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Previous issue date: 2015-02-23 / Biochar, also known as terra preta do índio, is a highly porous material and is a result of biomass pyrolysis in oxygen-controlled conditions and low temperatures (up to 600 oC). Due to the viable manufacturing process and the wide variety of applications, it is a promising material for various uses. Among the main uses of biochar, studies indicate its potential in improving soil quality, besides being a way of contributing to carbon sequestration from the atmosphere and used in the retention of organic and inorganic contaminants in the environment. This work aimed to present a review of the concepts and current studies on biochar, for a better understanding of the subject (Paper 1). The objective was to also investigate the adsorption of pharmaceuticals carbamazepine (CBZ) and lincomycin (LMC) by six biochars under the influence of surface characteristics of biochar (produced from Brazilian pepper and sugarcane bagasse, in temperatures of 300 o, 400 o and 600o C) and environmental factors (pH and adsorption competition between CBZ and LMC) (Paper 2). The latest study aimed to understand the effects of exposure of dissolved organic matter (DOM) in the surface properties of three biochars produced from sugarcane bagasse, in the CBZ adsorption (Paper 3). Batch equilibrium tests were performed in constant temperature, varying pH, and the data were adjusted in Freundlich isotherms. For the DOM test, the biochars were previously loaded with humic acid, tannic acid, gallic acid, and catechol in concentrations equivalent to those found in soils. The values of Kd, n and KF were reported and analyzed. As a result, it was found that biochars produced from sugarcane bagasse and high pyrolysis temperature were more effective in CBZ and LMC adsorption. In the biochar produced from bagasse at 300° C, the adsorption of CBZ was not affected by the presence of functional groups on the surface of biochar. LMC, which is ionized at pH 7.6, is more easily binded to negatively charged biochars when pH is acidic (pH<pKa). Furthermore, it was found that the CBZ and LMC compete for the same adsorption sites, regardless the variation of pH solution. In general, DOM affected adsorptive properties of biochars and attenuated CBZ adsorption, especially for biochars produced in higher temperatures because of the greater complexity of its structure, when DOM enters or blocks the biochar micro and mesoporous. It was concluded that the use of biochar as a product of sustainable feature looks promising, but there are still some gaps in the current literature about the positive and negative impacts of its use. Laboratory results indicate a possible use of biochar in removing organic compounds from water, which can replace less effective existing treatment technologies. There is to be considered, however, several factors that influence this process and more studies are needed to corroborate such evidence. / O biocarvão, também conhecido como terra preta do índio, é um material de alta porosidade e é resultado da pirólise da biomassa em condições de oxigênio controlado e baixas temperaturas (até 600 oC). Devido ao viável processo de produção e à ampla variedade de aplicações, trata-se de um material promissor para diversos usos. Dentre as principais utilidades do biocarvão, estudos indicam seu potencial na melhoria da qualidade do solo, além de ser uma forma de contribuir para o sequestro de carbono da atmosfera e ser utilizado na retenção de contaminantes orgânicos e inorgânicos no ambiente. Nesse trabalho, objetivou-se realizar uma revisão sobre os conceitos e estudos atuais sobre biocarvão, para uma melhor compreensão do tema (Artigo 1). Objetivou-se também investigar o processo de adsorção dos fármacos carbamazepina (CBZ) e lincomicina (LMC) por seis biocarvões, sob a influência de características superficiais do biocarvão (produzidos a partir de pimenta brasileira e bagaço de cana-de-açúcar, a 300o, 400o e 600o C) e fatores ambientais (pH e competição sortiva entre CBZ e LMC) (Artigo 2). No último estudo, objetivou-se compreender os efeitos da exposição da matéria orgânica dissolvida (MOD) nas propriedades superficiais de três biocarvões produzidos a partir de bagaço de cana-de-açúcar, na adsorção de CBZ (Artigo 3). Ensaios de equilíbrio de adsorção foram realizados em batelada e temperatura constante, variando o pH, e os dados foram ajustados em isotermas de Freundlich. Para o ensaio com MOD, os biocarvões foram previamente carregados com ácido húmico, ácido tânico, ácido gálico e catecol em concentrações equivalentes às de matéria orgânica encontrada em solos. Os valores de Kd, KF e n foram reportados e analisados. Como resultado, verificou-se que biocarvões produzidos a partir da biomassa de bagaço de cana-de-açúcar e altas temperaturas de pirólise foram mais efetivos na adsorção de CBZ e LMC. Em biocarvão produzido a partir de bagaço de cana-de-açúcar, a 300 oC, a adsorção de CBZ não foi afetada pela presença de grupos funcionais na superfície do biocarvão. Já a LMC, que é ionizada a pH 7,6, liga-se mais facilmente a biocarvões carregados negativamente quando o pH é ácido (pH<pKa). Além disso, verificou-se que a CBZ e LMC competem entre si pelos mesmos sítios sortivos, independente da variação do pH da solução. A MOD afetou as propriedades adsortivas de biocarvões para CBZ, principalmente em biocarvões produzidos a maiores temperaturas, devido à maior complexidade de sua estrutura, entrando ou bloqueando os micro e mesoporos do biocarvão. Conclui-se que o uso do biocarvão como um produto de característica sustentável parece ser promissor, porém, lacunas ainda existem na literatura atual sobre os impactos positivos e negativos do seu uso. Os resultados laboratoriais indicam um possível uso do biocarvão na remoção de compostos orgânicos da água, o que pode substituir tecnologias de tratamento existentes menos eficazes. Há, porém, de se considerar diversos fatores de influência nesse processo e mais estudos devem ser realizados a fim de corroborar com tais evidências.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/2678 |
| Date | 23 February 2015 |
| Creators | Pegoraro, Thaisa |
| Contributors | Sampaio, Silvio César, Bosco, Tatiane Cristina Dal, Correa, Marcus Metri, Coelho, Silvia Renata Machado, Reis, Ralpho Rinaldo dos |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Parana, Programa de Pós-Graduação "Stricto Sensu" em Engenharia Agrícola, UNIOESTE, BR, Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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