Производство биоугля из сосновых опилок, поддерживающего фосфат

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12815 (2022) Цитировать эту статью

2351 Доступов

4 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Мы произвели и охарактеризовали биоуголь, изготовленный из опилок карибской сосны в качестве сырья. Биоуголь (BC500) использовался в качестве биосовместимой подложки для совместной инокуляции фосфаторастворимых бактерий (PSB) (BC500/PSB) на растениях Allium cepa L. в теплице в течение четырех месяцев. Исследование трех биоматериалов включало экспресс-анализ, элементный анализ, анализ ароматичности, сканирующую электронную микроскопию, инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR), исследования адсорбции при различных значениях pH и стабильность PSB в зависимости от времени. Результаты показали, что BC500 пригоден в качестве органического носителя или твердой матрицы для поддержания жизнеспособности PSB, способного солюбилизировать фосфор из фосфоритной руды (PR). Биоудобрение (BC500/PSB) позволяет увеличить всхожесть, рост рассады, усвоение питательных веществ и рост Allium cepa L., поскольку PSB, иммобилизованный на BC500, способствует мобилизации питательных веществ, особенно фосфора, во время выращивания Allium cepa L. в горшках. Две обработки для оценки биоудобрения (BC500/PSB) показали самые высокие концентрации общего фосфора (1,25 ± 0,13 и 1,38 ± 0,14 мг лук-1) у A. cepa L. В этой работе представлены преимущества нового продукта на основе бактерий природного происхождения. связанный с луком и органическим материалом (BC500), служащим бактериальным носителем, который увеличивает площадь адсорбции высокореактивных питательных веществ, уменьшая их вымывание или осаждение с другими питательными веществами и фиксацию на твердой матрице почвы.

Колумбия – страна лесного хозяйства, имеющая потенциал для реализации коммерческих программ лесовосстановления. Геостратегическое положение Колумбии благоприятно для торговли продукцией агролесоводства1. В коммерческих целях наиболее культивируются роды и виды Pinus caribaea, Tabebuia rosea, Tectona grandis и Eucalyptus pellita2,3,4. Для их производства лесозаготовительные компании реализуют весь производственный процесс, включая высококачественные семена или клоны, размножение растительного материала в питомниках, лесопосадках и лесозаготовках3,4,5. На этапе заготовки образуется большое количество твердых отходов, богатых лигноцеллюлозной биомассой (опилки, стружка, кора, листья или стебли), которые могут составлять до 50% перерабатываемой древесины6,7,8. Разложение этих отходов происходит медленно, поскольку они состоят из лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы9,10. Эти полимеры сложны, устойчивы, гидрофобны, а их биологическая трансформация (процессы захоронения и компостирования) протекает медленно7,11,12,13; в результате чего высокий процент этих отходов не используется должным образом или используется в сыром (необработанном) виде в агропромышленных процессах в качестве наполнителей для производства компоста11,14, изоляционного материала для птицеводческих, свиноводческих и животноводческих ферм15,16,17 и используется в качестве посадочного субстрата для размножения растительного материала в лесных питомниках6,7,18.

Хотя использование этих необработанных или частично трансформированных побочных продуктов агропромышленного производства широко распространено во всем мире, можно оценить и другие альтернативы, такие как термическая конверсия или пиролиз в пониженных условиях или в отсутствие кислорода. Благодаря этому физическому процессу можно получить, среди прочего, новые продукты, такие как биоуголь, масла, газы и летучие соединения19,20,21,22. Сосновые опилки являются одним из наиболее часто используемых материалов из-за своей дешевизны, встречаются в больших количествах и могут использоваться для различных целей19,23,24.

В целом, биоуголь обладает высокой площадью поверхности, пористостью, питательными веществами, связанными с исходной биомассой, и способностью удерживать воду и микроорганизмы25,26,27,28,29,30, что успешно используется в сельском хозяйстве в качестве органической добавки или органического кондиционера почвы, поскольку улучшает структурную стабильность почвы, ее пористость, гидравлическую проводимость, аэрацию почвы и емкость катионного обмена26,31,32; обеспечивая увеличение доступности питательных веществ, плодородия почвы и, следовательно, благотворное влияние на различные культуры31. Кроме того, из-за своей высокой пористости биоуголь предлагает благоприятную нишу для почвенных микроорганизмов или добавляется в качестве биологических инокулянтов, называемых ризобактериями, способствующими росту растений (PGPR), что позволяет им оставаться жизнеспособными и метаболически активными в течение длительного времени25,33,34,35. 36. PGPR имеют прямые и косвенные механизмы, с помощью которых они способствуют росту растений. Прямой механизм включает действие биоудобрений, стимуляцию роста корней, восстановление ризобий и контроль стресса у растений25,32,36,37,38. Косвенные механизмы включают биологический контроль, такой как антибиоз, конкуренция и индукция системной устойчивости у растений25,39,40,41.

30 and lower than 60%) 65./p> pHzpc). Under these conditions, different interactions could occur between BC500 and adsorbates (bacteria and orthophosphates)66./p>

0.05) appeared between these two treatments (Fig. 4A). No significant differences (p > 0.05) were observed for bulb-fresh and leaf-fresh weight (Fig. 4A)./p> 0.05) appeared among treatments regarding the variables of total dry weight, bulbs dry weight, and leaf dry weight (Fig. 4B)./p> 0.05), the content of P, N, K, Ca y S in plants of T2 (Abundagro + 2% Biochar + PSB) is noteworthy (Table 4). Concerning the micronutrients, the differences were significant (p < 0.05) for Fe and Cu, for Fe the highest concentration was in T2 (0.1217 ± 0.0243 mg bulb−1), followed by T1 (0.0710 ± 0.0204 mg bulb−1) and T6 (0.0690 ± 0.0137 mg bulb−1), while the highest Cu content was found in T1 (0.0016 ± 0.0006 mg bulb-1), followed by T2, T3 and T4 (Table 4). No significant differences (p > 0.05) were observed for Na, Mn, and Zn. The values for T2 plants were 1.6455 ± 0.2156, 0.0262 ± 0.0038 and 0.0202 ± 0.0024 mg bulb−1, respectively. The B content ranged from 0.0194 ± 0.0023 to 0.0333 ± 0.0032 mg bulb−1 in all treatments (Table 4)./p> pHzp), causing an electrostatic repulsion between the PSB and the BC500. This electrostatic repulsion was more evident at pH 8.0 than at pH 5.0, indicating that at pH 5.0 coexist both positively and negatively charged functional groups25./p> pHzp) and generates an electrostatic repulsion with the orthophosphate ions, which are also negatively charged49. A similar result reported by Lou et al.49, in their work produced biochar at 300 and 600 °C, observing that phosphorus removal was low at pH under the isoelectric point49. On the other hand, the graphene layers formed during the pyrolysis process can also acquire a negative charge at pH above pHzpc, contributing to a decrease in the adsorption of ions negatively charges75./p>