EXPLAINING THE WATER-HOLDING CAPACITY OF BIOCHAR BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPE IMAGES

Abstract

Biochar is a solid material formed during biomass thermochemical decomposition processes. This organic compound has particular properties that may cause effects on soils depending on its feedstock and processing conditions. Thus, the characteristics and purpose of use of this material must be recognized prior to its use. Two types of biochar, derived from different wood sources, were compared, one from caatinga biome species and another from cashew trees. Two species from caatinga biome were used, jurema-preta (Mimosa tenuiflora Willd. Poir.), and marmeleiro (Croton sonderianus Müll. Arg.). This study aimed to identify the best biochar material regionally available to increase water-holding capacity in the soil, based on laboratory tests and microstructural porosity evaluation. Biochar from Caatinga wood demonstrated an improved water-holding capacity if compared to cashew wood biochar. The particle diameters of 2 and 4 mm showed the highest levels, which were 2,268 g.g-1 for caatinga wood and 0.574 g.g-1 for cashew wood biochars, respectively. While the smaller quantities of macropores and a larger number of micropores (smaller radius) could explain the higher water-holding capacity for biochar from caatinga wood, the thick lignified cell walls of biochar from cashew wood support the idea of a hydrophobic effect contributing to water lower holding capacity.

Alternate abstract:

Biocarvão é o material sólido formado durante a decomposição termoquímica da biomassa. Suas propriedades e efeitos no solo variam amplamente com o material de origem e condições de precessamento. Desta forma, é reconhecida a importância de sua caracterização e desempenho para o que se propõe, antes do uso. Foram comparados dois tipos de biochar, de acordo com o material de origem, espécies do bioma Caatinga, Jurema-Preta (Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir. associada com Marmeleiro (Croton sonderianus Müll.) Arg. e lenha de cajueiro (Annacardium occidentale L.). O objetivo deste estudo foi identificar biocarvão com melhor desempenho de promover o aumento da capacidade de retenção de água no solo, com base em evidências de laboratório e avaliação de porosidade microestructural. O biocarvão oriundo das espécies da Caatinga demonstrou maior capacidade de retenção de água quando comparado com o biocarvão de lenha de cajueiro, para todos os diâmetros avaliados. Com relação ao tamanho de partículas, níveis maiores de retenção de água foram observados aos 2 mm e 4 mm, 2,268 g g-1 para o biocarvão de madeira das espécies da Caatinga e 0,574 g g-1 para o biocarvão de madeira de cajueiro, respectivamente. Menores quantidades de macroporos e maior número de microporos (raio menor) foram observados no biocarvão de madeira das espécies da Caatinga, provavelmente relacionado à mais alta capacidade de retenção de água, enquanto densamente lignificadas, as paredes celulares de madeira de cajueiro, sustenta a ideia de que um efeito hidrofóbico pode contribuir para sua menor capacidade de retenção hídrica.