Reciclagem dos dejetos de suínos na agricultura: eficiência agronômica e mitigação dos impactos ambientais

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1 Reciclagem dos dejetos de suínos na agricultura: eficiência agronômica e mitigação dos impactos ambientais Evandro Carlos Barros Eng. Agrônomo, MSc. Núcleo Temático de Meio Ambiente Embrapa Suínos e Aves

2 O problema dos dejetos Historicamente são utilizados como fertilizantes (lavouras e pastagens). Como se tornaram problema? aumento da escala de produção (intensificação) *alta concentração de animais (área pequena)

3 Suinocultura e meio ambiente Região Norte Suínos: 1.2 mi cab. (3,4 %) Área agrícola: 1.5 mi ha Pastagens: 32.6 mi ha Suínos/ha: 0.03 Região Nordeste Suínos: 5.5 mi cab. (15,1 %) Área agrícola: 6.1 mi ha Pastagens: 32.6 mi ha Suínos/ha: 0.14 Região Centro-Oeste Suínos: 5.1 mi cab. (13,9 %) Área agrícola: 21.5 mi ha Pastagens: 56.8 mi ha Suínos/ha: 0.06 Região Sudeste Suínos: 6.9 mi cab. (18,8 %) Área agrícola: 10.4 mi ha Pastagens: 32.0 mi ha Suínos/ha: 0.16 Região Sul Suínos: 17.9 mi cab. (48,8 %) Área agrícola: 15.2 mi ha Pastagens: 18.1 mi ha Suínos/ha: 0.54

4 Qual a composição dos DLS? O esterco líquido dos suínos contém: Matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, sódio, magnésio, manganês, ferro, zinco, cobre e outros elementos incluídos nas dietas dos animais. Derivado do aproveitamento das rações: Média de 40 a 60% do consumido.

5 Excesso de uso Poderão causar problemas: A) semelhantes os decorrentes do uso excessivo de fertilizantes minerais, *lixiviação de nitrato *transporte de P para cursos d'água. B) apresentam teor elevado de alguns micronutrientes (Zn, Cu) derivados de animais alimentados com ração.

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7 Suinocultura e meio ambiente Limite = 50 m 3 /ha/ano Fonte: IN11/2004 (FATMA-SC)

8 Suinocultura e meio ambiente N no dejeto (kg/m 3 ) Amostra Aplicar 190 kg N/ha para milho com expectativa de rendimento de 12 ton/ha (solos com 2,5-5,0% de MOS) Fonte: Adaptado de Lourenzi (2014)

9 Suinocultura e meio ambiente Fertilizantes (NPK) Agricultura (soja, milho, etc.) Unidade recebedora de grãos Fábrica de ração (energia, proteína, minerais) Propriedade rural Florestas e outros usos agronômicos Agricultura (soja, milho, etc.) Pastagens (carne, leite) Tratamento Dejeto de efluentes (remoção 45-60% de nutrientes N e/ou produção de % fertilizante P, Ca 70-95% orgânico K, Mg, Mn, sólido) Fe, Cu, Zn Unidade de produção de suínos Madeira e outros produtos Frigorífico, laticínio Fertilizantes e/ou efluente tratado Frigorífico

10 Rotas tecnológicas: critérios de seleção Oferta x Demanda

11 Rotas tecnológicas Quais as saídas? Tratamento por rota líquida Fertilizantes orgânicos Tratamento por rota sólida Perguntas: - Qual o problema a ser resolvido? - Quais as indicações e limitações de cada tecnologia?

12 Rotas tecnológicas: fertilizantes orgânicos Indicação: Aproveitamento do valor fertilizante dos dejetos Limitações: 1- Requer estrutura de armazenamento projetada de acordo com calendário agrícola 2- Custo de transporte e aplicação nas áreas agrícolas 3- Necessidade de área agrícola compatível com oferta de nutrientes Oportunidades: 1- Redução do custo de produção agrícola (substituir fertilizantes minerais) 2- Fertilizantes organominerais fluidos (balanceados conforme a cultura) 3- Fertirrigação e outras tecnologias de aplicação

13 Rotas tecnológicas: biodigestão anaeróbia Indicação: Redução da DBO/DQO (carbono) e geração do biogás Limitações: 1- Requer investimento em biodigestores e armazenamento do biofertilizante 2- Não remove nutrientes (NPK) 3- Necessidade de sistema de tratamento pós-biodigestor (SISTRATES, microalgas, etc.) Oportunidades: 1- Adaptável a diferentes escalas e níveis tecnológicos (modelos de biodigestores) 2- Aproveitamento do biogás (aquecimento, energia elétrica, biometano) 3- Biofertilizante rico em nutrientes (NPK) Biodigestor Lagoa Coberta Biogás Biodigestor CSRT

14 Rotas tecnológicas: compostagem Indicação: Evaporação da água (redução do volume) e produção de um fertilizante orgânico sólido Limitações: 1- Investimento em estrutura e equipamento de compostagem 2- Custo de operação (substrato, energia elétrica, operador) 3- Requer redução do consumo de água na granja e dejetos com mínimo de 4% de MS 4- Atenção ao manejo das leiras de compostagem Oportunidades: 1- Adaptável a diferentes escalas 2- Concentra nutrientes no fertilizante (menor custo de transporte e exportação de excedente) 3- Fertilizante orgânico registrável no MAPA e base para fertilizantes organominerais Biodigestor CSRT

15 Recomendação de adubação Recomendação de adubação Uso agronômico x Impacto ambiental 1. Dose correta (NPK) 2. Local correto (fertilidade solo) 3. Época correta (demanda das culturas)

16 Recomendação de adubação 1. Teor de nutrientes no solo - Análise de solo

17 Recomendação de adubação 1. Teor de nutrientes no solo - Análise de solo 2. Recomendação por cultura

18 Recomendação de adubação 1. Teor de nutrientes no solo - Análise de solo 2. Recomendação por cultura 3. Concentração de nutrientes no fertilizante - Análise do efluente - Laboratorial - Métodos expeditos (densímetro, etc.)

19 Recomendação de adubação 1. Teor de nutrientes no solo - Análise de solo 2. Recomendação por cultura 3. Concentração de nutrientes no fertilizante - Análise do efluente - Laboratorial - Métodos expeditos (densímetro, etc.) 4. Eficiência agronômica

20 Recomendação de adubação Exercício: Recomendação de adubação para Milho e expectativa de rendimento de 12 ton/ha 1. Análise de solo: MOS = 3 %, Classe textural = 2; P = 25 ppm, K = 200 ppm ) 2. Demanda de nutrientes: N = 190 kg/ha, P 2 O 5 = 120 kg/ha e K 2 O = 80 kg/ha 3. Dejeto líquido de suínos: 2,83 kg N/m3, 2,37 kg P 2 O 5 /ha e 1,50 kg K 2 O/ha 4. Eficiência agronômica DLS: N = 80%, P = 90% e K = 100% Dose base N = 190 / (2,83 x 80 /100) = 83,9 m 3 /ha Dose base P = 120 / (2,37 x 90 / 100) = 56,2 m 3 /ha Dose base K = 80 / (1,50 x 100 / 100) = 53,3 m 3 /ha Qual dose aplicar?

21 Recomendação de adubação N P N P Adubação base N Adubação base P Adubação base K K K Rec Apl N: aplicação = recomendação P: excesso de 59 kg/ha K: excesso de 46 kg/ha N: faltam 63 kg/ha (suplementar com 140 kg ureia/ha) P: aplicação = recomendação K: excesso de 4 kg/ha 200 N: faltam 69 kg/ha (suplementar com 153 kg ureia/ha) N P K P: faltam 6 kg/ha (suplementar com 13 kg STF/ha) K: aplicação = recomendação

22 Impactos ambientais Aspectos ambientais relevantes Gases: CO 2, CH 4, N 2 O, NH 3, N 2, NO, H 2 S,... Lixiviação NO 3, microorganismos, etc.

23 Rede DejSui Tecnologias para Reduzir o Impacto Ambiental dos Dejetos de Suínos e Aumentar a Produtividade do Milho

24 Rede DejSui Proposta: 1 Uso agrícola dos dejetos de suínos Superfície Injetado Com e Sem INIBIDOR de NITRIFICAÇÃO Agrotain Plus Dicianodiamida (DCD)

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29 Rede DejSui Emissão de NH 3 Fonte: Gonzatto (2011) 29

30 NH 3 volatilizado (kg N ha -1 ) Volatilização acumulada NH 3 aveia 2012 (efeito do modo de aplicação) 10 8 Testemunha Dejetos em superfície Dejetos injetados Tempo (horas) DOSE DLS: 40 m 3 ha -1 (112 kg ha -1 de N-AMONIACAL e 160 kg ha -1 de N-TOTAL)

31 Rede DejSui Emissão de N2O 31 Fonte: Gonzatto (2011)

32 N 2 O acumulado (g N-N 2 O ha -1 ) Emissão acumulada N 2 O milho 2011/2012 (efeito do inibidor de nitrificação) Dejetos em superfície Dejetos em superfície + DCD Dejetos injetado Dejetos injetado + DCD Tempo (dias) DOSE DLS: 50 m 3 ha -1 (118 kg ha -1 de N-AMONIACAL e 150 kg ha -1 de N-TOTAL)

33 Rede DejSui EFEITO DO MODO DE APLICAÇÃO DOS DEJETOS DE SUÍNOS E DO INIBIDOR DE NITRIFICAÇÃO NA PRODUTIVIDADE DE MILHO

34 Produtividade de grãos (Mg ha -1 ) 10 Produtividade MÉDIA do Milho 9 = Efeito MODO Δ = 3,5 de ton APLICAÇÃO ha -1 8 Média dos 4 locais Δ = 1,9 ton ha -1 8,6 7 6, , Testemunha Superfície Injetado

35 Produtividade de grãos (Mg ha -1 ) UFSM EMBRAPA UPF UDESC Produtividade do Milho = Efeito INIBIDOR de NITRIFICAÇÃO (IN) Superfície Superfície+IN Injetado Injetado+IN

36 Produtividade de grãos (Mg ha -1 ) 10 Produtividade MÉDIA do Milho 9 = Efeito INIBIDOR de NITRIFICAÇÃO (IN) 8 Média dos 4 locais Δ = 0,8 ton ha -1 7,5 8,6 8,6 7 6, Superfície Superfície+IN Injetado Injetado+IN

37 Impactos ambientais Aspectos ambientais relevantes Acúmulo excessivo de nutrientes e metais pesados no solo Eutrofização (NP), microrganismos, oxigenação, etc.

38 Impactos ambientais Estratégias de mitigação: 1. Agricultura conservacionista 2. Balanço de nutrientes (oferta x demanda) 3. Monitoramento da qualidade do solo

39 Agricultura conservacionista Terraceamento e cultivo em nível Injeção de dejetos no solo Plantio direto, palhada e intensificação de culturas Aplicação parcelada (demanda x disponibilidade)

40 Dimensionamento de rebanhos Demanda média anual de nutrientes nas áreas agrícolas (kg/ano) Número de animais alojáveis Oferta média anual de nutrientes via outros fertilizantes minerais ou orgânicos (kg/ano) Oferta média anual de nutrientes via dejetos excretados por animal alojável (kg/animal/ano) Perdas de nutrientes no armazenamento ou tratamento e exportação da propriedade (%) Eficiência agronômica do dejeto (%)

41 Dimensionamento de rebanhos 1. Qual a demanda de nutrientes nas áreas agrícolas e qual nutriente usar como limitante?

42 Dimensionamento de rebanhos 2. Qual a oferta do nutriente limitante por unidade animal alojada?

43 Dimensionamento de rebanhos 3. Quais as perdas de N, P 2 O 5 e K 2 O durante o armazenamento e tratamento do efluente? Nutriente limitante: 1. Padrão usar P 2. Tratamento de efluentes líquidos com remoção de P>40% usar N 3. Tratamento avançado de efluentes líquidos, com remoção de P e N>70% projeto técnico específico (solo, lançamento, etc.)

44 Dimensionamento de rebanhos 4. Qual a eficiência agronômica? 5. Qual a oferta de nutrientes via outros fertilizantes orgânicos ou minerais? - Uso de outros fertilizantes diminui a demanda de nutrientes via dejetos e reduz o número de animais alojáveis!

45 Dimensionamento de rebanhos Exercício: - Tipo de granja: Unidade de Terminação (UT) - Excreção de P por animal alojável (UT): 4,3 kg P 2 O 5 /animal/ano 1. Esterqueira e alta demanda (milho grão, silagem e pastagem) DN (P) = 385 kg P 2 O 5 /ha/ano NA = (385 0) / 4,3 x 1 x 1 NA = 89,5 suínos/ha 2. Esterqueira e baixa demanda (milho e trigo): DN (P) = 180 kg P 2 O 5 /ha/ano NA = (180 0) / 4,3 x 1 x 1 NA = 41,9 suínos/ha 3. Esterqueira e alta demanda mas com uso intensivo de fertilizantes minerais: DN (P) = 385 kg P 2 O 5 /ha/ano NA = (385 90) / 4,3 x 1 x 1 NF (P) = 90 kg P 2 O 5 /ano NA = 68,6 suínos/ha

46 Monitoramento da qualidade do solo - Amostragem de solo - Onde? - Quantas amostras? - Que camada de solo? - Parâmetros a serem analisados - COT, NT, NO 3-, NH 4+, P, K, Cu, Zn, etc.? - Método de análise? - Frequência de amostragem? - Utilidade dos dados? - Custo? - Valores limites - Prevenção: como evitar? - Mitigação: como remediar?

47 Monitoramento da qualidade do solo (caso de SC) - Amostragem de solo - Onde? Georreferenciada (permite contra-prova e fiscalização) - Quantas amostras? 1 amostra composta por talhão ou 1 amostra composta a cada 5 ha (variabilidade espacial). - Que camada de solo? 0-10 cm - Parâmetros a serem analisados - P, Cu e Zn - Métodos: P: Mehlich-I (CQFS-RS/SC, 2004) Cu e Zn: Mehlich-I (CQFS-RS/SC, 2004) ou USEPA 3050 e 3051 (CONAMA 420/2009) VR e LCA ainda a definir. - Frequência de amostragem: 4 anos (renovação licença) - Utilidade dos dados fiscalização, tomada de decisão (órgão ambiental, produtor indústria, técnico responsável) - Custo? Baixo! - Valores limites: LCA-P, Cu e Zn (futuro) - Prevenção: dimensionamento e uso correto dos fertilizantes - Mitigação: limitar uso de fertilizantes, aumentar extração/exportação de P

48 Monitoramento da qualidade do solo Fonte: Gatiboni et al., 2014

49 Monitoramento da qualidade do solo

50 Monitoramento da qualidade do solo

51 Monitoramento da qualidade do solo Fonte: Gatiboni et al., 2014

52 Monitoramento da qualidade do solo 180 PMehlich-I > LCA-P+20% : o solo é fonte de P para o ambiente PMehlich-I (mg dm ) PMehlich-I > LCA-P (até 20%): alto risco de transferência de P para o ambiente - Proibir temporariamente adubação com dejetos e outras fontes de P; e - Adoção obrigatória de medidas mitigatórias até que teores de P no solo sejam reduzidos abaixo do LCA-P Limitar o aporte de P ano solo a 50% da dose de manutenção; e/ou 20% + A-P LC Adoção obrigatória de medidas mitigatórias até que teores de P no solo sejam reduzidos abaixo do LCA-P. PMehlich-I < LCA-P: - o solo é um reservatório seguro de P; - obrigatório uso de técnicas conservacionistas de manejo do solo -P LCA 60 P muito alto Teores de P previstos com a adoção dos critérios para dimensionamento de rebanho 40 P alto 20 P muito baixo, baixo e médio Se em até 4 anos (renovação licença ambiental) o teor de P no solo não for reduzido abaixo do LCA-P: proibir temporariamente a adubação com dejetos e outras fontes de P. Argila (%) Fonte: Adaptado de Gatiboni et al., 2014 e IN11-FATMA/SC, 2014

53 Monitoramento da qualidade do solo

54 Monitoramento da qualidade do solo

55 Desenvolvimento sustentável é aquele que atende as necessidades da geração presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprirem as suas próprias necessidades Relatório Brundtland (1987)

56 Obrigado embrapa.br/suinos-e-aves embrapa.br/fale-conosco/sac