. Given the lower dissolution of K presented, RK Feldspar was used in the biological solubilization step by A. niger C in which the variables 5% glucose, initial pH 4 and cultivation without the preculture stage were the conditions selected. The physical interaction between microorganism-rock was able to increase about 33% of the K solubilized in the medium compared to tests without the presence of the fungus. The solubilization kinetics of natural RK Feldspar reached a maximum solubilization of 15.87% K after 3 days, while the kinetics with RK Feldspar after pretreatment provided a 35% increase in K solubility, if compared with natural RK, reaching a solubilization of 20.66% of K on the first day. These results show the potentiating effect of biological solubilization on the release of insoluble K present in RK Feldspar.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAspergillus nigerpor
dc.subjectFeldspatopor
dc.subjectDissolução mineralpor
dc.subjectMecanismo de solubilizaçãopor
dc.subjectFeldspareng
dc.subjectMineral dissolutioneng
dc.subjectSolubilization mechanismseng
dc.titleSolubilização biológica de rocha potássica para aplicação como biofertilizantepor
dc.title.alternativeBiological solubilization of potassium rock for application as biofertilizereng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Farinas, Cristiane Sanchez
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9933650905615452por
dc.description.resumoO Potássio (K) desempenha um papel importante em diversos processos bioquímicos e fisiológicos nas plantas, porém as baixas concentrações de K solúvel no solo tornam necessário o uso de fertilizantes químicos a fim de suprir as necessidades nutricionais das plantas. No entanto, a produção de fertilizantes de K a partir do processamento químico de rochas potássicas (RKs) é considerada dispendiosa e pode causar danos ao meio ambiente. Em contrapartida, a solubilização biológica de RKs tem se mostrado uma estratégia em potencial para obtenção de biofertilizantes, visando uma agricultura mais sustentável. Nessa estratégia microrganismos são utilizados para promover a solubilização da RK, quando aplicado ao solo ou a partir de cultivo microbiano in vitro, sendo a produção de ácidos orgânicos no meio o principal mecanismo de solubilização deste processo. Nesse âmbito, este trabalho teve como objetivo estudar os mecanismos de dissolução de rochas potássicas via ácidos orgânicos e o desenvolvimento de estratégias para aumentar a solubilidade do K presente na RKa partir de solubilização biológica por cultivo submerso. Este estudo foi realizado utilizando duas RKs modelo, rocha 1 (Yorkshire, Reino Unido) e rocha 2 (Minas Gerais, Brasil). As rochas foram previamente caracterizadas por Difração de Raios-X, Fluorescência de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura e sua Área Superficial e Tamanho de Partículas médio foram determinados. Posteriormente, as RKs foram submetidas a ensaios de dissolução por 40 dias em água e diferentes ácidos orgânicos (cítrico, glucônico e oxálico) para avaliar o efeito destes na dissolução das rochas. Por fim, foram avaliadas estratégias para a promoção do aumento da solubilidade de K através da solubilização biológica da RK a partir da ação de microrganismos produtores de ácidos orgânicos via cultivo submerso. Nesse contexto, foi avaliado o potencial de solubilização de diferentes cepas do fungo filamentoso Aspergillus (A. niger C, A. niger F12, A. niger 3T5B8 e Aspergillus 763), o efeito da concentração (1%, 2,5%, 5% e 10%) de duas fontes de carbono (glicose e glicerol) no cultivo, o efeito do pH inicial do meio de cultivo e o efeito da interação entre microrganismo-rocha para uma melhor compreensão da dinâmica da solubilização. Por fim, foi realizado um estudo da cinética de solubilização com RK natural e com a RK após um pré-tratamento de ativação mecânica (moagem), durante 10 dias. A partir dos resultados obtidos, as fases Polihalita (rocha 1) e K-Feldspato (rocha 2) foram identificadas na etapa de caracterização apresentando uma ordem de dissolução do K nos ácidos orgânicos de KCl (controle) > RK Polihalita > RK Feldspato. Os ácidos orgânicos não influenciaram significativamente na dissolução do K presente na RK Polihalita, em contrapartida influenciaram na liberação do K da RK Feldspato, bem como na liberação dos demais nutrientes de ambas as rochas. A RK Polihalita alcançou 100% de dissolução do K em todos os ácidos avaliados enquanto a RK Feldspato apresentou o maior percentual de dissolução em ácido oxálico (20,05%) após 25 dias. Dada a menor dissolução de K apresentada, a RK Feldspato foi utilizada na etapa de solubilização biológica por A. niger C em que as variáveis 5% de glicose, pH inicial 4 e cultivo sem a etapa de pré-cultivo foram as condições de cultivo selecionadas. Além disso, a interação física entre microrganismo-rocha foi capaz de aumentar cerca de 33% do K solubilizado no meio em comparação aos ensaios sem a presença do fungo. A cinética de solubilização da RK Feldspato natural alcançou um máximo de solubilização de 15,87% de K após 3 dias. O pré-tratamento da RK Feldspato proporcionou um aumento de 35% na solubilidade do K, se comparado com a RK natural, alcançando já no primeiro dia uma solubilização de 20,66% de K. Esses resultados evidenciam o efeito potencializador da solubilização biológica na liberação do K insolúvel presente na RK Feldspato.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 130491/2019-5por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8314583698258145por


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