Export iten: EndNote BibTex

Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8469
Tipo do documento: Dissertação
Title: Tratamento de biochar produzido a partir da pirólise de sabugo de milho para aplicação como substrato no cultivo hidropônico da alface (Lactuca sativa L.)
Other Titles: Treatment of corn cob biochar produced from pyrolysis for application as a substrate in the hydroponic cultivation of lettuce (Lactuca sativa L.)
Autor: Hericks, Lais da Silva Pego 
Primeiro orientador: Silva, Edson Antonio da
Primeiro membro da banca: Klen, Marcia Regina Fagundes
Segundo membro da banca: Johnan, Gracielle
Terceiro membro da banca: Silva, Edson Antonio da
Resumo: Uma maneira de reaproveitar a biomassa residual de milho, especialmente do sabugo, abundante no oeste Paranaense, é a utilização como matéria-prima no processo de pirólise para a formação de biochar. O biochar é um produto de estrutura porosa com inúmeras aplicações e benefícios, como o fornecimento de nutrientes para as plantas, sendo amplamente empregado na agricultura. Este estudo tem como objetivo explorar o potencial do biochar de sabugo de milho, com e sem tratamento, como substrato no cultivo hidropônico de alface (Lactuca sativa L.). Antes de realizar a pirólise, a matéria-prima residual de sabugo de milho foi caracterizada e o teor de umidade foi de 8,327±0,274%, de cinzas de 1,463±0,006%, de extrativos de 6,400±0,347%. Os ensaios de pirólise do sabugo de milho seguiram conforme o emprego de um planejamento experimental fatorial 23+PC (ponto central), em que diferentes condições de pirólise foram estudadas, entre elas temperatura de 441, 500 e 559 °C, tempo de residência no reator de 0,5; 1,0 e 1,5h e granulometria da biomassa de 2, 3 e 4 mm. Modelos matemáticos foram desenvolvidos para explicar as respostas experimentais e a ferramenta de desejabilidade global foi aplicada, identificando-se que o ensaio 3 (temperatura de 441 °C, tempo de 1,5h e granulometria de 2mm) era o que mais se adequava para maximizar as respostas de rendimento e CTC (capacidade de troca catiônica) escolhidas para aplicar esta ferramenta. Nestas condições de pirólise, o rendimento obtido para o biochar foi de 27,306% e a CTC foi de 36,757 cmol kg-1. O biochar produzido sob as condições do ensaio 3 foi empregado no tratamento com ácido fosfórico, com posterior neutralização com hidróxido de magnésio, denominado de B2 e no tratamento com ácido fosfórico + hidróxido de magnésio + selenito de sódio (denominado de B3), sendo o B1 o biochar sem tratamento. A concentração de fósforo (P) aumentou a partir do tratamento ácido de 2,491±0,101 mg L-1 para 25,093±0,488 mg L-1. Após o tratamento com hidróxido de magnésio, a concentração de magnésio obtida foi de 10,736±0,184 mg L-1, elemento que não foi detectado no B1. Após o tratamento com selênio, a concentração obtida foi de 13,360±0,205 mg L-1. Realizou-se um teste de solubilidade para verificar a concentração transferida deste elemento na água, visto que o objetivo é avaliar o potencial do biochar tratado como substrato no cultivo hidropônico e, se aplicado em concentrações excessivas, o selênio apresenta toxicidade para as plantas. A concentração de selênio obtida na água após teste de solubilidade foi de 0,725±0,015 mg L-1, apropriada para aplicação no cultivo hidropônico. O B1 e o B3 foram aplicados como substratos no cultivo hidropônico da alface crespa na razão de biochar:perlita de 1:1 (v/v) para o B3 e 1:1 (v/v), além de 0,5:1 (v/v) para o B1. Obteve-se maiores parâmetros de crescimento ao se aplicar o biochar tratado, evidenciando que o tratamento foi efetivo e, após 4 semanas de cultivo, alcançou-se um número médio de folhas de 7,31±0,20, uma altura da parte aérea média de 11,25±0,34 cm e uma largura média das folhas de 4,81±0,10 cm. Com os resultados obtidos, pode-se concluir que os biochars adquiridos a partir dos ensaios do planejamento experimental foram de boa qualidade e podem ser aplicados no cultivo hidropônico de alface crespa, especialmente o ensaio 3 submetido ao tratamento com P, Mg e Se.
Abstract: One way to reuse residual corn biomass, especially from the cob, abundant in the western region of Paraná, is by using it as raw material in the pyrolysis process to form biochar. Biochar is a porous-structured product with numerous applications and benefits, such as providing nutrients to plants, and is widely used in agriculture. This study aims to explore the potential of corn cob biochar, with and without treatment, as a substrate in hydroponic lettuce (Lactuca sativa L.) cultivation. Before conducting the pyrolysis, the residual corn cob raw material was characterized, and the moisture content was found to be 8,327±0,274%, ash content was 1,463±0,006%, and extractives were 6,400±0,347%. The corn cob pyrolysis tests followed a factorial experimental design 23+PC (central point), in which different pyrolysis conditions were studied, including temperatures of 441, 500, and 559 °C, residence times in the reactor of 0,5, 1,0, and 1,5h, and biomass particle sizes of 2, 3, and 4 mm. Mathematical models were developed to explain the experimental responses, and the global desirability tool was applied, identifying that test 3 (temperature of 441 °C, time of 1,5h, and biomass size of 2 mm) was the most suitable for maximizing the selected responses of yield and cation exchange capacity (CEC). Under these pyrolysis conditions, the yield for the biochar was 27,306%, and the CEC was 36,757 cmol kg-1. Biochar produced under the conditions of test 3 was treated with phosphoric acid, followed by neutralization with magnesium hydroxide (designated as B2), and treated with phosphoric acid + magnesium hydroxide + sodium selenite (designated as B3), with B1 being the untreated biochar. The phosphorus (P) concentration increased from the acid treatment of 2,491±0,101 mg L-1 to 25,093±0,488 mg L-1. After treatment with magnesium hydroxide, the magnesium concentration obtained was 10,736±0,184 mg L-1, an element that was not detected in B1. After treatment with selenium, the concentration obtained was 13,360±0,205 mg L-1. A solubility test was conducted to verify the concentration of this element transferred to water, as the goal was to evaluate the potential of the treated biochar as a substrate in hydroponic cultivation, and excessive selenium concentrations can be toxic to plants. The selenium concentration obtained in the water after the solubility test was 0,725±0,015 mg L-1, appropriate for application in hydroponic cultivation. The B1 and B3 biochars were used as substrates in the hydroponic cultivation of lettuce at a biochar:perlite ratio of 1:1 (v/v) for B3 and 1:1 (v/v), as well as 0.5:1 (v/v) for B1. The highest growth parameters were obtained when applying the treated biochar, showing that the treatment was effective. After 4 weeks of cultivation, the average number of leaves reached 7,31±0,20, the average aerial part height was 11,25±0,34 cm, and the average leaf width was 4,81±0,10 cm. Based on the results obtained, it can be concluded that the biochars produced in the experimental trials were of good quality and can be applied in hydroponic lettuce cultivation, especially the trial 3 treated with P, Mg, and Se.
Keywords: Solução nutritiva
Substrato
Crescimento vegetal
Nutrient solution
Substrate
Plant growth
CNPq areas: ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Campun: Toledo
Citation: HERICKS, Lais da Silva Pego. Tratamento de biochar produzido a partir da pirólise de sabugo de milho para aplicação como substrato no cultivo hidropônico da alface (Lactuca sativa L.). 2026. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8469
Issue Date: 24-Feb-2026
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química (TOL)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Lais_Hericks_2 026.pdf4.07 MBAdobe PDFView/Open Preview


Items in TEDE are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.