Hydrochar obtained with by-products from the sugarcane industry: Molecular features and effects of extracts on maize seed germination.

Biochar Hydrothermal carbonization Sugarcane bagasse Sugarcane vinasse Thermochemolysis GC-MS

Journal

Journal of environmental management
ISSN: 1095-8630
Titre abrégé: J Environ Manage
Pays: England
ID NLM: 0401664

Informations de publication

Date de publication:
01 Mar 2021
Historique:
received: 06 05 2020
revised: 18 12 2020
accepted: 19 12 2020
pubmed: 4 1 2021
medline: 10 2 2021
entrez: 3 1 2021
Statut: ppublish

Résumé

Sugarcane bagasse, vinasse and a mixture of sugarcane bagasse and vinasse were hydrothermally carbonized (HTC), with and without the addition of phosphoric acid, in order to propose new applications of sucroenergetic industry by-products on soil. Detailed information on the composition and properties of hydrochars has been obtained through elemental composition, thermogravimetric analysis, nuclear magnetic resonance and, thermochemolysis GC-MS. The soluble acidic fraction from the hydrochar samples were applied to maize seeds to evaluate the agronomic potential as biostimulants and relate the molecular features with maize seed germination. The HTC treatment converted polysaccharide-based biomasses into hydrochars with hydrophobic characteristics (C-Aryl and C-Akyl). Furthermore, the addition of phosphoric acid further increased the overall hydrophobicity and shifted the thermal degradation of the hydrochars to higher temperatures. Biomass influenced the hydrochars that formed, in which the molecular features of sugarcane bagasse determined the formation of more polar hydrochar, due to the preservation of lignin and phenolic components. Meanwhile, the HTC of vinasse resulted in a more hydrophobic product with an enrichment of condensed and recalcitrant organic fractions. The germination assay showed that polar structures of bagasse may play a role in improving the maize seeds germination rate (increase of ~11%), while the hydrophobic domains showed negative effects. The responses obtained in germination seems to be related to the molecular characteristics that organic extracts can present in solution.

Identifiants

pubmed: 33388711
pii: S0301-4797(20)31803-X
doi: 10.1016/j.jenvman.2020.111878
pii:
doi:

Substances chimiques

Plant Extracts 0
Carbon 7440-44-0

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

Sous-ensembles de citation

IM

Pagination

111878

Informations de copyright

Copyright © 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Auteurs

Lucas Raimundo Bento (LR)

Laboratório de Estudos Em Ciências Ambientais (LECA), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas, UNESP, Universidade Estadual Paulista, Departamento de Química e Ciências Ambientais, São José Do Rio Preto, São Paulo, Brazil; Centro Interdipartimentale di Ricerca Sulla Risonanza Magnetica Nucleare per L'Ambiente, L'Agroalimentare Ed I Nuovi Materiali (CERMANU), Università di Napoli Federico II, Portici, Napoli, Italy.

Riccardo Spaccini (R)

Centro Interdipartimentale di Ricerca Sulla Risonanza Magnetica Nucleare per L'Ambiente, L'Agroalimentare Ed I Nuovi Materiali (CERMANU), Università di Napoli Federico II, Portici, Napoli, Italy.

Silvana Cangemi (S)

Centro Interdipartimentale di Ricerca Sulla Risonanza Magnetica Nucleare per L'Ambiente, L'Agroalimentare Ed I Nuovi Materiali (CERMANU), Università di Napoli Federico II, Portici, Napoli, Italy.

Pierluigi Mazzei (P)

Centro Interdipartimentale di Ricerca Sulla Risonanza Magnetica Nucleare per L'Ambiente, L'Agroalimentare Ed I Nuovi Materiali (CERMANU), Università di Napoli Federico II, Portici, Napoli, Italy; Dipartimento di Farmacia (DIFARMA), Università Degli Studi di Salerno, 84084, Fisciano, SA, Italy.

Bianca Borge de Freitas (BB)

Laboratório de Estudos Em Ciências Ambientais (LECA), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas, UNESP, Universidade Estadual Paulista, Departamento de Química e Ciências Ambientais, São José Do Rio Preto, São Paulo, Brazil.

Andressa Eva Oliveira de Souza (AEO)

Laboratório de Estudos Em Ciências Ambientais (LECA), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas, UNESP, Universidade Estadual Paulista, Departamento de Química e Ciências Ambientais, São José Do Rio Preto, São Paulo, Brazil.

Altair Benedito Moreira (AB)

Laboratório de Estudos Em Ciências Ambientais (LECA), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas, UNESP, Universidade Estadual Paulista, Departamento de Química e Ciências Ambientais, São José Do Rio Preto, São Paulo, Brazil.

Odair Pastor Ferreira (OP)

Laboratório de Materiais Funcionais Avançados (LaMFA), Departamento de Física, Universidade Federal Do Ceará, Fortaleza, Ceará, Brazil.

Alessandro Piccolo (A)

Centro Interdipartimentale di Ricerca Sulla Risonanza Magnetica Nucleare per L'Ambiente, L'Agroalimentare Ed I Nuovi Materiali (CERMANU), Università di Napoli Federico II, Portici, Napoli, Italy.

Márcia Cristina Bisinoti (MC)

Laboratório de Estudos Em Ciências Ambientais (LECA), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas, UNESP, Universidade Estadual Paulista, Departamento de Química e Ciências Ambientais, São José Do Rio Preto, São Paulo, Brazil. Electronic address: marcia.bisinoti@unesp.br.

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