Biochar: "eterno aliado" da agropecuária regenerativa

A adoção de agro tecnologias em tempos de desenvolvimento sustentável e atividades regenerativas deve contemplar ao menos três aspectos: conservação ambiental, geração e uso de energia, e produção de alimentos. 

Neste sentido, o biochar se destaca pela amplitude de seus efeitos, assim como pela simplicidade, flexibilidade, efetividade, persistência e segurança demonstrados por séculos, como base da agricultura de civilizações pré-colombianas da região Amazônica, por exemplo.

O produto pode ser obtido a partir de matérias primas como biomassas agrícola, pecuária e florestal, provenientes de colheitas ou de sua industrialização, assim como resíduos urbanos e lodos de estações de tratamento de esgoto.

Sua utilização resulta no aumento da produção de bioenergia, fixação de carbono no solo, fornecimento de nutrientes para os cultivos, além da reciclagem de resíduos impactantes (Fig. 1).

Figura 1. Efeitos / implicações da produção e utilização de biochar.

Fonte: Maia et al. (2021).

Mas, afinal: o que é biochar e quais são suas vantagens e principais efeitos?
 

O que é biochar?

Biochar ou biocarvão é um material sólido produzido por queima controlada de biomassa (pirólise). Como resultado, o produto é rico em compostos orgânicos estabilizados com potencial de sequestro de carbono (C), quando aplicado ao solo. Suas características finais dependem do material de origem, variando quanto à porosidade, superfície específica, pH, capacidade de troca catiônica, entre outras. 

Assim, seu uso deve ser adaptado às condições de produção e respectivos objetivos, gerando, na grande maioria dos casos, um ambiente mais adequado para a atuação dos microrganismos, por meio da interação com a porosidade do solo (Fig. 2).

Figura 2. Alterações físicas, químicas e biológicas no solo após a aplicação de biochar.

Fonte: Adaptado de Marcelino et al. (2020).

Vantagens do uso de biochar

A aplicação de biochar no solo pode trazer diversas vantagens, resultando em maior atividade biológica e aumento de produtividade de culturas agrícolas, pastagens e cultivos florestais (Fig. 3).
 

Figura 3. Vantagens da aplicação de biochar no solo.

Fonte: Adaptado de Oliveira et al. (2017); Lehmann e Joseph (2009); e Marcelino et al. (2020).

Efeitos físico-químicos da aplicação de biochar no solo

Por apresentar grupamentos orgânicos funcionais em sua superfície, o biochar contribui para o incremento das cargas do solo, podendo também auxiliar na correção da acidez. Esses efeitos variam, no entanto, com o tipo de solo e com as características da matéria prima usada na sua produção. 

Dessa forma, o produto pode ser considerado como um material multifuncional, usado como condicionador do solo, atuando na(o):

1.  imobilização de metais pesados;
2.  aumento da disponibilidade hídrica dos solos, pela maior retenção de água;
3. recuperação da fertilidade dos solos, sendo fonte de nutrientes como fósforo (P), cálcio e manganês;
4. diminuição da mineralização de nitrogênio no solo, evitando, assim, perdas desse nutriente.

A melhoria na capacidade de retenção de água no solo está relacionada com a alta área superficial específica, devido à sua estrutura porosa. Em média, o uso de biochar pode diminuir em 12% a densidade do solo, reduzir a densidade de partículas do solo em 14 a 64%, dependendo da quantidade de C adicionado, e elevar a porosidade total do solo de 2 a 41% (Blanco-Canqui, 2017).

Ao fornecer e racionalizar o uso de nutrientes de alto custo ao produtor e ao meio ambiente, o biocarvão pode substituir parcial ou totalmente os fertilizantes químicos, especialmente em solos intemperizados e de baixa fertilidade natural, como os que predominam no Brasil. 

Estas diferentes funcionalidades devem-se às suas particularidades estruturais (Fig. 4) e descrevem ciclos virtuosos baseados em melhorias sinérgicas da retenção de água, da estrutura do solo e da disponibilização de nutrientes.
 

Figura 4. Peculiaridades estruturais e funcionalidades do biochar: (A) Estrutura inerte e periférica funcionalizada; (B) Absorção da água; (C) Estruturação do solo; (D) Retenção de cátions e ânions - nutrientes para as plantas e/ou elementos tóxicos.

Fonte: Rezende et al. (2011).

Efeitos do biochar na microbiota do solo

A aplicação de biochar pode alterar significativamente a população microbiana do solo, afetando sua atividade enzimática, o crescimento das plantas e a ciclagem de nutrientes. Sua alta concentração de carbono (cerca de 50%), melhora a qualidade do solo por reduzir a lixiviação de nutrientes, o que estimula a permanência dos microrganismos.

Além disso, a maior variabilidade de tamanho dos poros facilita interações, ao mesmo tempo que cria micro-habitats que resultam em uma maior diversidade de microrganismos do solo (Fig. 5).

Figura 5. Efeitos do biochar na microbiota do solo.

Fonte: Silva et al. (2019).

Destes organismos depende a manutenção da fertilidade do solo, já que bactérias e fungos (mais de 90% do total da biomassa microbiana do solo) regulam a dinâmica da matéria orgânica e a transformação de nutrientes.

Estas constatações evidenciam que melhorias de produtividade e qualidade do solo que se observa com a aplicação de biochar se devem à alteração da composição e abundância da comunidade microbiana.

Por outro lado, a sua presença pode funcionar como sinalizador químico que induz respostas específicas das bactérias, como a produção de exopolissacarídeos (Fig. 6), compostos que facilitam a adaptação das plantas a situações de estresse, como défice hídrico e pH inadequado.
 

Figura 6. Indução de resposta microbiana a situações de estresse em presença de biochar.

Fonte: Bueno (2017).

Efeitos do biochar nas culturas

O uso de biochar inclui um conjunto de benefícios, como a estimulação de organismos do solo, que resulta em aumentos da reciclagem de nutrientes contidos nos resíduos de biomassa, melhoria da fertilidade do solo e incremento produtivo das culturas (Fig. 7), podendo, por exemplo, dobrar a produção de grãos segundo Steiner et al. (2007).

Figura 7. Benefícios do uso de biochar.

Fonte: Cardoso Júnior et al. (2022).
 

Efeitos de sua utilização sobre o crescimento e produção vegetal são observados nas culturas do arroz, mandioca, milho, sorgo, soja e cana-de-açúcar, como é o caso do aumento de 26% na produtividade de milho, obtido por Glaser et al. (2015) com a adição de 10 Mg ha-1 de biochar no composto utilizado na fertilização.

Em áreas de pastagens degradadas, a utilização de biocarvão representa alternativa de incremento da produção de forragem (aumento de 27% na produtividade de braquiária, segundo Latawiec et al., 2019), assim como, de grãos cultivados em sucessão.

Como resultado, tem-se adicionalmente: 

1. diminuição da pressão de uso e da conversão de novas áreas de vegetação natural (efeito “poupa terra”);
2. aumento da estocagem de C no solo, com perspectivas de incremento de renda para o produtor;
3. redução de efeitos indesejáveis de produtos sintéticos pela adsorção de elementos químicos como arsênio, cádmio, chumbo, cobre, cromo, níquel e zinco.
    

Biochar e a sustentabilidade dos sistemas produtivos

A aplicação de biochar no solo pode ser considerada, por si só, uma prática de sequestro de C, ou seja, uma tecnologia de emissão negativa de carbono ou de remoção líquida de CO2 da atmosfera (Fig. 8).
 

Figura 8. Ciclo / balanço de carbono e o uso de biocarvão.

Fonte: Adaptado de Lehmann (2007) e Marcelino et al. (2020).
 

Ao atrair compostos como a água, nutrientes e coloides (Fig. 9 A), ao mesmo tempo que retém metais pesados, aplicações de biochar no solo modificam radicalmente seu potencial produtivo e ambiental, pois promovem melhorias concomitantes de suas diferentes características (Fig. 9 B).
 

Figura 9. Atrações exercidas no solo pelo biochar sobre diversos compostos.

Fonte: Yang et al. (2017) e Cardoso Júnior et al (2022).
 

No nível local / regional, a maior produção de alimentos saudáveis, com menos insumos e, sobretudo, menos herbicidas, inseticidas e demais agrotóxicos, representa grandes oportunidades de melhoria da qualidade de vida e redução dos riscos para produtores e consumidores.

Na escala mundial, o incremento resultante da capacidade de produção vegetal dos solos traz contribuições efetivas para as três maiores convenções da ONU e desafios de nosso tempo (Desertificação, Mudanças Climáticas e Biodiversidade), e com eles:

• Novas perspectivas de sobrevivência para a Humanidade.
• Oportunidade de legar um mundo melhor às novas gerações.
   

Venha conosco conhecer, adotar e divulgar novas “velhas” práticas capazes de regenerar nossos ambientes por meio da produção de alimentos!

 

Sobre o Instituto de Agricultura Regenerativa

O Instituto de Agricultura Regenerativa é uma associação privada, sem fins lucrativos, engajada na consolidação de um novo paradigma: a produção de alimentos saudáveis, ricos em nutrientes e sem resíduos de substâncias tóxicas pode promover a restauração de processos e relações naturais, gerando benefícios socioeconômicos e ambientais. Como tal, seus efeitos se assemelham ao que ocorre em ambientes naturais, onde os diferentes indivíduos interagem, de forma sinérgica e complementar.

Sem deixar de reconhecer a contribuição de práticas como o preparo mínimo do solo e o uso de culturas de cobertura em substituição aos agrotóxicos como contribuições efetivas da agricultura orgânica, a agricultura regenerativa dá um passo à frente: incorpora uma abordagem holística da produção agrícola, embasada em princípios de hierarquia ecológica e práticas conservacionistas. Com isso, regeneração, manutenção e aumento da resiliência da produção de alimentos se aliam à melhoria da qualidade de vida de produtores e consumidores de alimentos, tanto do meio rural como de grandes aglomerações urbanas. Mais informações, acesse o site.

Colaboraram para esta publicação

Sebastião Ferreira de Lima - Engenheiro Agrônomo, Mestre em Agronomia e Doutor em Fitotecnia.
Marcelo Abreu da Silva - Engenheiro Agrônomo, Mestre e Doutor em Ecoetologia.
Milene Dick - Médica Veterinária, Mestre em Agronegócios e Doutora em Zootecnia.
Cícero Célio de Figueiredo - Engenheiro Agrônomo, Mestre e Doutor em Agronomia.
Vespasiano Borges de Paiva Neto - Engenheiro Agrônomo, Mestre e Doutor em Agronomia.
Ben Hur Marimon Junior - Engenheiro Florestal, Mestre em Ciências Florestais e Doutor em Ecologia.
João Carlos Gonzales - Médico Veterinário, Mestre e Doutor em Ciências Veterinárias.
Homero Dewes - Farmacêutico, Mestre e Doutor em Biologia.

Referências

Blanco-Canqui, H. (2017). Biochar and Soil Physical Properties. Soil Sci. Soc. Am. J. 81(4), 687-711.

Bueno, C.C., (2017). Biochar: caracterização estrutural e interações com nutrientes e microrganismos pedológicos. (Tese de doutorado). Unesp. Sorocaba, SP, Brasil. 158p.

Cardoso Júnior, C.D. et al. (2022). Uso agrícola e florestal do biochar: estado da arte e futuras pesquisas. Res., Soc. Dev., 11(2), e55711225999-e55711225999.

Glaser, B., et al. (2015). Biochar organic fertilizers from natural resources as substitute for mineral fertilizers. Agron. Sustain. Dev., 35, 667-678.

Latawiec, A.E., et al. (2019). Biochar amendment improves degraded pasturelands in Brazil: environmental and cost-benefit analysis. Sci. Rep. 9, 11993.

Lehmann, J. (2007). A handful of carbon. Nature, 447, 143-144.

Lehmann, J., Joseph, S. (2009). Biochar for environmental management: science, technology and implementation. Londres, Reino Unido: Earthscan.

Maia, C.M.B.F et al. (2021). Biochar e o eucalipto. In: https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1131885/biochar-e-o-eucalipto. 

Marcelino, I.P., et al. (2020). Potencialidades do uso do biochar para melhoria dos atributos edáficos. In: Junior, L.M. Redução do Risco de desastres e a resiliência no meio rural e urbano. São Paulo: Centro Paula Souza, p. 584-601.

Oliveira, F.R. et al. (2017). Environmental application of biochar: Current status and perspectives. Bioresource Technology, 246, 110–122.

Rezende, E.I.P., et al. (2011). Biocarvão (Biochar) e sequestro de carbono. Rev. Virtual Quím., 3(5), 426-433.

Silva, G.G.C., et al. (2019). Uso do biochar para fins agrícolas: Principais vantagens. In: Semiárido Brasileiro, Ed. Poison, 3, 103-110.

Steiner, C., et al. (2007). Long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered Central Amazonian upland soil. Plant and soil, 291, 275-290.

Yang, D.I.N.G. (2017). Potential benefits of biochar in agricultural soils: a review. Pedosphere, 27(4), 645-661.