Insumos alternativos para produção agrícola:

Rochas regionais e resíduos agroindustriais

Eder de Souza Martins07/11/2012

eder.martins@embrapa.br

Manejo Sustentável da Fertilidade de Sistemas Agrícolas

Fixen (2011) Balanço de nutrientes em terras cultivadas. IPNI

Conceito de Manejo da Fertilidade

Limites Naturais

Fonte: Rockström et al. (2009) A safe operating space for humanity. Nature, 461: 472-475

Limites dos Recursos Naturais

DPD

Custos

Custos

Fonte: Manning (2010) Mineral sources of potassium for plant nutrition: A review. Agronomy for Sustainable Development, 30(2):281 294‐ .

Custos

Receita da produção e custo da adubação da cultura da soja da região Centro-Sul (U$/ha) Itens 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Média

Receita 568,26 501.06 486,78 663,18 999,60 934,92 903,42 722,46 Adubação 58,64 93,44 94,67 130,43 250,18 172,40 216,64 145,20 Participação % 10,3 18,6 19,4 19,7 25,0 18,4 24,0 20,1 Fonte: ANDA (2010)

Custos

Custo Energético

MJ kg-1

Equivalência = 100 kg do nutriente (MJ kg-1)

Rocha 0,03 50-200SSP 9 900STP 12 1200KCl 7 700TermoP 9 900

Adaptado de Tzilivakis et al (2005)

Demanda

• Produtividade consumo de fertilizantes

• Brasil dependente da importação de 70% dos fertilizantes utilizados na agricultura

• Desenvolvimento de alternativas de fontes minerais e de condicionadores de solo

• Rede AgriRocha - APLs de Agrominerais – recursos minerais para aplicação agrícola

• Rede FertBrasil - Desenvolvimento tecnológico, manejo agrícola

Agrominerais e Segurança Alimentar

Solo Vivo

Qualidade da produção

Função Social da Pesquisa

Sistema de Produção

Fontes de nutrientes

MUDANÇA DE PARADIGMA

Fontes Convencionais – NPKExaustão de recursos naturais e Elevado Valor Agregado

• Elevadas concentrações de nutrientes

• Elevada solubilidade

• Elevada mobilidade comercial (global = commodities)

VERSUSFontes Alternativas - Rochas e materiais orgânicos Reciclagem e Fontes de Baixo Valor Agregado (mas abundantes)

• Baixas a médias concentrações

• Baixa a média solubilidade

• Baixa mobilidade comercial (regional a nacional)

Paradigmas

MUDANÇA DE PARADIGMA

Fontes Convencionais + Fontes Alternativas

Paradigmas

Materiais Silicáticos

Rochas silicáticasK, Ca, Mg, P, S, C, micronutrientes (Tabela Periódica)

Sub-produtos de processos industriais (aproveitamento de resíduos)Escórias de siderurgia – Silicato de Ca, Silicato de MgPó de rocha de brita – rocha granulometria filler ou de póSub-produtos de processos de beneficiamento

Fontes Regionais

Fontes RegionaisCondicionadores de Solo

Calagem – saturação de CO42-, Ca2+ e Mg2+

Camada superficial

Gessagem – saturação de SO42- e Ca2+ (Mg2+) convencional ou in situ

Camadas subsuperficiais

Silicatagem – saturação de H3SiO4- e Ca2+ (Mg2+)

Camada superficial

Rochagem – saturação de H3SiO4- (Ca2+, Mg2+, K+, outros elementos);

formação de argilominerais com elevada CTC de carga negativa permanente

Camada superficial

INTEMPERISMO

erosão

deposição

diagênese

metamorfismo

geração demagma

ROCHASPLUTÔNICAS

ROCHASVULCÂNICAS

soerguimento

ROCHASSEDIMENTARES

ROCHASMETAMÓRFICAS

SOLOS AGRÍCOLAS

Conceito de Rochagem

Rochagem

Produção do CompostoProdução do Composto

Conceito de Rochagem

Fonte: Ayres (1997) Integrated assessment of grand nutrient cycles. Env. Mod. Asses., 2: 107-128

“A verdadeira cura para um solo desgastado consiste em administrar-lhe rochas trituradas. Desta maneira, as plantas recebem novamente o que elas por natureza necessitam. Prova disso pode observar-se na milenar fertilidade das terras do Egito; o lodo do Nilo as nutre quase que exclusivamente de rochas finamente trituradas, junto com ingredientes orgânicos nitrogenados”

Julius Hensel, 1898Contemporâneo de Liebig – criador do NPK

Conceito de Rochagem

Nutrientes e Outros Elementos

Realidade tropical

• Solos pobres em nutrientes

• Muito intemperizados

• Ácidos e Al trocável elevado

• Baixa CTC

Proposta da Rochagem

• Repor com minerais primários

• Diminuir a solubilidade dos fertilizantes convencionais

Questão Tropical

Megadiversidade geológica

Potencial

Calcário agrícola:Calagem também é rochagem!

Uso de Rochas

Potencial

Potencial

Manejo de Sistemas Agrícolas

Eficiência da Rochagem depende de um manejo agrícola adequado:

Solo necessita de elevada atividade biológica

Manutenção e aumento da matéria orgânica

Efeito do Manejo

Papel na Indução da Rizosfera

Pó de rocha

Adubo solúvel

Papel na Indução da Rizosfera

Pó de rochaAdubo solúvel

Papel na Indução da Rizosfera

Formação de novos minerais que beneficiam as características físico-químicas e biológicas dos solos agrícolas tropicais

+ KVermiculitaBiotita +Si +Mg +Fe

Processos de Intemperismo

Processos de Intemperismo

Processos de IntemperismoFonte: Pryono e Gilkes (2008) Dissolution kinetics of milled silicate rocks. J. Tanah Trop., 13: 1-10

+ KVermiculitaBiotita +Si +Mg +Fe

Processos de Intemperismo

Fonte: Bonneville et al (2011) Tree-mycorrhiza Symbiosis accelerate mineral weathering. Geoch. Cosmoch. Acta, 75:6988-7005

Formação de novos minerais que beneficiam as características físico-químicas e biológicas dos solos agrícolas

Processos de Intemperismo

Formação de novos minerais com carga negativa permanente

Saturação com H3SiO4- nos sítios de carga positiva

(óxidos e hidróxidos de Fe e de Al)

Processos de Intemperismo

Eficiência da absorção do fósforo:liberação de P pela ação do ânion silicato (H3SiO4

-) (Lopes et al., 2010)

Processos de Intemperismo

Dissolução Total Dissolução Parcial + Formação de Argila

Processos de Intemperismo

Disponibilização de nutrientes e formação de novos minerais

Processos de Intemperismo

maior eficiência na disponibilidade de nutrientes

Curvas de disponibilidade - Nutrientes X pH

Benefícios das Rochas Silicáticas

Composição Química

Composição Química

Composição química total dos elementos maiores das rochas estudadas.

Rochas SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O P2O5 MnO TiO2 PF5 Total Basalto zeolítico1 52,3 12,9 14,9 8,4 4,6 2,4 1,3 0,3 0,20 2,7 0,1 100,1

Basalto2 49,4 12,8 15,9 8,8 4,7 2,7 0,6 0,4 0,20 3,7 0,9 100,1

Diabásio3 49,3 13,3 14,8 6,9 5,0 2,1 2,3 0,6 0,20 3,7 1,7 99,9

Marga4 36,5 5,9 11,0 10,0 22,2 0,1 0,2 0,8 0,70 2,4 10,3 100,1 1 - Jataí; 2 - Santa Helena; 3 - Perolândia; 4 - Montividiu; 5 - conteúdo total de voláteis. Fonte: Laboratórios SGS Geosol e ACME

Composição das rochas regionais

Lucro líquido obtido em duas safras sob efeito da rochagem comparada a testemunha convencional. Jataí – Goiás, Março de 2012.

~ 28% de acréscimo no lucro

Eficiência Agronômica e Econômica

Alguns Benefícios Ambientais da Rochagem

Destinação nobre de alguns resíduos da mineração (produção agrícola)

Uso de recursos naturais regionais

Acumulação de carbono no solo

Conservação do solo

Melhor aproveitamento da água nos sistemas

Diminuição do custo energético na produção e no transporte de nutrientes

Rochagem

Propostas para Programas de Investigação

Necessidades:

•Parâmetros agronômicos – análises, extratores, indicadores, teores, estágios fenológicos e de desenvolvimento

•Parâmetros geológicos – composição mineralógica, composição geoquímica, granulometria

•Parâmetros regionais – solo, clima, relevo, material de origem, economia, sociedade, cultura, logística...

•Parâmetros institucionais – normas; instituições de pesquisa, ensino e extensão; financiamentos

Propostas para Programas de Investigação

Fatores fundamentais:

•Grau de desenvolvimento do processo

•Aplicabilidade

•Confiabilidade

•Facilidade de manutenção

•Nível tecnológico eficiente

•Tecnologia de avaliação da Tecnologia

Atores

Arranjos Produtivos Locais

Agricultura

Mineração

Pesquisa

Governo

SUSTENTABILIDADE

Muito Grato!!!

Efeito Residual

Fonte: Resende et al (2006) Rochas como fontes de potássio e outros nutrientes para culturas anuais. Espaço & Geografia, 9:135-161

1º. Ciclo

Efeito Residual

Fonte: Moreira et al (2006) Efeito residual de rochas. Espaço & Geografia, 9:163-177

2º. Ciclo

Efeito Residual

Fonte: Castro et al (2006) Rochas brasileiras como fonte de K. Espaço & Geografia, 9:179-193

1º. Ciclo

Aspectos CríticosDesafios

Aspectos da LegislaçãoLeisNormas

Pesquisa de longo prazoRecursosFormação de profissionaisApoio a Redes de Pesquisa

Política dos APLs de AgromineraisFinanciamento e Organização

Legislação:Legislação:

1.1.Normatização MAPANormatização MAPANorma dos Condicionadores de Solo

2. Projetos de Lei2. Projetos de LeiPL 2727/11 – Câmara dos DeputadosPLS 212/12 – Senado

Critérios de registroCondicionadores de solo derivados de rochas moídas 1. Química total 2. Mineralogia 3. Equações de intemperismo 4. Granulometria 5. Testes Agronômicos

Garantias mínimas dos produtos

a.Química Intervalos de teores dos elementos; pH de abrasão

b. MineralogiaIntervalos de teores dos minerais; tipos de rochas; minerais

c. Granulometria % acima do limite estabelecido e suas variações