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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-07122023-162401
Documento
Autor
Nome completo
Ícaro Monteiro Galvão
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2023
Orientador
Banca examinadora
Miranda, Jarbas Honorio de (Presidente)
Mendes, Adriana Ramos
Pessoa, Thaís Nascimento
Título em português
Caracterização de propriedades físico-hídricas de solo condicionado com biochar de cana-de-açúcar
Palavras-chave em português
Bagaço de cana
Biocarvão
Curva de retenção
Torta de filtro
Resumo em português
A demanda por tornar a cadeia produtiva do setor sucroenergético mais sustentável, exige um melhor aproveitamento de alguns resíduos gerados durante o processamento da cana-de- açúcar, tais como: bagaço de cana-de-açúcar e a torta de filtro. Uma alternativa é a transformação desses resíduos em biochar, com grande potencial para aplicação nas lavouras visando a melhoria na qualidade química, física e biológica dos solos. Dessa forma, o objetivo dessa pesquisa foi avaliar os efeitos da aplicação de biochar nos atributos físico-hídricos de um solo de textura média, cujo material de biochar foi produzido a partir de diferentes matérias-primas e temperaturas de pirólise. O experimento foi conduzido junto ao Laboratório de Física de Solos, Departamento de Engenharia de Biossistemas, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (ESALQ/USP), localizada no município de Piracicaba SP. O material de solo utilizado na pesquisa foi um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média. As matérias-primas para produção do biochar foram oriundas de resíduos da indústria sucroenergética da cana-de-açúcar, bagaço de cana-de-açúcar e torta de filtro, coletados em uma usina localizada no município de Charqueada-SP e pirolisados nas temperaturas de 250°C, 450°C e 650°C. Uma vez de posse do biochar produzido, foram caracterizadas as suas propriedades físico-químicas, bem como, a capacidade de retenção de água do biochar puro. Em seguida foram determinadas as doses com base em peso (2,5 e 5% p/p) e o biochar com granulometria < 2 mm, em cada unidade experimental e incorporados a 4 quilos de solo, colocados em vasos plásticos com drenagem facilitada e posteriormente saturados. Após 5 dias de incorporação do biochar e saturação do solo, foram coletadas amostras em anéis volumétricos para caracterização físico-hídricas do solo. Os atribuitos físico-hídricos avaliadas foram: densidade do solo e de partículas, porosidade do solo, espaço poroso cheio de água, capacidade de armazenamento de água no solo, capacidade de aeração do solo, condutividade hidráulica do solo saturado e a curva de retenção de água no solo. O experimento foi conduzido sob um delineamento inteiramente casualisado em esquema fatorial, sendo os seguintes fatores: 2 matérias-primas x 3 temperaturas de pirólise (250, 450 e 650 °C) x 2 doses (2,5 e 5 % p/p) e tratamento contendo solo puro. Também foi realizada uma estatística multivariada através da análise de componentes principais e os resultados mostrados em gráficos do tipo biplot. Os resultados obtidos, nas condições em que foi conduzida a pesquisa, demonstraram que o biochar alterou positivamente as propriedades físico-hídricas do solo. A combinação BC_TF 250°C 2,5% apresentou maior contrúdo de água disponível dentre todos os tratamentos, seguido dos tratamentos BC_TF 650°C 5%, BC_TF 450°C 5%, BC_BC 450°C 2,5%. Dessa forma, os tratamentos descritos anteriormente foram os que apresentaram maior potencial para aumentar a capacidade de água disponível em solos de textura média. O biochar por se tratar de um material orgânico carbonizado com alta capacidade de interagir com as partículas dos solos durante muitos anos, possuem elevado potencial para sequestro de carbono em solos tropicais, importante condição para atenuar o avanço das mudanças climáticas globais. A matéria-prima bagaço de cana, produziu biochar com maiores teores de carbono orgânico, sendo, portanto, a combinação BC_BC 450°C na dosagem de 2,5% a que apresenta elevado potencial para uso e produção comercial, em termos de sequestro de carbono no solo, promoção de aeração e alta capacidade de retenção de água.
Título em inglês
Characterization of physical-hydric properties of soil conditioned with sugarcane biochar
Palavras-chave em inglês
Biochar
Filter cake
Retention curve
Sugarcane bagasse
Resumo em inglês
The demand to make the production chain in the sugar-energy sector more sustainable requires better use of some waste generated during the processing of sugar cane, such as: sugar cane bagasse and filter cake. An alternative is the transformation of this waste into biochar, with great potential for application in crops to improve the chemical, physical and biological quality of soils. Therefore, the objective of this research was to evaluate the effects of biochar application on the physical-water attributes of a medium-textured soil, whose biochar material was produced from different raw materials and pyrolysis temperatures. The experiment was conducted at the Soil Physics Laboratory, Department of Biosystems Engineering, “Luiz de Queiroz ”College of Agriculture (ESALQ/USP), located in the municipality of Piracicaba SP. The soil material used in the research was a Red-Yellow Oxisol of medium texture. The raw materials for biochar production came from waste from the sugarcane sugar industry, sugarcane bagasse and filter cake, collected at a plant located in the municipality of Charqueada-SP and pyrolyzed at temperatures of 250°C, 450°C and 650°C. Once in possession of the biochar produced, its physicochemical properties were characterized, as well as the water retention capacity of the pure biochar. Then, doses were determined based on weight (2.5 and 5% w/w) and biochar with particle size < 2 mm, in each experimental unit and incorporated into 4 kilos of soil, placed in plastic pots with easy drainage and subsequently saturated. After 5 days of biochar incorporation and soil saturation, samples were collected in volumetric rings for physical-water characterization of the soil. The physical-water attributes evaluated were: soil and particle density, soil porosity, water-filled pore space, water storage capacity in the soil, soil aeration capacity, hydraulic conductivity of the saturated soil and the water retention curve. water in the soil. The experiment was conducted under a completely randomized design in a factorial scheme, with the following factors: 2 raw materials x 3 pyrolysis temperatures (250, 450 and 650 °C) x 2 doses (2.5 and 5% w/w) and treatment containing pure soil. Multivariate statistics were also performed using principal components analysis and the results were shown in biplot graphs. The results obtained, under the conditions under which the research was conducted, demonstrated that biochar positively altered the physical-water properties of the soil. The combination BC_TF 250°C 2.5% presented the highest available water content among all treatments, followed by the treatments BC_TF 650°C 5%, BC_TF 450°C 5%, BC_BC 450°C 2.5%. Therefore, the treatments described previously were those that showed the greatest potential for increasing the available water capacity in medium-textured soils. Biochar, as it is a carbonized organic material with a high capacity to interact with soil particles for many years, has a high potential for carbon sequestration in tropical soils, an important condition for mitigating the advancement of global climate change. The raw material sugarcane bagasse produced biochar with higher levels of organic carbon, therefore, the combination BC_BC 450°C at a dosage of 2.5% presents high potential for use and commercial production, in terms of carbon sequestration in the soil, promoting aeration and high water retention capacity.
 
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Data de Publicação
2023-12-13
 
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