Produção de Camelina sativa (L) Crantz para Energia em Solos Contaminados com Cd/Ni

A situação energética, a nível global, tem estado fortemente dependente da exploração de combustíveis fósseis, dos quais, gás natural, petróleo e carvão. A utilização intensiva destes recursos não renováveis constitui o principal modelo de crescimento social e económico, que conduziu a graves problemas ambientais, visto que esta utilização está associada a emissões de gases com efeito de estufa e outros poluentes. Dentro deste contexto, surgem as culturas energéticas, como uma alternativa para complementar o fornecimento de produtos energéticos. A necessidade mundial por fontes alternativas para produção de biocombustíveis faz com que pesquisa com culturas oleaginosas, como a Camelina sativa e outras culturas, sejam realizadas. Assim, o principal objetivo foi o de avaliar o potencial de produção desta oleaginosa em solos contaminados com metais pesados, como forma de aproveitar e remediar solos marginais e, simultaneamente, contribuir para reduzir ou minimizar o agravamento das alterações climáticas através da utilização da biomassa produzida para produção de energia. Além disso, a utilização de solos marginais contribui para que os riscos associados à alteração do uso do solo sejam minorados. Este ensaio foi realizado em vasos, em condições controladas, onde se cultivaram duas variedades de Camelina sativa (verão e inverno), em solos contaminados com Níquel (Ni - 110/220 mg/kg) ou Cádmio (Cd - 4/8 mg/kg), de modo a conhecer as suas características de adaptabilidade, produtividade e qualidade da biomassa para fins energéticos. A contaminação com níquel não afetou de forma significativa ambas variedades de C. sativa, mas a contaminação com cádmio, afetou a produtividade de ambas variedades de forma significativa, sendo que, na maioria dos ensaios não chegou a produzir síliquas. Em termos da qualidade da biomassa, a contaminação (sobretudo com Cd), conduziu a biomassas com maior teor de cinzas. No que diz respeito à fitorremediação, pode concluir-se que a camelina é tolerante aos metais, tornando possível a sua produção em solos contaminados com o níquel e em alguns casos com o cádmio nas concentrações dos experimentos testados. Finalmente, com base nos resultados encontrados no índice de acumulação (IA) e fator de translocação (FT), pode concluir-se que a camelina é uma cultura altamente apropriada e com características adequadas ao processo de fitoextração com o Ni.The energy situation at a global level has been heavily dependent on the exploitation of fossil fuels, including natural gas, oil and coal. The intensive use of these non-renewable resources is the main model of social and economic growth, which has led to serious environmental problems, as this use is associated with emissions of greenhouse gases and other pollutants. Within this context, energy crops appear as an alternative to complement the supply of energy products. The worldwide need for alternative sources to produce biofuels makes research on oil crops, such as Camelina sativa and other crops, an interesting topic for research. Thus, the main objective was to evaluate the production potential of C. sativa in soils contaminated with heavy metals, to remediate marginal soils and, simultaneously, contribute to reduce or minimize the aggravation of climate change using produced biomass for energy production. Furthermore, the use of marginal land contributes to reducing the risks associated with land use change. This test was carried out in pots, under controlled conditions, where two varieties of Camelina sativa (summer and winter) were cultivated in soils contaminated with Nickel (Ni - 110/220 mg/kg) or Cadmium (Cd - 4/8 mg/ kg), to know the adaptability, productivity, and quality characteristics of this biomass for energy purposes. Contamination with nickel did not significantly affect both varieties of C. sativa, but contamination with cadmium affected the productivity of both varieties significantly, and in most trials, it did not produce siliques. In terms of biomass quality, contamination (especially with Cd) led to biomass with higher ash content. About phytoremediation, it can be concluded that camelina is tolerant to metals, making it possible to produce it in soils contaminated with nickel and in some cases with cadmium at the concentrations of the experiments tested. Finally, based on the results found in the accumulation index (AI) and translocation factor (TF) index, it can be concluded that camelina is a highly suitable crop with adequate characteristics for the phytoextraction process with Ni

Switchgrass and Giant Reed Energy Potential when Cultivated in Heavy Metals Contaminated Soils

Funding Information: This work was supported by the Mechanical Engineering and Resource Sustainability Center—MEtRICs, which is financed by national funds from Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT/MCTES (UIDB/04077/2020 and UIDP/04077/2020). Publisher Copyright: © 2022 by the authors.The cultivation of energy crops on degraded soils contributes to reduce the risks associated with land use change, and the biomass may represent an additional revenue as a feedstock for bioenergy. Switchgrass and giant reed were tested under 300 and 600 mg Cr kg−1, 110 and 220 mg Ni kg−1, and 4 and 8 mg Cd kg−1 contaminated soils, in a two year pot experiment. Switchgrass yields (average aerial 330 g.m−2 and below ground 430 g.m−2), after the second year harvest, were not affected by Cd contamination and 110 mg Ni kg−1, but 220 mg Ni kg−1 significantly affected the yields (55–60% reduction). A total plant loss was observed in Cr-contaminated pots. Giant reed aboveground yields (control: 410 g.m−2), in the second year harvest, were significantly affected by all metals and levels of contamination (30–70% reduction), except in 110 mg Ni kg−1 pots. The belowground biomass yields (average 1600 g.m−2) were not affected by the tested metals. Contamination did not affect the high heating value (HHV) of switchgrass (average 18.4 MJ.kg−1) and giant reed aerial fractions (average 18.9 MJ.kg−1, stems, and 18.1 MJ.kg−1, leaves), harvested in the second year, indicating that the biomass can be exploited for bioenergy.publishersversionpublishe