O biocarvão (biomassa carbonizada para uso agrícola) tem sido usado como condicionador do solo em todo o mundo, e essa tecnologia é de especial interesse para o Brasil, uma vez que tanto a "inspiração", que veio das Terras Pretas de Índios da Amazônia, como o fato de o Brasil ser o maior produtor mundial de carvão vegetal, com a geração de importante quantidade de resíduos na forma de finos de carvão e diversas biomassas residuais, principalmente da agroindústria, como bagaço de cana, resíduos das indústrias de madeira, papel e celulose, biocombustíveis, lodo de esgoto etc. Na última década, diversos estudos com biocarvão têm sido realizados e atualmente uma vasta literatura e excelentes revisões estão disponíveis. Objetivou-se aqui não fazer uma revisão bibliográfica exaustiva, mas sim uma revisão crítica para apontar alguns destaques na pesquisa sobre biochar. Para isso, foram selecionados alguns temas-chave considerados críticos e relevantes e fez-se um "condensado" da literatura pertinente, mais para orientar as pesquisas e tendências do que um mero olhar para o passado.

Biochar (carbonized biomass for agricultural use) has been used worldwide as soil amendment and is a technology of particular interest for Brazil, since its "inspiration" is from the historical Terra Preta de Índios(Amazon Dark Earth), and also because Brazil is the world's largest charcoal producer, generating enormous residue quantities in form of fine charcoal and due to the availability of different residual biomasses, mainly from agroindustry (e.g., sugar-cane bagasse; wood and paper-mill wastes; residues from biofuel industries; sewage sludge etc), that can be used for biochar production, making Brazil a key actor in the international scenario in terms of biochar research and utilization). In the last decade, numerous studies on biochar have been carried out and now a vast literature, and excellent reviews, are available. The objective of this paper is therefore to deliver a critical review with some highlights on biochar research, rather than an exhaustive bibliographic review. To this end, some key points considered critical and relevant were selected and the pertinent literature "condensed", with a view to guide future research, rather than analyze trends of the past.

Os Organossolos são formados em condições geomórficas e climáticas que favorecem o acúmulo de material orgânico e sua drenagem para uso agrícola conduz a subsidência e modificações no teor de matéria orgânica do solo (MOS), com implicações na sustentabilidade desses solos. O objetivo deste trabalho foi avaliar alguns atributos físicos e sua relação com o teor e grau de decomposição da matéria orgânica de Organossolos Háplicos formados em ambientes hidromórficos, nos Estados do Rio de Janeiro (clima tropical atlântico Aw), Maranhão (tropical Awh) e Paraná (subtropical Cfb), com distintos usos. Foram utilizados os métodos recomendados no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS) para caracterização de oito perfis, totalizando 30 horizontes, de Organossolos, sendo o teor de matéria orgânica quantificado pelo método da mufla. Os atributos físicos densidade do solo (Ds), densidade da matéria orgânica (DMO), percentual de material mineral (MM) e resíduo mínimo (RM) refletiram no teor e grau de transformação do material orgânico. A Ds variou de 0,09 a 0,93 Mg m-3, com média de 0,44 Mg m-3 e a DMO, de 0,02 a 0,66 Mg m-3, sendo a média de 0,28 Mg m-3. Observou-se relação diretamente proporcional entre a Ds e os atributos MM e RM. Quanto ao grau de decomposição, os materiais orgânicos foram identificados principalmente nas classes de hêmicos e sápricos; porém, como classes distintas foram obtidas em função do método usado, recomenda-se o uso do índice de pirofosfato e teor de fibras esfregadas em conjunto, definindo as classes por faixa de valores. Os Organossolos com menor alteração antrópica, no Estado do Rio de Janeiro (RJ02 e RJ08), apresentaram os maiores teores de matéria orgânica e os menores valores de Ds, DMO e MM. Assim, esses atributos são relevantes como indicadores do potencial de subsidência e da degradação dos Organossolos, solos relevantes pelo seu alto estoque de carbono e para a preservação de aquíferos.

Histosols are formed under geomorphic and climate conditions that allow the accumulation of organic material, and their drainage for agriculture leads to the subsidence process and changes in the content of soil organic matter (SOM), with implications in the sustainability of these soils. The objective of this study was to evaluate some physical properties of Histosols and their relationship to SOM content and degree of decomposition in soils formed under hydromorphic conditions in the states of Rio de Janeiro (Aw tropical Atlantic), Maranhão (Awh tropical), and Parana (Cfb subtropical), with different usages. The methods recommended by the Brazilian Soil Classification System (SiBCS) were applied for characterization of the eight profiles, totaling 30 horizons; the organic matter content was quantified using a muffle furnace. The physical properties, soil bulk density (BD), organic matter density (OMD), percentage of mineral material (MM), and minimum residue (MR), reflected the content and transformation degree of the organic matter. The BD values varied from 0.09 to 0.93 Mg m-3, with an average of 0.44 Mg m-3 and OMD varied from 0.02 to 0.66 Mg m-3, with an average of 0.28 Mg m-3. A directly proportional relationship between BD and the properties MM and MR was observed. In the classification of the decomposition degree, the organic materials were identified mainly as hemic and sapric. Since different classes were obtained according to the method applied, it is recommended the combined usage of the pyrophosphate index and the content of rubbed fibers, defining the classes according to a range of values. In the Histosols with less anthropic alteration, in the State of Rio de Janeiro (profiles RJ02 and RJ08), the levels of organic matter were highest and the values of BD, OMD, and MM lowest. Thus, these properties are relevant to indicate the potential of subsidence and degradation in Histosols, an important soil class with regard to carbon storage and preservation of aquifers.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a morfologia e a estrutura molecular do hidrocarvão produzido pela carbonização hidrotérmica da celulose por micro-ondas. O hidrocarvão produzido consiste principalmente de microesferas agregadas de aproximadamente 2,0 µm de diâmetro, com estruturas alifáticas e aromáticas e a presença de grupos funcionais carbonilas. Os grupos aromáticos são constituídos basicamente de estruturas do tipo benzofurano, com estrutura química diferente da do carvão obtido da celulose por métodos convencionais. A carbonização hidrotérmica da celulose por micro-ondas produz um material funcionalizado rico em carbono, semelhante ao produzido por métodos hidrotérmicos convencionais.

The objective of this work was to characterize the morphology and molecular composition of the hydrochar produced by microwave-assisted hydrothermal carbonization of cellulose. The produced hydrochar consists mainly of aggregate microspheres with about 2.0 µm in diameter, with aliphatic and aromatic structures and the presence of carbonyl functional groups. The aromatic groups are formed mainly by benzofuran-like structures, being chemically different from common cellulose char. Microwave-assisted hydrothermal carbonization yields a functionalized carbon-rich material similar to that produced by the conventional hydrothermal process.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia alternativa para o estudo e a caracterização de propriedades cristalinas de fosfatos, diretamente associadas à sua solubilidade e disponibilidade para as plantas, em "biochar" de ossos de suínos. Foram estabelecidas algumas propriedades de simetria dos fosfatos de ossos pirolisados de suínos, por meio de espectroscopia de ressonância magnética nuclear no estado sólido, análise de componentes principais e análise multivariada de resolução de curvas, em quatro amostras pirolisadas em diferentes intensidades de carbonização. O aumento nos parâmetros de carbonização (temperatura ou tempo de residência) geram diferentes estruturas de fosfatos, com aumento de sua simetria e diminuição da polarizabilidade cruzada do par ¹H-31P, o que resultou na síntese de fosfatos, provavelmente com menor solubilidade do que os produzidos com menor intensidade de carbonização. Além disso, uma nova metodologia está sendo desenvolvida para estudar e caracterizar as propriedades cristalinas de fosfatos diretamente relacionadas à sua solubilidade e disponibilidade para as plantas.

The objective of this work was to develop an alternative methodology to study and characterize the phosphate crystalline properties, directly associated with solubility and plant availability, in biochar from swine bones. Some phosphate symmetry properties of pyrolyzed swine bones were established, using solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy, principal component analysis, and multivariate curve resolution analysis, on four pyrolyzed samples at different carbonization intensities. Increasing carbonization parameters (temperature or residence time) generates diverse phosphate structures, increasing their symmetry and decreasing the crossed polarizability of the pair ¹H-31P, producing phosphates with, probably, lower solubility than the ones produced at lower carbonization intensity. Additionally, a new methodology is being developed to study and characterize phosphate crystalline properties directly associated with phosphate solubility and availability to plants.

O objetivo deste trabalho foi obter compostos orgânicos similares aos encontrados na matéria orgânica da terra preta de índio (TPI) por meio de procedimento de funcionalização química de carvão ativado, bem como determinar a ecotoxicidade desses compostos. A partir do estudo da matéria orgânica de TPI, um modelo orgânico foi proposto e uma tentativa de reproduzi-lo foi descrita. Realizou-se a oxidação de carvão ativado pelo uso de hipoclorito de sódio em diferentes concentrações. Recorreu-se à ressonância magnética nuclear para verificar se os espectros dos produtos formados eram similares aos de ácidos húmicos de TPI. A similaridade dos espectros indicou que os produtos obtidos eram estruturas aromáticas policondensadas, com grupos carboxílicos: um condicionador de solo capaz de contribuir com a fertilidade do solo e com a sustentabilidade de seu uso. Um teste ecotoxicológico com Daphnia similis foi realizado nas frações mais solúveis (ácidos fúlvicos) do condicionador obtido. Cloretos de arila foram formados durante a síntese dos compostos orgânicos a partir do carvão funcionalizado e parcialmente removidos por meio de um processo de purificação. Contudo, é provável que algum cloreto de arila tenha permanecido no produto final, já que o teste ecotoxicológico indicou moderada toxicidade do condicionador obtido.

The objective of this work was to obtain organic compounds similar to the ones found in the organic matter of anthropogenic dark earth of Amazonia (ADE) using a chemical functionalization procedure on activated charcoal, as well as to determine their ecotoxicity. Based on the study of the organic matter from ADE, an organic model was proposed and an attempt to reproduce it was described. Activated charcoal was oxidized with the use of sodium hypochlorite at different concentrations. Nuclear magnetic resonance was performed to verify if the spectra of the obtained products were similar to the ones of humic acids from ADE. The similarity between spectra indicated that the obtained products were polycondensed aromatic structures with carboxyl groups: a soil amendment that can contribute to soil fertility and to its sustainable use. An ecotoxicological test with Daphnia similis was performed on the more soluble fraction (fulvic acids) of the produced soil amendment. Aryl chloride was formed during the synthesis of the organic compounds from activated charcoal functionalization and partially removed through a purification process. However, it is probable that some aryl chloride remained in the final product, since the ecotoxicological test indicated that the chemical functionalized soil amendment is moderately toxic.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de "biochar" nas emissões de óxido nitroso pelo solo. O experimento foi conduzido em vasos, sob condições de casa de vegetação. Quatro níveis de carvão vegetal moído a 2 mm ("biochar") foram avaliados em um Planossolo Háplico arenoso (90% de areia): 0, 3, 6 e 9 Mg ha-1. Todos os tratamentos receberam aplicação de 100 kg ha-1 de N, na forma de ureia. Observou-se efeito cúbico dos níveis de "biochar" sobre as emissões de N2O. Doses de "biochar" acima de 5 Mg ha-1 começaram a mitigar as emissões no solo avaliado. No entanto, doses inferiores promovem as emissões.

The objective of this work was to evaluate the effect of biochar application on soil nitrous oxide emissions. The experiment was carried out in pots under greenhouse conditions. Four levels of ground commercial charcoal of 2 mm (biochar) were evaluated in a sandy Albaqualf (90% of sand): 0, 3, 6, and 9 Mg ha-1. All treatments received 100 kg ha-1 of N as urea. A cubic effect of biochar levels was observed on the N2O emissions. Biochar doses above 5 Mg ha-1 started to mitigate the emissions in the evaluated soil. However, lower doses promote the emissions.

Os solos da Amazônia que possuem horizonte A antrópico (Au) apresentam elevada fertilidade natural geralmente atribuída ao teor elevado de matéria orgânica e à sua elevada reatividade. Neste estudo foram quantificadas as substâncias húmicas e caracterizados os ácidos húmicos (AH) extraídos da camada 0-20 cm de solos com horizonte Au do estado do Amazonas (Terra Preta de Índio) sob floresta e cultivo agrícola. Também foram investigadas amostras de solos adjacentes sem o horizonte antrópico. A caracterização dos AH foi realizada através de análise termogravimétrica, análise da composição elementar e quantificação dos grupos funcionais (total, carboxílica e fenólica). Os horizontes A de solos antropogênicos apresentaram maior teor de carbono total, comparados aos de solos adjacentes. Entre as frações húmicas, a mais abundante foi a humina. A fração de ácidos húmicos (AH) foi a dominante das frações alcalino-solúveis nos solos estudados. Os AH dos solos antropogênicos tanto sob floresta como sob cultivo agrícola apresentaram maior grau de humificação quando comparados aos AH dos solos sem o horizonte Au. O cultivo agrícola também teve efeito na estabilidade e reatividade dos AH nos solos antropogênicos.

Amazonian dark earth soils that have anthropogenic A horizon (Au) present high natural fertility usually attributed to their high organic matter content and to their higher reactivity. In this study humic substances were quantified and the humic acids (HA) extracted from the 0-20 cm layer of Amazonian dark earth soils (Terra Preta do Índio) under forest and agricultural use were characterized. Adjacent soils with no Au horizon were also investigated. The HA were characterized through the thermogravimetric analysis, elemental composition analysis and characterization of functional groups (total, carboxylic, and phenolic). The A horizon of the anthropogenic soils presented higher total carbon level compared to adjacent soils. Among the humic fractions, the humin was the most abundant. The humic acid fraction (HA) was the dominant among the alkaline soluble fractions. The humic acids of the anthropogenic soils, both under forest and cultivation, showed higher humification degree compared to the non-anthropogenic soils. The agricultural cultivation affected the humic acids stability and reactivity in the anthropogenic soils.