Pirólise e co-pirólise de resíduos agrícolas: produção e potencial do biocarvão como condicionador de solo

Abstract

A valorização de resíduos agroindustriais é crucial para a sustentabilidade ambiental e econômica. Esta tese explorou a produção e aplicação de biocarvões, incluindo variantes copirolisadas, visando aprimorar as propriedades do solo e o desempenho de culturas. Biocarvões foram produzidos a 500°C a partir de cama de frango, fibra de coco e resíduos da indústria de papel e celulose (moinha e resíduos da peneira rotativa). Após caracterização detalhada (físico-química, elementar, estrutural e morfológica), seus efeitos foram avaliados em experimentos com sorgo em três texturas de solo contrastantes (areia franca, franco-argiloso e muito argiloso), analisando a dinâmica da água, disponibilidade de nutrientes, crescimento da cultura e respostas microbianas. Os resultados demonstraram que as propriedades dos biocarvões variaram significativamente com a matéria-prima, e a copirólise otimizou características específicas. O biocarvão de fibra de coco destacou-se na retenção de água, enquanto os derivados de cama de frango exibiram elevado poder neutralizante e capacidade de disponibilizar nutrientes. A aplicação desses materiais melhorou consistentemente a retenção de água do solo (com aumentos de até 59% em solos arenosos) e a disponibilidade de nutrientes, impulsionando o crescimento do sorgo. Adicionalmente, os biocarvões corrigiram a acidez do solo e aumentaram sua capacidade de troca catiônica. No nível biológico, estimularam a atividade microbiana, com notáveis aumentos na biomassa fúngica (até 31 vezes em solos arenosos com biocarvão copirolisado). A estrutura da comunidade microbiana, incluindo a proporção de bactérias Gram-positivas para Gram-negativas, foi alterada, e a copirólise conferiu maior estabilidade em solos arenosos. Em suma, esta pesquisa demonstra o potencial significativo da valorização de resíduos. Palavras-chave: Resíduos agroindustriais; Microorganismos; Nutrientes; Lixiviação; Retenção hídrica; Acidez do solo.

The valorization of agro-industrial residues is crucial for environmental and economic sustainability. This thesis explored the production and application of biochars, including co-pyrolyzed variants, aiming to enhance soil properties and crop performance. Biochars were produced at 500°C from chicken litter, coconut fiber, and pulp and paper industry residues (charcoal fines and rotary screen residues). Following detailed characterization (physicochemical, elemental, structural, and morphological), their effects were evaluated in sorghum experiments across three contrasting soil textures (sandy loam, clay loam, and heavy clay), analyzing water dynamics, nutrient availability, crop growth, and microbial responses. Results demonstrated that biochar properties varied significantly with the feedstock, and co- pyrolysis optimized specific characteristics. Coconut fiber biochar excelled in water retention, while chicken litter-derived biochars exhibited high neutralizing power and nutrient-supplying capacity. The application of these materials consistently improved soil water retention (with increases of up to 59% in sandy soils) and nutrient availability, boosting sorghum growth. Additionally, biochars corrected soil acidity and increased its cation exchange capacity. At the biological level, they stimulated microbial activity, with notable increases in fungal biomass (up to 31 times in sandy soils with co-pyrolyzed biochar). The microbial community structure, including the ratio of Gram-positive to Gram-negative bacteria, was altered, and co-pyrolysis conferred greater stability in sandy soils. In summary, this research demonstrates the significant potential of valorizing agro. Keywords: Agro-industrial residues; Microorganisms; Nutrients; Leaching; Water retention; Soil acidity.