Desenvolvimento de insumos agrícolas a partir das frações líquidas obtidas da pirólise de resíduos do processamento de uva no contexto da economia circular

Abstract

A problemática inerente à geração de resíduos evidencia a necessidade de desenvolver tecnologias capazes de minimizar os impactos negativos da gestão inadequada desses materiais. Dentre os tipos de resíduos, os agroindustriais destacam-se em função da sua alta geração, especialmente em países com alta produção agrícola, como o Brasil. A vitivinicultura é um setor do agronegócio de grande importância para a agricultura brasileira, especialmente para a região da Serra Gaúcha. Esse setor acaba impactando na cadeia de resíduos por gerar cerca de 20% de resíduos durante o processamento de uva. Com o objetivo de melhorar a sustentabilidade na indústria, a implementação de tecnologias de valoração de resíduos é uma abordagem fundamental para agregar valor a materiais que possuem baixo ou nenhum valor comercial, ao passo que ainda soluciona problemas ambientais. A pirólise, um processo termoquímico conduzido a altas temperaturas e na ausência ou baixo teor de oxigênio, tem sido reportada como uma tecnologia promissora para o tratamento e valoração de resíduos. A partir da pirólise podem ser obtidos diferentes produtos, sendo eles nos estados: sólido (biocarvão), líquido (extrato pirolenhoso, composto por ácido pirolenhoso (fração aquosa) e bio-óleo (fração orgânica)) e gás (gases de síntese). Essas frações são comumente exploradas no contexto energético, embora apresentem outras potenciais aplicações, como na agricultura. Diante disso, este trabalho objetivou desenvolver produtos de valor agregado a partir da pirólise de resíduos do processamento de uvas, com ênfase na obtenção de insumos agrícola a partir da fração líquida. Para tal, tanto a biomassa do bagaço de uva in natura (BN) quanto os produtos extraídos a partir da pirólise em diferentes temperaturas (biocarvão, frações líquidas e gases não condensáveis) foram submetidos a diversas análises para suas caracterizações física, química e biológica. Os resultados evidenciaram que os produtos da pirólise podem ser utilizados no contexto agrícola por apresentarem potencial uso como promotores de crescimento de culturas, controladores de pragas e doenças, aditivo na alimentação animal, condicionadores de solo, entre outros. As frações líquidas foram testadas quanto sua fitotoxicidade, antagonismo bacteriano, promoção de crescimento de plantas e controle de praga. As frações líquidas apresentaram fitotoxicidade aos bioindicadores testados, mas quando foram diluídas 100 vezes, algumas frações se tornaram não-fitotóxicas. A fração orgânica apresentou fitotoxicidade em todas as situações testadas; por outro lado, foi antagônica frente a diferentes bactérias patogênicas, ressaltando uma utilização promissora no ramo alimentício. Quanto à promoção de crescimento, a fração aquosa obtida a 120 ºC apresentou efeitos benéficos ao desenvolvimento vegetal, especialmente às plântulas de soja. Já no controle de pragas, a fração aquosa extraída a 350 ºC foi capaz de controlar pulgão do morangueiro em cerca de 15% na maior dosagem testada. Sendo assim, as frações líquidas da pirólise possuem alta capacidade para serem empregadas na agricultura. Por fim, o desenvolvimento de insumos agrícolas a partir da pirólise de resíduos agroindustriais fomenta a economia circular e diversos aspectos da sustentabilidade, promovendo, assim, uma agricultura mais sustentável.

The problem inherent in the generation of waste highlights the need to develop technologies capable of minimizing the negative impacts of inadequate management of these materials. Among the types of waste, agro-industrial waste stands out due to its high generation, especially in countries with high agricultural production, such as Brazil. Viticulture is an agribusiness sector of great importance for Brazilian agriculture, especially in the Brazilian Serra Gaúcha region. However, this sector impacts the waste chain by generating about 20% waste during grape processing. With the aim of improving sustainability in the industry, the implementation of waste recovery technologies is fundamental to adding value to materials that have little or no commercial value while solving environmental problems. Pyrolysis, a thermochemical process carried out at high temperatures and in the absence or low oxygen content, has been reported as a promising technology for the treatment of waste. This process yields three products: solid (biochar), liquid (pyroligneous extract (aqueous fraction) and bio-oil (organic fraction)), and gas (synthesis gases). These fractions are commonly explored in the energy context, although they have other potential uses. Therefore, the aim of this work is to develop value-added products with agricultural potential from the pyrolysis of grape residues processed in Serra Gaúcha. To achieve this objective, the biomass in natura (grape pomace) and the products extracted from pyrolysis at different temperatures (biochar, liquid fractions, and gases) were subjected to several analyses for physical, chemical, and biological characterization of their properties. The results showed that pyrolysis products could be used in the agricultural context as crop growth promoters, pest and disease controllers, animal feed additives, soil conditioners, among others. The liquid fractions were tested for their phytotoxicity, bacterial antagonism, plant growth promotion, and pest control. The liquid fractions showed phytotoxicity to the tested bioindicators, but when diluted 100 times, some fractions became non-phytotoxic. The organic fraction showed phytotoxicity in all situations tested; on the other hand, it was antagonistic against different pathogenic bacteria, highlighting a promising use in the food industry. Regarding growth promotion, the aqueous fraction obtained at 120 ºC showed beneficial effects on plant development, especially on soybean seedlings. In pest control, the aqueous fraction extracted at 350 ºC was able to control strawberry aphids by approximately 15% at the highest dosage tested. Therefore, the liquid fractions of pyrolysis have a high capacity to be used in agriculture. Finally, the development of agricultural inputs from the pyrolysis of agro-industrial waste promotes the circular economy and various aspects of sustainability, thus promoting more sustainable agriculture.