Evaluation of the effect of biochar application in agricultural soils based on nutrient migration

ilustraciones, gráficos, tablasEl suelo es un ecosistema complejo que involucra fenómenos químicos, físicos y biológicos que interactúan e influyen entre otros fenómenos en la disponibilidad de nutrientes. Este trabajo evaluó con un modelo matemático, el efecto de aplicación de biochar en suelos. Se involucraron fenómenos de transporte acoplados a un modelo de equilibrio químico, ofreciendo un panorama de la interacción de nutrientes en el suelo, involucrando fases del suelo, efecto de las raíces, reacciones de oxidorreducción, equilibrio, transporte, liberación de nutrientes, efecto del biochar, lixiviación y saturación del suelo; todo lo anterior resuelto por diferencias finitas. Se encontró un ajuste entre el modelo y los resultados reportados en la literatura. El modelo de transporte es acoplado por el método de Godunov a Phreeqc que resuelve el equilibrio químico, el cual fue comparado de forma experimental encontrando que se acopla a la dinámica del suelo después del día 16 con un porcentaje de diferencia de 0.48% para K, 3% para NO3, 0.02% para NH4+ y 7.2% para P. Se identificó con la aplicación del biochar, un incremento en el pH de una unidad para suelos arenosos, aumento en la retención de humedad entre 24-29% en todos los suelos y un aumento de la CIC del 4% en suelos orgánicos. Además, se encontró en todos los casos un incremento de más del 2% en el contenido de P, NO3-, K, Ca y Mg, por lo que su aplicación en suelos es una alternativa promisoria para el aprovechamiento de residuos agroindustriales y mejoramiento de suelos. (Texto tomado de la fuente)The soil is a complex ecosystem that involves chemical, physical, and biological phenomena that interact and influence, among other phenomena, the availability of nutrients. This work evaluated with a mathematical model, the effect of applying biochar in soils. Transport phenomena coupled to a chemical equilibrium model were involved, offering a panorama of the interaction of nutrients in the soil, involving soil phases, root effect, redox reactions, equilibrium, transport, nutrient release, biochar effect, leaching and soil saturation; all the above resolved by finite differences. An adjustment was found between the model and the results reported in the literature. The transport model is coupled by the Godunov method to Phreeqc that resolves the chemical equilibrium, which was compared experimentally, finding that it was coupled to the soil dynamics after day 16 with a difference percentage of 0.48% for K, 3% for NO3-, 0.02% for NH4+ and 7.2% for P. With the application of biochar, an increase in the pH of one unit was identified for sandy soils, an increase in moisture retention between 24-29% in all soils and an increase in the CEC of 4% in organic soils. In addition, an increase of more than 2% in the content of P, NO3-, K, Ca and Mg was found in all cases, so its application in soils is a promising alternative for the use of agro-industrial residues and improvement of soils.Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, Universidad EIA, Universidad Pontificia Bolivariana, SOBIOTECH, Ruta N y la Gobernación de AntioquiaAlliance for Biomass and Sustainability Research –ABISURE-Universidad Nacional de ColombiaMaestríaMagíster en Ingeniería - Ingeniería QuímicaPrimera convocatoria de la agenda regional del G8 por fomentar el espacio de cooperación entre la universidad Nacional de Colombia sede Medellín, la universidad EIA, la universidad Pontificia Bolivariana, SOBIOTECH, Ruta N y la Gobernación de Antioquia por medio del proyecto con numero interno CF12020010 quienes aportaron recursos para la realización del trabajo.Modelación, Optimización y Simulación de Procesos FisicoquímicosPara correr el modelo matemático es necesario tener Python y Phreeqc.Área Curricular de Ingeniería Química e Ingeniería de Petróleo