O futuro da colheita da cana: novas tecnologias

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1 O futuro da colheita da cana: novas tecnologias

2 INTRODUÇÃO Contou com diversos colaboradores: Prof. Caetano Ripoli, Milan, Rolim LER/ESALQ Prof. Gil Câmara, Beauclair LPV/ESALQ, diversos alunos e colegas Objetivo: Estabelecer cenário de longo prazo Apesar da conclusão ao final, não pretende esgotar o assunto e sim ampliar o enfoque sobre o tema Público: investidores em cana e tomadores de decisão

3 SUMÁRIO A queimada da cana-de-açúcar: O que é, por que e como é feita Efeitos e sua comparação com cana crua: Na lavoura (alelopatia, matocomunidade, pragas, manejo e custos, Na indústria (qualidade da matéria-prima), No ambiente e na saúde humana. Por que persiste: Infra-estrutura, pesquisa e compatibilidade de mão-de-obra no plantio, faltam colhedoras em quantidade e qualidade apropriada Alternativas: colheita mecanizada (ainda falta pesquisa e desenv. tecnológico)

4 Método despalhador e facilitador do corte da cana-de-açúcar Deixa de existir em futuro proximo - Ambiente - Custo - Falta mão-de-obra

5 Incêndio em canaviais permanecem: Necessidade de estrutura para controle

6 Produtividades potenciais de algumas culturas Ajustes para elevação da produtividade Genótipo (variedade cultivada) Solo (propriedades físicas e químicas) e Clima Cultura Média Nacional Teórico A campo Milho kg.ha kg.ha -1 YAMADA (1997) kg.ha -1 VYN (2001) Soja kg.ha kg.ha kg.ha -1 VENTIMIGLIA COOPER (2003) et al. (1999) Cana 470 t.ha -1 (Moore, 1989) 90 t.ha t.ha t.ha-1 (Hunsigi, 1993) t.ha-1 (Bernardes et al., 2005)

7 NA LAVOURA MÚLTIPLAS INTERAÇÕES ENTRE FATORES DE PRODUÇÃO E A PRÓPRIA CANA-DE-AÇÚCAR EFEITOS COMPENSATÓRIOS: - frio sob palha evitando brotação e melhor conservação da umid. solo EFEITOS EXACERBADORES: - compactação do solo e cigarrinha SINERGISMO: - redução de daninhas, proteção do solo e conservação de umidade REAÇÃO DA CANA: - crescimento radicular em estresse hídrico

8 Colheita da Cana-de-açúcar Mudança de queimada para cana crua Processo irreversível, previsto pela legislação; Zonas de expansão somente crua mecanizada; Influência na produção; longevidade do canavial; atributos físicos, químicos e biológicos.

9 Cana Crua Mecanizada Vantagens: 10 a 30 t.ha-1 de palha (peso fresco) no solo ou para geração de energia adicional; Maior proteção do solo contra erosão; Redução do uso de herbicidas; Maior incorporação de matéria orgânica no solo; Manutenção da umidade do solo; Redução de emissão no ambiente Viabilidade econômica - corte mecanizado R$4,50 6,60/t - corte manual (queima) R$7,00/t

10 Palha otimiza a operação de irrigação

11 Cana Crua Mecanizada Desvantagens: Irregularidade de brotação (depende da variedade); Predominância de plantas daninhas problema; Mudança na incidência de pragas e doenças; Perdas consideráveis de colmos no campo; Longevidade do canavial (arranquio de soqueiras e compactação do solo) Investimento elevado em equipamento (aprox. R$2.500/ha).

12 Não existe evidências claras de efeito autoalelopático da palhada de cana-de-açúcar sobre sua rebrota; Os efeitos prejudiciais podem ser devido: Menor quantidade de luz incidente; Menor temperaturas do solo; Manejo da adubação nitrogenada. As alternativas são as seguintes: variedades de cana de brotam na palha recolhimento da palha com máquinas apropriadas para utilização como fonte energética aleiramento da palha

13 Irregularidade de brotação (depende da variedade)

14 Aleiramento Efeitos e sua comparação com cana crua: Melhora brotação; Reduz danos por pragas; Mais uma operação e item de custo.

15 Plantas daninhas em cana-crua Adaptadas a palha na superfície (p.ex.): Tiririca Grama-seda Corda de viola Capim camalote Buva Guanxuma Cyperus rotundus Cynodon dactylon Ipomea sp Rottboelia exaltata Coniza bonariensis Sida sp

16 Manejo de plantas daninhas em áreas de colheita de cana-crua - necessidade de herbicidas graminicidas para uso em pós-emergência sistêmicos e seletivos à cultura - introdução de variedades transgênicas resistentes ao herbicida glyphosate pode solucionar

17 Efeitos da adoção da queimada sobre o aumento população de pragas Elasmo: (Elasmopalpus lignosellus) Maiores danos cana planta Coração oco Macedo et al (1997) população 20% maior em parcela com cana queimada confirmando outros dados de literatura

18 Efeitos da não adoção da queimada sobre o aumento população de pragas Cigarrinha das raízes: (Mahanarva fimbriolata) - Prejuízo de 11% na produtividade agrícola, redução de 1,5% em açúcar. (Gallo et al, 2002) - Macedo (2003) - prejuízo da ordem de 30 a 60 - Palhada condição favorável - Fogo destruição de todas as fases vitais da - praga

19 Efeitos da não adoção da queimada sobre o aumento população de pragas Broca da cana: (Diatraea saccharalis ) - S.P. - Principal praga - Controle Biológico - Mais afetada pela queimada que os inimigos naturais. (Degaspari et al 1983)

20 Efeitos da não adoção da queimada sobre o aumento população de pragas Migdolus: (Migdolus fryanus ) - Cana crua ambiente propício - Danos podem atingir 100% da produção

21 Efeitos da não adoção da queimada sobre a estabilidade da entomofauna Segundo Almeida Filho (1995) e Macedo & Araújo (2000). - Maior nº de indivíduos - Maior diversidade - Melhor distribuição durante o cultivo

22 Efeitos da queimada sobre patógenos (doenças) Efeitos indiretos por diferenças na população de plantas daninhas hospedeiras de patógenos: Algumas prejudicadas pela palhada. Ex. Braquiarias Correia (2004) Palhada - efeito guarda-chuva Medeiros (2001)

23 Efeitos da queimada sobre patógenos Efeitos diretos sobre os patógenos: Destruição de estruturas de propagação Redução fonte de inóculo primária Menor umidade devido a destruição da palhada

24 A queima da cana exerce diferentes funções sobre pragas e patógenos, ora favorecendo, ora desfavorecendo esses organismos. Assim, Falta pesquisa em intensidade e diversidade de situaçoes oes. Entretanto, pelos dados apresentados, pode-se responder que geralmente a adoção da queima da cana reduz a incidência de pragas e doenças.

25 densidade (g/cm3) textura x densidade aparente x 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 desenvolvimento radicular desenvolvimento normal desenvolvimento reduzido % areia (textura)

26 Perdas no Campo ton. / ha Sistema de Colheita Safra 99/00 Safra 00/01 Safra 01/02 Manual Queimada 3,8 1,8 1,2 Manual Crua 3,3 1, Mecânica Picada Queimada 5,2 3,6 3,2 Mecânica Picada Crua 4,9 4,1 4,7 Média dos Sistemas 4,3 2,7 1,9 Paggiaro (2002)

27 Perdas na colheita Safra 06/07, Usina XXX ,56 2,03 0 Manual (t/ha) Mêcanica (t/ha) S1

28 Perdas na colheita Safra 06/07, Usina XXX

29 Colheita Mecanizado SOQUEIRAS NÃO ABALADAS Avaliação do impacto do Abalo de Soqueira SOQUEIRAS ABALADAS SOQUEIRAS ABALADAS MARCADAS SOQUEIRAS NÃO ABALADAS SOQUEIRAS ABALADAS

30 QUALIDADE INDUSTRIAL CANA CRUA Teores mais elevados de polissacarídeos (amido, dextrana, levana e outros) e cor do que a cana queimada (fab. açúcar) ; Limpeza a seco facilitada (economia de água) ; Cana picada deve ser processada imediatamente. A qualidade inferior da cana crua não limita o seu uso na agroindústria. A diferença de qualidade é menor para produção de álcool.

31 Sequestro de carbono no solo medido CQ ΔC Solo (kg C.ha -1.ano -1 ) CNQ kg C total ha kg C total ha -1 ΔC = kg C ha -1 por período de três anos ΔC = kg C ha -1 ano -1 no solo

32 Balanço equivalente de carbono por pastagens Balanço de carbono em pastagens t C/ha/ano Metano (CH4) fermentação entérica 0.31 dejetos animais 0.01 Óxido nitroso (N2)) animais 0.68 pastagens 0.80 Total de Emissões 1.80 Sequestro Pastagens - Brasil atual 0.27 Pastagens - maior produtividade 0.66 SALDO (emissão de C) atual 1.53 melhor cenário 1.14 Fonte: Lima, 2006; Braga, 2006; modificados pelo autor BOICOTE EURO-AMERICANO (CARNE E CANA)

33 QUEIMA DE PRÉ-COLHEITA E O QUE SE PERDE DE ENERGIA? NO 2 CO 2 CO NO OUTROS GASES TÓXICOS C

34 1 ha = 8,4 EBP 50% recolhido = 4,2 EBP 50% fica, fins agronômicos 50% área canavieira = 2,7 x 10 6 ha 1 t PALHIÇO = 1,2 Equivalente Barril de Petróleo 1 ha CANAVIAL: 75 t COLMOS 4 A 10 t PALHIÇO (peso seco) 18,9 X 10 6 EBP/SAFRA! 1 BARRIL DE PETRÓLEO = US$60...

35 A GRANEL, MÁQUINA TRACIONADA A GRANEL, MÁQUINA AUTO PROPELIDA TIPOS DE RECOLHIMENTO ENFARDAMENTO CILÍNDRICO ENFARDAMENTO PRISMÁTICO

36 PALHIÇO ALEIRADO (60%) CONSTITUIÇÃO E UMIDADE(%) NO MOMENTO DA COLHEITA: PONTEIROS (85), PALHAS (8), FOLHAS VERDES(80), FRAÇÕES DE COLMOS(90), PLANTAS DANINHAS. UMIDADE 15 DIAS APÓS: 10 A 20% (DEPENDENDO DE CONDIÇÕES CLIMÁTICAS)

37 CARREGAMENTO

38 DESCARREGAMENTO, A GRANEL, NO PÁTIO DA USINA BAIXA DENSIDADE ALTO CUSTO TRANSPORTE

39 SEPARAÇÃO DE REBOLOS DE COLMO E PALHIÇO NA USINA MELHOR SISTEMA DE RECOLHIMENTO DO PALHIÇO COLHEITA INTEGRAL (SISTEMAS DE LIMPEZA DESLIGADOS)

40 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE SISTEMAS (EES) DE RECOLHIMENTO DE BIOMASSA AGRÍCOLA EES(%) = [1-(ECC/ECP)]. 100 SENDO, (em Kcal/kg): ECC = ENERGIA CONSUMIDA NA FORMA DE ÓLEO DIESEL EM TODAS OPERAÇÕES (ENLEIRAMENTO, RECOLHIMENTO, TRANSPORTE, DESCARREGAMENTO, PREPARO). ECP = ENERGIA EXISTENTE NA BIOMASSA

41 COGERAÇÃO: ESTIMATIVA DE RIPOLI et al (2000). BIOMASSAS PALHIÇO CANA Pu (MJ/t) A (%) Ac (ha/ano) Qt (t/ha) Pd (pessoas/ano) ,7 x ,26 9,85 x 10 6 BAGAÇO CANA ,7 x ,20 5,55 x 10 6 PALHA ARROZ ,8 x ,257 0,26 x 10 6 Pu= = poder calorífico; A = % da área de produção; Ac = área de produção; Qt = produtividade; Pd = no. pessoas, de baixa renda, atendidas/ano.

42 Exercício: DETERMINE A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UM SISTEMA DE RECOLHIMENTO, TRANSPORTE E DESCARREGAMENTO DE BIOMASSA AGRÍCOLA. DADOS: PODER CALORÍFICO DA BIOMASSA: 1700 Mcal/t CONSUMO DE ÓLEO DIESEL NAS OPERAÇÕES: 95 Mcal/t EES(%) = [1-(ECC/ECP)]. 100 EES (%) = [1-(125 / 1500)]. 100 EES = 94,4 % (DE CADA 100 UNIDADES DE ENERGIA POSTA NA UNIDADE CONSUMIU-SE, SE, APENAS 5,6 UNIDADES EM DIESEL)

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44 Novidades: Cana Crua Mecanizada Atualmente em espaçamento largo; Acoplado ao plantio mecanizado; Eficiência da maquina e acessórios; Necessidade de mudança radical do processo.

45 Espaçamento MENOR produz MAIS, SEMPRE Interações entre espaçamento e produtividade da cana, GALVANI et al. (1997).

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47 Espaçamento MENOR produz MAIS, SEMPRE Toneladas de cana/ha ,00 m 1,30 m 1,60 m 1,90 m 1,00 D m 1,50 D m Cortes

48 Espaçamento MENOR produz MAIS, SEMPRE Produtividade das safras 85/93. Comparativo entre espaçamentos Usina da Barra Grande de Lençois - SP 150 TCH º 2º 3º 4º 5º 1,10 m ,40 m

49 Espaçamento MENOR produz MAIS, SEMPRE Produtividade das safras 86/93. Comparativo de espaçamentos Destilaria Alexandre Balbo Iturama - SP 100 TCH º 1º 2º 3º 4º 1,10 m ,40 m

50 Espaçamento MENOR produz MAIS, SEMPRE Produtividade das safras 87/93. Comparativo de espaçamento Usina Sapucaia Campos - RJ 100 TCH º corte 2º corte 3º corte 4º corte 1,10 m ,40 m

51 Introdução Sistemas de Direcionamento

52 Piloto automático

53 Erro Espaçamento Piloto - plantadora Trajetos Erros de espaçamento entre trajetos (cm)

54 Operação Convencional

55 Erro Espaçamento Sem Piloto - Plantadora Trajetos Erro de espaçamento entre trajetos (cm)

56 Plantio Mecanizado Experimento 1 Avaliação da eficiência das alterações feitas nas colhedoras de mudas de cana-de-açúcar, em melhorar a qualidade dos rebolos destinados ao plantio mecanizado. Experimento 2 Avaliação da influência de dois kits de emborrachamento na qualidade dos rebolos colhidos mecanicamente para muda. Experimento 3 Impacto do plantio de toletes trincados sobre o desempenho da cana-deaçúcar

57 Material e Métodos Colhedoras MODELO COLHEDORA CORTE ROLO ELEVADOR Canelas Levantador Alimentador Picador Base Distancia entre Taliscas Taliscas Co Original Original Original 2 facas Chapa perfurada 80 cm original CeM Emborrachada Emborrachado (mangueiras) Emborrachado (mangueiras) 2 facas Chapa Lisa 50 cm emborrachada CeV Emborrachada Emborrachado vulcanizado Emborrachado Vulcanizado 1 facas Chapa Lisa 50 cm emborrachada ROLO LEVANTADOR Original Emborrachado Vulcanizado

58 Material e Métodos AMOSTRAGEM: 50 rebolos por ponto (aleatoriamente) ELEVADOR (ELV) BOJO (BOJ) CANA TRANSBORDO (TRANS)

59 Resultados e Discussão Gemas Viáveis ( % ) 100 Aa Aa A a CeM CeV CO Aab Ab Ab Ab Ab Ab Ab Ab A A A 75 Ab 70 Cana BOJ ELV TRANS CeM CeV CO TRANS FIGURA 2 Evolução da porcentagem de gemas viáveis durante o processo de colheita. (Pontos com a mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05), sendo maiúscula para comparativo entre colhedoras e minúsculas para comparativo entre estágios).

60 Resultados preliminares A etapa em que ocorre o corte de base, passagem pelos rolos alimentadores e picador e chegada ao bojo da colhedora é a principal responsável pelos danos mecânicos causados às gemas e aos rebolos. Danos aos rebolos menor número de perfilhos e maior número de falhas, aos 90 dia Os resultados observados não permitem concluirmos de forma segura sobre a eficiência dos kits de emborrachamento na diminuição das gemas e rebolos danificados.

61 Evolução imediata na colhedora Redução nos custos de produção colhedoras 30% mais baratas; motores com potência 20% menor; motores e mangueiras do circuito hidráulico, mecanismos de limpeza, exaustores, ventiladores e despontador; DESNECESSÁRIOS significativa redução nos custos do sistema de colheita

62 Participação da colhedora no custo de produção No plantio: A cada 5 ou 6 anos 20% = aprox. 4% total Na colheita: Todo ano em torno de 25% Perdas de aproximadamente 10% TOTAL: 39% do custo de produção = item mais importante

63 INSERÇÃO DA CANA NO MUNDO Cultura Área cult. (mi ha) Part. BR BR Mundo (%) Soja % Milho % Cana-de-açúcar % Arroz % Feijão % Trigo % Girassol % Sorgo % Sub-total de graos Cana-de-açúcar % % da cana para culturas de graos no Mundo 2.9% Fonte: Instituto FNP, 2007 (AGRIANUAL)

64 A queimada da cana-de-açúcar: O que é, por que e como é feita RECAPITULAÇÃO Efeitos e sua comparação com cana crua: Na lavoura (alelopatia, matocomunidade, pragas, manejo e custos, Na indústria (qualidade da matéria-prima), No ambiente e na saúde humana. Por que persiste: Infra-estrutura, pesquisa e compatibilidade de mão-de-obra no plantio, faltam colhedoras em quantidade e qualidade apropriada Alternativas: colheita mecanizada (ainda falta pesquisa e desenv. tecnológico) ruim com as colhedoras, muito, mas muito pior mesmo, sem elas.

65 CONCLUSÃO A queimada da cana-de-açúcar acabou Questão social, ou seja, EMPREGO RURAL???? Colhedora atual solução para os próximos anos (controle operação, agric. Precisão), entretanto apresenta problemas: Danos a lavoura, Não permite completa regulagem para palha, Impedimento para espaçamentos menores baixa produtividade, Danifica material de plantio, Maquina pouco eficiente. Missão da Agronomia: AUMENTAR A PRODUTIVIDADE E EFICIENCIA Atender a demanda da sociedade com pequeno aumento na área Desenvolvimento da colheita mecanizada de forma integral Necessidade urgente: INVESTIMENTO EM PESQUISA PÚBLICA PRIVADA