Development of a multipurpose X-ray fluorescence equipment for direct analysis of sugarcane stalks and organic fertilizers

• Grant number: 21/07991-9
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: August 01, 2021
• End date: March 31, 2022
• Field of knowledge: Agronomical Sciences - Agricultural Engineering - Process Engineering of Agricultural Products
• Principal Investigator: Marcos Henrique Feresin Gomes
• Grantee: Amanda Teixeira Badaró
• CNAE: Cultivo de cana-de-açúcar ; Atividades de apoio à agricultura
• Associated research grant: 18/22636-8 - Development of a multipurpose X-ray fluorescence equipment for direct analysis of sugarcane stalks and organic fertilizers, AP.PIPE

Abstract

Encontram-se em operação no Brasil aproximadamente 400 usinas de cana-de-açúcar, sendo que 35% destas se localizam no estado de São Paulo. Todas as unidades possuem laboratórios de controle de qualidade da cana que avaliam, entre outros parâmetros, o açúcar total recuperável (ATR), utilizado como base para o pagamento a fornecedores. Ainda, realizam análises de seus subprodutos, como por exemplo vinhaça, torta de filtro e cinzas, seja para uso agronômico como fertilizantes, ou para atender legislação vigente para seu descarte. A determinação do ATR em cana-de-açúcar segue um protocolo que conta com diversas etapas e diferentes equipamentos. Igualmente, as análises dos subprodutos que são reaproveitados como fertilizantes, em particular cinzas, torta de filtro e vinhaça, são realizadas através da digestão ácida e/ou diluição das amostras, seguida da leitura em equipamentos de espectrofotometria. Tais procedimentos requerem reagentes ácidos, ou que contém elementos potencialmente tóxicos. Além de serem nocivos ao ambiente, eles geram resíduos que necessitam de tratamento para adequado descarte. Por fim, os métodos atualmente empregados, insalubres de acordo com a legislação, demandam expressivo aporte de mão de obra e equipamentos, o que eleva seus custos e aumenta o tempo para obtenção dos resultados. Este projeto visa desenvolver um equipamento para a determinação do teor de POL (% massa/massa de sacarose), Brix (% massa/massa de sólidos solúveis) e fibra diretamente nos colmos de cana, e a quantificação simultânea e rápida de nutrientes de interesse agronômico em fertilizantes orgânicos, empregando-se a técnica de espectroscopia de fluorescência de raios X dispersiva em energia (EDXRF). O projeto tem como intuito diminuir/eliminar os procedimentos de preparo de amostras, diminuindo os custos com reagentes, mão de obra e o tempo para obtenção dos resultados. As atividades se iniciarão com a realização de testes prévios para adequações no equipamento, juntamente com o desenvolvimento de suas plataformas operacionais de software e hardware. Simultaneamente, o equipamento será levado a duas usinas de produção de açúcar e etanol e a um laboratório de análise de fertilizantes para construção do banco de dados. Posteriormente, será realizada a etapa de processamento dos dados e validação dos modelos estatísticos. Os principais assets que serão criados ao longo do projeto são um equipamento de EDXRF dedicado ao ambiente da agroindústria e um software contendo uma biblioteca capaz de transformar os sinais analíticos da fluorescência e espalhamento de raios X em informação estratégica para o setor sucro-alcooleiro. Inicialmente, decidiu-se focar no mercado sulco energético devido à sua importância econômica (2% do PIB) e social (ca. 800 mil empregos diretos). Todavia, o equipamento pode ser adaptado e calibrado para determinação de outras variáveis de interesse agroindustrial, como por exemplo determinação do teor de proteína e óleo em soja, quantificação de elementos em matérias primas utilizadas na fabricação de ração ou realização da diagnose nutricional em plantas. Espera-se que após a validação deste método, consiga-se realizar a venda de um equipamento para uma das unidades produtoras colaboradoras no desenvolvimento deste projeto, gerando assim, aporte financeiro inicial para custear as próximas operações da empresa. (AU)