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Pesquisadores do estado de Iowa estudam fertilizantes de liberação lenta para nutrição de culturas e melhorias na qualidade da água


Pesquisadores da Universidade Estadual de Iowa não estavam procurando por um fertilizante de liberação lenta que pudesse nutrir culturas enquanto protegesse a qualidade da água, mas eles podem tê-lo encontrado.

Pesquisadores buscavam agregar valor ao biochar - um co-produto sólido e poroso produto de aquecimento de biomassa para produzir bio-óleo líquido em um processo chamado pirólise - estudando suas propriedades físicas e químicas.

"Calculamos a incrível capacidade do biochar em armazenar carbono em uma unidade muito pequena", disse Robert C. Brown, diretor do Instituto de Bioeconomia do estado de Iowa. "Um dia, poderá ser avaliado em US $ 200 por tonelada por sua capacidade de remover carbono da atmosfera mas, atualmente, vale apenas cerca de US $ 40 por tonelada - o valor energético de queimá-lo como substituto do carvão".

Então, o que poderia agregar valor a esse pó preto, tornando a pirólise uma tecnologia de biocombustível economicamente mais atraente?

Talvez o biochar possa ser misturado com a biomassa para melhorar a qualidade do biogás a partir da digestão anaeróbica? Ou talvez pudesse ajudar a controlar os odores do gado? Ou, talvez, poderia ser misturado com adubo composto e as sobras fibrosas da digestão anaeróbica para produzir um fertilizante?

Uma equipe de pesquisa liderada por Brown - que também é Professor de Engenharia em Anson Marston e ocupa cadeira em Engenharia Mecânica em Gary e Donna Hoover - ganhou uma doação de US $ 1.469.448 por dois anos para encontrar aplicações valiosas para o biochar. A doação é proveniente da Iniciativa de Pesquisa e Desenvolvimento de Biomassa, um programa conjunto dos Departamentos de Agricultura e Energia dos EUA.

A doação direcionou Santanu Bakshi, um cientista assistente do Instituto de Bioeconomia, para mais um projeto de biochar. Ele trabalhou com o material durante a maior parte da década, começando com o doutorado na Universidade da Flórida, investigando como o biochar poderia ser usado para reduzir a toxicidade do cobre nos solos com pomares de citrus. Em outro projeto, Bakshi mostrou a eficácia do biochar na remoção de arsênico da água potável.

Isso levou a projetos de biochar, incluindo a adesão-adsorção de arsênico à superfície do biochar e outro, que envolveu a captura de fósforo das águas residuais.

Como acontece frequentemente durante a pesquisa, todos esses projetos são construídos um sobre o outro para produzir uma nova descoberta. Bakshi descobriu que o biochar produzido a partir da biomassa pré-tratada com sulfato de ferro, um subproduto barato da produção de aço, pode adsorver a sua superfície até 12 vezes o fosfato como biochar a partir de biomassa não tratada.

O pré-tratamento com sulfato de ferro desenvolvido no estado de Iowa foi projetado para aumentar o rendimento do açúcar da pirólise da biomassa lenhosa. Como o amido de milho, esse açúcar pode ser fermentado para produzir biocombustíveis.

Mas o pré-tratamento também impulsionou o desempenho do biochar de outra maneira importante.

A superfície de Biochar tem principalmente cargas negativas. E o mesmo acontece com o fosfato - um ânion que tem mais elétrons do que os prótons. Os dois devem se repelir, mas, quando a biomassa é tratada com sulfato de ferro antes da pirólise, a superfície do biochar é modificada para que possa absorver facilmente os ânions em sua superfície.

Em testes de laboratório, Bakshi mediu 48.000 miligramas de fosfato adsorvido por quilograma de biochar pré-tratado, em comparação com 4.000 miligramas adsorvidos por quilograma de biochar não tratado.

E assim, o biochar pode ser misturado com o esterco para adsorver fosfato - um importante nutriente vegetal - aplicado ao solo como um fertilizante sólido.

"Com essa tecnologia, estamos tentando melhorar a reciclagem de fosfatos no solo", disse Bakshi.

IowaStateUniversity 17/06/2019

 



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