SUSTENTABILIDADE DO BIOETANOL Oficina de Trabalho Brasília 25 e 26 de fevereiro de 2010

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1 SUSTENTABILIDADE DO BIOETANOL Oficina de Trabalho Brasília 25 e 26 de fevereiro de 2010 Uso e suprimento de fertilizantes vs emissões de GEE Heitor Cantarella Instituto Agronômico, Campinas

2 Suprimento de fertilizantes, corretivos e matérias-primas Importação de fertilizantes no Brasil: 2008 N: 73% P: 46% K: 92% NPK: 83% País Mundo Relação N-P 2 O 5 -K 2 O % China 28,2 1,0-0,4-0,2 Índia 12,8 1,0-0,4-0,2 EUA 12,3 1,0-0,3-0,4 EU-27 10,3 1,0-0,3-0,3 Brasil 5,3 1,0-1,4-1,5 Indonésia 2,3 1,0-0,2-0,3 Mundo 100,0 1,0-0,4-0,3

3 Fertilizantes usados na cultura de cana-deaçúcar no Brasil Nutrientes Quantidade de nutrientes (1000 t) Porcentagem do fertilizante usado no Brasil N ,3 P 2 O ,7 K 2 O ,6 Total ,1

4 Principais depósitos de rocha fosfática no Brasil Capacidade de produção em ,6 milhões t Maicurú PA Vale Santa Quitéria - CE Galvani Arraias - TO Itafós Catalão - GO Copebras 1,3 milhão t/ano e Fosfértil 1,2 milhão t/ano Patrocínio - MG Fosfértil e Galvani Araxá - MG Bunge 910 mil t/ano Tapira - MG Fosfértil 2,03 milhões t/ano Pernambuco e Paraíba Norfértil e CPRM Angico dos Dias - BA Galvani, 170 mil t/ano Irecê - BA Galvani 90 mil t/ano Patos de Minas, Fosfértil - MG 150 mil t/ano e Lagamar, Galvani MG 220 mil t/ano Iperó - SP Bunge Cajati - SP Bunge 528 mil t/ano Anitápolis - SC Bunge Locais em vermelho: SEM EXPLORAÇÃO NO MOMENTO Fonte: Lopes et al., 2009

5 Principais recursos de potássio no Brasil Potássio da Amazônia (Fazendinha e Arari) 71 milhões t de KCl Potássio de Sergipe Silvinita Taquari Vassouras KCl = 6 milhões t 850 mil t/ano encerra em 2016 Santa Rosa de Lima KCl = 7 milhões t Sem previsão 300 mil t/ano 20 anos Carnalita Recurso total in situ 1, 2 milhão t/ano Após anos Fonte: Lopes et al., 2009

6 Produção de NH 3 no mundo (2007/2008) Fonte: USGS 2009; Fixen, 2009

7 GEE e Fertilizantes Fabricação Combustíveis fósseis (CO 2 ) e emissão no processo produtivo (CH 4, N 2 O) Transporte Distância da fonte Concentração de nutrientes (mais concentrado, menor o gasto relativo com transporte) Utilização Emissão de N 2 O de fertilizantes nitrogenados é o principal Manejo de resíduos: CH 4, N 2 O, CO 2

8 Síntese de NH 3 pelo processo Haber-Bosh Gás natural é principal fonte de energia para reduzir N 2 atmosférico a NH 3 0,88 CH 4 + 1,26 Ar + 1,24 H 2 O 0,88 CO 2 + N H 2 N H 2 NH 3 Emissão teórica: 1,38 kg CO 2 / kg N Fator de emissão varia de 1,4 a 2,6 kg CO 2 / kg N Grande demanda de energia: 1400 m 3 gás natural por tonelada de N-NH 3 1% da energia global é empregada para produzir NH 3 (ou 5% do gás natural)

9 Energia e GEE associados com a produção e transporte de fertilizantes NH 3 (N) Uréia (N) NA (N) Fosfato (P 2 O 5 ) Potássio (K 2 O) Calcário (CaCO 3 ) por kg de nutriente, entre parênteses Uso energia, MJ ,0 9 8 Emissão CH 4, g 2,5 3,7 4,2 1,8 1,0 0,9 Emissão N 2 O, g 0,02 0,03 19,7 0,02 0,01 0,01 Emissão CO 2, kg 2,6 3,1 3,8 1,0 0,7 0,6 GEE, kg CO 2 eq 2,6 3,2 9,7 1,0 0,7 0,6 O nitrato de amônio é um fertilizante bastante usado na produção de cana no Brasil, especialmente em áreas com cana crua. A emissão de N 2 O na produção de HNO 3 pode ser substancialmente reduzida com a instalação de filtros com catalisadores. Fontes: Wang, 2007 e Snyder, 2009

10 Emissões de GEE devido ao uso de fertilizantes e calcário NH 3 (N) Uréia (N) NA (N) Fosfato (P 2 O 5 ) Potássio (K 2 O) Calcário (CaCO 3 ) por kg de nutriente, entre parênteses Emissão N 2 O, kg 0,016 0,016 0,016 - Emissão CO 2, kg 0,40 0,40 0, ,44 GEE, kg CO 2 eq 5,05 5,05 5,05 0,44 A emissão de GEE dos fertilizantes nitrogenados em função do N 2 O é de 4,7 kg CO 2 eq/kg de N Para o calcário, nos EUA o fator utilizado é 0,22 (50% do C contido no calcário. Para os solos ácidos do Brasil é mais provável que todo o carbonato seja transformado em CO 2 Fontes: Wang, 2007 e Snyder, 2009

11 Doses de fertilizantes e calcário usadas para a produção de açúcar no Brasil Áreas com vinhaça e torta Insumo Área sem resíduos de filtro Média Média Planta Soca ponderada Planta Soca ponderada kg/ha kg/ha N P 2 O K 2 O Calcário

12 Gases de Efeito Estufa emitidos em função do uso de fertilizantes em cana-de-açúcar GEE % do total % devido à emissão de N 2 O Insumos Sem resíduos kg CO 2 eq/ha N 801 (67) (33) P 2 O 5 45 (4) K 2 O 84 (7) Calcário 264 (22) TOTAL Calcário: não foi incluído o custo de GEE para a produção de calcário. Macedo et al (2008) utilizam 0,01 kg CO2 eq/kg; Wang (2007), 0,6

13 Emissões de N 2 O Naturais: 53 a 58% Antrópicas: 42 a 47% Agricultura: 80% das emissões antrópicas 18 a 20% relacionadas aos fertilizantes nitrogenados Restante resultante do enriquecimento do meio com N

14 Quanto N 2 O é produzido IPCC: 1% do N-fertilizante é transformado em N 2 O (1,25% até 2001) Alta incerteza 0,3 até 3% do N fertilizante Resultados variáveis Davidson et al (2009): 2,5% Crutzen et al (2007): 4% Keeney (1997): 1 a 7% Medições são complexas: Alta variabilidade no campo (fatores ambientais e edáficos) Limitações metodológicas: baixa concentração do gás, intervalos curtos de efetiva avaliação, câmaras têm área de medição geralmente muito pequena etc).

15 Mineralização da MO do solo e Nitrificação em solos Mineralização N orgânico NH 4 + Imobilização Nitrificação NH ,5 O 2 NO 2- + H 2 O + 2 H + Nitrosomonas NO ,5 O 2 NO 3 - Nitrobacter

16 Desnitrificação NO 3 - NO N 2 O N Condições: Ausência de O 2, NO 3- é receptor de elétrons N nítrico Anaerobiose (excesso de água) C solúvel disponível Relação N 2 O/N 2 depende das condições de redução do meio: quanto mais redutor (baixo O 2, alta disponibilidade de Corg, baixo NO 3- ) maior a produção de N 2.

17 Desnitrificação Tambem em solos em condições aeróbias (em sítios anaeróbios)

18 Produção de N 2 O durante a nitrificação NH 4 + NH 2 OH [NOH] NO 2 - N 2 O Ocorre em condições aeróbias Menor importância que desnitrificação, mas pode ser importante em solos arejados 0,04 a 0,45% do N de fertilizantes

19 Cana-de-açúcar Grande volume de palha na superfície Preservação da palha reduz emissão de CO 2, CH 4 e N 2 O Aumenta volatilização de NH3 com uréia Efeito sobre N 2 O de fertilizante?

20 Emissão de N 2 O em cana-de-açúcar Poucos dados com cana-de-açúcar Dúvidas sobre efeito da palha Fornece C orgânico, preserva umidade: aumenta desnitrificação Resíduo com alta C:N: imobiliza N, reduzindo N mineral disponível para desnitrificação Parte do N da cana deve vir de fixação biológica (FBN) N fixado tem menor interação com o solo: menor desnitrificação Liberação do N na senescência das plantas: pode prolongar o período de emissão de N 2 O ao enriquecer o solo com N (dados de plantas leguminosas).

21 Como reduzir emissão de GEE proveniente de fertilizantes Aumento de eficiência na produção do fertilizantes nitrogenados (praticamente todo o fertilizante nitrogenado provém da NH 3 ) Menor gasto de energia, melhores processos (emissão de N 2 O na produção de HNO 3 ) Substituir CH 4 por outra fonte de energia que não gere CO 2 (hoje inviável economicamente)

22 Como reduzir emissão de GEE proveniente de fertilizantes Aumentar a eficiência de uso do N (e outros nutrientes) Boas práticas agronômicas: definir dose correta, usar o fertilizante adequado, aplicar no tempo e local certos Variedades de cana com alta eficiência de uso do N e com melhor interação com microrganismos fixadores (promissor, mas poucos resultados práticos) Reciclar resíduos contendo nutrientes Aumento de eficiência de uso de fertilizantes também colabora com redução da acidificação do solo e necessidade de aplicação de calcário. Fertilizantes nitrogenados são principais causadores da acidificação do solo

23 Como reduzir emissão de GEE proveniente de fertilizantes Fertilizantes de eficiência aumentada Liberação lenta ou controlada Preços pouco competitivos: 2 a 8 vezes os convencionais. Resultados variados. Não testados em cana-de-açúcar

24 Como reduzir emissão de GEE proveniente de fertilizantes Fertilizantes de eficiência aumentada Inibidores de nitrificação NH ,5 O 2 X NO 2- + H 2 O + 2H + NO ,5 O 2 NO 3 - Vários resultados mostrando redução de emissão de N 2 O. Não testados em cana. No Brasil, lixiviação de NO 3- não tem sido problema para justificar o uso do inibidor. Não é certo se agricultores pagarão preço extra para reduzir emissão de GEE Nova Zelândia: governo incentiva uso de fertilizantes com inibidores para reduzir impacto ambiental (lixiviação de nitrato e redução de emissão de N 2 O) em pastagens intensivas

25 Obrigado