UTILIZAÇÃO DA VINHAÇA COMO FERTILIZANTE NO CULTIVO DA CANA DE AÇÚCAR

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1 UTILIZAÇÃO DA VINHAÇA COMO FERTILIZANTE NO CULTIVO DA CANA DE AÇÚCAR Carla Cristina Moro, 1 Jaine Andressa Rodrigues 2, Maisa Carla da Silva 3 Ma. Elisete Peixoto Lima 4, Msc. Maurício Ferreira de Macedo 5. 1,2,3 Acadêmicos do Curso de Pós Graduação Tecnologia em Química Industrial do Centro Universitário de Lins-Unilins, Lins-SP, Brasil 4,5 Docentes do Curso de Pós Graduação Tecnologia em Química Industrial do Centro Universitário de Lins - Unilins, Lins-SP, Brasil. Resumo Somente com o advento do Proálcool em 1975 é que foram desenvolvidas pesquisas para viabilizar a técnica da utilização da vinhaça como fonte de nutrientes para as lavouras de cana-de-açúcar. A vinhaça, vinhoto ou restilo, é o resíduo final da fabricação do álcool etílico por via fermentativa, numa taxa de 18 litros de vinhaça por litro de álcool produzido. É uma água residuária que possui alto poder poluente e alto valor fertilizante. Os mesmos elementos que conferem a vinhaça o poder poluente, também atribuem a ela características de um bom fertilizante. A matéria orgânica e teores significativos dos macro nutrientes, como o nitrogênio, fósforo e o potássio, fazem com que a vinhaça seja um substituto economicamente viável quanto comparada aos fertilizantes químicos. O método de aplicabilidade da vinhaça como fertilizante aos solos de cultivo de canade-açúcar, proporciona a indústria cortes nos gastos com adubos químicos, tornando visível os retornos, tanto na qualidade do cultivar, quanto no aumento de sua produtividade. Na evolução de seu emprego e destino aleatório, foram notórios e disseminados os desastres ambientais causados quando a vinhaça era lançada inadvertidamente nos rios. O processo que se seguia era o da eutrofização (superfertilização) das águas, promovendo o superdesenvolvimento de plantas aquáticas, algas e microrganismos. A biota aquática, nestas condições tem um aumento desordenado de sua população que passa a consumir desequilibradamente, o oxigênio dissolvido na água, para a oxidação de matéria orgânica. Esse fenômeno pode ser analisado e quantificado utilizando-se como parâmetro a Demanda Bioquímica de Oxigênio (D.B.O.), que fornece subsídios para avaliar diversos efeitos nocivos, como a mortandade de peixes que não disporão de concentrações ideais de oxigênio que é utilizado no processo de respiração celular. Atualmente, o despejo direto ou indireto da vinhaça nos corpos d água é terminantemente proibido, de acordo com as portarias do extinto Ministério do Interior nº 323, de 29 de novembro de 1978, e nº 158, de 03 de novembro de 1980, não devendo haver, no Brasil nenhuma destilaria que o faça.[1] Sua utilização, muito mais racional, é ambiental e economicamente viável como fertilizante para a própria cultura da cana, através da prática que combina a irrigação com a aplicação de fertilizante, denominada fertirrigação. O presente estudo tem por objetivo caracterizar a vinhaça de uma usina sucroalcooleira, instalada no interior do estado de São Paulo, buscando esclarecer os benefícios promovidos pela fertirrigação da lavoura de cana-de-açúcar, através do manejo correto nas áreas agrícolas, e ao ambiente já que essa técnica contribui para evitar o desequilíbrio físico-químico do solo, haja vista ser um resíduo de grande capacidade poluidora. Palavras chaves Vinhaça, Fertirrigação, Cana-de-açúcar, Aproveitamento de Resíduos e Etanol.

2 Introdução Uma das maiores preocupações das indústrias sucroalcooleiras é com a grande produção de vinhaça, que é o principal efluente (subproduto) das destilarias de álcool, com elevada capacidade poluidora dos rios e lagos. Através de estudos e muita pesquisa, descobriu-se a sua capacidade fertilizadora para a própria cana de açúcar.[2] A aplicabilidade da vinhaça como fertilizante melhora as condições físicas do solo, pois aumenta a taxa de infiltração, estimula a retenção de água e formação de agregados, diminuindo a probabilidade de erosão, além disso na fertirrigação evita o desequilíbrio do meio ambiente, pois não será lançada nos rios e lagos.[3] A vinhaça, esgotada dos vapores alcoólicos pela destilação, contém sais dissolvidos e uma acidez muito elevada, e sempre foi um problema grave decorrente da atividade sucroalcoleira. Além da vinhaça tem -se como subproduto da produção do álcool o bagaço de cana, utilizado na produção de energia, o óleo fusel, que é aproveitado na produção de acetatos, que é a base, na fabricação de tintas e solventes.[4] A questão da vinhaça, ou vinhoto, por sua vez, envolve questões ainda bem menos trabalhadas no contexto da produção de etanol no Brasil. Ela é produzida na razão de 18 litros de vinhaça por litro de álcool, constituindo-se no maior efluente da indústria sucroalcooleira, e representando um problema ecológico devido à sua alta Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) Demanda Química de Oxigênio (DQO), 13 e 25 g/l em média, respectivamente, temperatura de aproximadamente 85 C e ph 4,5. [5] Tais águas residuais apresentam alta nocividade tanto à fauna quanto a flora de água doce, destrói os peixes larvófagos, causando desequilíbrio biológico dos rios e lagos, acabando com os seres da microflora e micro fauna que formam o plâncton dos rios, mata as plantas aquáticas de vida submersa e flutuante. Além de produzir um mau cheiro, proveniente da formação de gases fétidos. Diversos estudos e pesquisas atuais, tem demonstrado a viabilidade da utilização da vinhaça na adubação do solo, portanto pode-se dizer que seu uso eliminou a fonte poluidora de forma econômica e eficiente, pois além de ser rica em potássio, fertilizante que o Brasil precisava importar em grandes quantidades para atender a demanda da agricultura, contém nitrogênio, enxofre, cálcio, magnésio e micro nutrientes essenciais às plantas.[6] O sistema de aproveitamento da vinhaça foi chamado de Amatos (derivado do nome do inventor Aníbal Mattos) e teve como pioneira na utilização como adubo o canavial da Usina Catende, em Pernambuco na década de No entanto, a maioria das pequenas usinas, devido ao custo, optava por manter tanques de despejo para conter este material.[4] Nessa época, foram importantes os estudos realizados pela escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, em Piracicaba/SP, que demonstraram definitivamente a eficiência da vinhaça como fertilizante, sem causar prejuízos às lavouras. A solução encontrada por algumas usinas, para este problema, foi o direcionamento dessa água residual para a unidade de tratamento e, em seguida, esta água já tratada é usada para diluir a vinhaça (ou vinhoto), subproduto da fabricação do álcool, formando, na concentração adequada, um moderno fertilizante que é espalhado na plantação, constituindo a fertirrigação, que é um processo conjunto de adubação e irrigação, ou seja, consiste na utilização da própria água de irrigação para conduzir e distribuir o adubo orgânico ou químico na lavoura. [4] As águas residuais de outras fases dos processos produtores, tanto de álcool como do açúcar, recebam idêntico tratamento e destinação. Para promover uma disposição adequada da vinhaça, de forma a evitar a poluição do solo e da água subterrânea (cursos d água), foi criada pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) a Norma Técnica P4.231, versão janeiro/2005, que estabelece critérios e procedimentos para aplicação de vinhaça em solos agrícolas no estado de São Paulo. [7]

3 Tais critérios envolvem a caracterização físico-química da vinhaça onde devem ser avaliados os parâmetros: ph, dureza, condutividade elétrica, nitrogênio Kjeldhal, nitrogênio nitrito, nitrogênio amoniacal, nitrogênio nitrato, sódio, cálcio, potássio, magnésio, sulfato, fosfato total, DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e DQO (Demanda Química de Oxigênio).[7] Além da caracterização físico-química da vinhaça, é necessário fazer a determinação do teor de K 2 O, em kg m³, semanalmente na vinhaça. Em função dos resultados dessa determinação é feito o cálculo da dose de vinhaça a ser aplicada ao solo.[7] Deverão ser fornecidos dados sobre a localização dos cursos de água, poços utilizados para o abastecimento, informações sobre a geologia e hidrogeologia local, resultados analíticos dos solos, áreas de interesse ambiental, além da forma de dosagem e aplicação. A norma prevê o monitoramento freqüente da utilização da vinhaça. Vários estudos sobre a disposição da vinhaça no solo vêm sendo conduzidos, enfocando os efeitos no ph do solo, propriedades físico-químicas e seus efeitos na cultura da cana-de-açúcar avaliando o seu real potencial sobre o solo, já que, em virtude dos elevados níveis de matéria orgânica e nutrientes, principalmente o potássio, quase toda destilaria brasileira tem adotado a sua utilização na fertirrigação de plantações de cana-de-açúcar.[8] Este trabalho tem como objetivo analisar a vinhaça de uma usina sucroalcooleira, instalada no interior do estado de São Paulo, buscando esclarecer os benefícios promovidos pela fertirrigação da lavoura de cana-de-açúcar e ao ambiente já que essa técnica contribui para evitar o desequilíbrio físico-químico do solo. A legislação vigente exige que estudos de caracterização do solo e da vinhaça, sejam realizados para que se defina as taxas de aplicação a serem utilizadas nas áreas agrícolas, não ocorrendo dessa maneira, uma saturação do solo e conseqüentemente evitando a possível poluição deste e dos mananciais. Metodologia A metodologia deste artigo pautou-se num extenso estudo de literatura técnica, artigos científicos publicados, nas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e da CETESB. Foram coletadas duas amostras de vinhaça em uma Usina de Açúcar e Álcool na região de Lins, no Estado de São Paulo, e foram analisadas atendendo aos parâmetros estabelecidos pela Cetesb para caracterização da vinhaça os seguintes parâmetros: ph, Potássio, Sulfato, Sódio, Cálcio, Magnésio, Nitrato, Nitrito, Fósforo,, Nitrogênio Kjeldahl, Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Sólidos Totais. As análises das duas amostras foram realizadas no Laboratório de Análises Químicas, microbiológicas e Controle Industrial (LACI), localizado no campus da Fundação Paulista de Tecnologia e Educação no município de Lins/SP. A metodologia utilizada fundamentase no STANDARD METHODS 21 th Edition de 2005.[9] Resultados e Discussões A tabela 1 apresenta a composição química da amostra de vinhaça analisada no LACI. Tabela 1 Composição química da vinhaça MOSTO MOSTO PARÂMETRO UNIDADE AMOSTRA 1 AMOSTRA 2 N mg/l ,1 P 2O 4 mg/l K 2O mg/l CaO mg/l MgO mg/l SO 4 mg/l Fe mg/l 13 14,3 Cu mg/l 1,2 1,5 Z n mg/l 1,7 2,3 ph 3,5 3,82 DBO mg/l DQO mg/l Matéria Org. 45,1 31,7 Fonte: LACI

4 Através dos resultados obtidos é possível verificar que a vinhaça é rica em matéria orgânica, basicamente sobre a forma de ácidos orgânicos, constituída também por Potássio, Cálcio e Magnésio, baixo ph, elevada corrosividade e elevados índices de Demanda Bioquímica de Oxigênio. Com o estudo da composição química da vinhaça é possível desenvolver novas formas mais racionais para o seu uso e a aplicação desta como um fertilizante. Devido as condições do solo e da cultura são recomendados, portanto, dosagens bem menores, de acordo com o teor de Potássio contido na vinhaça. Desta forma, ocorrerão benefícios econômicos da substituição total ou parcial da adubação química. Os constituintes sólidos orgânicos da vinhaça se apresentam como matéria orgânica de características coloidais ou próximas a elas, o que lhes confere um papel importantíssimo na restauração da fertilidade do solo através da manutenção, recuperação ou acréscimo da capacidade de troca catiônica do solo. Os teores de matéria orgânica contidos na vinhaça também são responsáveis por melhorar as características físico-químicas dos solos elevando sua fertilidade e a produtividade de muitos solos cultivados com cana-de-açúcar. Através de estudos dos efeitos da vinhaça nos solos, é possível verificar que a vinhaça eleva o ph dos solos, aumenta a Capacidade de Troca Catiônica (CTC), fornece e aumenta a disponibilidade de alguns nutrientes, melhora a estrutura do solo, aumenta a retenção de água, melhora a atividade biológica promovendo aumento na população de pequenos animais, bactérias e fungos. Eventuais efeitos maléficos causados aos solos foram normalmente decorrentes de doses excessivas de vinhaça na fertirrigação. Os efeitos de elevação do ph do solo podem ser efêmeros pois seus valores retornam ao normal após determinado período de tempo. A elevação da Capacidade de Troca Catiônica ocorre pela alta quantidade de matéria orgânica representadas pelas adições de vinhaça. Pela característica coloidal da matéria orgânica contida na vinhaça sua adição confere ao solo uma maior quantidade de cargas negativas, diminuindo a lixiviação de cátions e aumentando consequentemente a Capacidade de Troca Catiônica. Conclusões A utilização da vinhaça na fertirrigação é uma tecnologia que visa à utilização de forma sustentável dos recursos naturais, impedindo que ela seja lançada nos rios e ao mesmo tempo fertilizando os solos agricultáveis. A vinhaça utilizada como fertilizante permite alcançar o objetivo de não poluir o ambiente, uma vez que todo resíduo formado é devolvido à cultura. Portanto o potássio é o principal nutriente presente na vinhaça, podendo substituir em até 100% a adubação mineral com este macronutriente, sendo necessárias em alguns solos correções do ph, principalmente em áreas cultivadas a mais tempo. O método de utilização da vinhaça como fertilizante, proporciona à indústria cortes nos gastos com adubos químicos, tornando visível os retornos tanto na qualidade da cana, ocasionada pela fertirrigação, quanto pelos acréscimos da safra. Esse estudo demonstra a inegável importância do tema em função do número elevado de indústrias de produção de açúcar e álcool já operando e em instalação no estado de São Paulo, fato que implicará em um aumento da pressão ambiental sobre os recursos ambientais em especial os solos e as águas superficiais e subterrâneas. Referências Bibliográficas [1]. MINISTÉRIO DO INTERIOR. Portaria/GM n 323, de 29 de novembro de Disponível em: < s/272.rtf>. Acesso em: 22 mai 2011.

5 [2]. ALMEIDA, J. R. Ranzani, G. Valsecchi, O. O Emprego da Vinhaça na Agricultura. Instituto Zimotécnico, Universidade de São Paulo, Piracicaba, [3].COOPERSUCAR, (1978), Aproveitamento da vinhaça: viabilidade técnica-econômica. Piracicaba, 66p. (Boletim Técnico). [4]. VIEIRA, D. B. Fertirrigação sistemática da cana de açúcar com vinhaça. Álcool e Acúcar, v.6, n.28, [5]. PINTO, Cláudio Plaza. Tecnologia anaeróbica da vinhaça e desenvolvimento sustentável. Tese de mestrado apresentada à Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia mecânica. Campinas- São Paulo, [6]. BRAILE, P.M., CAVALCANTI, J.E.W.A. Manual de tratamento de águas residuárias industriais. Usina de açúcar e Álcool. São Paulo: CETESB, Cap.9, [7]. CETESB. Norma Técnica Cetesb - P Versão Janeiro,2005. [8]. ALMEIDA, J. C. P. A. O desenvolvimento da atividade agrícola e o meio ambiente. Revista Reforma agrária: meio ambiente e questão agrária, vol. 20, abril/dezembro, [9]. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods: examination of Water and Wastewater. 20 th.2005.