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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/37317
Title: | Biocarvão e bacillus sp.: caracterização, mineralização de carbono orgânico e influência no solo. |
Other Titles: | Biochar and bacillus sp.: characterization, organic carbon mineralization and influence on the soil. |
???metadata.dc.creator???: | ANDRADE, José Nathanael Ferreira de. |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | CHAVES, Lúcia Helena Garófalo. |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | GUERRA, Hugo Orlando Carvallo. |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | FERNANDES , Josely Dantas. |
Keywords: | Microrganismo;Pirólise;Fertilidade;Mineralização de carbono orgânico;Irrigação e drenagem;Biocarvões de biomassa – lodo de esgoto;Microorganism;Pyrolysis;Fertility;Irrigation and drainage;Biomass biochars – sewage sludge;Organic carbon mineralization |
Issue Date: | 4-Mar-2024 |
Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
Citation: | ANDRADE, José Nathanael Ferreira de. Biocarvão e bacillus sp.: caracterização, mineralização de carbono orgânico e influência no solo. 2024. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024. |
???metadata.dc.description.resumo???: | Objetivou-se com esse trabalho caracterizar e produzir biocarvões em forno do tipo <tambor duplo= e mufla a partir de diferentes biomassas e avaliar a interação do biocarvão de lodo de esgoto com microrganismos pertencentes ao gênero Bacillus sp. durante o processo de mineralização e na fertilidade do solo. Esse trabalho foi dividido em capítulos, da seguinte forma: o primeiro capitulo contém a introdução, objetivos e a revisão de literatura; no segundo capitulo foi realizado a produção em forno mufla e tambor duplo, dos biocarvões de biomassa de lodo de esgoto, cama de aviário, palha de arroz, fibra de coco e restolho de abacaxi e sua caracterização, tais como de suas respectivas biomassas in natura, com base em suas características físicas e químicas, através da analise imediata, seguindo a metodologia conforme ASTM: D1762-84 (2007); a espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR); e difração de raios 3 X. As analises estatísticas foram conduzidas no software estatístico SISVAR. Foram conduzidos ainda experimentos apenas com o biocarvão de lodo de esgoto, devido o seu alto teor de fósforo e outros nutrientes, com o intuito de avaliar a mineralização do carbono (C) quando incorporados ao solo (capítulo III) e as características químicas do solo após o período de incubação, conforme Teixeira et al. (2017) (capítulo IV). Os experimentos foram conduzidos no laboratório de Irrigação e Salinidade (LIS) pertencente a Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). O solo utilizado foi coletado no município de Lagoa Seca 3 PB e o lodo foi adquirido juntamente ao laboratório do Programa de Saneamento Básico (PROSAB). A quantificação do CO2 liberado foi realizado através da titulação do NaOH 0,5 ml L-1 com a solução padronizada de HCL 0,4 mol L-1 durante 104 dias, além da avaliação da cinética de mineralização do carbono seguindo dois modelos de equação de primeiro grau e de duas reações simultâneas (MURWIRA et al., 1990; MOLINA et al., 1980 respectivamente) e por fim a análise de meia vida da mineralização (SPOSITO, 2008) (Capítulo III). De forma geral os maiores teores de carbono foram observados nas biomassas de origem vegetal (restolho de abacaxi, fibra de coco e palha de arroz), in natura, produzido em forno mufla e tambor duplo. As maiores concentrações de fósforo (P) foram observadas nas biomassas de lodo de esgoto e cama de aviário, sendo a maior quantidade verificada na biomassa de lodo de esgoto produzida a partir de forno de tambor duplo. O biocarvão de palha de arroz apresentou o maior teor de umidade e a cama de aviário a menor; o maior teor de voláteis foi encontrado no de cama de aviário quando comparado aos outros biocarvões. O maior teor de cinzas foi observado nos biocarvões de palha de arroz e fibra de coco, que não xvii apresentaram diferenças estatísticas entre si. O maior teor de carbono fixo foi encontrado no biocarvão de palha de arroz, em ambos métodos de produção. Independentemente da biomassa utilizada neste trabalho, observou-se uma banda em ≈3300 cm-1 atribuído a vibrações de (O-H) em grupo hidroxila presente na celulose (Capítulo II). Em geral, independente das doses de biocarvão de lodo de esgoto e Bacillus sp. aplicadas no solo, a taxa de mineralização do carbono foi mais elevada no início do período de incubação, diminuindo gradualmente (Capítulo III). O máximo valor de P estimado pelo modelo de equação de regressão que se ajustou aos dados foi obtido com a aplicação da dose de 15 t ha-1 de biocarvão combinado com 8,2 x 10+7 UFC ml-1 de Bacillus sp., tendo-se constatado uma variação para esta variável de 418% em relação a testemunha. Os valores de carbono orgânico (CO) aumentaram de forma quadrática após a adição do biocarvão de lodo de esgoto, sendo o maior valor de carbono estimado em 8,6 g. Kg-1 na dose de 8,9 t ha-1 (Capitulo IV). |
Abstract: | This study aimed to characterize and produce biochars using a "double drum" type furnace and a muffle furnace from different biomasses, and to evaluate the interaction of sewage sludge biochar with microorganisms belonging to the genus Bacillus sp. during the mineralization process and its effect on soil fertility. This work was divided into chapters as follows: the first chapter contains the introduction, objectives, and literature review; in the second chapter, the production of biochars from sewage sludge, poultry litter, rice straw, coconut fiber, and pineapple residue biomass was carried out using a muffle furnace and a double drum furnace, and their characterization, as well as that of their respective raw biomasses, was based on their physical and chemical characteristics through proximate analysis, following the ASTM: D1762-84 (2007) methodology; Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR); and X-ray diffraction. Statistical analyses were conducted using the SISVAR statistical software. Experiments were also conducted solely with sewage sludge biochar due to its high phosphorus and other nutrient content, aiming to evaluate carbon (C) mineralization when incorporated into the soil (Chapter III) and the soil's chemical characteristics after the incubation period, according to Teixeira et al. (2017) (Chapter IV). The experiments were conducted in the Irrigation and Salinity Laboratory (LIS) of the Federal University of Campina Grande (UFCG). The soil used was collected in the municipality of Lagoa Seca 3 PB, and the sludge was obtained from the Basic Sanitation Program Laboratory (PROSAB). The quantification of released CO2 was performed through the titration of 0.5 ml L-1 NaOH with a standardized 0.4 mol L-1 HCl solution over 104 days, in addition to evaluating the kinetics of carbon mineralization following two first-order equation models and two simultaneous reactions (MURWIRA et al., 1990; MOLINA et al., 1980, respectively), and finally the half-life analysis of mineralization (SPOSITO, 2008) (Chapter III). Generally, the highest carbon contents were observed in the raw plant-based biomasses (pineapple residue, coconut fiber, and rice straw) and in the biochars produced in both the muffle and double drum furnaces. The highest phosphorus (P) concentrations were observed in the sewage sludge and poultry litter biomasses, with the highest amount found in the sewage sludge biomass produced using the double drum furnace. The rice straw biochar had the highest moisture content, while the poultry litter had the lowest; the highest volatile content was found in the poultry litter biochar compared to the other biochars. The highest ash content was observed in the rice straw and coconut fiber biochars, with no statistical differences between them. The highest fixed carbon content xix was found in the rice straw biochar, in both production methods. Regardless of the biomass used in this study, a band at ≈3300 cm-1 was observed, attributed to (O-H) vibrations in the hydroxyl group present in cellulose (Chapter II). Overall, regardless of the doses of sewage sludge biochar and Bacillus sp. applied to the soil, the carbon mineralization rate was higher at the beginning of the incubation period, gradually decreasing (Chapter III). The maximum P value estimated by the regression equation model that fit the data was obtained with the application of a dose of 15 t ha-1 of biochar combined with 8.2 x 10^7 CFU ml-1 of Bacillus sp., with a variation of 418% observed for this variable compared to the control. The organic carbon (OC) values increased quadratically after the addition of sewage sludge biochar, with the highest estimated carbon value being 8.6 g kg-1 at a dose of 8.9 t ha-1 (Chapter IV). |
Keywords: | Microrganismo Pirólise Fertilidade Mineralização de carbono orgânico Irrigação e drenagem Biocarvões de biomassa – lodo de esgoto Microorganism Pyrolysis Fertility Irrigation and drainage Biomass biochars – sewage sludge Organic carbon mineralization |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Agrícola. |
URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/37317 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Agrícola. |
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JOSÉ NATHANAEL FERREIRA DE ANDRADE – DISSERTAÇÃO (PPGEA) 2024 (1).pdf | 2.57 MB | Adobe PDF | View/Open |
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