Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-23Bitstream added on 2015-05-14T16:59:24Z : No. of bitstreams: 1 000828327.pdf: 1893233 bytes, checksum: 772b699e77beb91e9eddb8f65486ff44 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / 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 ... / 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 ...

Submitted by AMANDA ALVES DOMINGOS MAIA null (aadmaia@gmail.com) on 2017-03-22T18:19:13Z No. of bitstreams: 1 AMANDA ALVES DOMINGOS MAIA - TESE.pdf: 4246153 bytes, checksum: fe6492d799abc911d232d516692638f8 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-23T13:51:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maia_aad_dr_soro.pdf: 4246153 bytes, checksum: fe6492d799abc911d232d516692638f8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T13:51:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maia_aad_dr_soro.pdf: 4246153 bytes, checksum: fe6492d799abc911d232d516692638f8 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Brasil se encontra entre os países de maior produção agrícola do mundo. Diante desse fato, o país tem se tornado alvo de pesquisadores no que diz respeito à reutilização de resíduos provenientes de atividades agroindustriais. Esses resíduos são considerados biomassas com grande potencial para a produção de uma energia limpa, bem como, biocombustíveis que podem ser utilizados sem agredir o meio ambiente. Além disso, essas biomassas também podem ser utilizadas em tratamento de águas e efluentes, agindo como adsorvedores de poluentes que não são, necessariamente, removidos por meio do tratamento convencional. Diante disso, o estudo dessas biomassas tem sido de extrema importância para o país, visando descobrir o potencial de biomassas alternativas que são capazes de promover o desenvolvimento de novas tecnologias. O trabalho objetivou o estudo da biomassa Capsicum spp., visando a obtenção de um produto rentável e ambientalmente favorável. A biomassa e o resíduo sólido da pirólise foram submetidos a diversos testes de caracterização e identificação analítica, como análise elementar, análise imediata, rendimento gravimétrico (RG), análise térmica (AT), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de Raios-X (DRX), poder calorífico superior (PCS) e inferior (PCI) e testes de adsorção. As análises térmicas mostraram que a decomposição da biomassa e seus biocarvões variaram entre 150°C e 500°C, as etapas de desidratação atingiram no máximo os 150°C. Em torno de 600°C houve a formação de carbonatos e 800°C a formação de óxidos. As análises de DRX mostraram que as fases cristalinas das amostras estão em menores quantidades e foram identificados alguns elementos como, carbono, oxigênio, ferro, alumínio, óxidos, carbonatos e outros. Os espectros de infravermelho mostraram ligações químicas como, hidroxilas (-OH), lignina, cetona (-C = O), hemicelulose, C = O, CO, COC e anéis aromáticos. A microscopia de varredura mostrou a porosidade da amostra, que variou de acordo com a temperatura de pirólise e permitiu observar sua estrutura densa e seus poros heterogêneos. O EDS identificou elementos como Potássio, Silício, Magnésio, Fósforo, Enxofre, Alumínio, Cálcio e Sódio em todas as amostras. Ensaios de adsorção mostraram que houve uma reação química de pseudo-segunda ordem e que o modelo de Langmuir foi o mais adequado. A biomassa revelou-se possível fonte de bioenergia, com apreciável potencial econômico. O processo de pirólise em forno mufla demostrou ser capaz de produzir biocarvão de qualidade. Tanto a biomassa, como o biocarvão se mostraram eficientes para uso como adsorvente de metais potencialmente tóxicos. / Brazil is among the countries with the highest agricultural production in the world and the country has become the target of researchers with regard to the reuse of waste from agroindustrial activities. These wastes are also called biomass with great potential for bioenergy production, as well as biofuels that can be used without harming the environment. In addition, such biomass can also be used in water and effluent treatment, acting as adsorbents for pollutants which are not necessarily removed by conventional treatment. Therefore, the study of these biomass has been extremely important for the country, aiming to discover the potential of alternative biomass that are capable of promoting the development of new technologies. The study aimed to study the biomass Capsicum spp., in order to obtain a profitable and environmentally favorable product. The biomass and the solid residue of the pyrolysis were subjected to several tests of characterization and analytical identification, such as ultimate analysis, proximate analysis, gravimetric yield and gravimetric yield factor, thermal analysis, scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Higher Heating Values (HHV), Lower Heating Values (LHV) and adsorption tests. Thermal analyzes showed that biomass and biochar decomposition varied between 150 ° C and 500 ° C, the dehydration stages reached a maximum of 150 ° C. At about 600 ° C there was the formation of carbonates and 800 ° C the formation of oxides. XRD analyzes showed that the crystalline phases of the samples are smaller and some elements such as carbon, oxygen, iron, aluminum, oxides, carbonates and others have been identified. FTIR showed chemical bonds such as hydroxyls (-OH), lignin, ketone (-C = O), hemicellulose, C=O, CO, COC and aromatic rings. SEM analyzes showed the sample porosity, which varied according to the pyrolysis temperature and allowed to observe its dense structure and its heterogeneous pores. The EDS identified elements as Potassium, Silicon, Magnesium, Phosphorus, Sulfur, Aluminum, Calcium and Sodium in all samples. Adsorption tests showed that there was a chemical reaction of pseudo-second order and Langmuir model was the most adequate. Biomass proved to be a possible source of bioenergy, with significant economic potential. The muffle furnace pyrolysis process has been shown to be capable of quality biochar production. Both biomass and biochar seems to be efficient at heavy metals removal.

Orientador: Leandro Cardoso de Morais / Banca: Clovis Augusto Ribeiro / Banca: Renata Fracacio Francisco / Banca: Fabio Minoru Yamaji / Banca: Manuel Enrique G Guandique / Resumo: O Brasil se encontra entre os países de maior produção agrícola do mundo. Diante desse fato, o país tem se tornado alvo de pesquisadores no que diz respeito à reutilização de resíduos provenientes de atividades agroindustriais. Esses resíduos são considerados biomassas com grande potencial para a produção de uma energia limpa, bem como, biocombustíveis que podem ser utilizados sem agredir o meio ambiente. Além disso, essas biomassas também podem ser utilizadas em tratamento de águas e efluentes, agindo como adsorvedores de poluentes que não são, necessariamente, removidos por meio do tratamento convencional. Diante disso, o estudo dessas biomassas tem sido de extrema importância para o país, visando descobrir o potencial de biomassas alternativas que são capazes de promover o desenvolvimento de novas tecnologias. O trabalho objetivou o estudo da biomassa Capsicum spp., visando a obtenção de um produto rentável e ambientalmente favorável. A biomassa e o resíduo sólido da pirólise foram submetidos a diversos testes de caracterização e identificação analítica, como análise elementar, análise imediata, rendimento gravimétrico (RG), análise térmica (AT), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de Raios-X (DRX), poder calorífico superior (PCS) e inferior (PCI) e testes de adsorção. As análises térmicas mostraram que a decomposição da biomassa e seus biocarvões variaram entre 150°C e 500°C, as etapas de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is among the countries with the highest agricultural production in the world and the country has become the target of researchers with regard to the reuse of waste from agroindustrial activities. These wastes are also called biomass with great potential for bioenergy production, as well as biofuels that can be used without harming the environment. In addition, such biomass can also be used in water and effluent treatment, acting as adsorbents for pollutants which are not necessarily removed by conventional treatment. Therefore, the study of these biomass has been extremely important for the country, aiming to discover the potential of alternative biomass that are capable of promoting the development of new technologies. The study aimed to study the biomass Capsicum spp., in order to obtain a profitable and environmentally favorable product. The biomass and the solid residue of the pyrolysis were subjected to several tests of characterization and analytical identification, such as ultimate analysis, proximate analysis, gravimetric yield and gravimetric yield factor, thermal analysis, scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Higher Heating Values (HHV), Lower Heating Values (LHV) and adsorption tests. Thermal analyzes showed that biomass and biochar decomposition varied between 150 ° C and 500 ° C, the dehydration stages reached a maximum of 150 ° C. At about 600 ° C there was the formation of carbo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: André Henrique Rosa / Banca: Luciane Pimenta Cruz Romão / Banca: Admilson Irio Ribeiro / Resumo: 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... / 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 ... / Mestre

Ministério da Educação e Universidade Federal Rural da Amazônia / With the increasing commercialization of açaí {Enterpe oleracea Mart.), processing residues have become an environmental problem. Due to the high availability and homogeneity, these biomass residues can be used as feedstock in the biochar production. The objective here was to test the potential ofbiochar from açaí residues as a soil conditioner. Açaí biochar was produced in a traditional oven and incorporated with increasing doses in two soils with different textures, and then compacted in volumetric rings with the aid of a hydraulic press. Samples were incubated in greenhouse for 90 and 270 days. After these periods, soil water retention curve, aggregate stability and aggregate density were determined. Meanwhile, biochar was produced in a muffle furnace under different temperature and residence times from the same açaí residues. These samples were evaluated for their physical and chemical characteristics. For the pot trial, increasing biochar doses did not alter soil water retention curve. However, it increased the stability of aggregates and reduced soil density after 90 days of incubation, not being observed large differences after this period. For the biochar samples produced in muffle, it was observed a greater influence of temperature in relation to residence time. Higher values of pH, greater recalcitrance and greater potential for water retention were observed for biochars produced in the higher temperatures (600 and 700 0C). At lower temperatures biochars (300 and 400 0C), it was observed higher yield. However, it was observed that the hydrophobicity was extremely high in the biochar produced under these conditions. Considering the favorable characteristics of biochar produced at low and high temperatures, the intermediate value of temperature (500 0C) and longer residence time (3 h) in muffle is considered an ideal condition for biochar production of açaí seeds. In general, the biochar produced from açaí residues of processing has potential for favorable changes in the properties of the Amazonian soils. / Com o aumento da comercialização do açaí {Euterpe oleracea Mart.), resíduos do processamento do fruto vêm se tornando um problema ambiental. Devido à alta disponibilidade e homogeneidade, esses resíduos de biomassa chamam atenção para a possibilidade de uso como matéria-prima na produção de biocarvão. Assim, o objetivo aqui foi testar o potencial do biocarvão de semente de açaí como condicionante de solos. O biocarvão de resíduos de açaí foi produzido em forno artesanal a 300 0C por 9 h, incorporado em doses crescentes em dois solos de texturas distintas e, então, compactados em anéis volumétricos com auxílio de uma prensa hidráulica. As amostras foram mantidas em casa de vegetação por um tempo de incubação de 90 e 270 dias. Após esses períodos, foram avaliadas quanto as características de retenção de água no solo, estabilidade de agregados e densidade de agregados. Concomitantemente, foram produzidos biocarvões em mufla sob diferentes temperaturas e tempos de residência, a partir dos mesmos resíduos do processamento de açaí. Estes foram avaliados quanto as suas características físicas e químicas. O aumento nas dosagens do biocarvão de resíduos de açaí produzidos em forno artesanal não alterou as características de retenção de água nos solos. Entretanto, aumentou a estabilidade de agregados e reduziu a densidade dos mesmos após 90 dias de incubação, não sendo constado diferenças após esse período. Para os biocarvões produzidos em mufla, foi constatado maior influência da temperatura em relação ao tempo de residência, sendo observado maiores valores de pH, maior recalcitrância e maior potencial para retenção de água quando este foi produzido em temperaturas mais elevadas (600 e 700 0C). Já nas temperaturas mais baixas (300 e 400 0C) foi observado maior rendimento e caráter extremamente hidrofóbico nos biocarvões produzidos sob essas condições. Considerando as características favoráveis do biocarvão produzidos em mufla sob baixas e altas temperaturas, o valor intermediário de temperatura (500 0C) e maior tempo residência (3 h) é tido como a condição ideal para a produção de biocarvão de sementes de açaí. O biocarvão produzido a partir dos resíduos do processamento de açaí têm potencial para alterações favoráveis nas propriedades dos solos da Amazônia.

The biochar is a promissor product for the soil improvement as physical, chemical and hydraulic properties. However, there is a lack of information about the influence of biochar rate, particle size, depth, soil texture and time of interaction on tropical climate. This is one of the first studies that analyse these properties under tropical condition. The objective of this study was analyze the effect of biochar (BC) rate and particle size on soil chemical, physical and hydraulic properties on tropical condition. Was acessed the effect BC rate (6.25, 12.5 and 25 Mg ha-1) in Clay loam and sandy soil under laboratory condition on chemical properties (C, N and C/N ratio), physical properties (bulk density, porosity and pore size distribution) and hydraulic properties (water holding capacity and water available content). In field condition, the effect of the Filter cake (FC) and FC + BC rate (6.25, 12.5 and 25 Mg ha-1) was studied in two depth (0-10 and 10-20 cm) in two times of interaction (9 and 18 months) on soil physical (bulk density, porosity and pore size distribution and aggregate stability) and hydraulic properties (water holding capacity and water available content and hydraulic conductivity). To verify the best BC particle size to be applied on the soil, a third study was developed to test the effect of BC particle size (< 0.15; 0.15-2 and > 2mm) in clay loam and sandy soil and to analyze its effects on soil chemical, physical and hydraulic properties. In the first study (effect of BC rate on laboratory condition) a positive effect of BC rate on water availability, microporosity, and on water retention was found, especially for clay loam soil at high BC application, but this influence did not occur for sandy soil, possibly due to the short time of interaction. In the second study (effect of BC rate and FC on physical, chemical and hydraulic properties) the bulk density slightly decreased, and the porosity increased after nine months of interaction upon FC + BC 25 Mg ha-1. However, after 18 months, the FC + BC amount altered the pore size distribution with an increase of micropores, aggregate stability, available water content and its alteration was dependent on the FC + BC rate. Nevertheless, this effect was not verified in the hydraulic conductivity (Kfs). The time of interaction contributes to increasing the Kfs, and the reduction of Kfs was found with the increase of FC + biochar rate, especially in higher amount FC + BC (25 Mg ha-1) of biochar. In the third work (effect of biochar particle size on chemical and physical and hydraulic properties) total carbon content increased mainly in sandy soil compared to control treatment, the highest carbon amount was obtained in the biochar size 0.15-2 mm in loamy soil and < 0.15 mm in sandy soil, while TN content and C/N ratio increased slightly with reduction of the biochar particle size in both soils. These results demonstrated that biochar particle size is crucial for water retention, water availability, pore size distribution and C sequestration. It is evident that is possible to save irrigation water and improve soil chemical and physical properties by applying biochar. / O biocarvão (BC) é um produto promissor para a melhoria da qualidade química, física, e hidráulica do solo. No entanto, faltam estudos sobre a influência da dose de BC, tamanho de partícula, profundidade de aplicação, efeitos sobre a textura do solo e tempo de interação em condições de clima tropical. Este é um dos primeiros trabalhos que avaliam essas propriedades em solos sob condições tropicais. O objetivo deste estudo foi analisar o efeito da dose de BC e do tamanho de partículas nas propriedades químicas, físicas e hidráulicas do solo em condição tropical. Avaliou-se o efeito da dose de BC (6,25; 12,5 e 25 Mg ha-1) em solo franco argiloso e arenoso, em condições de laboratório sobre as propriedades químicas (C, N e C/N), físicas (densidade do solo, porosidade e distribuição do tamanho dos poros) e hidráulicas do solo (capacidade de retenção de água e teor de água disponível). Em condição de campo foi estudado o efeito da torta de filtro e dose de BC (6,25, 12,5 e 25 Mg ha-1) mais torta de filtro (TF) em duas profundidades (0-10 e 10-20 cm) e em dois tempos de interação (9 e 18 meses) sobre as propriedades físicas (densidade do solo, porosidade, distribuição do tamanho dos poros e estabilidade de agregados) e hidráulicas do solo (capacidade de retenção de água, teor de água disponível e condutividade hidráulica). A fim de verificar o melhor tamanho de partícula de BC a ser aplicado ao solo foi desenvolvido um terceiro estudo no qual foi avaliado o efeito do tamanho de partículas de BC (< 0,15; 0,15-2 e > 2mm) em solo franco argiloso e arenoso sobre as mesmas propriedades químicas, físicas e hidráulicas do solo avaliadas no primeiro estudo. No estudo da influência de dose de BC em condição de laboratório, foi verificado efeito positivo da dose de BC na disponibilidade de água, microporosidade e retenção de água, especialmente para solo franco argiloso com alta aplicação de BC, mas essa influência não ocorreu, para solos arenosos, possivelmente devido ao curto período de interação. No segundo estudo (efeito da dose de BC+TF) verificou-se que a densidade diminuiu ligeiramente e a porosidade aumentou após nove meses de interação com TF + BC 25 Mg ha-1 e após 18 meses, a quantidade de BC+TF alterou a distribuição do tamanho dos poros aumentando a quantidade de microporos, melhorando a estabilidade do agregado e o conteúdo de água disponível (CAD). O efeito da dose não foi verificado para condutividade hidráulica (Kfs), porém o tempo de interação contribuiu para aumentar os Kfs. Além disso, uma redução de Kfs foi encontrada com o aumento da taxa de BC + TF, especialmente na maior quantidade de TF + BC (25 Mg ha-1) de biocarvão. No terceiro estudo, (efeito do tamanho das partículas de BC nas propriedades químicas, físicas e hidráulicas), o teor total de carbono aumentou principalmente em solo arenoso comparado ao tratamento controle, a maior quantidade de carbono foi obtida no tamanho do BC 0,15-2 mm em solo argiloso e < 0,15 mm em solo arenoso, enquanto o teor de TN e a relação C/N aumentaram ligeiramente com a redução do tamanho das partículas de BC em ambos os solos. Estes resultados demonstraram que o tamanho das partículas de BC é crucial para a retenção, disponibilidade de água, distribuição de tamanho de poros e sequestro de carbono. Esses estudos demonstraram que é possível economizar água de irrigação e melhorar as propriedades químicas e físicas do solo por meio da aplicação do biocarvão.

Orientador: Fábio Minoru Yamaji / Resumo: Os atuais padrões mundiais de consumo energético estão baseados na utilização de combustíveis fósseis, os quais, além de serem não renováveis, geram diversos problemas ambientais. Nos últimos anos houve um aumento na busca por fontes energéticas alternativas e mais sustentáveis, como as biomassas provenientes de resíduos agroindustriais, as quais podem apresentar grande potencial energético por área e baixos impactos ambientais. Com o intuito de minimizar os problemas ambientais relacionados à geração e descarte de resíduos provenientes das atividades de cultivo de cogumelos, esse estudo teve como objetivo avaliar o potencial bioenergético do resíduo de cultivo de shiitake (RCS) seco e por meio de sua conversão termoquímica pelo processo de pirólise em três temperaturas diferentes (350°C, 450°C e 550°C). Mediante às análises, o biocarvão de 350°C (BC350) foi considerado com o maior potencial energético devido à menor quantidade de cinzas e maiores quantidades de materiais voláteis, carbono fixo, poder calorífico, rendimento gravimétrico e fator de rendimento gravimétrico. As análises químicas e físicas revelaram que o RCS seco apresenta uma natureza bastante complexa, característica comumente encontrada em materiais de origem lignocelulósica. As análises termogravimétricas foram realizadas em três rampas de aquecimento, 10°C/min, 15°C/min e 20°C/min, em atmosfera oxidante e inerte. Foram identificadas etapas de conversão referentes à perda de água e degradação de hemicelulo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Current global patterns of energy consumption are based on the use of fossil fuels, which are not only non-renewable resources, but also generate vast environmental problems. Recent years have witnessed an increasing search for alternative, more sustainable, energy sources, such as biomasses originated from agroindustrial residues, a material that may present great energetic potential per area and minor environmental impacts. Aiming at minimizing environmental impacts related with the generation and discard of mushroom cultivation residues, the present study intended to evaluate the bioenergetic potential of the spent shiitake substrate (SSS), both in its dry form and after its thermochemical conversion by a pyrolysis process in 3 different temperatures (350°C, 450°C e 550°C). Further analyses founded the consideration that the 350°C biochar (BC350) was that with the greatest energetic potential, due to its reduced ash amounts and higher volatile amounts, fixed carbon, heat value, gravimetric yield and gravimetric yield factor. Chemical and physical analyses revealed that the dry SSS possesses a highly complex nature, characteristics commonly found in lignocellulosic materials. Thermogravimetric analyses were performed in 3 heating rates, 10°C/min, 15°C/min and 20°C/min in oxidizing and inert atmospheres. Conversion steps related with water loss and degradation of hemicellulose, cellulose and lignin have been identified. The kinetic study was carried out by non-isothermal and non-isoconversional Kissinger method. The activation energies obtained were of 110.3 kJ mol-1 and 136 kJ mol-1 for the SSS and BC350, respectively and are within the range found for other biomasses. The SSS presented features that allow the conclusion that such residue possesses great potential for bioenergy generation applications, potential which may be improved by means ... (Complete abstract click electronic acess below) / Mestre

Orientador: André Henrique Rosa / Resumo: Biochar é produzido pela pirólise de resíduos de diferentes biomassas, podendo ser uma alternativa interessante para obtenção de um adsorvente para remoção de íons metálicos e metaloides em aguas naturais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de íons As(lll) por biochars normal (BN) e modificado quimicamente com íons Fe(III) (biochar magnético, BM), produzidos a partir da pirólise do bagaço de cana-de-açúcar e de palha de milho em 4 diferentes temperaturas (300, 400, 500 e 600°C). O pH de carga zero (pHpcz) das amostras de biochar ficou na faixa de 6, evidenciando que abaixo dessa faixa de pH a superfície do biochar está carregada positivamente. Resultados de FT-IR demonstrou que o aumento da temperatura leva a diminuição dos grupos funcionais ácido e no caso do MEV demostrou que, conforme de aumenta a temperatura, se percebe aumento do tamanho e volume dos poros dos biochars. Para analisar a eficiência e o comportamento de adsorção foram feitos experimentos em batelada, para verificação da cinética e isotermas de adsorção. Os resultados obtidos evidenciaram que para o biochar normal em ambos casos (bagaço de cana de açúcar e palha de milho) a adsorção foi baixa. Já ótimo desempenho foi observado pelos biochars magnéticos em todas as condições de pH estudados (4, 5 e 6), atingindo equilíbrio de adsorção de 95% em cerca de 10 minutos. Em relação a isoterma de adsorção os dados foram analisados com os modelos de Langmuir e Freundlich, ajustando-se melho... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Biochar is produced by the pyrolysis of residues from different biomasses, and may be an interesting alternative to obtain an adsorbent for the removal of metal ions and metalloids in natural waters. The objective of this work was to evaluate the efficiency of removal of As (III) ions by normal biochars (BN) and chemically modified with Fe (III) ions (magnetic biochar, BM), produced from pyrolysis of sugarcane bagasse sugar and corn straw at 4 different temperatures (300, 400, 500 and 600 ° C). The zero charge pH (pHpcz) of the biochar samples was in the range of 6, showing that below this pH range the surface of the biochar is positively charged. Results of FT-IR showed that the increase in temperature leads to a decrease in the acid functional groups and in the case of MEV it was shown that, as the temperature increases, an increase in the size and volume of the pores of the biochars is observed. In order to analyze the adsorption efficiency and behavior, batch experiments were carried out to verify kinetics and adsorption isotherms. The results showed that for the normal biochar in both cases (sugar cane bagasse and corn straw) the adsorption was low. Already excellent performance was observed by the magnetic biochars in all pH conditions studied (4, 5 and 6), reaching a 95% adsorption equilibrium in about 10 minutes. In relation to the adsorption isotherm the data were analyzed with the Langmuir and Freundlich models, adjusting better to Langmuir with a R2≈1 for BM of corn straw and R2≈0.8999 for BM of sugarcane bagasse. sugar, indicating in both cases chemical adsorption. The results obtained in this work indicate that the use of sugarcane bagasse residues and corn straw to produce biochar from pyrolysis in the presence of Fe (III) ions may lead to the production of an adsorbent of low cost and high efficiency... (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Orientador: André Henrique Rosa / Resumo: Todo produto agrícola interfere na situação termodinâmica de solos, afetando as interações entre solo-microorganismos-plantas. Biochar é definido como um material carbonáceo multifuncional que atua como condicionante/ fertilizante e eleva a qualidade de solos. Pode estar presente naturalmente em solos férteis ou produzido a partir da pirólise de resíduos agrícolas gerando produtos de maior valor agregado. A literatura destaca casos de sucesso de sua aplicação no solo e como material adsorvente de contaminantes orgânicos e inorgânicos. No entanto, poucas informações estão disponíveis sobre possíveis efeitos antagônicos do biochar aos microorganismos do solo e alterações diretas no desenvolvimento de plântulas. Visando entender interações do biochar no sistema solo-microorganismos-plantas, este trabalho objetivou identificar os efeitos de diferentes doses de biochar produzidos a partir de bagaço de cana-de-açúcar e palha de sabugo de milho na interação com nutrientes, desenvolvimento de fungos ligninolíticos, bactérias promotoras do crescimento de plantas e de plântulas de milho. Para tanto, as amostras de biochar foram produzidas por meio de pirólise em nove regimes de temperatura para compreender quais mudanças morfológicas e físico-químicas ocorrem na formação do biochar. Com o objetivo de preservar as interações multitróficas do solo, foram explorados os efeitos de diferentes doses de biochar no crescimento radial de micélios três diferentes espécies de fungos ligninolítico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Any agricultural product that reaches the pedological system interferes in the thermodynamic situation of soil non-equilibrium, affecting the soil-microorganisms-plants set. In recent years, biochar has been identified as a conditioning / fertilizing material that helps raise the soil qualities. Biochar is a multifunctional carbonaceous material already existing naturally in fertile soils. However, the non-natural production of biochar has been considered as an alternative destination to agricultural waste that generates value-added products. The literature highlights successful cases of its application in the soil and as adsorbent material of organic and inorganic contaminants. However, little information is available on possible antagonistic effects of biochar on soil microorganisms and direct changes in seedling development. In order to understand possible points of bifurcations that biochar can generate in the soil-microorganisms-plants system, this work aimed to identify the effects of different doses of biochar produced from sugarcane bagasse and corn cob in the growth and development of ligninolytic fungi, plant growth promoting bacteria and maize seedlings. For this, the biochar samples were produced by means of pyrolysis in nine temperature regimes to understand which morphological and physicochemical changes occur in the formation of biochar. With the objective of preserving the soil multitrophic interactions, it was explored the effects of different doses of biochar on the radial growth of mycelium three different species of ligninolytic fungi: Bjerkandera adusta, Pleurotos ostreaus and Trametes versicolor. A species-dependent effect was found where the same biochar samples can cause acute toxicity and additive effect on the growth of these fungi... (Complete abstract electronic access below) / Doutor

Submitted by Jorge Cativo (jorge.cativo@inpa.gov.br) on 2018-08-23T14:38:12Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Matheus Miranda Caniato.pdf: 2877850 bytes, checksum: 9f5a34aab328acaeb1c5681aefacab65 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-23T14:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Matheus Miranda Caniato.pdf: 2877850 bytes, checksum: 9f5a34aab328acaeb1c5681aefacab65 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-01-30 / The use of rhizobacteria to increase crop productivity by promoting growth and management of the target spot through the induction of systemic resistance to plant diseases are shown as tool capable of allowing the expansion of tomato North region. Thus, the objectives of this work were to evaluate the influence of biochar in the population of cultivable soil bacteria, besides the root colonization capacity of bacterial isolates, growth promotion, phosphate solubilization, indole acetic acid production and induction of resistance to Corynespora almost. The influence of the isolates origin on the mentioned variables was also evaluated. As well as the identification of the bacterial isolates. The influence of the bio-carbon on the population of cultivable soil bacteria was carried out using the colony-forming unit counting methodology. Verification of root colonization was performed using techniques for visualizing turbidity zones in tubes with agar-water (0.8%), optical microscopy and root plating. Growth promotion and induction of resistance were evaluated in greenhouse and the experimental design adopted for both experiments was completely randomized and inoculation of the bacteria was performed by microbiolization. Identification was performed by sequencing the 16S rRNA gene. The results indicate that doses up to 34 t ha-1 positively influence the population of cultivable soil bacteria in the 0-10 cm layer. The three methods used to evaluate root colonization were efficient and complement each other in the interpretation of the results. The isolates ISO4T2, ISO22T3, ISO53T1, ISO17T3 and ISO113T1 promoted an increment in the confirmation test and present potential to be evaluated in the field in the future. Isolates 7T1, 114T1 and 52T2 induced partial resistance against C. cassiicola and present potential to be evaluated under field conditions. The origin of the isolates has influence on the ability to colonize the root system of tomato plants and solubilize phosphate, but does not affect the other variables. The partial sequencing of the 16S rRNA gene allowed the identification of 23 isolates at the genus and group level, but not in species. / A inoculação de rizobactérias visando o aumento da produtividade das culturas, por meio da promoção de crescimento e o manejo da mancha alvo por meio da indução de resistência sistêmica a doenças em plantas, mostram-se como ferramentas capazes de permitirem a expansão do cultivo de tomate na Região Norte. Assim, os objetivos desse trabalho foram avaliar a influência do biocarvão sobre a população de bactérias cultiváveis do solo, além da capacidade de colonização radicular dos isolados bacterianos, promoção de crescimento, solubilização de fosfato, produção de ácido indól acético e indução de resistência a Corynespora casiicola. A influência da origem dos isolados sobre as variáveis mencionadas também foi avaliada. Assim como foi realizada a identificação dos isolados bacterianos. A influência do biocarvão sobre a população de bactérias cultiváveis do solo foi realizada por meio da metodologia de contagem de unidade formadora de colônias. A verificação da colonização radicular foi realizada por meio das técnicas de visualização de zonas de turbidez em tubos com ágar-água (0,8%), microscópia de luz e plaqueamento de raízes. A promoção de crescimento e a indução de resistência foram avaliadas em casa de vegetação e o delineamento experimental adotado para ambos os experimentos foi o inteiramente casualizado e a inoculação das bactérias foi realizada por microbiolização. A identificação foi realizada por meio do sequenciamento do gene 16S rRNA. Os resultados indicaram que doses até 34 t ha-1 influenciaram de forma positiva a população de bactérias cultiváveis do solo na camada de 0-10 cm. Os três métodos utilizados para avaliação da colonização radicular se mostraram eficientes e se complementaram na interpretação dos resultados. Os isolados ISO4T2, ISO22T3, ISO53T1, ISO17T3 e ISO113T1 promoveram incremento no teste de confirmação e apresentaram potencial para serem avaliados futuramente em campo. Os isolados, 7T1, 114T1 e 52T2 induziram resistência parcial a C. cassiicola e apresentaram potencial para serem avaliados em condição de campo. A origem dos isolados influenciou a capacidade de colonizar o sistema radicular de plântulas de tomateiro e de solubilizar fosfato. O sequenciamento parcial do gene 16S rRNA, permitiu identificar 23 isolados em nível de gênero e grupo, mas não em espécie.