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    Artigo

    Water hyacinth: Prospects for biochar-based, nano-enabled biofertilizer development

    Resumo

    A proliferação generalizada de aguapé ou jacintos-d’água (Eichhornia crassipes) em ecossistemas aquáticos tem levantado preocupações ecológicas, ambientais e socioeconômicas significativas globalmente. Estas preocupações incluem a redução da biodiversidade, o impedimento do transporte de água e das atividades recreativas, os danos à infraestrutura marinha e as obstruções nas barragens de geração de energia e nos sistemas de irrigação. Esta revisão avalia criticamente os desafios colocados pelo aguapé (AP) e investiga estratégias potenciais para converter sua biomassa em produtos agrícolas de valor agregado, especificamente fertilizante verde à base de biochar(biocarvão) enriquecido com nanonutrientes. A revisão examina vários métodos para produzir nanobiochar funcional e fertilizante verde para aumentar a absorção de nutrientes das plantas e melhorar a retenção de nutrientes do solo. Esses métodos incluem pirólise lenta ou rápida, gaseificação, ablação a laser, descarga de arco ou precipitação química usada para produzir biocarvão que pode então ser reduzida ainda mais ao biocarvão de tamanho nano através da moagem de bolas, uma abordagem top-down. Através desses meios, a utilização de biomassa derivada da AP em práticas agrícolas economicamente viáveis, ecológicas, sustentáveis, orientadas para a precisão e inteligentes pode ser alcançada. Também são discutidos os impactos socioeconômicos positivos da reutilização desta planta aquática invasiva, incluindo as perspectivas de uma economia circular, a criação de emprego, a redução dos custos dos insumos agrícolas, o aumento da produtividade agrícola e a gestão ambiental sustentável. Utilizando AP para nanobiochar (ou biochar nanoativado) para a produção de fertilizantes verdes oferece uma estratégia promissora para gestão de resíduos, remediação ambiental, melhoria da infra-estrutura de transporte fluvial e sustentabilidade agrícola. Para ressaltar a importância deste trabalho, uma análise de metadados da literatura realizada revela que uma seção insignificante do corpo de pesquisa sobre AP e biochar se concentrou na nano-fortificação do biochar AP para o desenvolvimento de fertilizantes. Portanto, esta revisão visa expandir o conhecimento sobre a reciclagem da biomassa de culturas não alimentares, particularmente usando AP como matéria-prima, e fornece informações cruciais sobre uma solução viável para mitigar os impactos ecológicos desta espécie invasora enquanto aumenta a produtividade agrícola.



    Abstract

    The widespread proliferation of water hyacinth (Eichhornia crassipes) in aquatic ecosystems has raised significant ecological, environmental, and socioeconomic concerns globally. These concerns include reduced biodiversity, impeded water transportation and recreational activities, damage to marine infrastructure, and obstructions in power generation dams and irrigation systems. This review critically evaluates the challenges posed by water hyacinth (WH) and investigates potential strategies for converting its biomass into value-added agricultural products, specifically nanonutrients-fortified, biochar-based, green fertilizer. The review examines various methods for producing functional nanobiochar and green fertilizer to enhance plant nutrient uptake and improve soil nutrient retention. These methods include slow or fast pyrolysis, gasification, laser ablation, arc discharge, or chemical precipitation used for producing biochar which can then be further reduced to nano-sized biochar through ball milling, a top-down approach. Through these means, utilization of WH-derived biomass in economically viable, eco-friendly, sustainable, precision-driven, and smart agricultural practices can be achieved. The positive socioeconomic impacts of repurposing this invasive aquatic plant are also discussed, including the prospects of a circular economy, job creation, reduced agricultural input costs, increased agricultural productivity, and sustainable environmental management. Utilizing WH for nanobiochar (or nano-enabled biochar) for green fertilizer production offers a promising strategy for waste management, environmental remediation, improvement of waterway transportation infrastructure, and agricultural sustainability. To underscore the importance of this work, a metadata analysis of literature carried out reveals that an insignificant section of the body of research on WH and biochar have focused on the nano-fortification of WH biochar for fertilizer development. Therefore, this review aims to expand knowledge on the upcycling of non-food crop biomass, particularly using WH as feedstock, and provides crucial insights into a viable solution for mitigating the ecological impacts of this invasive species while enhancing agricultural productivity.


    Acessar artigo

    A. T. Irewale
    C. O. Dimkpa
    E. E. Elemike
    E. E. Oguzie

    2024 - Heliyon

    Palavras-chave:

    Aguapé, nano-biochar, nanofertilizer verde, reaproveitamento, agricultura sustentável, gestão de resíduos, remediação ambiental, sustentabilidade ecológica

    Termos de indexação:

    Economia circular, cuperação Ambiental, biomassa, pirólise, gestão de resíduos, biocarvão, fertilizante verde, fertilizante organomineral, sustentabilidade agrícola, planta aquática invasora

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