Palha

A palha de milho, conforme apresentado por Romão (2015), é uma fibra natural do tipo lignocelulósica, ou seja, constituída basicamente por celulose, lignina, polioses ou hemicelulose e constituintes menores, que podem ser os mais diversos compostos orgânicos e inorgânicos, como ceras, gorduras, compostos fenólicos, entre outros. Foram gerados dez agrupamentos, apresentados a seguir, para este insumo que, conforme visto anteriormente, é o mais pesquisado pela comunidade científica.

4.3.1.1 Grupo 1

Alguns trabalhos fortemente citados neste agrupamento são voltados para o estudo de fertilizantes mineral e estrume orgânico em safras de milho (DING et. al., 2006) e rotações de milho-trigo (TRIBERTI et. al. 2008), ou ainda à utilização da palha de milho na técnica de fertilização mulching, que consiste na cobertura do solo com biomassa residual (AKHTAR et.

al., 2020). No entanto, é possível observar que se trata de um grupo denso em que a maioria dos nós estão concentrados em um mesmo espaço dentro da rede, fato este evidenciado pela alta frequência da palavra biochar entre os termos característicos do grupo e pela repetibilidade de trabalhos que se enquadram neste contexto.

De modo geral, são abordados diferentes métodos de produção de biocarvão e investigado seu uso no sequestro de dióxidos de carbono em plantações e aumento do armazenamento de carbono no solo. Dentre os artigos mais citados da rede que se referem aos métodos de produção do biocarvão, destaca-se o trabalho de Lu et. al. (2014), que apresenta o efeito da aplicação de biochar, produzido em condições anaeróbicas a partir de um processo de pirólise lenta da palha de milho, a um solo franco-arenoso.

O trabalho de Yuan, Xu & Zhang (2010) corresponde ao artigo mais citado e classificado como R5 de acordo com a posição topológica, e apresenta as formas álcalis dos biochars produzidos a partir de canola, milho, soja e amendoim em diferentes temperaturas.

Quanto aos artigos recentemente publicados e mais citados destaca-se, o trabalho de Xu et. al.

(2019) que prepara amostras de biocarvão a partir da gaseificação da palha de milho nas

condições de N2, CO2 e H2O para avaliação sistemática dos efeitos dos agentes gasosos na evolução das características estruturais do carvão durante o processo de gaseificação.

4.3.1.2 Grupo 2

Diferentemente do grupo anterior, neste não se observa a mesma densidade de publicações em torno de apenas um tópico, embora os assuntos estejam correlacionados dentro de uma perspectiva de desenvolvimento de biocombustíveis e produtos químicos a partir da palha de milho. Dentre os artigos classificados como relevantes pelo algoritmo, apresenta-se na, Tabela 4, os de maior destaque. Observa-se como temáticas a produção de biogás, e uma vertente de pesquisa relacionada aos desafios do pré-tratamento da biomassa lignocelulósica.

Tabela 4 – Artigos relevantes ao G2 da Palha

Referência Hub TC² Título

Buranov & Mazza (2008) R6 515 Lignina em palha de culturas herbáceas.

Kristensen et. al. (2007) R5 271 Uso de aditivos tensoativos na hidrólise enzimática de lignocelulose de palha de trigo.

Brown, Shi e Li (2012) R5 207

Comparação da digestão anaeróbia de estado sólido e líquido de matérias-primas lignocelulósicas para

produção de biogás.

Zhong et. al. (2011) R6 183 Efeito de pré-tratamentos biológicos no aumento da produção de biogás de palha de milho.

Liew, Shi & Li (2012) R6 176 Produção de metano a partir da digestão anaeróbia em estado sólido da biomassa lignocelulósica.

FONTE: Elaborada pela autora.

Nota-se que os trabalhos associados ao tema biogás, um promissor combustível formado principalmente por metano e gás carbônico, investigam, em sua maioria, os métodos de produção e avaliação do potencial energético. Ademais, é abordada a conversão da lignina em produtos de valor agregado, que conforme apresentado no trabalho de revisão de Buranov &

Mazza (2008), tem como principal desafio a desintegração do polímero em bioprodutos úteis por processos ambientalmente amigáveis e comercialmente viáveis.

2 TC=Total de citações da publicação na rede.

4.3.1.3 Grupo 3

A maioria dos artigos classificados como hub é voltada para suplementação e digestibilidade de nutrientes de diversos tipos de forragem, incluindo a palha de milho, implementados em refeições animais (CASTELLS et. al. 2012). Neste contexto, destaca-se, pelo número de citações, as obras de Suáres et. al. (2007) e Greter et. al. (2008), que avaliam os efeitos nutricionais e de desempenho provocados pela inclusão da palha na alimentação de bezerros vitela e novilhas leiteiras em crescimento.

Embora o grupo apresente um foco em suplementação animal, foram encontrados, entre os trabalhos com grande número de citações, outros campos de pesquisa: práticas de preparo de solo pautadas na manutenção dos resíduos da colheita para aumento de produtividade agrícola (TOLK et. al., 1999) e avaliação do desempenho de equipamentos de moagem da palha residual de diferentes biomassas (MANI, TABIL & SOKHANSANJ, 2004). Tendo em vista que os núcleos identificados não se encaixam na proposta do trabalho, este agrupamento não entrará no escopo de análise de tópicos emergentes.

4.3.1.4 Grupo 4

Este grupo aborda sustentabilidade e emissões de poluentes provocadas pela queima de resíduos agrícolas. No entanto, será considerado como temática a produção de biocombustíveis, tratados nos artigos hub como alterativa a esta crescente problemática ambiental. Neste cenário, destaca-se os artigos listados na Tabela 5.

Os três últimos artigos listados, que não estão enquadrados na classificação hub, foram selecionados em função do número de citações e idade de publicação, pois o foco é justamente o desenvolvimento das tecnologias de conversão da biomassa em biocombustíveis, tais como, biogás e bioetanol. Ademais, destaca-se o trabalho de Cherubini & Ultigiati (2010) que, ao apresentar um conceito de biorrefinaria que produz bioetanol, bioenergia e produtos bioquímicos a partir da palha de milho, investigado sob a abordagem de Avaliação de Ciclo de vida (ACV), constatou que o uso de resíduos de colheitas em uma biorrefinaria economiza emissões de GEE em até 50% e reduz a demanda energética por combustíveis fósseis em cerca de 80%.

Tabela 5 – Artigos relevantes ao G3 da Palha

Referência Hub TC Título

Gai & Dong (2012) R6 149

Estudo experimental de gaseificação de biomassa não lenhosa em um gaseificador downdraft.

Hamelin, Noroznova

& Wenzel (2014) R6 86 Consequências ambientais de diferentes alternativas de carbono para o aumento do biogás à base de esterco.

Rokni et. al. (2018) R6 73

Emissões de SO2, NOx, CO2 e HCl a partir da co-queima de carvão com combustíveis de biomassa brutos e

torrificados.

Li et. al. (2017) R5 23

Emissões multipoluentes da queima dos principais resíduos agrícolas na China e os efeitos econômicos

relacionados à saúde.

Cherubini & Ulgiati

(2010) - 350 Resíduos de colheita como matérias-primas para sistemas de biorrefinaria - um estudo de caso de ACV.

Qureshi & Ezeji

(2008) - 252

Butanol, produção de ‘um biocombustível superior’ a partir de resíduos agrícolas (biomassa renovável):

progresso recente na tecnologia.

Ozsel, Oztuk & Nis

(2019) - 9

Conversão hidrotérmica one-pot de diferentes resíduos em produtos químicos de valor agregado usando um

novo catalisador carbonáceo ácido.

FONTE: Elaborada pela autora.

4.3.1.5 Grupo 5

Os artigos de destaque deste grupo estão apresentados na Tabela 6. Observa-se, pelos artigos considerados mais característicos do agrupamento, via posição topológica, que a temática principal está relacionada a métodos de otimização da digestão anaeróbica (sigla em inglês AD). Neste contexto, nota-se, semelhante ao grupo dois, que dentro do escopo de produção de biogás há um crescente foco no desenvolvimento de tecnologias a serem empregadas no pré tratamento da biomassa.

Ademais, neste grupo foi possível observar que os artigos mais citados apresentam vários núcleos temáticos, que englobam, por exemplo, estudos agrícolas e de tecnologias de Integração Lavoura Pecuária Floresta (ILPF), que consiste na diversificação de culturas em um mesmo solo para melhorar o rendimento da produção agrícola, entre outros benefícios. No entanto o que mais se destaca, pela potencialidade perante o objetivo deste trabalho, é a obtenção de compósitos verdes a partir da palha de milho.

Tabela 6 – Artigos relevantes ao G5 da Palha

Referência Hub TC Título

Triolo et. al.

(2011) R6 253

Um novo algoritmo para caracterizar a biodegradabilidade da biomassa durante a digestão anaeróbia: Influência da concentração de lignina no potencial de produção de metano.

Dinuccio et. al.

(2010) R6 190 Avaliação do potencial de produtividade do biogás de algumas biomassas agroindustriais italianas.

Menardo et. al.

(2012) R6 105 O efeito do tamanho da partícula e do pré-tratamento térmico no rendimento de metano de quatro subprodutos agrícolas.

Khatri et al.

(2015) R6 50 Efeito sinérgico do pré-tratamento alcalino e dosagem de Fe na digestão anaeróbia de lote de palha de milho.

Stahl et al. (2008) - 177 Transporte de ácido perfluorooctanóico (PFOA) e sulfonato de perfluorooctano (PFOS) do solo para as plantas.

Govaerts, Sayre

& Lichter (2007) - 130

Influência do plantio em canteiro permanente e do manejo de resíduos na qualidade física e química do solo em sistemas de

milho / trigo alimentados pela chuva.

Nyambo, Mohanty & Misra

(2010)

- 172 Compósitos verdes renováveis à base de poliactídeos de resíduos agrícolas e seus híbridos.

FONTE: Elaborada pela autora. 4.3.1.6 Grupo 6

Os trabalhos de destaque do grupo estão apresentados na Tabela 7, onde observa-se que os artigos hub se concentram na área de pesquisa dos efeitos do retorno da palha de milho na fertilidade do solo e no rendimento da safra e matéria orgânica.

Tabela 7 – Artigos relevantes ao G6 da Palha

Referência Hub TC Título

Wu et. al. (2002) R6 45 Efeito do retorno da palha de milho ao solo na fertilidade do solo.

Song et. al. (2018) R6 45 Quantidade de recursos nutrientes da palha de cultura e seu potencial de substituição.

Sun et. al. (2018) R6 12 Estimativa da quantidade de recursos de palha coletáveis e potencial de utilização competitiva.

Mani, Tabil e

Sokhansanj (2006) - 490

Efeitos da força compressiva, tamanho de partícula e teor de umidade nas propriedades mecânicas de pellets

de biomassa de gramíneas.

Wang et. al. (2015) - 71 Rendimento da safra e matéria orgânica do solo após retorno a longo prazo da palha ao solo na China.

FONTE: Elaborada pela autora.

Embora a temática central do grupo seja pautada em técnicas de cultivo, foi observado, após investigação mais profunda a presença de artigos voltados a temática de peletização de diferentes biomassas avaliando os efeitos da força compressiva, tamanho de partícula e teor de umidade nas propriedades mecânicas destes aglomerados. A produção de aglomerados é relevante no cenário desafiador da coleta, manuseio, transporte e armazenamento de volumosos, como a palha de milho, devido alta densidade aparente desta matéria-prima.

4.3.1.7 Grupo 7

O sétimo grupo da palha retornou apenas quatro artigos hub e, assim como outros agrupamentos, não possui apenas um eixo temático. De modo geral, os artigos são voltados para o uso da palha de milho enquanto substrato para produção de cogumelos e enzimas, conforme apresentado na Tabela 8.

Tabela 8 – Artigos relevantes ao G7 da Palha

Referência Hub TC Título

Zervakis et. al (2001) R7 72

Cinética de crescimento de micélio e condições ideais de temperatura para o cultivo de espécies de cogumelos comestíveis em substratos lignocelulósicos. para o cultivo de cogumelos de orelha de madeira

nativa queniano (Auricularia auricula).

Jeznabadi et al. (2016) R6 13 Produção de cogumelo-ostra usando várias fontes de resíduos agrícolas no Irã.

Wang & Sun (2002) - 194 Painéis de partículas de baixa densidade de palha de trigo e miolo de milho.

Scudamore & Livesey,

(1998) - 153 Ocorrência e significância de micotoxinas em culturas forrageiras e silagem: uma revisão.

Efeitos da cultura de levedura e da suplementação de enzima fibrolítica nas características de fermentação in

vitro de palhas de cereais de baixa qualidade.

FONTE: Elaborada pela autora.

Entre os artigos mais citados da rede, não classificados como Hub, observa-se que os trabalhos estão associados aos seguintes contextos: análise da produção de painéis, ou

aglomerados, de partículas de baixa densidade de palha de trigo e residuais de milho e estudo de micotoxinas em estudos de alimentação. No entanto, o tópico de destaque está pautado nos estudos acerca da produção de enzima fibrolítica (contendo celulase e xilanase) e peroxidases lignolíticas.

4.3.1.8 Grupo 8

O grupo em questão é bastante condensado e a temática central é a emissão de poluentes provocada pela queima da palha e demais resíduos de grãos. Os estudos, de modo geral, possuem caráter investigativo acerca das emissões gasosas e particuladas (ZHANG et. al., 2008), perspectivas de redução da emissão atual (SUN et. al., 2017), estimativas de liberação de dióxido de carbono ao longo dos anos (SUN et. al., 2016) e revisões acerca do caráter emergencial associado a esta prática de queima agrícola, principalmente em território chinês, que nos últimos anos afetou diretamente a qualidade de ar no país e tem acarretado em preocupação à saúde humana.

4.3.1.9 Grupo 9

Este grupo não apresentou artigos hubs, portanto a avaliação do conteúdo foi realizada com base nos documentos mais citados, conforme apresentado na Tabela 9.

Tabela 9 – Artigos relevantes ao G9 da Palha

Referência TC Título

Xiao (2001)

634

Caracterizações químicas, estruturais e térmicas de ligninas e hemiceluloses solúveis em álcali e celulose de caules de milho, palha de

centeio e palha de arroz.

Li, Wang & Zhao

(2008) 403 Ácido em líquido iônico: um sistema eficiente para hidrólise de lignocelulose.

Benoit (2006) 124 Feruloyl esterases como ferramenta para a liberação de compostos fenólicos de subprodutos agroindustriais.

Li et. al. (2013) 88 Preparação e caracterização de fibras de celulose de palha de milho como sorventes naturais de óleo.

Smith & Wood

(1991) 83

Produção de xilanase por Aspergillus awamori: Desenvolvimento de um meio e otimização dos parâmetros de fermentação para a produção

de xilanase e β-xilosidase extracelular mantendo baixa produção de protease

Moretti (2012)

66 Seleção de fungos termofílicos e termotolerantes para a produção de celulases e xilanases sob fermentação em estado sólido.

Nesse et. al.

(1977) 43 Pré-tratamento de resíduos celulósicos para aumentar a reatividade enzimática.

FONTE: Elaborada pela autora.

De modo geral, o grupo retrata os desafios e os avanços da química verde para síntese química. No entanto, não é possível determinar um tema central, embora haja a forte incidência da temática voltada para produção de enzimas. Destaca-se, neste grupo, a obtenção de fibras de celulose, mas diante a grande abrangência de tecnologias agrupadas este grupo não será considerado nas análises posteriores.

4.3.1.10 Grupo 10

O décimo e último grupo, assim como o anterior, não retornou nenhum artigo classificado como hub. No entanto, dentre os trabalhos mais citados na rede, observou-se a existência de um eixo temático fortemente característico: carbono poroso, principalmente, para desenvolvimento de supercapacitores³, conforme apresentado na Tabela 10.

Tabela 10 – Artigos relevantes ao G10 da Palha

Referência TC Título

Guo et. al (2017) 138

Hidrólise enzimática de carbono poroso hierárquico derivado de lignina para supercapacitores em líquidos iônicos com alta

potência e densidades de energia.

Qiu et. al. (2018) 128

Carbonos à base de biochar com porosidade micro-meso-macro hierárquica para supercapacitores de alta taxa e ciclo de vida

longo.

Ren et. al. (2009) 84 Efeito da matéria mineral na formação de precursores de NOX durante a pirólise de biomassa.

Zhao et. al. (2011) 65 Pirólise de micro-ondas de fardos de palha e análise de balanço de energia

Chen et. al. (2017) 57

Avaliação de carbono derivado de biomassa hierarquicamente poroso como o material do eletrodo positivo para o capacitor

híbrido de íon Na⁺. Su et. al. (2015) 15

Ni-QDs /nanoplacas de carbono mesoporosos altamente dispersos: uma abordagem universal e comercialmente aplicável em piths de palha de milho e desempenhos altamente capacitivos.

Leiser et. al. (2013) 15 Comportamento da escória de palha de milho e o destino do potássio em condições de gaseificação de fluxo arrastado.

FONTE: Elaborada pela autora. 4.3.2 Sabugo

A rede de acoplamento construída para o sabugo de milho gerou dez agrupamentos, dos quais seis possuem temáticas reincidentes do insumo anterior (palha) e/ou irrelevantes ao escopo do trabalho. Estes grupos estão apresentados na Tabela 11.

3 Dispositivos com alta capacitância, densidade de energia e densidade de potência (SU et. al., 2015)

Tabela 11 – Artigos relevantes aos grupos G4-G7, G9 e G10 do Sabugo

GP Referência Hub TC Título

G4

Johnson et. al.

(1999) R6 114 Valor nutritivo da silagem de milho afetado pela maturidade e processamento mecânico: uma revisão contemporânea.

Cardwell et. al.

(1997) R5 82

Uma abordagem de sistemas para avaliar a saúde das colheitas e as perdas de rendimento de milho devido a pragas e doenças

em Camarões.

Benson, Stein &

Taylor (2009) R6 35 Possíveis fontes de milho arqueológico encontradas em Chaco Canyon e Ruína Asteca, Novo México.

G5

Wang et. al. (2008) R6 36 Projeto e experimentação em plantadora de plantadeira de disco elétrico para ridge-tillage.

Cowley, Howard

& Smith (1980) R6 31

O efeito da estabilidade do grão nos danos causados por Prostephanus truncatus (chifre) e três outras pragas de besouro

do milho armazenado.

Golob et. al.

(1985) R6 29 Suscetibilidade de Prostephanus truncatus (chifre) a inseticidas.

G6

Henning et. al.

(1980) R5 48

Fatores que afetam o consumo e a digestão de volumoso por ovinos alimentados com palha de milho suplementada com grão

de milho.

Leaver (1973) R5 28

Recuperação de gado leiteiro: Efeito da suplementação concentrada sobre o ganho de peso vivo e a ingestão de alimentos de vitelos oferecidos volumosos sem restrições.

Reeves (1985) R6 25

Composição de lignina de alimentos quimicamente tratados, conforme determinado pela oxidação do nitrobenzeno e sua

relação com a digestibilidade.

G7

Hebbar et. al.

(1996) R5 21

Subprodutos agrícolas como substratos para o crescimento, conidiação e formação de clamidósporos por um micoherbicida

potencial, cepa Fusarium oxysporum. EN4.

Fonseca, Silva &

Loureno (2001) R5 14

Efeitos da suplementação de milho e citrino-polpa de palha de trigo tratada com ureia sobre o consumo e a produtividade em

cordeiras fêmeas.

G9

Payero et. al.

(2008) R5 168

Efeito da quantidade de irrigação aplicada com irrigação por gotejamento subterrâneo na evapotranspiração do milho, produtividade, eficiência do uso da água e produção de matéria

seca em um clima semiárido.

Thakur et. al.

(1997) R6 12 Efeito do nitrogênio e do espaçamento entre plantas no crescimento, desenvolvimento e produtividade do milho bebê.

G10* Piperno &

Flannery (2001) - 252

O mais antigo milho arqueológico (Zea Mays L.) do México:

novas datas de espectrometria de massa do acelerador e suas implicações.

Jaenicke (2003) - 185 Seleção alélica precoce em milho, revelada pelo DNA antigo.

*Grupo não apresentou nenhum artigo Hub. Foram considerados os mais citados da rede.

FONTE: Elaborada pela autora.

Ressalta-se que muitos resultados recuperados para palha foram agrupados aos resultados de sabugo, pois os trabalhos, principalmente associados aos temas de cultivo, tratam esses resíduos como “stover”, ou seja, o conjunto de folhas, talos, espigas, entre outros, que

compõem o material residual após a colheita do grão. As temáticas associadas a estes agrupamentos, geralmente, referem-se a técnicas de cultivo e colheita de milho, estudos sobre os efeitos de inseticidas em plantações deste grão e destinação do sabugo de milho enquanto componente de suplementação animal.

No entanto, devido a constituição do sabugo, estes são considerados matérias-primas potenciais para a produção de calor, energia, combustíveis e produtos químicos. A fração hemicelulósica de espigas de milho (responsável por cerca de 39% em peso do material seco) é composta por pentoses (xilose e arabinose), enquanto a fração celulósica (responsável por cerca de 34% do peso seco) é composta por unidades de β-glicose (GARROTE, DOMÍNGUEZ

& PARAJÓ, 2001). Assim, nos subtópicos seguintes estão abordados os demais grupos que compõe a rede construída para sabugo e que apresentam temáticas de interesse ao desenvolvimento deste trabalho.

4.3.2.1 Grupo 1

Os artigos de destaque do primeiro grupo estão apresentados na Tabela 12, onde observa-se os artigos hub ranqueados e o artigo do grupo mais citado da rede.

Tabela 12 – Artigos relevantes ao G1 do Sabugo

Referência Hub TC Título

Garrote, Domínguez &

Parajó (2002) R5 216 Autohidrólise de sabugo de milho: estudo da operação não isotérmica para produção de xilo-oligossacarídeo.

Latif & Rajoka, (2000) R6 97 Produção de etanol e xilitol a partir de espigas de milho por leveduras.

Gomes et. al. (1993) R5 75

Produção de um alto nível de xilanase livre de celulase pelo fungo termofílico Thermomyces lanuginosus em

escala de laboratório e piloto usando materiais lignocelulósicos.

Rivas et. al. (2004a) R5 54

Produção de ácido láctico a partir de espigas de milho por sacarificação e fermentação simultâneas: uma

interpretação matemática.

Montross & Crofcheck

(2003) R6 35 Efeito da fração de palha e do método de armazenamento

(2003) R6 35 Efeito da fração de palha e do método de armazenamento

No documento CENÁRIOS PROSPECTIVOS PARA A BIORREFINARIA DE MILHO (páginas 54-150)