Experiência de campo na Suíça, com configuração de leiras de composto a partir de estrume misturado antes de adicionar o biochar. Crédito:Nikolas Hagemann / Universidade de Tübingen
Por mais de 100 anos, biochar, um rico em carbono, substância semelhante ao carvão feita de planta privada de oxigênio ou outra matéria orgânica, tem encantado e intrigado cientistas. Como aditivo de solo, biochar pode armazenar carbono e, assim, reduzir as emissões de gases de efeito estufa, e pode liberar nutrientes lentamente para agir como um fertilizante não tóxico.
Mas a química precisa pela qual o biochar armazena nutrientes e promove o crescimento das plantas permanece um mistério, portanto, seu potencial comercial foi severamente limitado.
Agora, uma equipe internacional de pesquisadores, com contribuições importantes de especialistas da Colorado State University, iluminou detalhes sem precedentes e compreensão mecanicista das propriedades aparentemente milagrosas do biochar. o Nature Communications estude, liderado pela Universidade Alemã de Tuebingen e publicado em 20 de outubro de demonstraram como a compostagem do biocarvão cria um revestimento orgânico muito fino que melhora significativamente as capacidades de fertilização do biocarvão. Uma combinação de técnicas analíticas avançadas confirmou que o revestimento fortalece as interações do biochar com a água e sua capacidade de armazenar nitratos do solo e outros nutrientes.
Esta compreensão melhorada das propriedades do biochar pode desencadear uma comercialização mais ampla de fertilizantes de biochar. Essa mudança poderia reduzir a dependência global de fertilizantes de nitrogênio inorgânico que serviram como burros de carga na produção de alimentos modernos por mais de um século.
A colaboração internacional incluiu Thomas Borch da CSU, professor do Departamento de Ciências do Solo e Culturas, com nomeações conjuntas em química e engenharia civil e ambiental, e o cientista pesquisador Robert Young. A equipe da CSU contribuiu com a espectrometria de massa de alta resolução realizada no National High Magnetic Field Laboratory da Florida State University. Seus dados ajudaram a confirmar a composição do revestimento de carbono em nanoescala do biochar.
O estudo analisou os efeitos de uma fina camada de carbono no biochar compostado. Crédito:Mihaela Albu, Pesquisa Cooperativa Austríaca, Graz; Wolfgang Gerber / Nikolas Hagemann, Universidade de Tübingen
"Caracterizar um revestimento de carbono superfino em um substrato de carbono é quase impossível, "Borch disse." Nossa equipe internacional usou muitas técnicas avançadas diferentes para realizar as análises. Robert Young liderou a contribuição do nosso grupo de espectrometria de massa de ultra-alta resolução para investigar o revestimento e sondar sua composição elementar. "
O estudo foi liderado por Andreas Kappler, do Centro de Geociências Aplicadas da Universidade de Tuebingen, e o geoecologista Nikola Hagemann. Os autores começaram a investigar o biochar antes e depois da compostagem com esterco misto. Usando uma combinação de análises microscópicas e espectroscópicas, os pesquisadores descobriram que substâncias orgânicas dissolvidas desempenharam um papel fundamental na compostagem do biochar e criaram a fina camada orgânica.
"Este revestimento orgânico faz a diferença entre o biochar fresco e o compostado, "O revestimento melhora as propriedades do biocarvão de armazenar nutrientes e formar outras substâncias orgânicas do solo." Hagemann acrescentou que o revestimento também se desenvolveu quando o biocarvão não tratado foi introduzido no solo - apenas muito mais lentamente. Experimentos de compostagem foram realizados em um pequena escala comercial usando infraestrutura e experiência do Instituto Ithaka na Suíça.
O uso excessivo de fertilizantes de nitrogênio mineral ou esterco líquido na agricultura tem sérios impactos no meio ambiente. Esses fertilizantes causam a emissão de óxido nitroso e resultam na lixiviação de nitratos para as águas subterrâneas. Como alternativa ecológica, os cientistas sugeriram adicionar biochar como um transportador de nutrientes ao solo. Mas o uso de biochar em grande escala não tem sido economicamente viável porque muito pouco se sabe sobre como exatamente ele armazena e libera nitratos.
“Na produção de safras agrícolas, rendimentos mais altos geralmente só ocorrem quando o biochar é aplicado junto com nutrientes de biomassa não carbonizada, como estrume líquido, "Hagemann disse." Usar biochar sem adicionar nutrientes ou com nutrientes minerais puros provou ter muito menos sucesso em muitos experimentos. "
