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Espacios. Vol. 37 (Nº 35) Año 2016. Pág. 1

Análise da fertilização do solo a partir dos resíduos do setor sucroenergético no Estado de Mato Grosso

Analysis of the fertilization of the soil from the waste of the industry sugarcane in the state of Mato Grosso

William Leonardo Vieira COELHO 1; Fabrício Schwanz da SILVA 2; Rivanildo DALLACORT 3; Késia Damaris de Azevedo FRIGO 4; Elisandro Pires FRIGO 5

Recibido: 20/06/16 • Aprobado: 25/07/2016

Conteúdo

1. Introdução

2. Materiais e métodos

3. Resultados e discussões

4. Considerações finais

Referências

1. Introdução

A cana-de-açúcar foi introduzida no Brasil no período colonial e transformou o país não somente no maior produtor em área de plantio, mas também um dos maiores produtores mundial de açúcar e etanol, conquistando cada vez mais o mercado externo com o uso do biocombustível como alternativa energética (MAPA 2014).

A cultura da cana-de-açúcar se mantém em expansão desde 2008, sendo que na safra 15/16 obteve um acréscimo de 3,2% em relação à safra 14/15. Acréscimo este referente ao aumento de área das regiões norte e centro-oeste. A área cultivada com cana-de-açúcar que foi colhida e destinada à atividade sucroalcooleira na safra 2015/16 foi de 8,95 milhões hectares, distribuídos em todos estados produtores conforme suas características (CONAB 2015).

O setor sucroenergético apesar de ser um grande produtor de fontes de energias renováveis, possui uma considerável geração de resíduos oriundos de seus processos industriais, destacando-se dentre eles: a vinhaça e a torta de filtro.

A torta de cana, mais conhecida como torta de filtro, é um resíduo gerado na fabricação do açúcar, após as borras resultantes da clarificação ter sua sacarose residual extraída. A torta de filtro é produzida na ordem de 2,5 a 3,5% de cana moída e apresenta elevada umidade, teor de matéria orgânica, fósforo, cálcio, magnésio e nitrogênio, podendo assim ser utilizada como uma alternativa para complementar a fertilização da lavoura (SANTOS et al., 2011; AGEITEC, 2011).

Para cada tonelada de cana-de-açúcar processada, são produzidos diariamente de 30 a 40 kg de torta de filtro. Este subproduto poder ser utilizado como fertilizante principalmente no plantio da própria cultura (ADORNA et al., 2013).

A liberação do fósforo e do nitrogênio que estão presentes na torta de filtro se dá através da mineralização gradativa e também por microrganismos presentes no solo (SANTOS et al., 2011).

A vinhaça é caracterizada por ser um líquido de odor forte, coloração marrom-escuro, com um baixo pH, alto teor de potássio e com alta demanda química de oxigênio (DQO), ou seja, possui uma alta carga de matéria orgânica, tornando este efluente um material altamente poluidor se disposto de qualquer forma no ambiente (SILVA et al., 2014).

Até a década de 1970, as principais formas de destinações da vinhaça, eram os mananciais de superfície e "áreas de sacrifício" (local próximo da usina onde a vinhaça era depositada sobre o solo). Ao longo de duas décadas, muitas formas de destinação foram objetos de estudos científicos e a partir de meados dos anos 80, a fertirrigação se colocava como a alternativa amplamente difundida, propondo como solução do problema à destinação da vinhaça a lavoura em substituição de insumos químicos para a fertilização (CORAZZA, 2006).

A fertirrigação com a vinhaça surge assim como uma aliada para o suprimento nutricional da cana-de-açúcar principalmente dos macronutrientes NPK (Nitrogênio, Fósforo e Potássio). De acordo com Vitti et al. (2005), as demandas nutricionais da cultura durante uma safra são as apresentadas no Quadro 1.

Quadro 1- Necessidade de macronutrientes em quilogramas para a produção de cem toneladas de colmos.

Fonte: Vitti et al. (2005).

A fertirrigação destaca-se como um dos mais adequados destinos da vinhaça, que se aplicada de forma correta no solo, respeitando as recomendações de dosagens e técnicas, traz diversos benefícios à lavoura de cana-de-açúcar, como: Melhorias na fertilidade do solo, estrutura do solo, teor de matéria orgânica e disponibilidade de água. Sendo assim o solo comporta-se como agente redutor dos fatores que causam poluição sobre os recursos hídricos, diminuindo o potencial poluidor da vinhaça (PEREIRA et al., 2009).

Silva et al. (2014), demonstraram em seu estudo que a aplicação de vinhaça diretamente na cultura da cana- de- açúcar aumentou a produção de colmos em aproximadamente 10,5 toneladas por hectare.

No entanto em quase todos os Estados brasileiros não existe uma norma regulamentadora que forneça informações precisas quanto as técnicas adequadas para a utilização da vinhaça na fertirrigação, a não ser o Estado de São Paulo onde a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB), estabeleceu, em janeiro de 2005, uma norma específica para fertirrigação com vinhaça, nomeada P4.231 “Vinhaça - Critérios e Procedimentos para Aplicação no Solo Agrícola”. Esta norma orienta a aplicação, transporte e o armazenamento de vinhaça, sendo considerada a mais detalhada neste assunto e recomendada a ser seguida nos demais Estados.

A norma regulamentadora P4.231 limita o volume de aplicação de acordo com a concentração de K presentes na vinhaça e no solo.

Uma das formas de se baixar a carga orgânica da vinhaça e obter assim um resíduo de melhor qualidade é a digestão anaeróbia da vinhaça.

Segundo Gaspar (2003), a digestão anaeróbia consiste na “degradação biológica de substâncias orgânicas complexas na ausência de oxigênio livre. Onde neste tipo de processo a matéria orgânica é degradada biologicamente”.

Sendo assim, a biodigestão anaeróbica da vinhaça apresenta alguns benefícios, tais como: redução dos custos de tratamento; suporta elevadas concentrações de DBO; reduz a carga orgânica da vinhaça para sua aplicação no solo, a diminuição do odor; e gera a neutralização do ph, e o efluente pode ser manejado para aplicação na fertirrigação (GRANATO e SILVA, 2002).

Sendo assim, propôs-se com este trabalho estabelecer uma estimativa sobre o volume de resíduos (torta de filtro e vinhaça) gerados pelo setor sucroenergético de Mato Grosso e analisar o volume de aplicação adequada dos resíduos na fertilização do solo de cultivo de cana-de-açúcar.

2. Materiais e métodos

O trabalho foi realizado baseado nos dados de produção e localização do setor sucroenergético obtidos junto ao SINDALCOOL/MT- Sindicato das Indústrias de Álcool e Açúcar do Estado de Mato Grosso, localizado na cidade de Cuiabá-MT.

Foram utilizados os dados da última safra “2015/16”, levando em consideração 100% de área e estimativas de produção das 9 indústrias em operação atualmente no Estado. Foram levantadas as mesorregiões e biomas presentes no Estado e determinado à distribuição geográfica das indústrias do setor pelo Estado. A Figura 1 ilustra as mesorregiões presentes no Estado de Mato Grosso.

Figura 1 – Mesorregiões do Estado de Mato Grosso.

Fonte: Magalhães et al. (2011).

De posse destes dados foi utilizada a Equação 1 proposta por Lamo (1991), para determinar o volume gerado de vinhaça a partir dos processos industriais da fabricação do etanol no Estado.

Vol_Vinh=  P_Et +   n_Vinh                                                        (Equação 1)

Onde:

Vol_Vinh : Volume de vinhaça gerado (l/mês);

P_Et : Produção média mensal de etanol no Estado de Mato Grosso (l/mês);

n_Vinh: Rendimento de vinhaça por litro de álcool (adimensional).

O teor médio de K2O da vinhaça utilizado neste trabalho foi de 1,5 K2O kg/m³, que é uma média do resíduo de 3 safras analisadas por SILVA et al. (2014).

Para determinação da quantidade de torta de filtro gerada foi levado em consideração o proposto por Santos et al. (2011), que sugere uma proporção de 2,5% de torta de filtro para cada tonelada de cana moída.

Baseado no mapa de solos do Estado de Mato Grosso proposto por Santos et al. (2006), foi diagnosticado os tipos de solo predominantes no Estado onde há a presença da cultura de cana-de-açúcar, definindo assim o tipo de solo com maior predominância de área. Posteriormente definiu-se o valor nutricional do mesmo que foi determinado junto ao laboratório agrícola de uma das indústrias instaladas no Estado. A Figura 2 apresenta o mapa de solos do Estado de Mato Grosso.

Figura 2 - Mapa de solos do Estado de Mato Grosso.

Fonte: Santos et al. (2006).

 A dosagem máxima de vinhaça a ser aplicada em solos agrícolas, foi determinada de acordo com a Equação 2, proposta pela CETESB (2006):

Vol_aplicação = [(0,05 • CTC – KS) • 3744 + 185] / KVI                                     (Equação 2)

Onde:

Vol_aplicação : Volume de aplicação de vinhaça (m³/ha);

CTC: Capacidade de troca catiônica (cmolc/dm³);

KS: Concentração de K no solo (cmolc/dm³);

3744: Cte para transformação dos valores em Kg de K;

185: Massa em kg de K2O extraída pela cultura por hectare;

KVI: Concentração de K2O na Vinhaça (kg/m³).

A equação utilizada foi a determinada pela CETESB, pelo fato de não haver nenhuma norma regulamentada no Estado de Mato Grosso no que diz respeito à aplicação de vinhaça na fertirrigação, sendo a norma P4.231 adotada como referência para as demais regiões produtoras onde há ausência de legislação específica.

3. Resultados e discussões

Existem no Estado de Mato Grosso 9 indústrias em plena atividade produtiva, contando com 4 indústrias com plantas mistas (produzindo etanol e açúcar) e 5 indústrias que produzem apenas etanol, estando estas espalhadas pelas Mesorregiões Norte, Sudeste e Sudoeste do Estado (SINDALCOOL-MT, 2014).

Sendo que a região sudoeste é a que possui a maior área de cultivo, e os maiores resultados no que diz respeito à produção de etanol, açúcar e resíduos. No Quadro 2 estão apresentadas as unidades produtoras, com os produtos fabricados pelas mesmas e respectiva mesorregião em que estão instaladas suas plantas industriais.

Quadro 2 – Unidades produtoras de álcool e açúcar no Estado de Mato Grosso, com seus respectivos produtos e distribuição geográfica

Fonte: SINDALCOOL-MT (2014); (*) IBGE (2015).

Os dados de produção das áreas das 9 plantas industriais referentes a safra 2015/16 são apresentados na Tabela 1.

Tabela 1 – Dados de produção do setor sucroenergético do Estado de Mato Grosso referentes à safra 15/16

Fonte: SINDALCOOL-MT (2015).

Observando a Tabela 1, fica evidente que este setor é responsável pela geração de muitos empregos no Estado, além de exercer grande contribuição para a balança comercial do mesmo devido ao seu alto volume de produção. Com os dados apresentados na Tabela 1 foi elaborada a Tabela 2 para a apresentação dos dados de geração de vinhaça e torta de filtro resultantes da produção industrial do setor sucroenergético no Estado.  

Tabela 2 – Valores de produção de etanol, vinhaça e torta de filtro em MT.

Fonte: (+) Andrade (2009).

Após o levantamento de todos os dados junto aos órgãos competentes, utilizou-se da equação a seguir para a determinação do volume de vinhaça gerado mensalmente pelas indústrias mato-grossenses. 

Vol_Vinh= 156.084.750 x 11,9 = 1.857.408.525 (L/mês)          (Equação 1)

Como demonstrado na Equação 1, há uma produção de 1.857.408,53 m³/mês de vinhaça o que multiplicado por todos os meses da safra passada (2015/16), que de acordo com o SINDALCOOL (2015) uma safra normal no Estado é de aproximadamente 8 meses, resulta em um total de aproximadamente 14.859.268,24 m³/safra. Portanto com este volume de geração de resíduo uma adequada disposição no meio ambiente é necessária para a minimização dos impactos, principalmente pelo seu elevado potencial poluidor.

De acordo com Silva et al. (2007), as dosagens devem ser determinadas de acordo com as características de cada solo, fator este que se não observado pode ocasionar na lixiviação de vários íons, havendo assim a contaminação dos lençóis freáticos, sobretudo de nitrato e de potássio.

Analisando o mapa de solos do Estado (Figura 02), foi possível diagnosticar que há uma predominância de Latossolos no Estado de Mato Grosso, principalmente nas áreas de cultivo da cana-de-açúcar. Estes solos de acordo com Santos et al. (2006), são aptos a agricultura, no entanto, tem como características elevada acidez e baixa fertilidade tornando-se necessária a correção desses déficits para um bom desempenho agrícola.

De posse dos dados de análise de latossolos obtidos junto ao laboratório agrícola de uma das indústrias do Estado, foi possível diagnosticar a concentração de potássio (K) e a capacidade de troca catiônica (CTC), que são de cerca de 36 mg/dm³de K e 4 cmolc/ dm³de CTC em média, o que se aproxima ao obtido por Lima et al. (2007) analisando Latossolo Amarelo em diferentes tipos de uso, onde os valores variaram de 4,56 a 5,00 cmolc/dm³.

Com a obtenção destes dados utilizou-se a Equação 2 para a determinação da quantidade ideal de vinhaça a ser aplicada baseada nas características do solo.

Volaplicação = [(0,05 • 4 – 0,09231) • 3744 + 185] / 1,5  (Equação 2)

Volaplicação = 392 m³/ha

Observando o resultado da Equação 2, nota-se que a quantidade ideal de aplicação de vinhaça, baseada nas características do solo, é de aproximadamente 392 m³/ha. No que diz respeito aos Latossolos analisados, resultou neste volume de aplicação devido estes serem solos bastantes intemperizados, com poucas reservas de nutrientes e com um baixo valor de CTC o que também foi relatado por SOUSA e LOBATO (2015) estudando latossolos.

Este volume de aplicação comparado ao montante de m³de vinhaça gerado seriam suficientes para fertirrigar cerca de 16,4% de toda área de cana-de-açúcar do Estado ou 37.906 ha. No entanto devido a problemas logísticos de transporte deste resíduo não é efetivada a fertirrigação de uma área desta abrangência, sendo a mesma utilizada somente em um raio próximo a planta industrial, o que acaba ocasionando aplicações de lâminas superiores às adequadas ou em grandes volumes de vinhaça em tanques de armazenamento.

É importante ressaltar que o volume de aplicação não é fixo, e deve ser sempre atualizado de acordo com as condições nutricionais atuais do solo, levando-se em consideração que se aplicada de forma correta não acarretará em impactos nocivos no meio ambiente.

A aplicação de vinhaça proporciona uma significativa melhora na fertilidade do solo, com consequente aumento na produtividade, conforme observado por Barros et al. (2010), e Silva et al. (2014), ambos analisando a aplicação de vinhaça e sua influência no solo e produtividade da cana-de-açúcar, onde os referidos autores verificaram uma considerável melhoria na fertilidade do solo e  produtividade da lavoura, onde Silva et al. (2014) constatou um aumento de aproximadamente 10,5 ton/ha, além da redução nos custos de produção com fertilizantes.

Resultados contrários foram observados por Cruz et al. (2008), estudando por meio da eletrorresistividade a contaminação do solo por vinhaça em um assentamento próximo a um tanque de armazenamento desativado com um volume de 19.300 m³, onde foi diagnosticado contaminantes até uma profundidade de 3,5 m. Com isso fica evidente a importância de um correto dimensionamento da fertirrigação, ou seja, aplicação de um volume de vinhaça com concentrações maiores que a capacidade de retenção dos íons no solo, tende a percolação e consequente contaminação.

Em contrapartida, que a CETESB (2006) não regulamenta somente a respeito da aplicação da vinhaça na lavoura, mas também acerca de locais de aplicação, do transporte e armazenamento. Onde observando que algumas indústrias no Estado devido à falta de uma legislação própria para a vinhaça e obrigatória infringem alguns destes termos, como por exemplo: Canais de transporte sem impermeabilização com geomembranas, áreas de aplicação próximas as áreas urbanas, aplicações sem restrições em terrenos com declividade, e lâmina de aplicação superior a adequada.

Isto acontece pelo fato da normativa vigente no estado ser abrangente tratando de todos efluentes industriais, o roteiro SEMA.SUIMIS.0049-1 que informa a respeito do tratamento e destinação final por meio de fertilização de águas residuárias de origem industrial, não levando em consideração as particularidades da composição química da vinhaça.

Evidencia-se assim a necessidade de uma regulamentação desta atividade no Estado, onde haja uma divulgação de todos os benefícios desta metodologia e determine os parâmetros corretos de utilização, armazenamento e transporte, baseados nas características de nossa região, havendo assim a possibilidade de instituída a norma regulamentadora se realizar fiscalizações maiores para que esta alternativa seja utilizada em favor do ambiente e da agricultura e não o contrário.

A torta de filtro apesar de seu grande volume de produção cerca de 430.293 toneladas por safra, diferentemente da vinhaça não tem nenhuma regulamentação específica em nenhum estado brasileiro no que tange a sua aplicação na lavoura, contendo apenas algumas recomendações como a proposta por Rossetto e Santiago (2015), dosagens de 80 a 100 t/ha (torta úmida); em área total, de 15 a 35 t/ha (sulco) e 40 a 60 t/ha na entrelinha das soqueiras, substituindo parcial ou totalmente a adubação fosfatada.

Considerando os valores máximos de cada uma destas recomendações o montante total deste resíduo gerado pelas indústrias mato-grossenses seria suficiente para a fertilização de 4.302 ha (torta úmida), ou 12.294 ha (sulcos), 7.171 ha (entrelinhas das soqueiras). Os benefícios causados pela utilização da torta de filtro também são as melhorias nas condições nutricionais do solo e produtividade, como o observado por Fravet et al. (2010) estudando a influência da aplicação deste resíduo na produtividade.

4. Considerações finais

O setor no Estado possui uma produção de resíduos, com uma geração de aproximadamente 14.859.268,24 m³/safra de vinhaça e cerca de 430.293 toneladas de torta de filtro. Os volumes gerados por safra são suficientes para a fertirrigação de 37.906 ha, e adubação de 4.302 ha (torta úmida), ou 12.294 ha (sulcos), ou 7.171 ha (entrelinhas das soqueiras).

Há muitos problemas relacionados ao transporte, armazenamento e volume de aplicação destes resíduos no Estado, causados principalmente pela falta de uma legislação específica que regulamente este tipo de atividade, ficando evidente a necessidade a elaboração desta norma para que esta metodologia traga somente benefícios ao setor e o ambiente e não o contrário.

Referências

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1. Engenheiro de Produção Agroindustrial, Mestre em Ambiente e Sistemas de Produção Agrícola, UNEMAT, Campus Tangará da Serra, Tangará da Serra – MT, wyllyan_coelho@hotmail.com
2. Engenheiro Agrícola, Prof. Doutor, Departamento de Engenharias e Exatas, UFPR, Palotina – PR, fabricio.silva@ufpr.br
3. Engenheiro Agrícola, Prof. Doutor, Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Sistemas de Produção Agrícola, UNEMAT, Campus Tangará da Serra, Tangará da Serra – MT, rivanildo@unemat.br

4. Tecnóloga em Biotecnologia e Licenciada em Química, Mestranda em Energia na Agricultura, UNIOESTE, Palotina – PR, kesia.damaris@gmail.com

5. Engenheiro Agrícola, Prof. Doutor, Departamento de Engenharias e Exatas, UFPR, Palotina – PR, epfrigo@gmail.com