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Simple method of coffee-shrub biochar-ozonolysis
Método simple para la ozonólisis de biocarbón producido de cafetos
Registro en:
10.46429/jaupr.v106i1.21056
Autor
Lamboy, Geonela
Dumas, José A.
Chong, Joaquín A.
Rivera-Goyco, Christian
Institución
Resumen
Biochar, the pyrolysis product of carbon-rich biomass, renders climate benefits because it helps to sequester carbon in soil. Biochar also improves soil health because it increases the nutrient retention capacity in topsoil, improving aggregate stability and water holding capacity. These benefits contribute to agricultural production because biochar provides a good substrate for nourishing root growth and plant health, thereby contributing to the nation’s food security. Biochar’s contribution depends on the quantity and type of oxygen-containing functional groups. These functional groups are determinants in biochar interactions with nutrients and redox reactions. This study aims to develop a simple and economical method to improve biochar’s agronomic traits through ozonolysis. We evaluated ozonolysis reaction time to oxidize a washed and unwashed coffee shrub biochar (WCSB and CSB, respectively). After the exposure of WCSB and CSB to ozone at different intervals, data from both collected by the FTIR-ATR spectra showed that the bands increased in intensity from 3331 to 3441 cm-1 (O-H band) and 1585 cm-1 (carbonyl functional group band). Besides, we observed a decrease in pH and an increase in specific conductance and soluble organic carbon content with the elapsing time of ozonolysis, demonstrating the effectiveness of ozonolysis in the oxidation of the biochar surface. The increase in the E4/E6 ratio suggests that the saturated products from the ozonolysis process increase with time due to the breakdown of the labile organic carbon and the formation of the functional groups of soluble acidic oxygen bonds through the breakdown of the double bonds of carbon. Furthermore, the results indicated that it is unnecessary to wash the biochar before subjecting it to the ozonolysis process. El biocarbón, producto de la pirólisis de biomasa rica en carbono, brinda beneficios climáticos porque ayuda a secuestrar carbono en el suelo. El biocarbón, además, mejora la salud del suelo al aumentar la retención de nutrientes en la capa superficial, mejorando la estabilidad de los agregados y la capacidad de retención de humedad. Estos beneficios contribuyen a mejorar la producción agrícola, porque proporcionan un buen sustrato para nutrir el crecimiento de las raíces y la salud de las plantas, y por ende contribuyen a la seguridad alimentaria. La contribución del biocarbón es dependiente de la cantidad y tipo de grupos funcionales que contienen oxígeno. Estos grupos funcionales son determinantes en las interacciones del biocarbón con los nutrientes y las reacciones redox. Este estudio tiene como objetivo desarrollar un método sencillo y económico para mejorar las características agronómicas del biocarbón a través de la ozonólisis. Se evaluó el tiempo de ozonólisis para oxidar un biocarbón preparado de cafetos, lavado y sin lavar (WCSB y CSB, respectivamente). Los espectros FTIR-ATR mostraron bandas crecientes en el rango de 3331 a 3441 cm-1 (banda O-H) y 1585 cm-1 (banda del grupo funcional carbonilo), con el tiempo de exposición del biocarbón al ozono. Además, se observó una disminución del pH, y un aumento de la electroconductividad y el contenido de carbono orgánico soluble con el tiempo de ozonólisis. Con estos resultados se demostró la efectividad del método de ozonólisis para oxidar la superficie del biocarbón. El aumento en la relación E4/E6 sugirió que los productos saturados del proceso de ozonólisis aumentaron con el tiempo debido a la ruptura del carbono orgánico lábil y a la formación de los grupos funcionales de enlaces de oxígeno ácido solubles mediante la ruptura de dobles enlaces de carbono presentes en el biocarbón. Además, los resultados encontrados indican que no es necesario lavar la superficie de carbono previo a someterlo al proceso de ozonólisis.