Post on 18-Feb-2021
EDNA MARIA BONFIM-SILVA
Edna Maria Bonfim-Silva
Editora
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
2020 Uniedusul Editora
Copyright da Uniedusul Editora
Editor Chefe: Profº Me. Welington Junior Jorge
Diagramação e Edição de Arte: Uniedusul Editora
Revisão: Os autores
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
PREFÁCIO
A minha fé...
Bendita seja a minha fé que me permite criar asas para voar e romper o medo quando não
existir chão...
Bendita seja a minha fé que aumenta a minha resistência e que permite e favorece a minha
resiliência...
Bendita seja a minha fé que permite abraçar os desafios, com a certeza que existe um Deus
misericordioso que me guia, impulsiona e me ampara nos momentos mais difíceis da minha
caminhada...
Bendita seja a minha fé que faz parte da minha essência ... Contribui com o que sou... A
minha essência é o que vem da minha alma... A minha essência é o que jamais poderá ser alterada...
Bendita seja a minha fé que me permite evoluir do lado pessoal e profissional.
Bendita seja a minha fé que me permite confiar que tudo pode sim melhorar... Tudo se torna
menos difícil quando encaro os desafios com fé em Deus e em Nossa Senhora...
Bendita seja a minha fé...
Edna Maria Bonfim-Silva
APRESENTAÇÃO
Em termos gerais, o acesso à informação tem melhorado, seja devido ao acesso à internet, seja
pelo acesso à educação básica, que tem evoluído com o passar do tempo ou, ainda, pela própria
maneira de encarar o mundo por parte das novas gerações frente ao uso responsável dos
conhecimentos adquiridos. Assim, ocorre intensa preocupação para a conservação e manejo racional
dos recursos naturais nos processos produtivos, que vem se intensificando a cada ano.
O uso sustentável dos recursos naturais e os novos processos produtivos caminham no sentido
de conservação do solo e água, e de melhorar o gerenciamento de resíduos, buscando novas
alternativas para minimizar os impactos ambientais. Frente a isso, é necessário diversificar fontes de
insumos agrícolas, principalmente alternativas que utilizem resíduos de origem vegetal de maior
eficiência para a agricultura.
Na agricultura, o uso de resíduos sólidos é vantajoso, sendo alguns deles constituídos de
quantidades significativas de nutrientes benéficos para o sistema solo-planta, como a cinza vegetal,
que pode ser utilizada de forma segura como corretivo e fertilizante.
Com o mesmo intuito de conservar os recursos ambientais, um novo produto, o biochar, vem
sendo desenvolvido com o aproveitamento de materiais orgânicos. O biochar é um condicionador do
solo, que retém grande quantidade de carbono por um longo período, sendo utilizado na agricultura
com muita similaridade de seus efeitos, comparados a cinza vegetal.
O livro “Cinza Vegetal e Biochar na Agricultura” traz uma abordagem didática baseada nas
definições, diferenças, similaridades, utilizações, impactos, aplicações, legislações vigentes e
resultados desses materiais na agricultura. Assim, os autores, com a colaboração do GPAS (Grupo de
Práticas em Água e Solo), elaboraram os capítulos objetivando contribuir com um tema importante,
e ainda escasso na literatura brasileira, quando se trata de livro didático, principalmente sobre a
caracterização e destinação da cinza vegetal e do biochar na agricultura.
Boa leitura.
Edna Maria Bonfim-Silva
SUMÁRIO
CAPÍTULO 01..................................................................................................................................07 CINZA VEGETAL COMO CORRETIVO E FERTILIZANTE
Edna Maria Bonfim-Silva
Alessana Franciele Schlichting
Jefferson Vieira José
CAPÍTULO 02..................................................................................................................................31 BIOCHAR: DEFINIÇÕES E APLICAÇÕES NA AGRICULTURA
Alessana Franciele Schlichting
Edna Maria Bonfim-Silva
Jefferson Vieira Jose
Tonny José Araújo da Silva
CAPÍTULO 03..................................................................................................................................42 CINZA VEGETAL NOS ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO
Thiago Franco Duarte
Tonny José Araújo da Silva
Edna Maria Bonfim-Silva
CAPÍTULO 04..................................................................................................................................62 CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA REMEDIAÇÃO
Edna Maria Bonfim-Silva
Rackel Danielly de Souza Alves
Alisson Silva Costa1
Maria Aparecida Peres-Oliveira
CAPÍTULO 05..................................................................................................................................77 CINZA VEGETAL NA GERMINAÇÃO DE SEMENTES
André Pereira Freire Ferraz
Edna Maria Bonfim-Silva
CAPÍTULO 06..................................................................................................................................86 PRODUÇÃO AGRÍCOLA VS. PRESERVAÇÃO DO CERRADO: O QUE A CINZA VEGETAL TEM
A VER COM ISSO?
Adriane Barth
CAPÍTULO 07..................................................................................................................................96 TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO DE CINZA VEGETAL E BIOCHAR
William Fenner
Tonny José Araújo da Silva
Edna Maria Bonfim-Silva
CAPÍTULO 08................................................................................................................................103 LEGISLAÇÃO SOBRE O USO DA CINZA VEGETAL E BIOCHAR
Ana Paula Alves Barreto Damasceno
Edna Maria Bonfim-Silva
1 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Rondonópolis, Mato Grosso.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Capítulo 01 Cinza vegetal como corretivo e fertilizante
Edna Maria Bonfim-Silva
1
Alessana Franciele Schlichting 1
Jefferson Vieira José1
RESUMO: A cinza vegetal é um resíduo proveniente da queima de biomassa vegetal resultante da
produção de energia elétrica. Essa queima de biomassa no sistema pode acarretar em problemas
ambientais, devido ao alto volume de material queimado associado a falta de planejamento para uma
destinação segura desse resíduo ao ambiente. Nesse contexto, com foco nas questões ambientais e na
produção agrícola, esse capitulo faz uma abordagem da possibilidade de utilização desse resíduo na
agricultura e traz alternativas de aproveitamento da cinza vegetal. A cinza vegetal pode ser utilizada
como corretivo e fertilizante sendo capaz de proporcionar aumento na produtividade e qualidade das
culturas. A cinza vegetal possui qualidade como corretivo e fertilizante, sendo essas características
relacionadas a matéria prima e a forma de combustão utilizada no processo de produção. Assim, a
análise química da cinza vegetal como corretivo ou fertilizante é recomendada antes da sua utilização.
No entanto, para sua aplicação deve-se levar em consideração a classe de solo, espécie vegetal,
quantidade utilizada e formas de aplicação. A cinza vegetal tem apresentado efeitos positivos no
crescimento, desenvolvimento, produção e na nutrição mineral das plantas. Por isso, os principais
aspectos considerados estão relacionados a destinação segura da cinza vegetal no ambiente e seu
melhor aproveitamento como corretivo e fertilizante para redução dos custos dos produtores rurais
com aquisição de insumos agrícolas. Esse capítulo traz também uma explanação mais geral sobre
outras formas de aproveitamento desse resíduo e o seu ciclo no ambiente.
ABSTRACT: Wood ash is a residue from the burning of plant biomass resulting from the production
of electricity. This burning of biomass in the system can lead to environmental issues due to the high
volume of burnt material associated with the lack of planning for safe disposal of this waste to the
environment. In this context, focusing on environmental issues and agricultural production, this
chapter approaches the possibility of using this residue in agriculture and offers alternatives for using
wood ash. It can be used as a corrective and fertilizer being able to provide increased productivity
and quality of crops. Wood ash has quality as a concealer and fertilizer, these characteristics being
related to the raw material and the combustion form used in the production process. Thus, chemical
analysis of wood ash as a corrective or fertilizer is recommended before use. However, for its
application, the soil class, plant species, amount used and application forms must be taken into
account. Wood ash has shown positive effects on plant growth, development, production, and mineral
nutrition. Therefore, the main aspects considered here are related to the safe disposal of wood ash in
the environment and its better use as a corrective and fertilizer to reduce the costs of rural producers
with the purchase of agricultural inputs. This chapter also provides a more general explanation of
other ways to use this waste and its cycle in the environment.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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INTRODUÇÃO
A cinza vegetal é um resíduo sólido das indústrias cuja energia é proveniente da queima de
biomassa vegetal. O que se tem observado a nível mundial é a ocorrência de um aumento da
disponibilidade de cinza vegetal, devido a crescente utilização de combustíveis fósseis para geração
de energia. Assim, surge a necessidade de estudos para a sua destinação de forma segura no ambiente.
Esse subproduto tem sido utilizado de diversas formas, sendo uma das mais expressivas sua utilização
como corretivo e fertilizante alternativo nos solos agricultáveis. Esse resíduo tem um alto potencial
na correção da a acidez do solo e na melhoria da fertilidade por ser rica em nutrientes essenciais as
plantas. A cinza também vem sendo utilizada como matéria prima, base para composição de
substratos no desenvolvimento de mudas e para produção de organomineral. Assim, a utilização de
cinza vegetal na agricultura pode proporcionar a diminuição da degradação do solo que pode ser
química, física e biológica. A destinação da cinza vegetal como corretivo e fertilizante na agricultura
aumenta a sustentabilidade da segurança alimentar e a gestão desse resíduo no ambiente de forma
segura.
Embora a utilização da cinza vegetal em cultivos seja uma prática que tem proporcionado
aumento na produção e melhoria na qualidade das culturas, o problema com destino desse resíduo
sólido, tem levantado alguns questionamentos sobre os efeitos nas propriedades químicas do solo em
diversas condições tais como a dose utilizada, a classe de solo, a frequência de aplicação do resíduo,
a forma de aplicação e a qualidade do resíduo.
Nesse capitulo serão abordados alguns conceitos específicos para a cinza vegetal, bem como
os seus efeitos como corretivo e fertilizante na agricultura. Serão apresentados ao longo do capitulo
dados de pesquisa que comprovam que sua utilização na agricultura pode ser uma boa alternativa para
um destino seguro no ambiente.
CINZA VEGETAL – Definições e Produções
A cinza vegetal é um material sólido e acinzentado (Figura 1), podendo apresentar de tom
cinza mais claro até o cinza escuro próximo a cor preta, resultado da incineração de qualquer material
orgânico passível de queima completa (Coelho & Costa, 2007). A cinza é um subproduto que surge
após a geração de vapor para produção de energia térmica, pela combustão de troncos de árvores,
cavacos, casca, galhos, feno, serragem, briquetes, carvão mineral, podas de árvores urbanas, dentre
outras.
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
A cinza vegetal pode ser armazena no próprio campo, desde que seja coberta com uma lona,
para que não espalhe com o vento e não fique muito úmida com a chuva, assim fica mais próximo
possível da cultura a ser adubada.
Figura 1. Cinza vegetal disposta no campo para aplicação em área de recuperação de pastagem no cerrado mato-
grossense. Rondonópolis-MT. Fonte: Os autores
No processo de produção da cinza vegetal uma tonelada de madeira (100% material seco)
utilizada em gerador de vapor (caldeira), produz aproximadamente 1 megawatt-hora de eletricidade,
o que é suficiente para abastecer 1.000 casas por 1 hora, o que geraria de 0,08 a 0,20 m3 de cinza
vegetal (Meyer et al.,1999).
A utilização dessa biomassa vegetal para produção de energia térmica, comumente utilizada
em indústrias, está crescendo mundialmente, devido a necessidade em se utilizar fontes de energia
renováveis em resposta as preocupações com as mudanças climáticas (McKendry, 2002). Na Europa
para atender as novas políticas de obtenção de energia sustentável serão necessários um aumento de
130% na queima de madeira até 2024 (Searchinger et al., 2018). Essa é a tendência da maioria dos
países do mundo, devido à preocupação em reduzir a emissão de CO2 na atmosfera. Esse tipo de
geração de energia emite baixo índice de gases de efeito estufa (CO2, CH4 e N2O), sendo a emissão
desses gases na ordem de 2-19% das emissões a partir de uma fonte de energia equivalente (Raymer,
2006).
As fábricas de produção de celulose produzem em torno de 40 t de cinza vegetal a cada 100 t
de celulose produzida (Bellote et al., 2003). Essa quantidade de cinza vegetal produzida varia de
acordo com o material utilizado, temperatura de combustão e com as especificidades do gerador de
vapor.
Assim, deve-se levar em consideração que o valor calorífero gerado depende do material
utilizado. Em muitos países que utilizam diferentes materiais vegetais como biocombustíveis
produzem diferentes quantidades de cinza vegetal. Em levantamento realizado por Tan & Lagerkvist
(2011), demonstraram que existe um valor calorífero bruto para cada material vegetal utilizado e a
quantidade de cinza vegetal produzida (Tabela 1).
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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Tabela 1. Cinza vegetal e valor calorífero bruto dos diferentes biocombustíveis
Biomassa Cinza Vegetal (%) Mj kg-1
Caroço de pêssego 0,38 22,02
Bagaço de cana-de-açúcar 2,84 21,16
Bagaço de azeitona 4,42 19,97
Palha de trigo 6,22 18,50
Triagem de grãos 9,02 16,40
Palha de arroz 10,46 14,40
Alga (Sargassum natans) 29,09 8,68
Fonte: Tan & Lagerkvist (2011).
No entanto, os produtos tradicionais da biomassa florestal para geração de calor podem ser
misturados por produtos com maior rendimento energético por meio da técnica de densificação da
biomassa. Um exemplo disso são os resíduos da indústria moveleira, como maravalhas, briquetes e
pó de serra. A densidade energética do briquete é cerca de sete vezes maior que a da madeira e,
consequentemente, maior poder calorífico, usado quando disponível na mistura para combustão
(Abreu et al., 2014).
A cinza vegetal pode ser dividida em dois tipos: a volante (fly-ash) e a de fundo (bottom-ash).
A cinza volante é a mais fina (
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Figura 2. Mecanismos envolvidos na formação das cinzas de fundo e volantes. Fonte: Adaptado de Silva (2016).
Silva (2016) distinguiu várias classificações para a cinza vegetal, segundo à origem, fonte e
propriedades físico-químicas. Dentro de cada uma dessas distinção pode-se mensurar a finalidade de
destinação do material (Tabela 2).
Tabela 2. Classificação da biomassa quanto à origem, fonte e propriedades físico-químicas.
Fonte: Silva (2016)
Origem Propriedades Origem e fonte
Resídos primários provinientes da floresta e
agricultura (bicadas, cepos, etc)
Biomassa lenhos: softwood, hardwood, casca folhas
bicadas pellets, briquetes resíduos sivícolas, cepos, etc
Biomassa lenhosa: inclui resíduos primários,
secudários, terciários e culturas energéticas
Resíduos secundários resultantes do
processameto da biomma (estilja, pellets, briquetes,
casca desfibrada, etc)
Herbárceas e resíduos agrícolas matos, bagoço de azeitona, casca de arroz, palha, sementes. Frutos,
flores, pinhas, caroços, relva, etc
Herbárceas e resíduos agrícolas igual à
propriedades, sem incluir frutos, sementes e caroços, pinhas, casca de frutos, etc
Resíduos terciários derivados das commodities
(madeira de mobiliário e construção, etc)
Biomassa aquática: algas e espécies unicelulares
Frutos: caroços, sementes, frutos, etc
Biomassa proviniente de culturas energéticas
Biomassa animal e resíduos alimentares: camas de gado,
resíduos de talho, etc.
Mistura de diferentes biomassas
Biomassa contaminada e resíduos de biomassa
industrial: resíduos sólidos urbanos, madeira de mobiliário e construção, lamas, caixas de
madeira, papel e cartão etc
Mistura de diferentes biomassas
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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Cinza Vegetal na Agricultura
A cinza vegetal pode ser utilizada na agricultura como corretivo de acidez e fertilizante do
solo fornecendo nutrientes para as plantas. No sistema solo-planta a participação da cinza vegetal,
por ser um material alcalino, tem efeito direto na diminuição da acidez do solo, neutralizando a
toxicidade pelo alumínio (Al3+), aumentando a disponibilidade de nutrientes na solução do solo e a
capacidade de troca catiônicas (Figura 3). Geralmente a cinza vegetal fornece nutrientes ao solo como
magnésio, cálcio, fósforo e potássio (Osaki & Darolt, 1991; Maeda et al., 2017; Ferreira et al., 2012;
Bonfim-Silva et al., 2013 e Bonfim-Silva et al., 2019b) em relação aos outros nutrientes, também
contidos no material.
Figura 3. Cinza vegetal como corretivo e fertilizante no solo. Fonte: Os autores
Nesse contexto, é importante ressaltar que a quantidade de argila no solo influência
diretamente no efeito da cinza vegetal na reação correção da acidez do solo. Assim, quanto menor o
poder tampão (mais arenoso for o solo), mais resistente o solo será a mudança de pH, o que pode ser
observado em experimento realizado por Bonfim-Silva et al. (2020b) em que se avaliaram o cultivo
de cebolinha em função de doses de cinza vegetal e de duas classes de solo sendo o Latossolo
Vermelho e Neossolo Quartzarênico (Figura 4).
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Figura 4. pH do solo cultivado com cebolinha em função de doses de cinza vegetal (A) e da classe de solo avaliada (B).
** e * = significativo a 1 e 5%, respectivamente. LatV = Latossolo Vermelho e NeoQ = Neossolo Quartzarênico. As
barras verticais são o intervalo de confiança para a média (95%).
Fonte: Bonfim-Silva et al. (2020b).
Além das mudanças nas propriedades químicas, a adição de cinza vegetal em solos altera
características físicas com a diminuição da densidade e aumento da porosidade total do solo
(Karmakar et al., 2010), o que melhora a aeração e consequentemente melhora a disponibilidade de
nutrientes para as plantas por deixar o espaço poroso em condições mais adequadas.
Nesse contexto, o aproveitamento do cinza vegetal (resíduo industrial) e os benefícios como
corretivo e fertilizante, ainda acarreta economia ao produtor, pois a cinza vegetal é comercializada
em muitos países a custo menores que o calcário agrícola. Assim, além da economia com o valor de
aquisição do calcário tem-se a diminuição dos custos da aquisição de fertilizantes minerais, levando-
se em consideração os nutrientes minerais que a cinza vegetal disponibiliza ao solo.
Além do efeito como fertilizante e corretivo a cinza vegetal pode ser utilizada na
biorremediação do solo contaminados com As, Zn, Cu, Cd e Pb, podendo imobiliza-los ou diminuir
sua mobilidade, além de poder favorecer o melhor desenvolvimento de minhocas (Pukalchik et al.,
2018).
Para sua aplicação, não se aplica cinzas imediatamente antes do plantio ou durante a
emergência inicial, pois pode causar condições alcalinas concentradas de curto prazo que pode
interferir no crescimento da planta. As cinzas também podem absorver pesticidas se ter um tempo
para neutralizar no solo, portanto, evite aplicações químicas por três a cinco dias antes ou depois
aplicação de cinza vegetal (Risse & Gaskin, 2013).
Ação da cinza vegetal como corretivo de solo
A acidificação do solo está associada a perdas de bases trocáveis (Ca, Mg, K e Ca) devido à
lixiviação, prática agrícola sem correção do solo usa de fertilizantes e absorção de nutrientes pelas
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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plantas (Malavolta, Vitti & Oliveira, 1997). Além desses fatores, a mineralização da matéria orgânica
também pode contribuir para acidificação do solo (Hede et al., 2001).
Quanto menor for o pH do solo, maiores serão as concentrações de alumínio na forma de Al3+
que está relacionado à redução de bases trocáveis na solução (Malavolta, Vitti & Oliveira, 1997).
Alto teor de alumínio na solução do solo pode causar danos ao sistema radicular das culturas,
deixando-o esponjoso e expeço reduzindo o crescimento, superfície, expansão, alongamento e divisão
de células radiculares (Kochian, 1995; Barcelo & Poschenrieder, 2002; Kochian et al., 2004)
prejudicando a eficiência na absorção de nutrientes pelas plantas. Quando o pH do solo está inferior
a 5,5, formas solúveis de Al são disponíveis para as plantas principalmente, Al3+ sendo o maior fator
limitante a produção agrícola.
A capacidade da cinza vegetal em neutralizar um solo ácido dependente da quantidade e do
nível de solubilidade das bases alcalinas (Ca+Mg+K+Na) associados a carbonatos, óxidos,
hidróxidos, cloretos, sulfatos, fosfatos, nitratos, silicatos e material amorfo (Füzesi, Heil & Kovács,
2015; Bezerra et al., 2016), esses reagem com H+ e Al3+ no solo, diminuindo a acidez trocável e
aumentam o pH. Assim, quando a cinza vegetal entra em contato com o solo ácido o Al3+ é precipitado
devido suas propriedades alcalinas (Meriño-Gergichevich et al., 2010).
As cinzas volantes podem ter maior poder neutralizante na média de 50% de CaCO3, enquanto
as cinzas de fundo apresentam poder neutralizante de 20 a 25% de CaCO3 (Nurmesniemi et al., 2012,
Dahl et al., 2009 e 2010). Assim, o poder neutralizante da cinza vegetal também variar de acordo com
a granulometria da cinza. Porém, esses valores apresentados ainda são menores do que os materiais
comerciais típicos utilizados para calagem, o calcário, cal virgem e cal hidratado.
A eficiência desse material como alternativa para correção do pH do solo varia de acordo com
a sua dose aplicada (Figura 5).
Figura 5. Variação do pH no solo em função das doses de cinza vegetal. Fonte: Adaptado de Bezerra et al. (2016);
Bonfim-Silva et al. (2013); Bonfim-Silva et al. (2015).
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
A quantidade de cinza vegetal a ser aplicada como corretivo pode ser efetuada com base na
equação 1, conforme (Risse & Gaskin, 2013).
Equação 1
Dose de cinza vegetal (t/ha) =Dose de calcário recomendada (t/ha)
PRNT da cinza ÷ 100
Exemplo de utilização da fórmula:
Após análise do solo, em uma fazenda no Estado de Mato Grosso, verificou-se a
necessidade de correção de acidez do solo. Após cálculos, foi constatado que seriam necessários
a aplicação de 2 t ha-1 de calcário com PRNT 98%. O produtor optou por aplicar a cinza vegetal
para correção do seu solo, porém a cinza disponível na propriedade tem um PRNT de 50%.
Quantas t ha-1 de cinza vegetal serão necessárias para corrigir esse solo?
Dose de cinza vegetal (t/ha) =2 (t/ha)
50 ÷ 100
Dose de cinza vegetal (t/ha) =2
0,5
Dose de cinza vegetal = 4 t ha-1
Assim serão necessárias t ha-1 de cinza vegetal para corrigir o pH do solo ao nível desejado.
Caso o Poder Relativo de Neutralização Total (PRNT) da cinza vegetal seja baixo de 50%,
pode-se utilizá-la como um complemento a calagem ao invés de um substitutivo total ao calcário.
Essa substituição parcial ajuda a potencializar a produção e minimizar a quantidade de calcário a ser
utilizado (Clapham & Zibilske, 2008), podendo proporcionar economia ao produtor.
A cinza vegetal também vem sendo transformada para diminuir sua perda no transporte e
aumentar sua eficiência de aplicação, alguns procedimentos como a granulação, carbonatação ou
mistura com outros materiais, vem ocorrendo pelo mundo se tornando em materiais ainda mais
competitivos como corretivos e fertilizante.
Em trabalho desenvolvido por Bonfim-Silva et al. (2020c) utilizando cinza vegetal na
formulação de um organomineral, observaram que o efeito foi significativo no aumento pH do solo
quando se utilizou a adubação orgânica (exclusiva com cinza vegetal) e o organomineral a base de
cinza vegetal e adubo mineral (Figura 6). Pode-se observar que todos os fertilizantes com a presença
da cinza vegetal contribuíram com o aumento significativo no pH do solo, quando comparado apenas
ao tratamento com adubação exclusiva com adubo mineral.
Dose de cinza vegetal (t/ha) =Dose de calcário recomendada (t/ha)
PRNT da cinza ÷ 100
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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Figura 6. Reação do solo (pH em CaCl2) após a colheita, aos 75 dias após a emergência do feijão-caupi. Barras com a
mesma letra não são estatisticamente diferentes, teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. Fonte: Os autores.
Ação da cinza vegetal na fertilidade do solo
Na cinza vegetal pode ser encontrada a maioria dos nutrientes da biomassa após a combustão
de todo o carbono orgânico (Jenkins, 1998). Essa composição pode ser muito variável e de difícil
padronização. Na Tabela 3 podem-se observar os resultados de alguns trabalhos que caracterizaram
a cinza vegetal da região de Rondonópolis-MT como corretivo e fertilizante. Para essas
caracterizações utilizou-se a metodologia proposta por Osaki & Darolt (1991).
Tabela 3. Composição química da cinza vegetal produzidas na região de Rondonópolis, MT.
pH N P2O5 K2O Ca Mg Na SO4 Zn Cu Fe Mn B Si
CaCl2 g kg-1
NA1 NA 16,7 27,2 27,0 NA NA 14,9 0,10 0,10 NA 0,1 0,2 NA
10,72 NA 29,8 33,2 31,5 NA NA 1,5 0,11 0,11 NA 0,7 0,15 NA
11,83 0,25 48,5 16,6 NA 28,5 NA 2,8 0,13 0,00 NA 0,5 0,2 187,0
10,74 3,10 9,6 34,7 33,0 21,0 0,13 2,0 0,1 0,0 10,3 0,4 0,1 274,4
NA= não analisado; N=Nitrogênio; P2O5 = fósforo em citrato neutro de amônio e água (CNA +Água); K2O=Potássio; Ca=Cálcio; Mg=Magnésio; Na= Sódio; SO4=Enxofre; Zn= Zinco total; Cu= Cobre total; Mn=Manganês total; B=Boro total; Si= Silício. Fonte: 1- Bonfim-Silva et al. (2013); 2- Espírito
Santo et al. (2018); 3- Bonfim-Silva et al. (2018); 4- Bonfim-Silva et al. (2019a).
As concentrações de nutrientes disponíveis na cinza vegetal irão variar significativamente de
acordo com a matéria prima utilizada na combustão, a temperatura de queima desse material e seu
armazenamento.
A cinza vegetal pode conter quantidades diferentes da maioria dos nutrientes requeridos para
o crescimento de plantas. Apresenta, geralmente, cálcio, magnésio e potássio (Etitgni &
b
a a
0
1
2
3
4
5
6
7
Mineral Organic Organomineral
pH
do
so
lo
Fertilizante
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Campbell,1991; Saarsalmi, Mälkönnen & Piirainen, 2001; Iqbal & Lewandowski, 2016), porém
contêm pequenos traços de nitrogênio, devido à sua baixa temperatura de volatilização (Saarsalmi,
Mälkönnen & Piirainen, 2001) e pouco fósforo (Hakkila & Halaja, 1983) conforme visto
anteriormente na Tabela 3.
Nas Figuras 7 e 8, pode-se observar que em experimentos desenvolvido com capim-mombaça
(Megathyrsus maximus) e com feijão mungo (Vigna radiata L.), demonstram o efeito da cinza vegetal
no desenvolvimento da parte aérea e do sistema radicular das culturas quando se utiliza doses de cinza
vegetal.
Figura 7. Panicum maximum cv. Mombaça, cultivado em vasos, submetido a doses de cinza vegetal (0, 8, 16, 24 e 32 g
dm-3). Fonte: Os autores.
Figura 8. Feijão Mungo (Vigna radiata L.), cultivados em vasos sob tensão de água de 4 kPa, submetido a doses de cinza
vegetal (0, 16 e 32 g dm-3). Fonte: Dourado (2020).
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
18
A aplicação da cinza vegetal aumenta o desenvolvimento das plantas (Figura 9), assim como
a concentração de macronutrientes e micronutrientes e por consequência sua produtividade (Figura
10) com o aumento das doses de cinza vegetal, como relatado em diversos trabalhos.
Na figura 9, demonstra-se o aumento da massa seca das folhas em dois solos (Latossolo e
Argissolo) após aplicação de doses de cinza vegetal, em vasos plásticos em casa de vegetação.
Figura 9. Desenvolvimento das plantas de Urocloa brizantha cv. Marandu em função das doses de cinza vegetal em duas
classes de solos. Fonte: Adaptado de Bezerra (2018).
Efeito da adubação com a cinza vegetal também foi verificado por Espírito Santo et al. (2018),
em que a sua aplicação com manejo não incorporado ao solo, em experimento ao campo, apresentou
maior massa seca da parte área da Urocloa brizantha cv. Marandu em recuperação (Figura 10). Esses
resultados trazem as informações praticas em relação ao manejo da cinza vegetal em área de
pastagem, pois pode-se observar que o manejo de aplicação da cinza vegetal quando não incorporada
ao solo (aplicada apenas na superfície do solo sem a incorporação com a grade leve) apresenta efeito
de maior produção por não provocar o efeito da grade causando danos ao sistema radicular na sendo
na fase inicial de recuperação. Desse modo, em áreas de recuperação de pastagem a melhor
recomendação é para a aplicação de cinza vegetal na superfície do solo, para que a gramínea
forrageira faça maior absorção e aproveitamento dos nutrientes, refletindo na sua produtividade.
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Figura 10. Massa seca da parte aérea no primeiro corte das plantas de Urocloa brizantha cv. Marandu submetido ao
manejo de aplicação da cinza vegetal na superfície do solo sem incorporação (linha superior) e incorporado ao solo com
grade leve (linha inferior), aos 30 dias após a aplicação de cinza vegetal em área de recuperação de pastagem no Cerrado
mato-grossense. CZ=Cinza Vegetal, *=significativo a 5% de probabilidade. Fonte: Espírito Santo et al. (2018)
Pesquisas realizadas com a adubação com cinza vegetal no desenvolvimento vegetativo e nas
características produtivas de diversas culturas são amplamente discutidas na literatura e vem
demostrando o potencial desse resíduo na substituição total ou parcial ao calcário agrícola em
diferentes culturas e classes de solo (Bonfim-Silva et al., 2020a; Bonfim-Silva et al., 2020b; Bonfim-
Silva et al., 2019a).
Nesse contexto, vale ressaltar que, embora nesse capitulo venha sendo apresentado trabalhos
científicos para abordagem do tema, em termo de aplicação pratica se tem vários relatos sobre a
utilização da adubação exclusiva ou parcial com cinza vegetal por pequenos e médios produtores,
principalmente com cultivos de hortaliças e em área de pastagens.
A cinza vegetal tem pequena quantidade de nitrogênio e fósforo residuais que está diretamente
ligada à temperatura de combustão que esses materiais são expostos para a geração de energia, que
geralmente podem ultrapassar 800°C. O nitrogênio volatiliza após a temperatura de 200°C. De acordo
com Tan & Lagerkvist (2011) o fósforo condensa na forma de óxidos de fósforo na faixa de
temperatura de 400-600°C.
De qualquer forma, a cinza irá conter macronutrientes e micronutrientes, sendo variada apenas
suas concentrações. A solubilidade dos macronutrientes nas cinzas diminuem na seguinte ordem K>
Mg> Ca> P (Eriksson, 1998). Assim, a aplicação de cinza vegetal aumenta a CTC (capacidade de
troca catiônica) do solo e, assim, aumenta a capacidade de retenção de Ca2+, Mg2+ e K+, aumentando
a fertilidade do solo.
A cinza vegetal pode alterar a quantidade de matéria orgânica no solo e potencializar a
adubação nitrogenada (Brais, Bélanger e Guillemette, 2015), proporciona o efeito secundário de
MSPAIncorporada = 422,62 + 15,994*CZR² = 0,7546
MSPAsuperfície = 2380,1 + 188,39*CZR² = 0,8269
0
1000
2000
3000
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Cinza vegetal (t ha-1)
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
20
fertilizantes, que é a aplicação de um nutriente que pode beneficiar ou prejudicar o teor e/ou ação de
outro (Whitehead, 2000). Isso acontece devido ao cálcio, que atua como um mensageiro secundário
para uma gama de respostas e o magnésio que é um outro importante cofator para muitas reações
bioquímicas (Epstein e Bloom, 2004).
Mandre (2006) realizando experimento com aplicação de cinza vegetal no solo com duas doses
de cinza vegetal de 0,25 e 0,5 kg m-2, em solo arenoso cultivado com Pinho, verificou a
disponibilidade de nutrientes no solo no decorrer do tempo. Observou o aumento do pH do solo e de
todos os nutrientes, exceto o nitrogênio (Figura 11).
Figura 11. Dinâmica sazonal e conteúdo médio de elementos minerais no solo após aplicação de cinzas de madeira.
Fonte: Mandre (2006)
As cinzas volantes possuem maior quantidade de nutrientes, podendo reter mais 60% de
P+Ca+Mg+Mn+Cu e até mais de 30% em S+K+Fe. Porém, as cinzas de fundo contêm baixo teor de
nutrientes, por isso se aconselha a mistura de cinzas de fundo e volantes para reciclagem no solo,
aumentando para 75% em P+Ca+Mn+Mg (Roser et al., 2008; Loo & Koppejan, 2003; Obernberger
et al., 1997; Ingerslev et al, 2011; Dahl et al., 2009 e 2010; Insam & Knapp, 2011).
Além de macronutrientes, a cinza vegetal também possui micronutrientes e pode conter
elementos tóxicos às plantas e poluentes ao solo, por isso a necessidade de realizar análise química
antes de aplicá-la (Risse et al., 2012; Dahl et al., 2010). Porém, isso raramente ocorre quando a
procedência do material queimado não teve contato com contaminação.
Por isso dependendo da fertilidade do solo, do requerimento nutricional da cultura e da
capacidade tampão do solo que é verificado a necessidade de adubação complementar após aplicação
da cinza vegetal. A adição de cinza vegetal ao solo acarreta mudanças na sua composição, que por
sua vez pode alterar o metabolismo das plantas.
21
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Cinza vegetal na nutrição mineral de plantas
A cinza vegetal vem apresentando efeitos positivos no que diz respeito a nutrição mineral de
plantas. À medida que esse resíduo colabora com a melhoria das propriedades físicas do solo e com
a restituição de sua fertilidade, aumenta a disponibilidade de nutrientes no solo para que sejam
absorvidos pelas plantas.
Nesse contexto, trabalhos de pesquisa demonstram que a aplicação da cinza vegetal aumenta
o índice de clorofila das plantas (Espírito Santo, 2017) (Figura 12). O índice de clorofila é verificado
por um método indireto, não destrutivo, que se correlaciona positivamente com o teor de clorofila e
a concentração de nitrogênio nas plantas, indicando seu estado nutricional (Schlichting et al., 2015).
Assim, doses de cinza vegetal favorece uma melhor absorção de nitrogênio pelas plantas e
consequentemente apresenta esse reflexo na produção.
Figura 12. Índice de clorofila (IC) no primeiro ano de recuperação de pastagem de Urochoa brizantha cv. Marandu
submetido a adubação com cinza vegetal. Avaliação aos 60 dias após a aplicação do resíduo. CZ=Cinza Vegetal,
**significativo a 1% de probabilidade. Fonte: Espírito Santo (2017).
Os efeitos da cinza vegetal como corretivo e fertilizante vem sendo abordado na nutrição de
plantas com efeitos positivos em diferentes classes de solos e, principalmente em solos de baixa
fertilidade natural, como no caso do Neossolo Quartzarenico.
Nesse contexto, a figura 13 apresenta resultados da nutrição de Urochoa brizantha adubada
com cinza vegetal em Neossolo Quartzarenico, sob formas de aplicação (na superfície e incorporada
ao solo com grade leve). Nessa pesquisa, pode-se observar que houve aumento na disponibilidade de
todos os macronutrientes para as plantas, pois esses nutrientes foram avaliados nas folhas, em que se
observou que a adubação com cinza vegetal influenciou positivamente na nutrição mineral da
gramínea forrageira.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
22
Ainda considerando a figura 13, para os nutrientes N, P e K, ambas formas de aplicação da
cinza vegetal foram significativas na nutrição. Isso demonstra o potencial da cinza vegetal ser
utilizada para recuperar as pastagens degradadas com menor custos com aquisição de insumos
agrícolas (dispensando aquisição de calcário e adubos minerais).
Figura 13. Acúmulo de macronutriente nas plantas de Urocloa brizantha em processo de recuperação e submetidas a
doses de cinza vegetal em Neossolo Quartzarenico submetido a duas formas de aplicação (na superfície e incorporada ao
solo com grade leve). N (nitrogênio), P (fósforo), K (potássio), Ca (Cálcio), Mg (Magnésio) e S (enxofre). Fonte:
Adaptado de Schlichting (2018).
Trabalhos com nutrição de plantas realizados por Mercl et al. (2018) também verificaram o
aumento da concentração de K, S, Ca e Mg em plantas de milho quando adubados com cinza vegetal.
A aplicação da cinza vegetal no solo pode auxiliar nas comunidade microbiana do solo (Jacobson &
Gustafsson, 2001; Gömöryová et al., 2016; Peltoniemi et al., 2016), na multiplicação da mesofauna
(Qin et al., 2017) e nos processos de nitrificação e desnitrificação (Odlare & Pell, 2009), todos esses
processos induzem a disponibilidade e absorção de nutrientes pelas plantas.
Solla-Gullón et al. (2006) verificaram o estado nutricional das plantas de pinheiro Douglas
(Pseudotsuga menziesii) durante 5 anos da aplicação, foram avaliadas em duas doses de cinza vegetal
10 e 20 t ha-1 e um controle. Todos os nutrientes avaliados, N, S, P, Ca, Mg, K, Mn e Fe, nas folhas
da planta tiveram influência com as doses aplicadas (Figura 14).
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Figura 14. Concentrações de macro e micronutrientes pinheiro Douglas (Pseudotsuga menziesii). b. nitrogênio (N); c.
enxofre (S); d. fósforo (P); e. cálcio (Ca); f. magnésio (Mg); g. potássio (K); h. manganês (Mn); i. ferro (Fe); O teste
revelou diferenças significativas para o todo o período, os valores médios mensais foram comparados pelo teste de médias
de Tukey em P
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
24
(propriedades químicas e físicas) e a capacidade de absorção da planta, para que não ocorra a
lixiviação excessiva que podem prejudicar o meio ambiente.
O uso de cinzas vegetal também pode ser utilizada na construção e manutenção de estradas
para melhorar a estabilidade mecânica do composto aplicado, sendo um aproveitamento seguro para
o meio ambiente (Oburger et al., 2016) (Figura 15).
Figura 15. Aproveitamento da cinza vegetal em composto para asfalto. Fonte: Os autores.
A cinza vegetal também pode ser aproveitada de forma segura, quando empregada de forma
adequada em substituição à fração de cimento ou fração de agregado na construção civil (Barros,
2018). A fabricação de concreto (Teixeira, Camões & Branco, 2019), tijolos (Masuka, Gwenzi &
Rukuni, 2018) e cerâmica (Kizinievic & Kizinievic, 2016) são opções de reaproveitamento para um
desenvolvimento sustentável pela população.
Assim, a cinza vegetal pode ser utilizada de forma sustentável e seu ciclo de aproveitamento
pode ser visualizado nas figuras16 e 17.
Figura 16. Ciclo da cinza vegetal no meio ambiente. Os autores.
25
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Figura 17. Ciclo de utilização da cinza vegetal. Fonte: Os autores.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A cinza vegetal pode ser utilizada como corretivo e fertilizante do solo, sendo uma boa opção
para destinação segura deste resíduo no ambiente;
A utilização da cinza vegetal como corretivo e fertilizante era uma prática comum no passado,
mas foi abandonada no início do século 20, quando produtos alternativos chegaram ao mercado, como
o calcário agrícola e o cloreto de potássio;
Com o aumento do número de indústrias e maior utilização de material vegetal para queima
em caldeira para produção de energia, surge a necessidade de voltar os estudos para destinação segura
no ambiente;
O incentivo ao uso da cinza vegetal pode contribuir com a redução dos custos de produção
por reduzir a dependência de aquisição de corretivos e fertilizantes na agricultura;
Com a grande industrialização e a disponibilidade de cinza vegetal crescendo, esse resíduo
começou a ser um problema ambiental e sua destinação para agricultura é uma alternativa para
contornar esse problema;
Para tornar o uso mais seguro é necessário realizar três etapas: a primeira é realizar a análise
química da cinza vegetal, como corretivo e fertilizante antes da sua aplicação no sistema agrícola;
segunda etapa, após aplicação da cinza vegetal é necessário monitoramento das concentrações de
nutrientes no solo, e a terceira etapa é monitorar a absorção de nutrientes pelas plantas. Isto é
necessário para evitar o excesso da aplicação desse resíduo no sistema.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
26
REFERÊNCIAS
ABREU, Y.V.; SILVA, C.M.; NASCIMENTO, H.R. Energia Verde Energia verde no
aproveitamento da biomassa florestal. Revista da Madeira, n°138, 2014.
BARCELO, J., POSCHENRIEDER, C., 2002. Fast root growth responses, root exudates, and internal
detoxification as clues to the mechanisms of aluminium toxicity and resistance: a review. Environ.
Exp. Bot. 48, 75–92.
BARROS, R.M. 16 - MSW ash, Editor(s): Rafat Siddique, Paulo Cachim, In Woodhead Publishing
Series in Civil and Structural Engineering, Waste and Supplementary Cementitious Materials in
Concrete. Woodhead Publishing, 2018. Pages 513-557.
BELLOTE, A.F.J.; SILVA, H.D.; FERREIRA, C.A.; ANDRADE, G.C. Utilização de resíduos da
produção de celulose. Revista Madeira, São Paulo, n.77, 2003.
BEZERRA, M.D.L. Capim-Paiaguás Submetido A Doses De Cinza Vegetal E Disponibilidades
Hídricas.Tese. Universidade Federal de Mato Grosso. Doutorado em Agricultura Tropical, 2018.
BEZERRA, M.D.L.; BONFIM-SILVA, E.M.; SILVA, T.J.A. ; SOUSA, H.H.F. ; DUARTE, T.F;
ESPÍRITO SANTO, E. S ; PACHECO, A.B. Cinza de madeira na fertilização do capim marandu em
solos do cerrado brasileiro. Jornal Africano de Pesquisa Agrícola, v. 11, p. 1504-1510, 2016.
BONFIM-SILVA, E.M.; COSTA, A.S.; JOSÉ, J.V.; FERRAZ, A.P.F.; DAMASCENO, A.P.A.B. ;
SILVA, T.J.A. Correction of Acidity of a Brazilian Cerrado Oxisol with Limestone and Wood Ash
on the Initial Growth of Cowpea. Agricultural Sciences, v. 10, p. 841-851, 2019a.
BONFIM-SILVA, E.M.; CABRAL, C.E.A.; SILVA, T.J.A.; MOREIRA, J.C.F.; CARVALHO,
J.C.S. Cinza vegetal: características produtivas e teor de clorofila do capim-marandu. Bioscience
Journal, Uberlândia, v. 29, n. 5, p. 1215-1225, 2013.
BONFIM-SILVA, E.M.; LIMA, P.C.S.; SOARES, D.C.; LIENDRO, J.V.; ARAÚJO, T.J. S. 2020c.
Mineral, organic, and organomineral fertilization associated with base saturation in Vigna
unguiculata cultivation. International Journal of Vegetable Science. v.26, n.5, p.01-14.
BONFIM-SILVA, E.M.; SCHLICHTING, A. F.; SILVA, T. J. A. Concentration of macronutrients
in degraded tropical pasture in recovery rainy periods using wood. Australian Journal Of Crop
Science, v. 13, p. 966-975, 2019b.
BONFIM-SILVA, E. M.; NONATO, J. J. ; SIMEON, B.Y G. ; ALVES, R. D. DE S. ; SILVA, M.
I.L P.L ; SILVA, T. J. A. Mung bean shoot and root growth under wood ash as a soil acidity
neutralizer and fertilizer. International Journal Of Vegetable Science (Online), v. 26, p. 1-12,
2020b
BONFIM-SILVA, E. M.; TAKENAKA, P. Y.; NONATO, J. J.; GUIMARAES, S. L; S., T. J. A. ;
Productive characteristics of peanut cultivars fertilized with wood ash. Australian Journal of Crop
Science, Vol.14, No. 4, Apr 2020a: 691-696.
BRAIS, S.; BÉLANGER, N.; GUILLEMETTE, T. Wood ash and N fertilization in the Canadian
boreal forest: Soil properties and response of jack pine and black spruce. Forest Ecology and
Management. 348, 1-14, 2015.
CAMPBELL, A.G. Recycling and disposing of wood ash. Tappi Journal. 73(9): 141–146, 1990.
27
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
CLAPHAM, W.M.; ZIBILSKE, L.M. Wood ash as a liming amendment. Communications in Soil
Science and Plant analysis. V. 23, pages 1209-1227, 2008.
COELHO, A.M.S.L., Gestão de cinzas produzidas em centrais de cogeração operadas com
biomassa, in Departamento de Ambiente e Ordenamento. 2010, Universidade de Aveiro: Aveiro.
p. 180.
COELHO, P.; COSTA, M. Combustão. Edições Orion, Amadora, 2007.714p.
DAHL, O., et al., Comparison of the characteristics of bottom ash and fly ash from a medium-size
(32 MW) municipal district heating plant incinerating forest residues and peat in a fluidized-bed
boiler. Fuel Processing Technology, 2009. 90(7–8): p. 871-878.
DAHL, O., et al., Heavy metal concentrations in bottom ash and fly ash fractions from a large-sized
(246 MW) fluidized bed boiler with respect to their Finnish forest fertilizer limit values. Fuel
Processing Technology, 2010. 91(11): p. 1634-1639.
DOURADO, L. G. A. 2020. Cinza vegetal e disponibilidades hídricas na cultura do feijão-mungo-
verde em latossolo vermelho do Cerrado. Universidade Federal de Mato Grosso.Tese de Doutorado.
Doutorado em Agricultura Tropical. 122 f.
EPSTEIN, E.; BLOOM, A. Mineral Nutrition of Plants. Sunderland: Sinauer Associates, 2004.
ERIKSSON, J. 1998. Dissolução de cinzas de madeira endurecida em solos florestais: estudos em
experimento em coluna. Jornal Escandinavo de Pesquisa Florestal. Suplemento 2: 23-32.
ESPÍRITO SANTO, E. S; BONFIM-SILVA, E.M; SOUSA, H.H.F.; SILVA, T.J.A.; PACHECO,
A.B.; FENNER, W. Reabilitação de pastagem adubada com cinza de madeira e seu manejo de
aplicação no Cerrado brasileiro. Australian Journal Of Crop Science (ONLINE), v. 12, p. 1685-
1694, 2018.
ESPÍRITO SANTO. E.S. Características Produtivas E Fitométricas De Capim Marandu Em
Recuperação Com Doses De Cinza Vegetal E Formas De Aplicação. Dissertação. Mestrado em
Engenharia Agrícola. 2017
ETITGNI, L. & CAMPBELL, A. G. Physical and chemical characteristics of wood ash. Bioresource
Technology, 37, p.173–178, 1991.
Ferreira, E. P. B.; Fageria, N. K.; Didonet, A. D. Chemical properties of na Oxisol under organic
management as influenced by application of sugarcane bagasse ash. Revista Ciência Agronômica,
Fortaleza, v. 43, n. 2, p. 228-236, 2012.
FÜZESI, I.; HEIL B.; KOVÁCS, G. Effects of Wood Ash on the Chemical Properties of Soil and
Crop Vitality in Small Plot Experiments. Acta Silv. Lign. Hung. v. 11, Nr. 1 (2015) 55–64
GÖMÖRYOVÁ, E.; PICHLER, V.; TÓTHOVÁ, S.; GÖMÖRY, D. Change of chemical and
biological properties of distinct forest floor layers after wood ash application in a Norway Spruce
Stand. Florest. v.7, n.108, p.1-16, 2016.
HAKKILA, P. & HALAJA. The technique of recycling Wood and bark ash. Folia Forestalia, 552:
7-37, 1983.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
28
HEDE, A. R., SKOVMAND, B., LÓPEZ-CESATI, J. 2001. Acid soil and aluminum toxicity, In:
M.P. Reynolds, J.J. Ortiz-Monasterio, and A. Mchab (eds.). Application of physiology in wheat
breeding. International Maize and Wheat Improvement Center. p. 172 - 182.
INGERSLEV, M., et al., Element budgets of forest biomass combustion and ash fertilisation - A
Danish case-study. Biomass and Bioenergy, 2011. 35(7): p. 2697-2704.
INSAM, H. & B.A. KNAPP. Recycling of biomass ashes. 2011, Innsbruck, Austria: Springer
IQBAL, Y.& LEWANDOWSKI, I.; Biomass composition and ash melting behaviour of selected
miscanthus genotypes in Southern Germany. Fuel, 180 (2016) 606–612.
JACOBSON, S. & GUSTAFSON, L. Effects on ground vegetation of the application of Wood ash to
a swedish scots pine stand. Basic and Applied Ecology, 2, p. 233-241, 2001.
JENKINS, B. M., BAXTER, L.L., MILES JR, T.R., MILES, T. R., Combustion properties of
biomass. Fuel Processing Technology. v 54, 17-46, 1998.
KARMAKAR, S., MITTRA, B. N., GHOSH, B. C. Enriched Coal Ash Utilization for Augmenting
Production of Rice under Acid Lateritic Soil. Coal Combustion and Gasification Products, v. 2, p.
45-50, 2010.
KIZINIEVIC, O.; KIZINIEVIC,V. Utilisation of wood ash from biomass for the production of
ceramic products, Construction and Building Materials, Volume 127, Pages 264-273, 2016.
KOCHIAN, L.V., 1995. Cellular mechanisms of aluminum toxicity and resistance in plants. Annu.
Rev. Plant Biol. 46, 237–260.
KOCHIAN, L.V., HOEKENGA, O.A., PINEROS, M.A., 2004. How do crop plants tolerate acid
soils? Mechanisms of aluminum tolerance and phosphorous efficiency. Annu. Rev. Plant Biol. 55,
459–493
KOŠNÁŘ, Z.; MERCL, F.; PERNÁ, I.; TLUSTOŠ, P. Investigation of polycyclic aromatic
hydrocarbon content in fly ash and bottom ash of biomass incineration plants in relation to the
operating temperature and unburned carbon content. Science of the Total Environment. v. 563,
n.564, p. 53–61, 2016
LOO, S.V. & J. KOPPEJAN. Handbook of biomass combustion and co-firing. 2003, The
Netherlands: Twente University Press.
MAEDA, N.; KATAKURA, T.; FUKASAWA, T.; HUANG, A.; KAWANO, T.; FUKUI, K.
Morphology of woody biomass combustion ash and enrichment of potassium components by particle
size classification. Fuel Processing Technology, 156 (2017) 1–8
MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C.; OLIVEIRA, S. Avaliação do estado nutricional das plantas. 2
ed. Piracicaba: POTAFÓS, 319p. 1997.
MANDRE, M. 2006. Influence of wood ash on soil chemical composition and biochemical
parameters of young Scots pine. Proc. Estonian Acad. Sci. Biol. Ecol., 2006, 55, 2, 91ñ107
MASUKA, S.; GWENZI, W.; RUKINI,T. Development, engineering properties and potential
applications of unfired earth bricks reinforced by coal fly ash, lime and wood aggregates, Journal of
Building Engineering, Volume 18, 2018, Pages 312-320.
MCKENDRY, P. Energy production from biomass (part. 1): overview of biomass. Bioresource
Technology. v. 83 (1), may, 2002, p. 37-46.
29
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
MERCL, F.; TEJNECKÝ, V.; SÁGOVÁ-MAREČKOVÁ, M.; DIETEL, K.; KOPECKÝ, J.;
BŘENDOVÁ, K.; KULHÁNEK, M.; KOŠNÁŘ, Z.; SZÁKOVÁ, J.; TLUSTOŠ, P. Co-application
of wood ash and Paenibacillus mucilaginosus to soil: the effect on maize nutritional status, root
exudation and composition of soil solution. Plant Soil 428, 105–122 (2018).
MERIÑO-GERGICHEVICH, C.; ALBERDI, M.; IVANOV, A.G.; REYES-DÍAZ, M. Al3+ Ca2+
Interaction In Plants Growing In Acid Soils: Al-Phytotoxicity Response To Calcareous Amendments.
J. soil. sci. plant nutr. 10 (3): 217 -243 (2010).
MEYER, R.D.; MARCUM, D.B.; GEORGE, H.A.; MARKEGARD, G.G.; NAKAMURA, G.M.
Agricultural use of wood ash in California. Publication 21573. UCANR (University of California.
Division of Agriculture and Natural Resources) Publications, 1999, 12 p. (ISBN: 1601073453,
9781601073457).
MISRA, M.K.; RAGLAND, K. W.; BAKER, A. J. Wood ash composition as a function of furnace
temeprature. Biomass and Bionergy, v.4, n.2, p.103-116, 1993.
NURMESNIEMI, H., et al., Comparison of the forest fertilizer properties of ash fractions from two
power plants of pulp and paper mills incinerating biomass-based fuels. Fuel Processing Technology,
2012. 104: p. 1-6.
OBERNBERGER, I., et al., Concentrations of inorganic elements in biomass fuels and recovery in
the different ash fractions. Biomass and Bioenergy, 1997. 12(3): p. 211-224.
OBURGER, E.; JÄGER, A.; PASCH, A.; DELLANTONIO, A.; STAMPFER, K.; WENZEL, W.W.
Environmental impact assessment of wood ash utilization in forest road construction and maintenance
— A field study. Science of The Total Environment, Volume 544, 2016, Pages 711-721.
ODLARE, M & PELL, M. Effect of Wood fly ash and composto n nitrification and denitrification in
agricultural soil. Applied Energy 86 (2009) 74-80.
OSAKI, F. & DAROLT, M.R. (1991) Estudo da qualidade de cinzas vegetais para uso como adubos
na região metropolitana de Curitiba. Revista Setor Ciências Agrárias, 11, 197-205.
PELTONIEMI, K.; PYRHÖNEN, M.; LAIHO, R.; MOILANEN, M.; FRITZE, H. Microbial
communities after wood ash fertilization in a boreal drained peatland Forest. European Journal of
Soil Biology, n. 76 p. 95-102, 2016.
PITMAN, R., Wood ash use in forestry – a review of the environmental impacts. Forestry 79, 563-
588, 2006.
PUGLIESE, S.; JONES, T.; PRESTON, M.D.; HAZLETT, P.; TRAN, H.; BASILIKO, N.; Wood
ash as a Forest soil amendment: the role of boiler and soil type on soil property response. Can. J. Soil
Sci. 94, 621-634, 2014.
PUKALCHIK, M.; MERCL, F.; TEREKHOVA, V.; TLUSTOŠ, P. (2018). Biochar, wood ash and
humic substances mitigating trace elements stress in contaminated sandy loam soil: Evidence from
an integrative approach. Chemosphere, 203, 228–238.
QIN, JIAYI; HOVMAND, M. F.; EKELUND, F.; RØNN, R.; CHRISTENSEN, SØREN; GROOT,
G.A.; MORTENSEN, L. H.; SKOV, S.; KROGH, P.H. Wood ash application increases pH but does
not harm the soil mesofauna. Environmental Pollution 224 (2017) 581-589.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
30
RAYMER, A. K.P. A comparison of ovoided greenhouse gás emissions when using diferrent kinds
energy. Biomass and Bioenergy. v.30, n.7, July, 2006, p. 605-617.
RISSE, M.; GASKIN, J. 2013. Best Management Practices for Wood Ash as Agricultural Soil
Amendment. UGA Cooperative Extension Bulletin 1142.
RISSE, M.; MORRIS, L.; HAMIS, G.; GASKIN, J.W. Recommended practices for using Wood ash
as na agricultural soil amendment. UGA extension, Bulletin 1147, 2012.
ROSER, D., et al., Sustainable Use of Forest Biomass for Energy, ed. Springer. 2008, Dordrecht,
The Netherlands: Springer.
SAARSALMI, A.; MÄLKÖNNEN, E.; PIIRAINEN, S. Effects of wood ash fertilisation on forest
soil chemical properties. Silva Fennica. research articles. 2001, 35, 355–368.
SCHLICHTING, A.F. Recuperação De Pasto De Capim Marandu Com Cinza Vegetal:
Características Nutricionais. Tese (Doutorado em Agricultura Tropical). Universidade Federal de
Mato Grosso, 2018
SCHLICHTING, ALESSANA F., BONFIM-SILVA, EDNA M., SILVA, MATHEUS DE C.,
PIETRO-SOUZA, WILLIAM, SILVA, TONNY JA DA, & FARIAS, LORRAINE DO N. (2015).
Eficiência de medidores de clorofila portáteis na avaliação do estado nutricional de plantas de trigo.
Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 19 (12), 1148-1151
SEARCHINGER, T.D., T. BERINGER, B. HOLTSMARK, D.M. KAMMEN, E.F. LAMBIN, W.
LUCHT, P. RAVEN; J.P. van YPERSELE. Europe’s renewable energy directive poised to harm
global forests. Nat Commun 9, 3741 (2018).
SILVA, DAVID FILIPE RAMOS. Valorização das cinzas de combustão de biomassa na calagem e
reciclagem de nutrientes no solo. Tese (Doutorado em Ciências e Engenharia do Ambiente).
Universidade de Aveiro. Portugal., 2016.
SOLLA-GULLÓN, F.; SANTALLA, M.; RODRÍGUES-SALLEIRO, R.J.; MERINO, A. 2006.
Nutritional status and growth of a Young Pseudotsuga menziessi plantation in a temperate region
after application of wood-bark ash. Forest Ecology and Management, 237, 312-321.
TAN, Z.; LAGERKVIST, A. Phosphorus recovery from the biomass ash: A review. Renewable and
Sustainable Energy Reviews 15 (2011) 3588–3602
TEIXEIRA, E.R.; CAMÕES, A.; BRANCO, F.G. Valorisation of wood fly ash on concrete.
Resources, Conservation and Recycling, Volume 145, 2019, Pages 292-310.
WHITEHEAD, D.C. Nutrient elements in grassland soil–plant– animal relationships. New York,
CABI Publishing, 2000. 369p
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Capítulo 02 Biochar: definições e aplicações na
agricultura
Alessana Franciele Schlichting
Edna Maria Bonfim-Silva
Jefferson Vieira Jose
Tonny José Araújo da Silva
RESUMO: O biochar ou biocarvão é um produto obtido após a queima de qualquer material
biológico. Essa queima acontece por meio de controle de baixas temperatura e pouca disponibilidade
de oxigênio, chamada de pirólise. Desse processo resulta o biochar que conserva uma quantidade
significativa de carbono e possui propriedades químicas e físicas que auxiliam no aumento da matéria
orgânica e na retenção de água no solo. O biochar é conhecido como condicionador do solo, e umas
das suas principais funções é manter o carbono por mais tempo no sistema, alterando o ciclo do CO2
na atmosfera, auxiliando a minimizar os impactos ambientais que o excesso desse gás causa. Os
principais materiais utilizados para a produção de biochar são restos culturais, esses em decomposição
natural retornariam rapidamente ao ambiente. Nesse sentido se a biomassa vegetal foi transformada
em biochar, esse processo permitirá uma maior permanência no sistema trazendo benefícios na
fixação de CO2. Estudos com esse produto vem sendo realizado em todo mundo, porém ainda ocorre
muitos entraves para sua utilização em solos agricultáveis. Dentre esses entraves, pode-se citar a
legislação específica em muitos países e certificação internacional para a utilização do produto. O
capitulo abordará sobre o Biochar, trazendo algumas definições, suas principais diferenças com a
cinza vegetal e sua utilização na agricultura.
ABSTRACT: Biochar or biochar is a product obtained after the burning of any biological material.
This burning happens through the control of low temperature and low oxygen availability, called
pyrolysis. This process results in biochar that conserves a significant amount of carbon and has
chemical and physical properties that assist in increasing organic matter and retaining water in this
oil. The biochar is known as a soil conditioner, and one of its main functions is to keep carbon in the
system for longer, changing the CO2 cycle in the atmosphere, helping to minimize the environmental
impacts caused by the excess of this gas. The main materials used for the production of biochar are
crop remains, which in natural decomposition would quickly return to the environment. In this sense,
if the vegetable biomass was transformed into biochar, this process would allow a longer permanence
in the system, bringing benefits in fixing CO2. Studies with this product have been carried out all over
the world, but there are still many obstacles to its use in agricultural soils. Among these barriers,
specific legislation in many countries and international certification for the use of the product can be
mentioned. This chapter will discuss biochar, bringing some definitions, its main differences to wood
ash, and its use in agriculture.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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INTRODUÇÃO
O biochar é um tipo de carvão vegetal, obtido por meio da pirólise (combustão com níveis
controlados de oxigênio) de qualquer material biológico, como resíduos agrícolas. Os resíduos não
se convertem em cinzas nesse processo, em vez disso, o que resulta é um composto similar ao carvão
mineral chamado biochar, em decorrência da ação do carbono pirogênico no complexo.
Essa pirólise ocorre em fornalhas com formatos específicos que limita a oxigenação na
combustão. Por ser um produto obtido sob condições controladas, existe a necessidade de tecnologias
inovadoras de produção. O biochar vem sendo utilizado em solos agricultáveis como forma de
sequestrar o dióxido de carbono (CO2), pois retém por mais tempo o carbono no solo.
Biochar é um produto sólido rico em carbono (65 - 90%) que possui uma estrutura porosa de
partículas de carvão que aumenta a capacidade de retenção de água e nutrientes do solo, assim como
o acúmulo microbiano (Qambrani et al., 2017). As aplicações do biochar são dependentes de suas
propriedades físico-químicas, que irão variar de acordo com a matéria-prima e das condições de
pirólise ou gaseificação.
Com elevado potencial na agricultura, seu uso como condicionador e substrato tem apontado
aumento de nutrientes no solo e na retenção de água, favorecendo a germinação, crescimento e
desenvolvimento vegetal, influenciando diretamente na produtividade das culturas.
BIOCHAR – Definições e Produções
Antes de abordar diretamente o biochar, no capítulo 1 foi explanado sobre cinza vegetal o qual
aparentemente pode ter algumas similaridades, que pode confundir na primeira impressão, por isso
há necessidade de se deixar claro suas principais diferenças. O foco da utilização da cinza vegetal na
agricultura é aproveitar um resíduo que é um subproduto resultado da geração de energia elétrica, que
em muitos países se torna um problema ambiental devido a sua destinação (de acordo com o abordado
no Capítulo 1), no entanto, o biochar é um produto desenvolvido (controle de oxigênio e temperatura,
pirólise) que utiliza diversos tipos de biomassa, geralmente disponível na agricultura (folhas, cascas
de frutos e sementes, ramos, caules, galhos, troncos, soqueiras com raízes e demais restos de cultivos
agrícolas), para fixar carbono, reter uma maior quantidade de nutriente e com porosidade específica,
em alguns casos com o processo de pirólise do biochar consegue-se aproveitar e converter parte em
energia.
A quantidade de cinza vegetal produzida é muito maior que a de biochar, pois as indústrias e
termoelétricas produzem anualmente toneladas desse resíduo, por mês em todo o mundo, enquanto
que para se produzir o biochar é necessário conhecimento técnico e alto nível tecnológico (Tabela 1).
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Por isso, há baixa disponibilidade de biochar quando comparada a cinza vegetal. A utilização de
ambos, cinza vegetal e biochar, auxiliam na preservação ambiental. Nesse sentido, a cinza vegetal
quando reaproveitada de uma forma ambientalmente correta, concomitantemente ao biochar por fixar
uma grande quantidade de CO2 e ir liberando esse componente aos poucos, esses resíduos interferem
de forma positiva no ciclo do carbono, o qual vem impactando diretamente nas condições climáticas
mundial (Tabela 1).
Tabela 1. Diferenças básicas entre biochar e cinza vegetal.
Parâmetros Biochar Cinza vegetal
Biomassa Resíduos vegetais e
orgânicos
Material vegetal com alto poder
calorífero
Tipo de Queima Pirólise Incineração
Temperatura de queima ≤ 700 °C >700 °C
Produto Biochar Energia elétrica de alta eficiência
Subproduto Energia elétrica de baixa
eficiência
Cinza vegetal
Carbono Alta fixação Baixa fixação
Liberação de carbono para
atmosfera
Lenta Rápida a média
Liberação de nutrientes no
solo
Lenta Rápida a média
Porosidade Específica Não específica
Nível Tecnológico Médio a Alto Baixo a médio
Aplicação no solo Análise química da cinza Certificação + propriedades químicas e
físicas
Fonte: Os autores.
O biochar ou biocarvão é o produto formado a partir da pirólise, que é a alteração térmica da
biomassa em ambiente fechado, que não envolva sua rápida mineralização em CO2, por isso com
suprimento limitado de oxigênio e em temperaturas relativamente baixas, rico em carbono (Lehmann
& Joseph, 2009; Trazzi et al., 2018;), sua aplicação no solo reduz os gases de efeito estufa e atua
como um condicionante benéfico do solo (Sharma, 2018) .
O biochar é um material rico em carbono pirogênico, que se caracteriza por estruturas
orgânicas de alta estabilidade que se degradam lentamente no ambiente, onde podem permanecer por
longos períodos de tempo. Assim, seu uso no solo não só para aumentar os estoques de carbono neste
compartimento, mas também como condicionador, visto atuar positivamente nas diferentes
funcionalidades do solo (Maia, 2013).
A pirólise é uma decomposição termoquímica de biomassa, por processos que geram uma
série de produtos gasosos, líquidos e sólidos que são produzidos na ausência de um ambiente
oxidante. Nesse processo, grandes moléculas complexas de biomassa são quebradas em moléculas
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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menores e mais simples, existem diferentes tipos de pirolisadores e cada um pode ter um efeito no
rendimento do biochar (Basu, 2018).
A qualidade do biochar produzido, irá depender da biomassa utilizada, temperatura, nível
tecnológico empregado para sua transformação e estabilidade (tempo de permanência no solo).
Tecnologias de "baixa tecnologia" de pequena escala tendem a produzir biochars de qualidade muito
variável e são altamente dependentes da homogeneidade do regime de aquecimento e da duração de
aquecimento, enquanto que termoelétricas que produzem em grande escala e bem gerenciadas podem
produzir biochar de qualidade consistente (McHenry, 2014) (Tabela 2).
Tabela 2. Eficiências de conversão e resultados de algumas tecnologias de produção biochar.
Tecnologia Potência
da saída
Rendimento
de Biochar
C
fixo
Limitações
Gaseificação Máximo ~5% -
Alguma contaminação de
resíduos. O crédito do biochar
pode ser propriedade dos
operadores da usina
Pirólise Lenta Alguns ~35% ~65%
O credito do biochar pode ser
propriedades dos operadores da
usina
Carbono Crucible (Pirólise Lenta Alguns 35% 70% Desenvolvimento de projeto
Pirolisadores de forno (Big Char) Nada 25% -
Forno de Tambor Simples (Ogawa) Nada - Taxa de produção
Forno de Tambor (TLUD) Nada - Taxa de produção
Forno de Poço Nada 12,5-30% (Bower, 2009) Taxa de produção
Fonte: McHenry (2014).
A produção de biochar a partir de resíduos de culturas oferece uma alternativa ambientalmente
segura para evitar a queima de resíduos de culturas em campo aberto (Sharma, 2018), proporcionando
uma maneira eficaz de remover carbono da atmosfera (Mašek, 2016). Cada material utilizado na
formação de biochar gera quantidade distintas de carbono fixo, podendo variar de acordo com a
temperatura da pirólise (Tabela 3).
Tabela 3. Concentração de equilíbrio termodinâmico de pirólise de celulose em diferentes temperaturas
Produto Temperatura ºC
200 300 400 500 600
C 32 28 27 27 25,2
H2O 36,5 32,5 9,5 27 22,5
CH4 8,5 10 10,5 10 9
CO2 23,9 28 32 35 36
CO 0 0 0,1 1,2 4,5
Fonte: Adaptado de Antal (2003) em Basu (2018).
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
A qualidade do biochar é definida pelas seguintes características: A área de superfície interna;
pH, capacidade de troca catiônica no solo e fixação do carbono no solo (Lehman et al., 2007).
Dentre as qualidades do biochar pode-se citar a sua baixa densidade. Trabalho realizado com
serragem proveniente de indústria moveleira para produção de biochar, indicou que o tamanho da
serragem influencia na densidade do biochar produzido, sendo a menor densidade a granel do biochar
de 0,07 g cm−3 para o tamanho de serragem de aproximadamente 7 mm e a maior densidade do
biochar de 0,12 g cm−3 para serragem de menor tamanho, com aproximadamente 0,6mm (Figura 1).
Figura 1. Densidade a granel do biochar em diferentes tamanhos de partículas da serragem de madeira. y - Densidade a
granel do biochar; x - Tamanho de partículas da serragem de madeira. Fonte: Os autores (2019).
Biochar – Benefícios para agricultura
Biochar, é utilizado na agricultura como uma forma de aumentar o armazenamento de
carbono, disponibilidade dos nutrientes no solo (direta ou indiretamente), correção da acidez do solo
e aumentar a quantidade de matéria orgânica, o que influência ao melhor desenvolvimento das
plantas. Permite a reciclagem de nutrientes minerais presentes na matéria-prima original, exceto
nitrogênio, pois esse é perdido no processo de gaseificação (Dubois et al., 2019).
Quando o biochar é aplicado no solo ele influencia, estrutura, porosidade, pois ele tem área
de superfície, distribuição de tamanho de poro (macro e microporosidade) e densidade do solo e
densidade da partícula que aumentam a capacidade de retenção de água no solo. A presença do
biochar irá afetar diretamente a resposta do solo à água, sua agregação e permeabilidade, bem como
sua capacidade de reter cátions e sua resposta às mudanças de temperatura ambiente (Assunto que
será melhor abordado na capitulo 3). Porém a qualidade das propriedades físicas do biochar está
ligada diretamente a sua temperatura de pirólise, maiores temperaturas derretem mais os minerais,
diminuindo sua porosidade e área de superfície (Lehmann & Joseph, 2009) (Figura 2).
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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Figura 2. Biochar de cama de frango (A) - Micrografia com pirólise a 400°C, maior porosidade (B) – Micrografia com
pirólise a 550 °C, menor porosidade. Fonte: Lehmann & Joseph (2009).
O biochar atua com efeitos benéficos nas funções microbianas do solo e imobilização ou
transformação de contaminantes (metais orgânicos e pesados) Zhu et al. (2017), conforme o
observado na Figura 3.
Figura 3. Efeito do Biochar no solo. Fonte: Adaptado de Zhu et al. (2017) e http://www.nakanoassociates.
com/biochar/.
Biochar não é algo revolucionário que resolverá os problemas ambientais sem uma estratégia
mais ampla e de longo prazo, mas pode fornecer uma ferramenta importante para enfrentar diversos
desafios, principalmente: degradação do solo, insegurança alimentar, mudanças climáticas, geração
de energia sustentável e gestão de resíduos (Lehmann & Joseph, 2009), esses mesmos quesitos se
aplicam a utilização da cinza vegetal em solos agricultáveis (Figura 4).
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Figura 4. Componentes do sistema Biochar. Fonte: Lehmann & Joseph (2009).
Para auxiliar nas condições climáticas, o Biochar tem que realizar um verdadeiro sequestro de
carbono, por isso as plantas têm de ser cultivadas na mesma proporção, a mesma quantidade de
sequestro de CO2 (realizada pela fotossíntese) que será fixado nelas no processo de carbonização
(pirólise da biomassa), ao passo que se a planta fosse se decompor iria realizara liberação de carbono
rapidamente, porém quando transformada em biochar esse processo é bem mais lento, parcelando a
disponibilidade do carbono, chamado de ciclo do biochar (Lehmann, 2007). Além disso, o biochar
precisa ser muito mais estável que a biomassa de sua origem.
Porém o biochar ainda enfrentam muitos entraves para sua aplicação em solos cultiváveis.
Nesse sentido, não são todos os países que permitem, pois ainda não se sabe o verdadeiro efeito do
biochar ao longo das décadas para o meio ambiente. Além disso, para a comercialização desse produto
é necessária sua certificação em órgão internacional, juntamente com informações sobre sua
fabricação e propriedades físicas e químicas para a utilização do produtor.
Ação do Biochar na fertilidade do solo
Os benefícios do biochar para a fertilidade do solo podem ser verificados pela alta adsorção
de nutrientes e outros compostos e pela sua estabilidade e persistência no solo. No entanto, a sua ação
como fertilizante não e tão diferente quanto a de cinza vegetal, incluindo pH do solo, nitrogênio,
matéria orgânica e carbono no solo (Figura 5). Por isso o biochar é mais adequado para uso como
condicionar de solo.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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Figura 5. Influência da aplicação do biochar (BIO: linha sólida), cinza de madeira (CZ: linha tracejada) e controle (C:
linha cinza), no solo por um ano. Os valores são a média de 4 repetições. Fonte: Reed et al. (2017).
O que vem sendo verificado é que o biochar tem uma longa persistência no solo, tornando-o
um candidato principal para a mitigação das mudanças climáticas como um sumidouro potencial de
dióxido de carbono atmosférico (Lehmann, 2007), pois pode aumentar o carbono no solo após anos
de sua aplicação (Han et al., 2017).
O armazenamento de carbono no solo é um indicador importante da fertilidade e qualidade
biológica do solo, pois desempenha um papel vital em diferentes processos biogeoquímicos no
sistema (Doetterl et al., 2015), inclusive favorecendo o crescimento e diversificação da maioria da
biomassa microbiana (Lehmann et al., 2011) aumentando a matéria orgânica (Han et al., 2017), e a
disponibilidade de nutrientes para as plantas.
O conteúdo de nutrientes no biochar são altamente dependentes da qualidade do material, por
suas propriedades químicas e físicas afetarem a liberação de nutrientes. Assim, a aplicação de forma
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CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
inadequada desse material ao solo pode afetar negativamente a qualidade ambiental e a saúde humana
(El-Naggar et al., 2019).
Em cultivos agrícolas, o biochar tem se mostrado com alta performance nas propriedades
químicas, físicas e contribuindo positivamente com a qualidade nutricional das plantas, como no caso
da berinjela e couve flor (Haque et al., 2019), auxiliado na qualidade do mirtilo, Vaccinium
corymbosum L. (Zhan et al., 2020), na produção de trigo (Solaiman et al., 2010), milho (Rajkovich
et al., 2012), aumenta a produção de vegetais folhosos (Awad et al., 2017) e diversas outras pesquisas
em plantas em diversos locais e solos. O seu ciclo no solo é demonstrado por Gul & Whalen (2016)
(Figura 6).
Figura 6. Modelo conceitual que ilustra a influência do biochar nas propriedades físico-químicas e biológicas do solo e
as consequências para o crescimento da raiz da cultura e aquisição de nutrientes do solo. EUN: eficiência de uso de
nitrogênio; EUP: eficiência de uso do fósforo. Fonte: Adaptado de Gul & Whalen (2016).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O biochar vem sendo amplamente estudado em todo o mundo, uma das suas maiores
perspectivas de utilização está na possibilidade de alterar o ciclo do CO2, fazendo com que o carbono
possa permanecer por mais tempo condicionado ao solo e auxiliando no desenvolvimento das plantas;
As propriedades físicas e químicas do biochar estão intrinsicamente ligadas as suas reações
no solo, inclusive como um condicionante de umidade do solo e reações de disponibilidade de
nutrientes às plantas;
O biochar é produzido de acordo com as propriedades que se deseja alcançar, por isso o uso
da matéria prima e o tipo de tecnologias empregadas estão relacionadas a sua eficiência de utilização;
Estudos sobre as doses e frequência de aplicação estão sendo realizados, haja vista que uma
grande quantidade de carbono condicionada ao solo pode diminuir o impacto no meio ambiente a
curto prazo, porém a longo prazo os resultados são incertos.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
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REFERÊNCIAS
(Han) WENG, Z., VAN ZWIETEN, L., SINGH, B. et al. Biochar built soil carbon over a decade by
stabilizing rhizodeposits. Nature Clim Change, 7, 371–376 (2017).
https://doi.org/10.1038/nclimate3276
ANTAL, M.J.; GRONLI, M. 2003. The art, Science, and techonology of charcoal production. Ind.
Eng. Chem. Res. 42, 1619-1640. Antares Group Inc., 2003. Biomass CHP Catalog, EPA, Combined
Heat and Power Partnership, US.
AWAD, Y. M.; LEE, S.; AHMED, M. B. M.; VU, N. T.; FAROOQ, M.; et al. Biochar, a potential
hydroponic growth substrate, enhances the nutritional status and growth of leafy vegetables. Journal
of Cleaner Production. Volume 156, 2017. Pages 581-588.
BASU, PRABIR. 2018. Biomass Gasification, Pyrolysis and Torrefaction. Chapter 5 Pyrolysis. 3
ed. Elsevier.
DOETTERL, S., STEVENS, A., SIX, J., MERCKX, R., VAN OOST, K., PINTO, M.C.,
CASANOVA-KATNY, A., MUNOZ, C., BOUDIN, M., VENEGAS, E.Z., BOECKX, P., 2015. Soil
carbon storage controlled by interactions between geochemistry and climate. Nat. Geosci. 8, 780.
DUBOIS, O.; PIRELLI, T.; PERESSOTTI, A. 2019. 13 - Biomass anaerobic digestion and
gasification in non-OECD countries—an overview, Editor(s): Massimiliano Materazzi, Pier Ugo
Foscolo. Substitute Natural Gas from Waste, Academic Press. 2019, Pages 343-387. ISBN
9780128155547.
EL-NAGGAR, A.; EL-NAGGAR, A. H.; SHAHEEN, S.M.; SARKAR, B.; CHANG, S. X.; TSANG,
D. C.W.; RINKLEBE, J.; OK, Y. S. Biochar composition-dependent impacts on soil nutrient release,
carbon mineralization, and potential environmental risk: A review. Journal of Environmental
Management. Volume 241,2019, Pages 458-467.
GUL, S.; WHALEN, J.K. 2016.Biochemical cycling of nitrogen and phosphorus in biochar-amended
soils. Soil Biology and Biochemistry. Volume 103, December 2016, Pages 1-15.
HAQUE, M. M., RAHMAN, M. M., MORSHED, M. M., ISLAM, M. S., & AFRAD, M. S. (2019).
Biochar on Soil Fertility and Crop Productivity. The Agriculturists, 17(1-2), 76-88.
https://doi.org/10.3329/agric.v17i1-2.44698
LEHMANN, J. (Ed.), Joseph, S. (Ed.). (2009). Biochar for Environmental Management. London:
Routledge, https://doi.org/10.4324/9781849770552
LEHMANN, J. 2007. Bio-energy in the black. Frontiers in Ecology and the Environment, 5, 381-
387.
LEHMANN, J.; RILLIG, M. C.; THIES, J.; MASIELLO, C. A.; HOCKADAY, W. C.; CROWLEY,
D. Biochar effects on soil biota – A review, Soil Biology and Biochemistry, Volume 43, Issue 9,
2011, Pages 1812-1836.
MAIA,C.M.B.F. 2013. Produção de biocarvões por pirólise lenta: potencial agrícola e ambiental. In:
Encontro Brasileiro De Substâncias Húmicas, 10., 2013, Santo Antônio de Goiás. Matéria orgânica e
qualidade ambiental: Anais. Brasília, DF: Embrapa, 2013.
41
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
MAŠEK, O. 2016. 21 - Biochar in thermal and thermochemical biorefineries—production of
biochar as a coproduct. Editor(s): Rafael Luque, Carol Sze Ki Lin, Karen Wilson, James Clark,
Handbook of Biofuels Production (Second Edition), Woodhead Publishing. 2016. Pages 655-671.
MCHENRY, M. P.2014.Chapter 26 - Biochar Processing for Sustainable Development in Current
and Future Bioenergy Research. Editor(s): Vijai K. Gupta, Maria G. Tuohy, Christian P. Kubicek,
Jack Saddler, Feng Xu,Bioenergy Research: Advances and Applications, Elsevier, 2014. Pages 447-
456. ISBN 9780444595614
QAMBRANI, N. A.; RAHMAN, M.D. M.; WON, S.; SHIM, S.; RA, C. 2017. Biochar properties
and eco-friendly applications for climate change mitigation, waste management, and wastewater
treatment: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 79, 2017, Pages 255-
273.
RAJKOVICH, S., ENDERS, A., HANLEY, K. et al. Corn growth and nitrogen nutrition after
additions of biochars with varying properties to a temperate soil. Biol Fertil Soils 48, 271–284
(2012). https://doi.org/10.1007/s00374-011-0624-7
REED, E.Y.; CHADWICK, D.R.; HILL, P.W.; JONES, D.L. Critical comparison of the impact of
biochar and wood ash on soil organic matter cycling and grassland productivity. Soil Biology and
Biochemistry. Volume 110, 2017, Pages 134-142.
SHARMA,S.P. 2018. Chapter 20 - Biochar for Carbon Sequestration: Bioengineering for
Sustainable Environment. Editor(s): Debmalya Barh, Vasco Azevedo, Omics Technologies and
Bio-Engineering. Academic Press. 2018, Pages 365-385. ISBN 9780128158708
SOLAIMAN, Z.M., BLACKWELL, P.; ABBOTT, L. K.; STORER, P. (2010) Direct and residual
effect of biochar application on mycorrhizal root colonisation, growth and nutrition of wheat.
Australian Journal of Soil Research 48, 546-554. https://doi.org/10.1071/SR10002
TRAZZI, P. A.; HIGA, A. R.; DIECKOW, J.; MANGRICH, A. S.; HIGA, R. C. V. Biocarvão:
realidade e potencial de uso no meio florestal. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 28, n. 2, p. 875-
887, 2018.
ZHANG, Y.; WANG, X.; LIU, B.; LIU, Q.; ZHENG, H.; YOU, X.; SUN, K.; LUO, X.; LI, F.
Comparative study of individual and Co-Application of biochar and wood vinegar on blueberry fruit
yield and nutritional quality. Chemosphere. V. 246, 2020.
ZHU, X.; CHEN, B.; ZHU, L.; XING B. 2017. Effects and mechanisms of biochar-microbe
interactions in soil improvement and pollution remediation: A review, Environmental Pollution, v.
227,2017, p. 98-115.
1 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Rondonópolis, Mato Grosso.
CINZA VEGETAL E BIOCHAR NA AGRICULTURA
Capítulo 03 Cinza vegetal nos atributos físicos do solo
Thiago Franco Duarte
1
Tonny José Araújo da Silva1
Edna Maria Bonfim-Silva1
RESUMO: A adição de cinza de madeira ao solo pode modificar algumas de suas propriedades e
características físicas importantes para o cultivo de plantas. As pesquisas têm demonstrado que a
resposta do solo à aplicação de cinza depende da interação entre as características da cinza, como
tamanho e formato das partículas, e também do tipo de solo, especialmente sua textura. Este capítulo
trata dos principais efeitos gerados pela adição de cinza em propriedades físico-hídricas do solo, como
a retenção de água, a condutividade hidráulica e a infiltração, e em características físicas como a
densidade do solo, das partículas e a porosidade total.
ABSTRACT: The addition of wood ash to the soil can modify some of its properties and important
physical characteristics for plant cultivation. Research has shown that the soil response to ash
application depends on the interaction between the characteristics of wood ash, such as particle size
and shape, and also the type of soil, especially