APLICAÇÃO DO VINHOTO EM PROCESSOS DE FERTIRRIGAÇÃO DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR: UMA DESCRIÇÃO DE USO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO APLICAÇÃO DO VINHOTO EM PROCESSOS DE FERTIRRIGAÇÃO DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR: UMA DESCRIÇÃO DE USO Acadêmica: Ana Clara de Barros Correia Kyotoku Professor Orientador: Hamilcar José Almeida Filgueira JOÃO PESSOA - PB 16 DE DEZEMBRO DE 2011

2 ANA CLARA DE BARROS CORREIA KYOTOKU APLICAÇÃO DO VINHOTO EM PROCESSOS DE FERTIRRIGAÇÃO DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR: UMA DESCRIÇÃO DE USO Monografia apresentada à Universidade Federal da Paraíba como requisito parcial à obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Professor Orientador: Hamilcar José Almeida Filgueira JOÃO PESSOA - PB 16 DE DEZEMBRO DE 2011

3 FOLHA DE APROVAÇÃO ANA CLARA DE BARROS CORREIA KYOTOKU APLICAÇÃO DO VINHOTO EM PROCESSOS DE FERTIRRIGAÇÃO DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR: UMA DESCRIÇÃO DE USO Trabalho de Conclusão de Curso em 16/12/2011 perante a seguinte Comissão Julgadora Professor Hamilcar José Almeida Filgueira Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do CT/UFPB Professora Carmem Lúcia Moreira Gadelha Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do CT/UFPB Professor Clóvis Dias Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do CT/UFPB Professor Leonardo Vieira Soares Coordenador do Curso de Graduação em Engenharia Civil

4 RESUMO O Brasil possui 8% da água doce presente no mundo e por ter essa posição privilegiada, não dá o devido cuidado ao seu uso e preservação, sendo necessário que sejam tomadas providências para utilizar de maneira racional os recursos hídricos do país. Irrigação é a aplicação artificial de água no solo, complementando a chuva, para garantir a produtividade, a sobrevivência e a boa qualidade da plantação. Quando acrescida de fertilizantes, para enriquecer o solo, é denominada de fertirrigação. O aumento do plantio da cana-de-açúcar para produção de etanol e açúcar gera uma preocupação na sociedade, devido aos impactos ambientais causados pelos seus resíduos, principalmente o vinhoto, por possuir alto poder poluente. O vinhoto pode ser usado como fertilizante orgânico na produção de cana-deaçúcar, possuindo alto teor de matéria orgânica, potássio e água, nutrientes importantes para a cana-de-açúcar. Entretanto, deve-se verificar a dosagem ótima a ser utilizada, caso contrário, pode haver diminuição da qualidade da matéria-prima para a indústria. Além disso, é importante estudar os impactos gerados pela fertirrigação do vinhoto, pois há riscos de afetar os mananciais de superfície, o solo e as águas dos lençóis freáticos. A partir de 1967, são criadas leis sobre a disposição de resíduos, mas apenas em 2006, no estado de São Paulo, que é feita uma norma com o intuito de estabelecer os critérios e procedimentos para o armazenamento, transporte e aplicação do vinhoto. Palavras chave: cana-de-açúcar, fertirrigação, vinhoto.

5 ABSTRACT Brazil has 8% of fresh water present in the world and for this privileged position, does not give due care in its use and preservation, being necessary to take measures to rationally use water resources of the country. Irrigation is the artificial application of water in the soil, adding water to ensure productivity, survival and quality of crops. When added fertilizer to enrich the soil, is called fertigation. The increase in the planting of sugar cane for ethanol production and sugar creates a concern in society because of the environmental impacts caused by its waste, especially the vinasse, because it has high-polluting power. The stillage can be used as organic fertilizer in the production of cane sugar, is high in organic matter, water and potassium, important nutrients for cane sugar. However, is necessary check the optimum dose to be used, otherwise there may be decline in the quality of the raw material for industry. Moreover, it is important to study the impacts of vinasse by fertigation, because there are risks to affect surface water sources, soil and water and groundwater. Since 1967, laws are created on the waste disposal, but only in 2006, the state of São Paulo created a more specific law, in which is made a standard in order to establish criteria and procedures for storage, transport and application of vinasse. Key words: cane sugar, fertigation, vinasse.

6 Sumário 1. INTRODUÇÃO METODOLOGIA FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Importância da água Agricultura irrigada Cana-de-açúcar Histórico Produção Vinhoto Fertirrigação Fertirrigação com vinhoto Impacto da fertirrigação com vinhoto no solo Impacto da fertirrigação com vinhoto na água Impacto da fertirrigação nas águas superficiais Impacto da fertirrigação nas águas subterrâneas Legislação ambiental CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 32

7 1. INTRODUÇÃO A aplicação de fertilizantes juntamente com a água de irrigação é denominada fertirrigação. Seu objetivo é melhorar a produtividade e o crescimento da cultura em questão, ao trazer quantidades de água e nutrientes próximas aos valores considerados ótimos para o cultivo (ANDRIOLO et al, 1997, apud FERNANDES et al, 2002). Além disso, a fertirrigação proporciona ao produtor economia na aquisição de fertilizantes. A cana-de-açúcar é uma cultura ligada ao crescimento econômico do Brasil, possuindo monopólio na sua produção desde o descobrimento do Brasil até o século 17, perdendo a liderança para outros países até o ano de 1980, quando reassume o ranking. Atualmente, a cana-de-açúcar ocupa mais de oito milhões de hectares, aproximadamente 2,5% de toda a terra cultivável do Brasil. É esperado, ainda, que a produção de cana-de-açúcar dobre de volume na próxima década. Vinhoto é um resíduo da destilação do álcool, o qual tem sido utilizado em muitos lugares como fertilizante no cultivo de cana-de-açúcar. Quando aplicado corretamente, o vinhoto proporciona benefícios biológicos, físicos e químicos ao solo, aumentando a produtividade e desenvolvimento da cultura, através do aumento de fertilidade, de porosidade e de retenção de água (GLÓRIA; ORLANDO FILHO, 1983, apud MEDINA et al, 2002). Porém, quando utilizado em dosagens além da ótima, pode haver diminuição da qualidade da matéria-prima para a indústria (PAULINO et al, 2002), além de possível poluição do lençol freático e até salinização do solo (LYRA et al, 2003). Para cada litro de álcool produzido, são gerados de 10 a 15 litros de vinhoto, o qual tem alta demanda bioquímica de oxigênio (DBO), consumindo cerca de a miligramas para cada litro de vinhoto (SILVA; SILVA, 1986; FREIRE; CORTEZ, 2000, apud PAULINO et al, 2002). Por possuir um alto poder poluidor, o estudo do seu descarte é de grande importância para o meio-ambiente, em que os elementos possivelmente mais afetados são os mananciais de superfície, o solo e as águas dos lençóis freáticos (CORAZZA, 2006) Com o intuito de diminuir o seu impacto, foram criadas leis e normas no Brasil sobre os resíduos das destilarias e das usinas de cana-de-açúcar. 6

8 O objetivo deste trabalho é apresentar uma descrição do desenvolvimento e da produção da cana-de-açúcar, as vantagens, desvantagens e a importância do reuso do vinhoto na fertirrigação da cana-de-açúcar. 7

9 2. METODOLOGIA Para a realização desse trabalho, foram desenvolvidas cinco fases distintas: escolha do tema; compilação de material; elaboração do plano de trabalho; análise e interpretação da obra; e redação. A escolha do tema foi feito a partir da preferência por um problema que mereça ser investigado cientificamente e da existência de obras pertinentes ao assunto em número suficiente para o estudo global. O passo seguinte foi a delimitação da do trabalho, para que não tornasse a pesquisa e a discussão do tema inviáveis. A pesquisa bibliográfica compreende toda a obra tornada pública em relação ao tema de estudo, podendo ser publicações avulsas, boletins, livros, jornais, revistas, artigos, monografias, teses, dissertações, etc.; até meios de comunicação oral e visual. A sua finalidade é colocar o pesquisador em contato direto com tudo o que foi escrito, dito ou filmado sobre o tema escolhido (MARCONI; LAKATOS, 2010). A compilação é a reunião de todo esse material. Na elaboração do plano de trabalho é determinada a estrutura do trabalho científico: introdução, desenvolvimento e conclusão. Nessa fase, é feita uma divisão dos tópicos de maneira que estejam logicamente correlacionados, pois as partes devem estar "sistematicamente vinculadas entre si e ordenadas em função da unidade de conjunto" (SALVADOR, 1980:62, apud MARCONI; LAKATOS, 2010). A análise e a interpretação são compostas pela crítica do material bibliográfico, pela decomposição dos elementos essenciais para a pesquisa e a pela interpretação do material, exigindo a comprovação ou refutação das hipóteses. Nessa fase é verificada a veracidade dos textos e interpretado o seu conteúdo. De acordo com Asti Vera (1944, apud MARCONI; LAKATOS, 2010), "compreender um texto equivale a haver entendido o que o autor quis dizer, os problemas que postulou e as soluções que propôs para os mesmos". A redação do trabalho foi feita com o objetivo de mostrar o assunto escolhido em profundidade e também por diversos ângulos e aspectos. A pesquisa bibliográfica permite citar as principais conclusões de outros autores, aumentando a contribuição da pesquisa realizada, demonstrando contradições ou reafirmando resultados. 8

10 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1. Importância da água A água é fundamental para a existência da vida na Terra. Ela permite a manutenção de temperaturas amenas e variações não muito acentuadas do clima. É responsável pela formação da maior parte das rochas sedimentares e é componente necessário para a existência de todos os seres vivos. Há no mundo cerca 1,4 bilhão de quilômetros cúbicos de água, cobrindo três quartos da superfície terrestre. Desse total, 2,53% (BRANCO, 2003) são de água doce, distribuídos em calotas polares, geleiras, solo, subsolo, lagos, pântanos e rios. O Brasil possui 8% (BRANCO, 2003) dessa água doce e por ter essa posição privilegiada, não dá o devido cuidado ao seu uso e preservação. Assim, é necessário que sejam tomadas providências para utilizar de maneira racional os recursos hídricos do país. Analisando a disponibilidade x demanda de água, vê-se que na maior parte do Brasil não existe déficit de recursos hídricos. Porém, ocorre falta de água em anos mais secos, tanto para agricultura como para o abastecimento humano. Isso acontece devido à falta de regularização e de programas preventivos para redução dos impactos das secas ocasionais. Grande parte do setor agrícola tem preferência por assumir riscos de falta de água, que ocorre em alguns anos, ao invés de investir em irrigação, fazendo com que seja utilizada água além da necessária para o crescimento das plantações. Devido à grande demanda de água na agricultura, o reuso também pode ser uma alternativa adequada, além de um projeto de irrigação bem feito. A água de qualidade superior seria reservada para o abastecimento humano. 9

11 3.2. Agricultura irrigada Irrigação é a aplicação artificial de água no solo, complementando a precipitação natural de chuva, para garantir a produtividade, a sobrevivência e a boa qualidade da plantação. Quando acrescida de fertilizantes, para enriquecer o solo, é denominada de fertirrigação. O aumento da eficiência do processo de irrigação se mostra importante devido à demanda de água exigida na agricultura, correspondendo a quase metade da água consumida no Brasil (CARDOSO et al, 1998, apud PAZ; TEODORO; MENDONÇA, 2000). Está previsto ainda um incremento maior da produção agrícola nos países da América do Sul, África e Austrália, causado pela elevação da intensidade do uso do solo nesses continentes (PAZ; TEODORO; MENDONÇA, 2000). Essa expansão da agricultura irrigada ocasiona um maior consumo de água, por ser a maneira mais eficiente do aumento da produção alimentícia. Por essa razão, existe a necessidade de estudos sobre melhorias dos sistemas de irrigação e de métodos para aumentar a produtividade das plantações. Essas melhorias da irrigação permitem conservar, economizar e racionalizar o uso da água por meio da reciclagem e do reaproveitamento de águas de qualidade inferior. O alto consumo de água na irrigação e as limitações da disponibilidade de recursos hídricos é uma questão ambiental alarmante. Pesquisas realizadas sobre projetos de irrigação mostram que mais da metade da água destinada para agricultura é perdida antes de alcançar a zona radicular dos cultivos. Além disso, deve-se considerar a ineficiência de alguns métodos e equipamentos e a má elaboração de projetos de sistemas de irrigação, utilizando água aquém ou além da quantidade ótima da cultura plantada (PAZ; TEODORO; MENDONÇA, 2000). Portanto, há a necessidade de um estudo e planejamento completo acerca da cultura a ser plantada, do solo, dos métodos de irrigação e dos equipamentos a serem utilizados. Existem, basicamente, quatro métodos de irrigação: superfície, aspersão, localizada e subirrigação. A explicação para essa variedade de sistemas de irrigação é a grande diversidade de solo, clima, cultura, disponibilidade de energia e de água e condições financeiras para investimento. 10

12 Na irrigação por superfície, a água chega por gravidade através da superfície do solo. Algumas vantagens desse método são: o uso de equipamentos simples; não sofre efeito do vento; não interfere nos tratos culturais; e permite a utilização de água com sólidos em suspensão. Contanto, existem limitações, tais como: dependência de condições topográficas; necessita sistematização do terreno; o dimensionamento do sistema envolve ensaios de campo; o manejo das irrigações é mais complexo; e precisa realizar, freqüentemente, avaliações de campo para assegurar bom desempenho. O método mais comum é a irrigação por sulcos. A irrigação por aspersão consiste no lançamento de jatos de água no ar, caindo sobre a cultura na forma de chuva. Alguns benefícios no método da aspersão são: adaptação fácil aos variados tipos de solo e topografia; pode ser totalmente automatizado; e as tubulações são removíveis, facilitando o tráfego de máquinas. Algumas das desvantagens são: investimento maior que o método por superfície; sofre influências climáticas, como o vento; e, quando utilizado com água salina, pode-se reduzir a vida útil dos equipamentos. Os sistemas de irrigação por aspersão mais usados são o de aspersão convencional (figura 1, autopropelido, pivô central e deslocamento linear. Figura 1. Irrigação por aspersão convencional. Fonte: acervo pessoal. 11

13 Na irrigação localizada, a água é aplicada em apenas uma fração do sistema radicular das plantas, empregando emissores pontuais (gotejadores), lineares (tubos porosos) ou superficiais (microaspersores). É um método que pode ser totalmente automatizado, utilizando menos mão-de-obra para operação. Entretanto, possui um custo inicial relativamente alto; quanto menor for o espaçamento entre as linhas laterais, maior o investimento financeiro. Possui como vantagem a economia de água, devido à proporção de área molhada variar entre 20 a 80% da área total. É recomendado para culturas com necessidade de teor de umidade do solo alto, como é o caso do milho verde. Para o método de subirrigação, o lençol freático é mantido a uma profundidade em que seja capaz de permitir fluxo de água adequado à zona radicular da cultura. Normalmente, está associado a um sistema de drenagem subsuperficial. Havendo as condições topográficas necessárias, pois deve ser utilizado em áreas plana ou nivelada, esse seria o método de menor custo. A escolha do sistema de irrigação é feito através de análise da topografia, clima, solo, cultura a ser plantada, disponibilidade e qualidade de água, aspectos econômicos, sociais e ambientais, além das tradições e preferências dos irrigantes. Um sistema de irrigação escolhido adequadamente reduz os riscos do empreendimento, além de melhora da produtividade e da qualidade ambiental Cana-de-açúcar Histórico O primeiro ciclo econômico do Brasil foi o Ciclo da Cana-de-açúcar, iniciado em 1532, com mudas trazidas pelos portugueses, da ilha da Madeira, para três engenhos localizados onde são os atuais estados de São Paulo e Pernambuco. Já no fim do século 16, havia mais de 120 engenhos no litoral brasileiro, a maioria concentrada ao redor de Salvador e Olinda. O auge da economia da cana foi no século 17, em que um engenho de grande porte produzia em média 200 toneladas de açúcar por ano. O processamento do açúcar era feito em 12

14 três etapas: a moenda (trituração da cana); casa das caldeiras (para cozinhar o calo em tachos de cobre); e a casa de purgar (lugar em que o melado descansava em cones de barro até cristalizar). A produção foi feita assim até o início do século 19, até que em 1815, na Bahia, surge o primeiro engenho a vapor. O declínio das grandes usinas, a partir de meados do século 17, causado pela concorrência do açúcar nas ilhas caribenhas, fez com que terminasse o monopólio brasileiro na produção de açúcar. Já no século 19, todo o continente europeu é estimulado a produzir açúcar de beterraba. Assim, a participação do Brasil na produção mundial diminui. E dentro do país, as produções de café e de borracha assumem a liderança. O impulso principal para aumentar a produtividade veio na década de 1920, com a crise do café, fazendo com que as fazendas de café investissem em cana-de-açúcar. Já na década de 1950, São Paulo ultrapassa a produção do Nordeste, acabando com a hegemonia deste de quatro séculos; observe na figura 2 a atual distribuição de cana-de-açúcar, por região. Em virtude das guerras ocorridas na Europa e da perda de suas colônias, o continente europeu volta a comprar o açúcar brasileiro. Distribuição da produção de cana, por região (dados relativos à safra de 2008/2009) Norte 0% Sul 8% Nordeste 11% Centro-oeste 11% Sudeste 70% Figura 2. Distribuição da produção de cana-de-açúcar, por região. Fonte: Unica (dados de 2009). 13

15 Com a crise mundial do petróleo, nasce, em 1975, o Programa Nacional do Álcool (Proálcool), com o objetivo de criar uma alternativa para a gasolina. Com isso, a produção de cana-de-açúcar é triplicada no Brasil. Já em 1980, o país reassume a liderança do ranking mundial. A criação dos veículos Flex, ou seja, com motor capaz de operar com gasolina e/ou etanol, em 2003, fez com que o volume de cana processada aumentasse em 60% nos cinco anos seguintes. Atualmente, a cana-de-açúcar ocupa mais de oito milhões de hectares, aproximadamente 2,5% de toda a terra cultivável do Brasil (dados do Unica). É esperado, ainda, que a produção de cana-de-açúcar dobre de volume na próxima década. As regiões de cultivo são Sudeste, Centro-Oeste, Sul e Nordeste (conforme figura 3), com duas safras por ano. Portanto, durante todo o ano o Brasil produz açúcar e etanol para os mercados interno e externo. Figura 3. Mapa da produção do setor sucroenergético. Fonte: NIPE-Unicamp, IBGE e CTC. 14

16 Produção A cana-de-açúcar é uma cultura semi-perene, ou seja, não se enquadra nem como perene (em que o ciclo de vida dura décadas), nem como anual (cultura que precisa ser replantada todos os anos). Normalmente, são feitas cinco colheitas durante seis anos de vida. Ao fim de cada ciclo, novas mudas precisam ser plantadas. Na figura 4 é possível observar o ciclo da cana-de-açúcar com três cortes. A produção da cana-de-açúcar é iniciada ao escolher qual variedade será cultivada, dependendo do solo e do clima, com o objetivo de obter produtividade e resistência a pragas. As mudas desenvolvidas para o plantio, os chamados toletes ou pedaços de cana, são colocadas em sulcos na terra. Segue na figura 5 um esquema com as fases de crescimento da cana-de-açúcar. Figura 4. Ciclo de uma cultura de cana-de-açúcar com três cortes. Fonte: Rodrigues (1995). 15

17 Figura 5. Fases de crescimento do cultivo. Fonte: NETAFIM. A irrigação da cana-de-açúcar é feita normalmente pelo método de aspersão convencional, pivô central deslocado ou fixo, gotejamento e até sem irrigação. A escolha do método depende da disponibilidade financeira e hídrica, da espécie cultivada, do local de cultivo, do estádio de desenvolvimento da cultura, do tipo de solo e da época de plantio. O rendimento e a qualidade do açúcar e do álcool dependem do método de irrigação escolhido e da quantidade de água aplicada, combinados com a adubação, a variedade da cana, a idade do corte, o tipo de solo e clima. Em estudo realizado por Carretero (1992, apud NETO et al, 2006), obteve-se um aumento de 16% em relação a cana não irrigada, primeira soca, em Piracicaba SP, sob condições de irrigação por gotejamento. Neto et al (2006) analisaram a aplicação de diversas lâminas de irrigação e adubação na produção de cana-de-açúcar, além de aproveitamento de precipitação, em uma fazenda no município de Capim PB. Foi observado que o comprimento do colmo, diâmetro do colmo e o número de internódios do colmo respondem significativamente à irrigação. Os menores diâmetros de colmo foram encontrados nas parcelas sem irrigação. Isso influencia diretamente na produtividade de açúcar e etanol, pois é no colmo que fica armazenada a sacarose. 16

18 É importante ressaltar que, na Paraíba, a precipitação influencia muito na produtividade da cana-de-açúcar, pois o estado depende da chuva para obter uma boa produção. Numa usina localizada no município de Santa Rita, por exemplo, no ano de 2010 obteve uma produtividade de 54t.ha -1, com uma precipitação de 922,5mm no município em questão; e, no ano de 2011, estima-se uma produtividade de 63t.ha -1, justificada por ter sido um ano com maiores índices de pluviosidade. A colheita é feita de maneira mecanizada ou manual. Uma das diferenças entre elas está na necessidade que a colheita manual tem de queimar a palha para permitir o corte da cana. Depois, a palha é separada da cana, e deixada sob o solo, aumentando a quantidade de matéria orgânica e evitando a erosão. Já na usina, amostras de cana-de-açúcar são analisadas em laboratório para verificar o teor de sacarose e orientar a gestão e eficiência do processo industrial. Após a análise, o colmo é levado para a moagem, sob pressão de rolos ou por meio de difusores, tendo como resíduo o bagaço, o qual pode ser utilizado para gerar bioeletricidade. O caldo resultante é levado para a produção de açúcar e etanol. A torta de filtro, resíduo dessa etapa, é usada na lavoura como adubo orgânico. Na figura 6 é ilustrada com um fluxograma esquemático a produção da cana-de-açúcar PLANTIO DA CANA-DE- AÇÚCAR COLHEITA TRANSPORTE MOAGEM PRODUÇÃO DE AÇÚCAR PRODUÇÃO DE ETANOL Figura 6. Fluxograma esquemático da produção de cana-de-açúcar. O caldo mais rico em sacarose, da primeira e da segunda moagem, é levado para a produção de açúcar. Primeiro, é feito um tratamento químico para a purificação e depois, fazse evaporação e cozimento. A sacarose, já cristalizada, é levada para uma centrífuga, com o 17

19 objetivo de separar os cristais de açúcar do melaço, o qual pode ser fermentado para a produção de etanol. Já os cristais, são levados para a secadora, sendo peneirados e armazenados, para depois serem embalados e distribuídos. Para a produção do etanol (ver esquema na figura 7), primeiro purifica-se o caldo por vários processos de filtragem, formando o mosto. Depois, mistura-se com levedura para fermentar. O álcool do líquido resultante da fermentação é centrifugado, para separar o álcool da levedura. Após a separação de fases, coloca-se a fase líquida em colunas de destilação, para fazer o etanol hidratado, usado como combustível em carros com motores Flex. É necessária mais uma etapa, a de desidratação, para produção do etanol anidro, o qual é utilizado para misturar com a gasolina. Vinhoto, subproduto da produção de etanol, é um resíduo da destilação do álcool. Ele é utilizado como fertilizante na irrigação, sendo levado por sistemas de canais para vários locais do canavial. CALDO DE CANA + LEVEDURA FERMENTAÇÃO VINHO DE FERMENTAÇÃO CENTRIFUGAÇÃO FASE LÍQUIDA FASE SÓLIDA DESTILAÇÃO ÁLCOOL VINHOTO Figura 7. Fluxograma esquemático da produção de etanol. 18

20 3.4. Vinhoto Vinhoto, também conhecido como restilo ou vinhaça, é um resíduo da destilação do caldo de cana fermentado, rico em potássio, o qual tem sido utilizado em muitos lugares como fertilizante no cultivo de cana-de-açúcar. Pode ser utilizado também para a produção de biogás, para gerar energia elétrica. Para cada litro de álcool produzido, são gerados de 10 a 15 litros de vinhoto, o qual tem alta demanda bioquímica de oxigênio (DBO), consumindo cerca de a miligramas para cada litro de vinhoto (SILVA; FREIRE; CORTEZ apud PAULINO et al, 2002). Por possuir um alto poder poluidor, cerca de cem vezes maior que o do esgoto doméstico, o estudo do descarte do vinhoto é de grande importância para o meio-ambiente, pois é considerado nocivo à fauna, flora, microfauna e microflora das águas doces, e afugenta a fauna marinha que vem às costas brasileiras para procriar (FREIRE; CORTEZ, 2000). Devido a seus impactos ambientais, a produção do vinhoto sempre gerou preocupação nos órgãos ambientais, mesmo quando não era gerado no volume atual. Com o estímulo do governo para a produção de etanol, a partir da década de 1970, essa preocupação passou a ter uma maior dimensão. Hoje em dia, produz-se, anualmente, mais de 27 bilhões de litros de etanol hidratado e anidro, segundo dados da UNICA. Ou seja, são gerados, pelo menos, 270 bilhões de litros de vinhoto por ano. Ciente desses números, o estado de São Paulo, responsável pela produção de 60% do etanol brasileiro, criou, no ano de 2006, uma norma que regulamenta o armazenamento, o transporte e a aplicação do vinhoto. O vinhoto tem como constituinte principal a matéria orgânica, sob a forma de ácidos orgânicos, e por cátions de potássio, cálcio, magnésio e sódio, com desbalanceamento do potássio em relação aos demais elementos. Outro aspecto físico é o seu baixo ph e a elevada temperatura em que é gerado. No meio-ambiente, os elementos possivelmente mais afetados são os mananciais de superfície, o solo e as águas dos lençóis freáticos (CORAZZA, 2006). Até o fim da década de 1970, o vinhoto era despejado em mananciais de superfícies e em áreas de sacrifício, devastando a flora e a fauna aquática, além de emanar mau cheiro. A figura 8 mostra uma área de armazenamento do vinhoto para ser usado na fertirrigação. 19

21 Figura 8. Armazenamento de vinhoto. Fonte: acervo pessoal Fertirrigação A aplicação de fertilizantes pela água de irrigação é denominada fertirrigação. O principal objetivo desta é melhorar a produtividade e o crescimento da cultura em questão, ao trazer quantidades de água e nutrientes próximas aos valores considerados ótimos para o cultivo (ANDRIOLO et al, 1997, apud FERNANDES et al, 2002). Difere da aplicação de fertilizantes via solo, pois nesta os nutrientes sólidos são depositados próximo da plana, na superfície do solo e precisam esperar pela chuva ou irrigação para serem absorvidos para o solo. De um modo geral, as vantagens da fertirrigação são: quantidade e concentrações dos nutrientes podem ser adaptadas à necessidade da plana em função do seu estádio fenológico e das condições climáticas; economica de mão-de-obra; redução de atividades de pessoas ou máquinas na área de cultivo, evitando a compactação indesejável do solo. Porém, há desvantagens, tais quais: possibilidades de retorno do fluxo da solução à fonte de água, 20

22 possibilidade de entupimentos do sistema de fertirrigação; e possibilidade de contaminação das águas superficiais e subterrâneas (COELHO; SILVA; SOUZA, 2009). Outro benefício da fertirrigação está na eficiência do uso e economia de fertilizantes, porque a aplicação parcelada dos nutrientes aumenta a assimilação destes pelas plantas e diminui as perdas por lixiviação, proporcionando um melhor aproveitamento do fertilizante. Ou seja, uma resposta da cultura equivalente a uma menor quantidade de fertilizante aplicado, em comparação com outros métodos (TESTEZLAF). Existem diversos métodos de injeção de produtos químicos nos sistemas de irrigação, os quais podem ser classificados em quatro grupos: bombas centrífugas, bombas de deslocamento positivo, diferenção de pressão e métodos baseados no princípio de Venturi. Esses quatro grupos podem ainda ser subdivididos, de acordo com o princípio de funcionamento (TESTEZLAF). Com a bomba centrífuga, é feito um sistema de bombeamento da solução através da ação centrífuga ou pela ação de sustentação imposta pelas palhetas do rotor à solução que está em contato com elas. Para injetar os fertilizantes no sistema de irrigação, é necessário que a pressão produzida pela bomba seja maior que a pressão na linha principal de irrigação. Porém, a taxa de injeção da solução a partir da bomba depende da pressão na linha de irrigação. Logo, para um bom desempenho da fertirrigação, é necessária uma calibração adequada da bomba. As bombas de deslocamento positivo fazem com que o fluido bombeado adquira um movimento com a mesma velocidade, em módulo, direção e sentido que o órgão móvel que o impele. Promovendo, assim, a admissão e a expulsão de volume correspondente de fluido. As mais utilizadas para injeção de fertilizantes são as bombas recíprocas, que incluem pistão, diafragma e combinação pistão-diafragma. O método baseado no diferencial de pressão se baseia na adição de energia ao sistema e/ou aproveitamento da pressão negativa do corpo da bomba, no trecho de sucção do conjunto. O injetor tipo Venturi é uma peça especial acoplada à linha de irrigação, que consiste na mudança de seção da tubulação (de gradual convergente, para uma constrita constante, depois para uma gradual transição ampliadora e retornando ao diâmetro original da linha de irrigação). A queda de pressão no Venturi deve ser suficiente para criar uma pressão negativa em relação à pressão atmosférica, assim, a solução irá fluir para o injetor. 21

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