[pt] O carvão vegetal é um dos produtos gerados a partir da decomposição térmica, comumente denominada pirólise, de uma determinada biomassa em ausência total ou quase total de um agente oxidante, como o oxigênio do ar. Estudos baseados na Terra Preta de Índio indicam que o carvão pode contribuir diretamente com a melhoria da qualidade do solo, e com isso, permite a recuperação de solos degradados, além da contribuição no crescimento de espécies vegetais. Outro benefício da adição do carvão no solo é a capacidade de reter os nutrientes, fornecidos na aplicação de fertilizantes, reduzindo assim a perda por lixiviação. Com o objetivo de condicionar solos, três carvões vegetais foram estudados. Primeiramente foi realizada a caracterização deles, a fim de determinar as diferenças físicas e químicas, posteriormente foram realizados ensaios de adsorção de fertilizante nos mesmos. Os carvões vegetais utilizados neste trabalho foram produzidos em três condições distintas, sendo dois de resíduos de diferentes espécies, denominados biocarvão de pirólise lenta e biocarvão de pirólise lenta ativado, e a matéria prima do terceiro é resíduo de eucalípto, denominado biocarvão de pirólise rápida. O fertilizante empregado nos ensaios de adsorção foi um Organomineral à base de Dejetos de Suínos com SuperFosfato Triplo. Nos ensaios de caracterização identificou-se elevada porosidade em todos os carvões vegetais, sendo o biocarvão de pirólise rápida aquele com valor mais elevado. Dentre os carvões vegetais estudados, o biocarvão de pirólise rápida é o que possui maior teor de nutrientes totais, e não foram observadas diferenças significantes entre os biocarvões de pirólise lenta e o de pirólise lenta ativado. Foram identificados baixos teores de celulose, entretanto os teores de lignina foram elevados. A capacidade sortiva identificada nos biocarvões 7 é bastante elevada, tendo seu valor semelhante nas três amostras. Nas três amostras de solos, a utilização de biocarvões como adsorventes de fertilizantes é satisfatória e podem ser utilizados na melhoria de solos degradados. Quando aplicados em um solo não degradado, o biocarvão de pirólise lenta e o lenta ativado não tiveram grande influência na capacidade sortiva do solo, entretanto, influenciaram nos parâmetros cinéticos determinados no modelo de pseudo segunda ordem. / [en] The biochar is one of the products generated from the thermal decomposition, also named pyrolysis, of a particular biomass under an atmosphere almost or completely absence of an oxidizing agent, like the oxygen present in the air. Studies based on Terra Preta de Índio indicate that the biochar can contribute directly with the improvement of the quality of the soil, allowing the recovery of degraded soils, besides contributing with the growth of plant species. Another benefit from the addition of the biochar in the soil is the capacity of retaining nutrients provided by fertilizers, reducing the lost by leaching. With the objective of conditioning soils, three biochars were studied. Firstly, the biochars were characterized to determine the chemical and physical differences among them. Posteriorly, experiments of fertilizers adsorption of were carried out with the same biochars samples. The biochars used in this study were produced in three different conditions, being two of them from residue of different biomass species, denominated biochar of slow pyrolysis and biochar of slow pyrolysis activated, and the raw material of the third one is residue of eucalyptus, denominated biochar of fast pyrolysis. The fertilizer used in the experiments of adsorption was a biofertilizer produced from Swine s residues and Triple SuperPhospate, provided by EMBRAPA Solos, located in Rio de Janeiro/RJ. In the experiments of characterization, high porosities were identified in all biochars, being the fast pyrolysis biochar the one with higher value. Among the biochars studied, the fast pyrolysis biochar is the one with the highest total nutrients content and no significant differences were observed in the total nutrient content in others biochars. Low cellulose contents were identified in the biochars, however the lignin contents were high. The sorptive capacity evaluated was high and basically the same value for the three biochars. In the three soil samples, the evaluation of the biochars as adsorbents of fertilizers were satisfactory and can be used for improving degraded soils. When applied in a non-degraded soil, the slow pyrolysis and slow pyrolysis activated biochar did not have great influence in the sorptive capacity of the soil, however they affects the kinetic parameters determined by the pseudo-second order model.

[pt] De acordo com a projeção da Organização das Nações Unidas, a população mundial vai chegar a 11,2 bilhões em 2100, um aumento de 53 porcento. Suprir a demanda de alimentos para essas pessoas, impulsionando a agricultura sustentável, é o desafio para o século. A adição de biocarvão, um componente que possui alta capacidade de reter nutrientes e água, com fertilizantes no solo, pode ser uma alternativa viável para solucionar esse desafio. Os biocarvões utilizados nesse trabalho foram produzidos através de pirólise, em três temperaturas diferentes. Esses biocarvões foram caracterizados com o intuito de avaliar as suas propriedades físico-químicas. Com estas amostras foram produzidos 6 fertilizantes fosfatados à base de biocarvão, usando os fertilizantes comerciais MAP e Termofosfato. Esses fertilizantes foram aplicados ao solo, previamente caracterizado, para analisar a quantidade de fósforo disponível após tempos pré-estabelecidos da sua aplicação. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos inteiramente casualizados, com três repetições, usando a mesma dosagem de fósforo, além da testemunha (sem adição de fertilizante), em sete tempos diferentes, resultando em um total de 189 unidades experimentais. Os resultados indicam que em relação ao teor de P disponível no solo, o fertilizante com biocarvão pirolisado a 500 graus celsius (BC500) e Termofosfato (63,63 mg kg-1) e BC500 e MAP (146,59 mg kg-1) apresentaram os melhores resultados se comparado com os fertilizantes comerciais MAP e Termofosfato. Sendo assim, a adição do biocarvão aos fertilizantes promoveu uma liberação lenta de P ao longo do tempo, se comparado aos fertilizantes comerciais MAP e Termofosfato. O estudo cinético de liberação do P mostrou que o modelo que melhor representa o processo é o de pseudo-segunda ordem, com coeficiente de correlação igual a 0,99. / [en] According to the World Health Organization, the world population will reach 11.2 billion in 2100, an increase of 53 percent. To supply the food demand of these people, driving sustainable agriculture is the challenge for the century. The addition of biochar, a component that has a high capacity to retain nutrients and water, with fertilizers in the soil, can be a viable alternative to solve this challenge. The biochars used in this work were produced through pyrolysis, at three different temperatures. These biochars were characterized in order to evaluate their physical and chemical properties. These samples were used to produce six phosphate fertilizers based on biochar, using the commercial fertilizers MAP and Thermophosphate. These fertilizers were applied to the soil, previously characterized, to evaluate the amount of P available after pre-established times of its application. The experimental design used was randomized blocks, with three repetitions, using the same dosege of phosphorus, in addition to the control (without addition of fertilizer), in 7 different times, resulting in a total of 189 experiments. The results indicate that in relation to the available P content in the soil, the fertilizer with pyrolyzed biochar at 500 celsius degrees (BC500) and Thermophosphate (63,63 mg kg-1) and BC500 and MAP (146,59 mg kg-1) showed the best results compared to MAP and Thermophosphate commercial fertilizers. Therefore, the additions of biochar to fertilizers promoted a slow release of P over time, when compared to MAP and Thermophosphate commercial fertilizers. The kinetic study of P release showed that the model that best represents the process is the pseudo-second order, with a correlation coefficient of 0.99.

[pt] A exploração do ecossistema pelo homem tem provocado mudanças ambientais na Terra, como liberação de gases poluentes, aumento da temperatura do planeta, desmatamento, degradação do solo, entre outros. Têm se elaborado novas técnicas que buscam melhorar a qualidade química e física do solo, a recuperação da biodiversidade e ainda contribuir para diminuir os efeitos das mudanças climáticas. O biocarvão é produzido a partir de pirólise de resíduos orgânicos, que pode ser aplicado ao solo para melhorar a qualidade, além de ser uma técnica de mitigação do efeito estufa. O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da aplicação do biocarvão, produzido de Gliricidia, nos parâmetros físico e químicos do solo em Seropédica, no período de julho de 2017 a julho de 2018. O biocarvão foi incorporado ao Planossolo Háplico sob um coqueiral. O delineamento do experimento utilizado foi em blocos casualizados em esquema fatorial, sendo os fatores com e sem aplicação de biocarvão (10 t ha-1), com 12 repetições em cada tratamento. O biocarvão foi aplicado em faixa de 80 cm, na projeção da copa dos coqueiros. Foram determinados pH, P, Ca, Mg, Al, H+Al, K, Na, Cu, COT, M.O, nas profundidades 0-5, 5-10, 10-20cm, no intervalo de três meses, durante o período de um ano. A propriedade física do solo analisada foi a retenção de água nas potências 0, 60, 100, 330 e 1500 kPa. O uso do biocarvão como condicionador do solo não aumentou significativamente o pH, retenção de água e nos teores de carbono orgânico total e na CTC. Contudo nota-se que o biocarvão pode ser promissor para aumentar o carbono do solo e consequentemente mitigar o efeito estufa. / [en] Ecosystem exploration by humans has led to environmental changes on Earth, such as the release of polluting gases, rising global temperatures, deforestation, soil degradation, and so on. New techniques have been developed that seek to improve the chemical and physical quality of the soil, the recovery of biodiversity and also contribute to reduce the effects of climate change. Biocarbon is produced from pyrolysis of organic waste, which can be applied to the soil to improve the quality, besides being a greenhouse mitigation technique. The objective of this work was to evaluate the effect of biochar, produced of Gliricidia, on the physical and chemical quality of the soil in Seropédica, from July 2017 to July 2018. The biochar was incorporated to the Solonetz under a coqueiral in Seropédica. The experimental design was a randomized complete block design in a factorial scheme, with the factors with and without application of biochar (10 t ha-1), with 12 replicates in each treatment. pH, P, Ca, Mg, Al + 3, H + Al, K, Na, Cu, COT, M.O at depths 0-5, 5-10, 10-20cm were evaluated at three months intervals. The soil physical property analyzed was the water retention at powers 0, 60, 100, 330 and 1500 kPa. The use of bio-carbon as a soil conditioner increased the water retention and total organic carbon contents in the 0-5 cm depth, increasing the organic matter content. The use of biochar as a soil conditioner did not significantly increase pH, water retention and total organic carbon content and CTC. However, it is noted that biochar can be promising to increase soil carbon and consequently mitigate the greenhouse effect.

[pt] Resíduos de biomassas são de grande interesse por serem matérias primas para a geração de energia renovável. Neste trabalho foram estudados os processos de conversão térmica de pirólise lenta e de carbonização hidrotermal, empregando os resíduos de bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de malte e casca de coco. A cinética e a termodinâmica das reações foram determinadas experimentalmente pelo cálculo da energia de ativação, fator de frequência, energia livre de Gibbs, entalpia e entropia do complexo ativado. A pirólise foi avaliada empregando a termogravimetria em atmosfera inerte, para uma faixa de temperatura do ambiente até 1.000 graus Celsius e aplicando diferentes taxas de aquecimento. A carbonização hidrotermal procedeu em um reator tipo autoclave Parr modelo 452HC2, em diferentes temperaturas e tempos de operação. Modelos cinéticos da pirólise para métodos Model-free, denominados Kissinger, Flynn- WallOzawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), e Model-fitting, intitulado Coats-Redfern, foram investigados. Para os modelos KAS, FWO e Coats-Redfern foram analisados 19 tipos de mecanismos reacionais e respectivos coeficientes de determinação (R2) foram determinados. O bagaço de cana-de-açúcar se ajustou ao método de Kissinger (R2 de 0,9973) e ao Coats-Redfern, entretanto os métodos FWO e KAS não se adequam a este material. Os testes com bagaço de malte e casca de coco se ajustaram a todos os métodos aplicados, apresentando valores de R2 elevados (0,9 a 0,9999). O modelo para a cinética da carbonização hidrotermal foi aplicado, onde as três biomassas apresentaram a ordem variando de 3 a 3,49, valor compatível com a literatura. Adicionalmente foram feitas caracterizações físico-químicas nos resíduos de biomassa e nos biocarvões produzidos na carbonização hidrotermal, incluindo análise elementar e imediata, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho, densidade aparente, pH, condutividade e poder calorífico. / [en] Biomass residues are of great interest because they are raw materials for the generation of renewable energy. In this work, the processes of thermal conversion of slow pyrolysis and hydrothermal carbonization were studied using the residues of sugarcane bagasse, malt bagasse and green coconut shell. The kinetics and thermodynamics of the reactions were determined experimentally by calculating the activation energy, frequency factor, Gibbs free energy, enthalpy and entropy of the activated complex. Pyrolysis was evaluated using thermogravimetry in an inert atmosphere, from a room temperature up to 1,000 Celsius and applying different heating rates. Hydrothermal carbonization was carried out in a Parr autoclave type 452HC2 reactor, at different temperatures and times of operation. Kinetic models of pyrolysis for Model-free methods, called Kissinger, Flynn-WallOzawa (FWO) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), and Model-fitting, entitled Coats-Redfern, were investigated. For the KAS, FWO and Coats-Redfern models, 19 types of reaction mechanisms were analyzed and their determination coefficients (R2) were evaluated. Sugarcane bagasse was adjusted to the Kissinger method (R2 equal to 0.9973) and Coats-Redfern, however the FWO and KAS methods are not suitable for this material. The tests with malt bagasse and coconut fiber were adjusted to all applied methods, showing high R2 values (0.9 to 0.9999). The model for the kinetics of hydrothermal carbonization was applied, where the three biomasses presented the order varying from 3 to 3.49, a value compatible with the literature. In addition, physical-chemical characterizations were carried out for the biomass residues and biochar produced by hydrothermal carbonization, including elementary and immediate analysis, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, apparent density, pH, conductivity and calorific value.