Imobilização de fosfatos em microesferas poliméricas contendo biochar: preparação, caracterização e liberação lenta em sistemas aquosos

Abstract

The world population is growing and can reach 9 billion people by the year 2050. This will result in greater production of food to meet this demand. In agriculture, for example, will be used larger amounts of conventional fertilizers to increase agricultural production, increasing the leaching of nutrients, such as phosphorus, for water resources, polluting them. Thus, as an alternative to replace conventional fertilizers, this study aimed to prepare, characterize and evaluate, in an aqueous medium, the phosphorus slow release of polymeric alginate microspheres containing biochar (pyrolyzed organic matter). To achieve that, were produced five kinds of biochars from sugarcane bagasse to heat it to temperatures of 300, 400, 500, 600 and 700 °C (B300, B400, B500, B600 and B700, respectively). The increasing in pyrolysis temperature rises the pH of the formed material due to an increased formation of carbonates and reduction of functional groups with acidic characteristics. The yield was inversely proportional to the temperature increasing, since, when raise the temperature rises the decomposition of organic matter, thereby obtaining a lower yield. The B300 and B400 showed still have the remnants of hemicellulose in its composition, which would prove that the pyrolysis up to 400 °C, and the conditions here adopted, were not sufficient to complete decomposition of this structure in the sugarcane bagasse. The increase in pyrolysis temperature increased aromaticity and decreased hydrophilicity, or its affinity for water. The B700 had higher ash content that could serve as nutrients for plants, however, the B300 and B400 have the highest content of organic matter, which can be more easily degraded by microorganisms. It was observed the presence of pores in biochars since 300 °C pyrolysis temperature, but it is noted that from 500 °C biochar showed different structural variants, resulting in different pore complex. In the phosphorus release ...

A população mundial vem crescendo e pode atingir 9 bilhões de pessoas até o ano de 2050. Isso acarretará em uma maior geração de alimentos para atender a essa demanda. Na agricultura, por exemplo, serão utilizadas maiores quantidades de fertilizantes convencionais para o aumento da produção agrícola, favorecendo a poluição pela lixiviação de nutrientes para os recursos hídricos. Desta maneira, como uma alternativa para substituir fertilizantes convencionais, este trabalho teve como objetivo principal preparar, caracterizar e avaliar, em meio aquoso, a liberação lenta de fósforo por microesferas poliméricas de alginato contendo biochar (matéria orgânica pirolisada). Para isso, produziram-se cinco tipos de biochars a partir do bagaço de cana-de-açúcar ao aquecêlo às temperaturas de 300, 400, 500, 600 e 700 °C (B300, B400, B500, B600 e B700, respectivamente). O aumento da temperatura de pirólise influenciou no aumento do pH do material formado devido a uma maior formação de carbonatos e diminuição de grupos funcionais com características ácidas. O rendimento foi inversamente proporcional ao aumento da temperatura, uma vez que, ao se elevar a temperatura se eleva a decomposição da matéria orgânica, obtendo assim um menor rendimento. O B300 e o B400 apresentaram resquícios de hemicelulose em sua composição, o que comprovaria que a pirólise até a temperatura de 400 °C, e as condições aqui adotadas, não foram suficientes para a decomposição completa desta estrutura do material. O aumento da temperatura de pirólise aumentou a aromaticidade no material e diminuiu sua hidrofilicidade, ou seja, sua afinidade por água. O B700 apresentou um maior teor de cinzas que poderiam servir como nutrientes às plantas, em contrapartida, o B300 e o B400 possuem maiores teores de matéria orgânica, que podem ser mais facilmente degradados pelos microrganismos. Foi observado a presença de poros nos biochars a partir da ...