Minerais da fração argila de solos amazônicos e síntese de óxidos dealumínio: morfologia e cristalinidade

Abstract

A Amazônia é um importante bioma brasileiro, sendo considerada a maior e uma das mais biodiversas florestas tropicais do planeta. É também o mais extenso bioma deste país, ocupando quase metade de seu espaço territorial. Porém, apesar de sua importância, observa-se que ainda há grande necessidade de promover o avanço do conhecimento acerca dos solos amazônicos e suas inter-relações. Trabalhos recentes vêm mostrando que as gibbsitas de solos amazônicos apresentam características morfológicas e cristalinidade mais semelhantes àquelas de gibbsitas provenientes de depósitos geológicos, quando comparadas às gibbsitas de solos de outras regiões do Brasil. De forma semelhante, observa-se normalmente que as caulinitas dos solos amazônicos são mais cristalinas do que aquelas de outras regiões do Brasil. Informações sobre quais fatores levam à formação de caulinitas e gibbsitas mais cristalinas nessa região, entretanto, são relativamente escassas. Nesse contexto, objetivou-se com esse estudo avaliar a mineralogia e as características cristalográficas dos minerais mais comuns em solos amazônicos de terra firme, buscando-se estabelecer relações entre esses atributos com seu ambiente de formação. Foram avaliadas amostras dos horizontes A e B de 23 solos amazônicos bem desenvolvidos de terra firme, as quais foram caracterizadas do ponto de vista químico, físico e mineralógico. Observou-se, com os resultados obtidos, que as goethitas dos solos avaliados apresentaram teores elevados de alumínio estrutural, e a cristalinidade desse mineral foi melhor em goethitas mais substituídas por alumínio. As caulinitas e gibbsitas apresentaram melhor cristalinidade nos solos amazônicos, quando comparadas àquelas de solos de outras regiões do Brasil. A melhor cristalinidade da caulinita nesses solos pode estar relacionada à rápida ciclagem biogeoquímica de silício, favorecendo a permanência de caulinitas na forma de cristais grandes e de boa cristalinidade. Observa-se que a cristalinidade da caulinita é afetada também pelo material de origem dos solos, com caulinitas mais cristalinas sendo identificadas em solos derivados de rochas sedimentares. Solos derivados de rochas cristalinas, por outro lado, apresentaram caulinitas de pior cristalinidade, mas ainda melhor do que aquela de solos de outras regiões do Brasil. Além do estudo de minerais do solo, observa-se uma crescente necessidade de produção e caracterização de minerais sintéticos, particularmente, dos óxidos de alumínio. Além da importância desses materiais para aplicações industriais, o estudo de seus processos de síntese pode contribuir para melhorar o entendimento sobre a gênese de minerais de alumínio no solo. A síntese desses materiais foi conduzida priorizando a utilização de protocolos simples e de fácil execução. Buscou-se ainda produzir e caracterizar óxidos de alumínio sintéticos na presença de aditivos que representam componentes abundantes nos solos, além de testar a influência de ciclos de umedecimento e secagem sobre os materiais sintetizados. As metodologias de síntese utilizadas foram eficientes para a produção de nanocristais de bayerita de elevada cristalinidade, de forma rápida e simples. Variações na técnica utilizadas permitiram produzir ainda pseudoboehmita e γ-alumina sintéticas. As metodologias apresentadas, portanto, permitiram a síntese de três óxidos de alumínio puros, por meio de técnicas simples, rápidas e de fácil condução. Palavras-chave: Solos Amazônicos. Mineralogia de Solos. Caulinita. Gibbsita. Goethita. Minerais Sintéticos. Bayerita. Pseudoboehmita. Gama-Alumina.

The Amazon is an important Brazilian biome, being considered the largest and one of the most biodiverse tropical forests on the planet. It is also the most extensive biome in this country, occupying almost half of its territorial space. However, despite its importance, it is observed that there is still a great need to promote the advancement of knowledge about the Amazonian soils and their interrelationships. Recent work has shown that gibbsites from Amazonian soils have morphological characteristics and crystallinity more similar to those of gibbsites from geological deposits, when compared to gibbsites from soils in other regions of Brazil. Similarly, it is commonly observed that kaolinites from Amazonian soils are more crystalline than those from other regions of Brazil. Information about which factors lead to the formation of more crystalline kaolinites and gibbsites in this region, however, is relatively scarce. In this context, the aim of this study was to evaluate the mineralogy and crystallographic characteristics of the most common minerals in Amazonian upland soils, seeking to establish relationships between these attributes and the formation environment of these soils. Samples of the A and B horizons of 23 well-developed dry land soils, distributed in 7 Amazonian cities, were evaluated. These samples were characterized from a chemical, physical and, specially, mineralogical point of view. It is observed that the goethites of the evaluated soils presented high levels of structural aluminum, and the crystallinity of this mineral was better in goethites more replaced this cation. Kaolinites and gibbsites showed better crystallinity in Amazonian soils, when compared to soils from other regions of Brazil. The better kaolinite crystallinity in these soils may be related to the rapid biogeochemical cycling of silicon, favoring the permanence of kaolinites in the form of large crystals with good crystallinity. It is observed that the crystallinity of kaolinite is also affected by the parent material of the soils, with more crystalline kaolinites being identified in soils derived from sedimentary rocks. Soils derived from crystalline rocks, on the other hand, presented kaolinites of worse crystallinity, but still better than that of soils from other regions ofBrazil. In addition to the study of soil minerals, there is a growing need for the production and characterization of synthetic minerals, particularly aluminum oxides. In addition to the importance of these materials for industrial applications, the study of their synthesis processes can contribute to a better understanding of the genesis of aluminum minerals in the soil. The synthesis of these aluminum oxides was conducted prioritizing the use of simple and easy-to-execute protocols. This work also sought to produce and characterize synthetic aluminum oxides in the presence of additives that represent abundant components in soils, in addition to testing the influence of wetting and drying cycles on the synthesized materials. The synthesis methodologies used were efficient for the production of high crystallinity synthetic bayerite nanocrystals. Variations in the technique used allowed the production of synthetic pseuboboehmite and -alumina. The methodologies presented, therefore, allowed the synthesis of three pure aluminum oxides, through simple, fast and easy- to-conduct techniques.

Keywords: Amazonian Soils. Soil Mineralogy. Kaolinite. Gibbsite. Goethi.