AVALIAÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE MATERIAIS IN NATURA ATRAVÉS DA TÉCNICA DE PIRÓLISE ACOPLADA À CROMATOGRAFIA GASOSA E A ESPECTROMETRIA DE MASSAS (Pi-GC-MS)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Orgânica

Autores

Lima, B.C.C. (UFOPA) ; Gomes, V.V. (UFOPA) ; Dourado, G.S. (UFOPA) ; Matos, J.C.N. (UFOPA) ; Silva, D.S. (UFOPA) ; Lima, A.K.O. (UFOPA) ; Costa, S.C. (UFOPA) ; Hansel, F.A. (EMBRAPA) ; Taube, P.S.J. (UFOPA)

Resumo

As Terras Pretas de Índio apresentam características ótimas em comparação a solos adjacentes ou a solos circundantes na Amazônia. Atualmente, pela demanda de uso sustentável dos recursos naturais, estudos da biomassa é destaque em trabalhos que apontem um caminho que mostre indícios da origem e formação de solos TPI. Objetiva-se avaliar a composição química de biomassas in natura e comparar com a composição química de amostras de TPI. Foram utilizados resíduos de castanheira, folhas de milho crioulo e ossos de peixes amazônicos. Foi utilizado a técnica de Pi-GC-MS, os dados analisados no AMDIS, Xcalibur, OriginPro, biblioteca NIST14. 53 compostos identificados, agrupados em 6 grupos.Ossos e gramíneas são materiais que foram adicionados em solos TPI.

Palavras chaves

biomassa; química orgânica; Terra Preta de Índio

Introdução

As Terras Pretas de Índio (TPI), são faixas de solos que apresentam horizontes superficiais com coloração escura e alta fertilidade, contrastando com a maioria dos solos da Amazônia. A cor escura está associada a elevada concentração de carbono pirogênico (black carbon) e acumulo desse material ao redor das aldeias (CUNHA et al., 2009; GLASER et al., 2000; NOVOTNY et al., 2007.; LEHMANN et al., 2006 ). Joseph et al. (2010) acrescentam que para se obter os melhores resultados da aplicação de carvão vegetal, é necessário avaliar a natureza do material de origem, as condições de sua produção. Killops e Killops, (2005) destacam os principais grupos de compostos orgânicos encontrados no solo: carboidratos, proteínas, ligninas, dentre outras. A Pi-GC-MS fornece informação detalhada da estrutura das moléculas, a contribuição e composição dos compostos detectados (GONZÁLEZ-PEREZ et al., 2004). Vários autores como (KAAL et al., 2008; NIEROP e VERSTRATEN, 2004; SHEDRINSKY et al., 1989; TEGELAAR et al., 1989) comentam que a utilização da técnica de pirólise é possível avaliar derivados da lignina e da celulose existente na biomassa, e assim compreender as possíveis origens desses materiais. Este trabalho teve como objetivo avaliar a composição química das biomassas de resíduos de castanheira (galhos), folhas de milho crioulo, e ossos de peixes amazônicos, através da técnica de Pi-GC-MS com posterior análise do produto da pirólise, a fim de realizar a comparação entre os compostos identificados nas amostras com os compostos já encontrados da pirólise de amostras de solos TPI em literatura especializada.

Material e métodos

Foram coletados resíduos de castanheiras, folhas de milho crioulo e ossos de peixes da região de Santarém-PA. Material foi seco a 60°C, em estufa com circulação de ar corrente, 48h. Após, foram processadas em moinho de bolas. Os lipídios livres foram extraídos com uma solução de CH3Cl3 e acetona (2:1 v/v). Após, as amostras foram tratadas com 10 mL de solução de KOH 1,0 mol L-1 em metanol a 96%, obtendo fração alcalina. O resíduo sólido foi então extraído com CH3Cl3:metanol (1:1 v/v) e com CH3Cl3 (10mL), após cada extração as amostras foram centrifugadas (5 min, 3000 rpm) e o sobrenadante foi removido e separado. Amostras: Resíduo da castanheira (RC); Folhas de milho crioulo (FM); Ossos de peixes (OP); Resíduo de castanheira–alcalina (RCa); Folhas de milho crioulo- alcalina (FMa); Ossos de peixe-alcalina (OPa). Após extração dos lipídios livres e alcalinos, 5 mg dos materiais foram pirolisados usando um pirolisador CDS 5200 acoplado a um cromatógrafo a gás Focus (Thermo) e a um espectrômetro de massas Finnigan Polaris-Q (variação de m/z 50-650, tempo de ciclo 1 s). Os produtos da pirólise foram separados usando uma coluna DB5 (60 m, 0,25 mm de diâmetro interno e 0,25 μm de recobrimento interno), usando hélio como gás de arraste e modo de injeção split 1:10. A temperatura do pirolisador foi inicialmente de 75 ºC a 290 ºC (10 ºC/s), após o sistema foi aquecido de 290 ºC a 700 ºC (5 ºC/ms) e permaneceu a esta temperatura por 10 s após resfriado a 290 ºC onde permaneceu por 2 min. A temperatura inicial para o cromatógrafo foi de 40 ºC sendo mantido por 5 minutos e após, a velocidade de aquecimento foi de 10 ºC/min até 150 ºC e 4 ºC/min de 150 a 300 ºC, sendo mantida a essa temperatura por 10 minutos. Os dados foram tratados nos softwares AMDIS, Xcalibur, OriginPro e NIST14

Resultado e discussão

A Pi-GC-MS de todas as amostras resultou em 53 compostos identificados e quantificados. Esses compostos foram agrupados em seis (6) classes: monoaromáticos, N-compostos (compostos nitrogenados), carboidratos, fenol, lignina, hidrocarboneto policíclico aromático (HPA).A pirólise das amostras apresentou como principais compostos detectados, assim como sua contribuição relativa, HPAs 1,71% (RCa) a 23,26% (RC), monoaromáticos 9,55 % (RCa) a 60,92 % (OP), compostos fenólicos 2,09% (OP) a 18,06% (FM), derivados da lignina 0% (OP e OPa) a 70,05% (RCa), compostos nitrogenados 0,10% (RCa) a 11,54% (OP), carboidratos 0,24% (OP) a 7,02% (RCa). Taube (2013) ao analisar amostras de TPI em sítios arqueológicos no Amazonas através da técnica de Pi-GC-MS encontrou essas classes de compostos. O tolueno é o composto que contribui com valores entre 8,10 % (RCa) a 43,16% (OPa). O tolueno pode ser atribuído à proteína pirolisada (BUURMAN et al., 2009) presente na cartilagem de ossos de peixe. Os N-compostos foram detectados nas amostras OP e RC. Taube (2013) ao analisar amostras de TPI por Pi-GC-MS encontrou N-compostos indicando a incorporação de ossos de peixe nesses solos. Schellekens et al. (2017) também ressaltam que os ossos são possíveis fontes para os compostos nitrogenados em solos TPI. Os carboidratos detectados são oriundos da degradação da celulose e hemicelulose presentes na madeira (NONIER et al., 2006). A baixa ou falta de contribuição de derivados da lignina pode ser explicada pela sua biodegradação, levando a formação de derivados do benzeno, fenóis, HPAs (queima) (ALMENDROS et al., 2003; GONZÁLEZ-VILA et al., 2001). Taube (2013) relata derivados da lignina com origem em gramíneas em TPI. Schellekens et al., (2017) fenantreno e indeno estão em TPI.

Conclusões

A composição química da biomassa oriunda de ossos e gramíneas possuem contribuição para a composição de TPIs, inferindo que esses materiais foram sendo adicionados ao solo contribuindo para sua formação e características atuais. Esses resultados ajudam a confirmar a maior incorporação de materiais vegetal e animal em solos TPI. A literatura especializada afirma a deposição de ossos de peixes e gramíneas, onde nesses solos há maiores evidências de materiais de origens diferentes, isso reforça a singularidade desses solos quanto a sua origem, formação e composição química.

Agradecimentos

A Embrapa Florestas Colombo - PR, ao Analista Químico Fabrício Augusto Hansel pelas análises no Pi-GC-MS. A UFOPA pela oportunidade em realizar este trabalho em seu p

Referências

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