BALANÇO DE ENERGIA EM SISTEMAS ORGÂNICO E CONVENCIONAL DE PRODUÇÃO DE MILHO

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1 BALANÇO DE ENERGIA EM SISTEMAS ORGÂNICO E CONVENCIONAL DE PRODUÇÃO DE MILHO ALESSANDRO TORRES CAMPOS Eng. Agrícola, Dr. - Prof. Adjunto GPEA (Grupo de Pesquisas em Ambiência do Oeste do Paraná)/UNIOESTE M. C. Rondon/PR - atcampos3@yahoo.com.br WILSON J. ZONIN Prof. Assistente CCA/UNIOESTE M. C. Rondon/PR NARDEL L. S. SILVA Prof. Assistente CCA/UNIOESTE M. C. Rondon/PR ALFREDO GOUVEA Mestrando em Agronomia CCA/UNIOESTE M. C. Rondon/PR MARCELO GRECO Mestrando em Agronomia GPEA/UNIOESTE M. C. Rondon/PR 1. Resumo Objetivou-se no presente trabalho estimar o balanço energético nos sistemas orgânico e químico de produção de milho. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com arranjo em parcelas subdivididas, tendo como parcelas principais os sistemas de produção e como subparcelas as cultivares. A semeadura foi realizada diretamente em palhada de aveia e azevém. No sistema químico a cobertura vegetal foi dessecada com glyphosate (2 L/ha), enquanto que no sistema orgânico houve manejo da palhada com rolo faca. Todas as entradas ( inputs ), seja na forma de produtos ou operações e a saída na forma de grãos ( outputs ) foram transformados em energia para realização do balanço energético. Os coeficientes energéticos foram obtidos em trabalhos de pesquisa. A energia investida foi desdobrada em três categorias, conforme sua origem, como sendo biológica, fóssil e industrial. Na categoria de energia biológica foram inseridos os itens trabalho humano, sementes, biofertilizante e húmus. Agrupados na categoria de energia fóssil foram os produtos e subprodutos do petróleo, tais como adubo químico, agrotóxicos, óleo diesel. Foi considerada energia industrial aquela empregada na fabricação de maquinário utilizado no processo produtivo sendo incluídos nesta categoria: trator, semeadora, pulverizador e rolo faca. O consumo de energia no sistema orgânico de produção de milho foi de 2.047,42 MJ ha -1 e a conversão de energia foi de ,33 MJ ha -1, sendo que a energia biológica foi a forma de energia mais consumida, 65,77% do total consumido, enquanto que no convencional o consumo foi de 3.764,66 MJ/ha e a conversão energética foi de ,29 MJ ha -1, e a fóssil foi a forma de energia mais consumida, representando 79,57% da energia consumida neste sistema de produção. O sistema de produção orgânico apresentou uma eficiência de 38,21 significativamente maior que o sistema químico com 21, Abstract ENERGY INPUTS AND OUTPUTS IN ORGANIC AND CONVENTIONAL CORN PRODUCTION SYSTEMS It was objectified in this research to esteem the energy inputs and outputs in organic and chemical corn production systems. The experimental delineating was in casual blocks with arrangement in subdivided parcels, with the production systems as main parcels and the cultivate crops as subparcels. The seeding was accomplished directly in oat and azevem straws. In the chemical

2 2 system the vegetable covering was wiped with glyphosate (2 L/ha), while in the organic system it was used roll machinery to handle the straw. All the inputs, in products or operations form, and the outputs, in grain form, were transformed in energy to estimate the energy balance. The energy coefficients were obtained in research travails. The employed energy was divided in three categories, according to its origin, as biological, fossil and industrial. In the category of biological energy the items human work, seeds, biofertilizer and humus were inserted. The oil products and by-products, such as chemical fertilizer, agrotóxicos, diesel were grouped in fossil energy category. Energia industrial foi considerada que empregou na produção de maquinaria usada no processo produtivo que é incluído nesta categoria: trator e os utensílios. The energy consumption in the organic corn production system was of 2, MJ ha -1 and the energy conversion was of 78, MJ ha -1, and the biological energy was the energy form more consumed, 65,77% of total consumed, while in the conventional system the consumption was of 3, MJ ha -1 and the energy conversion of 82, MJ ha -1, and the fossil was energy form more consumed, representing 79.57% of the energy consumed in this production system. The organic production system presented an efficiency of significantly larger than the chemical system with Introdução A eficiência dos sistemas de produção agrícola vem sendo tradicionalmente medida pela produtividade obtida e pela relação custo/lucro, contudo, uma outra forma de avaliação vem recebendo cada vez mais a atenção no meio científico e na sociedade em geral, a abordagem energética dos agroecossistemas. Tão importante quando quanto as duas primeiras a análise energética as complementa, e se torna ferramenta fundamental quando se analisa a sustentabilidade dos agroecossistemas. No caso dos sistemas de produção de milho, o terceiro cereal mais cultivado no mundo e uma das culturas para qual mais se desenvolvem tecnologias, a análise energética ganha ainda mais importância. As altas produtividades obtidas com o uso intensivo de capital, de fertilizantes inorgânicos e de agrotóxicos têm sido questionadas não só por suas contradições econômicas e ecológicas, mas também por desprezar aspectos qualitativos importantes da produção vegetal (SANTOS, 1993; SANTOS et al., 1994). O mercado de produtos orgânicos vem crescendo no Brasil e no mundo a uma taxa de até 50% ao ano, devido principalmente aos elevados custos dos adubos minerais, aos efeitos benéficos da matéria orgânica em solos intensamente cultivados com métodos convencionais (ASANO, 1984; Rodrigues, 1990), e ao marketing realizado em torno da produção orgânica de alimentos (SANTOS et al., 2001). Dos debates estabelecidos nos últimos anos sobre a questão energética no país, pouca importância se tem dado ao balanço energético dos sistemas produtivos. Considerações maiores têm sido feitas na busca por novas fontes, a partir de culturas com alto potencial de produção calórica. O conhecimento da relação produção/consumo de energia, tanto quanto a análise econômica, é instrumental básico para elaboração de políticas que definam a quantidade de calorias e proteínas no consumo interno, exportação, ou na transformação em combustíveis, permitindo prever o nível de dependência do país nessa área (CARMO et al., 1988; CARMO & COMITRE, 1991). O balanço energético visa estabelecer os fluxos de energia, identificando sua demanda total e eficiência, refletida pelo ganho líquido de energia e pela relação saída/entrada, além da quantidade necessária para produzir ou processar um quilograma de determinado produto. Nesse processo quantificam-se todos os insumos utilizados e produzidos que são transformados em unidades de energia. A determinação de balanços de energia e de eficiência energética são importantes instrumentos no monitoramento da agricultura ante o uso de fontes de energia não renováveis (Hetz citado por SIQUEIRA et al., 1999; BUENO et al., 2000). Vários pesquisadores têm despendido esforços no sentido de quantificar a energia embutida e obtida em várias culturas, procurando determinar os itens de maior consumo. PIMENTEL et al. (1982) depreenderam que a relação kcal produzida/kcal consumida na produção de milho nos Estados Unidos decresceu de 3,7 em 1945 para 2,8 em Apesar do rendimento médio do milho ter aumentado aproximadamente 2,4 vezes, a média dos insumos energéticos utilizados

3 3 aumentou de 0,9 para 2,9 milhões de kcal (3,1 vezes). PIMENTEL (1980) sugere que os dados fornecidos por vários autores são muito valiosos aos agricultores para que eles possam racionalizar o uso de energia e outros recursos necessários para uma bem sucedida produção agropecuária. A avaliação da energia produzida nos processos agrícolas, seja para cobrir os requisitos nutricionais da população, seja como combustível, para substituir os derivados de petróleo, fornece subsídios que permitem verificar se o setor agrícola está, ou não, cumprindo esses objetivos estratégicos, ou de que forma poderia ser conduzido a fazê-lo (CASTANHO FILHO & CHABARIBERY, 1983). A identificação de técnicas, métodos ou processos de produção mais poupadores de energia e mais adaptados para os diversos contextos, depende de novas pesquisas (BEBER, 1989). A importância da análise do balanço energético é fornecer os parâmetros necessários para mensurar, interpretar e subsidiar a tomada de decisões no direcionamento das políticas tecnológicas (COMITRE, 1993). O presente trabalho teve como objetivo estimar o balanço energético em sistemas orgânico e químico de produção de milho, em um reassentamento rural, na região de Cascavel/PR. 4. Metodologia O experimento foi instalado no reassentamento rural Salto Caxias, na comunidade de Nova União, localizada no Município de Cascavel, com altitude de 800m; latitude 24º58 00 S, longitude 53º26 00 W, clima subtropical úmido mesotérmico, solo latossolo vermelho eutroférrico. Foram avaliadas quatro cultivares de milho híbrido: AG9090, P30F88, BRS 3150 e Zeneca, e quatro variedades: Sol da Manhã, Palha Roxa, OC202 e BR 16, conduzidos nos sistemas químico e orgânico de produção. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com arranjo em parcelas subdivididas, tendo como parcelas principais os sistemas de produção e como subparcelas as cultivares. A semeadura foi realizada diretamente em palhada de aveia e azevém. No sistema químico a cobertura vegetal foi dessecada com glyphosate (2 L/ha), enquanto que no sistema orgânico houve manejo da palhada com rolo faca. As sementes usadas no sistema orgânico foram tratadas com super magro, enquanto no sistema químico o tratamento foi realizado com uso de Thiodicarb (600 g de ingrediente ativo por 100 kg de semente). A semeadora foi ajustada para quatro linhas espaçadas de 0,80 m entre si e para distribuir cinco sementes por metro linear. Quanto ao adubo o ajuste foi para aplicação de 300 kg ha -1 de adubo químico e 400 kg ha -1 do fertilizante orgânico. A adubação de base foi realizada com 300 kg ha -1 da fórmula no sistema químico, e 400 kg ha -1 de húmus de minhoca originário de esterco bovino no sistema orgânico de produção. O controle de invasoras foi realizado através do herbicida Nicossulfurony na dose de 1 L ha -1 no sistema químico, e por meio de capina manual no sistema orgânico. Todas as entradas ( inputs ), seja na forma de produtos ou operações e a saída na forma de grãos ( outputs ) foram transformados em energia para realização do balanço energético. Os coeficientes energéticos foram obtidos em trabalhos de pesquisa, transformados em Joules. A energia investida foi desdobrada em três categorias, conforme sua origem, como sendo biológica, fóssil e industrial. Na categoria de energia biológica foram inseridos os itens trabalho humano, sementes, biofertilizante e húmus. Para todas as atividades que envolviam mão-de-obra foi adotado como padrão para transformação em valores energéticos o índice adotado por Campos (2001), 386,40 kj.h -1. O valor energético adotado para conversão da massa das sementes em energia foi de 33,207 MJ kg -1 (PIMENTEL, 1973; BUENO, 2002), o dobro do custo energético do grão colhido.

4 4 Para a estimativa da energia embutida no húmus de minhocas e no biofertilizante adotou-se a metodologia usada por CARMO et al. (1988), considerando a quantidade de nitrogênio fósforo e potássio existente em média por toneladas, que representa 18,5 kg de N, 26,2 kg de P 2 O 5 e 18,3 kg de K 2 O para o húmus e 31,5 kg de N, 15,0 kg de P 2 O 5, 10,0 kg de K 2 O para o biofertilizante. Agrupados na categoria de energia fóssil foram os produtos e subprodutos do petróleo, tais como adubo químico, agrotóxicos, óleo diesel. A transformação dos fertilizantes, tanto químicos quanto orgânicos, em unidades calóricas, foi realizada utilizando-se os coeficientes: 62,49 MJ kg -1 de N (FELIPE JR., 1984); 9,63 MJ kg -1 de P 2 O 5 (LOCKERETZ, 1980) e 9,17 MJ kg -1 de K 2 O (COX & HARTHINS, 1979; PELLIZZI, 1992). Para os agrotóxicos foram usados os seguintes coeficientes: 631,83 MJ, 418 MJ e 363,63 MJ por quilograma de ingrediente ativo de glyphosate, nicossulfurony e thiodicarb, respectivamente (PIMENTEL, 1980). E para o óleo diesel foi adotado como coeficiente energético kj/l (SERRA et al., 1979). Foi considerada energia industrial aquela empregada na fabricação de maquinário utilizado no processo produtivo e nesta categoria estão incluídos: trator, semeadora, pulverizador e rolo faca. Para o cálculo dos inputs de energia industrial utilizada no sistema considerado foi utilizada metodologia desenvolvida por DOERING III et al. (1977), por meio da depreciação energética, segundo as horas de utilização e em função da vida útil dos equipamentos. Foram adotados os coeficientes iguais a 69,83 MJ kg -1 para o trator e 57,20 MJ kg -1 para os demais equipamentos (MACEDÔNIO & PICCHIONI, 1985). Para todas as operações mecanizadas foi considerada a utilização de um trator Massey Fergunson 275 Simples com massa de kg e vida útil de horas, semeadora com massa de kg e vida útil de horas, rolo faca com massa de kg e vida útil de horas e pulverizador de barra com capacidade de 400 litros com massa de 195 kg e vida útil de horas, que transformadas representam uma demanda específica de energia de 25,55, 80,08, 54,63 e 9,30 MJ h -1 para trator, semeadora, rolo faca e pulverizador respectivamente. 5. Resultados e Discussão O consumo de energia na produção de milho nos sistemas orgânico e convencional químico do trabalho é apresentado na Tabela 1. No sistema orgânico de produção, como esperado, o maior consumo foi na forma de energia biológica 65,77%, enquanto no sistema químico a energia fóssil foi a forma mais consumida, representando cerca de 80% do total. Apesar de não usar a mesma classificação quanto à forma de energia, BUENO (2002), em análise da eficiência energética na cultura do milho conduzida convencionalmente no assentamento rural no município de Itaberá/SP, registrou um gasto de 85% com energia considerada como sendo da forma fóssil no presente trabalho. O consumo de energia na forma industrial foi maior no sistema orgânico, pois apesar de que, no sistema convencional o número de operação com tratores e implementos era maior, foi utilizado na maioria das operações o pulverizador, que além de possuir um menor valor energético embutido, possui um rendimento operacional maior em relação ao rolo faca. O resultado da análise estatística da eficiência energética, de cada cultivar, em cada sistema de produção, é apresentado na Tabela 2. O sistema de produção orgânico, em média, apresentou eficiência energética significativamente superior em relação ao sistema convencional, 38,21 e 21,95, respectivamente. Sendo que esta diferença foi mais acentuada entre as cultivares híbridas. O resultado obtido a partir de uma análise energética dos sistemas de produção desequilibra a igualdade existente em termos de produtividade, devido ao maior investimento energético efetuado no sistema convencional.

5 5 Tabela 1 Consumo de energia na produção de milho em sistemas orgânico e convencional em Cascavel Formas de entradas de energia Energia consumida Sistema orgânico Energia consumida Sistema químico (MJ ha -1 ) (%) (MJ ha -1 ) (%) BIOLÓGICA Mão-de-obra 49,60 2,42 10,03 0,27 Semente 664,14 32,44 664,14 17,64 Húmus 630,47 30,80 Biofertilizanate 2,20 0,11 Sub-total 1.346,41 65,77 674,17 17,91 FÓSSIL N 749,88 19,92 P 2 O 5 577,80 15,35 K 2 O 550,20 14,61 Óleo Diesel 554,90 27,11 450,86 11,98 Inseticida 43,63 1,16 Herbicidas 623,27 16,55 Sub-total 554,90 27, ,64 79,57 INDUSTRIAL Trator 40,88 2,00 33,21 0,88 Implementos 105,23 5,14 61,64 1,64 Sub-total 146,11 7,14 94,85 2,52 TOTAL DE ENTRADAS 2.047, , SAÍDAS ÚTEIS , ,29 ENERGIA LÍQUIDA , ,63 EFICIÊNCIA CULTURAL 38,21 21,95 Tabela 2 Análise da eficiência energética de 4 híbridos e 4 cultivares de milho em sistema convencional químico e orgânico de produção, Cascavel Cultivar Sistema Sistema Média* CV químico* orgânico* Híbrido P30F80 28,03 abb 49,07 aa 38,55 a 15,85 Híbrido Zeneca 31,27 aa 37,42 aa 34,34 ab 26,76 Híbrido AG ,88 abcb 40,29 aa 32,59 ab 23,51 Híbrido BRS ,86 abcb 43,15 aa 33,50 ab 18,96 Variedade Sol da manhã 14,92 cb 38,43 aa 26,68 ab 17,42 Variedade BR ,03 bca 32,50 aa 25,77 b 38,84 Variedade OC ,56 cb 34,05 aa 24,80 b 26,80 Variedade Palha roxa 18,09 bca 30,79 aa 24,44 b 37,98 Média 21,95 B 38,21 A 25,56 *Médias seguidas de mesmas letras minúsculas, nas colunas, e mesmas letras maiúsculas, nas linhas não diferem estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. Os valores médios de eficiência energética obtidos, 38,21 no sistema orgânico de produção e 21,95 no sistema convencional, foram superiores ao obtido por BUENO (2002), em análise da eficiência energética na cultura do milho no já citado município paulista de Itaberá, quando obteve um valor de 9,01. Esta discrepância deve-se ao fato de que dada à condição experimental do presente trabalho, muitas operações foram realizadas de maneira diferenciada, como é o caso do transporte e principalmente da colheita, que neste trabalho foi realizada manualmente, e que, apesar de serem contabilizadas, são insignificantes se comparadas às entradas de 341,18 MJ ha -1 com transporte e 1.077,57 MJ ha -1, gastas com a operação de colheita, registradas pelo autor. Caso gastos semelhantes fossem considerados no presente trabalho, a eficiência teria sido de 22,57 no sistema orgânico e 15,95 no sistema químico de produção. No sistema orgânico de produção não foi observado, na eficiência energética, diferenças estatisticamente significativas entre as cultivares, enquanto no sistema convencional, as cultivares

6 6 híbridas apresentaram melhor desempenho em relação às variedades, o que também pode ser observado quando consideradas as médias dos dois sistemas de produção. 6. Conclusões O consumo de energia no sistema orgânico de produção de milho foi de 2.047,42 MJ ha -1 e a conversão energética em produção (grãos) foi de ,33 MJ ha -1, sendo que a energia biológica foi a forma de energia mais consumida, 65,77 % do total, enquanto no convencional o consumo energético foi de 3.764,66 MJ ha -1 e a conversão energética em produção foi de ,29 MJ ha -1, e a energia fóssil foi a forma mais consumida, representando 79,57% do total neste sistema de produção. O sistema de produção orgânico apresentou uma eficiência de 38,21, significativamente maior que o sistema químico, com 21, Palavras-chave Aproveitamento de resíduos, dejetos de bovinos, produção orgânica, energia, sustentabilidade de agroecossistemas, análise energética. 8. Referências ASANO, J. Effect of organic manures on quality of vegetables. Japan Agricultural Research Quarterly, Ibaraki, v.18, n.1, p.31-36, BEBER, J.A.C. Eficiência energética e processos de produção em pequenas propriedades rurais, Agudo, RS. Santa Maria, p. Dissertação (Mestrado em Extensão Rural) - Universidade Federal de Santa Maria. BUENO, O.C. Análise energética e eficiência cultural do milho em assentamento rural, Itaberá/SP f. Tese (Doutorado em Energia na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, BUENO, O.C., CAMPOS, A.T., CAMPOS, A.T. Balanço de energia e contabilização da radiação global: simulação e comparativo. In: Avances en Ingenería Agrícola. Buenos Aires: Editorial Facultad de Agronomia, p CAMPOS, A.T. Balanço energético relativo à produção de feno de coast-cross e alfafa em sistema intensivo de produção de leite f. Tese (Doutorado em Energia na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, CARMO, M.S., COMITRE, V. Evolução do balanço energético nas culturas de soja e milho no estado de São Paulo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ECONOMIA E SOCIOLOGIA RURAL, 29, 1991, Campinas. Anais... Brasília: Sociedade Brasileira de Economia e Sociologia Rural, p CARMO, M.S.; COMITRE, V.; DULLEY, R. D. Balanço energético de sistemas de produção na agricultura alternativa. Agricultura em São Paulo, São Paulo, v.35, n.1, p.87-97, CASTANHO FILHO, E.P., CHABARIBERY, D. Perfil energético da agricultura paulista. Agricultura em São Paulo, v.30, tomos 1 e 2, p , COMITRE, V. Avaliação energética e aspectos econômicos da filière soja na região de Ribeirão Preto - SP. Campinas f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola/Planejamento Agropecuário) - Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas. COX, G.W.; HARTKINS, M.D. Energy costs of agriculture. Agricultural Ecology, Amsterdam, p , 1979.

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