Avaliação do grau de humificação e caracterização de substâncias húmicas em produtos provenientes de resíduos da indústria de celulose, agroindustriais e leonardita

Abstract

A utilização segura de resíduos orgânicos na agricultura é limitada pela insuficiente compreensão das transformações da matéria orgânica e da relação entre a composição das substâncias húmicas e sua qualidade. Este estudo objetivou avaliar o processo de humificação de resíduos da indústria de celulose (lodo biológico em vala, LBV, e composto de casca de eucalipto, CCE) ao longo do tempo e o grau de humificação dos produtos oriundos de resíduos da agroindústria (PCO e COA) e de Leonardita (LEO). O monitoramento da humificação foi feito pela quantificação das substâncias húmicas (SH) e a sua caracterização por meio de análise elementar, espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA). O LBV apresentou baixa razão C/N inicial (13) e atingiu em 4 meses os maiores índices de humificação, os quais decresceram até os 12 meses. Já a compostagem de CCE foi acompanhada por um decréscimo gradual da razão C/N (83 a 50) e aumento dos índices de humificação ao longo de 21 meses. Os resíduos COA e LEO apresentaram os maiores índices de humificação, expresso pelo alto teor das SH (entre 2 e 24%). A caracterização químico molecular de LBV e CCE por FTIR revelou que houve redução de estruturas tipo carboidratos e aumento de carboxilas ao longo do tempo, refletindo a degradação de estruturas mais lábeis e o aumento da funcionalização. Já a análise TGA indicou o aumento da complexidade estrutural dos materiais ao longo do tempo de tratamento dos resíduos. Em geral, os AF apresentaram maior caráter aromático do que os ácidos húmicos. LBV apresentou menor evidência de alteração estrutural ao longo do tempo em relação a CCE, cujos resultados convergentes entre as técnicas revelaram mudança estrutural mais pronunciada. A utilização de técnicas clássicas e modernas evidenciou que índices tradicionais apresentam limitações na avaliação da maturação de alguns resíduos, enquanto os métodos espectroscópico e térmico se mostraram mais sensíveis às transformações estruturais das substâncias húmicas.

The safe use of organic residues in agriculture is limited by the insufficient understanding of organic matter transformations and the relationship between the composition of humic substances and their quality. This study aimed to evaluate the humification process of residues from the pulp and paper industry (biological sludge in trench, LBV, and eucalyptus bark compost, CCE) over time, as well as the degree of humification of products derived from agro-industrial residues (PCO and COA) and leonardite (LEO). Humification was monitored by quantifying humic substances (HS) and by their characterization through elemental analysis, Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), and thermogravimetric analysis (TGA). LBV presented a low initial C/N ratio (13) and reached the highest humification indices after four months, which then decreased up to twelve months. In contrast, the composting of CCE was accompanied by a gradual decrease in the C/N ratio (from 83 to 50) and an increase in humification indices over 21 months. The COA and LEO residues showed the highest humification indices, expressed by the high HS content (between 2 and 24%). The chemical– molecular characterization of LBV and CCE by FTIR revealed a reduction in carbohydrate-like structures and an increase in carboxylic groups over time, reflecting the degradation of more labile structures and the increase in functionalization. TGA indicated an increase in the structural complexity of the materials throughout the residue treatment period. In general, fulvic acids exhibited a greater aromatic character than humic acids. LBV showed less evidence of structural change over time compared to CCE, for which convergent results among the techniques revealed more pronounced structural transformations. The combined use of classical and modern techniques demonstrated that traditional indices have limitations in assessing the maturation of some residues, whereas spectroscopic and thermal methods proved to be more sensitive to the structural transformations of humic substances.