Biochar

Biochar (termo de origem na língua inglesa, a partir de bio- e charcoal, "carvão vegetal"; também chamado 'biocarbono') é o nome que tem o carvão vegetal quando é empregado como correção para o solo. Ou seja, é biomassa de origem vegetal processada por meio de pirólise. Este uso do carbono tem vindo a ser investigado como forma de sequestrar carbono para reduzir as emissões de dióxido de carbono^[1] e recentemente isso foi demonstrado para o caso da China^[2]. Por isso, este sistema tem o potencial de ajudar a mitigar as alterações climáticas.^[3][4] Supõe-se que o biochar pode incrementar a fertilidade em solos ácidos (solos con baixo pH), incrementar a produtividade agrícola e oferecer proteção contra algumas enfermidades foliares e edáficas.^[5] Além disso, supõe-se que poderá ajudar a reduzir a pressão que tem vindo a exercer-se sobre os bosques.^[6] O Biochar é um material estável, rico em carbono, e que pode perdurar no solo durante milhares de anos.^[1][7]

Carvão vegetal.

O surgimento do biochar

O interesse pelo biochar na agricultura e meio ambiente surgiu a partir dos estudos sobre a Terra Preta de Índio, um solo extremamente fértil encontrado na Amazônia. Esses solos se destacam por sua coloração escura, alta concentração de nutrientes como cálcio, magnésio e fósforo, e pela presença de fragmentos arqueológicos como cerâmicas e ferramentas de pedra. Pesquisas indicam que essas características foram criadas por povos indígenas que, ao longo de milhares de anos, acumularam materiais orgânicos, cinzas e principalmente carvão vegetal no solo, transformando terras originalmente pobres em áreas extremamente produtivas.^[8]

Existe um debate interessante sobre se esse processo foi intencional ou se foi simplesmente o resultado do acúmulo acidental de resíduos. Alguns estudos recentes até sugerem que parte desses solos pode ter se formado naturalmente através de depósitos aluviais de carbono e nutrientes. Essa discussão influenciou diretamente o conceito moderno de biochar, com alguns pesquisadores defendendo que o termo só deve ser aplicado quando o carvão é produzido especificamente para uso agrícola, enquanto outros consideram que qualquer carvão aplicado ao solo, independente de sua origem, pode ser chamado de biochar.^[9]

Independentemente dessa classificação, o importante é que o biochar moderno, produzido através de pirólise controlada, apresenta um enorme potencial para melhorar a qualidade do solo, aumentar a produtividade agrícola e contribuir para a mitigação das mudanças climáticas, assim como a Terra Preta de Índio fez naturalmente ao longo de séculos. A compreensão desses processos naturais nos ajuda a desenvolver técnicas mais eficientes de produção e aplicação do biochar na agricultura contemporânea.

A produção

A temperatura de pirólise é um dos principais fatores que determinam as propriedades físico-químicas do biochar e, consequentemente, sua eficácia em aplicações ambientais e agrícolas. Quando o biochar é produzido em baixas temperaturas (entre 300 e 400 °C), o material resultante tende a apresentar uma maior quantidade de grupos funcionais oxigenados, como grupos carboxílicos e fenólicos. Esses grupos conferem ao biochar uma elevada capacidade de adsorção de cátions metálicos, tornando-o particularmente eficaz na remediação de solos contaminados por metais pesados. No entanto, biochars obtidos a essas temperaturas possuem menor estabilidade térmica e biológica, sendo mais suscetíveis à degradação e à liberação gradual de carbono no solo.^[10]

Por outro lado, quando a pirólise ocorre em altas temperaturas (acima de 500 °C), o biochar resultante apresenta uma estrutura mais aromática e condensada, com alta estabilidade química e maior potencial de sequestro de carbono a longo prazo. Além disso, a elevação da temperatura promove o aumento da área superficial e da porosidade do biochar, aprimorando sua capacidade de imobilizar metais e outros contaminantes no solo. Esse tipo de biochar é preferido em estratégias de manejo de carbono e remediação ambiental que visam efeitos de longo prazo.^[11]

Além da temperatura, a matéria-prima utilizada para a produção do biochar exerce grande influência sobre suas propriedades finais. Biochars obtidos de resíduos agrícolas, como palha de cana-de-açúcar ou casca de arroz, tendem a possuir características variáveis em função da composição original da biomassa, resultando em diferentes teores de nutrientes e propriedades físico-químicas. Já biochars produzidos a partir de dejetos animais, como esterco de galinha, são geralmente mais ricos em nutrientes como fósforo (P) e nitrogênio (N), o que os torna valiosos como condicionadores de solo, mas apresentam menor estabilidade estrutural devido à maior proporção de compostos voláteis.

Benefícios agrícolas e ambientais

O uso de biochar como emenda do solo oferece uma série de benefícios que contribuem para a sustentabilidade e a produtividade agrícola. Um dos principais efeitos é a melhoria da fertilidade do solo. A adição de biochar aumenta a capacidade de troca catiônica (CTC), permitindo que o solo retenha com mais eficiência nutrientes essenciais como cálcio (Ca), magnésio (Mg) e potássio (K), que se tornam mais disponíveis para as plantas. Além disso, em solos ácidos, o biochar, que geralmente apresenta pH alcalino, contribui para a correção da acidez, criando um ambiente mais favorável para o desenvolvimento radicular e a atividade microbiana benéfica.^[12]

Outro benefício importante é o aumento da retenção de água. Devido à sua estrutura altamente porosa, o biochar melhora a capacidade do solo de armazenar água, o que é especialmente vantajoso em regiões sujeitas a estiagens ou com baixa disponibilidade hídrica. Esse efeito contribui para maior resiliência das plantas a períodos de estresse hídrico.

O biochar também atua como uma ferramenta de sequestro de carbono. Devido à sua alta estabilidade química e resistência à decomposição, o carbono contido no biochar pode permanecer no solo por centenas a milhares de anos. Isso ajuda a remover CO₂ da atmosfera, contribuindo para a mitigação das mudanças climáticas.

Por fim, o biochar tem potencial na remediação de solos contaminados. Sua capacidade de adsorver tanto metais pesados quanto compostos orgânicos, como pesticidas, contribui para a redução da mobilidade e da biodisponibilidade desses contaminantes, ajudando a recuperar áreas degradadas e melhorar a qualidade ambiental dos solos.^[13]

Desafios e considerações

Apesar dos diversos benefícios associados ao uso do biochar na agricultura e na remediação ambiental, sua aplicação em larga escala ainda enfrenta alguns desafios importantes. Um dos principais obstáculos está relacionado ao custo e à logística. A produção de biochar em grande volume ainda demanda investimentos significativos em infraestrutura e energia, tornando o processo economicamente inviável em muitas regiões. Além disso, o transporte da biomassa até as unidades de pirólise pode gerar custos adicionais e dificuldades logísticas, especialmente em áreas rurais distantes.^[12]

Outro desafio é a variabilidade do produto final. Como diferentes tipos de biomassa e condições de pirólise resultam em biochars com propriedades físico-químicas bastante distintas, torna-se necessário realizar ajustes específicos para cada tipo de solo e objetivo de uso. Essa variabilidade pode dificultar a padronização do produto e, consequentemente, a adoção mais ampla por produtores.

Por fim, a questão regulatória também representa uma barreira. Em muitos países, incluindo o Brasil, ainda não existem normas e diretrizes específicas que regulem a produção, comercialização e aplicação agrícola do biochar. A ausência de uma legislação clara e de certificações de qualidade limita a confiança do mercado e a aceitação do biochar como insumo agrícola seguro e eficaz.^[12]

Referências

1. Lean, Geoffrey (7 de dezembro de 2008). «Ancient skills 'could reverse global warming'». The Independent. Consultado em 1 de outubro de 2011. Cópia arquivada em 13 de setembro de 2011
2. Deng, Xu; Teng, Fei; Chen, Minpeng; Du, Zhangliu; Wang, Bin; Li, Renqiang; Wang, Pan (5 de fevereiro de 2024). «Exploring negative emission potential of biochar to achieve carbon neutrality goal in China». Nature Communications (em inglês) (1). 1085 páginas. ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-024-45314-y. Consultado em 7 de fevereiro de 2024
3. «Geoengineering the climate: science, governance and uncertainty». The Royal Society. 2009. Consultado em 22 de agosto de 2010
4. Dominic Woolf, James E. Amonette, F. Alayne Street-Perrott, Johannes Lehmann, Stephen Joseph; Amonette; Street-Perrott; Lehmann; Joseph (agosto de 2010). «Sustainable biochar to mitigate global climate change». Nature Communications. 1 (5): 1–9. Bibcode:2010NatCo...1E..56W. ISSN 2041-1723. doi:10.1038/ncomms1053 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
5. «Slash and Char». Consultado em 19 de setembro de 2014
6. Benoit Anthony Ndameu (Novembro de 2011). «Biochar Fund Trials in Cameroon: Hype and Unfulfilled Promises» (PDF). Biofuelwatch. Consultado em 19 de outubro de 2012
7. Sousa, Daniel Vieira de; Guimarães, Luciano Moura; Félix, Jorlandio Francisco; Ker, João Carlos; Schaefer, Carlos Ernesto R. G.; Rodet, Maria Jacqueline (23 de março de 2020). «Dynamic of the structural alteration of biochar in ancient Anthrosol over a long timescale by Raman spectroscopy». PLOS ONE (em inglês) (3): e0229447. ISSN 1932-6203. PMC 7089566. PMID 32203557. doi:10.1371/journal.pone.0229447. Consultado em 18 de dezembro de 2020
8. Silva, Lucas C. R.; Corrêa, Rodrigo Studart; Wright, Jamie L.; Bomfim, Barbara; Hendricks, Lauren; Gavin, Daniel G.; Muniz, Aleksander Westphal; Martins, Gilvan Coimbra; Motta, Antônio Carlos Vargas (4 de janeiro de 2021). «A new hypothesis for the origin of Amazonian Dark Earths». Nature Communications (em inglês) (1). 127 páginas. ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-020-20184-2. Consultado em 24 de junho de 2025
9. «As Terras Pretas de Índio da Amazônia: o entendimento de sua formação e evolução - Portal Embrapa». www.embrapa.br. Consultado em 24 de junho de 2025
10. Figueiredo, Cícero; and Canellas, Luciano (12 de maio de 2018). «Influence of pyrolysis temperature on chemical and physical properties of biochar from sewage sludge». Archives of Agronomy and Soil Science (6): 881–889. ISSN 0365-0340. doi:10.1080/03650340.2017.1407870. Consultado em 24 de junho de 2025 |nome2= sem |sobrenome2= em Authors list (ajuda); |nome3= sem |sobrenome3= em Authors list (ajuda); |nome4= sem |sobrenome4= em Authors list (ajuda); |nome5= sem |sobrenome5= em Authors list (ajuda); |nome6= sem |sobrenome6= em Authors list (ajuda); |nome7= sem |sobrenome7= em Authors list (ajuda)
11. «Biochar for Environmental Management: Science, Technology and Implementation». Routledge & CRC Press (em inglês). Consultado em 24 de junho de 2025
12. Andrade, C. A. de; Puga, A. P. (2023). Biocarvão: uso agrícola e ambiental. [S.l.]: In: BETTIOL, W.; SILVA, C. A.; CERRI, C. E. P.; MARTIN NETO, L.; ANDRADE, C. A. de (ed.). Entendendo a matéria orgânica do solo em ambientes tropical e subtropical. Brasília, DF: Embrapa, 2023. cap. 14. Consultado em 24 de junho de 2025
13. Gotore, Obey; Masere, Tirivashe Philip; Muronda, Macdonald Tatenda (1 de janeiro de 2024). «The immobilization and adsorption mechanisms of agro-waste based biochar: A review on the effectiveness of pyrolytic temperatures on heavy metal removal». Environmental Chemistry and Ecotoxicology: 92–103. ISSN 2590-1826. doi:10.1016/j.enceco.2024.04.002. Consultado em 24 de junho de 2025