Biocarvão proveniente de resíduo de cenoura como adsorvente de fósforo em solução aquosa e reuso na agricultura

• Main Author: Pinto, Marina de Carvalho Eufrásio
• Other Authors: Novais, Roberto Ferreira
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Viçosa 2018
• Subjects: Fertilizantes fosfatos; Biocarvão; Fósforo - Adsorção adsorção; Ensaios biológicos; Acetato de celulose; Engenharia de Agua e Solo
• Online Access: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/22215

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA ([e-mail]) on 2018-10-10T11:36:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5603203 bytes, checksum: f374970d2b0531ad42846e59902d9dc2 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-10-10T11:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5603203 bytes, checksum: f374970d2b0531ad42846e59902d9dc2 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 === Biocarvões ou biochars, materiais recalcitrantes e ricos em carbono, são obtidos a partir da pirólise de biomassa e têm sido objeto de estudos recentes em diferentes aplicações, dentre elas: melhoria das propriedades dos solos, remoção de contaminantes da água, gestão de resíduos, mitigação das mudanças climáticas e produção de energia. Os principais efeitos da aplicação dos biocarvões ao solo são o aumento do seu pH e a melhoria na produção das culturas. Biocarvões também têm demonstrado elevada capacidade de remoção de contaminantes da água, porém, devido a sua carga superficial predominantemente negativa, alterações químicas em sua superfície por meio de cátions têm sido avaliadas para possibilitar a adsorção de contaminantes aniônicos, como o fosfato. O fósforo (P), além de ser um potencial causador de eutrofização em corpos hídricos, é um nutriente para as plantas, sendo proveniente de uma fonte finita, em suas reservas naturais. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um biocarvão capaz de remover P de solução aquosa e reaproveitar esse material enriquecido com P na agricultura, fechando assim um ciclo sustentável da utilização deste nutriente. No primeiro capítulo desta tese são apresentadas a síntese e caracterização de um biocarvão proveniente de resíduos de cenoura (Daucus carota L.), pré tratada em uma solução contendo magnésio para adsorção de P. As técnicas de caracterização indicaram que após a adsorção de P pelo biocarvão ocorreu a formação do composto Mg(H 2 PO 4 ) 2 no material, que apresentou capacidade máxima de adsorção de P de 138 mg g -1 , conforme o modelo da Isoterma de Langmuir. No segundo capítulo, a reutilização do biocarvão enriquecido com P (B/Mg-P) como um fertilizante fosfatado foi avaliada comparativamente à utilização de superfosfato triplo (ST), fertilizante de uso comercial, na cultura do milho cultivada em casa de vegetação. Os resultados obtidos demonstraram que não houve diferença significativa, pelo teste de Tukey a 5%, no conteúdo de P exportado pelas plantas e na taxa de recuperação do P aplicado entre o B/Mg-P e o ST, indicando que o B/Mg-P pode ser aplicado ao solo com o objetivo de fornecer P para as plantas, sendo ainda capaz de garantir o uso sustentável de P na produção agrícola. Paralelamente, outro objetivo deste trabalho foi desenvolver um filme híbrido de polímero biodegradável e biocarvão capaz de remover P da água eutrofizada, apresentando a vantagem de ser facilmente coletado após a adsorção. Dessa forma, no terceiro capítulo é apresentada a síntese e a caracterização deste novo filme e, ainda, os estudos de adsorção de P. A capacidade de remoção de P conforme o modelo da Isoterma de Langmuir foi de, aproximadamente, 22 mg g -1 . Devido as características de adsorção e sua biodegradabilidade, esse filme apresenta potencial para ser aplicado na agricultura como fonte de P para as plantas. === Biochars, recalcitrant materials and rich in carbon are obtained from the pyrolysis of biomass and have been the subject of recent studies in different applications, among them: improvement of soil properties, removal of contaminants from water, waste management, mitigation of climate change and energy production. The main effects of the application of biochars to the soil are the increase of their pH and the improvement in crop production. Biochars have also shown a high capacity for the removal of contaminants from water, however, due to their predominantly negative surface charge chemical changes in their surface by cations have been evaluated to allow the adsorption of anionic contaminants, such as phosphate. Phosphorus (P), besides being a potential cause of eutrophication in water bodies, is a nutrient for the plants, coming from a finite source. In this sense, the objective of this work was to develop a biochar capable of removing P from aqueous solution and reuse this material enriched with P in agriculture closing a sustainable cycle of the use of this nutrient. In the first chapter of this thesis are presented the synthesis and characterization of a biochar from carrot residue (Daucus carota L.), pretreated in a solution containing magnesium for adsorption of P. Characterization techniques indicated that after adsorption of P by the formation of the compound Mg(H 2 PO 4 ) 2 in the material, which presented a maximum P adsorption capacity of 138 mg g -1 , according to the Langmuir Isotherm model. In the second chapter, the reuse of P-enriched biochar (B/Mg-P) as a phosphate fertilizer was evaluated in comparison to the use of triple superphosphate (TS), commercial fertilizer, in maize grown under greenhouse conditions. The results showed that there was no significant difference in the content of P exported by the plants and in the recovery rate of P applied between B/Mg-P and TS, indicating that B/Mg -P can be applied to the soil with the objective of providing P to the plants, and is still able to guarantee the sustainable use of P in agricultural production. In parallel, another objective of this work was to develop a hybrid film of biodegradable polymer and biochar capable of removing P from eutrophic water, with the advantage of being easily collected after adsorption. Thus, in the third chapter we present the synthesis and characterization of this new film and also the adsorption studies of P. The capacity of removal of P according to the Langmuir Isotherm model was approximately 22 mg g -1 . Due to the adsorption characteristics and its biodegradability, this film has potential to be applied in agriculture as a source of P for plants.