Temperatura e tempo de residência na produção de biochar oriundo de dejetos de galinhas poedeiras
DOI:
https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.15247Palavras-chave:
Tratamento de Resíduos, Rendimento de biocarvão, Número de IodoResumo
Dejetos de galinhas poedeiras contém nutrientes que podem ser reaproveitados na agricultura. Para este uso, é necessário sua estabilização, evitando contaminação ambiental. As formas de tratamentos de resíduos mais comuns são: biodigestão, lagoas de estabilização, compostagem e a produção de biochar, que é o resultado da pirólise de material orgânico. Seu uso melhora as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo. Assim, objetivou-se com este trabalho a produção de biochar de dejetos de galinhas poedeiras, em função da temperatura: 300, 375, 450 e 525°C e do tempo de residência: 30, 45 e 60 minutos. O material foi coletado no ICA-UFMG, seco a 105°C ± 2° C por 24 h e pirolisado em mufla. Realizou-se as análises de rendimento, pH, condutividade elétrica e número de iodo do biochar. Os resultados mostraram que com o aumento da temperatura e do tempo de residência, o rendimento do biochar diminuiu e o pH manteve-se alcalino, com maior tendência para o arranjo 525°C e 60 minutos. A condutividade elétrica apresentou comportamento parabólico, com maior valor 3,42 mS cm-1 a 419°C e 60 minutos e o menor valor 2,50 mS cm-1 a 300°C e 30 minutos. O número de iodo reduziu com o aumento da temperatura e do tempo de pirólise; o maior valor foi 136,66 mgI2 g-1 a 340°C e 30 minutos. Conclui-se que o tratamento dos resíduos por pirólise é eficiente e, produz um subproduto que pode ser aplicado como condicionador do solo e adsorvente de contaminantes.
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Referências
Agrafioti, E.; Bouras, G.; Kalderis, D.; Diamadopoulos, E. 2013. Biochar production by sewage sludge pyrolysis. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 101: 72-78. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.02.010.
Al-Wabel, M. I.; Al-Omran, A.; El-Naggar, A. H.; Nadeem, M.; Usman, A. R. 2013. Pyrolysis temperature induced changes in characteristics and chemical composition of biochar produced from conocarpus wastes. Bioresource Technology, 131: 374-379. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.12.165.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. 1991. ABNT - NBR 12073:1991: Carvão ativado pulverizado - determinação do número de iodo – método de ensaio.
Associação Brasileira de Proteína Animal. 2017. Relatório Anual. Disponível em: http://abpa-br.com.br/storage/files/3678c_final_abpa_relatorio_anual_2016_portugues_web_reduzido.pdf.
Augusto, K. V. Z. 2007. Caracterização Quantitativa e qualitativa dos resíduos em sistemas de produção de ovos: compostagem e biodigestão anaeróbia. Botucatu: Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita”, 132f. Dissertação Mestrado. Disponível em: https://bit.ly/3267vty.
Bolan, N. S.; Szogi, A. A.; Chuasavathi, T.; Seshadri, B.; Rothrock, M. J.; Panneerselvam, P. 2010. Uses and management of poultry litter. World’s Poultry Science Journal, 66: 673-698. Doi: https://doi.org/10.1017/S0043933910000656.
Campos, A. T. de. 2001. Tratamento e manejo de dejetos bovinos. Instrução Técnica para o Produtor de Leite, Juiz de Fora, 52.
Cantrell, K. B.; Hunt, P. G.; Uchimiya, M.; Novak, J. M.; Ro, K. S. 2012. Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar. Bioresource Technology, 107: 419-428. Doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.11.084.
Cao, X.; Harris, W. 2010. Properties of dairy-manure-derived biochar pertinent to its potential use in remediation. Bioresource Technology, 101: 5222-5228. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.02.052.
Chan, K. Y.; Van Zwieten, L.; Meszaros, I.; Downie, A.; Joseph, S. 2007. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment. Australian Journal of Soil Research, 45: 629-634. Doi: https://doi.org/10.1071/SR07109.
Chen, X.; Chen, G.; Chen, L.; Chen, Y.; Lehmann, J.; McBride, M. B.; & Hay, A. G. 2011. Adsorption of copper and zinc by biochars produced from pyrolysis of hardwood and corn straw in aqueous solution. Bioresource Technology, 102: 8877-8884. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.06.078.
Choi, G. G.; Oh, S. J.; Lee, S. J.; Kim, J. S. 2015. Production of bio-based phenolic resin and activated carbon from bio-oil and biochar derived from fast pyrolysis of palm kernel shells. Bioresource Technology, 178: 99-107. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.08.053.
Conz, R. F. 2015. Caracterização de matérias-primas e biochars para aplicação na agricultura. Piracicaba: Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, 133 f. Dissertação Mestrado. Disponível em: https://bit.ly/30IDmR0.
Cunha, T. J. F.; Madari, B. E.; Benites, V. D. M.; Canellas, L. P.; Novotny, E. H.; Moutta, R. D. O.; Trompowsky , P. M.; Santos, G. D. A. 2007. Fracionamento químico da matéria orgânica e características de ácidos húmicos de solos com horizonte a antrópico da amazônia (Terra Preta). Acta Amazonica, Manaus, 37: 91-98. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/aa/v37n1/v37n1a10.
Delgado, M. F.; Piacante, F. J.; Salla, A. 2017. Diagnóstico ambiental da produção avícola de postura: estudo sobre os dois principais sistemas de produção sob a óptica dos seus resíduos sólidos. Revista de Micro e Pequenas Empresas e Empreendedorismo da Fatec Osasco, Osasco, 3: 18-40. Disponível em: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6052573.
Demirbas, A. 2004. Effects of temperature and particle size on bio-char yield from pyrolysis of agricultural residues. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 72: 243-248. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2004.07.003.
Dias, B. O.; Silva, C. A.; Higashikawa, F. S.; Roig, A.; Sánchez-Monedero, M. A. 2010. Use of biochar as bulking agent for the composting of poultry manure: effect on organic matter degradation and humification. Bioresource Technology, 101: 1239-1246. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.09.024.
Dong, X.; Ma, L. Q.; Li, Y. 2011. Characteristics and mechanisms of hexavalent chromium removal by biochar from sugar beet tailing. Journal of Hazardous Materials, 190: 909–915.Doi:https://doi.org10.1016j.jhazmat.2011.04.008.
Gonzaga, M. I. S.; Mackowiak, C.; de Almeida, A. Q.; Carvalho Júnior, J. I. T. 2018. Biocarvão de lodo de esgoto e seu efeito no crescimento e nas características morfológicas de mudas de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden Seedlings. Ciência Florestal, 28: 687-695. Doi: http://dx.doi.org/10.5902/1980509832067.
Guerra, A. M. N. M.; Ferreira, J. B. A.; Vieira, T. S.; Franco, J. R.; Costa, A. C. M.; Tavares, P. R. F. 2017. Avaliação da produtividade de grãos e de biomassa em dois híbridos de milho submetidos à duas condições de adubação no município de Santarém - PA. Revista Brasileira de Agropecuária Sustentável, 7: 20-27. Doi: https://doi.org10.21206/bjsa.v7i4.431.
Hale, S. E.; Alling, V.; Martinsen, V.; Mulder, J.; Breedveld, G. D.; Cornelissen, G. 2013. The sorption and desorption of phosphate-P, ammonium-N and nitrate-N in cacao shell and corn cob biochars. Chemosphere, 91: 1612-1619. Doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.12.057.
Hata, T.; Imamura, Y.; Ishihara, S. 2001. Adsorption capacities and related characteristics of wood charcoals carbonized using a one-step or two-step process. Journal of wood science, 47: 48-57 Doi: https://doi.org/10.1007/BF00776645.
Hossain, M. K.; Strezov, V.; Chan, K. Y.; Ziolkowski, A.; Nelson, P. F. 2011. Influence of pyrolysis temperature on production and nutrient properties of wastewater sludge biochar. Journal of Environmental Management, 92: 223-228. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.09.008.
Hu, Z.; Srinivasan, M. P. 2011. Mesoporous high-surface-area activated carbon. Microporous and Mesoporous Materials, 43: 267-275. https://doi.org/10.1016/S1387-1811(00)00355-3.
Jindo, K.; Mizumoto, H.; Sawada, Y.; Sanchez-Monedero, M. A.; Sonoki, T. 2014. Physical and chemical characterization of biochars derived from different agricultural residues. Biogeosciences, 11: 6613-6621. Doi: https://doi.org/10.5194/bg-11-6613-2014.
Kookana, R. S.; Sarmah, A. K.; Van Zwieten, L.; Krull, E.; Singh, B. 2011. Biochar application to soil: agronomic and environmental benefits and unintended consequences. Advances in Agronomy, 112: 103-143. Doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-385538-1.00003-2.
Lehmann, J.; Gaunt, J.; Rondon, M. 2006. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems - A review. Mitigation and Adaptation Strategies for Flobal Change, 11: 403-427. Doi: https://doi.org/10.1007/s11027-005-9006-5.
Lehmann, J.; Stephen, J. 2015. Biochar for environmental management: science, technology and implementation. 2. ed. Routledge, Nova York. Disponível em: https://bit.ly/2PSog7i.
Lima, I. M.; Mcaloon, A.; Boateng, A. A. 2008. Activated carbon from broiler litter: Process description and cost of production. Biomass and Bioenergy, 32: 568-572. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe. 2007.11.008.
Lorenz, K.; Lal, R. 2014. Biochar application to soil for climate change mitigation by soil organic carbon sequestration. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 177: 651-670. Doi: https://doi.org/10.1002/jpln.201400058.
Lu, H.; Zhang, W.; Wang, S.; Zhuang, L.; Yang, Y.; Qiu, R. 2013. Characterization of sewage sludge-derived biochars from different feedstocks and pyrolysis temperatures. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 102: 137-143. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.03.004.
Mackay, D. M.; Roberts, P. V. 1982. The influence of pyrolysis conditions on yield and microporosity of lignocellulosic chars. Carbon, 20: 95-104. Doi: https://doi.org/10.1016/0008-6223(82)90413-4.
Matos, A. T. 2014. Tratamento e aproveitamento agrícola de resíduos sólidos. Editora UFV, Viçosa.
Mohan, D.; Pittman Jr, C. U.; Bricka, M.; Smith, F.; Yancey, B.; Mohammad, J.; Steele, P. H.; Franco, M. F. A.; Serrano, V. S.; Gong, H. 2007. Sorption of arsenic, cadmium, and lead by chars produced from fast pyrolysis of wood and bark during bio-oil production. Journal of Colloid and Interface Science, 310: 57-73. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2007.01.020.
Mohan, D.; Sarswat, A.; Ok, Y. S.; Pittman Jr, C. U. 2014. Organic and inorganic contaminants removal from water with biochar, a renewable, low cost and sustainable adsorbent – A critical review. Bioresource Technology, 160: 191-202. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech. 2014.01.120.
Mukherjee, A.; Zimmerman, A. R.; Harris, W. 2011. Surface chemistry variations among a series of laboratory-produced biochars. Geoderma, 163: 247–255. Doi: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.04.021.
Novak, J. M.; Lima, I.; Xing, B.; Gaskin, J. W.; Steiner, C.; Das, K. C.; Schomberg, H. 2009. Characterization of designer biochar produced at different temperatures and their effects on a loamy sand. Annals of Environmental Science, 3: 195-206. Disponivel em: https://openjournals.neu.edu/aes/journal/article/view/v3art5/v3p195-206.
Orrico Júnior, M. A. P.; Orrico, A. C. A.; Lucas Júnior, J. 2011. Produção animal e o meio ambiente: uma comparação entre potencial de emissão de metano dos dejetos e a quantidade de alimento produzido. Engenharia Agrícola, 31: 399-410. Doi: https://dx.doi.org/10.1590/S0100-69162011000200020.
Pires, I. C. D. S. A. 2017. Produção e caracterização de biochar de palha de cana-de-açúcar (Saccharum sp.). Sorocaba: Universidade Federal de São Carlos, 45f. Dissertação Mestrado. Disponível em: https://bit.ly/2zuey2Y.
Rajkovich, S.; Rajkovich, S.; Enders, A.; Hanley, K.; Hyland, C.; Zimmerman, A. R.; Lehmann, J. 2012. Corn growth and nitrogen nutrition after additions of biochars with varying properties to a temperate soil. Biology and Fertility of Soils, 48: 271-284. Doi: https://doi.org/10.1007/s00374-011-0624-7.
Schneider, B. G. 2016. Biochar de lodo de esgoto e sua influência nas propriedades químicas do solo cultivado com milho. Brasília: Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da Universidade de Brasília, 50f. Trabalho de Conclusão de Curso. Disponível em: http://bdm.unb.br/bitstream/10483/16372/1/2016_BrunaGehrkeSchneider_tcc.pdf.
Sensöz, S.; Angin, D. 2008. Pyrolysis of safflower (Charthamus tinctorius L.) seed press cake: Part 1. The effects of pyrolysis parameters on the product yields. Bioresource Technology, 99, 5492-5497. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.10.046.
Shinogi, Y.; Kanri, Y. 2003. Pyrolysis of plant, animal and human waste: physical and chemical characterization of the pyrolytic products. Bioresource Technology, 90: 241-247. Doi: https://doi.org/10.1016/S0960-8524(03)00147-0.
Silva, H. W.; Pelícia, K. 2012. Manejo de dejetos sólidos de Poedeiras pelo processo de biodigestão anaeróbica. Revista Brasileira de Agropecuária Sustentável, 2: 151-155. Disponível em: file:///C:/Users/HP/Downloads/2669-12420-1-PB%20(1).pdf.
Silva, I. C. B.; Basílio, J. J. N.; Fernandes, L. A.; Colen, F.; Sampaio, R. A.; Frazão, L. A. 2017. Biochar from different residues on soil properties and common bean production. Scientia Agricola, 74: 378-382. Doi: https://dx.doi.org/10.1590/1678-992x-2016-0242.
Song, W.; Guo, M. 2012. Quality variations of poultry litter biochar generated at different pyrolysis temperatures. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 94: 138–145. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2011.11.018.
Spokas, K. A.; Cantrell, K. B.; Novak, J. M.; Archer, D. W.; Ippolito, J. A.; Collins, H. P.; Boateng, A. A.; Lima, I. M.; Lamb, M. C.; Mcaloon, A. J.; Lentz, R. D.; Nicholss, K. A. 2012. Biochar: a synthesis of its agronomic impact beyond carbon sequestration. Journal of Environment Quality, 41: 973-989. Doi: https://doi.org/10.2134/jeq2011.0069.
Sun, H.; Hockaday, W.C.; Masiello, C. A.; Zygourakis, K. 2012. Multiple controls on the chemical and physical structure of biochars. Industrial & Engineering Chemistry Research, 51: 3587-3597. Doi: https://doi.org/10.1021/ie201309r.
Teixeira, W. G.; Kern, D. C.; Madari, B. E; Lima, H. N.; Woods, W. 2009. As terras pretas de índio da Amazônia: sua caracterização e uso deste conhecimento na criação de novas áreas. Manaus: Embrapa Amazônia Ocidental. Disponível em: file:///C:/Users/HP/Downloads/terrapreta%20(1).pdf.
Tsai, W. T.; Chang, C. Y.; Lee, S. L. 1997. Preparation and characterization of activated carbons from corn cob. Carbon, 35: 1198-1200. Disponível em: https://scholars.lib.ntu.edu.tw/bitstream/123456789/76496/1/14.pdf.
Tsai, W. T.; Liu, S. C.; Chen, H. R.; Chang, Y. M.; Tsai, Y. L. 2012. Textural and chemical properties of swine-manure-derived biochar pertinent to its potential use as a soil amendment. Chemosphere, 89: 198-203. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.05.085.
Yue, Y.; Lin, Q.; Xu, Y.; Li, G.; Zhao, X. 2017. Slow pyrolysis as a measure for rapidly treating cow manure and the biochar characteristics. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 124: 355-361. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2017.01.008.
Zárate, A. N. H.; Vieira, M. Do C.; Bratti, R. 2003. Efeitos da cama-de-frangos e da época de colheita sobre a produção e a renda bruta de cebolinha “todo ano”. Pesquisa Agropecuária Tropical, 33: 73–78. Disponível em: https://www.revistas.ufg.br/pat/article/view/2350.
Zhang, D.; Pan, G.; Wu, G.; Kibue, G. W.; Li, L.; Zhang, X.; Zheng, J.; Zheng, J.; Cheng, K.; Joseph, S.; Liu, X. 2016. Biochar helps enhance maize productivity and reduce greenhouse gas emissions under balanced fertilization in a rainfed low fertility inceptisol. Chemosphere, 142: 106-113. Doi: https://doi.org/10.1016j.chemosphere.2015.04.088.
Zhang, J.; Liu, J.; Liu, R. 2015. Effects of pyrolysis temperature and heating time on biochar obtained from the pyrolysis of straw and lignosulfonate. Bioresource Technology, 176: 288-291. Doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.11.011.
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