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Item Síntese de materiais carbonáceos a partir de palha de café arábica para remoção de contaminantes em sistemas aquosos(Universidade Federal de Viçosa, 2022-05-23) Guimarães, Tiago; Moreira, Renata Pereira Lopes; Silva, Antonio Alberto da; Teixeira, Ana Paula de CarvalhoA utilização do biochar na remediação de contaminantes em sistemas ambientais tem crescido nos últimos anos, devido às suas características de área superficial específica e superfície funcionalizada com grupos oxigenados. Portanto, esta tese teve como objetivo produzir biochars com diferentes características a partir da palha de café arábica (Coffea arabicca) e aplicá-los na remoção de contaminantes em sistemas aquosos. Essa tese foi dividida em cinco (5) capítulos. No primeiro capítulo é descrita uma breve revisão da literatura sobre as características, métodos de produção, caracterização e aplicações do biochar. No segundo capítulo são descritos os processos de síntese do biochar em diferentes temperaturas (350 e 600 o C) via pirólise, assim como a caracterização e aplicação na remoção de Fe(II). O biochar apresentou características amorfas antes da adsorção do Fe, bem como a formação de uma nova estrutura em forma de agulhas após a adsorção. O processo de remoção desse íon foi endotérmico, apresentando cinética de pseudo-segunda ordem. O modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. No terceiro capítulo o material contendo ferro, produzindo no primeiro capítulo, foi usado na produção do BIOFe, via redução química empregando borohidreto de sódio. Esse material foi usado na remoção dos corantes alaranjado de metila (ALM) e azul de metileno (AZM) em sistemas aquosos. Na remoção de ambos os corantes acontecem, simultaneamente, o processo de adsorção e degradação, sendo o primeiro mais favorável. Por isso, foi proposto um processo de degradação sequencial (adsorção com biochar seguida de redução com nanopartículas de Fe de valência zero), em que a principal vantagem seria a diminuição do volume de efluente a ser degradado. No quarto capítulo foram descritos os resultados de degradação do herbicida dicamba (produto comercial) em solução aquosa empregando BIOFe em um sistema Fenton-like. Pôde-se observar que o compósito apresentou potencial para ser utilizado na degradação do dicamba, uma vez que o ensaio biológico com planta indicadora (feijão - Phaseolus Vulgaris) apresentou resultados de intoxicação considerados aceitáveis (10%). No quinto capítulo, foram descritos os resultados da degradação do herbicida dicamba utilizando um compósito a base de biochar produzido via síntese hidrotérmica. Pôde-se observar que o compósito apresentou melhores resultados que o biochar produzido via pirólise, e o sistema desenvolvido foi relativamente simples e de fácil aplicação. Palavras-chave: Biomassa. Adsorção. Degradação. Alaranjado de metila. Azul de metileno. Dicamba.Item Biocarvões de palha de café e casca de eucalipto produzidos a 350 e 600 °C como condicionadores do solo(Universidade Federal do Espírito Santo, 2017-02-23) Silva, Ronaldo Willian da; Passos, Renato RibeiroA matéria orgânica do solo (MOS) é de grande importância na formação e manutenção de propriedades químicas, físicas e biológicas dos solos tropicais e, contribui com até 80 % de sua capacidade de troca catiônica. No entanto, em regiões tropicais, a taxa de mineralização da MOS atinge altos níveis devido a altas temperaturas, umidade e a atividade microbiana, reduzindo sua quantidade nos solos. Uma alternativa para a manutenção da MOS é a utilização de biocarvão, produto da decomposição térmica de materiais orgânicos sob baixa concentração de oxigênio e em temperaturas controladas. O biocarvão é mais resistente à degradação biológica é indicado como alternativa promissora para armazenar carbono no solo por longo tempo. Além disso, sua presença no solo pode aumentar o pH, CTC, nutrientes, retenção de água, atividade biológica do solo e o rendimento das culturas. No entanto, as características e benefícios do biocarvão estão associados com a temperatura de pirólise e a matéria prima utilizada para o seu processamento. Neste sentido, com o objetivo de avaliar o potencial de biocarvões de palha de café (PC) e casca de eucalipto (CE) produzidos a 350 e 600 oC como condicionadores do solo, realizaram-se dois experimentos de incubação em ambiente com temperatura controlada a 25 oC. O primeiro experimento visou avaliar a influência dos biocarvões associado ao calcário, sobre o pH e cargas negativas do solo. Os tratamentos foram compostos por biocarvões produzidos a partir de PC e CE, duas temperaturas finais de pirólise 350 e 600 oC, quatro doses de biocarvão 5, 10, 15 e 20 t ha -1 , cinco doses de CaCO3 0, 0.55, 1.1, 2.2 e 3.3 t ha -1 e um tratamento adicional sem adição de biocarvão. O segundo experimento teve como objetivo avaliar os efeitos do uso dos biocarvões nas propriedades químicas do solo. Os tratamentos foram compostos por biocarvões produzidos a partir de PC e CE, duas temperaturas finais de pirólise 350 e 600 oC, quatro doses de biocarvão 5, 10, 15 e 20 t ha -1 , um tratamento adicional sem adição de biocarvão e sete épocas de avaliação 0, 7, 15, 30, 60, 90 e 120 dias após a incubação. Os resultados experimentais mostram que biocarvões de PC promovem maior elevação do pH do solo. Biocarvões produzidos a 600 oC proporcionaram maior elevação do pH do solo em relação à biocarvões produzidos a 300 oC. O efeito neutralizante da acidez pelos biocarvões se deu na seguinte ordem crescente: CE350; PC350; CE600 e PC600, apresentando elevação no pH do solo quando comparado ao tratamento controle de 1,26; 1,46; 1,61 e 1,71 unidades respectivamente. O pH do solo foi elevado com o aumento da dose de aplicação de biocarvão. A associação de doses de biocarvão com CaCO 3 apresentou interação positiva no aumento do pH do solo. No entanto, o uso em conjunto do corretivo e o condicionador, em doses mais altas elevou o pH do solo além da faixa de pH ideal para a maioria das culturas (5,5 – 6,0). Biocarvões proporcionaram maior carga liquida negativa do solo. Esse efeito foi maior com o uso de biocarvões de PC, e potencializado com elevação da temperatura de pirólise para 600 °C. Os biocarvões de PC proporcionaram maiores teores de P, K, Mg e maior capacidade de troca de cátions (CTC). Os tratamentos com biocarvões de CE se destacaram pela maior concentração de Ca, em média, os teores de Ca no solo foram acrescidos em 5,9 e 19,4 % para as temperaturas de 350 e 600 oC respectivamente comparando aos biocarvões de PC nas mesmas temperaturas. Tratamentos com biocarvões produzidos em maior temperatura de pirólise (600 oC) apresentaram maiores valores de Ca e CTC para ambos os biocarvões e, maior concentração de K com uso do biocarvão de PC. O aumento da dose de biocarvão proporcionou maior concentração de nutrientes e CTC independente do material de origem e temperatura de pirólise. Já o aumento do tempo de incubação causou redução, para todos os tratamentos, nas concentrações de nutrientes, exceto o Ca e CTC do solo.Item Caracterização de biocarvões de palha de café e casca de eucalipto produzidos a 350 e 600 °C(Universidade Federal do Espírito Santo, 2016-08-31) Barbosa, Cristiane Francisca; Passos, Renato RibeiroBiocarvão é o produto da decomposição térmica de materiais orgânicos sob baixa concentração de oxigênio e em temperaturas controladas. Os benefícios agronômicos e ambientais do seu uso estão associados a temperatura de pirólise e a matéria prima utilizada para o seu processamento. Este estudo teve por objetivo avaliar a influência da matéria prima e da temperatura de pirólise na caracterização final do produto e nas alterações de suas características químicas e físicas. Para isso, os biocarvões foram provenientes de duas temperaturas (350 °C e 600 °C) e dois resíduos (palha de café - PC e casca de eucalipto - CE). O processo de pirólise lenta foi realizado em um reator metálico de leito fixo hermeticamente fechado, com tempo de permanência do material na temperatura final de 60 minutos. Os rendimentos em biocarvão, bio-óleo e gases foram quantificados e nos biocarvões foram determinados: os teores elementares de carbono (C), hidrogênio (H), nitrogênio (N) e oxigênio (O), pH, capacidade de troca catiônica (CTC), teor de cinzas (Cz) e de nutrientes (Ca, Mg, K e P). As mudanças morfológicas decorrentes do processo de pirólise foram investigadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Determinou-se a densidade aparente (Da) pelo método da proveta, e a capacidade de retenção de água dos biocarvões a (- 33kPa) em extrator de placa porosa. Os resultados experimentais mostraram que a pirólise da CE a temperatura de 350 °C proporcionou maior rendimento em biocarvão. O tipo de matéria prima não influenciou os teores de C dos biocarvões, apenas os teores de H, O e N. Biocarvões obtidos da PC apresentaram maiores teores de Mg, P e K, maior CTC e pH mais alcalino. Biocarvões de CE apresentaram maiores teores de Ca e cinzas. A pirólise a 600 °C obteve biocarvões com maior relação C/N, menores teores de H, N e O, menor CTC, maior teor de cinzas e nutrientes, pH mais alcalino e maior aromaticidade. A análise de espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) evidenciou uma diminuição de grupos funcionais e aumento de grupos aromáticos com a elevação da temperatura. As micrografias de MEV demonstraram que os biocarvões obtidos a 600 °C apresentaram poros mais desenvolvidos, com menor espessura da parede e maior desarranjo strutural. A densidade dos biocarvões variou em função da matéria prima utilizada, os biocarvões de CE apresentaram maior densidade, em relação aos de PC.Item Síntese e caracterização de biocarvões de biomassa de casca de café e de madeira de eucalipto(Universidade Federal de Lavras, 2016-09-02) Veiga, Tais Regina Lima Abreu; Lima, José TarcísioOs biocarvões têm se mostrado como uma ferramenta valiosa para a indústria agrícola, atuando nas melhorias das propriedades físicas, químicas e imobilização de carbono no solo. Entretanto as suas propriedades e aplicabilidade variam com a diversidade de matéria - prima e parâmetros de carbonização que podem ser utilizados. Neste trabalho, foi estudada a influência do tipo de biomassa e da temperatura de carbonização nas propriedades e estruturas dos biocarvões. Para tanto, foram produzidos biocarvões de casca de café e de madeira de Corymbia citriodora e Eucalyptus urophylla em quatro temperaturas de carbonização (350, 450, 550 e 900oC). As biomassas in natura bem como seus biocarvões foram caracterizadas, por meio de análises químicas, termogravimétricas e de espectroscopia vibracional, na região do infravermelho (FTIR). Os biocarvões, também, foram avaliados quanto aos seus rendimentos, teor de nutrientes, condutividade elétrica, pH, capacidade de troca catiônica e análise de microscopia eletrônica de varredura. As análises revelaram que a estrutura e propriedades dos biocarvões sofreram influências do tipo de biomassa e temperatura de carbonização. De forma geral, a elevação da temperatura promoveu estabilização térmica dos materiais e aumento da porosidade dos biocarvões. Todos os biocarvões apresentaram grande potencial de utilização agrícola, no entanto aqueles de casca de café se mostraram mais promissores, pela sua estrutura e características físicas, químicas e térmicas.Item Uso de finos de carvão e esterco de galinha em solo cultivado com milho e na produção de mudas de café(Universidade Federal do Espírito Santo, 2016-03-30) Ribeiro, Paulo Henrique; Passos, Renato RibeiroO composto orgânico formado por finos de carvão vegetal e esterco de galinha pode melhorar a fertilidade do solo e a produção vegetal. O objetivo dessa tese foi avaliar as características químicas e físicas de finos de carvão de eucalipto incubados com esterco de galinha, a produção de mudas de café e a resposta da cultura do milho à aplicação dos materiais orgânicos produzidos. Quatro granulometrias de fino de carvão (4-2, 2-1, 1-0,29 e <0,29 mm) foram incubadas na proporção de 1:1 (volume) com esterco de galinha, procedendo cinco coletas para análise (0, 45, 90, 135 e 180 dias de incubação). Os materiais foram aplicados em solo de vasos para cultivo de milho (30 dias) em casa de vegetação, em sulcos na linha de cultivo de milho em campo (ponto de silagem) e nos substratos para produção de mudas clonais de café conilon. As misturas incubadas e o esterco puro apresentaram como características em destaque: alto pH (8,0 a 9,1), que acarretou baixos teores de N (1,2-1,7%); teores altos de cinzas (40,4-67,9%) e P total (18,4-50 g kg -1 ). O esterco puro foi o tratamento que proporcionou o melhor crescimento do milho cultivado em vasos e campo, e melhor desenvolvimento das mudas de café. A aplicação de finos de carvão no solo deve ser limitada à dose para correção de acidez, devido à sua alcalinidade. Essa dose ainda aportará P, K, Ca e Mg, promovendo economia na aplicação de fertilizantes.