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Biocarvão (biochar): alternativa potencial para sequestro de carbono no solo e mitigação de gases do efeito estufa
Autores do Blog Ciência em Ação

Por: Emanuela Barbosa Santos
Postado dia 16/09/2021

Engenheira Agrônoma pela Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB, 2015). Mestra em Solos e Qualidade de Ecossistemas (UFRB, 2017). Doutorado em andamento no Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo pela Universidade Federal do Ceará (UFC, 2021).









Em virtude do aumento da quantidade de CO2 na atmosfera decorrente de atividades antrópicas, o ciclo do carbono tornou-se um tema de interesse renovado. O ciclo do carbono tem início quando as plantas e outros organismos autótrofos absorvem o gás carbônico (CO2) da atmosfera, juntamente com energia solar, e utilizam-no no processo de fotossíntese, alicerce para o crescimento das plantas. Esse processo gera oxigênio e açúcares que, por sua vez, são consumidos por animais e plantas durante o processo de respiração e parte do carbono é devolvido ao meio através da respiração deles, renovando o carbono da atmosfera, como apresenta a Figura 1.
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Figura 1: Demonstração ilustrativa do ciclo do carbono. Fonte: http://www.pegadaambiental.com

Com isso, a fotossíntese e a respiração conduzem o carbono de sua fase inorgânica à fase orgânica e de volta à fase inorgânica. Em termos de equação química destes processos temos:
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outra parte do carbono presente nos vegetais pode ser depositada ao solo em forma de material orgânico e, a partir daí os organismos do solo utilizam-no como forma de energia e emitem CO2 também para a atmosfera. Portanto, o balanço de carbono (C) no solo é dependente da relação entre as adições de C fotossintetizado pelas plantas (parte aérea e raízes) e as perdas de C para a atmosfera resultantes da oxidação microbiana do C orgânico a CO2 (Costa et al., 2006).

Também faz parte do ciclo biológico a remoção de grande parte do carbono da atmosfera quando a matéria orgânica se acumula em depósitos sedimentares que se decompõem em combustíveis fósseis. O homem, ao utilizar esses combustíveis como forma de energia, retira o carbono armazenado numa velocidade superior à reposição do carbono pelo ciclo, potencializando o aumento das concentrações de CO2 na atmosfera.

A concentração de CO2 e outros gases, chamados de gases do efeito estufa (GEE), gera o efeito estufa, o qual é um fenômeno natural causado pela concentração de gases na atmosfera que formam uma camada responsável pela absorção de calor, além de permitir a passagem de raios solares. Esse processo é responsável por manter a Terra em uma temperatura adequada, garantido o calor necessário para a sobrevivência dos seres vivos.

Em contrapartida, o efeito estufa, apesar de ser um fenômeno natural, está sendo intensificado nas últimas décadas em virtude, principalmente, à crescente queima dos combustíveis fósseis, grandes causadores do aumento da concentração de GEE na atmosfera e responsáveis pelo aquecimento global, pois liberam uma grande quantidade de CO2. Estes representam a base da industrialização e de muitas atividades humanas, pois são fonte primária de fornecimento de energia.

Desde a Revolução Industrial, as atividades antrópicas tornaram-se o principal motor da mudança ambiental global. A emissão de GEE, principalmente o dióxido de carbono (CO2), aumentou aproximadamente em 50% desde a Revolução Industrial até os dias de hoje. A geração de energia elétrica no mundo é baseada, principalmente, em combustíveis fósseis como carvão, óleo e gás natural, em termelétricas e fósseis representam mais de 60% de toda a energia comercial utilizada (IEA, 2020).

Essas emissões estão além da capacidade total da Terra em sequestrar carbono por meio dos complexos ciclos naturais de carbono. Nesses aspectos, a captura e o armazenamento de carbono é uma técnica que tem sido considerada como uma das principais estratégias para reduzir essa elevada emissão de CO2, permitindo que o solo efetivamente funcione como um dreno de carbono. Diante desse cenário presume-se que os ecossistemas terrestres apresentem mudanças em seus microclimas e biodiversidade num futuro próximo (Taiz e Zeiger, 2013).

O crescimento da biomassa é considerado o método mais eficiente atualmente disponível para capturar o CO2 da atmosfera. No entanto, o carbono da biomassa é facilmente degradado por microrganismos liberando-o na forma de gases de efeito estufa de volta à atmosfera, como citado anteriormente. Todavia, se a biomassa for pirolisada, o carbono orgânico é convertido em produtos carbonados sólidos com elevada quantidade de carbono estável em sua estrutura e, então, permanecem por mais tempo no solo; é aí que o biocarvão se destaca como uma alternativa potencial para sequestro de carbono e mitigação de GEEs (Figura 2).

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Figura 2: Ciclo do carbono e sequestro de carbono pelo uso do biocarvão. Fonte: Marcellino et al. (2020).

O biocarvão (Figura 3) é definido como um material sólido obtido a partir da conversão termoquímica de biomassa num ambiente limitado em oxigênio (IBI, 2015). Esse material é constituído por uma estrutura interna inerte (semelhante ao grafite), aromática e recalcitrante devido à sua composição majoritariamente composta de carbono pirolítico. Além disso, apresenta uma estrutura externa reativa, devido aos grupos funcionais de superfície, os quais possibilitam atuar como a matéria orgânica do solo. O carbono, ao estar dentro da matéria orgânica do solo mais inerte, fica protegido da decomposição por microrganismos e, então, não é emitido na forma de CO2 para atmosfera como as demais biomassas depositadas no solo (Madari et al., 2006).
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Figura 3: Biocarvão proveniente de biomassa de eucalipto. Fonte: Emanuela Barbosa Santos

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O ciclo do carbono de origem pirogênica é muito mais lento quando comparado à fração de C não pirogênico presente no solo e em consequência há redução na emissão de GEE. O biocarvão é cerca de 1500 a 2000 vezes mais estável do que a matéria orgânica não pirolisada, obtendo, assim, elevado tempo de residência no solo. Isso caracteriza um sistema de sequestro de carbono bastante efetivo (Resende et al., 2011).

Além disso, ao ser incorporado ao solo, transfere para ele algumas de suas propriedades permitindo uma agricultura mais produtiva, eficiência do uso da água em agroecossistemas e contribui com a mitigação de mudanças climáticas provocadas pelo homem, ressaltando sua importância tanto do ponto de vista agronômico, quanto ambiental.

O biocarvão foi recentemente incluído, pela primeira vez, como uma promissora tecnologia de emissão negativa pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) em um relatório especial, em outubro de 2018. Isso firma um marco para o biocarvão como um mitigador das mudanças climáticas. A produção de biocarvão não requer complexidade e vários tipos de biomassas podem ser utilizadas como matéria-prima. Os produzidos a elevadas temperaturas possuem maior estabilidade e maior recalcitrância, sendo mais utilizados quando o objetivo é o armazenamento de C no solo.

A estabilidade do biochar é uma das principais propriedades para o sequestro de carbono. A meia-vida típica do biocarvão é considerada superior a 1000 anos (Laird, 2008) e esse período pode ser considerado uma indicação de quanto tempo o biocarvão pode trazer benefícios ao solo e ao meio ambiente.

Além do mais, enquanto que carvão mineral, desde sua extração até a queima nos fornos siderúrgicos, emite 1,65 toneladas de dióxido de carbono (CO2), o carvão vegetal sequestra 16,33 t de CO2 (Ferreira, 2006). Quando combinado com a produção bioenergética, ou seja, com a captação dos gases produzidos durante a pirólise, o biocarvão é uma tecnologia limpa para sequestro de carbono. E é, portanto, um alvo atrativo para subsídios à produção energética e para a sua inclusão no mercado global de créditos de carbono.
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Figura 4: Demonstração ilustrativa do sequestro de carbono devido à adição de biocarvão no solo e consequente mitigação de gases do efeito estufa (GEE). Fonte: Emanuela Barbosa Santos

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Conclui-se que o biocarvão é um avanço na ciência participando diretamente no ciclo do carbono no sistema solo – planta – atmosfera, pois contribui fortemente para o sequestro de C no solo, exercendo papel importante como mitigador de emissão de CO2, assim como fornece melhores condições para o crescimento das plantas devido às melhorias nas propriedades químicas, físicas e biológicas do solo após sua aplicação e, ainda, contribui para a reutilização de resíduos orgânicos.

Referências:

COSTA, F.S.; GOMES, J.; BAYER, C. & MIELNICZUK, J. Métodos para avaliação das emissões de gases de efeito estufa no sistema solo-atmosfera. Ciência Rural, v. 36, p. 693-700, 2006.
FERREIRA, O. C. Carbon Content In Biomass Fuel. Economy and Energy, 2006.
IBI, 2015. Standardized product definition and product testing guidelines for biochar that is used in soil.
IEA, 2020. International Energy Agency. Disponível em https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica
LAIRD, D. A. The charcoal vision: a win–win–win scenario for simultaneously producing bioenergy, permanently sequestering carbon, while improving soil and water quality. Agronomy Journal, v. 100, n. 1, p. 178-181, 2008.
MADARI, B. E., DA COSTA, A. R., DE CASTRO, L. M., SANTOS, J. L. S., BENITES, V. D. M., ROCHA, A. D. O., & MACHADO, P. D. A. Carvão vegetal como condicionador de solo para arroz de terras altas (cultivar Primavera): um estudo prospectivo. Embrapa Arroz e Feijão-Comunicado Técnico (INFOTECA-E), 2006.
MARCELINO, I. P.; LOSS, A.; ANDRADE, M. A. N. (2020) Potencialidades do uso do biochar para melhoria dos atributos edáficos. In: Redução do risco de desastres e a resiliência no meio rural e urbano. Disponível em: https://www.agbbauru.org.br/publicacoes/Reducao2020/Reducao_2ed-2020-33.pdf
RESENDE, E.I.P.; ANGELO, L.C.; SANTOS, S.S.; MANGRICH, A.S. Biocarvão (Biochar) e Sequestro de Carbono. Revista Virtual Química, v. 3, p. 426-433, 2011.
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal. 5. ed., Artmed, 2013. 918 p.

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