EDNA MARIA BONFIM-SILVA · 2020. 11. 10. · Edna Maria Bonfim-Silva . APRESENTAÇÃO Em termos...

EDNA MARIA BONFIM-SILVA

Edna Maria Bonfim-Silva

Editora

CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA

2020 Uniedusul Editora

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Editor Chefe: Profº Me. Welington Junior Jorge

Diagramação e Edição de Arte: Uniedusul Editora

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10.29327/524552


PREFÁCIO

A minha fé...

Bendita seja a minha fé que me permite criar asas para voar e romper o medo quando não

existir chão...

Bendita seja a minha fé que aumenta a minha resistência e que permite e favorece a minha

resiliência...

Bendita seja a minha fé que permite abraçar os desafios, com a certeza que existe um Deus

misericordioso que me guia, impulsiona e me ampara nos momentos mais difíceis da minha

caminhada...

Bendita seja a minha fé que faz parte da minha essência ... Contribui com o que sou... A

minha essência é o que vem da minha alma... A minha essência é o que jamais poderá ser alterada...

Bendita seja a minha fé que me permite evoluir do lado pessoal e profissional.

Bendita seja a minha fé que me permite confiar que tudo pode sim melhorar... Tudo se torna

menos difícil quando encaro os desafios com fé em Deus e em Nossa Senhora...

Bendita seja a minha fé...


APRESENTAÇÃO

Em termos gerais, o acesso à informação tem melhorado, seja devido ao acesso à internet, seja

pelo acesso à educação básica, que tem evoluído com o passar do tempo ou, ainda, pela própria

maneira de encarar o mundo por parte das novas gerações frente ao uso responsável dos

conhecimentos adquiridos. Assim, ocorre intensa preocupação para a conservação e manejo racional

dos recursos naturais nos processos produtivos, que vem se intensificando a cada ano.

O uso sustentável dos recursos naturais e os novos processos produtivos caminham no sentido

de conservação do solo e água, e de melhorar o gerenciamento de resíduos, buscando novas

alternativas para minimizar os impactos ambientais. Frente a isso, é necessário diversificar fontes de

insumos agrícolas, principalmente alternativas que utilizem resíduos de origem vegetal de maior

eficiência para a agricultura.

Na agricultura, o uso de resíduos sólidos é vantajoso, sendo alguns deles constituídos de

quantidades significativas de nutrientes benéficos para o sistema solo-planta, como a cinza vegetal,

que pode ser utilizada de forma segura como corretivo e fertilizante.

Com o mesmo intuito de conservar os recursos ambientais, um novo produto, o biochar, vem

sendo desenvolvido com o aproveitamento de materiais orgânicos. O biochar é um condicionador do

solo, que retém grande quantidade de carbono por um longo período, sendo utilizado na agricultura

com muita similaridade de seus efeitos, comparados a cinza vegetal.

O livro “Cinza Vegetal e Biochar na Agricultura” traz uma abordagem didática baseada nas

definições, diferenças, similaridades, utilizações, impactos, aplicações, legislações vigentes e

resultados desses materiais na agricultura. Assim, os autores, com a colaboração do GPAS (Grupo de

Práticas em Água e Solo), elaboraram os capítulos objetivando contribuir com um tema importante,

e ainda escasso na literatura brasileira, quando se trata de livro didático, principalmente sobre a

caracterização e destinação da cinza vegetal e do biochar na agricultura.

Boa leitura.


SUMÁRIO

CAPÍTULO 01..................................................................................................................................07 CINZA VEGETAL COMO CORRETIVO E FERTILIZANTE


Alessana Franciele Schlichting

Jefferson Vieira José

CAPÍTULO 02..................................................................................................................................31 BIOCHAR: DEFINIÇÕES E APLICAÇÕES NA AGRICULTURA



Jefferson Vieira Jose

Tonny José Araújo da Silva

CAPÍTULO 03..................................................................................................................................42 CINZA VEGETAL NOS ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO

Thiago Franco Duarte



CAPÍTULO 04..................................................................................................................................62 CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA REMEDIAÇÃO


Rackel Danielly de Souza Alves

Alisson Silva Costa1

Maria Aparecida Peres-Oliveira

CAPÍTULO 05..................................................................................................................................77 CINZA VEGETAL NA GERMINAÇÃO DE SEMENTES

André Pereira Freire Ferraz


CAPÍTULO 06..................................................................................................................................86 PRODUÇÃO AGRÍCOLA VS. PRESERVAÇÃO DO CERRADO: O QUE A CINZA VEGETAL TEM

A VER COM ISSO?

Adriane Barth

CAPÍTULO 07..................................................................................................................................96 TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO DE CINZA VEGETAL E BIOCHAR

William Fenner



CAPÍTULO 08................................................................................................................................103 LEGISLAÇÃO SOBRE O USO DA CINZA VEGETAL E BIOCHAR

Ana Paula Alves Barreto Damasceno


1 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Rondonópolis, Mato Grosso.


Capítulo 01 Cinza vegetal como corretivo e fertilizante


1

Alessana Franciele Schlichting 1

Jefferson Vieira José1

RESUMO: A cinza vegetal é um resíduo proveniente da queima de biomassa vegetal resultante da

produção de energia elétrica. Essa queima de biomassa no sistema pode acarretar em problemas

ambientais, devido ao alto volume de material queimado associado a falta de planejamento para uma

destinação segura desse resíduo ao ambiente. Nesse contexto, com foco nas questões ambientais e na

produção agrícola, esse capitulo faz uma abordagem da possibilidade de utilização desse resíduo na

agricultura e traz alternativas de aproveitamento da cinza vegetal. A cinza vegetal pode ser utilizada

como corretivo e fertilizante sendo capaz de proporcionar aumento na produtividade e qualidade das

culturas. A cinza vegetal possui qualidade como corretivo e fertilizante, sendo essas características

relacionadas a matéria prima e a forma de combustão utilizada no processo de produção. Assim, a

análise química da cinza vegetal como corretivo ou fertilizante é recomendada antes da sua utilização.

No entanto, para sua aplicação deve-se levar em consideração a classe de solo, espécie vegetal,

quantidade utilizada e formas de aplicação. A cinza vegetal tem apresentado efeitos positivos no

crescimento, desenvolvimento, produção e na nutrição mineral das plantas. Por isso, os principais

aspectos considerados estão relacionados a destinação segura da cinza vegetal no ambiente e seu

melhor aproveitamento como corretivo e fertilizante para redução dos custos dos produtores rurais

com aquisição de insumos agrícolas. Esse capítulo traz também uma explanação mais geral sobre

outras formas de aproveitamento desse resíduo e o seu ciclo no ambiente.

ABSTRACT: Wood ash is a residue from the burning of plant biomass resulting from the production

of electricity. This burning of biomass in the system can lead to environmental issues due to the high

volume of burnt material associated with the lack of planning for safe disposal of this waste to the

environment. In this context, focusing on environmental issues and agricultural production, this

chapter approaches the possibility of using this residue in agriculture and offers alternatives for using

wood ash. It can be used as a corrective and fertilizer being able to provide increased productivity

and quality of crops. Wood ash has quality as a concealer and fertilizer, these characteristics being

related to the raw material and the combustion form used in the production process. Thus, chemical

analysis of wood ash as a corrective or fertilizer is recommended before use. However, for its

application, the soil class, plant species, amount used and application forms must be taken into

account. Wood ash has shown positive effects on plant growth, development, production, and mineral

nutrition. Therefore, the main aspects considered here are related to the safe disposal of wood ash in

the environment and its better use as a corrective and fertilizer to reduce the costs of rural producers

with the purchase of agricultural inputs. This chapter also provides a more general explanation of

other ways to use this waste and its cycle in the environment.


8

INTRODUÇÃO

A cinza vegetal é um resíduo sólido das indústrias cuja energia é proveniente da queima de

biomassa vegetal. O que se tem observado a nível mundial é a ocorrência de um aumento da

disponibilidade de cinza vegetal, devido a crescente utilização de combustíveis fósseis para geração

de energia. Assim, surge a necessidade de estudos para a sua destinação de forma segura no ambiente.

Esse subproduto tem sido utilizado de diversas formas, sendo uma das mais expressivas sua utilização

como corretivo e fertilizante alternativo nos solos agricultáveis. Esse resíduo tem um alto potencial

na correção da a acidez do solo e na melhoria da fertilidade por ser rica em nutrientes essenciais as

plantas. A cinza também vem sendo utilizada como matéria prima, base para composição de

substratos no desenvolvimento de mudas e para produção de organomineral. Assim, a utilização de

cinza vegetal na agricultura pode proporcionar a diminuição da degradação do solo que pode ser

química, física e biológica. A destinação da cinza vegetal como corretivo e fertilizante na agricultura

aumenta a sustentabilidade da segurança alimentar e a gestão desse resíduo no ambiente de forma

segura.

Embora a utilização da cinza vegetal em cultivos seja uma prática que tem proporcionado

aumento na produção e melhoria na qualidade das culturas, o problema com destino desse resíduo

sólido, tem levantado alguns questionamentos sobre os efeitos nas propriedades químicas do solo em

diversas condições tais como a dose utilizada, a classe de solo, a frequência de aplicação do resíduo,

a forma de aplicação e a qualidade do resíduo.

Nesse capitulo serão abordados alguns conceitos específicos para a cinza vegetal, bem como

os seus efeitos como corretivo e fertilizante na agricultura. Serão apresentados ao longo do capitulo

dados de pesquisa que comprovam que sua utilização na agricultura pode ser uma boa alternativa para

um destino seguro no ambiente.

CINZA VEGETAL – Definições e Produções

A cinza vegetal é um material sólido e acinzentado (Figura 1), podendo apresentar de tom

cinza mais claro até o cinza escuro próximo a cor preta, resultado da incineração de qualquer material

orgânico passível de queima completa (Coelho & Costa, 2007). A cinza é um subproduto que surge

após a geração de vapor para produção de energia térmica, pela combustão de troncos de árvores,

cavacos, casca, galhos, feno, serragem, briquetes, carvão mineral, podas de árvores urbanas, dentre

outras.

9


A cinza vegetal pode ser armazena no próprio campo, desde que seja coberta com uma lona,

para que não espalhe com o vento e não fique muito úmida com a chuva, assim fica mais próximo

possível da cultura a ser adubada.

Figura 1. Cinza vegetal disposta no campo para aplicação em área de recuperação de pastagem no cerrado mato-

grossense. Rondonópolis-MT. Fonte: Os autores

No processo de produção da cinza vegetal uma tonelada de madeira (100% material seco)

utilizada em gerador de vapor (caldeira), produz aproximadamente 1 megawatt-hora de eletricidade,

o que é suficiente para abastecer 1.000 casas por 1 hora, o que geraria de 0,08 a 0,20 m3 de cinza

vegetal (Meyer et al.,1999).

A utilização dessa biomassa vegetal para produção de energia térmica, comumente utilizada

em indústrias, está crescendo mundialmente, devido a necessidade em se utilizar fontes de energia

renováveis em resposta as preocupações com as mudanças climáticas (McKendry, 2002). Na Europa

para atender as novas políticas de obtenção de energia sustentável serão necessários um aumento de

130% na queima de madeira até 2024 (Searchinger et al., 2018). Essa é a tendência da maioria dos

países do mundo, devido à preocupação em reduzir a emissão de CO2 na atmosfera. Esse tipo de

geração de energia emite baixo índice de gases de efeito estufa (CO2, CH4 e N2O), sendo a emissão

desses gases na ordem de 2-19% das emissões a partir de uma fonte de energia equivalente (Raymer,

2006).

As fábricas de produção de celulose produzem em torno de 40 t de cinza vegetal a cada 100 t

de celulose produzida (Bellote et al., 2003). Essa quantidade de cinza vegetal produzida varia de

acordo com o material utilizado, temperatura de combustão e com as especificidades do gerador de

vapor.

Assim, deve-se levar em consideração que o valor calorífero gerado depende do material

utilizado. Em muitos países que utilizam diferentes materiais vegetais como biocombustíveis

produzem diferentes quantidades de cinza vegetal. Em levantamento realizado por Tan & Lagerkvist

(2011), demonstraram que existe um valor calorífero bruto para cada material vegetal utilizado e a

quantidade de cinza vegetal produzida (Tabela 1).


10

Tabela 1. Cinza vegetal e valor calorífero bruto dos diferentes biocombustíveis

Biomassa Cinza Vegetal (%) Mj kg-1

Caroço de pêssego 0,38 22,02

Bagaço de cana-de-açúcar 2,84 21,16

Bagaço de azeitona 4,42 19,97

Palha de trigo 6,22 18,50

Triagem de grãos 9,02 16,40

Palha de arroz 10,46 14,40

Alga (Sargassum natans) 29,09 8,68

Fonte: Tan & Lagerkvist (2011).

No entanto, os produtos tradicionais da biomassa florestal para geração de calor podem ser

misturados por produtos com maior rendimento energético por meio da técnica de densificação da

biomassa. Um exemplo disso são os resíduos da indústria moveleira, como maravalhas, briquetes e

pó de serra. A densidade energética do briquete é cerca de sete vezes maior que a da madeira e,

consequentemente, maior poder calorífico, usado quando disponível na mistura para combustão

(Abreu et al., 2014).

A cinza vegetal pode ser dividida em dois tipos: a volante (fly-ash) e a de fundo (bottom-ash).

A cinza volante é a mais fina (

11


Figura 2. Mecanismos envolvidos na formação das cinzas de fundo e volantes. Fonte: Adaptado de Silva (2016).

Silva (2016) distinguiu várias classificações para a cinza vegetal, segundo à origem, fonte e

propriedades físico-químicas. Dentro de cada uma dessas distinção pode-se mensurar a finalidade de

destinação do material (Tabela 2).

Tabela 2. Classificação da biomassa quanto à origem, fonte e propriedades físico-químicas.

Fonte: Silva (2016)

Origem Propriedades Origem e fonte

Resídos primários provinientes da floresta e

agricultura (bicadas, cepos, etc)

Biomassa lenhos: softwood, hardwood, casca folhas

bicadas pellets, briquetes resíduos sivícolas, cepos, etc

Biomassa lenhosa: inclui resíduos primários,

secudários, terciários e culturas energéticas

Resíduos secundários resultantes do

processameto da biomma (estilja, pellets, briquetes,

casca desfibrada, etc)

Herbárceas e resíduos agrícolas matos, bagoço de azeitona, casca de arroz, palha, sementes. Frutos,

flores, pinhas, caroços, relva, etc

Herbárceas e resíduos agrícolas igual à

propriedades, sem incluir frutos, sementes e caroços, pinhas, casca de frutos, etc

Resíduos terciários derivados das commodities

(madeira de mobiliário e construção, etc)

Biomassa aquática: algas e espécies unicelulares

Frutos: caroços, sementes, frutos, etc

Biomassa proviniente de culturas energéticas

Biomassa animal e resíduos alimentares: camas de gado,

resíduos de talho, etc.

Mistura de diferentes biomassas

Biomassa contaminada e resíduos de biomassa

industrial: resíduos sólidos urbanos, madeira de mobiliário e construção, lamas, caixas de

madeira, papel e cartão etc

Mistura de diferentes biomassas


12

Cinza Vegetal na Agricultura

A cinza vegetal pode ser utilizada na agricultura como corretivo de acidez e fertilizante do

solo fornecendo nutrientes para as plantas. No sistema solo-planta a participação da cinza vegetal,

por ser um material alcalino, tem efeito direto na diminuição da acidez do solo, neutralizando a

toxicidade pelo alumínio (Al3+), aumentando a disponibilidade de nutrientes na solução do solo e a

capacidade de troca catiônicas (Figura 3). Geralmente a cinza vegetal fornece nutrientes ao solo como

magnésio, cálcio, fósforo e potássio (Osaki & Darolt, 1991; Maeda et al., 2017; Ferreira et al., 2012;

Bonfim-Silva et al., 2013 e Bonfim-Silva et al., 2019b) em relação aos outros nutrientes, também

contidos no material.

Figura 3. Cinza vegetal como corretivo e fertilizante no solo. Fonte: Os autores

Nesse contexto, é importante ressaltar que a quantidade de argila no solo influência

diretamente no efeito da cinza vegetal na reação correção da acidez do solo. Assim, quanto menor o

poder tampão (mais arenoso for o solo), mais resistente o solo será a mudança de pH, o que pode ser

observado em experimento realizado por Bonfim-Silva et al. (2020b) em que se avaliaram o cultivo

de cebolinha em função de doses de cinza vegetal e de duas classes de solo sendo o Latossolo

Vermelho e Neossolo Quartzarênico (Figura 4).

13


Figura 4. pH do solo cultivado com cebolinha em função de doses de cinza vegetal (A) e da classe de solo avaliada (B).

** e * = significativo a 1 e 5%, respectivamente. LatV = Latossolo Vermelho e NeoQ = Neossolo Quartzarênico. As

barras verticais são o intervalo de confiança para a média (95%).

Fonte: Bonfim-Silva et al. (2020b).

Além das mudanças nas propriedades químicas, a adição de cinza vegetal em solos altera

características físicas com a diminuição da densidade e aumento da porosidade total do solo

(Karmakar et al., 2010), o que melhora a aeração e consequentemente melhora a disponibilidade de

nutrientes para as plantas por deixar o espaço poroso em condições mais adequadas.

Nesse contexto, o aproveitamento do cinza vegetal (resíduo industrial) e os benefícios como

corretivo e fertilizante, ainda acarreta economia ao produtor, pois a cinza vegetal é comercializada

em muitos países a custo menores que o calcário agrícola. Assim, além da economia com o valor de

aquisição do calcário tem-se a diminuição dos custos da aquisição de fertilizantes minerais, levando-

se em consideração os nutrientes minerais que a cinza vegetal disponibiliza ao solo.

Além do efeito como fertilizante e corretivo a cinza vegetal pode ser utilizada na

biorremediação do solo contaminados com As, Zn, Cu, Cd e Pb, podendo imobiliza-los ou diminuir

sua mobilidade, além de poder favorecer o melhor desenvolvimento de minhocas (Pukalchik et al.,

2018).

Para sua aplicação, não se aplica cinzas imediatamente antes do plantio ou durante a

emergência inicial, pois pode causar condições alcalinas concentradas de curto prazo que pode

interferir no crescimento da planta. As cinzas também podem absorver pesticidas se ter um tempo

para neutralizar no solo, portanto, evite aplicações químicas por três a cinco dias antes ou depois

aplicação de cinza vegetal (Risse & Gaskin, 2013).

Ação da cinza vegetal como corretivo de solo

A acidificação do solo está associada a perdas de bases trocáveis (Ca, Mg, K e Ca) devido à

lixiviação, prática agrícola sem correção do solo usa de fertilizantes e absorção de nutrientes pelas


14

plantas (Malavolta, Vitti & Oliveira, 1997). Além desses fatores, a mineralização da matéria orgânica

também pode contribuir para acidificação do solo (Hede et al., 2001).

Quanto menor for o pH do solo, maiores serão as concentrações de alumínio na forma de Al3+

que está relacionado à redução de bases trocáveis na solução (Malavolta, Vitti & Oliveira, 1997).

Alto teor de alumínio na solução do solo pode causar danos ao sistema radicular das culturas,

deixando-o esponjoso e expeço reduzindo o crescimento, superfície, expansão, alongamento e divisão

de células radiculares (Kochian, 1995; Barcelo & Poschenrieder, 2002; Kochian et al., 2004)

prejudicando a eficiência na absorção de nutrientes pelas plantas. Quando o pH do solo está inferior

a 5,5, formas solúveis de Al são disponíveis para as plantas principalmente, Al3+ sendo o maior fator

limitante a produção agrícola.

A capacidade da cinza vegetal em neutralizar um solo ácido dependente da quantidade e do

nível de solubilidade das bases alcalinas (Ca+Mg+K+Na) associados a carbonatos, óxidos,

hidróxidos, cloretos, sulfatos, fosfatos, nitratos, silicatos e material amorfo (Füzesi, Heil & Kovács,

2015; Bezerra et al., 2016), esses reagem com H+ e Al3+ no solo, diminuindo a acidez trocável e

aumentam o pH. Assim, quando a cinza vegetal entra em contato com o solo ácido o Al3+ é precipitado

devido suas propriedades alcalinas (Meriño-Gergichevich et al., 2010).

As cinzas volantes podem ter maior poder neutralizante na média de 50% de CaCO3, enquanto

as cinzas de fundo apresentam poder neutralizante de 20 a 25% de CaCO3 (Nurmesniemi et al., 2012,

Dahl et al., 2009 e 2010). Assim, o poder neutralizante da cinza vegetal também variar de acordo com

a granulometria da cinza. Porém, esses valores apresentados ainda são menores do que os materiais

comerciais típicos utilizados para calagem, o calcário, cal virgem e cal hidratado.

A eficiência desse material como alternativa para correção do pH do solo varia de acordo com

a sua dose aplicada (Figura 5).

Figura 5. Variação do pH no solo em função das doses de cinza vegetal. Fonte: Adaptado de Bezerra et al. (2016);

Bonfim-Silva et al. (2013); Bonfim-Silva et al. (2015).

15


A quantidade de cinza vegetal a ser aplicada como corretivo pode ser efetuada com base na

equação 1, conforme (Risse & Gaskin, 2013).

Equação 1

Dose de cinza vegetal (t/ha) =Dose de calcário recomendada (t/ha)

PRNT da cinza ÷ 100

Exemplo de utilização da fórmula:

Após análise do solo, em uma fazenda no Estado de Mato Grosso, verificou-se a

necessidade de correção de acidez do solo. Após cálculos, foi constatado que seriam necessários

a aplicação de 2 t ha-1 de calcário com PRNT 98%. O produtor optou por aplicar a cinza vegetal

para correção do seu solo, porém a cinza disponível na propriedade tem um PRNT de 50%.

Quantas t ha-1 de cinza vegetal serão necessárias para corrigir esse solo?

Dose de cinza vegetal (t/ha) =2 (t/ha)

50 ÷ 100

Dose de cinza vegetal (t/ha) =2

0,5

Dose de cinza vegetal = 4 t ha-1

Assim serão necessárias t ha-1 de cinza vegetal para corrigir o pH do solo ao nível desejado.

Caso o Poder Relativo de Neutralização Total (PRNT) da cinza vegetal seja baixo de 50%,

pode-se utilizá-la como um complemento a calagem ao invés de um substitutivo total ao calcário.

Essa substituição parcial ajuda a potencializar a produção e minimizar a quantidade de calcário a ser

utilizado (Clapham & Zibilske, 2008), podendo proporcionar economia ao produtor.

A cinza vegetal também vem sendo transformada para diminuir sua perda no transporte e

aumentar sua eficiência de aplicação, alguns procedimentos como a granulação, carbonatação ou

mistura com outros materiais, vem ocorrendo pelo mundo se tornando em materiais ainda mais

competitivos como corretivos e fertilizante.

Em trabalho desenvolvido por Bonfim-Silva et al. (2020c) utilizando cinza vegetal na

formulação de um organomineral, observaram que o efeito foi significativo no aumento pH do solo

quando se utilizou a adubação orgânica (exclusiva com cinza vegetal) e o organomineral a base de

cinza vegetal e adubo mineral (Figura 6). Pode-se observar que todos os fertilizantes com a presença

da cinza vegetal contribuíram com o aumento significativo no pH do solo, quando comparado apenas

ao tratamento com adubação exclusiva com adubo mineral.

Dose de cinza vegetal (t/ha) =Dose de calcário recomendada (t/ha)

PRNT da cinza ÷ 100


16

Figura 6. Reação do solo (pH em CaCl2) após a colheita, aos 75 dias após a emergência do feijão-caupi. Barras com a

mesma letra não são estatisticamente diferentes, teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. Fonte: Os autores.

Ação da cinza vegetal na fertilidade do solo

Na cinza vegetal pode ser encontrada a maioria dos nutrientes da biomassa após a combustão

de todo o carbono orgânico (Jenkins, 1998). Essa composição pode ser muito variável e de difícil

padronização. Na Tabela 3 podem-se observar os resultados de alguns trabalhos que caracterizaram

a cinza vegetal da região de Rondonópolis-MT como corretivo e fertilizante. Para essas

caracterizações utilizou-se a metodologia proposta por Osaki & Darolt (1991).

Tabela 3. Composição química da cinza vegetal produzidas na região de Rondonópolis, MT.

pH N P2O5 K2O Ca Mg Na SO4 Zn Cu Fe Mn B Si

CaCl2 g kg-1

NA1 NA 16,7 27,2 27,0 NA NA 14,9 0,10 0,10 NA 0,1 0,2 NA

10,72 NA 29,8 33,2 31,5 NA NA 1,5 0,11 0,11 NA 0,7 0,15 NA

11,83 0,25 48,5 16,6 NA 28,5 NA 2,8 0,13 0,00 NA 0,5 0,2 187,0

10,74 3,10 9,6 34,7 33,0 21,0 0,13 2,0 0,1 0,0 10,3 0,4 0,1 274,4

NA= não analisado; N=Nitrogênio; P2O5 = fósforo em citrato neutro de amônio e água (CNA +Água); K2O=Potássio; Ca=Cálcio; Mg=Magnésio; Na= Sódio; SO4=Enxofre; Zn= Zinco total; Cu= Cobre total; Mn=Manganês total; B=Boro total; Si= Silício. Fonte: 1- Bonfim-Silva et al. (2013); 2- Espírito

Santo et al. (2018); 3- Bonfim-Silva et al. (2018); 4- Bonfim-Silva et al. (2019a).

As concentrações de nutrientes disponíveis na cinza vegetal irão variar significativamente de

acordo com a matéria prima utilizada na combustão, a temperatura de queima desse material e seu

armazenamento.

A cinza vegetal pode conter quantidades diferentes da maioria dos nutrientes requeridos para

o crescimento de plantas. Apresenta, geralmente, cálcio, magnésio e potássio (Etitgni &

b

a a

0

1

2

3

4

5

6

7

Mineral Organic Organomineral

pH

do

so

lo

Fertilizante

17


Campbell,1991; Saarsalmi, Mälkönnen & Piirainen, 2001; Iqbal & Lewandowski, 2016), porém

contêm pequenos traços de nitrogênio, devido à sua baixa temperatura de volatilização (Saarsalmi,

Mälkönnen & Piirainen, 2001) e pouco fósforo (Hakkila & Halaja, 1983) conforme visto

anteriormente na Tabela 3.

Nas Figuras 7 e 8, pode-se observar que em experimentos desenvolvido com capim-mombaça

(Megathyrsus maximus) e com feijão mungo (Vigna radiata L.), demonstram o efeito da cinza vegetal

no desenvolvimento da parte aérea e do sistema radicular das culturas quando se utiliza doses de cinza

vegetal.

Figura 7. Panicum maximum cv. Mombaça, cultivado em vasos, submetido a doses de cinza vegetal (0, 8, 16, 24 e 32 g

dm-3). Fonte: Os autores.

Figura 8. Feijão Mungo (Vigna radiata L.), cultivados em vasos sob tensão de água de 4 kPa, submetido a doses de cinza

vegetal (0, 16 e 32 g dm-3). Fonte: Dourado (2020).


18

A aplicação da cinza vegetal aumenta o desenvolvimento das plantas (Figura 9), assim como

a concentração de macronutrientes e micronutrientes e por consequência sua produtividade (Figura

10) com o aumento das doses de cinza vegetal, como relatado em diversos trabalhos.

Na figura 9, demonstra-se o aumento da massa seca das folhas em dois solos (Latossolo e

Argissolo) após aplicação de doses de cinza vegetal, em vasos plásticos em casa de vegetação.

Figura 9. Desenvolvimento das plantas de Urocloa brizantha cv. Marandu em função das doses de cinza vegetal em duas

classes de solos. Fonte: Adaptado de Bezerra (2018).

Efeito da adubação com a cinza vegetal também foi verificado por Espírito Santo et al. (2018),

em que a sua aplicação com manejo não incorporado ao solo, em experimento ao campo, apresentou

maior massa seca da parte área da Urocloa brizantha cv. Marandu em recuperação (Figura 10). Esses

resultados trazem as informações praticas em relação ao manejo da cinza vegetal em área de

pastagem, pois pode-se observar que o manejo de aplicação da cinza vegetal quando não incorporada

ao solo (aplicada apenas na superfície do solo sem a incorporação com a grade leve) apresenta efeito

de maior produção por não provocar o efeito da grade causando danos ao sistema radicular na sendo

na fase inicial de recuperação. Desse modo, em áreas de recuperação de pastagem a melhor

recomendação é para a aplicação de cinza vegetal na superfície do solo, para que a gramínea

forrageira faça maior absorção e aproveitamento dos nutrientes, refletindo na sua produtividade.

19


Figura 10. Massa seca da parte aérea no primeiro corte das plantas de Urocloa brizantha cv. Marandu submetido ao

manejo de aplicação da cinza vegetal na superfície do solo sem incorporação (linha superior) e incorporado ao solo com

grade leve (linha inferior), aos 30 dias após a aplicação de cinza vegetal em área de recuperação de pastagem no Cerrado

mato-grossense. CZ=Cinza Vegetal, *=significativo a 5% de probabilidade. Fonte: Espírito Santo et al. (2018)

Pesquisas realizadas com a adubação com cinza vegetal no desenvolvimento vegetativo e nas

características produtivas de diversas culturas são amplamente discutidas na literatura e vem

demostrando o potencial desse resíduo na substituição total ou parcial ao calcário agrícola em

diferentes culturas e classes de solo (Bonfim-Silva et al., 2020a; Bonfim-Silva et al., 2020b; Bonfim-

Silva et al., 2019a).

Nesse contexto, vale ressaltar que, embora nesse capitulo venha sendo apresentado trabalhos

científicos para abordagem do tema, em termo de aplicação pratica se tem vários relatos sobre a

utilização da adubação exclusiva ou parcial com cinza vegetal por pequenos e médios produtores,

principalmente com cultivos de hortaliças e em área de pastagens.

A cinza vegetal tem pequena quantidade de nitrogênio e fósforo residuais que está diretamente

ligada à temperatura de combustão que esses materiais são expostos para a geração de energia, que

geralmente podem ultrapassar 800°C. O nitrogênio volatiliza após a temperatura de 200°C. De acordo

com Tan & Lagerkvist (2011) o fósforo condensa na forma de óxidos de fósforo na faixa de

temperatura de 400-600°C.

De qualquer forma, a cinza irá conter macronutrientes e micronutrientes, sendo variada apenas

suas concentrações. A solubilidade dos macronutrientes nas cinzas diminuem na seguinte ordem K>

Mg> Ca> P (Eriksson, 1998). Assim, a aplicação de cinza vegetal aumenta a CTC (capacidade de

troca catiônica) do solo e, assim, aumenta a capacidade de retenção de Ca2+, Mg2+ e K+, aumentando

a fertilidade do solo.

A cinza vegetal pode alterar a quantidade de matéria orgânica no solo e potencializar a

adubação nitrogenada (Brais, Bélanger e Guillemette, 2015), proporciona o efeito secundário de

MSPAIncorporada = 422,62 + 15,994*CZR² = 0,7546

MSPAsuperfície = 2380,1 + 188,39*CZR² = 0,8269

0

1000

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Cinza vegetal (t ha-1)


20

fertilizantes, que é a aplicação de um nutriente que pode beneficiar ou prejudicar o teor e/ou ação de

outro (Whitehead, 2000). Isso acontece devido ao cálcio, que atua como um mensageiro secundário

para uma gama de respostas e o magnésio que é um outro importante cofator para muitas reações

bioquímicas (Epstein e Bloom, 2004).

Mandre (2006) realizando experimento com aplicação de cinza vegetal no solo com duas doses

de cinza vegetal de 0,25 e 0,5 kg m-2, em solo arenoso cultivado com Pinho, verificou a

disponibilidade de nutrientes no solo no decorrer do tempo. Observou o aumento do pH do solo e de

todos os nutrientes, exceto o nitrogênio (Figura 11).

Figura 11. Dinâmica sazonal e conteúdo médio de elementos minerais no solo após aplicação de cinzas de madeira.

Fonte: Mandre (2006)

As cinzas volantes possuem maior quantidade de nutrientes, podendo reter mais 60% de

P+Ca+Mg+Mn+Cu e até mais de 30% em S+K+Fe. Porém, as cinzas de fundo contêm baixo teor de

nutrientes, por isso se aconselha a mistura de cinzas de fundo e volantes para reciclagem no solo,

aumentando para 75% em P+Ca+Mn+Mg (Roser et al., 2008; Loo & Koppejan, 2003; Obernberger

et al., 1997; Ingerslev et al, 2011; Dahl et al., 2009 e 2010; Insam & Knapp, 2011).

Além de macronutrientes, a cinza vegetal também possui micronutrientes e pode conter

elementos tóxicos às plantas e poluentes ao solo, por isso a necessidade de realizar análise química

antes de aplicá-la (Risse et al., 2012; Dahl et al., 2010). Porém, isso raramente ocorre quando a

procedência do material queimado não teve contato com contaminação.

Por isso dependendo da fertilidade do solo, do requerimento nutricional da cultura e da

capacidade tampão do solo que é verificado a necessidade de adubação complementar após aplicação

da cinza vegetal. A adição de cinza vegetal ao solo acarreta mudanças na sua composição, que por

sua vez pode alterar o metabolismo das plantas.

21


Cinza vegetal na nutrição mineral de plantas

A cinza vegetal vem apresentando efeitos positivos no que diz respeito a nutrição mineral de

plantas. À medida que esse resíduo colabora com a melhoria das propriedades físicas do solo e com

a restituição de sua fertilidade, aumenta a disponibilidade de nutrientes no solo para que sejam

absorvidos pelas plantas.

Nesse contexto, trabalhos de pesquisa demonstram que a aplicação da cinza vegetal aumenta

o índice de clorofila das plantas (Espírito Santo, 2017) (Figura 12). O índice de clorofila é verificado

por um método indireto, não destrutivo, que se correlaciona positivamente com o teor de clorofila e

a concentração de nitrogênio nas plantas, indicando seu estado nutricional (Schlichting et al., 2015).

Assim, doses de cinza vegetal favorece uma melhor absorção de nitrogênio pelas plantas e

consequentemente apresenta esse reflexo na produção.

Figura 12. Índice de clorofila (IC) no primeiro ano de recuperação de pastagem de Urochoa brizantha cv. Marandu

submetido a adubação com cinza vegetal. Avaliação aos 60 dias após a aplicação do resíduo. CZ=Cinza Vegetal,

**significativo a 1% de probabilidade. Fonte: Espírito Santo (2017).

Os efeitos da cinza vegetal como corretivo e fertilizante vem sendo abordado na nutrição de

plantas com efeitos positivos em diferentes classes de solos e, principalmente em solos de baixa

fertilidade natural, como no caso do Neossolo Quartzarenico.

Nesse contexto, a figura 13 apresenta resultados da nutrição de Urochoa brizantha adubada

com cinza vegetal em Neossolo Quartzarenico, sob formas de aplicação (na superfície e incorporada

ao solo com grade leve). Nessa pesquisa, pode-se observar que houve aumento na disponibilidade de

todos os macronutrientes para as plantas, pois esses nutrientes foram avaliados nas folhas, em que se

observou que a adubação com cinza vegetal influenciou positivamente na nutrição mineral da

gramínea forrageira.


22

Ainda considerando a figura 13, para os nutrientes N, P e K, ambas formas de aplicação da

cinza vegetal foram significativas na nutrição. Isso demonstra o potencial da cinza vegetal ser

utilizada para recuperar as pastagens degradadas com menor custos com aquisição de insumos

agrícolas (dispensando aquisição de calcário e adubos minerais).

Figura 13. Acúmulo de macronutriente nas plantas de Urocloa brizantha em processo de recuperação e submetidas a

doses de cinza vegetal em Neossolo Quartzarenico submetido a duas formas de aplicação (na superfície e incorporada ao

solo com grade leve). N (nitrogênio), P (fósforo), K (potássio), Ca (Cálcio), Mg (Magnésio) e S (enxofre). Fonte:

Adaptado de Schlichting (2018).

Trabalhos com nutrição de plantas realizados por Mercl et al. (2018) também verificaram o

aumento da concentração de K, S, Ca e Mg em plantas de milho quando adubados com cinza vegetal.

A aplicação da cinza vegetal no solo pode auxiliar nas comunidade microbiana do solo (Jacobson &

Gustafsson, 2001; Gömöryová et al., 2016; Peltoniemi et al., 2016), na multiplicação da mesofauna

(Qin et al., 2017) e nos processos de nitrificação e desnitrificação (Odlare & Pell, 2009), todos esses

processos induzem a disponibilidade e absorção de nutrientes pelas plantas.

Solla-Gullón et al. (2006) verificaram o estado nutricional das plantas de pinheiro Douglas

(Pseudotsuga menziesii) durante 5 anos da aplicação, foram avaliadas em duas doses de cinza vegetal

10 e 20 t ha-1 e um controle. Todos os nutrientes avaliados, N, S, P, Ca, Mg, K, Mn e Fe, nas folhas

da planta tiveram influência com as doses aplicadas (Figura 14).

23


Figura 14. Concentrações de macro e micronutrientes pinheiro Douglas (Pseudotsuga menziesii). b. nitrogênio (N); c.

enxofre (S); d. fósforo (P); e. cálcio (Ca); f. magnésio (Mg); g. potássio (K); h. manganês (Mn); i. ferro (Fe); O teste

revelou diferenças significativas para o todo o período, os valores médios mensais foram comparados pelo teste de médias

de Tukey em P


24

(propriedades químicas e físicas) e a capacidade de absorção da planta, para que não ocorra a

lixiviação excessiva que podem prejudicar o meio ambiente.

O uso de cinzas vegetal também pode ser utilizada na construção e manutenção de estradas

para melhorar a estabilidade mecânica do composto aplicado, sendo um aproveitamento seguro para

o meio ambiente (Oburger et al., 2016) (Figura 15).

Figura 15. Aproveitamento da cinza vegetal em composto para asfalto. Fonte: Os autores.

A cinza vegetal também pode ser aproveitada de forma segura, quando empregada de forma

adequada em substituição à fração de cimento ou fração de agregado na construção civil (Barros,

2018). A fabricação de concreto (Teixeira, Camões & Branco, 2019), tijolos (Masuka, Gwenzi &

Rukuni, 2018) e cerâmica (Kizinievic & Kizinievic, 2016) são opções de reaproveitamento para um

desenvolvimento sustentável pela população.

Assim, a cinza vegetal pode ser utilizada de forma sustentável e seu ciclo de aproveitamento

pode ser visualizado nas figuras16 e 17.

Figura 16. Ciclo da cinza vegetal no meio ambiente. Os autores.

25


Figura 17. Ciclo de utilização da cinza vegetal. Fonte: Os autores.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A cinza vegetal pode ser utilizada como corretivo e fertilizante do solo, sendo uma boa opção

para destinação segura deste resíduo no ambiente;

A utilização da cinza vegetal como corretivo e fertilizante era uma prática comum no passado,

mas foi abandonada no início do século 20, quando produtos alternativos chegaram ao mercado, como

o calcário agrícola e o cloreto de potássio;

Com o aumento do número de indústrias e maior utilização de material vegetal para queima

em caldeira para produção de energia, surge a necessidade de voltar os estudos para destinação segura

no ambiente;

O incentivo ao uso da cinza vegetal pode contribuir com a redução dos custos de produção

por reduzir a dependência de aquisição de corretivos e fertilizantes na agricultura;

Com a grande industrialização e a disponibilidade de cinza vegetal crescendo, esse resíduo

começou a ser um problema ambiental e sua destinação para agricultura é uma alternativa para

contornar esse problema;

Para tornar o uso mais seguro é necessário realizar três etapas: a primeira é realizar a análise

química da cinza vegetal, como corretivo e fertilizante antes da sua aplicação no sistema agrícola;

segunda etapa, após aplicação da cinza vegetal é necessário monitoramento das concentrações de

nutrientes no solo, e a terceira etapa é monitorar a absorção de nutrientes pelas plantas. Isto é

necessário para evitar o excesso da aplicação desse resíduo no sistema.


26

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Capítulo 02 Biochar: definições e aplicações na

agricultura



Jefferson Vieira Jose


RESUMO: O biochar ou biocarvão é um produto obtido após a queima de qualquer material

biológico. Essa queima acontece por meio de controle de baixas temperatura e pouca disponibilidade

de oxigênio, chamada de pirólise. Desse processo resulta o biochar que conserva uma quantidade

significativa de carbono e possui propriedades químicas e físicas que auxiliam no aumento da matéria

orgânica e na retenção de água no solo. O biochar é conhecido como condicionador do solo, e umas

das suas principais funções é manter o carbono por mais tempo no sistema, alterando o ciclo do CO2

na atmosfera, auxiliando a minimizar os impactos ambientais que o excesso desse gás causa. Os

principais materiais utilizados para a produção de biochar são restos culturais, esses em decomposição

natural retornariam rapidamente ao ambiente. Nesse sentido se a biomassa vegetal foi transformada

em biochar, esse processo permitirá uma maior permanência no sistema trazendo benefícios na

fixação de CO2. Estudos com esse produto vem sendo realizado em todo mundo, porém ainda ocorre

muitos entraves para sua utilização em solos agricultáveis. Dentre esses entraves, pode-se citar a

legislação específica em muitos países e certificação internacional para a utilização do produto. O

capitulo abordará sobre o Biochar, trazendo algumas definições, suas principais diferenças com a

cinza vegetal e sua utilização na agricultura.

ABSTRACT: Biochar or biochar is a product obtained after the burning of any biological material.

This burning happens through the control of low temperature and low oxygen availability, called

pyrolysis. This process results in biochar that conserves a significant amount of carbon and has

chemical and physical properties that assist in increasing organic matter and retaining water in this

oil. The biochar is known as a soil conditioner, and one of its main functions is to keep carbon in the

system for longer, changing the CO2 cycle in the atmosphere, helping to minimize the environmental

impacts caused by the excess of this gas. The main materials used for the production of biochar are

crop remains, which in natural decomposition would quickly return to the environment. In this sense,

if the vegetable biomass was transformed into biochar, this process would allow a longer permanence

in the system, bringing benefits in fixing CO2. Studies with this product have been carried out all over

the world, but there are still many obstacles to its use in agricultural soils. Among these barriers,

specific legislation in many countries and international certification for the use of the product can be

mentioned. This chapter will discuss biochar, bringing some definitions, its main differences to wood

ash, and its use in agriculture.


32

INTRODUÇÃO

O biochar é um tipo de carvão vegetal, obtido por meio da pirólise (combustão com níveis

controlados de oxigênio) de qualquer material biológico, como resíduos agrícolas. Os resíduos não

se convertem em cinzas nesse processo, em vez disso, o que resulta é um composto similar ao carvão

mineral chamado biochar, em decorrência da ação do carbono pirogênico no complexo.

Essa pirólise ocorre em fornalhas com formatos específicos que limita a oxigenação na

combustão. Por ser um produto obtido sob condições controladas, existe a necessidade de tecnologias

inovadoras de produção. O biochar vem sendo utilizado em solos agricultáveis como forma de

sequestrar o dióxido de carbono (CO2), pois retém por mais tempo o carbono no solo.

Biochar é um produto sólido rico em carbono (65 - 90%) que possui uma estrutura porosa de

partículas de carvão que aumenta a capacidade de retenção de água e nutrientes do solo, assim como

o acúmulo microbiano (Qambrani et al., 2017). As aplicações do biochar são dependentes de suas

propriedades físico-químicas, que irão variar de acordo com a matéria-prima e das condições de

pirólise ou gaseificação.

Com elevado potencial na agricultura, seu uso como condicionador e substrato tem apontado

aumento de nutrientes no solo e na retenção de água, favorecendo a germinação, crescimento e

desenvolvimento vegetal, influenciando diretamente na produtividade das culturas.

BIOCHAR – Definições e Produções

Antes de abordar diretamente o biochar, no capítulo 1 foi explanado sobre cinza vegetal o qual

aparentemente pode ter algumas similaridades, que pode confundir na primeira impressão, por isso

há necessidade de se deixar claro suas principais diferenças. O foco da utilização da cinza vegetal na

agricultura é aproveitar um resíduo que é um subproduto resultado da geração de energia elétrica, que

em muitos países se torna um problema ambiental devido a sua destinação (de acordo com o abordado

no Capítulo 1), no entanto, o biochar é um produto desenvolvido (controle de oxigênio e temperatura,

pirólise) que utiliza diversos tipos de biomassa, geralmente disponível na agricultura (folhas, cascas

de frutos e sementes, ramos, caules, galhos, troncos, soqueiras com raízes e demais restos de cultivos

agrícolas), para fixar carbono, reter uma maior quantidade de nutriente e com porosidade específica,

em alguns casos com o processo de pirólise do biochar consegue-se aproveitar e converter parte em

energia.

A quantidade de cinza vegetal produzida é muito maior que a de biochar, pois as indústrias e

termoelétricas produzem anualmente toneladas desse resíduo, por mês em todo o mundo, enquanto

que para se produzir o biochar é necessário conhecimento técnico e alto nível tecnológico (Tabela 1).

33


Por isso, há baixa disponibilidade de biochar quando comparada a cinza vegetal. A utilização de

ambos, cinza vegetal e biochar, auxiliam na preservação ambiental. Nesse sentido, a cinza vegetal

quando reaproveitada de uma forma ambientalmente correta, concomitantemente ao biochar por fixar

uma grande quantidade de CO2 e ir liberando esse componente aos poucos, esses resíduos interferem

de forma positiva no ciclo do carbono, o qual vem impactando diretamente nas condições climáticas

mundial (Tabela 1).

Tabela 1. Diferenças básicas entre biochar e cinza vegetal.

Parâmetros Biochar Cinza vegetal

Biomassa Resíduos vegetais e

orgânicos

Material vegetal com alto poder

calorífero

Tipo de Queima Pirólise Incineração

Temperatura de queima ≤ 700 °C >700 °C

Produto Biochar Energia elétrica de alta eficiência

Subproduto Energia elétrica de baixa

eficiência

Cinza vegetal

Carbono Alta fixação Baixa fixação

Liberação de carbono para

atmosfera

Lenta Rápida a média

Liberação de nutrientes no

solo

Lenta Rápida a média

Porosidade Específica Não específica

Nível Tecnológico Médio a Alto Baixo a médio

Aplicação no solo Análise química da cinza Certificação + propriedades químicas e

físicas

Fonte: Os autores.

O biochar ou biocarvão é o produto formado a partir da pirólise, que é a alteração térmica da

biomassa em ambiente fechado, que não envolva sua rápida mineralização em CO2, por isso com

suprimento limitado de oxigênio e em temperaturas relativamente baixas, rico em carbono (Lehmann

& Joseph, 2009; Trazzi et al., 2018;), sua aplicação no solo reduz os gases de efeito estufa e atua

como um condicionante benéfico do solo (Sharma, 2018) .

O biochar é um material rico em carbono pirogênico, que se caracteriza por estruturas

orgânicas de alta estabilidade que se degradam lentamente no ambiente, onde podem permanecer por

longos períodos de tempo. Assim, seu uso no solo não só para aumentar os estoques de carbono neste

compartimento, mas também como condicionador, visto atuar positivamente nas diferentes

funcionalidades do solo (Maia, 2013).

A pirólise é uma decomposição termoquímica de biomassa, por processos que geram uma

série de produtos gasosos, líquidos e sólidos que são produzidos na ausência de um ambiente

oxidante. Nesse processo, grandes moléculas complexas de biomassa são quebradas em moléculas


34

menores e mais simples, existem diferentes tipos de pirolisadores e cada um pode ter um efeito no

rendimento do biochar (Basu, 2018).

A qualidade do biochar produzido, irá depender da biomassa utilizada, temperatura, nível

tecnológico empregado para sua transformação e estabilidade (tempo de permanência no solo).

Tecnologias de "baixa tecnologia" de pequena escala tendem a produzir biochars de qualidade muito

variável e são altamente dependentes da homogeneidade do regime de aquecimento e da duração de

aquecimento, enquanto que termoelétricas que produzem em grande escala e bem gerenciadas podem

produzir biochar de qualidade consistente (McHenry, 2014) (Tabela 2).

Tabela 2. Eficiências de conversão e resultados de algumas tecnologias de produção biochar.

Tecnologia Potência

da saída

Rendimento

de Biochar

C

fixo

Limitações

Gaseificação Máximo ~5% -

Alguma contaminação de

resíduos. O crédito do biochar

pode ser propriedade dos

operadores da usina

Pirólise Lenta Alguns ~35% ~65%

O credito do biochar pode ser

propriedades dos operadores da

usina

Carbono Crucible (Pirólise Lenta Alguns 35% 70% Desenvolvimento de projeto

Pirolisadores de forno (Big Char) Nada 25% -

Forno de Tambor Simples (Ogawa) Nada - Taxa de produção

Forno de Tambor (TLUD) Nada - Taxa de produção

Forno de Poço Nada 12,5-30% (Bower, 2009) Taxa de produção

Fonte: McHenry (2014).

A produção de biochar a partir de resíduos de culturas oferece uma alternativa ambientalmente

segura para evitar a queima de resíduos de culturas em campo aberto (Sharma, 2018), proporcionando

uma maneira eficaz de remover carbono da atmosfera (Mašek, 2016). Cada material utilizado na

formação de biochar gera quantidade distintas de carbono fixo, podendo variar de acordo com a

temperatura da pirólise (Tabela 3).

Tabela 3. Concentração de equilíbrio termodinâmico de pirólise de celulose em diferentes temperaturas

Produto Temperatura ºC

200 300 400 500 600

C 32 28 27 27 25,2

H2O 36,5 32,5 9,5 27 22,5

CH4 8,5 10 10,5 10 9

CO2 23,9 28 32 35 36

CO 0 0 0,1 1,2 4,5

Fonte: Adaptado de Antal (2003) em Basu (2018).

35


A qualidade do biochar é definida pelas seguintes características: A área de superfície interna;

pH, capacidade de troca catiônica no solo e fixação do carbono no solo (Lehman et al., 2007).

Dentre as qualidades do biochar pode-se citar a sua baixa densidade. Trabalho realizado com

serragem proveniente de indústria moveleira para produção de biochar, indicou que o tamanho da

serragem influencia na densidade do biochar produzido, sendo a menor densidade a granel do biochar

de 0,07 g cm−3 para o tamanho de serragem de aproximadamente 7 mm e a maior densidade do

biochar de 0,12 g cm−3 para serragem de menor tamanho, com aproximadamente 0,6mm (Figura 1).

Figura 1. Densidade a granel do biochar em diferentes tamanhos de partículas da serragem de madeira. y - Densidade a

granel do biochar; x - Tamanho de partículas da serragem de madeira. Fonte: Os autores (2019).

Biochar – Benefícios para agricultura

Biochar, é utilizado na agricultura como uma forma de aumentar o armazenamento de

carbono, disponibilidade dos nutrientes no solo (direta ou indiretamente), correção da acidez do solo

e aumentar a quantidade de matéria orgânica, o que influência ao melhor desenvolvimento das

plantas. Permite a reciclagem de nutrientes minerais presentes na matéria-prima original, exceto

nitrogênio, pois esse é perdido no processo de gaseificação (Dubois et al., 2019).

Quando o biochar é aplicado no solo ele influencia, estrutura, porosidade, pois ele tem área

de superfície, distribuição de tamanho de poro (macro e microporosidade) e densidade do solo e

densidade da partícula que aumentam a capacidade de retenção de água no solo. A presença do

biochar irá afetar diretamente a resposta do solo à água, sua agregação e permeabilidade, bem como

sua capacidade de reter cátions e sua resposta às mudanças de temperatura ambiente (Assunto que

será melhor abordado na capitulo 3). Porém a qualidade das propriedades físicas do biochar está

ligada diretamente a sua temperatura de pirólise, maiores temperaturas derretem mais os minerais,

diminuindo sua porosidade e área de superfície (Lehmann & Joseph, 2009) (Figura 2).


36

Figura 2. Biochar de cama de frango (A) - Micrografia com pirólise a 400°C, maior porosidade (B) – Micrografia com

pirólise a 550 °C, menor porosidade. Fonte: Lehmann & Joseph (2009).

O biochar atua com efeitos benéficos nas funções microbianas do solo e imobilização ou

transformação de contaminantes (metais orgânicos e pesados) Zhu et al. (2017), conforme o

observado na Figura 3.

Figura 3. Efeito do Biochar no solo. Fonte: Adaptado de Zhu et al. (2017) e http://www.nakanoassociates.

com/biochar/.

Biochar não é algo revolucionário que resolverá os problemas ambientais sem uma estratégia

mais ampla e de longo prazo, mas pode fornecer uma ferramenta importante para enfrentar diversos

desafios, principalmente: degradação do solo, insegurança alimentar, mudanças climáticas, geração

de energia sustentável e gestão de resíduos (Lehmann & Joseph, 2009), esses mesmos quesitos se

aplicam a utilização da cinza vegetal em solos agricultáveis (Figura 4).

37


Figura 4. Componentes do sistema Biochar. Fonte: Lehmann & Joseph (2009).

Para auxiliar nas condições climáticas, o Biochar tem que realizar um verdadeiro sequestro de

carbono, por isso as plantas têm de ser cultivadas na mesma proporção, a mesma quantidade de

sequestro de CO2 (realizada pela fotossíntese) que será fixado nelas no processo de carbonização

(pirólise da biomassa), ao passo que se a planta fosse se decompor iria realizara liberação de carbono

rapidamente, porém quando transformada em biochar esse processo é bem mais lento, parcelando a

disponibilidade do carbono, chamado de ciclo do biochar (Lehmann, 2007). Além disso, o biochar

precisa ser muito mais estável que a biomassa de sua origem.

Porém o biochar ainda enfrentam muitos entraves para sua aplicação em solos cultiváveis.

Nesse sentido, não são todos os países que permitem, pois ainda não se sabe o verdadeiro efeito do

biochar ao longo das décadas para o meio ambiente. Além disso, para a comercialização desse produto

é necessária sua certificação em órgão internacional, juntamente com informações sobre sua

fabricação e propriedades físicas e químicas para a utilização do produtor.

Ação do Biochar na fertilidade do solo

Os benefícios do biochar para a fertilidade do solo podem ser verificados pela alta adsorção

de nutrientes e outros compostos e pela sua estabilidade e persistência no solo. No entanto, a sua ação

como fertilizante não e tão diferente quanto a de cinza vegetal, incluindo pH do solo, nitrogênio,

matéria orgânica e carbono no solo (Figura 5). Por isso o biochar é mais adequado para uso como

condicionar de solo.


38

Figura 5. Influência da aplicação do biochar (BIO: linha sólida), cinza de madeira (CZ: linha tracejada) e controle (C:

linha cinza), no solo por um ano. Os valores são a média de 4 repetições. Fonte: Reed et al. (2017).

O que vem sendo verificado é que o biochar tem uma longa persistência no solo, tornando-o

um candidato principal para a mitigação das mudanças climáticas como um sumidouro potencial de

dióxido de carbono atmosférico (Lehmann, 2007), pois pode aumentar o carbono no solo após anos

de sua aplicação (Han et al., 2017).

O armazenamento de carbono no solo é um indicador importante da fertilidade e qualidade

biológica do solo, pois desempenha um papel vital em diferentes processos biogeoquímicos no

sistema (Doetterl et al., 2015), inclusive favorecendo o crescimento e diversificação da maioria da

biomassa microbiana (Lehmann et al., 2011) aumentando a matéria orgânica (Han et al., 2017), e a

disponibilidade de nutrientes para as plantas.

O conteúdo de nutrientes no biochar são altamente dependentes da qualidade do material, por

suas propriedades químicas e físicas afetarem a liberação de nutrientes. Assim, a aplicação de forma

39


inadequada desse material ao solo pode afetar negativamente a qualidade ambiental e a saúde humana

(El-Naggar et al., 2019).

Em cultivos agrícolas, o biochar tem se mostrado com alta performance nas propriedades

químicas, físicas e contribuindo positivamente com a qualidade nutricional das plantas, como no caso

da berinjela e couve flor (Haque et al., 2019), auxiliado na qualidade do mirtilo, Vaccinium

corymbosum L. (Zhan et al., 2020), na produção de trigo (Solaiman et al., 2010), milho (Rajkovich

et al., 2012), aumenta a produção de vegetais folhosos (Awad et al., 2017) e diversas outras pesquisas

em plantas em diversos locais e solos. O seu ciclo no solo é demonstrado por Gul & Whalen (2016)

(Figura 6).

Figura 6. Modelo conceitual que ilustra a influência do biochar nas propriedades físico-químicas e biológicas do solo e

as consequências para o crescimento da raiz da cultura e aquisição de nutrientes do solo. EUN: eficiência de uso de

nitrogênio; EUP: eficiência de uso do fósforo. Fonte: Adaptado de Gul & Whalen (2016).

CONSIDERAÇÕES FINAIS

O biochar vem sendo amplamente estudado em todo o mundo, uma das suas maiores

perspectivas de utilização está na possibilidade de alterar o ciclo do CO2, fazendo com que o carbono

possa permanecer por mais tempo condicionado ao solo e auxiliando no desenvolvimento das plantas;

As propriedades físicas e químicas do biochar estão intrinsicamente ligadas as suas reações

no solo, inclusive como um condicionante de umidade do solo e reações de disponibilidade de

nutrientes às plantas;

O biochar é produzido de acordo com as propriedades que se deseja alcançar, por isso o uso

da matéria prima e o tipo de tecnologias empregadas estão relacionadas a sua eficiência de utilização;

Estudos sobre as doses e frequência de aplicação estão sendo realizados, haja vista que uma

grande quantidade de carbono condicionada ao solo pode diminuir o impacto no meio ambiente a

curto prazo, porém a longo prazo os resultados são incertos.


40

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1 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Rondonópolis, Mato Grosso.


Capítulo 03 Cinza vegetal nos atributos físicos do solo

Thiago Franco Duarte

1

Tonny José Araújo da Silva1

Edna Maria Bonfim-Silva1

RESUMO: A adição de cinza de madeira ao solo pode modificar algumas de suas propriedades e

características físicas importantes para o cultivo de plantas. As pesquisas têm demonstrado que a

resposta do solo à aplicação de cinza depende da interação entre as características da cinza, como

tamanho e formato das partículas, e também do tipo de solo, especialmente sua textura. Este capítulo

trata dos principais efeitos gerados pela adição de cinza em propriedades físico-hídricas do solo, como

a retenção de água, a condutividade hidráulica e a infiltração, e em características físicas como a

densidade do solo, das partículas e a porosidade total.

ABSTRACT: The addition of wood ash to the soil can modify some of its properties and important

physical characteristics for plant cultivation. Research has shown that the soil response to ash

application depends on the interaction between the characteristics of wood ash, such as particle size

and shape, and also the type of soil, especially

EDNA MARIA BONFIM-SILVA · 2020. 11. 10. · Edna Maria Bonfim-Silva . APRESENTAÇÃO Em termos...

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