Dissertação/Tese VALORIZAÇÃO DE BIOMASSAS DE MACAÚBA: caracterização, produção de materiais carbonáceos e uso do carvão ativado do endocarpo na remediação de solos contaminados - PPGPV

A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa do Cerrado brasileiro com elevado potencial comercial, especialmente para a extração de óleos vegetais destinados à produção de biocombustíveis e a outros segmentos industriais. Os resíduos gerados no processamento dessa cultura podem ser aproveitados como coprodutos, agregando valor à cadeia produtiva e reduzindo os impactos ambientais (Seção 1). O objetivo desta pesquisa foi avaliar o potencial do carvão ativado produzido a partir do endocarpo da macaúba como insumo de beneficiamento agrícola com aplicação ambiental. O endocarpo, obtido como resíduo industrial, foi carbonizado em reator de leito fixo em planta piloto, a 350 °C para a produção de biochar e a 750 °C, com adição de vapor de água, para a produção de carvão ativado (Seção 2). A produção e a caracterização físico-química e estrutural dos materiais carbonáceos foram realizadas na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA Agroenergia, Brasília, DF, Brasil). Os resultados demonstraram que o endocarpo apresentou maior rendimento gravimétrico, maior teor de carbono fixo e estrutura mais favorável à ativação na produção de materiais carbonáceos, destacando-se em relação à casca e ao engaço. O processo de ativação promoveu aumento expressivo da área superficial específica, do volume de microporos e da capacidade adsortiva do carvão ativado em relação ao biochar, evidenciando seu potencial para aplicações ambientais. Na Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM, Campus Unaí, MG, Brasil), um primeiro experimento avaliou o carvão ativado do endocarpo como remediador do herbicida diclosulam em solo (Seção 3). A análise cromatográfica confirmou elevada capacidade de adsorção do herbicida, com redução significativa de sua biodisponibilidade e atenuação da fitotoxicidade ao girassol (Helianthus annuus). Doses entre 2 e 6 t.ha-1 mostraram-se eficazes para a remediação da dose comercial de diclosulam, enquanto aplicações superiores a 8 t.ha-1 não resultaram em benefícios adicionais para concentrações moderadas do herbicida. Em um segundo experimento, avaliou-se a associação do carvão ativado com espécies vegetais com potencial fitorremediador (feijão guandú, crotalária e aveia-preta), na biorremediação do diclosulam (Seção 4). Os resultados evidenciaram efeito sinérgico entre o carvão ativado (2 t.ha-1) e as plantas fitorremediadoras, com redução dos resíduos do herbicida no solo confirmada por cromatografia e ausência de efeitos fitotóxicos no bioensaio com Helianthus annuus. O herbicida adsorvido ao carvão ativado não permaneceu biodisponível na matriz do solo, confirmando a eficiência do sistema como barreira para a mobilidade do diclosulam. Esta tese contribui para a valorização econômica dos resíduos do processamento da macaúba ao demonstrar, de forma integrada, a viabilidade técnica do uso do carvão ativado do endocarpo para a imobilização de herbicidas em solos contaminados. Os resultados reforçam o potencial dessa abordagem como estratégia sustentável para o manejo de resíduos agroindustriais, a mitigação de impactos ambientais e a promoção de sistemas agrícolas mais seguros e resilientes, além de estabelecer bases para a otimização da produção de materiais carbonáceos a partir das biomassas de engaço e casca de macaúba e para a ampliação de sua aplicação na remediação de outros herbicidas, isoladamente ou em associação com bioinsumos.

Acrocomia aculeata is a palm species native to the Brazilian Cerrado with high commercial potential, especially for the extraction of vegetable oils intended to produce biofuels and other industrial applications. The residues generated during the processing of this crop can be utilized as coproducts, adding value to the production chain and reducing environmental impacts (Section 1). The objective of this research was to evaluate the potential of activated charcoal produced from the macauba endocarp as an agricultural amendment with environmental applications. The endocarp, obtained as an industrial residue, was carbonized in a fixed-bed reactor at a pilot plant at 350 °C to produce biochar and at 750 °C, with the addition of water vapor, to produce activated charcoal (Section 2). The production and the physicochemical and structural characterization of the carbonaceous materials were conducted at Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa Agroenergia, Brasília, DF, Brazil). The results demonstrated that the endocarp showed higher gravimetric yield, higher fixed carbon content, and a structure more favorable for activation in the production of carbonaceous materials, standing out compared with the exocarp (shell) and the rachis (stalk). The activation process promoted a substantial increase in specific surface area, micropore volume, and the adsorptive capacity of the activated charcoal compared with biochar, highlighting its potential for environmental applications. At Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM, Unaí Campus, MG, Brazil), a first experiment evaluated activated charcoal from the endocarp as a remediation agent for the herbicide diclosulam in soil (Section 3). Chromatographic analysis confirmed a high adsorption capacity for the herbicide, with a significant reduction in its bioavailability and attenuation of phytotoxicity to sunflower (Helianthus annuus). Application rates between 2 and 6 t.ha-1 were effective for the remediation of the commercial dose of diclosulam, whereas applications above 8 t.ha-1 did not result in additional benefits for moderate herbicide concentrations. In a second experiment, the association of activated charcoal with plant species with phytoremediation potential (pigeon pea, sunn hemp, and black oats) was evaluated for the bioremediation of diclosulam (Section 4). The results demonstrated a synergistic effect between activated charcoal (2 t.ha-1) and phytoremediation plants, with a reduction of herbicide residues in the soil confirmed by chromatography and the absence of phytotoxic effects in the bioassay with Helianthus annuus. The herbicide adsorbed onto activated charcoal did not remain bioavailable in the soil matrix, confirming the efficiency of system as a barrier to diclosulam mobility. This thesis contributes to the economic valorization of residues from macauba processing by demonstrating, in an integrated manner, the technical feasibility of using activated charcoal from the endocarp for herbicide immobilization in contaminated soils. The results reinforce the potential of this approach as a sustainable strategy for the management of agro-industrial residues, mitigation of environmental impacts, and the promotion of safer and more resilient agricultural systems.