Eficiência agronômica de micro e macro nutrientes recuperados da urina humana no cultivo de milho (zea mays)

dc.contributor.advisor1Gonçalves, Ricardo Franci
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000220489451
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9604327349698525
dc.contributor.authorRoque, Regiane Pereira
dc.contributor.referee1Keller, Regina de Pinho
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000291630715
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1765455668560897
dc.contributor.referee2Cassini, Servio Tulio Alves
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000152003666
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2519874649699294
dc.contributor.referee3Campos, Rosane Hein de
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000182548069
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3005395964947888
dc.contributor.referee4Costa, Aureliano Nogueira da
dc.date.accessioned2024-05-30T00:53:05Z
dc.date.available2024-05-30T00:53:05Z
dc.date.issued2022-03-04
dc.description.abstractThe continuous growth of the population has significantly increased the demand for phosphate fertilizers in addition to the addition of residues in the environment. The recovery of nutrients (nitrogen and phosphorus) from human urine through the crystallization of struvite (NH₄MgPO₄.6H₂O) is an expanding practice in the world. The objective of this study was to characterize a struvite-based fertilizer obtained from the chemical precipitation of human urine in Jar test, detect the presence of possible heavy metals, compare its agronomic efficiency with conventional fertilizer in the cultivation of corn plants, as well as, monitor nutrient concentrations in cultivated soils and corn plants. The microstructural characterization of the struvite-based fertilizer was performed in an X-Ray Diffractometer (XRD) and 31P solid-state Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR). Elemental and heavy metal characterization was performed on an Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer (ICPOES). Their P forms were determined through their variable solubility by the Standard Measurement and Testing (MTP) protocol. The kinetics of P release in water was evaluated at different pHs. Five P rates (30, 80, 160, 240 and 320 mg kg −1) provided by the struvite and monoammonium phosphate (MAP) based fertilizer were evaluated and compared in a greenhouse under corn cultivation for 45 days. At the end, the production of dry mass (DM), the concentrations of nutrients deposited in the cultivated soils and the levels accumulated in the tissues of the plants were determined, in addition to the relative agronomic efficiency (EAR) of the fertilizer evaluated in relation to the MAP. A comparison of the treatments was performed by the Mean Comparison Test (Friedman Test) with its post-hoc (Nemenyi) and by the Mann-Whitney U test.Among the results obtained, struvite was the predominant phase in the material. (79.54%). A newberyite phase was detected by NMR, however, NMR was not able to identify other impurities, evidencing the need for the association of methods when it is intended to carry out P speciation. Cd, Pb, Cr and Hg were below the permitted by Brazilian regulations. in all treatments with MAP, MS productions were higher. However, do not observed statistical differences when comparing the averages of the same treatment (significance level 0.05). P uptake was higher in plants of corn fertilized with MAP. On the other hand, soils treated with fertilizer based on struvite showed higher concentrations of remaining P. EAR was low for dosage of 30 mg of P/kg of soil. At dosages of 80, 160 and 240 mg of P/kg of soil, the EAR were above 85%, but this proportion reduced in the dosage of 320 mg of P/kg of soil. The results indicated that the fertilizer at struvite base can be considered an alternative and safe source for the supply of nutrients to the corn crop due to its chemical composition meet the nutritional demand and not present high concentrations of metals heavy.
dc.description.resumoO crescimento contínuo da população vem aumentando significativamente a demanda de fertilizantes fosfatados além do acréscimo de resíduos no meio ambiente. A recuperação de nutrientes (nitrogênio e fósforo) da urina humana através da cristalização de estruvita (NH₄MgPO₄.6H₂O) é uma prática em expansão no mundo. O objetivo deste estudo foi caracterizar um fertilizante à base de estruvita obtido a partir da precipitação química da urina humana em Jar test, detectar a presença de possíveis metais pesados, comparar sua eficiência agronômica com fertilizante convencional no cultivo de plantas de milho, bem como, monitorar as concentrações de nutrientes nos solos cultivados e nas plantas de milho. A caracterização microestrutural do fertilizante à base de estruvita foi realizada em um Difratômetro de Raios-X (DRX) e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) 31P de estado sólido. A caracterização elementar e dos metais pesados foi feita em um Espectrômetro de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES). Suas formas de P foram determinadas através de sua solubilidade variável pelo protocolo de Medição e Teste Padrão (MTP). A cinética da liberação de P em água foi avaliada em diferentes pHs. Foram avaliadas e comparadas 5 taxas de P (30, 80, 160, 240 e 320 mg kg −1) fornecidas pelo fertilizante à base de estruvita e fosfato de monoamônico (MAP) em casa de vegetação sob o cultivo de milho por 45 dias. Ao final, foram determinadas as produções de massas secas (MS), as concentrações de nutrientes depositados nos solos cultivados e os teores acumulados nos tecidos das plantas, além da eficiência relativa agronômica (EAR) do fertilizante avaliado em relação ao MAP. Um comparativo dos tratamentos foi realizado pelo Teste de Comparação de Média (Teste de Friedman) com seu post-hoc (Nemenyi) e pelo teste U de Mann-Whitney. Entre os resultados obtidos, a estruvita foi a fase predominante no material (79,54%). Uma fase de newberyite foi detectada pela RMN, porém, a RMN não foi capaz de identificar outras impurezas, evidenciando a necessidade da associação de métodos quando se pretende realizar a especiação de P. As concentrações de Cd, Pb, Cr e Hg ficaram abaixo do permitido pela normativa brasileira. Em todos os tratamentos com MAP, as produções de MS foram maiores. Entretanto, não se observou diferenças estatísticas quando comparada as médias de um mesmo tratamento (nível de significância <0,05). A absorção de P foi maior em plantas de milho fertilizadas com MAP. Já os solos tratados com fertilizante à base de estruvita apresentaram maiores concentrações de P remanescente. A EAR foi baixa para dosagem de 30 mg de P/kg de solo. Nas dosagens de 80, 160 e 240 mg de P/kg de solo, as EAR foram acima de 85%, mas essa proporção reduziu na dosagem de 320 mg de P/kg de solo. Os resultados indicaram que o fertilizante à base de estruvita pode ser considerado uma fonte alternativa e segura para o fornecimento de nutrientes à cultura do milho devido à sua composição química suprir a demanda nutricional e não apresentar altas concentrações de metais pesados.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/15815
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectRecuperação de nutrientes
dc.subjectUrina humana
dc.subjectFertilizante mineral
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleEficiência agronômica de micro e macro nutrientes recuperados da urina humana no cultivo de milho (zea mays)
dc.typedoctoralThesis

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