Balanço energético da cultura da mandioca Diones Assis Salla diones.salla@gmail.com.br
Definição de Emergia Emergia é toda a energia necessária para um ecossistema produzir um recurso (energia, material, serviço da natureza, serviço humano). (ODUM, 1998) Sinônimos: energia incorporada; memória energética; Obs: Convém discutir essa idéia com outras pessoas para que elas comecem a acostumarse com os novos conceitos de contabilidade sócio-ambiental (ODUM, 2001).
Resumos de Ortega (2001) Atrás do conceito de emergia há uma visão científica diferente que privilegia a percepção de um todo orgânico e não a visão microscópica reducionista vigente na ciência convencional. A ciência convencional prima pelo método analítico: processos isolados, sem interesse em discutir seu contexto espacial, temporal, social e ambiental. Esse tipo de conhecimento pode ser profundo, porém, ao mesmo tempo é restrito e atrelado aos valores econômicos vigentes. A visão sistêmica pode constituir-se em um novo paradigma cientifico mas para conseguir isso há um longo e difícil caminho pela frente, porém, necessário.
ENVOLVIMENTO DE MACRONUTRIENTES NO CULTIVO DA MANDIOCA, CANA-DE-AÇÚCAR E MILHO Nutrientes Extraidos do Agroecossistema K g E x tr a í d o s 800 600 400 200 0 N P K Ca Mg S Kg Total Nutriente x ha-1 672 kg 619 kg 546 kg Cana (Kg) Milho (Kg) Mandioca (Kg) Fonte: Salla e Cabello (2006)
Nutrientes Exportados do Agroecossistema K g E x p o r t a d o s 350 300 250 200 150 100 50 0 N P K Ca Mg S Kg Total Nutriente x ha-1 295 kg 268 kg 219 kg Cana (Kg) Milho (Kg) Mandioca (Kg) Fonte: Salla e Cabello (2006)
Percentual Exportados 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Nutrientes exportados do agroecossistema 54% 43% 32,5% N P K Ca Mg S % Medio Nutrientes x ha -1 Cana (%) Milho (%) Mandioca (%)
Nutrientes Devolvidos ao Agroecossistema K g D e v o l v i d o s 500 400 300 200 100 0 452 kg 351 kg 251 kg N P K Ca Mg S Total Nutriente x ha-1 Cana (%) Milho (%) Mandioca (%) Fonte: Salla e Cabello (2006)
700 Nutrientes extraídos, reciclados e exportados do Agroecossistema 600 Total em Kg 500 400 300 200 100 0 Extração Reciclagem Exportação Nutriente x ha -1 Cana (%) Milho (%) Mandioca (%)
Demonstrativo das biomassas mandioca, milho e cana-de-açúcar na produção de etanol COMPONENTE Mandioca Milho Cana-deaçúcar Produtividade agrícola (t x ha -1 x ano -1 ) Açúcares fermentescíveis totais (%) Produtividade de açucares (t x ha -1 x ano -1 ) Conversão em etanol (m 3 x t açúcar -1 )(f=0,46433) Produtividade de etanol (m 3 x ha -1 x ano -1 ) Fonte: Salla e Cabello (2006) 40,0 9,1 100,0 35,0 56,0 14,0 14,0 5,1 14,0 0,59 0,59 0,59 8,26 3,01 8,26
BALANÇO ENERGÉTICO DOS MACRONUTRIENTES NO AGROECOSSISTEMA COM RELAÇÃO AO ETANOL PRODUZIDO CULTIVO Extrai (MJ ha -1 ) Exporta (MJ ha -1 ) Recicla (MJ ha -1 ) Etanol (MJ ha -1 ) Balanço Energético Cana 14.685,36 8.430,04 6.254,96 184.704,9 21,9 Milho 20.125,7 11.923,73 8.201,97 67.800,2 5,6 Mandioca 20.172,29 6.131,16 14.041,13 184.704,9 30,1
1000 kg de Raízes Limpas e Frescas de Mandioca 620 kg Água 330 kg Amido 50 kg Outros Desintegração das Raízes 1.600 kg de Água Preparo do Mosto (Diluição) 2.600 kg de Solução de Açúcar Insumos Liquefação/Sacarificação 2.220 kg Água 323 kg Açúcar 20 kg Açúcar 37 kg Outros Dissipação de 156 kg Fermentação 2.444 kg de Mosto 2 kg de Água 154 kg CO2 2.218 kg Água 174 kg Etanol 52 kg Outros 2.270 kg de Efluentes 2.218 Kg Água 52 kg Outros Destilação 174 kg Etanol 95,6 GL 8 kg Água Desidratação 166 kg Etanol 99,5 GL 210,6 Litros Etanol 99,5 GL
Prospecção dos dados Etapas de produção agronômica da mandioca, da cana-deaçúcar e do milho Preparo de área Plantio, Condução de lavoura, Colheita Transporte externo até a indústria Insumos Drenagem energética (depreciação energética) Etapas do processamento industrial da mandioca, da canade-açúcar e do milho Desintegração/moagem Hidrólise/sacarificação/tratamento do caldo Fermentação Destilação Manutenção
PESQUISA DE CAMPO Estimativa de produção de etanol, a partir da produtividade média encontrada na região do Paranapanema COMPONENTE Mandioca Milho Cana-deaçúcar Produtividade agrícola (t/ha.ano) 33,0 6,0 85,0 Açúcares fermentescíveis totais (%) 33,0 56,0 14,5 Produtividade em açúcares (t/ha.ano) 10,5 3,36 12,3 Conversão etanol (m 3 /t açúcar) (f.o,46) 0,59 0,59 0,59 Produtividade etanol (m 3 /ha.ano) 6,2 1,98 7,2
Demonstrativo do custo energético para a produção de um hectare da matéria-prima OPERAÇÕES Cana-de-açúcar Mandioca Milho Preparo da área 722,38 1.648,13 762,97 Plantio 329,10 487,10 423,62 Insumos 7.239,00 3.403,46 12.109,29 Condução da lavoura 1.922,35 862,74 1.293,08 Colheita 1.900,77 2.025,34 609,60 Transporte até a indústria 1.729,60 670,56 185,28 Drenagem energética 527,70 431,00 250,00 Total do consumo (MJ ha -1 ) 14.370,90 9.528,33 15.633,83
Demonstrativo do custo energético para produção de um hectare da matéria-prima 12.150 Investimento energético para produção da matéria-prima 10.800 9.450 8.100 MJ / ha 6.750 5.400 4.050 2.700 1.350 0 Preparo da área P lantio Insumo s Co ndução da lavoura Co lheita Transpo rte à Industria Drenagem energética Cana-de-açúcar 14.370,90 Mandioca 9.528,33 Milho 15.633,83
Custo energético para produzir um litro de etanol nas principais operações agronômicas de produção da matéria-prima OPERAÇÕES Cana-de-açúcar (1,99 MJ) Mandioca (1,54 MJ) Milho (7,9 MJ) Preparo de área 0,10 0,27 0,39 Plantio 0,05 0,08 0,21 Insumos 1,00 0,55 6,12 Condução da lavoura 0,27 0,14 0,65 Colheita 0,26 0,33 0,31 Transporte a Indústria 0,24 0,11 0,09 Drenagem energética 0,07 0,07 0,13 Custo energético (MJ l -1 ) 1,99 1,54 7,90
Custo energético por litro de etanol nas principais operações agronômicas de produção da matéria-prima 7 Custo energético na produção agronômica da matéria-prima por litro de etanol produzido M J / L itro 6 5 4 3 2 1 0 Preparo da área Plantio Insumos Condução da lavoura Colheita Transporte à Industria Drenagem energética Cana-de-açúcar 1,99 MJ Mandioca 1,54 MJ Milho 7,9 MJ
Custo energético para o processamento industrial de um hectare de matéria-prima Operação industrial (MJ ha -1 ) Cana-de-açúcar Mandioca Milho Desintegração/moagem 5.258,68 1.343,92 1.468,94 Hidrólise/sacarificação/ Tratamento do caldo 100.260,48 41.336,75 11.702,12 Fermentação 31,93 98,81 107,79 Destilação 33.939,02 30.066,77 10.011,29 Manutenção 42,09 26,83 4,20 Consumo industrial (MJ ha -1 ) 139.532,21 72.873,09 23.294,34
Demonstrativo do custo energético para o processamento de um hectare de matéria-prima 120.000 Investimento energético para o processamento industrial da matéria-prima 90.000 M J / ha 60.000 30.000 0 Desint./moag Hid./sac./Trat. Fermentação Destilação Manutenção Cana 139.532,21 Mandioca 72.873,09 Milho 23.294,34
Custo energético por litro de etanol nas principais operações industriais de processamento da matériaprima Operação Industrial (MJ L -1 ) Cana-de-açúcar Mandioca Milho Desintegração /moagem 0,73 0,22 0,74 Hidrólise /sacarificação /Tratamento do caldo 13,93 6,67 5,91 Fermentação 0,00 0,02 0,05 Destilação 4,71 4,85 5,06 Manutenção 0,01 0,00 0,00 Custo energético (MJ L -1 ) 19,38 MJ 11,76 MJ 11,76 MJ
Custo energético por litro de etanol nas principais operações industriais de processamento da matéria-prima Cu sto in d u strial / litro 15 12 9 6 3 0 Custo energético no processamento industrial da matéria-prima por litro de etanol produzido Desint./moag Hid./sac./Trat. Fermentação Destilação Manutenção Cana-de-açúcar 19,38 MJ Mandioca 11,76 MJ Milho 11,76 MJ
Envolvimento energético na produção e no processamento de um hectare da matéria-prima para a produção de etanol M J / h a 180.000 150.000 120.000 90.000 60.000 30.000 Energia dos insumos investidos e do etanol produzido (100%) no Médio Paranapanema 153.903,11 82.401,42 38.928,17 168.288,31 144.864,23 46.282,50 0 Consumo de produçao/processamento Produçao de etanol Cana Mandioca Milho
Envolvimento energético na produção e no processamento industrial de um hectare de matéria-prima, sem computar o custo energético da cana-de-açúcar nas etapas de tratamento do caldo e da destilação M J / h a 180.000 150.000 120.000 Energia investida na produção/processamento da matéria-prima e a energia obtida no etanol 90.000 60.000 30.000 0 82.401,42 19.703,60 168.288,31 144.864,23 38.928,17 46.282,50 Consumo de produçao/processamento Produçao de etanol Cana Mandioca Milho
Balanço Energético Demonstrativo do custo agronômico/industrial e o balanço energético do etanol ITENS Cana-deaçúcar (MJ) Mandioca (MJ) Milho (MJ) Custo agronômico por litro 1,99 1,54 7,89 Custo industrial por litro 19,38 11,76 11,76 Custo Total (industrial/agronômico) 21,37 13,3 19,65 Energia em um litro de etanol 23, 375 23, 375 23, 575 Balanço energético 1,09 1,76 1,19
Balanço Energético Demonstrativo do custo agronômico/industrial e o balanço energético do etanol 25 Custo agronômico e industrial para a obtenção do etanol e o balanço energético 20 MJ / Litro 15 10 1,76 5 0 1,19 1,09 Custo agr./litro Custo ind./litro Custo Total Energ./litro Balanço energ. Cana-de-açúcar (MJ) Mandioca (MJ) Milho (MJ)
Destino da vinhaça de mandioca
Destino do vinhoto de cana
Ensaios sobre a redução e o aumento da energia investida nos insumos, a partir dos dados fornecidos pela pesquisa Produtividade da Matéria-prima Cana-de-açúcar Mandioca Milho Reduzindo a produtividade em 75% 0,99 1,47 0,95 Reduzindo a produtividade em 50% 1,06 1,65 1,09 Reduzindo a produtividade em 25% 1,08 1,72 1,16 Produtividade atual (100%) 1,09 1,76 1,19 Aumentando a produtividade em 25% 1,1 1,78 1,21 Aumentando a produtividade em 50% 1,11 1,8 1,22 Aumentando a produtividade em 75% 1,11 1,81 1,23
Ensaios Balanço energético em função da ampliação e da redução da produtividade agrícola da matéria-prima 2 MJ Obtidos / MJ Investidos 1,75 1,5 1,25 1 Produção de base familiar 1,47 0,99 0,95 1,76 1,19 1,81 1,23 1,09 1,11 0,75 Red. 75% Red. 50% Red. 25% Atual 100% Aum. 25% Aum. 50% Aum. 75% Cana-de-açúcar Mandioca Milho