Production de biochar de sciure de pin supportant le phosphate

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 12815 (2022) Citer cet article

2351 Accès

4 citations

1 Altmétrique

Détails des métriques

Nous avons produit et caractérisé du biochar à base de sciure de pin des Caraïbes comme matière première. Le biochar (BC500) a été utilisé comme support biocompatible pour co-inoculer des bactéries solubilisant le phosphate (PSB) (BC500/PSB) sur des plantes d'Allium cepa L. à l'échelle d'une serre pendant quatre mois. L'étude des trois biomatériaux comprenait une analyse immédiate, une analyse élémentaire, une analyse d'aromaticité, une microscopie électronique à balayage, une spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), des études d'adsorption à différents pH et la stabilité du PSB en fonction du temps. Les résultats ont indiqué que le BC500 convient comme support organique ou matrice solide pour maintenir la viabilité du PSB capable de solubiliser le P à partir de la roche phosphatée (PR). Le biofertilisant (BC500/PSB) permet d'augmenter la germination, la croissance des plantules, l'assimilation des nutriments et la croissance d'Allium cepa L., car le PSB immobilisé sur BC500 favorise la mobilisation des nutriments, en particulier du P, lors de la culture d'Allium cepa L., à l'échelle du pot. Les deux traitements pour évaluer le biofertilisant (BC500/PSB) ont montré les plus fortes concentrations de P total avec 1,25 ± 0,13 et 1,38 ± 0,14 mg bulb−1 chez A. cepa L. Ce travail présente les bénéfices d'un nouveau produit à base de bactéries naturellement associé à l'oignon et à une matière organique (BC500) servant de support bactérien qui augmente la zone d'adsorption des nutriments hautement réactifs, réduisant leur lessivage ou leur précipitation avec d'autres nutriments et leur fixation à la matrice solide du sol.

La Colombie est un pays à vocation forestière avec le potentiel de mettre en œuvre des programmes de reboisement commerciaux. La situation géostratégique de la Colombie est favorable au commerce des produits agroforestiers1. À des fins commerciales, les genres et espèces les plus cultivés sont Pinus caribaea, Tabebuia rosea, Tectona grandis et Eucalyptus pellita2,3,4. Pour leur production, les entreprises forestières mettent en œuvre l'ensemble du processus de production, y compris les semences ou clones de haute qualité, la propagation du matériel végétal dans les pépinières, les plantations forestières et les zones de récolte3,4,5. Au stade de la récolte, de grandes quantités de déchets solides riches en biomasse lignocellulosique (sciure, copeaux, écorces, feuilles ou tiges) sont générées et pourraient représenter jusqu'à 50 % du bois transformé6,7,8. La dégradation de ces déchets est lente car ils sont constitués de lignine, de cellulose et d'hémicellulose9,10. Ces polymères sont complexes, résistants, hydrophobes, et leur transformation biologique (procédés d'enfouissement et de compostage) est lente7,11,12,13 ; ce qui fait qu'un pourcentage élevé de ces déchets ne sont pas utilisés de manière appropriée ou sont utilisés bruts (non transformés) dans des processus agro-industriels comme mélanges de charges pour la production de compost11,14, de matériaux isolants pour les élevages de volailles, de porcs et de bétail15,16,17 et sont utilisés comme substrats de plantation pour la propagation du matériel végétal dans les pépinières forestières6,7,18.

Bien que l'utilisation de ces sous-produits agro-industriels bruts ou partiellement transformés soit répandue dans le monde entier, d'autres alternatives peuvent être évaluées, comme la conversion thermique ou la pyrolyse dans des conditions réduites ou en l'absence d'oxygène. Grâce à ce processus physique, de nouveaux produits tels que du biocharbon, des huiles, des gaz et des composés volatils, entre autres, peuvent être obtenus19,20,21,22. La sciure de pin est l'un des matériaux les plus utilisés en raison de son faible coût, on la trouve en grande quantité et elle pourrait être utilisée à différentes fins19,23,24.

En général, le biochar offre une surface élevée, une porosité, des nutriments associés à la biomasse initiale et une capacité à retenir l'eau et les micro-organismes25,26,27,28,29,30, utilisé avec succès en agriculture comme amendement organique ou amendement organique du sol, car il améliore la stabilité structurelle du sol, la porosité, la conductivité hydraulique, l'aération du sol et la capacité d'échange cationique26,31,32 ; générant une augmentation de la disponibilité des nutriments, de la fertilité des sols et donc un effet bénéfique sur différentes cultures31. De plus, en raison de sa porosité élevée, le biochar offre une niche favorable aux micro-organismes du sol ou ajoutés comme inoculants biologiques appelés rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR), leur permettant de rester viables et métaboliquement actifs pendant une longue période25,33,34,35, 36. Les PGPR disposent de mécanismes directs et indirects par lesquels ils favorisent la croissance des plantes. Le mécanisme direct comprend l’activité des biofertilisants, la stimulation de la croissance des racines, la remédiation des rhizobiums et le contrôle du stress chez les plantes25,32,36,37,38. Les mécanismes indirects comprennent le contrôle biologique tel que l'antibiose, la compétition et l'induction d'une résistance systémique chez les plantes25,39,40,41.

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>