Qual o novo conceito para a fertilidade do solo?

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Autores

Miguel Henrique Rosa Franco
Doutor em Agronomia – Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
Reginaldo de Camargo
Professor de Gestão Ambiental na Agricultura – UFU
Mara Lúcia Martins Magela
Doutoranda em Agronomia – UFU
Regina Maria Quintão Lana
Professora de Fertilidade e Nutrição de Plantas – UFU

Em solos das regiões tropicais e subtropicais, a mineralização acelerada da matéria orgânica e alta capacidade de fixação de fósforo são realidades que estão diretamente relacionadas ao empobrecimento dos mesmos em matéria orgânica (MO) e consequentemente queda de sua fertilidade.

Neste contexto, a inclusão da matéria orgânica no sistema de adubação tem surgido como uma solução frente aos elevados custos dos fertilizantes minerais e aos efeitos benéficos da matéria orgânica em solos intensamente cultivados com métodos convencionais.

Uma das alternativas utilizadas atualmente para tratamento dos diversos tipos de materiais orgânicos presentes no mercado é a compostagem de resíduos sólidos. Em um conceito breve, a compostagem nada mais é do que um processo bioquímico natural ou controlado, com mistura de resíduos orgânicos de origem vegetal, animal, industrial ou urbano que passam por um período de tratamento assistido.

Em geral, na prática há a necessidade de um período de 90 a 120 dias para obtenção de um composto pronto para ser utilizado no campo.

Leque de opções

Atualmente, vários são os tipos dos fertilizantes orgânicos encontrados no mercado, podendo ser originados de resíduos animais, como é o caso do esterco bovino e cama aviária, ou a partir de materiais vegetais oriundos de processos da agroindústria, como por exemplo, a torta-de-filtro e a cinza, subprodutos da produção sucroalcooleira.

Com a evolução das pesquisas na área de utilização de compostos orgânicos na agricultura, alguns estudos vêm sendo conduzidos atualmente com o intuito de se encontrar novos métodos para tratamento e aproveitamento de diferentes tipos de resíduos orgânicos no campo e/ou nas agroindústrias. Uma das opções é a produção de compostos orgânicos à base de Biochar.

Entenda mais

Segundo Nóbrega (2011), o Biochar nada mais é do que um produto obtido pela decomposição térmica da biomassa (MO) pelo processo denominado de pirólise. Neste processo a matéria orgânica é colocada dentro de reatores térmicos e submetida a altas temperaturas (entre 450 e 750ºC), com ausência total de oxigênio.

O resultado desse processo é um produto sólido (Biochar), líquido (bio-óleo) e gasoso (gás pirolítico) (Chen et al., 2014). No que se refere às suas características, o Biochar é mais recalcitrante do que muitos outros tipos de matéria orgânica. Esta característica proporciona que sua degradação ocorra de forma lenta no solo.

Assim, devido a esta estrutura química e física diferenciada, o Biochar pode influenciar diretamente em propriedades do solo como o pH, porosidade, capacidade de retenção de água e densidade (Nóbrega, 2011). Esses efeitos têm impacto direto no crescimento das plantas, ajudando na penetração e desenvolvimento das raízes devido à maior disponibilidade de ar e água no solo (Van Zwieten et al., 2010).

Outro ponto interessante a ser levantado é que com a aplicação do Biochar algumas reações físicas e biológicas do solo podem ser também influenciadas, como é o caso da presença física de locais para reações e fornecimento de habitats protetores para a população microbiológica do solo (Steenweth et al., 2005).

Pesquisas

Novas pesquisas vêm demonstrando também que a estrutura porosa do Biochar possui afinidade por partículas carregadas (Keech et al., 2005), influenciando no crescimentos das plantas (Chan et al., 2008), melhoria da capacidade de retenção de água do solo (Laird et al., 2010), diminuição a incidência de doenças nas culturas (Matsubara et al., 2002), retenção da biodisponibilidade de metais pesados (PARK et al., 2011) e redução da lixiviação de nutrientes, que por sua vez pode reduzir necessidades do uso de fertilizantes minerais (Liang et al., 2006).

Em outro contexto, existem relatos na literatura demonstrando que a aplicação do Biochar no solo é capaz de reduzir as emissões de N2O e CH4 do solo para a atmosfera, impedindo assim a formação destes gases responsáveis pelo efeito estufa (Yanai et al., 2007).

Vantagens

Devido às características de alcalinidades dos materiais orgânicos advindos do Biochar, e dependendo da quantidade aplicada, o benefício deste pode ser também de reduzir a acidez do solo. A presença de grupamentos de carbono com cargas negativas na superfície do Biochar pode ser capaz de reter o H⁺ presente na solução do solo, diminuindo assim sua acidez (Sizmur et al., 2015).

Características como a presença de cátions de caracteres básicos no Biochar, como K, Na, Ca e Mg, concentrados durante o processo de pirólise em detrimento da volatilização de outros compostos, podem favorecer a neutralização dos componentes da acidez do solo em detrimento da substituição das cargas negativas na CTC anteriormente ocupados por H⁺ e Al⁺3 (Yuan et al., 2011).

Laird et al. (2010), estudando o uso de Biochar na melhoria da qualidade de um solo argiloso no campus da Universidade de Agronomia no Estado de Iowa, constataram o aumento de quase uma unidade de pH, com o uso de 20 g de Biochar por kg solo1, mostrando assim a capacidade do mesmo como agente de neutralização da acidez do solo.

A partir destes pressupostos, pode-se inferir que a capacidade do Biochar de alcalinização é uma característica importante em se tratando de soluções para o manejo de solos ácidos de regiões tropicais. Deste modo, a aplicação do Biochar pode ajudar a reduzir a necessidade de aplicação de calcário no solo, promovendo melhorias neste ambiente e trazendo incrementos de produtividade nas culturas (Biederman et al., 2013).

Chan et al. (2007), em seu estudo avaliando o valor agronômico do Biochar produzido de restos vegetais oriundos de sistemas residuais a partir de podas de jardinagem sobre a produtividade de plantas e qualidade do solo em vasos cultivados com rabanete, observou que houve mudanças nas propriedades químicas do solo a partir das diferentes taxas de aplicação do Biochar.

Estas mudanças incluem aumento do pH, carbono orgânico, sódio (Na), potássio (K) e cálcio (Ca); com redução expressiva do teor de alumínio trocável nas taxas mais elevadas de aplicação do Biochar. Consequentemente, houve aumentos nos teores de saturação por base, soma de bases e capacidade de troca catiônica do solo após a aplicação do Biochar.

Relação com a lixiviação de nutrientes

Estudos de campo e laboratório vêm comprovando também que a aplicação do Biochar pode levar a uma diminuição na lixiviação de nutrientes, especialmente de nitratos no solo. Este fato pode estar relacionado à estabilidade de longo prazo do Biochar, que por sua vez pode ser responsável por favorecer a diminuição da percolação de água abaixo da zona da raiz, facilitando assim o aproveitamento do nutriente pela planta e diminuindo a lixiviação de nutrientes.

Deste modo, Biochar pode atuar na melhoria da retenção de líquidos e transpiração vegetal, promovendo a retenção de nutrientes móveis suscetíveis à lixiviação, tais como nitratos ou potássio (Verheijen et al., 2005).

Lehmann et al. (2003), estudando a lixiviação de nutrientes em experimentos com lisímetros, indicaram que o índice de absorção de nutrientes aumenta com a aplicação do Biochar no solo. Os autores também concluíram que este fator deve ter sido ocasionado pela retenção dos nutrientes em complexos de adsorção criados pelo Biochar no solo.

Em outro contexto, analisando as possíveis soluções ambientais e agrícolas proporcionadas pela produção do Bichar e a possível incorporação do processo de pirólise nas agroindústrias, pode-se pensar então na utilização desta tecnologia em setores onde exista uma larga escala de produção de resíduos.

Assim, a pirólise e a produção do Biochar podem ser vista como uma rota alternativa à compostagem e uma maneira mais eficiente de transformação e tratamento de resíduos orgânicos.

Versatilidade

Vale lembrar que a tecnologia de pirólise pode ser aplicada em diferentes tipos de materiais orgânicos e que, após a transformação destes em Biochar, esta nova fonte de material orgânico tratado possui um grande potencial para ser utilizado como fertilizante orgânico na agricultura ou para produção de fertilizantes que requerem adição de matéria orgânica em sua constituição, como por exemplo, os fertilizantes organominerais e/ou os fertilizantes orgânicos enriquecidos.

Franco (2019), em sua pesquisa analisando o potencial do Biochar e a eficiência agronômica na cultura do milho, verificou que a utilização do Biochar na forma de composto orgânico e sua adição como matriz orgânica para a produção de fertilizantes organominerais confirma ser uma excelente alternativa na produção de novas fontes de fertilizantes para a agricultura.

A partir deste estudo, pôde-se comprovar que a utilização de fertilizantes à base de Biochar proporciona resultados satisfatórios no crescimento de plantas e no aumento da fertilidade do solo quando comparado a outros tipos de fertilizantes. Assim, esta pesquisa aponta o potencial do Biochar ser uma nova opção de compostos orgânicos e a sua possibilidade de uso na indústria de fertilizantes. 

Custo

Analisando o custo de produção do Biochar, pode-se observar, em alguns estudos, que a pirólise pode se tornar muitas vezes um sistema autossustentável, onde o gás pirolítico e o bio-óleo podem ser reaproveitados e usados como combustíveis durante o próprio processo de carbonização da matéria orgânica, gerando assim um método quase sem custo de produção secundário e com grande capacidade energética.

Assim, essa tecnologia deve ser analisada como uma excelente ferramenta para produção de fertilizantes sustentáveis no futuro e como um novo conceito para o uso de materiais orgânicos visando o manejo da fertilidade do solo e da nutrição de plantas.