Universidade federal do ABC Centro de Engenharia

Universidade federal do ABC
Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas
Curso de Pós-Graduação em Energia
MÁRCIO LUIZ PERIN
SIMULAÇÃO DO DESEMPENHO ENERGÉTICO E DA DEMANDA DE ÁREA EM
AGROSSISTEMAS INTEGRADOS À SUINOCULTURA
Dissertação de Mestrado
Santo André – SP
2010
i
MÁRCIO LUIZ PERIN
SIMULAÇÃO DO DESEMPENHO ENERGÉTICO E DA DEMANDA DE ÁREA EM
AGROSSISTEMAS INTEGRADOS À SUINOCULTURA
Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Energia como pré-requisito à
obtenção do título de mestre em Energia.
Área de concentração: Tecnologia,
Engenharia e Modelagem.
Orientador: Prof. Dr. Gilberto Martins
SANTO ANDRÉ
2010
ii
Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer
meio convencional ou eletrônico, para fins de pesquisa, desde que citada a fonte.
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Universidade Federal do ABC.
PERIN, Márcio Luiz
Simulação do desempenho energético e da demanda de área em agrossistemas
integrados à suinocultura / Márcio Luiz Perin — Santo André: Universidade Federal do ABC,
2010.
Orientador: Gilberto Martins
Dissertação (Mestrado) — Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-graduação
em Energia, 2010.
1. Suinocultura 2. Agrossistemas integrados 3. Análise energética I. MARTINS,
Gilberto. II. Programa de Pós-graduação em Energia, 2010, III. Título.
CDD 338.181
iii
iv
v
DEDICATÓRIA
a Deus...
a minha família, pelo apoio e incentivo
aos meus amigos
e a todos que lutam por um mundo melhor ...
...
vi
AGRADECIMENTO
Ao professor Gilberto Martins pela paciência e dedicação, sem a qual este trabalho não
se realizaria.
À Universidade Federal do ABC pela oportunidade e apoio financeiro por meio da
bolsa de estudos oferecida durante todo o mestrado e auxílio na participação de congressos e
desenvolvimento de estudos de campo.
Aos professores Osmar Bueno e Juliana Toneli pelo aceite do convite para integrar a
banca de avaliação deste trabalho e por suas valiosas contribuições.
Aos pesquisadores Jorge Casaca e Osmar Tomazelli, Epagri/SC, pelas suas valiosas
contribuições para a execução deste trabalho.
Aos professores, funcionários e colegas da UFABC pelo apoio, incentivo e
aprendizado durante este período de convivência.
A minha família; aos amigos de perto, aos amigos de longe; aos amigos irmãos, aos
amigos de festa; à amiga namorada; aos amigos de longa data e aos amigos conquistados
durante esta jornada. Obrigado! Pela motivação, pelo apoio, inspiração e paciência nesta
caminhada. Vocês foram fundamentais para a conclusão deste mestrado.
E a todos os demais que, de alguma forma, contribuíram para este trabalho...
O meu sincero agradecimento.
A Deus, pela vida e inspiração, a minha devoção.
vii
Não haverá sustentabilidade enquanto nossas florestas arderem sob o fogo de nossa
ignorância.
Não haverá sustentabilidade enquanto nossos irmãos mais pobres passarem
fome.
Não haverá sustentabilidade enquanto vivermos financiados pela
guerra.
Não haverá sustentabilidade enquanto ficarmos calados,
inertes à própria vida.
Será a Sustentabilidade um sonho utópico?
?
viii
RESUMO
PERIN, M. L. Simulação do desempenho energético e da demanda de área em
agrossistemas integrados à suinocultura. 2010. 120 f. Dissertação (Mestrado) – Pósgraduação em Energia, Universidade Federal do ABC, São Paulo, 2010.
Foram avaliados o fluxo energético e a demanda de área de três concepções de agrossistemas
integrados à suinocultura. Na primeira concepção, ocorre a integração entre a suinocultura e a
agricultura. A segunda concepção integra a suinocultura à produção de pescado em
policultivo, enquanto na terceira concepção avaliada, a suinocultura é integrada à produção de
biogás e à agricultura e piscicultura, conhecida como Bio-Sistema Integrado (BSI). A etapa
suinocultura corresponde à produção do lote mínimo econômico de uma agroindústria
localizada na região de Frederico Westphalen (500 suínos). As demais etapas produtivas dos
sistemas integrados foram simuladas utilizando os roteiros técnicos preconizados para a
execução de cada atividade. Todas as concepções foram modeladas para operar sob a óptica
da preservação ambiental. As três concepções avaliadas nesta pesquisa foram comparadas
utilizando indicadores de desempenho. Estes indicadores foram estruturados tendo como base
os seguintes critérios: consumo específico de energia total e não-renovável; oferta de energia
e de proteína pelo agrossistema integrado e demanda de área para a instalação das unidades
produtivas. As entradas energéticas representam todos os insumos utilizados direta ou
indiretamente no processo produtivo e energia depreciada pela utilização da infraestrutura
necessária para operar os agrossistemas. Já as saídas energéticas, representam os produtos do
agrossistema. Os resultados obtidos nas simulações indicam que as três concepções de
integração melhoram o desempenho energético da suinocultura, aumentando a oferta de
energia e de proteína das granjas suinícolas. O melhor desempenho energético foi observado
para a integração suinocultura agricultura. Nesta concepção, o consumo específico de
energia não-renovável da proteína foi avaliado em 58,74 MJ/kg, enquanto a integração
suinocultura piscicultura, apresenta os valores mais elevados (101,13 MJ/kg) e o BSI
apresenta resultados intermediários (73,14 MJ/kg). Quanto aos requisitos locacionais
(disponibilidade hídrica e de área), as três concepções apresentam restrições. A integração da
atividade suinícola com a agricultura demanda grandes áreas (47,45 ha). No caso da
integração com a piscicultura, a demanda de área é menor (8,53 ha), no entanto, a atividade
está sujeita a limitações de disponibilidade hídrica. Mesmo no BSI, que apresenta uma
concepção produtiva inovadora, as demandas de área e a disponibilidade hídrica podem
restringir a sua utilização. Nesta concepção estimou-se uma demanda de 25,46 ha (0,2 ha de
suinocultura; 4,0 ha de lâmina de água e 21,26 ha de cultivo agrícola). Considerando a área
média agricultável das propriedades da região (9,47 ha), verifica-se que a maior parte das
propriedades da região não estaria apta a produzir o lote mínimo econômico, em nenhuma das
três concepções de integração estudadas. Conclui-se assim que, sob a óptica ambiental e
social, o lote mínimo estabelecido pela agroindústria é inviável para a realidade fundiária da
região de Frederico Westphalen. Sugere-se a readequação do lote mínimo para que este seja
compatível com a realidade suinícola desta região.
Palavras-Chave: Suinocultura; agrossistemas integrados; análise energética; agricultura
familiar.
ix
ABSTRACT
PERIN, M. L. Simulation of energy performance and area demanded into agro systems
integrated to the pig farming. 2010. 120 f. Dissertação (Mestrado) – Pós-graduação em
Energia, Universidade Federal do ABC, São Paulo, 2010.
The energy flux and the demanded land for three agro systems integrated to the pig farming
were evaluated. In the first system, the pig production was integrated with agriculture. The
second one integrated it with fish production in polyculture, while in the third system the
swine was integrated to biogas production as well as to agriculture and fish production, a
conception known as Integrated Bio-System (IBS). The swine phase, common to all
integrated systems analyzed, was simulated based on the parameters of the minimal economic
batch size determined by an agrobusiness located in the Frederico Westphalen region (500
pigs). The other productive processes were simulated based on technical procedures of the
activities. All the procedures were proposed and modeled considering the environmental
constraints. The performance of the three systems was compared using different indicators,
which were based on the following parameters: specific total and non-renewable energy
consumption, energy and protein output and demanded land for the activities. The energy
income considered in the calculations were all the direct and indirect energy content of the
inputs of the processes, besides the energy depreciated by the use of the infra-structure, while
the energy outcome considered all the products of the integrated agro system in analysis. The
results of the simulated activities indicated that all the three conceptions of integrated agro
systems improved the energy performance of the pig production, increasing energy and
protein output of the producer. The best energy performance was observed in the integration
swine-agriculture. The specific non-renewable energy consumption for the protein obtained in
the case was 58.54 MJ/kg, while the integration swine-fish production presented the highest
value (101.13 MJ/kg) and the IBS obtained an intermediate value (73.14 MJ/kg). As to
location requirements, (hydric and land availability), all the three conceptions presented some
type of restriction. The integration of the pig production with the agriculture demanded the
highest amount of land (47.45 ha). When it was integrated with fish production the demanded
land obtained the smallest (8.53 ha) land area, nevertheless, the activity is highly dependent
on water resources availability. Even in the IBS innovative conception, both demands can
represent a restriction, since in the calculated land demand was 25.46 ha (0.2 ha for pig
production, 4.0 ha for fish production and 21.26 ha for agriculture). Considering the average
agricultural area of the rural properties in the region (9.47 ha), we observe that most of the
local rural properties would not be able to produce the minimal economic batch size
determined by the agrobusiness in any of three conceptions analyzed. The conclusion is that
under the environmental and social perspective, the minimal economic batch size is not
feasible to the agrarian reality of the Frederico Westaphalen region. A decrease in minimal
economic batch size is recommended for the environmental and social adequacy of the pig
production to the region.
Keywords: pig farming; integrated agro systems; energy analysis; family farming.
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1: Representação do sistema integrado suinocultura agricultura. ......................... 54
Figura 2.2: Representação do sistema integrado suinocultura piscicultura. ....................... 55
Figura 2.3: Representação do sistema de integração BSI. ...................................................... 56
Figura 2.4: Localização da região de Frederico Westphalen. ................................................. 57
Figura 2.5: Perfil de ocupação das terras na região de Frederico Westphalen........................ 58
Figura 2.6: Corte esquemático da esterqueira. ........................................................................ 67
Figura 2.7: Biodigestor tubular. .............................................................................................. 75
Figura 2.8: Corte esquemático do tanque de sedimentação. ................................................... 76
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1: Características dos dejetos suínos (fezes + urina), expressas por tonelada de peso
vivo. .......................................................................................................................................... 20
Tabela 1.2: Estimativa média da quantidade de dejetos produzidos pelos suínos de acordo
com a categoria. ........................................................................................................................ 21
Tabela 1.3: Extração média de nutrientes NPK por diferentes culturas agrícolas. ................. 28
Tabela 1.4: Produtividade do policultivo integrado à suinocultura em diferentes países. ...... 33
Tabela 1.5: Produtividade natural de viveiros fertilizados com dejetos suínos. ..................... 34
Tabela 1.6: Principais espécies utilizadas no policultivo integrado. ....................................... 36
Tabela 1.7: Quantidade de calcário utilizada para calagem em função da dureza da água. .... 37
Tabela 1.8: Balanço de nutrientes NPK no tanque de sedimentação. ..................................... 44
Tabela 2.1: Área de cultivo e valor da produção das principais atividades agrícolas na região.
.................................................................................................................................................. 59
Tabela 2.2: Efetivo de animais de grande porte na região de Frederico Westphalen. ............ 59
Tabela 2.3: Composição do efetivo de suínos da região de Frederico Westphalen. ............... 60
Tabela 2.4: Caracterização dos dejetos suínos produzidos, avaliados para um lote de 500
animais, com massa média de 75 kg. ....................................................................................... 61
Tabela 2.5: Infraestrutura e equipamentos utilizados na produção de suínos. ........................ 63
Tabela 2.6: Insumos utilizados na produção de 500 suínos em um ano de produção. ............ 64
Tabela 2.7: Roteiro técnico adotado para a produção de 1,00 ha de milho em plantio direto,
para um ano de produção (duas safras). ................................................................................... 68
Tabela 2.8: Especificações e tempo de uso dos equipamentos utilizados na execução do
roteiro técnico da etapa agricultura (tabela 3.7). ...................................................................... 68
Tabela 2.9: Gasto de combustível para a execução do roteiro técnico para as duas safras, com
plantio direto mecanizado......................................................................................................... 69
Tabela 2.10: Demanda de insumos para o cultivo de 1,0 ha de milho em um ano de produção
(duas safras). ............................................................................................................................. 69
Tabela 2.11: Taxa de estocagem utilizada no policultivo integrado catarinense. ................... 71
Tabela 2.12: Infraestrutura da etapa piscicultura. ................................................................... 72
Tabela 2.13: Insumos utilizados na operação e manutenção da piscicultura. ......................... 73
Tabela 2.14: Composição do policultivo no BSI. ................................................................... 78
Tabela 2.15: Materiais utilizados na construção da infraestrutura pesqueira. ......................... 78
Tabela 2.16: Insumos utilizados na operação e manutenção do policultivo. .......................... 79
Tabela 2.17: Estruturação da matriz energética dos sistemas integrados. ............................... 81
Tabela 2.18: Coeficientes energéticos dos itens que compõem a infraestrutura produtiva..... 84
Tabela 2.19: Coeficientes adotados para a conversão energética dos agroquímicos. ............. 85
Tabela 2.20: Composição e energia metabolizável da carne de peixe. ................................... 86
xii
Tabela 3.1: Matriz energética da etapa suinocultura. .............................................................. 91
Tabela 3.2: Indicadores energéticos da etapa suinocultura. .................................................... 91
Tabela 3.3: Valoração econômica dos nutrientes presentes nos dejetos suínos para um ano de
produção três lotes de suínos. ................................................................................................... 93
Tabela 3.4: Produção total, concentração e valoração econômica dos dejetos suínos de acordo
com a diluição. .......................................................................................................................... 93
Tabela 3.5: Balanço de nutrientes do milho no sistema integrado suinocultura agricultura.
.................................................................................................................................................. 94
Tabela 3.6: Análise econômica da utilização dos dejetos suínos como fertilizante agrícola nas
lavouras de milho em função da diluição. ................................................................................ 95
Tabela 3.7: Matriz energética da etapa agricultura para um ano de produção. ....................... 97
Tabela 3.8: Indicadores de desempenho da etapa agricultura integrada e não-integrada. ...... 99
Tabela 3.9: Matriz energética do sistema integrado suinocultura agricultura para um ano de
produção. ................................................................................................................................ 100
Tabela 3.10: Indicadores de desempenho do sistema integrado suinocultura agricultura. 101
Tabela 3.11: Produção de energia e proteína no policultivo integrado. ................................ 103
Tabela 3.12: Matriz energética da etapa piscicultura integrada para um ano de produção. .. 104
Tabela 3.13: Matriz energética da etapa piscicultura não-integrada para um ano de produção.
................................................................................................................................................ 105
Tabela 3.14: Indicadores de desempenho da etapa piscicultura integrada e não-integrada. . 106
Tabela 3.15: Matriz energética do sistema integrado suinocultura piscicultura para um ano
de produção............................................................................................................................. 107
Tabela 3.16: Indicadores de desempenho do sistema integrado suinocultura piscicultura.
................................................................................................................................................ 108
Tabela 3.17: Aporte de nutrientes e concentração do biofertilizante líquido no tanque de
peixes. ..................................................................................................................................... 108
Tabela 3.18: Balanço de nutrientes do milho na etapa BSI. .................................................. 109
Tabela 3.19: Matriz energética da etapa biodigestor para um ano de produção. .................. 111
Tabela 3.20: Equivalente energético do biogás produzido na etapa biodigestor. ................. 112
Tabela 3.21: Produção de energia e proteína no policultivo integrado. ................................ 113
Tabela 3.22: Matriz energética da etapa piscicultura integrada no BSI para um ano de
produção. ................................................................................................................................ 114
Tabela 3.23: Indicadores de desempenho da etapa piscicultura integrada e não-integrada. . 114
Tabela 3.24: Comparação entre o dejeto III e o biofertilizante. ............................................ 115
Tabela 3.25: Matriz energética da etapa agricultura no BSI para um ano de produção. ....... 116
Tabela 3.26: Indicadores de desempenho da etapa agricultura no BSI em comparação com a
etapa no manejo em esterqueira.............................................................................................. 117
Tabela 3.27: Balanço energético para um ano de produção do BSI. ..................................... 118
Tabela 3.28: Indicadores de desempenho do sistema integrado BSI. ................................... 119
Tabela 3.29: Indicadores de desempenho das três concepções de sistemas integrados à
suinocultura analisadas. .......................................................................................................... 120
xiii
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 15
1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 18
1.1 SUINOCULTURA ............................................................................................................ 18
1.1.1 Produção e caracterização dos dejetos suínos............................................................. 19
1.1.2 Suinocultura e meio ambiente ...................................................................................... 21
1.1.3 Estratégias de gestão dos dejetos suínos e demanda de área ..................................... 23
1.2 SISTEMAS AGRÍCOLAS INTEGRADOS À SUINOCULTURA ............................. 25
1.2.1 Integração suinocultura agricultura ........................................................................ 26
1.2.2 Integração suinocultura piscicultura ....................................................................... 31
1.2.3 Integração suinocultura biodigestor piscicultura/agricultura........................... 38
1.3 ANÁLISE ENERGÉTICA .............................................................................................. 46
1.3.1 Delimitação do volume controle ................................................................................... 46
1.3.2 Classificação dos fluxos energéticos ............................................................................. 47
1.3.3 Indicadores de eficiência energética ............................................................................ 48
1.3.4 Balanço energético em sistemas agropecuários .......................................................... 50
1.3.5 Produção animal versus produção vegetal .................................................................. 52
2 METODOLOGIA................................................................................................................ 54
2.1 ESCOPO DESTE ESTUDO ............................................................................................ 54
2.2 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO DE ESTUDO ..................................................... 56
2.3 SUINOCULTURA ............................................................................................................ 60
2.3.1 Configuração da etapa suinocultura ............................................................................ 60
2.3.2 Coeficientes técnicos da etapa suinocultura ................................................................ 62
2.3.3 Composição da ração suína .......................................................................................... 64
2.4 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA AGRICULTURA ............................................ 65
2.4.1 Configuração do sistema integrado ............................................................................. 65
2.4.2 Coeficientes técnicos da etapa agricultura .................................................................. 66
2.5 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURAPISCICULTURA ............................................. 70
2.5.1 Configuração do sistema integrado ............................................................................. 70
2.5.2 Roteiro técnico da etapa piscicultura .......................................................................... 71
2.6 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA BIODIGESTOR PISCICULTURA/
AGRICULTURA .................................................................................................................... 74
2.6.1 Etapa biodigestor ........................................................................................................... 74
2.6.2 Etapa piscicultura .......................................................................................................... 77
2.6.3 Etapa agricultura........................................................................................................... 79
2.7 ANÁLISE ENERGÉTICA .............................................................................................. 81
2.7.1 Composição da matriz energética nos sistemas integrados ....................................... 81
2.7.2 Coeficientes energéticos ................................................................................................ 82
2.8 INDICADORES DE DESEMPENHO ............................................................................ 87
xiv
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................................... 90
3.1 ETAPA SUINOCULTURA ............................................................................................. 90
3.1.1 Avaliação energética ...................................................................................................... 90
3.1.2 Valoração econômica dos nutrientes presentes nos dejetos ....................................... 92
3.2 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA AGRICULTURA ............................................ 93
3.2.1 Demanda por terras agriculturáveis ............................................................................ 93
3.2.2 Influência da diluição no desempenho do sistema ...................................................... 94
3.2.3 Análise energética .......................................................................................................... 96
3.3 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA PISCICULTURA .......................................... 102
3.3.1 Demanda por terras agriculturáveis .......................................................................... 102
3.3.2 Influência da diluição no desempenho do sistema .................................................... 102
3.3.3 Análise energética ........................................................................................................ 102
3.4 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA BIODIGESTOR PISCICULTURA/
AGRICULTURA .................................................................................................................. 108
3.4.1 Demanda por terras agriculturáveis .......................................................................... 108
3.4.2 Influência da diluição no desempenho do sistema .................................................... 110
3.4.3 Análise energética ........................................................................................................ 111
3.5 DISCUSSÕES GERAIS SOBRE OS SISTEMAS INTEGRADOS ........................... 120
3.5.1 Avaliação dos indicadores de desempenho ................................................................ 120
3.5.2 Influência das práticas de manejo no desempenho dos sistemas ............................ 124
CONCLUSÃO....................................................................................................................... 132
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 135
APÊNDICES ......................................................................................................................... 142
15
INTRODUÇÃO
A carne suína é a principal fonte de proteína animal consumida no mundo. Em 2007, o
consumo mundial deste produto ultrapassou a marca das 99 milhões de toneladas,
representando 38% da demanda mundial de carne. O consumo médio per capita neste ano foi
de 15 kg. No Brasil, a carne suína é a terceira fonte protéica mais consumida, representado
14% do mercado nacional. O consumo médio per capita do brasileiro em 2007 foi de 11
kg/ano (FAOSTAT, 2010).
O Brasil apresenta o 4° maior rebanho suíno do mundo, com 35,95 milhões de
cabeças, 3,9% do contingente mundial. Em 2007, a produção brasileira de carne suína foi de
2,9 milhões de toneladas, 2,8% da produção mundial (FAOSTAT, 2010). O Estado de Santa
Catarina apresenta o maior rebanho nacional seguido do Rio Grande do Sul. Um dos maiores
pólos suinícolas do país está localizado na Bacia do Rio Uruguai. Abrangendo as regiões
noroeste do Rio Grande do Sul e Oeste de Santa Catarina, a Bacia do Alto Uruguai concentra
um grande número de suinocultores e agroindústrias processadoras. Em muitos municípios, a
concentração de suínos supera a população residente. O sistema produtivo é especializado,
com alto padrão genético e de nutrição animal. Os animais são criados em confinamento,
prevalecendo o regime de integração suinocultor/agroindústrias processadoras de carne.
A suinocultura é uma atividade com grande importância econômica e social para os
municípios da região Sul. A atividade é um importante vetor de desenvolvimento econômico,
contribuindo para a fixação do homem no campo. A suinocultura prevalece em pequenas
propriedades rurais, com emprego de mão-de-obra familiar. Além de agregar valor aos grãos
produzidos na propriedade, a atividade tem permitido uma ocupação mais efetiva da mão-deobra familiar, com alto índice de economicidade.
No entanto, é consenso que a prática da suinocultura sem observar os critérios de
produção sustentável, a torna uma atividade com grande potencial de poluição. A criação de
suínos em confinamento, sem as devidas precauções quanto ao tratamento dos dejetos
produzidos, resulta em sérios impactos ao ecossistema. A criação de suínos sem o
atendimento de critérios ambientais tem provocado a poluição das águas, do solo e do ar. O
desconforto ambiental, provocado pela emissão de maus odores e pela proliferação de insetos
é outro problema freqüente nas regiões produtoras.
16
Os dejetos suínos apresentam um grande potencial poluidor. No entanto, adotando-se
tecnologias de manejo adequadas, estes dejetos constituem-se como um recurso de alto valor
econômico. Na literatura estão disponíveis inúmeros trabalhos que apontam a efetividade
agronômica, econômica e ambiental da utilização dos dejetos suínos em sistemas produtivos.
Os dejetos suínos têm sido empregados para fertilizar lavouras de milho, cana-de-açúcar,
pastagens e na fertilização de tanques de peixes. Independente da concepção utilizada para o
manejo dos dejetos deve-se estar atento às restrições locacionais (terras, água, topografia,
relevo), tecnológicas, culturais e econômicas das granjas suinícolas. Além disso, o volume de
dejetos deve estar restrito à capacidade dos agrossistemas em reciclar os nutrientes presentes
nos mesmos.
A viabilidade ambiental para o uso dos dejetos suínos está limitada pelo déficit de
planejamento da produção agropecuária. Geralmente, a execução das atividades agropecuárias
dentro da propriedade não segue um planejamento adequado. As atividades agropecuárias são
operadas individualmente, sem que haja um planejamento integrado em sua execução. A
ausência de uma visão integrada dos processos tem sido apontada como sendo um dos
maiores entraves ao desenvolvimento sustentável das propriedades suinícolas. A adoção de
estratégias que visem à integração destes processos, com a maximização no uso dos recursos,
pode melhorar a qualidade dos serviços prestados, além de aumentar a sustentabilidade destes
agrossistemas. Neste sentido, diversas concepções de integração produtiva têm sido propostas.
No entanto, poucos são os dados disponíveis na literatura que possibilitariam avaliar o
desempenho energético e a demanda de área de cada tecnologia. O conhecimento dos limites
e das potencialidades destas tecnologias é fundamental para o crescimento sustentável da
suinocultura.
A região de Frederico Westphalen faz parte da Bacia do Rio Uruguai, estando
localizada a noroeste do Rio Grande do Sul. Nesta região, predomina a pequena produção,
com administração familiar em uma área média agricultável de 9,47 ha. A suinocultura é um
dos principais vetores econômicos dos municípios da região, com um efetivo de suínos que
representa 10% do rebanho gaúcho. Responsável por 60,4% do efetivo da pecuária na região,
a atividade representa 14,3% do valor agregado pela produção agropecuária na mesma (IBGE,
2006).
A presença de uma grande agroindústria na região tem catalisado o desenvolvimento
da atividade. Municípios sem tradição suinícola vêm aumentando exponencialmente o seu
rebanho. No entanto, apesar da relevância socioeconômica da suinocultura, pouco tem sido
pesquisado sobre as relações ambientais envolvidas com a sua execução. A ampliação da
17
produção suinícola nesta região sem um planejamento adequado pode provocar sérios danos
aos ecossistemas locais. A inexistência de estudos sobre a suinocultura da região e o histórico
de impactos ambientais provocados pelo não planejamento da suinocultura gera a necessidade
de se avaliar os limites desta expansão.
Neste sentido, a hipótese orientadora deste trabalho é que a integração de processos
agropecuários melhora o desempenho energético da suinocultura, além de compatibilizar
ambientalmente esta atividade com a realidade fundiária da produção familiar. Desta forma, o
objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho energético e o atendimento de restrições de
disponibilidade de área agricultável para a produção do lote mínimo de suínos de uma
agroindústria processadora localizada na região de Frederico Westphalen, em três concepções
de integração: suinocultura agricultura; suinocultura piscicultura; suinocultura
biodigestor agricultura/piscicultura. Para tanto, tem-se como objetivos específicos as
seguintes etapas:
 Estimar a demanda de área para a implantação das três concepções de integração.
 Simular os fluxos de energia nos três agrossistemas, tendo como base os roteiros
técnicos disponíveis para a execução de cada atividade.
 Comparar individualmente cada sistema integrado com o desenvolvimento de um
roteiro técnico similar, sem integração.
 Construir indicadores de desempenho, tendo como base os resultados obtidos na
simulação.
 Utilizar os dados simulados para avaliar a compatibilidade das tecnologias estudadas
com a região de estudo.
18
1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.1 SUINOCULTURA
A suinocultura, desenvolvida na região Sul, possui alto grau de desenvolvimento
tecnológico, tendo sua produção voltada ao mercado internacional. O padrão tecnológico
desta região assemelha-se à dos sistemas produtivos encontrados nas regiões produtoras da
Europa. A atividade é altamente competitiva, com margens de lucro reduzidas e severas
restrições ambientais. Os suínos são criados em confinamento, com alto padrão genético e de
nutrição animal. A rastreabilidade, padronização, qualidade e a redução nos custos de
produção são demandas constantes no setor produtivo da região (KUNZ, MIELE e
STEINMETZ, 2009; SANTOS FILHO e BERTOL, 2010).
Willer et al. (2010) apontam que o setor suinícola brasileiro divide-se em dois grandes
grupos de empresas. O primeiro grupo é composto por indústrias frigoríficas de grande porte.
Estas empresas têm foco na exportação de grandes volumes de carne suína processada ou in
natura, além de serem lideres no mercado nacional de proteína suína. Responsável por 40%
do rebanho nacional, este grupo é responsável por 87% do abate inspecionado no país. Estas
empresas atuam no regime de integração vertical suinocultor/agroindústria. As unidades
suinícolas são altamente especializadas e com padrão tecnológico compatível com os maiores
centros de produção da Europa e Estados Unidos. Os produtores são remunerados por
critérios pré-estabelecidos em contrato.
O segundo grupo de empresas é formado por pequenas e médias unidades de abate
e/ou processamento, e pequenas cooperativas de produtores. O padrão tecnológico apresenta
ligeira defasagem em relação ao primeiro grupo. Os suinocultores operam, normalmente, de
forma independente. O nível de especialização é baixo e a produção é voltada aos mercados
locais e/ou regionais. A remuneração dos produtores se dá a preços de mercado. No entanto,
como menciona Willer et al. (2010), este sistema vem perdendo espaço, devido às constantes
oscilações no mercado de carne suína.
Para Cavalett, Queiroz e Ortega (2006), a integração suinocultor/agroindústria surgiu
num movimento de verticalização da produção pela agroindústria, que passou a controlar
todas as etapas da cadeia produtiva. A integração é regida por contratos firmados entre os
agentes antes do início da operação. O produtor é dependente da agroindústria, tanto na
comercialização da produção, quanto no fornecimento de insumos. A remuneração se dá por
19
um valor fixo, referente ao número de animais entregues ao fim do período de estada destes
na propriedade (WILLER et al., 2010).
Para Santos Filho e Bertol (2010), a verticalização da produção vem crescendo, sendo
a modalidade predominante na suinocultura industrial. Nesta modalidade, a agroindústria
fornece assistência técnica e os insumos necessários à produção (ração e medicamentos). Ao
produtor, cabem os investimentos em infraestrutura, mão-de-obra e gastos com energia. Em
muitos casos, a agroindústria atua também como fiadora na obtenção de financiamentos para
a instalação da infraestrutura. A alimentação e as técnicas de produção e manejo da produção
seguem o padrão estabelecido pela agroindústria.
As unidades produtivas são especializadas, com divisão da produção de suínos entre
iniciadores e terminadores. O processo de especialização da produção e integração à
agroindústria teve início a partir da década de 70. Visando padronizar sua produção, aumentar
a qualidade de seus produtos e reduzir os custos de produção, as granjas suinícolas passaram
por um processo de reestruturação. Surgiram as Unidades Produtoras de Leitões (UPL) e as
Unidades de Crescimento e Terminação (UCT). Os produtores que atuam em todas as etapas
produtivas são denominados Unidades de Ciclo Completo (UCC). Esta modalidade é pouco
comum entre os suinocultores industriais (SANTOS FILHO e BERTOL, 2010).
Quanto ao tamanho da produção. As propriedades que atuam como UCC ou UPL
apresentam um rebanho mais elevado. O investimento em infraestrutura é maior e os custos
com energia também (tanto elétrica quanto térmica). As propriedades menores atuam,
normalmente, como unidades terminadoras. O custo de investimento é menor e os gastos com
energia também são reduzidos.
1.1.1 Produção e caracterização dos dejetos suínos
O volume de dejetos produzidos pela granja depende das técnicas de manejo e de seu
padrão tecnológico. A quantidade de fezes e urina produzida é afetada por fatores zootécnicos
(tamanho, sexo, raça e categoria dos animais), ambientais (temperatura e umidade) e
dietéticos (digestibilidade, conteúdo de fibra e proteína). Além disso, o volume total de
dejetos produzidos pode aumentar devido aos desperdícios de água nos bebedouros e na
higienização das baias (DARTORA, PERDOMO e TUMELERO, 1998).
No entanto, a suinocultura industrial, em sistema de confinamento, com alimentação e
genética padronizadas, apresenta pouca variância na quantidade de fezes e urina produzida,
20
bem como em suas características físico-químicas. Na literatura, existem trabalhos que
fornecem dados que possibilitam estimar a produção e a caracterização dos dejetos suínos
produzidos. Quanto aos aspectos físico-químicos dos dejetos, estes podem ser estimados com
boa precisão utilizando-se a tabela 1.1 (ASAE, 2003). Esta tabela apresenta as características
dos dejetos de suínos sem considerar sua diluição (considera apenas o esterco e a urina). Este
procedimento também é utilizado por Perdomo, Lima e Nones (2001) e Oliveira (2001) em
seus estudos sobre a suinocultura.
Tabela 1.1: Características dos dejetos suínos (fezes + urina), expressas por tonelada
de peso vivo.
Item
Densidade
Sólidos totais
Sólidos voláteis
DBO5
DQO
Nitrogênio total
Fósforo total (P)
Potássio total (K)
P 2O 5 1
K2O 1
Fonte: Adaptado de ASAE (2003).
Produção diária por tonelada de carne
990 kg/m3
11,00 kg
8,50 kg
3,10 kg
8,40 kg
0,52 kg
0,18 kg
0,29 kg
0,41 kg
0,35 kg
O volume de dejetos produzidos em uma granja suinícola é influenciado pelo manejo,
tipo de bebedouro e pelo sistema de higienização adotado (freqüência e volume de água
utilizada), dentre outros fatores. Oliveira (1993) apresenta uma estimativa média do volume
de dejetos produzidos pelos suínos de acordo com a sua categoria (tabela 1.2). O autor
considera uma propriedade padrão, com boas práticas de manejo e sistema de produtivo com
nível de tecnologia médio.
1
Para converter as formas elementares P e K em P2O5 e K2O, utilizam-se os fatores 2,29 e 1,20, respectivamente.
21
Tabela 1.2: Estimativa média da quantidade de dejetos produzidos pelos suínos de
acordo com a categoria.
Terminação 25 –100 kg
2,30 kg
4,90 kg
Esterco+urina+
desperdícios de água
7,00 l
Porcas em Gestação
3,60 kg
11,00 kg
16,00 l
Porcas em Lactação
6,40 kg
18,00 kg
27,00 l
Machos
3,00 kg
6,00 kg
9,00 l
Leitão desmamado
Fonte: Adaptado de Oliveira (1993).
0,35 kg
0,95 kg
1,40 l
Categoria de Suínos
Esterco
Esterco+urina
1.1.2 Suinocultura e meio ambiente
A poluição do ambiente por resíduos orgânicos de origem animal e vegetal, oriundos
da exploração agropecuária ou industrial, vem colocando em risco o equilíbrio ecológico. A
introdução de agentes patogênicos, a proliferação de insetos, a eutrofização dos corpos
hídricos e a contaminação do solo, da água e do ar, estão entre os principais problemas
provocados pela produção agropecuária (ESTEVES, 1998; ZHU, 2000).
Nos últimos anos, a suinocultura brasileira vem passando por um processo de
expansão da produção. A produção suinícola vem se modernizando, num processo de
intensificação da produção. De acordo Kunz, Miele e Steinmetz (2009), este processo está
sendo catalisado por restrições à produção de suínos na Europa e nos Estados Unidos.
No entanto, o manejo dos dejetos produzidos pelos suínos tem se tornando um sério
problema tanto ambiental quanto econômico nas regiões produtoras. A suinocultura é uma
atividade agropecuária intensiva, onde os animais são criados confinados. A criação de suínos
por confinamento, sem as devidas precauções quanto ao tratamento dos dejetos produzidos,
resulta em sérios impactos aos mananciais, tanto superficiais como subterrâneos (Seganfredo,
2000; CAVALETT, QUEIROZ e ORTEGA, 2006).
Conforme menção de Berto (2004), a suinocultura é um setor produtivo com baixa
qualidade ambiental. A criação de suínos sem o atendimento de critérios ambientais tem
provocado a poluição das águas, do solo e do ar. Diariamente, são descarregadas extensas
quantias de nutrientes (nitrogênio e fósforo), matéria orgânica e metais pesados
(principalmente zinco, cobre e ferro). O desconforto ambiental, provocado pela emissão de
maus odores e pela proliferação de insetos, é outro problema freqüente nas regiões produtoras
(ZHU, 2000; HOODA et al., 2000).
22
Basset-Mens e van der Werf (2005) relatam que a suinocultura europeia provocou
sérios impactos ambientais, com inúmeros danos ao ecossistema local. A crítica é
compartilhada por Jongbloed et al. (1999) e Basset-Mens et al. (2007). Petit e van der Werf
(2003) apontam que, na França, os impactos ambientais associados à suinocultura têm levado
a mudanças no sistema produtivo. No entanto, a atual conjuntura produtiva da suinocultura
europeia tem sido questionada. Pressões de entidades ambientais (ONG’s) e de associações de
consumidores associadas às novas restrições da legislação ambiental têm levado os produtores
a adotar sistemas de produção menos agressivos ao meio ambiente.
No Brasil, a maior parte da produção suinícola está concentrada na região sul. Nesta
região, prevalece o manejo líquido dos dejetos, que são coletados e armazenados em
esterqueira. Após a sua estabilização, os dejetos são utilizados para adubação de culturas
agrícolas. No entanto, a viabilidade ambiental e econômica desta tecnologia está limitada por
um fator de escala suínos/área. A reduzida área disponível para aplicação nas propriedades e o
relevo acidentado das regiões produtoras leva à insuficiência de áreas agrícolas para a
aplicação agronômica do volume total de dejetos produzidos. Assim, uma grande quantidade
de dejetos é aplicada sobre o solo sem passar por qualquer tipo de tratamento ou estabilização
(SEGANFREDO, 2000; SCHERER, 1997). Em muitos casos, são aplicados volumes de
dejetos superiores à capacidade das plantas em absorver os nutrientes presentes nos dejetos.
Problemas como eutrofização dos corpos hídricos, emissão de odores desagradáveis, aumento
na incidência de insetos e contaminação dos solos são freqüentes nas regiões com alta
densidade de suínos (SEGANFREDO, 1999; HOODA et al., 2000; KUNZ et al., 2009).
Quanto maior o número de animais numa suinocultura, maior deve ser a preocupação
com o potencial poluidor do seu resíduo. Para Kunz, Miele e Steinmetz (2009), os impactos
ambientais provocados pelo tratamento inadequado dos dejetos é um dos maiores problemas
que a intensificação da produção trouxe para o meio ambiente e para a própria sociedade.
Citando o caso de Santa Catarina, Seganfredo, (2000) discorre que a concentração da
produção e o não atendimento de critérios de sustentabilidade ambiental provocaram diversos
problemas ambientais no Estado. A proliferação de insetos, os maus odores e a contaminação
de solos e dos rios atingiu índices alarmantes.
Para Seganfredo (2001), nos últimos anos, com o aperfeiçoamento da legislação
ambiental, este quadro começou a se alterar. O termo de ajustamento de conduta (TAC) visa
readequar os sistemas de produção de suínos frente às novas restrições da legislação
ambiental. O autor afirma ainda que seria necessária a adoção de sistemas de tratamento
adequados, sob pena de inviabilizar a produção de suínos nas regiões produtoras.
23
A percepção de responsabilidade socioambiental por parte dos mercados
consumidores é fator chave para a readequação ambiental dos sistemas produtivos. Os
impactos ambientais da suinocultura foram, por muito tempo, ignorados. No entanto, nos
últimos anos este cenário está se alterando. Krystallis et al. (2009) discorrem que os aspectos
sociais e ambientais da produção de suínos têm apresentado influência nos hábitos de
consumo dos europeus. Apesar de incipiente, esta nova percepção de qualidade tem
provocado mudanças nos sistemas produtivos nestes países. Além disso, o aspecto ambiental
é fator incisivo para a entrada de produtos suínos de outros países no mercado europeu.
1.1.3 Estratégias de gestão dos dejetos suínos e demanda de área
A área necessária para instalar e operar os sistemas integrados à suinocultura depende
do balanço de nutrientes do agrossistema. Quanto maior o efetivo de suínos na propriedade,
maior será a produção de nutrientes, aumentado a demanda por áreas para a disposição dos
dejetos. Assim, é necessário planejar o lote de suínos para que este esteja em conformidade
com a capacidade de suporte da propriedade. Caso contrário, o sistema apresentará um
excedente de nutrientes. Além disso, a escolha do sistema de manejo dos dejetos influencia
diretamente no efetivo de suínos suportado pela propriedade. Caso a propriedade não
disponha de área suficiente para a reciclagem dos nutrientes, devem-se adotar outras
tecnologias de tratamento ou realocar estes nutrientes para propriedades vizinhas.
No manejo dos dejetos suínos prevalece o uso de esterqueiras. Os dejetos são
coletados na forma líquida e armazenados por certo período para estabilização. A legislação
vigente nos estados do Sul do país prevê que este tempo de armazenamento deve ser de no
mínimo 120 dias. Após este período, os dejetos são aplicados no solo para adubação agrícola.
A simplicidade, o baixo custo e a possibilidade de redução dos custos agrícolas auxiliaram na
difusão desta tecnologia de manejo (KUNZ, MIELE e STEINMETZ, 2009).
As esterqueiras, quando dimensionadas e operadas de forma correta, são uma opção de
baixo custo para produtores que possuem áreas de cultivo suficientes para a disposição destes
resíduos. O problema é garantir a disponibilidade de área na propriedade para alocação
correta dos dejetos (SEGANFREDO, 2000). Com o aumento da concentração dos animais na
propriedade, muitos suinocultores não dispõem de área suficiente para a alocação dos dejetos
dentro dos critérios ambientais. A região Sul é caracterizada pelo predomínio de pequenas
propriedades, onde 90% das unidades produtoras possuem áreas inferiores a 50 ha
24
(CAVALETT, QUEIROZ e ORTEGA, 2006). Seganfredo, Soares e Klein (2003) apontam
que, no Oeste Catarinense, a área média das propriedades é de 21,4 ha. Destes, 10,3 ha são
agriculturáveis.
O lote mínimo econômico2 exigido pelas agroindústrias integradoras excede a
capacidade de suporte de grande parte das propriedades. Para atender os requisitos da
legislação ambiental, estes produtores, contratam junto às propriedades vizinhas, áreas para a
disposição dos dejetos.
Como mencionado nas discussões anteriores, a tendência das agroindústrias
processadoras de carne suína é pelo aumento de escala, com aumento na concentração de
suínos por área. Berto (2004) alerta que a alta concentração de suínos na propriedade,
associada à elevada diluição dos nutrientes nos dejetos, à topografia acidentada e à reduzida
área agrícola na maior parte das propriedades, eleva os custos de armazenagem e transporte
destes para as lavouras – em muitas situações, o custo destas operações excede os custos da
adubação por fertilizantes químicos. Como conseqüência, as áreas mais próximas à criação
recebem doses de aplicação acima da capacidade de assimilação das plantas, enquanto as
áreas mais distantes são adubadas com fertilizantes químicos.
O estrangulamento da relação suínos/área vem limitando a expansão da produção em
muitas regiões consideradas tradicionais na produção suinícola. Surge, assim, a necessidade
de novas tecnologias para o tratamento dos dejetos suínos. Kunz, Miele e Steinmetz (2009),
avaliam que as estratégias de tratamento dos dejetos suínos são baseadas em processos físicos,
químicos e/ou biológicos. Estes processos podem ser utilizados para converter o potencial
poluidor dos resíduos em subprodutos, como biogás, fertilizante e créditos de carbono.
Alguns processos, no entanto, têm por finalidade apenas reduzir o potencial poluente os
dejetos. Neste caso, a suinocultura é o único vetor produtivo da propriedade.
A adoção de tecnologias de manejo está limitada às restrições de capital e
disponibilidade de área. A estes fatores, somam-se ainda restrições associadas à difusão das
tecnologias e ao conhecimento sobre o seu uso eficiente. Na região Sul, grande parte das
granjas suinícolas são familiares. O processo de modernização do setor intensificou a
produção. No entanto, os ganhos econômicos obtidos pelas agroindústrias não refletem a
realidade econômica dos suinocultores. Muitos produtores vêm enfrentando dificuldades em
2
Lote Mínimo Econômico corresponde ao menor efetivo de suínos que uma propriedade suinícola necessita para
iniciar a sua produção. Este efetivo é definido pelas agroindústrias, tendo como critério a economicidade da
produção.
25
manter-se na atividade. Neste caso, as dificuldades financeiras dos produtores limitam a
adoção de novas tecnologias de gestão dos dejetos.
Sistemas integrados à suinocultura surgem como alternativas para a produção de
suínos. A integração de processos viabiliza o aproveitamento dos dejetos para fins produtivos.
Existem diversas tipologias de produção que podem ser implantadas na produção de suínos.
Destas, convêm destacar a integração suinocultura piscicultura (CASACA e TOMAZELLI
JR., 2001; DEVENDRA, 2002; PREIN, 2002). Nesse sistema, os dejetos suínos são utilizados
para fertilização dos tanques de peixes. As restrições locacionais estão associadas à
disponibilidade água e de área para instalação dos tanques de peixes.
Outra
tipologia
de
integração
é
o
sistema
suinocultura
biodigestor
piscicultura/agricultura (TAKANATSU e OLIVEIRA, 2002; ANGONESE et al., 2006).
Neste sistema, os dejetos são insumos de uma de cadeia de processos, gerando diferentes
produtos com alto valor agregado. As restrições locacionais são a disponibilidade de água e
área para o cultivo do pescado; e área utilizada na etapa agrícola.
Destaca-se que a demanda de área é um fator importante na escolha de uma
determinada concepção produtiva. A não observância deste critério pode comprometer a
sustentabilidade da suinocultura nos sistemas de produção familiar. É importante conhecer as
limitações de cada sistema e a aplicabilidade às propriedades suinícolas. Barreiras
tecnológicas e de capital estão entre os principais limitantes para adoção de novas tecnologias.
1.2 SISTEMAS AGRÍCOLAS INTEGRADOS À SUINOCULTURA
Geralmente, a execução das atividades agropecuárias nas propriedades não segue um
planejamento adequado. As atividades agropecuárias são operadas individualmente, sem que
haja um planejamento integrado em sua execução. A adoção de estratégias que visem à
maximização no uso dos recursos pode melhorar a qualidade dos serviços prestados,
aumentando a sustentabilidade dos agrossistemas.
Os sistemas integrados visam agregar valor aos dejetos de suínos, com redução dos
impactos ambientais da cadeia suinícola. Para Kumarezan et al. (2009), os agrossistemas
integrados estão baseados no conceito de que não existem resíduos. "Resíduo é um recurso
que está em local inadequado, podendo se tornar um insumo de outros processos produtivos,
caso manejado corretamente‖ Nesta concepção, as atividades agropecuárias desenvolvidas na
propriedade são integradas verticalmente. Assim, os resíduos de uma atividade são insumos
de outros processos.
26
A integração de sistemas agropecuários pode reduzir os problemas ambientais e
aumentar o nível de renda dos agricultores familiares, além de garantir a produção de
alimentos com qualidade e baixo custo para sociedade. Sistemas agropecuários integrados à
suinocultura podem aumentar a sustentabilidade das pequenas propriedades rurais familiares.
No entanto, deve-se dispor de critérios que possibilitem a escolha de quais concepções de
agrossistemas integrados são aplicáveis à pequena produção familiar.
1.2.1 Integração suinocultura agricultura
No sistema integrado suinocultura agricultura, os dejetos suínos são utilizados para
a fertilização agrícola. Quanto às tecnologias utilizadas para a coleta e armazenagem dos
dejetos, destacam-se: Esterqueiras (SANTOS et al., 2007); Bioesterqueiras (GOSMANN,
1997); Compostagem de Dejetos Líquidos (DAI PRÁ et al., 2005); Biodigestores
(OLIVEIRA e HIGARASHI, 2006) e o Sistema de Produção de Suínos em Cama Sobreposta
(OLIVEIRA, 2001). O princípio básico de cada tecnologia é coletar e armazenar os dejetos
para o posterior uso agrícola.
O armazenamento em esterqueiras é uma das práticas de manejo mais difundidas no
mundo (KUNZ, MIELE e STEINMETZ, 2009). As esterqueiras são depósitos utilizados para
a armazenagem de dejetos, normalmente no estado líquido, provenientes de sistemas de
produção de animais confinados ou semi-confinados (KUNZ et al., 2004). Na esterqueira,
ocorrem reações de oxidação (superfície), fermentação e digestão (nas regiões intermediárias
e no fundo), através de microrganismos aeróbicos, facultativos e anaeróbicos. Estas reações
são responsáveis pela estabilização dos dejetos líquidos, transformando biologicamente a
matéria orgânica em produtos finais mais estáveis (SANTOS et al., 2007). O tempo mínimo
recomendado para estabilização é de 120 dias. Quando estabilizados, os dejetos podem ser
utilizados como fertilizantes orgânicos na produção agrícola, em substituição aos fertilizantes
químicos (KUNZ et al., 2004). Inúmeros trabalhos vêm aportando a viabilidade agronômica e
ambiental deste procedimento. Aplicando diferentes doses de dejetos suínos na produção de
milho, Daudén e Quílez (2004) não verificaram diferenças significativas em comparação com
a fertilização mineral. Os autores realizaram testes com aplicações de 50 m 3 (com adubação
química suplementar); 100 m3 (sem complementação) e 150 m3/ha. A fertilização química
consistiu em doses de 275 kg de nitrogênio por hectare. O rendimento médio obtido,
utilizando apenas adubação por dejetos suínos, foi de 10 t/ha.
27
Leite, Cunha Neto e Resende (2009) utilizaram os dejetos suínos para a fertilização da
cana-de-açúcar. Os autores aplicaram diferentes doses de dejetos, comparando os resultados
com a fertilização química testemunha. Os resultados obtidos demonstraram que os dejetos
líquidos de suínos proporcionaram aumentos significativos na produtividade de colmos da
cana-de-açúcar, não comprometendo a qualidade tecnológica.
Vielmo et al. (2009) apontam que os dejetos suínos são eficientes para a adubação da
gramínea Tifton. A aplicação promoveu aumentos na produção de matéria seca e melhorias
no valor nutritivo da pastagem. A gramínea é utilizada para alimentação de gado leiteiro. Os
melhores resultados fisiológicos foram obtidos com aplicações de 235 m3/ha de dejetos.
Avaliando a produção de milho no cerrado, Konzen (2003) discorre que os dejetos
suínos são eficientes como substitutos da fertilização química. Para o autor, as doses
econômicas de dejetos de suínos para a produção de milho, em áreas de cerrado, em plantio
direto, variam entre 50 e 100 m3/ha, dependendo do seu nível de diluição.
Para a produção de soja, Konzen (2003) discorre que a adubação econômica de dejetos
suínos ocorre com aplicações de 25 m3/ha. A recomendação é valida para o plantio direto em
solos de cerrado.
Scherer (1997) avaliou a eficiência dos dejetos suínos em comparação com a aplicação
de diferentes suplementos minerais químicos na produção de milho no Oeste de Santa
Catarina. O autor não verificou diferenças significativas na produtividade do milho para os
diferentes fertilizantes. O autor concluiu que as doses de aplicação devem ser estimadas com
base no balanço de nutrientes do milho, diluição dos dejetos e na fertilidade natural do solo.
Avaliando os resultados aportados na literatura, verifica-se que a reciclagem dos
nutrientes presentes nos dejetos suínos, para produção agrícola, proporciona redução nos
gastos com fertilizante e melhora a qualidade microbiológica do solo. No entanto, deve-se
respeitar a capacidade de assimilação dos nutrientes pelas plantas.
1.2.1.1 Planejamento da etapa agricultura: balanço de nutrientes.
A utilização agrícola dos dejetos deve respeitar as recomendações agronômicas para
fertilização dos solos. O volume de aplicação deve ser determinado pelo balanço de
nutrientes, levando-se em consideração a sua concentração nos dejetos (diluição). O volume
de dejetos a ser aplicado no solo deve atender às necessidades de nutrientes da cultura a ser
produzida. Durante o cultivo, as plantas extraem nutrientes do solo. Estes nutrientes podem
28
ser exportados nos produtos ou retornar ao solo pelas partes não aproveitáveis das plantas. A
extração de nutrientes varia de acordo com a cultura, sendo afetada pela produtividade,
fertilidade natural do solo, manejo agrícola (plantio direto, plantio convencional) e das
espécies cultivadas (BERTO, 2004).
Os dejetos apresentam composição heterogênea. Assim, alguns nutrientes não estão
prontamente disponíveis para as plantas, enquanto que, para outros, a capacidade de absorção
pelas plantas é baixa. Os nutrientes para os quais a indicação agronômica não é atendida pela
aplicação dos dejetos devem ser supridos por fertilização química (SEGANFREDO, 1999;
OLIVEIRA, 1993; SCHERER, 1997). Aplicações acima da capacidade de suporte do solo
podem causar sérias conseqüências ao ecossistema local, devendo ser alvo de constante
monitoramento (KUNZ et al., 2004). A tabela 1.3 apresenta a extração de nutrientes NPK
(nitrogênio, fósforo e potássio, respectivamente) por diferentes culturas.
Tabela 1.3: Extração média de nutrientes NPK por diferentes culturas agrícolas.
Produtividade
Nutrientes extraídos (kg/ha)
(t/hasafra)
N
P2O5
K2O
3,65
77,00
19,71
99,60
Milho Grão (i)
7,87
167,00
72,27
135,60
11,6
115
32,85
82,8
Milho Silagem (i)
15,31
181
45,99
255,6
Soja grão (ii)
2,7
93,0
18,3
78,7
(iii) 3
Gramíneas (MS)
25,8
332,0
121,4
498,0
(vi) 4
Cana-de-açúcar (colmo)
100
96,9
22,2
210,1
Fonte: (i) Coelho e França (1995); (ii) Caires e Fonseca (2000); (iii); Alencar (2000); (iv) Tasso Jr. et
al. (2007).
Tipo de exploração
De acordo com Scherer (1997), não é recomendável a utilização de resíduos orgânicos,
ricos em nitrogênio, na adubação de plantas leguminosas. Estas plantas apresentam
normalmente boa capacidade de fixar este nutriente simbioticamente. O autor menciona que
as culturas agrícolas mais indicadas para receber os dejetos suínos são o milho (produção de
grãos ou silagem) e gramíneas, utilizadas no pastejo animal.
3
Média de extração das espécies: Brachiaria ruziziensis; Cynodon nlemfuensis; Pennisetum purpureum;
Brachiaria mutica; Digitaria decumbens Panicum maximum e Melinis minutiflora.
4
Média de extração dos cultivares: RB855453; RB855156; RB835486; SP89-1115 e IAC 91-2195.
29
1.2.1.1.1 Critérios da legislação ambiental
A legislação ambiental prevê limites quanto ao volume de dejetos que pode ser
destinado à fertilização agrícola. Estes limites variam de acordo com a região produtora. No
Brasil, cada unidade federativa dispõe de legislação própria, que regulamenta o volume de
nutrientes aplicados no solo. Nos estados da região sul, o volume de nutrientes que pode ser
aplicado é obtido pelo balanço de nitrogênio no solo. No licenciamento da atividade, o
produtor deve apresentar projeto específico, onde o mesmo descreve a cultura que será
produzida, condições do solo e o relevo (FEPAN, 2010; FATMA, 2010; IAP, 2010).
Nos Países Baixos, o volume de dejetos a ser aplicado no solo é limitado pela sua
concentração de fósforo. A aplicação está limitada a 52,6 kg de fósforo (P) por hectare para
aplicações em pastagens e 43,8 kg/ha nos demais fins agrícolas (JONGBLOED et al. 1999).
Na França, o volume de dejetos aplicado está limitado pela concentração de
nitrogênio. Aplicações deste nutriente estão limitadas a 170 kg/ha. Este valor pode sofrer
reduções quando o local de aplicação estiver próximo a cursos de água (DOURMAD et al.
1999).
Na Alemanha, as restrições de utilização dos dejetos estão vinculadas à densidade de
animais na propriedade (suínos/ha de cultivo). A legislação alemã permite densidades de 1,7
unidades animal por hectare. Uma unidade animal corresponde à produção de dejetos de 30
suínos em crescimento-terminação ou a três matrizes em uma UPL (incluindo os leitões
entregues com 25 kg) (FERNANDEZ et al. 1999).
Nas legislações consultadas está previsto que os produtores, que não dispuserem de
áreas agrícolas suficientes em suas propriedades para a disposição dos dejetos, podem
contratar a área remanescente. Esta área deve ser contratada junto às propriedades vizinhas.
1.2.1.1.2 Critérios de aplicação: nutrientes de base.
A determinação da quantidade de dejetos a ser aplicada em uma determinada área de
cultivo é um dos pontos mais críticos para a sustentabilidade deste procedimento. Na
fertilização química, é possível formular a dosagem de nutrientes de acordo com a
necessidade das plantas. Na fertilização orgânica, a composição química dos dejetos difere
das necessidades fisiológicas das plantas. Assim, alguns nutrientes estarão em déficit,
enquanto outros serão aplicados em excesso (SCHERER, 1997).
30
Seganfredo (1999) recomenda definir o nutriente que será integralmente suprido pela
fonte orgânica (nutriente de base) e suprir os demais nutrientes com adubação química
balanceada. Por este critério, definem-se as quantidades máximas de nutrientes a serem
aplicados no solo.
Os nutrientes que merecem maior atenção ambiental são o fósforo e o nitrogênio, por
sua fácil lixiviação no solo. Em excesso nos ecossistemas aquáticos, estes nutrientes podem
provocar a eutrofização deste ambientes. No entanto, deve-se monitorar a qualidade do solo,
uma vez que o excesso dos demais nutrientes, presentes nos dejetos, pode levar ao
desequilíbrio químico e biológico do solo, com perdas de produtividade das culturas
(PERDOMO, LIMA e NONES, 2001).
A legislação ambiental vigente nos estados do sul do país limita a aplicação dos
dejetos pelo balanço do nitrogênio. Este critério é considerado ―econômico‖, uma vez que sua
utilização supre as necessidades de praticamente todas as culturas agrícolas. Utilizando o
critério do nitrogênio limitante na fertilização orgânica das culturas apresentadas na tabela 1.3
haverá excesso de fósforo. A utilização deste critério, mesmo considerada economicamente
viável, provoca o acúmulo de nutrientes no solo. O caso mais crítico é o fósforo. Além disso,
são grandes os riscos de contaminação dos solos e comprometimento da qualidade das águas,
podendo contaminá-las com vários minerais (SEGANFREDO, 2001).
Desta forma, a recomendação é utilizar o critério do fósforo limitante. Neste caso,
haverá necessidade de suprir por adubação química as necessidades de nitrogênio e potássio.
Apesar de ser considerado um método com menor atratividade econômica, sua utilização
reduz os riscos de contaminação ambiental da aplicação dos dejetos (SEGANFREDO, 2001).
1.2.1.2 Influência da diluição no desempenho do sistema integrado
No sistema integrado suinocultura agricultura os dejetos são utilizados como
fertilizante agrícola, após um período de estabilização na esterqueira. O excesso de água,
comum na maior parte das propriedades suinícolas, pode inviabilizar ou reduzir a atratividade
econômica do aproveitamento dos dejetos como fertilizante agrícola.
O volume de dejetos produzidos é utilizado como parâmetro de projeto para o
dimensionamento da esterqueira. Aumentos no volume de água reduzem o tempo de retenção
dos dejetos. Como conseqüência, os dejetos podem ser retirados da esterqueira sem que haja a
completa estabilização. O período de estabilização na esterqueira é importante para reduzir a
31
relação C: N do biofertilizante. A fermentação dos dejetos reduz a sua carga orgânica. Os
nutrientes são convertidos da forma orgânica para a forma mineral. Na forma mineral, os
nutrientes são mais assimiláveis pelas plantas. Por isso, o período de permanência na
esterqueira é importante para a qualidade fertilizante dos dejetos.
No entanto, o problema mais crítico provocado pela diluição dos dejetos é referente à
sua viabilidade para o uso como fertilizante agrícola. O volume de dejetos a ser aplicado por
hectare de área plantada é função da sua concentração em nutrientes, que por sua vez,
depende do conteúdo de água presente nos dejetos. Quanto maior a diluição dos dejetos,
maior será o custo de aplicação, podendo inviabilizar economicamente o seu uso agrícola.
1.2.2 Integração suinocultura piscicultura
Neste sistema, ocorre a integração entre a suinocultura e a piscicultura. Conforme
menção de Prein (2002), a piscicultura integrada é um dos principais métodos de produção de
proteína animal da Ásia. Seu princípio básico de operação é a produção consorciada de
pescado com culturas agrícolas e/ou atividades da pecuária. Nestes sistemas, os resíduos
oriundos destas atividades agropecuárias são utilizados para a adubação dos viveiros de
peixes. Em alguns casos, a água dos viveiros é utilizada para a fertirrigação agrícola.
Quando a piscicultura é desenvolvida integrada à produção pecuária, os dejetos são
empregados para a fertilização de tanques de peixes. Em muitas situações, os dejetos podem
substituir a utilização de ração para alimentação dos peixes. Operando adequadamente o
sistema, o viveiro de peixes atua como uma lagoa de tratamento dos dejetos animais,
reciclando o seu potencial energético. Para Kumaresan et al. (2009), a reciclagem dos dejetos
melhora a qualidade ambiental da propriedade, além de aumentar a disponibilidade de
alimentos.
As principais configurações de sistemas agrícolas integrados à piscicultura
desenvolvidos são: peixes-bovinos (leite ou de corte); peixes-suínos; peixes-patos; peixescoelhos; peixes-frangos; peixes-cabras, dentre outras configurações com atividades
desenvolvidas na propriedade (PREIN, 2002).
A piscicultura integrada pode ser desenvolvida em monocultivo (apenas uma espécie),
bicultivo (duas espécies), ou em policultivo (onde são estocados três ou mais espécies
diferentes) (KESTEMONT, 1995). Quando integrados à suinocultura, a produção ocorre,
32
normalmente, em policultivo (SILVA, 2005). Os dejetos podem ser utilizados in natura
(PILARSKI et al., 2004) ou fermentados (BALASUBRAMANIAN e KASTURI BAI, 1996).
No policultivo integrado à suinocultura, o viveiro recebe o aporte direto de dejetos da
pocilga5 (esterco fresco), operando como uma ―lagoa de oxidação‖ da matéria orgânica
(MATOS et al., 2006). Os nutrientes presentes no dejeto (principalmente o fósforo e o
nitrogênio) atuam como catalisadores em um complexo metabolismo aquático, composto por
três etapas principais: produção, consumo e decomposição (CASACA e TOMAZELLI JR.,
2001; KUMARESAN et al., 2009). A inter-relação dos organismos nestas etapas do
ecossistema é chamada de cadeia ou teia alimentar. Em termos energéticos, a cadeia alimentar
representa o fluxo de energia entre os seres vivos no ambiente, sob os preceitos da
Termodinâmica (ESTEVES, 1998).
Num policultivo eficiente, o consumo do alimento natural (alimentos disponíveis no
viveiro) pelos peixes contribui para o equilíbrio do corpo aquático, com remoção dos
nutrientes. No entanto, para manter o equilíbrio entre a produção e consumo de alimento,
deve-se estocar nos tanques peixes com hábitos alimentares diferentes. Assim, os peixes irão
aproveitar toda cadeia alimentar do viveiro, consumindo tantos os organismos planctônicos
(fitoplâncton e zooplâncton), quanto os bentônicos (organismos de fundo). A qualidade de
água no policultivo é mantida através da correta taxa de estocagem de alevinos e de suínos, o
que garante o equilíbrio do metabolismo aquático nos tanques (CASACA e TOMAZELLI
JR., 2001; KUMARESAN et al., 2009).
Na Índia, o policultivo integrado à suinocultura é desenvolvido com a estocagem de
três a seis espécies de carpas, com densidades de 8.000-9.000 alevinos/ha. No policultivo
desenvolvido na China, assume-se que 50 kg de dejetos líquidos podem ser convertidos em
1,0-1,5 kg de carpa comum (em monocultivo) ou 3,0 kg no policultivo de carpas. Em climas
temperados, reporta-se que a produção de pescado varia de 9 a 21 kg/ha.dia, em policultivos
de carpas (KESTEMONT, 1995). A tabela 1.4 apresenta as técnicas de cultivo e
produtividade de sistemas integrados à suinocultura em diferentes países.
No Brasil, o policultivo de peixes integrados à suinocultura, é desenvolvido em Santa
Catarina. A inserção deste modelo de produção teve por objetivo ampliar as possibilidades de
renda dos pequenos produtores rurais neste Estado. Estimativas apontam que o sistema está
presente em 13 mil propriedades rurais (TOMAZELLI JR., CASACA e DITTRICH, 2007).
Para Casaca e Tomazelli Jr. (2001), a utilização dos dejetos suínos para a fertilização dos
5
Pocilga é o termo técnico utilizado para designar o criatório de suínos.
33
tanques pode reduzir em até 70% o custo de produção. Segundo os autores, a fertilização do
viveiro com dejetos suínos pode substituir o uso da ração, que é o item de maior
representatividade nos custos de produção.
Tabela 1.4: Produtividade do policultivo integrado à suinocultura em diferentes
países.
Densidade
Estocagem
(alevinos/ha)
(suínos/ha)
Hungria
3.500
36-60
Índia
8.500
354
Filipinas
20.000
75-100
China
60.000
45-75
Fonte: Adaptado de Kestemont (1995).
País
Tempo de cultivo
(dias)
120-130
270-365
120-150
300
Produção anual
(kg/ha)
6.700
6.700
8.000-10.000
2.000-18.000
A piscicultura integrada à produção de suínos, praticada no Estado de Santa Catarina,
divide-se em duas tipologias básicas: o Modelo Alto Vale de Piscicultura Integrada (MAVPI)
e o Policultivo Integrado do Oeste Catarinense (SILVA, 2005).
O modelo MAVPI é desenvolvido no Alto Vale do Itajaí. O sistema consiste em
produzir diferentes espécies de peixes em policultivo integrado à produção animal (suínos ou
aves). A relação de estocagem é de 60 suínos/ha, com produtividade anual entre 8,5 a 14 t/ha.
O viveiro recebe alimentação suplementar (ração peletizada), com a utilização de aeração
mecânica (SOUZA FILHO, SCHAPPO e TAMASSIA, 2003).
No Policultivo Integrado do Oeste Catarinense, a taxa de estocagem recomendada é de
60 suínos/ha (com peso entre 25 e 100 kg). A densidade de estocagem dos alevinos varia de
3.000 a 6.000 peixes/ha, de acordo com as espécies escolhidas para o povoamento. A
produtividade anual varia de 2.000 a 8.000 kg/ha. Quando o policultivo é desenvolvido dentro
das recomendações técnicas, é dispensada a utilização de alimentação suplementar e de
aeração mecânica (TOMAZELLI JR., CASACA e WARKEN, 2005).
1.2.2.1 Planejamento do Policultivo Integrado Oeste Catarinense
A descrição que se segue do policultivo integrado foi estruturada com base nas
recomendações de Tomazelli Jr., Casaca e Warken (2005), com contribuição de outros
trabalhos relacionados. Estes trabalhos, quando utilizados, serão citados ao decorrer do texto.
No planejamento do policultivo integrado, é fundamental conhecer a produtividade
natural dos viveiros. A produtividade natural representa a quantidade de pescado que pode ser
34
produzida utilizando apenas o alimento natural disponível no viveiro. A produtividade natural
não considera a utilização de suplementação alimentar (ração). O único alimento disponível
para os peixes são os organismos planctônicos que estão no tanque. Estes organismos podem
estar suspensos na água (fitoplâncton e zooplâncton) ou no fundo do viveiro (os bentos). A
produtividade dos viveiros de piscicultura pode ser aumentada pelo uso de fertilizantes
orgânicos e inorgânicos. Os fertilizantes orgânicos e/ou inorgânicos (fertilizantes químicos)
atua como catalisadores no desenvolvimento destes organismos. Assim, quanto o viveiro
recebe aporte de fertilizantes, a produtividade natural aumenta proporcionalmente.
No policultivo, a produtividade natural é utilizada como parâmetro para estimar a
densidade de povoamento da espécie principal do cultivo. Este parâmetro está relacionado
com o número de suínos por hectare. As variedades normalmente utilizadas como espécie
principal são a carpa comum e a tilápia. A tabela 1.5 apresenta o indicador de produtividade
para espécie principal (tilápia ou carpa comum) no policultivo, de acordo com a relação de
estocagem de suínos.
Tabela 1.5: Produtividade natural de viveiros fertilizados com dejetos suínos.
Relação de estocagem de suínos
15 suínos/ha
30 suínos/ha
45 suínos/ha
60 suínos/ha
80 suínos/ha
100 suínos/ha
Fonte: Tomazelli Jr., Casaca e Warken (2005).
Produtividade natural por ano
(tilápia ou carpa comum)
500 kg/ha
1.000 kg/ha
1.500 kg/ha
2.000 kg/ha
2.500 kg/ha
3.000 kg/ha
No policultivo catarinense, a relação de estocagem de suínos recomendada é de 60
animais por hectare de área alagada (de 30 a 100 kg/ha, de acordo com o desenvolvimento do
animal). Para esta estocagem, a produtividade estimada para espécie principal é de 2,0 t/ha.
A produtividade total do viveiro irá depender das práticas de manejo, qualidade da
água, e das espécies que irão complementar o policultivo. O tempo de cultivo varia de acordo
com a escolha da espécie principal: seis meses para tilápia e de um ano para a carpa comum.
Já a escolha das espécies complementares é função dos hábitos alimentares e de sua
capacidade de desenvolvimento no viveiro.
35
1.2.2.1.1 Espécies utilizadas e taxa de estocagem
No policultivo integrado do Oeste Catarinense, o povoamento dos tanques deve
consorciar espécies com hábitos alimentares diferentes. As espécies adotadas são classificadas
em principal, espécie que entra em maior quantidade no policultivo, principalmente pelo valor
de mercado ou disponibilidade de alimento no viveiro; secundária, espécie utilizada em
quantidade intermediária no policultivo, exercendo papel de "filtradora", com a remoção do
excesso de plâncton no tanque; complementares, espécies que entram no policultivo em
pequenas quantidades, aproveitando alimentos naturais não utilizados por outras espécies, ou
seus detritos.
O desempenho de um policultivo integrado depende da escolha adequada das espécies
e do controle do volume de dejetos aportado no viveiro. Os resultados obtidos por Zoccarato
et al. (1995), utilizando os dejetos suínos para o cultivo de carpa comum e carpa capim em
estágio de engorda (450 g), não foram satisfatórios. Os autores observaram alta taxa de
mortalidade e baixo desempenho produtivo. A produtividade foi 96% inferior ao verificado no
tanque de prova (alimentados com ração (3% do peso animal)). Dentre os motivos do baixo
desempenho, destaca-se a não estocagem de espécies planctófagas (espécies que se alimentam
de plâncton). A principal fonte de alimentação destas espécies são microalgas
(fitoplanctófagas) e pequenos animais (zooplanctófagas). No policultivo estas espécies atuam
como filtradoras, removendo o excesso de plâncton e material orgânico em suspensão.
A escolha das espécies deve, ainda, atender às especificidades dos mercados locais. A
viabilidade econômica do empreendimento depende da aceitabilidade do pescado produzido,
,bem como do seu valor agregado. É fundamental conceber o viveiro, não apenas como um
sistema de tratamento, mas também como uma nova atividade econômica. O controle da
sanidade dos suínos (evitando a propagação de pragas) é fundamental. Além disso, devem ser
monitoradas as condições microbiológicas e físico-químicas da água, atendendo os critérios
estabelecidos pela legislação ambiental.
Na tabela 1.6 são apresentadas as principais espécies utilizadas no Policultivo do
Oeste Catarinense, seus hábitos alimentares, posição no policultivo e as suas principais
características.
36
Tabela 1.6: Principais espécies utilizadas no policultivo integrado.
Espécie
Hábito Alimentar
Classificação
Carpa comum
Omnívero,
bentófago
Principal
secundária
Carpa prateada
Fitoplantófago
Secundária
Filtradora; difícil manejo
Carpa
grande
Zooplanctófago
Secundária
Filtradora; fácil manejo
Carpa Capim
Macrofitófago
Complementar
Tilápila nilótica
Planctófago,
omnívero
Principal
secundária
Pacu
Frutífero, omnívero
Complementar
Cascudo
Perifitoplanctófago
Complementar
Bagre Americano
Omnívero
Complementar
Bagre Africano
Omnívero, nectófago
Complementar
Jundiá
Omnívero
Complementar
cabeça
ou
Principais características
ou
Crescimento rápido; fácil manejo
Crescimento rápido; necessita de
águas claras
Crescimento rápido, aceitação no
mercado; se reproduz em cativeiro
Restrições quando a carpa comum é
espécie principal
Boa aceitação no mercado; hábito
de fundo
Boa aceitação
no mercado;
resistente ao frio
Restrições de mercado; controle da
desova das tilápias
Boa aceitação no mercado; hábito
de fundo
Fonte: Adaptado de Tomazelli Jr., Casaca e Warken (2005).
1.2.2.1.2 Manejo do policultivo
O aporte de esterco nos tanques deve ter controle rígido. Aplicações deficitárias
podem reduzir a disponibilidade de alimentos para os peixes, comprometendo a
produtividade. Aplicações em excesso podem acarretar em baixos níveis de oxigênio
dissolvido na água (OD) e altos teores de amônia, provocando redução na taxa de
crescimento, ou mesmo levando à mortandade dos peixes. Um dos métodos de campo
utilizados para controlar o volume de esterco aportado nos tanques é medir a transparência
utilizando o disco de Sechi. A transparência deve ser mantida entre 20 e 30 cm.
Em regiões onde a água apresenta baixa alcalinidade e dureza, é necessário realizar a
calagem dos tanques, principalmente nos policultivos que dependem exclusivamente de
fertilizantes orgânicos. A calagem é efetuada de acordo com os resultados de análise de água,
sendo realizada uma calagem de fundo, antes do inicio do cultivo, e calagens de cobertura,
durante o cultivo, para eventuais correções. A tabela 1.7 apresenta a recomendação de
aplicação de calagem de acordo com os resultados de dureza da água.
37
Tabela 1.7: Quantidade de calcário utilizada para calagem em função da dureza da
água.
Dureza (mg CaCO3/L)
<10
10-20
>20 (até 40)
Fonte: Tomazelli Jr., Casaca e Warken (2005).
Quantidade (g/m2)
300
200
100
Além disso, devem ser monitorados os parâmetros físico-químicos da água tais como:
temperatura, pH, oxigênio dissolvido e ictiometria dos peixes (operação de acompanhamento
do crescimento dos peixes).
Os resultados ambientais do sistema são a remoção dos nutrientes presentes nos
dejetos, que, se lançados no ambiente natural, seriam poluentes, e a produção de pescado com
mínimo impacto sobre o meio ambiente. Outra vantagem ambiental deste sistema de produção
é a utilização de nutrientes que já estão presentes nas microbacias, não havendo importação
dos mesmos, além de contribuir para a mitigação dos impactos ambientais associados à
atividade.
A preservação do meio ambiente e a obtenção de bons índices de produtividade são os
desafios enfrentados pelos piscicultores. O conhecimento e o controle da qualidade da água
tornam-se indispensáveis para que esta atividade possa crescer de forma auto-sustentável.
Diversos estudos foram realizados no âmbito de avaliar a qualidade microbiológica da carne
produzida nos viveiros integrados à suinocultura. Nesses estudos, todas as amostras
permaneceram dentro dos padrões estabelecidos pela vigilância sanitária. Além disso, os
estudos demonstraram não haver diferença significativa na qualidade da carne produzida em
viveiros alimentados com dejetos de suínos em comparação com os alimentados com ração
comercial (PILARSKI et al., 2004; TOMAZELLI JR., CASACA e DITTRICH, 2007).
Deve-se ressaltar que a piscicultura integrada à atividade suinícola não possui
capacidade de absorver grandes quantidades de dejetos. Assim, o policultivo integrado à
suinocultura não se constitui como uma solução para a utilização de grandes quantidades de
dejetos. Sua inserção deve ser visualizada como uma atividade que utiliza uma pequena
parcela dos dejetos (ou dejetos de pequenos lotes) para a fertilização dos tanques, reduzindo
assim, os custos de produção da piscicultura. Ademais, o viveiro não deve ser interpretado
como um local de descarte dos dejetos oriundos da suinocultura, mas como uma nova
atividade econômica. O correto manejo do policultivo pode agregar renda, reduzir os
38
impactos ao meio ambiente, aumentando a sustentabilidade da propriedade (CASACA e
TOMAZELLI JR., 2001).
1.2.3 Integração suinocultura biodigestor piscicultura/agricultura
No sistema integrado suinocultura biodigestor piscicultura/agricultura, ocorre a
junção dos sistemas suinocultura agricultura e suinocultura piscicultura. Há ainda, a
inserção de uma nova unidade produtiva: o conjunto biodigestor / separador de fases. Este
arranjo produtivo foi proposto pela Rede Paranaense de Projetos em Desenvolvimento
Sustentável – Rede Telus, sediado no Instituto de Tecnologia do Paraná – TECPAR. Esta
configuração de integração foi denominada pela Rede Telus de Biossistema Integrado à
Suinocultura, ou BSI (TAKANATSU e OLIVEIRA, 2002).
A concepção básica de operação deste sistema é encaminhar os dejetos suínos a um
reator anaeróbico (o biodigestor). Este equipamento tem por função estabilizar os dejetos,
tendo como produtos o biogás e lodo estabilizado. O lodo é então encaminhado a um
separador de fases. Neste equipamento, ocorre a separação das frações sólida (biofertilizante
sólido) e líquida (biofertilizante líquido). O biofertilizante sólido pode ser utilizado para
adubação dos solos ou comercializado em propriedades vizinhas. Já o biofertilizante líquido é
encaminhado a um tanque de algas, que promove a oxidação de seu afluente. No tanque de
algas, ocorre a formação da cadeia planctônica (fitoplâncton e zooplâncton), que são
utilizados para a alimentação de peixes. Operando dentro das especificações de projeto temse, ao final do sistema, a água tratada. Esta água está dentro dos padrões estabelecidos pela
legislação ambiental, podendo ser lançada no ambiente natural (BEZERRA, 2002).
Os produtos deste sistema são os suínos terminados, o biogás, o pescado e o a
produção agrícola (neste estudo, o produto da etapa agrícola é o milho grão). Caso haja
indisponibilidade de terras agrícolas e na existência de um mercado, o biofertilizante pode ser
comercializado (TAKANATSU e OLIVEIRA, 2002). Neste caso, ter-se-ia como produto o
biofertilizante.
Diversos trabalhos foram realizados no sentido de avaliar a funcionalidade e eficiência
do sistema BSI. Neste sentido, Bezerra (2002) desenvolveu um modelo para a gestão da
propriedade suinícola, buscando reduzir os impactos ambientais. O autor fez estudos
comparativos entre diferentes tecnologias de saneamento, concluindo que o BSI era a
alternativa mais viável para aplicação nas propriedades suinícolas. Os resultados obtidos
39
demonstraram que o sistema foi eficiente tanto como sistema de tratamento, quanto como
processo produtivo.
Ostroski e Godoy (2002) avaliaram o estado da arte da situação ambiental das
propriedades suinícolas no Estado do Paraná. Os autores concluíram que a atividade tem
causado problemas ao ambiente e que o BSI poderia contribuir para melhorar a qualidade
ambiental da atividade.
Casagrande (2003) realizou um estudo de campo em duas propriedades suinícolas,
localizadas no município de Toledo/PR. O estudo tinha por objetivo comparar o desempenho
e a sustentabilidade organizacional de uma granja suinícola que utilizava os preceitos do BSI
e outra granja, com manejo em esterqueiras. Com base nos resultados, o autor concluiu que o
BSI é a tecnologia mais adequada a ser implantada nas propriedades suinícolas de Toledo.
Rodrigues, Gomes e Pannir (2006), utilizando ferramentas de modelagem
computacional verificaram que o BSI é uma tecnologia eficiente, tanto como sistema de
tratamento, quanto como sistema produtivo. Os autores concluíra ainda que a tecnologia é
uma alternativa viável para promover a sustentabilidade das propriedades suinícolas.
Angonese et al. (2006) avaliaram os fluxos energéticos de uma granja de suínos
operando sistema integrado nos preceitos do BSI. Os autores concluíram que a inserção do
BSI melhorou a qualidade ambiental, além de aumentar a eficiência energética e a
rentabilidade da granja suinícola.
Os autores acima citados utilizaram em suas análises a concepção de BSI proposta
pela Rede Telus. Neste trabalho, será utilizada uma concepção mais simplificada para a
simulação do sistema. Os dados disponíveis na literatura sobre o BSI não descrevem
claramente os procedimentos metodológicos utilizados para o dimensionamento e o
desempenho do tanque de algas. A produtividade e o valor nutritivo das algas, como
alimentação para os peixes em policultivo (carpas e bagres), não foram definidos por estes
autores.
Na tentativa de elucidar este gargalo na modelagem do sistema, foi efetivada uma
pesquisa em literatura específica. Durante esta pesquisa foram encontrados diversos trabalhos
que avaliam o cultivo de micro-algas em esterco animal. Alguns destes trabalhos utilizam
esterco bovino (MULBRY et al., 2005); efluente da piscicultura (GÁL et al. 2007) e efluente
doméstico (EL-SHAFAI et al., 2007). Os trabalhos encontrados que utilizam dejetos suínos
ou operam com dejeto cru (KEBEDE-WESTHEAD, PIZARRO e MULBRY, 2007) ou
utilizam dejetos em solução com água do mar para a produção de Spirulina (MEZZOMO et
al., 2010). No entanto, nenhum destes trabalhos aborda a utilização de dejetos suínos
40
digeridos em biodigestores, com separação de fases, para alimentar viveiros de peixes. Além
disso, não foram encontrados trabalhos que utilizam o cultivo de algas para a alimentação de
carpas e bagres em policultivo.
O que se percebe é que a utilização do cultivo de algas para o tratamento
complementar de efluentes com alta carga orgânica é uma alternativa viável. Existe um
grande número de pesquisas sobre o tema. O resultado destas pesquisas justifica o
aprimoramento do uso do tanque de algas no BSI. O cultivo de algas pode catalisar novas
atividades. Além de servir como alimento para os peixes, as algas poderiam ser utilizadas para
a produção de biodiesel, fertilização agrícola, ou mesmo para alimentação humana (no caso
da produção da espécie de alga Spirulina).
Assim, no dimensionamento e simulação de desempenho do BSI, o biofertilizante
líquido será direcionado diretamente para o tanque de peixes. O tanque de algas será
suprimido do sistema. No entanto, a concepção de integração entre a suinocultura,
biodigestor, piscicultura e agricultura será mantida. O tanque de peixes será dimensionado
considerando as características do biofertilizante líquido, seguindo os preceitos adotados para
o policultivo integrado Modelo Oeste Catarinense.
1.2.3.1 Unidade biodigestor
Esta etapa é composta por duas unidades: o reator anaeróbico e o separador de fases. O
primeiro equipamento é responsável pela estabilização da matéria orgânica presente nos
dejetos, tendo como produtos do processo o biogás e o lodo estabilizado. O segundo
equipamento é o separador de fases. Este equipamento tem como afluente o lodo estabilizado.
Sua inserção no BSI tem por função separar os dejetos em duas fases: fração sólida e a fração
líquida.
O biodigestor é o elemento principal desta etapa, atuando como elo entre a
suinocultura e as demais atividades desenvolvidas no sistema integrado (TAKANATSU e
OLIVEIRA, 2002). O princípio básico deste equipamento é criar condições adequadas para a
digestão anaeróbica da matéria orgânica dos dejetos (COMASTRI FILHO, 1981; LANSING,
BOTERO e MARTIN, 2008). Para Chernicharo (2007), a digestão anaeróbica pode ser
considerada como sendo um ecossistema onde diversos grupos de microorganismos trabalham
interativamente na conversão da matéria orgânica complexa em metano, gás carbônico, água,
gás sulfídrico e amônia, além de novas células (lodo). A formação de metano ocorre,
41
preferencialmente, em ambientes onde o oxigênio, nitrato e o sulfato não estejam prontamente
disponíveis como aceptores de elétrons. Møller, Sommer e Ahring (2004) discorrem que a
conversão dos compostos orgânicos em metano é eficaz na estabilização de matéria orgânica,
apesar de não promover a sua oxidação completa.
O interesse pela utilização da digestão anaeróbica no tratamento de efluentes de
processos agroindustriais tem aumentado nos últimos anos, pois, além de reduzir a poluição
ambiental, permite recuperar o potencial energético do resíduo em forma de fertilizante e
biogás. A produção de biogás a partir de resíduos agropecuários pode representar uma
importante fonte de receita para as propriedades rurais, especialmente em países em
desenvolvimento (AMON et al., 2007; DEMIRBAS e DEMIRBAS, 2007). Além disso, o
mercado dos créditos de carbono6 tem auxiliado no ―renascimento‖ do uso de biodigestores
em propriedades suinícolas. O metano é 21 vezes mais eficaz que o dióxido carbono como gás
gerador de efeito estufa. Assim, os projetos que capturam e queimam o metano podem receber
compensação financeira, mesmo sem utilizar a energia térmica da combustão do gás.
A utilização de biodigestores para estabilização da matéria orgânica na suinocultura
reduz a DBO, DQO e o teor de sólidos dos dejetos, além de tornar os nutrientes inorgânicos
mais disponíveis para as plantas (MØLLER, SOMMER e AHRING, 2004). Ademais, o
biodigestor melhora o saneamento da propriedade, erradicando o mau cheiro, a proliferação
de moscas, além de reduzir os riscos de contaminação dos recursos hídricos. A probabilidade
de ocorrência de agentes parasitóides no biofertilizante é sensivelmente reduzida (OLIVEIRA
e HIGARASHI, 2006).
A eficiência do processo de digestão, no entanto, está condicionada à estabilidade de
um conjunto de parâmetros operacionais, tais como temperatura, carga orgânica aplicada,
diluição e presença de elementos inibidores. Estes parâmetros devem ser monitorados e
mantidos dentro de uma faixa ótima durante o processo (WARD et al., 2008). No processo de
digestão anaeróbica de compostos orgânicos, existe um consórcio entre microorganismos
acidogênicos, acetogênicos e metanogênicos. O equilíbrio desse consórcio é fundamental para
a eficiência do processo (CHERNICHARO, 2007). A não observância destes parâmetros pode
reduzir a eficácia do processo, podendo até inviabilizá-lo.
6
O termo correto seria Certificados de Reduções de Emissões. No entanto, créditos de carbono é o termo mais
popular.
42
1.2.3.1.1 Dimensionamento do biodigestor
Existem diferentes concepções de biodigestores que podem ser utilizadas no BSI. No
entanto, este deve atender às especificidades de cada sistema produtivo. Na suinocultura
industrial, prevalece a utilização dos biodigestores plug-flow (termo inglês, sem tradução
literal). No Brasil este modelo é conhecido como biodigestor tubular. Este modelo também é
conhecido como ―biodigestor canadense‖, em referência à empresa que difundiu a tecnologia
no país (OLIVEIRA e HIGARASHI, 2006).
O volume do biodigestor é calculado com base na produção média diária de dejetos e
no tempo de retenção hidráulica (TRH). A produção diária de dejetos é estimada com base na
composição do lote de suínos (número de animais, fase produtiva e massa média) (ver item
1.1.1) e no sistema de manejo e higienização do lote.
O TRH representa o tempo de permanência dos dejetos no biodigestor. Quanto menor
o tempo de retenção hidráulica, menor o volume do biodigestor. No entanto, o TRH deve
garantir que a biomassa permaneça no reator tempo suficiente para a sua estabilização. Na
escolha deste parâmetro, deve-se levar em consideração a temperatura média da região, carga
orgânica e os aspectos construtivos do reator (CHERNICHARO, 2007). Na região sul,
Oliveira e Higarashi (2006) recomendam um TRH de 30 dias para a biodigestão de dejetos
suínos em biodigestores plug-flow.
1.2.3.1.2 Produção de metano
A digestão anaeróbica da matéria orgânica resulta em dois componentes gasosos
principais - o metano (CH4) e o dióxido de carbono (CO2); com presença de traços de gás
sulfídrico, vapor de água, dentre outros (MØLLER, SOMMER e AHRING, 2004). Na
digestão anaeróbica de dejetos suínos em biodigestores tubulares PVC (Policloreto de Vinila),
a concentração de metano no biogás é estimada em 66% (LANSING, BOTERO e MARTIN,
2008).
O termo ―produtividade de metano‖ é utilizado para indicar o rendimento deste
elemento em função de uma unidade (sólidos voláteis; sólidos totais; DBO, DQO, dentre
outros). A produtividade de metano pode ser avaliada em função da concentração e
composição da matéria orgânica presente nos dejetos. Os principais componentes são
proteínas, carboidratos e lipídios, sendo que cada um destes elementos apresenta uma taxa de
digestibilidade. Conhecendo a concentração destes componentes, pode-se estimar a
43
produtividade máxima teórica de metano dos dejetos. Este procedimento é de difícil
operacionalização. Outras estimativas são avaliadas em função da redução de DBO ou DQO
no substrato a após o processo de digestão (CHERNICHARO, 2007).
A produtividade de metano pode ser avaliada, ainda, a partir da concentração de
sólidos voláteis (SV) no substrato. Esta estimativa indica o rendimento máximo teórico de
metano pela completa digestão da matéria orgânica de um substrato. Na estimativa desta
produtividade, considera-se um TRH elevado, tendendo a infinito. Para dejetos suínos
líquidos a produtividade máxima teórica de metano seria de 0,52 m3/ kg de SV (sólidos
voláteis) (MØLLER, SOMMER e AHRING, 2004).
No entanto, a produtividade real de metano é substancialmente menor. Uma fração do
substrato é utilizada para sintetizar massa celular (reprodução da cadeia microbiológica no
substrato). Além disso, nem toda matéria orgânica pode ser degradada. Inibições pela
presença de amônia ou de algum componente tóxico podem reduzir a produção de metano no
processo (CHERNICHARO, 2007).
Comastri Filho (1981) apresenta uma estimativa de produção de biogás em 0,35 m3/kg
de esterco seco. O autor discorre que a concentração de metano no biogás varia de 60 a 70%,
não apresentando, porém, valores para o combustível oriundo do esterco suíno. Considerando
que um suíno em terminação (massa média de 75 kg) produz em média 2,3 kg/dia de esterco
seco (OLIVEIRA, 1993), estima-se uma produção de biogás de 0,81 m3/suíno.dia.
Møller, Sommer e Ahring (2004) apresentam que a produção de metano pela digestão
anaeróbica de dejetos suínos é de 0,36 m3/kg de SV. Considerando que um suíno em
terminação (massa de 75 kg) produz diariamente 0,64 kg de SV (ASAE, 2003), tem-se uma
estimativa de produção de metano avaliada em 0,23 m3/suíno.dia.
Oliveira e Higarashi (2006), avaliando a suinocultura na região sul do Brasil, estimam
uma produtividade de metano, em biodigestores tubulares, de 0,45 m3/kg de SV. Esta
estimativa está de acordo com o preconizado nos projetos de MDL para a suinocultura (IPCC,
2006). Utilizando a estimativa ASAE (2003) para a produção de sólidos voláteis, estima-se
uma produção média de metano de 0,29 m3/suíno.dia (massa média de 75 kg).
Salomon e Lora (2009), avaliando potencial brasileiro para a produção de biogás,
apresentam uma estimativa para a produção de metano em 0,84 m3/suíno.dia. Os autores
consideram uma produção diária de 2,4 kg de dejetos secos por suíno alojado.
Neste trabalho, optou-se por utilizar como parâmetro para a produtividade de metano o
valor de 0,29 m3/suíno.dia. Este valor está sendo amplamente utilizado como parâmetro nos
projetos de MDL.
44
1.2.3.1.3 Separador de fases
O efluente do biodigestor é encaminhado ao tanque de sedimentação, para separação
de fases (TAKANATSU e OLIVEIRA, 2002). O processo de decantação consiste em
armazenar os dejetos em um reservatório, por determinado período de tempo (tempo de
retenção hidráulica), suficiente para que a fração sólida em suspensão decante, separando o
afluente em duas fases: fração sólida (biofertilizante sólido) e líquida (biofertilizante líquido),
que são os produtos deste equipamento. O biofertilizante sólido representa 20,0% do volume
inicial, enquanto o biofertilizante líquido representa 80% (OLIVEIRA, 1993).
Quanto aos nutrientes, parte é sedimentada no tanque de sedimentação e parte
permanece diluída no efluente líquido. A tabela 1.8 apresenta o balanço de nutrientes NPK do
tanque de sedimentação. A fração sólida, conhecida como biofertilizante, pode ser utilizada
para a adubação dos solos. Já o biofertilizante líquido pode ser utilizado para a adubação dos
tanques de peixes.
Tabela 1.8: Balanço de nutrientes NPK no tanque de sedimentação.
Nutriente
Nitrogênio
Fósforo
Potássio
Sólidos totais
Fonte: Adaptado de Bezerra (2002).
Efluente líquido
Biofertilizante
45%
55%
37 %
8%
55%
45%
63%
92%
O dimensionamento do tanque de sedimentação deve ser feito com base na vazão
diária de efluentes e na velocidade de sedimentação do efluente. A velocidade de
sedimentação varia de acordo com a diluição do efluente: de 2,4 (dejetos diluídos) a 7,2 m/d
(dejetos sólidos) (DARTORA, PERDOMO e TUMELERO, 1998). Perdomo, Lima e Nones
(2001) recomendam adotar como parâmetro de projeto o valor de 2,4 m/d, efetuando as
correções necessárias.
1.2.3.2 Etapa piscicultura
A etapa piscicultura corresponde à produção de pescado em sistema de policultivo. Os
tanques são alimentados com biofertilizante líquido, efluente do tanque de sedimentação. Os
45
nutrientes são facilmente assimilados pela cadeia planctônica, uma vez que estão
mineralizados no afluente.
O policultivo do BSI segue os mesmos preceitos do policultivo integrado à
suinocultura com aporte direto de esterco. As diferenças restringem-se às peculiaridades de
dimensionamento, uma vez que são alimentados com substratos diferentes. A escolha das
espécies, a taxa de povoamento e a área de lâmina de água dependem do volume de nutrientes
aplicados diariamente nos tanques (LIN et al., 1992).
A produtividade de um policultivo depende da exploração eficiente de três cadeias de
alimentação: consumo direto de partículas não digeridas da ração; cadeia planctônica
(zooplâncton, fitoplâncton e bentos) e as bactérias e protozoários que colonizam o esterco
(TOMAZELLI JR., CASACA e WARKEN, 2005).
Casaca (2010) sugere que, no dimensionamento do policultivo, o biofertilizante seja
avaliado como um fertilizante químico. O biofertilizante líquido apresenta baixa relação C: N,
devido às perdas de carbono na etapa biodigestor.
No entanto, quando se trabalha com fertilizantes químicos, a dinâmica alimentar é
alterada. A utilização de fertilizantes químicos explora apenas a cadeia planctônica. Casaca
(2010) discorre que a produtividade reduz de 20 a 30%, quando comparada com a utilização
de fertilizantes orgânicos. As espécies utilizadas no policultivo são alteradas, optando
prioritariamente por espécies filtradoras (carpas prateada e cabeça grande) como espécies
principais. O autor sugere complementar o policultivo com espécies bentófagas (carpa
comum) e perifitoplanctófago (cascudo). O cascudo tem função importante no policultivo. A
espécie atua como ―faxineiro‖ do viveiro, consumindo as sobras alimentares das demais
espécies.
Os aspectos construtivos do tanque de peixes do BSI seguem a mesma concepção do
aportado para o policultivo integrado, modelo catarinense. No entanto, a área dos tanques
depende do balanço de nutrientes no tanque de sedimentação (tabela 1.7) e da produção diária
de dejetos pelos suínos. Quanto maior o aporte de nutrientes nos tanques, maior a área de
lâmina de água demandada.
No BSI, o tanque de peixes funciona com ―sistema tampão‖, em relação às demais
unidades: em situações onde ocorre redução na eficiência de uma das unidades, o tanque de
peixes ―atenua‖ esta redução, garantindo a eficácia do sistema como um todo. Na saída do
tanque de peixes, o efluente está em condições de ser lançado nos corpos hídricos, atendendo
às restrições da legislação ambiental (TAKANATSU e OLIVEIRA, 2002).
46
1.2.3.3 Etapa agricultura
O biofertilizante pode ser utilizado para a adubação agrícola ou comercializado para
propriedades vizinhas. Neste estudo, o balanço de nutrientes da etapa agrícola será
considerado sob as mesmas configurações adotadas no sistema integrado suinocultura
piscicultura. Nesta etapa demanda-se um tanque para o depósito do biofertilizante. O tanque
deve ser dimensionado para garantir a armazenagem do biofertilizante no período da
entressafra – 6 meses (180 dias). O biofertilizante representa 20% do volume de dejetos
produzido pela granja.
1.3 ANÁLISE ENERGÉTICA
A análise energética de sistemas agropecuários utiliza o princípio da conservação
energia para avaliar a eficiência dos processos produtivos. O agrossistema é modelado como
sendo um volume de controle, onde são computadas suas entradas e saídas. As ―entradas‖
energéticas nos agroecossistemas são de três tipos: energia em forma de radiação solar e
energia contida nos insumos e a depreciada pelo uso da infraestrutura produtiva. Já as
―saídas‖ energéticas podem ser consideradas basicamente de um só tipo, produtos
provenientes de lavouras ou animais (BUENO, 2002; SOUZA et al., 2009).
A matriz energética do agrossistema é composta pelos insumos, infraestrutura e
produtos, convertidos de uma base material (massa ou volume) para uma base energética,
através de fatores de conversão. A análise energética serve de base para avaliações de
eficiência
energética,
produtividade
e
sustentabilidade
de
sistemas
agropecuários
(ANGONESE et al., 2006; SOUZA et al., 2009). A importância da análise do balanço
energético é fornecer parâmetros necessários para mensurar, interpretar e subsidiar a tomada
de decisões (COMITRE, 1993).
1.3.1 Delimitação do volume controle
Uma das maiores dificuldades na montagem das matrizes energéticas é a delimitação
do volume de controle a ser estudado. Quanto maior a abrangência do estudo, mais completa
torna-se a análise. No entanto, a complexidade e o volume de dados a serem avaliados
também aumentam.
47
A delimitação do volume de controle depende de cada situação, sendo determinada
com base nos critérios utilizados pelo pesquisador. A abrangência do estudo irá depender da
disponibilidade de recursos financeiros, banco de dados satisfatório, tempo disponível e do
escopo do estudo. A seguir são apresentadas as principais abordagens utilizadas na avaliação
energética de agrossistemas, seguindo as orientações de Campos e Campos (2004). A
complexidade da avaliação energética aumenta no sentido de A para D.
(i)
Abordagem A: na matriz energética é computado apenas o poder calorífico dos bens
comerciais fornecidos diretamente para a atividade em estudo. O volume de controle se dá
em nível de produção apenas.
(ii)
Abordagem B: o volume de controle se expande, atingindo o sistema de produção,
fornecimento e transporte dos insumos utilizados na atividade. São computados os
dispêndios energéticos usados direta e indiretamente no sistema produtivo.
(iii)
Abordagem C: nesta abordagem, são adicionados ao balanço o trabalho muscular humano
e a tração animal. Esta abordagem é conhecida como análise cultural.
(iv)
Abordagem D: Este escopo, conhecido como análise ecológica avalia todo o fluxo de
energia, comercial e não-comercial. A radiação solar, que incide sobre o agrossistema,
também é computada no balanço.
Nos trabalhos que contemplam a avaliação energética de agrossistemas, prevalecem as
abordagens C e D. O maior destaque se dá para a análise cultural (abordagem C), devido às
dificuldades na obtenção de dados referentes à radiação solar nos agroecossistemas. Além
disso, o ―sol‖ é uma fonte de energia gratuita e abundante (BUENO, 2002).
1.3.2 Classificação dos fluxos energéticos
Os fluxos energéticos dos agrossistemas apresentam origem e formas diferenciadas.
Desta forma, é necessário classificá-las, visando viabilizar a análise energética. Na literatura,
podem ser verificados diferentes estilos de classificação, adotados nos trabalhos de avaliação
energética dos agrossistemas. Uma das tipologias mais utilizada para a classificação das
entradas energéticas é a categorização em entradas ―Biológicas‖, ―Fósseis‖ e ―Industriais‖
(COMITRE, 1993; BUENO, 2002; CAMPOS e CAMPOS, 2004), descritas a seguir:
(i)
Energia biológica: trabalho humano; tração animal; resíduos de animais e da
agroindústria; material de propagação; alimentos para animais; biofertilizantes;
biocombustíveis.
(ii)
Energia fóssil: combustíveis derivados do petróleo, gás natural e/ou carvão.
48
(iii)
Energia industrial: energia depreciada pelas máquinas e equipamentos, utilizados na
operacionalização dos agrossistemas; energia elétrica; agroquímicos.
Outra classificação utilizada é a separação entre energia direta e energia indireta,
conforme menção de Campos e Campos (2004). A energia direta representa os insumos que
entram diretamente no processo produtivo. É computada a energia intrínseca dos produtos. O
item energia indireta representa a energia agregada, que está embutida nas máquinas,
implementos, insumos e construções. A medição dessa energia é mais complexa, pois implica
em conhecer o ―rastro energético‖ dos insumos empregados.
A energia ainda pode ser classificada em renovável e não-renovável, conforme
indicação de Risoud (1999). Os recursos renováveis compreendem os produtos originários do
processo fotossintético, como a lenha e dejetos agrícolas; energia solar, hídrica, eólica; tração
animal; material de propagação. Os recursos energéticos não-renováveis englobam os
combustíveis fósseis (derivados do petróleo, carvão e gás natural), combustíveis nucleares; e
fontes minerais (potássio, fósforo, metais ferrosos e não-ferrosos, dentre outros) (Lammers et
al., 2010).
1.3.3 Indicadores de eficiência energética
Os indicadores de eficiência são utilizados para auxiliar na avaliação do desempenho
energético dos agrossistemas. A tipologia dos indicadores é variável, sendo que sua
construção depende do escopo da avaliação em que será empregue.
A eficiência energética cultural é o indicador mais utilizado nas avaliações dos
agrossistemas (expressão [1.1]). A ferramenta avalia a eficiência de exportação de energia
pelo agrossistema, em relação às entradas comerciais. Outro indicador utilizado é a energia
cultural líquida (expressão [1.2]). Este indicador avalia o fluxo líquido de energia que o
agrossistema exporta. Estes indicadores são de fácil operacionalização e aplicáveis quando se
deseja comparar dois processos produtivos semelhantes (BUENO, 2002; SOUZA et al., 2009;
ANGONESE et al., 2006). No entanto, é pouco útil quando se compara processos produtivos
cuja produção envolve bens diferentes, como ocorre nos sistemas avaliados.
[1.1]
49
[1.2]
Alguns autores sugerem a avaliação dos agrossistemas tendo como base a sua
dependência frente às fontes de energia não-renovável. Este indicador é construído pela
relação (expressão [1.3]) entre a produção total de energia útil pelas entradas de energia nãorenovável do agrossistema (RISOUD, 1999; FURLANETO, ESPERANCINI e BUENO,
2009).
í
ã
[1.3]
Um dos indicadores utilizados por Pimentel e Pimentel (2008) na avaliação dos
agrossistemas é o custo de energia não-renovável para a produção de proteína (MJ/kg de
proteína). A expressão [1.4] apresenta a equação utilizada pelo autor o custo de energia nãorenovável da proteína.
ã
í
[1.4]
LAMMERS et al. (2010) utilizam como indicador o índice de participação nãorenovável nas entradas energéticas do agrossistema (expressão [1.5]). Este indicador é útil
para avaliar a dependência do agrossistema frente às fontes não-renováveis. Quanto mais
próximo de 1 estiver o indicador, menor será a renovabilidade do agrossistema.
ã
[1.5]
Conforti e Ciampietro (1997) utilizam diversos indicadores para avaliar o perfil da
agricultura mundial. Dentre os indicadores, os autores citam a produtividade energética da
área (saídas de energia por área de cultivo), e demanda energética (entradas de energia por
área de cultivo). Estes índices são descritos pelas expressões [1.6] e [1.7], respectivamente.
í
[1.6]
[1.7]
50
1.3.4 Balanço energético em sistemas agropecuários
A avaliação energética de sistemas agrícolas começou a ser utilizada na década de 70
(BAILEY et al., 2003). Desde então, o balanço energético tem sido empregado para avaliar o
desempenho de sistemas agropecuários.
Serra et al. (1979), citados por Comitre (1993), utilizaram o balanço energético para
comparar diferentes matérias-primas (cana-de-açúcar, mandioca, sorgo, eucalipto e pinus),
possíveis insumos da produção de etanol. Os autores concluíram que, na conjuntura produtiva
vigente na época, a madeira (eucalipto e pinus) era a matéria-prima mais eficiente para a
produção de biocombustível.
Castanho Filho e Charbaribery (1982) avaliaram o perfil energético de 21 atividades
agropecuárias no Estado de São Paulo. Os autores concluíram que 80% do dispêndio
energético da agricultura paulista era de origem não-renovável, sendo que os combustíveis
contribuíam com 38%.
Mello (1986), citado por Bueno (2002), aplicou a avaliação energética para analisar o
perfil de produção de diferentes culturas no Estado de Santa Catarina. O autor conclui que os
gastos energéticos não-renováveis são proporcionais ao nível de mecanização e de utilização
de agroquímicos.
Comitre (1993) avaliou os fluxos energéticos na cadeia produtiva da soja na região de
Ribeirão Preto-SP. A autora concluiu que a cadeia produtiva da soja é energeticamente
eficiente, com um índice de 5,77 (para cada unidade calórica investida, obteve-se 4,77
unidades calóricas nos produtos, descontando a unidade investida). No entanto, o sistema
apresentava forte dependência de fontes não-renováveis, principalmente agroquímicos e
combustíveis.
Conforti e Ciampietro (1997) utilizaram a avaliação energética para analisar o perfil da
agricultura mundial, identificando a sua dependência em relação às fontes não-renováveis. Os
autores concluíram que os sistemas são altamente dependentes de fontes fósseis. Ademais,
quanto maior a demanda por insumos agrícolas, maior será o consumo destas fontes
energéticas.
Bueno (2002) avaliou o desempenho energético da produção de milho em um
assentamento rural, localizado no Estado de São Paulo. A eficiência energética cultural obtida
foi de 9,01. O autor conclui seu trabalho afirmando que o sistema apresenta forte dependência
de fontes energéticas não-renováveis, principalmente de agroquímicos e combustíveis.
51
Bailey et al. (2003) utilizaram o balanço energético para avaliar o desempenho
energético de sistemas agrícolas integrados e não-integrados. Os autores concluíram que a
integração melhora o desempenho energético dos agrossistemas. O consumo de energia por
área de produção pode ser reduzido em 8%, quando ocorre a integração de processos
agropecuários.
Santos e Lucas Jr. (2004) avaliaram o fluxo de energia em galpão de frangos de corte,
localizado no Estado de São Paulo. A partir da avaliação do fluxo de energia no agrossistema,
os autores encontraram um índice de eficiência cultural de 0,28. O sistema demonstrou ser
altamente dependente de energia. A ração foi o item com maior representatividade no
dispêndio energético.
Urquiada, Alves e Boodey (2005) utilizaram o balanço energético para comparar
diferentes matérias-primas para a produção de biocombustíveis. A cana-de-açúcar foi
considerada o insumo mais eficiente para a produção de biocombustíveis. Os autores
discorrem que a ferramenta é a mais adequada para avaliar a eficiência das matérias-primas
para a produção de energia.
Angonese et al. (2006) avaliaram o desempenho energético de uma granja de suínos
em terminação. Os dejetos suínos eram utilizados para a produção de biogás, biofertilizante
(soma das frações sólidas e líquidas). Os resultados indicaram que a atividade importa grande
parte da energia consumida, com um índice de eficiência energética de 38%. A ração foi o
item com maior representatividade nas entradas energéticas.
Pimentel e Pimentel (2008) utilizam o balanço energético para avaliar os fluxos
energéticos na produção de alimentos para o consumo humano. Dentre as principais
conclusões apresentadas, destacam-se: a produção de proteína vegetal é mais eficiente que a
produção animal; os sistemas agrícolas são altamente dependentes de fontes de energia nãorenováveis; as técnicas de manejo, a localização geográfica e o tipo de cultivo influenciam
diretamente na eficiência energética das atividades agropecuárias.
Souza et al. (2009) avaliaram o custo energético (energia específica) da produção de
suínos, em ciclo completo, e o balanço energético do sistema com reaproveitamento dos
resíduos gerados como biofertilizante, em área de pastagem. Os autores obtiveram um
índice de eficiência energética cultural de 0,31, sendo que o custo para a produção de um
quilograma de suíno vivo foi de 53,35 MJ.
Furlaneto, Esperancini e Bueno (2009) avaliaram a eficiência energética e a
dependência de fontes fósseis no bicultivo de peixes. Os autores obtiveram eficiência
energética cultural média de 0,84, com baixa dependência de energia fóssil.
52
O balanço energético é uma ferramenta útil para avaliar os fluxos de energia de um
agrossistema. Os trabalhos acima mencionados demonstram a vasta aplicabilidade da análise
energética como ferramenta para a avaliação de agrossistemas. Além de possibilitar a
verificação da eficiência energética dos agrossistemas, a ferramenta pode auxiliar na
identificação dos pontos com maior vulnerabilidade energética e ambiental.
Campos e Campos (2004) afirmam que o balanço energético é uma ferramenta útil na
avaliação de agrossistemas. No entanto, é necessário um aprimoramento nos métodos de
análise. Existe uma infinidade de fatores que influenciam no desempenho energético, como o
tipo de solo; a topografia; fertilidade natural do solo; índice pluviométrico da região, dentre
outros fatores. Além disso, é necessário revisar os coeficientes energéticos adotados. Estes,
em muitos casos, estão defasados, ou foram estruturados tendo como base situações muito
específicas, não condizendo com a realidade do estudo. O referido acima, quando associado à
subjetividade de muitas análises, limita a aplicação deste método. Mesmo considerando as
referidas limitações, a análise energética pode constituir-se como uma importante ferramenta
na avaliação da sustentabilidade de agrossistemas.
1.3.5 Produção animal versus produção vegetal
A aplicação da avaliação energética em sistemas agropecuários que ocupam diferentes
níveis da cadeia trófica implica em conhecer o fluxo energético nos ecossistemas. Os
ecossistemas funcionam como uma rede, onde ocorrem fluxos de energia e de minerais. Nesta
rede, os maiores componentes funcionais são as populações de plantas, consumidores,
redutores e decompositores. A inter-relação entre estes organismos, dentro da cadeia trófica, é
vital para a funcionalidade dos ecossistemas (ESTEVES, 1998).
Em termos energéticos, a cadeia alimentar representa o fluxo de energia entre os seres
vivos no ambiente. As plantas ocupam o topo da cadeia trófica. A partir da fotossíntese, estes
organismos transformam a energia solar em energia química. Os organismos heterotróficos
não são capazes de sintetizar seu próprio alimento. Os mesmos captam a energia de que
precisam, consumindo os demais organismos da cadeia. Funcionalmente, os seres
heterotróficos podem ser classificados em duas categorias: consumidores (primários,
secundários e assim, sucessivamente) e decompositores. Quanto maior o nível da cadeia
trófica explorada por um organismo, maior será a degradação da energia no sistema.
53
Aproximadamente 10% da energia se movem de um nível para o outro. O restante da energia
é degradado (TOWNSEND, BEGON e HARPER, 2010).
Assim, do ponto de vista energético, a produção de proteína vegetal sempre será mais
eficiente que a produção de proteína animal. Na produção animal, vastas quantias de proteína
vegetal (na forma de ração ou forragens) são utilizadas. O metabolismo animal converte parte
desta energia em proteínas, carboidratos, lipídios (gordura). Outra parte desta energia é
utilizada para a manutenção das funções vitais dos animais. E uma terceira parte da energia
ingerida na alimentação é eliminada pela secreção de calor, urina e pelas fezes.
Em média, para produzir um quilograma de proteína animal, são necessários cerca de
seis quilogramas de proteína vegetal. Nos Estados Unidos, para produzir 1,0 kg de proteína
vegetal são necessários cerca 41,87 MJ de energia fóssil. A demanda de energia nãorenovável para a produção animal varia de acordo com a espécie produzida, sendo na média
de 418,4 MJ/kg de proteína. Para a produção de suínos, á média é de 234,3 MJ de energia
fóssil para produzir um quilograma de proteína (PIMENTEL e PIMENTEL, 2008).
Avaliando as relações de entrada e saída de energia para a produção de proteína
animal e vegetal verificam-se grandes disparidades no balanço de energia. A produção de
proteína animal apresenta uma relação energética de entrada/saída 10 vezes maior que a
produção de proteína vegetal. No entanto, como alimento humano, a proteína animal é 1,4
vezes mais efetiva, quando comparada com a proteína vegetal (PIMENTEL e PIMENTEL,
2008). Além disso, o consumo de proteína animal, em suas diferentes formas, está relacionado
com os hábitos culturais do consumidor. A opção por produzir determinada fonte protéica está
mais vinculada às oportunidades de mercado (demanda, rentabilidade) do que à sua eficiência
energética.
Os sistemas integrados avaliados nesta pesquisa permeiam diferentes níveis da cadeia
trófica. Ao avaliar o desempenho energético das tipologias de integração, devem-se
considerar estas relações. Na produção de milho grão (ou de qualquer outro vegetal), a
energia líquida produzida pelo sistema (saída - entradas) será sempre positiva (caso não se
considere a energia solar incidente), uma vez que o sistema produz mais energia comercial do
que consome (BUENO, 2002; PIMENTEL e PIMENTEL, 2008). No entanto, quando se
avalia a produção de pescado ou a suinocultura (extensivo, semi-intensivo ou intensivo), esta
relação normalmente se inverte, sendo negativa (o sistema consome mais energia do que é
capaz de fornecer) (PIMENTEL e PIMENTEL, 2008; FURLANETO, ESPERANCINI e
BUENO, 2009).
54
2 METODOLOGIA
2.1 ESCOPO DESTE ESTUDO
Esta pesquisa busca avaliar o fluxo energético e a demanda por área em três sistemas
agropecuários integrados que utilizam a suinocultura como principal componente produtivo.
O primeiro sistema é a integração suinocultura agricultura, onde os dejetos produzidos
pelos suínos são armazenados em esterqueiras para o posterior uso na adubação dos solos. Os
produtos deste sistema são os suínos terminados e o milho grão. A figura 2.1 mostra uma
representação do sistema integrado suinoculturaagricultura.
Figura 2.1: Representação do sistema integrado suinocultura agricultura.
O segundo sistema é a integração suinocultura piscicultura, onde os dejetos dos
suínos são utilizados na fertilização dos tanques de peixes. Neste sistema, os produtos são os
suínos terminados e o pescado. A figura 2.2 mostra a representação do sistema integrado
suinocultura piscicultura.
55
Figura 2.2: Representação do sistema integrado suinocultura piscicultura.
O
terceiro
sistema
é
a
integração
suinocultura
biodigestores
piscicultura/agricultura, no qual ocorre a junção dos sistemas suinocultura agricultura e
suinocultura piscicultura. Há ainda a inserção de uma nova unidade produtiva: o conjunto
biodigestor / separador de fases. Os produtos deste sistema são os suínos terminados, o
biogás, o pescado e o milho grão. A figura 2.3 apresenta a concepção básica do BSI, e os
produtos gerados.
A suinocultura, padrão para os três sistemas, foi caracterizada com base nos
parâmetros operacionais e tecnológicos de uma agroindústria integradora. A agroindústria está
localizada na região de Frederico Westphalen7 – noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. O
item 2.2 caracteriza a região em estudo, enquanto o tópico 2.3 apresenta as especificações da
suinocultura avaliada neste trabalho.
Nos itens 2.4, 2.5 e 2.6 são apresentados os coeficientes técnicos dos sistemas
integrados neste estudo. Já o tópico 2.7 descreve os procedimentos metodológicos utilizados
para realizar o balanço energético dos três sistemas e apresenta os coeficientes energéticos
7
A abrangência territorial da regional Frederico Westphalen, neste estudo, segue as definições do IBGE. A
nomenclatura da regional no IBGE é Microrregião de Frederico Westphalen. Neste trabalho, por questões de
simplicidade, adotara-se a definição ―região‖ ou regional.
56
utilizados para realizar a análise. Por fim, o item 2.8 apresenta os indicadores utilizados na
avaliação dos sistemas integrados.
Figura 2.3: Representação do sistema de integração BSI.
2.2 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO DE ESTUDO
Na caracterização da região de estudo foram utilizados os dados disponíveis em IBGE
(2006). A regional de Frederico Westphalen integra a Bacia do Alto Uruguai, sendo
localizada a noroeste do estado Rio Grande do Sul – RS (figura 2.4). A região abrange 27
municípios com população estimada em 181.900 habitantes e área territorial de 5.180 km2
(518.000 ha). Os municípios são pequenos, com população média de 6.377 habitantes. O
município com maior população é Frederico Westphalen com 28.400 habitantes e o de menor
população é Engenho Velho, com 1.400 habitantes. O PIB da região é estimado em R$ 1,88
bilhões e a renda per capita em R$ 10.472,00.
Figura 2.4: Localização da região de Frederico Westphalen.
58
No povoamento da região prevaleceu o fluxo de migrantes dos municípios da região
central do estado, visando a extração de madeira na mata nativa com o posterior uso agrícola
dos solos já descampados. A população é composta principalmente por descendentes
italianos, alemães, poloneses e por povos indígenas8.
Quanto à renda média, 63% da população têm rendimento de até um salário mínimo
per capita; 23% de até dois salários; 10% apresentam rendimentos acima de três salários e 3%
não têm rendimento fixo. Na região de Frederico Westphalen, residem 54.525 famílias, sendo
que 64% da população residem na zona rural e 36% na zona urbana, enfatizando a forte
dependência agrícola da região. A agricultura familiar representa cerca 93% dos
estabelecimentos agrícolas da região e 74% da área total ocupada.
Na região, existem 24.816 estabelecimentos agropecuários registrados. Já a área
agricultável é estimada em 235.026 ha. Considerando estas cifras, a área média agricultável
das propriedades da região é de 9,47 ha.
Quanto à ocupação do solo, prevalece a exploração de lavouras temporárias (lavouras
com ciclo de plantio e colheita periódicos). As principais culturas exploradas na região são o
milho e a soja, ocupando mais de 70% da área de cultivo na região. A figura 2.5 apresenta o
perfil de ocupação das terras na região de Frederico Westphalen.
Figura 2.5: Perfil de ocupação das terras na região de Frederico Westphalen.
Fonte: IBGE (2006).
8
No Parque Florestal de Nonoai (maior parque florestal do Rio Grande do Sul), localiza-se uma das mais
representativas reservas indígenas do estado, com uma área de 14.910,00 hectares, abrangendo os municípios de
Nonoai, Planalto, Alpestre, Rio dos Índios e Gramado dos Loureiros.
59
A tabela 2.1 apresenta a área plantada e o valor da produção das principais atividades
agrícolas exercidas na região.
Tabela 2.1: Área de cultivo e valor da produção das principais atividades agrícolas na
região.
Lavouras Permanentes
Área Plantada
(ha)
6.523
Valor da Produção
(R$ 103)
50.184,00
Lavouras. Temporárias
348.328
Milho
Soja
Item
Outros
Produção Total
Fonte: IBGE (2006).
% ha
% R$
1,8%
8,2%
562.788,00
98,2%
91,8%
114.120
132.499,00
32,2%
21,6%
143.805
181.798,00
40,5%
29,7%
90.403
248.491,00
25,5%
40,5%
354.851
612.972,00
100,0%
100,0%
A pecuária responde por 30% do valor adicionado pela produção agropecuária da
região. As principais atividades executadas na região são a suinocultura e a criação de gado
(leite e carne). A tabela 2.2 apresenta a composição do efetivo de animais de grande porte na
região de Frederico Westphalen.
Tabela 2.2: Efetivo de animais de grande porte na região de Frederico Westphalen.
Animal
Suínos
Efetivo (cabeças)
458.290
Bovinos
Ovinos
Outros Animais
Total
Fonte: IBGE (2006).
Participação (%)
60,4%
281.021
37%
9.661
1,3%
10.263
1,4%
759.235
100,0%
Responsável por 60,4% do efetivo da pecuária na região, a suinocultura representa
14,3% do valor agregado pela produção agropecuária e 47% da produção pecuária. A região é
responsável por 10% do rebanho gaúcho de suínos. Na tabela 2.3 é apresentada a composição
do rebanho de suínos na região, tendo como referência o ano de 2006.
A suinocultura na região caracteriza-se por ser uma atividade altamente tecnificada,
voltada para a produção de proteína animal, onde cerca de 90% do rebanho está em fase de
engorda. Além disso, o número de animais comercializados é 50% maior que o efetivo fixo,
revelando a alta rotatividade do efetivo na região.
60
Tabela 2.3: Composição do efetivo de suínos da região de Frederico Westphalen.
Item
Efetivo de suínos
Efetivo (cabeças)
458.290
Participação (%)
100,0%
Engorda
414.650
90,5%
Varrões
7.261
1,6%
Matrizes
36.379
7,9%
Suínos comercializados
Fonte: IBGE (2006).
688.503 cabeças
2.3 SUINOCULTURA
A suinocultura é a primeira etapa dos três sistemas integrados em estudo. A descrição
que se segue neste tópico é válida para a caracterização da etapa nos três agrossistemas
integrados. A descrição desta etapa tem por base os parâmetros operacionais e tecnológicos de
uma típica propriedade suinícola na região de Frederico Westphalen. Esta propriedade opera
integrada a uma agroindústria processadora localizada nesta região.
Durante a pesquisa foram realizadas visitas técnicas em propriedades suinícolas da
região em estudo. Com base nas verificações destas visitas, foi elaborado o modelo de gestão
e operação da suinocultura, adotado neste trabalho. Os coeficientes técnicos seguem as
orientações da agroindústria integradora e são condizentes com as práticas agrícolas adotadas
na região em estudo. Apesar de não ser um caso real, buscou-se simular uma propriedade que
representa o modelo suinícola adotado na região de Frederico Westphalen.
2.3.1 Configuração da etapa suinocultura
A propriedade simulada é uma Unidade de Crescimento e Terminação (UCT), onde o
produtor atua apenas nas etapas de crescimento e engorda do animal. Os animais (leitões)
entram no sistema com massa média (média do lote) de 20 kg e são entregues (suínos
terminados) com massa média de 130 kg por animal. O tempo médio de permanência dos
animais na propriedade é de 110 dias. A mortandade média estimada pela agroindústria para a
região é de 10%. O lote mínimo econômico considerado é de 500 animais. Este valor é
praticado na região pela agroindústria. Em condições normais de operação, são produzidos
três lotes anuais. A alimentação e as técnicas de manejo e produção seguem o padrão
estabelecido pela agroindústria.
61
A pocilga é dimensionada levando-se em consideração a orientação solar, a fim de se
evitar que as baias recebam radiação solar nos períodos mais quentes do dia. Desta forma, é
dispensado o uso de sistemas de refrigeração e aquecimento para a produção.
O manejo dos dejetos se dá na forma líquida, utilizando o sistema de ―lâmina de
gua‖. Esta lâmina se forma pela construção de uma pequena saliência no piso, próximo à
tubulação de saída dos dejetos. A limpeza deve ser diária, sendo feita pela raspagem desta
lâmina. Os bebedouros são do tipo ―chupeta pendular dupla‖ e os comedouros em concreto.
Os suínos são alimentados duas vezes ao dia.
2.3.1.1 Produção e caracterização dos dejetos
Os dejetos serão caracterizados tendo como base as tabelas 1.1 ―Características dos
dejetos suínos (fezes + urina), expresso por tonelada de peso vivo‖ e 1.2. ―Estimativa média
do volume de dejetos produzidos pelos suínos de acordo com a categoria‖.
Para computar a produção dejetos por lote de suínos considera-se um rebanho de 500
animais, com massa média de 75 kg – massa média durante a permanência dos animais na
propriedade. A tabela 2.4 apresenta a caracterização dos dejetos que será utilizada na
simulação dos sistemas. Esta tabela foi estruturada com base nos dados fornecidos pela tabela
1.2, considerando uma massa média de 75 kg/animal.
Tabela 2.4: Caracterização dos dejetos suínos produzidos, avaliados para um lote de
500 animais, com massa média de 75 kg.
Produção diária por Produção diária
tonelada de carne por animal (75 kg)
Densidade
990 kg/m3
990 kg/m3
Sólidos totais
11,00 kg
0,83 kg
Sólidos voláteis
8,50 kg
0,64 kg
DBO5
3,10 kg
0,23 kg
DQO
8,40 kg
0,63 kg
Nitrogênio total
0,52 kg
0,04 kg
P2O5
0,41 kg
0,03 kg
K2O
0,35 kg
0,03 kg
Fonte: Adaptado de ASAE (2003).
Item
Produção por lote
(110 dias)
990 kg/m3
45,38 t
35,06 t
12,79 t
34,65 t
2,15 t
1,70 t
1,44 t
Produção anual
(três lotes)
990 kg/m3
136,13 t
105,19 t
38,36 t
103,95 t
6,44 t
5,10 t
4,31 t
O volume de dejetos produzidos pelos suínos pode variar significativamente entre as
propriedades com mesmo padrão tecnológico. Um dos principais fatores que influenciam o
62
volume de dejetos produzidos pela granja são os desperdícios de água durante processo. O
tipo de bebedouro, sistema de higienização, vazamentos no sistema hidráulico e a entrada de
águas das chuvas podem aumentar significativamente a produção de dejetos pela granja. O
excesso de água nos dejetos é apontado por pesquisadores (MIRANDA, 2005; SCHERER,
1997; BERTO, 2004) e por técnicos da região como um dos principais entraves ao
aproveitamento dos dejetos.
Para avaliar a influência da diluição no desempenho dos três sistemas integrados serão
utilizados cinco coeficientes de diluição (CL): 0%, 25%; 50%; 100% e 200% de diluição. A
escolha destes índices se deu de forma aleatória, não representando nenhum caso em
específico. A expressão [2.1] apresenta a equação utilizada para variar a produção total de
dejetos.
VT = (1 +CL)  VP
[2.1]
Onde:
VT: Volume total de dejetos produzido.
VP: Volume de dejetos padrão, estimado com base na tabela 1.2 (7 litros).
CL: Coeficiente de aumento da diluição: 0,0; 0,25; 0,5; 1,0 e 2,0 de diluição.
No dimensionamento dos sistemas, será utilizado o coeficiente de diluição 50%,
denominado dejeto III. Assim, o volume de dejetos produzido por animal é 10,5 l/dia, o que
corresponde a uma produção diária de 5,25 m3/lote. Os demais coeficientes serão utilizados
apenas para avaliar a influência da diluição dos dejetos no desempenho do sistema.
2.3.2 Coeficientes técnicos da etapa suinocultura
Os coeficientes técnicos da suinocultura, que descrevem os procedimentos
operacionais, a infraestrutura e a gestão da produção, foram obtidos junto à agroindústria
integradora. Convém destacar que o itinerário apresentado representa os requisitos mínimos
para que uma propriedade possa entrar em operação na região. No entanto, foram suprimidos
deste estudo certos procedimentos, que são peculiaridades de cada propriedade suinícola:
sistema de bombeamento de água; medicamentos; aplainagem e drenagem do terreno; dentre
outros. Estes itens são avaliados com precisão apenas em estudos de caso.
63
2.3.2.1 Infraestrutura
Os gastos de mão-de-obra e com maquinário, utilizados na instalação da infraestrutura
da suinocultura, não foram computados. Estas operações consistem em preparar o terreno para
a instalação da pocilga, que dependem do relevo e tipo de solo. Não foram encontrados na
literatura dados que nos possibilitam estimar o gasto médio para a região, sendo
desconsiderados neste trabalho. Além disso, a suinocultura é padrão para todos os sistemas
integrados avaliados. Na tabela 2.5 são apresentados os itens de infraestrutura considerados
para a etapa suinocultura.
Tabela 2.5: Infraestrutura e equipamentos utilizados na produção de suínos.
Item
Pocilga
Silo de ração – 16 t.
Carrinho transporte
Composteira
Caixa de água – 15 m3
Quantidade
676,20 m2
9,00 t
20,00 kg
20,00 m2
226,00 kg
Vida útil
20 anos
20 anos
20 anos
20 anos
20 anos
Material
Diversos
Aço
Aço
Alvenaria
Plástico
2.3.2.1 Insumos
Os insumos energéticos, computados na etapa suinocultura, são referentes aos gastos
com mão-de-obra; ração; energia elétrica e os leitões. A mão-de-obra operacional é referente
às operações manuais e mecanizadas da produção. As principais atividades de uma granja
UCT são: o recebimento e acomodação dos leitões; arraçoamento dos animais; limpeza e
higienização das baias; tratamento sanitário (vacinas; controle sanitário dos animais);
carregamento dos suínos terminados e a operação e manutenção das instalações. Rockenbach
et al. (2005) estimaram que, para um lote de 350 animais, são necessárias 1.580 horas-homem
(hh) por lote para a execução destas atividades. Considerando que este tempo é proporcional
ao tamanho do lote, estima-se que para um lote de 500 animais seriam necessárias 2.257
hh/ano.
A alimentação dos animais segue as prescrições técnicas adotadas pela agroindústria.
A quantidade de ração fornecida aos animais varia de acordo com o desenvolvimento dos
animais. O gasto médio de ração para um lote de 500 animais é de 138,1 t/lote, ou 414,13
t/ano. No apêndice A é apresentada a tabela utilizada pela agroindústria para estimar a
quantidade de ração utilizada na alimentação dos animais.
64
Quanto aos gastos com insumos energéticos, estes são referentes à iluminação dos
ambientes. No projeto luminotécnico da pocilga é prevista a instalação de 40 conjuntos
lâmpadas-luminárias fluorescentes de 40 W cada. Na área externa, é prevista a instalação de
oito conjuntos de 150 W em lâmpadas de mercúrio. A potência elétrica total instalada é de
2,80 kW. Estima-se um tempo médio de uso para as luminárias de 2,0 h/dia. Assim, o
consumo de energia elétrica para um lote, com permanência de 110 dias, é estimado em 616
kWh/lote (1,85 MWh/ano). A tabela 2.6 apresenta os insumos gastos no sistema produtivo.
Tabela 2.6: Insumos utilizados na produção de 500 suínos em um ano de produção.
Item
Consumo
Mão-de-obra
Ração
Eletricidade
Leitões
2.257,00 hh
414,13 t
1,85 MWh
30,0 t
2.3.3 Composição da ração suína
Os principais ingredientes utilizados na composição da ração suína são o milho e a
soja. O milho é utilizado como fonte de energia na formulação de rações, participando em até
90% da composição da alimentar dos suínos. Já a soja é utilizada como fonte protéica, na
forma de farelo. O farelo de soja tem de 42 a 48% de proteína bruta e 2% óleo. No
processamento da soja, aproximadamente 82% é transformada em farelo e 18% em óleo bruto
(ZARDO e LIMA, 1999).
Neste trabalho, para fins de cálculo, foi considerada a formulação de ração suína
apresentada por Rodrigues et al. (2002). A formulação média9 apresentada pelos autores, para
suínos em crescimento e terminação é de: 78% milho; 16% farelo de soja e 3% farelo de trigo;
5% outros (suplementos vitamínicos e minerais). A concentração média de proteína bruta na
ração é de 14%.
A energia bruta da ração pode ser calculada com base no teor energético de seus
constituintes. Utilizando os dados fornecidos por Zardo e Lima para os constituintes da ração,
estima-se que a energia bruta da ração é de 16 MJ/kg. O valor estimado é próximo ao
encontrado por Oetting (2002), de 15 MJ/kg.
Avaliando a composição centesimal da ração suína observa-se que 95% são de origem
biológica e 5% é mineral. Portanto, no balanço energético, pode-se considerar que a ração
9
Média da composição utilizada pelos autores para suínos em crescimento e terminação.
65
suína é uma entrada energética renovável. No entanto, existem gastos energéticos nãobiológicos para o cultivo do milho, soja e do trigo. Gastos com combustível, fertilizantes
químicos, defensivos agrícolas devem ser considerados. Além disso, existem os gastos
energéticos relativos ao processo de produção da ração suína. Assim, será considerado um
acréscimo de 2,0 MJ/kg de ração relacionado com os gastos de transformação, conforme
preconizado por Angonese et al. (2006) e Souza et al. (2009). A energia total da ração foi
estimada como sendo de 18 MJ/kg.
A estimativa de dependência de fontes não-renováveis na produção de milho e soja,
foi realizada com base no trabalho de MELO et al. (2007). Os autores avaliaram a eficiência
energética da produção de soja e milho, em sistema de plantio direto mecanizado, no Estado
do Paraná. Neste sistema de produção, as fontes não-renováveis representaram 21% da
energia produzida pelo milho e 17% da energia da soja. Estes valores foram calculados pelo
coeficiente entre o somatório das entradas não-renováveis pela energia total produzida pelos
agrossistemas.
Desta forma, considerando a composição centesimal da ração e a participação nãorenovável na produção dos grãos e nos processos de produção da ração, estima-se que: 33,0%
da energia da ração são de origem não-renovável e 67% são de origem renovável.
2.4 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA AGRICULTURA
2.4.1 Configuração do sistema integrado
Nesta configuração de produção, a suinocultura é integrada à produção de milho grão.
Os dejetos são coletados e armazenados em esterqueiras, dimensionadas para um tempo de
retenção de 120 dias.
A etapa suinocultura foi descrita no tópico 2.3. Na etapa agrícola, utiliza-se o roteiro
técnico recomendado para a produção de milho grão em sistema de plantio direto mecanizado,
preconizado pela Embrapa Milho e Sorgo (MATTOSO e MELLO FILHO, 2009). O milho foi
escolhido por ser uma das culturas com maior difusão entre as propriedades suinícolas na
região de estudo. Além disso, o milho é o item com maior representatividade na composição
da ração suína.
Na simulação será considerada a execução de duas safras anuais em plantio direto
mecanizado. Na primeira safra (safra principal) a produtividade é estimada em 7,0 t/ha. Já na
66
segunda safra, conhecida como safrinha (ou safra secundária), a produtividade é estimada em
3,0 t/ha (MATTOSO e MELLO FILHO, 2009). A produção total, considerando a execução
das duas safras, é estimada em 10 t/ha de milho com 12% de umidade (umidade do grão ao
sair do secador de grãos). A concentração de proteína no milho foi estimada em 79,3 kg por
tonelada de grãos (ZARDO e LIMA, 1999).
O roteiro técnico utilizado considera a demanda anual de insumos e o tempo de uso
dos equipamentos considerando das duas safras (1ª safra e safrinha) (apêndices D). A área de
cultivo será avaliada pelo balanço de nutrientes o milho, tendo como critério a concentração
de fósforo nos dejetos, conforme recomendação de Seganfredo (2001). A extração de
nutrientes pelo milho será estimada utilizando a tabela 1.3 ―Extração média de nutrientes
NPK na produção de diferentes culturas agrícolas‖.
2.4.2 Coeficientes técnicos da etapa agricultura
2.4.2.1 Infraestrutura
A infraestrutura da etapa agricultura corresponde aos equipamentos e construções
necessários para a execução de dois roteiros técnicos: a coleta e distribuição dos dejetos na
lavoura; e a execução do itinerário agrícola. A estrutura necessária para a coleta,
armazenagem e aplicação dos dejetos de suínos é composta de uma esterqueira; um tanque
distribuidor e um trator de 85,00 cv.
O volume da esterqueira é de 630 m3, calculado para uma produção diária de dejetos
de 5,25 m3/dia. Para uma esterqueira com esta capacidade, necessita-se de 513,7 m2 de manta
plástica em PEAD (Polietileno de Alta Densidade) com 0,80 mm de espessura, e 30 kg de
canos PVC. A massa da manta plástica utilizada é de 392,5 kg (AVISERRA, 2010). A vida
útil da esterqueira (manta e canos PVC) é de 20 anos (SOUZA et al. 2009). A figura 2.6
apresenta o corte esquemático da esterqueira utilizada para o armazenamento dos dejetos. O
fabricante estima que são necessárias, ainda, 16 horas de mão-de-obra para a instalação da
manta (quatro operários trabalhando 4 h).
67
Figura 2.6: Corte esquemático da esterqueira.
O gasto com horas-máquina (hm), para a construção da esterqueira, será estimado com
base no rendimento médio dos equipamentos utilizados para a execução das obras civis. O
volume da esterqueira é de 630 m3. Para a construção da esterqueira, é necessário remover
este volume de terra. O rendimento médio10 de remoção de terra foi estimado em 90 m3/h,
tendo como base solos com média compactação. Desta forma, considerando a estimativa de
rendimento médio da máquina, ter-se-ia um gasto de 7,0 hm para a construção da esterqueira.
As operações de coleta e distribuição dos dejetos foram realizadas utilizando-se
tanques com 3,0 m3 de capacidade, por serem os mais encontrados nas propriedades
suinícolas da região em estudo. A massa do conjunto tanque-distribuidor é estimada em 1,30
t, com vida útil de 10.000 h (SOUZA et al. 2009).
O tempo total de utilização dos equipamentos de distribuição dos dejetos é função do
volume a ser aplicado no solo, e gasto de tempo para a aplicação de cada tanque de
fertilizante. Quanto ao volume a ser aplicado, este depende do balanço de nutrientes do milho
e da concentração dos dejetos. Na avaliação do balanço de nutrientes, foi utilizado o critério
do fósforo como elemento de base. Os déficits de nitrogênio e fósforo devem ser fornecidos
por suplementação química (uréia e cloreto de potássio, respectivamente). A concentração de
fósforo é obtida pelo coeficiente entre a produção total do elemento (tabela 2.4) e o volume de
dejetos produzidos. Para o dejeto III, a concentração de fósforo foi estimada em 2,95 kg/m3.
Já o tempo gasto na fertilização das lavouras é referente às operações de coleta de
dejetos na esterqueira, transporte até o local de aplicação e a sua distribuição nas lavouras.
10
Neste cálculo foi avaliada a utilização de uma escavadeira Case CX160B, motor de 120HP e caçamba com
capacidade máxima de carga de 0,75 m3. A velocidade de remoção de material do solo foi estimada em 1,5
m3/min. (duas caçambas por minuto) (CASE, 2010).
68
Utilizando tanques com 3,0 m3, Miranda (2005) estima que são necessários, em média, 20
minutos para a coleta e distribuição dos dejetos (por tanque aplicado). Já a operação de
transporte, é função da distância entre os pontos de coleta e aplicação. Considerando uma
velocidade de deslocamento (velocidade do conjunto trator/tanque) de 20 km/h, estima-se um
gasto médio de 3 minutos por quilômetro rodado. Para calcular a distância de deslocamento
foi feita a seguinte consideração: o lote agrícola apresenta dimensões na forma de um
quadrado e a pocilga/esterqueira está no centro da propriedade. Assim, a área agrícola está
uniformemente distribuída em torno da pocilga. Assim, o tempo total gasto na coleta,
transporte e aplicação dos dejetos, será referente aos 20 minutos (coleta e aplicação), somados
ao tempo de deslocamento (km rodado.3 min./km).
Na execução do roteiro técnico do cultivo agrícola, demandam-se equipamentos para o
preparo do solo, plantio, cultivo e colheita do milho em plantio direto mecanizado. Estas
operações estão descritas na tabela 2.7, que apresenta ainda, os equipamentos utilizados e o
tempo médio gasto no cultivo agrícola e na distribuição dos dejetos. Já a tabela 2.8 apresenta
a descrição dos equipamentos apresentados na tabela 2.7.
Tabela 2.7: Roteiro técnico adotado para a produção de 1,00 ha de milho em plantio
direto, para um ano de produção (duas safras).
Atividade
Equipamento
Aplicação herbicida (i)
Trator 85 cv
Distribuição do calcário (i)
Trator 85 cv
Plantio mecânico (i)
Trator 85 cv
Aplicação inseticida (i)
Trator 85 cv
Colheita mecânica (i)
Colheitadeira 160 cv
Transporte Interno (i)
Trator 85 cv
Distribuição dos dejetos
Conjunto Trator 85 / distribuidor
Fonte: (i) Adaptado de Mattoso e Melo Filho (2009).
Tempo gasto
0,75 hm/ha
0,13 hm/ha
1,60 hm/ha
0,90 hm/ha
1,45 hm/ha
1,20 hm/ha
.
20 min. + (km rodado 3 min./km)
Tabela 2.8: Especificações e tempo de uso dos equipamentos utilizados na execução
do roteiro técnico da etapa agricultura (tabela 2.7).
Item
Massa
Tempo de uso ii
(i)
Trator 85 cv traçado
2,90 t
4,58 hm/ha
Lastro trator (contrapeso)
2,00 t (i)
4,58 hm/ha
Colheitadeira 180 cv – plataforma 4m
9,10 t (i)
1,45 hm/ha
Pulverizador barra 2.000 l
7,90 t (i)
1,65 hm/ha
Plantadeira 7 linhas
2,90 t (i)
1,60 hm/ha
Carreta transporte
2,0 t (iv)
1,20 hm/ha
Distribuidor calcário
1,10 t (iv)
0,13 hm/ha
.
Conjunto Trator 85 / distribuidor
4,20 t (v)
20 min. + (km rodado 3 min./km)
Fontes: (i) John Deere (2010); (ii) Mattoso e Melo Filho (2009); (iii) Souza et
Marchesan (2010); (v) Soma da massa do trator e distribuidor de fertilizante.
Vida útil iii
10.000,00 h
10.000,00 h
10.000,00 h
10.000,00 h
10.000,00 h
10.000,00 h
10.000,00 h
10.000,00 h
al. (2009); (iv)
69
2.4.2.2 Insumos
Quanto aos insumos utilizados na etapa agrícola, foram considerados: a mão-de-obra e
o combustível gasto na aplicação dos dejetos, e os insumos necessários para a execução do
roteiro técnico da produção de milho.
O consumo de combustível depende da eficiência térmica do motor e da quantidade de
energia solicitada para a execução da atividade. Na tabela 2.9 é apresentado o consumo médio
de combustível, estimado pelo fabricante, para a execução das atividades citadas no “roteiro
técnico” da tabela 2.7. Já a tabela 2.10, apresenta os insumos utilizados para a produção de
1,0 ha de milho grão em sistema de plantio direto mecanizado, para um ano de produção
(duas safras).
Tabela 2.9: Gasto de combustível para a execução do roteiro técnico para as duas
safras, com plantio direto mecanizado.
Operações
Equipamento
Aplicação herbicida
Trator 85 cv
Distribuição do calcário
Trator 85 cv
Plantio mecânico
Trator 85 cv
Aplicação inseticida
Trator 85 cv
Colheita mecânica
Colheitadeira 160 cv
Transporte Interno
Trator 85 cv
Trator 85 cv
Distribuição do biofertilizante
Fonte: Adaptado de John Deere (2010).
Gasto horário
1,0 l/hm
1,0 l/hm
4,5 l/hm
1,0 l/hm
10,0 l/hm
1,0 l/hm
1,0 l/hm
Consumo
0,75 l/ha
0,13 l/ha
7,26 l/ha
0,90 l/ha
14,50 l/ha
1,20 l/ha
---
Tabela 2.10: Demanda de insumos para o cultivo de 1,0 ha de milho em um ano de
produção (duas safras).
Insumo
Calcário (i)
Sementes (i)
Herbicida (i)
Inseticida (i)
Combustível: operações agrícolas (ii)
Combustível: aplicação dos dejetos (ii)
Mão-de-obra: operações agrícolas (i)
Mão-de-obra: aplicação dos dejetos
Fonte: (i) Mattoso e Melo Filho (2009); (ii) John Deere (2010).
Quantidade
1,10 t/ha
40,00 kg/ha
8,30 l/ha
1,92 l/ha
24,74 l/ha
1,0 l/hm
17,23 hh/ha
.
20 min. + (km rodado 3 min./km)
Referente ao consumo de graxas e óleos lubrificantes, estes foram considerados como
sendo itens de manutenção (MELLO, 1986, citado por BUENO, 2002). Assim, na
contabilidade energética desta etapa, estes itens serão integrados aos 12% referentes aos
gastos com manutenção dos equipamentos.
70
2.5 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURAPISCICULTURA
Nesta configuração de integração, a suinocultura é integrada à produção de pescado
em policultivo. O modelo de piscicultura adotado é o Policultivo Integrado do Oeste
Catarinense. Este modelo foi escolhido por não demandar o uso de ração e aeração mecânica.
O custo de produção e instalação é menor. Além disso, o Oeste Catarinense está localizado
próximo à região de Frederico Westphalen, com condições geofísicas similares (solo; clima;
regime de chuvas; relevo; etc.).
2.5.1 Configuração do sistema integrado
A etapa piscicultura descreve o roteiro técnico utilizado para a produção pescado em
policultivo integrado. A taxa de estocagem de suínos adotada foi de 60 animas por hectare de
lâmina de água.
Quanto à densidade de povoamento, este será composto por uma espécie principal,
uma secundária, espécies filtradoras e de cultivo complementar. A expressão [2.2] apresenta a
equação utilizada para calcular a densidade de estocagem da espécie principal (TOMAZELLI
JR., CASACA e WARKEN, 2005).
[2.2]
Onde:
TE: taxa de estocagem – espécie principal (alevinos/ha);
P: produtividade natural do viveiro (kg/ha/ano). Valor adotado: 2,0 ton./ha/ano.
MMF: massa média final esperada (kg/peixe);
MMI: massa média inicial dos alevinos (kg/alevino).
S: taxa de sobrevivência (%). Valor adotado: 80%.
Neste estudo, optou-se por utilizar a carpa comum como espécie principal. A espécie é
de fácil cultivo e com ampla difusão na região. Como espécie secundária, optou-se pela tilápia
do Nilo (ou tilápia nilótica), por motivos similares aos da escolha da carpa comum. As
espécies com função de ―filtradoras do viveiro‖ são a carpa prateada e a cabeça grande. O
policultivo será complementado com carpa capim, o bagre africano, o bagre americano, o
71
jundiá e o cascudo. A taxa de estocagem destas espécies é obtida utilizando as recomendações
de participação no policultivo (%TE da espécie principal). A tabela 2.11 apresenta a
composição de um policultivo, tendo como base as recomendações de Tomazelli Jr., Casaca e
Warken (2005). A produtividade esperada para o policultivo é de 6,00 t/ha/ano.
Tabela 2.11: Taxa de estocagem utilizada no policultivo integrado catarinense.
Participação
(% Espécie principal)
Carpa comum
100
Carpa prateada
30
Carpa cabeça grande
20
Carpa Capim
10
Tilápia nilótica
50
Cascudo
10
Bagre Americano
10
Bagre Africano
10
Jundiá
10
Povoamento Total:
Espécie
TE
(alevinos/ha)
2.500
750
500
250
1.250
250
250
250
250
MMF
Policultivo
(kg/peixe)
(%TEt)
1,0 a 1,5
40,00%
1,5
12,00%
2,0
8,00%
1,0
4,00%
0,4
20,00%
0,5
4,00%
1,0
4,00%
1,0
4,00%
1,0
4,00%
6.250 alevinos/ha
Os alevinos utilizados no povoamento podem ser classificados, quanto ao seu tamanho
e/ou peso, em alevinos I (com massa de 0,5 a 1,0 g) e alevinos II (com massa de 10,0 a 50,0
g). No entanto, recomenda-se povoar o viveiro com alevinos II, reduzindo a taxa de
mortandade. A massa média adotada (MMI), nos planejamento do viveiro povoado com
alevinos II, é 30g (0,03 kg).
2.5.2 Roteiro técnico da etapa piscicultura
O roteiro técnico da etapa piscicultura é referente às operações de construção e
operação dos tanques de peixes, aos insumos e equipamentos utilizados para a produção de
8,33 ha de lâmina de água. A área de lâmina de água foi calculada para um lote de 500 suínos
em terminação, obedecendo à relação de 60 animais por hectare (TOMAZELLI JR.,
CASACA e WARKEN, 2005).
2.5.2.1 Infraestrutura
Os itens relativos à infraestrutura da etapa piscicultura são os equipamentos e
maquinários utilizados na construção e operação dos tanques de peixes. Estes itens são
descritos na tabela 2.12.
72
Tabela 2.12: Infraestrutura da etapa piscicultura.
Quantidade por
Massa/área por
Vida Útil
lote de suínos i
lote de suínos
Hora-máquina
896,00 h
--20 anos
Mão-de-obra – operações manuais
1.800,00 h
--20 anos
Caixa de Nível – parede de alvenaria
8,0 un
40,00 m²
20 anos
ii
Rede de arrasto – fibra têxtil
1,0 un
80,00 kg
5 anos
Tarrafa de pesca – fibra têxtil
1,0 un
5,00 kg ii
5 anos
ii
Balança de Gancho – aço
1,0 un
1,50 kg
10 anos
iii
Botas e macacão emborrachado
1,0 un
5,0 kg
20 anos
Tubos e Conexões de PVC
--35,82 kg i
20 anos
Tubos 200 mm – concreto pré-moldado
32,0 un
167,28 m²
20 anos
Fonte: (i) Rockenbach et al. (2005); (ii) ENGEPESCA (2010); (iii) SULPESCA (2010).
Item
A demanda energética relativa à construção dos tanques de peixes (maquinário e mãode-obra do operador) será computada com base no custo energético da hora-máquina11. Além
dos equipamentos serem locados, este item apresenta pouca representatividade no balanço
energético, quando comparado às demais entradas de energia. Furlaneto, Esperancini e Bueno
(2009), avaliando a eficiência energética do bicultivo de peixes, não computaram o dispêndio
energético da construção dos viveiros. Os autores consideraram este item como de pouca
representatividade no balanço energético.
A área total ocupada por água foi distribuída em oito tanques com um hectare de
lâmina cada. Os tanques foram dimensionados visando facilitar a despesca. Na despesca serão
utilizadas redes de arrasto para a despesca com 50 m de largura. Desta forma, cada tanque terá
as seguintes dimensões: 50 x 208 x 1,5 m. Além disso, cada tanque dispõe de uma caixa de
nível tipo monge. O monge é construído em alvenaria com dimensões de 0,4 x 0,8 x 2,0 m. A
drenagem da água dos tanques é realizada por quatro tubos de concreto com diâmetro de 0,20
m e 1,00 m de comprimento.
A entrada de água nos tanques é realizada por corrente natural, sem a necessidade de
bombeamento. São utilizados tubos e conexões em PVC. No cultivo, são utilizadas uma
tarrafa de pesca, uma rede de arrasto e uma balança de metal. Os gastos com mão-de-obra
referem-se às seguintes operações: avaliações preliminares; adaptação do sistema de
abastecimento; construção da caixa de nível; plantação de grama e reforço do talude.
11
A energia associada às horas-máquina alocadas pelo produtor reflete os gastos com combustíveis, mão-de-obra
operador, energia das máquinas, infraestrutura da empresa locadora das máquinas, dentre outros custos.
73
2.5.2.2 Insumos
A tabela 2.13 apresenta os insumos necessários para a operação e manutenção da
piscicultura. Os insumos são referentes às operações de gestão e operação do policultivo. O
principal insumo energético são os alevinos. O viveiro é povoado com alevinos II (peixes com
tamanho médio de 30,0 g) com a taxa de estocagem apresentada na tabela 2.11.
Tabela 2.13: Insumos utilizados na operação e manutenção da piscicultura.
Item
Quantidade/área
Calcário (i)
Mão-de-obra
(i)
Peixes Alevinos II (30 g)
(ii)
Carpa comum
Carpa prateada
Carpa cabeça grande
Carpa Capim
Quantidade por lote de suínos
2,5 t/ha
20,83 t
247,2 hh/ha
2.059,18 hh
--
---
75 kg/ha
624,75 kg
22,5 kg/ha
187,43 kg
15 kg/ha
124,95 kg
7,5 kg/ha
62,48 kg
37,5 kg/ha
312,38 kg
Cascudo
7,5 kg/ha
62,48 kg
Bagre Americano
7,5 kg/ha
62,48 kg
Bagre Africano
7,5 kg/ha
62,48 kg
Tilápia nilótica
Jundiá
7,5 kg/ha
Fonte: (i) Rockenbach et al. (2005); (ii) Tomazelli Jr., Casaca e Warken (2005).
62,48 kg
No policultivo integrado, é dispensada a utilização de ração para a alimentação dos
peixes. A fonte de alimento são os alimentos naturais disponíveis no viveiro.
Para a manutenção da alcalinidade da água em níveis satisfatórios, deve ser utilizado
calcário agrícola (CaCO3). A recomendação de uso varia de acordo com a qualidade da água.
Rockenbach et al. (2005) estimam o uso de 2,5 t de calcário por hectare de lâmina de água. Já
o dispêndio em mão-de-obra para a operação do policultivo é referente às operações:
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
(vii)
Manejo inicial da água.
Adubação pré-povoamento.
Povoamento dos tanques.
Fertilização dos tanques.
Avaliação da produção.
Manutenção dos tanques.
Despesca.
74
No sistema integrado suinocultura piscicultura a mão-de-obra da etapa suinocultura
corresponde ao item fertilização dos tanques (iv). Desta forma, no balanço energético deste
sistema, a mão-de-obra da etapa suinocultura não será computada.
2.6
INTEGRAÇÃO
SUINOCULTURA
BIODIGESTOR
PISCICULTURA/
AGRICULTURA
Nesta configuração de integração, os dejetos suínos são utilizados para produção de
biogás e para fertilização de tanques de peixes e de áreas agrícolas. A concepção segue as
orientações preconizadas por Takanatsu e Oliveira (2002). No entanto, foram realizadas
algumas alterações, visando sua adaptação à realidade das granjas suinícolas da região de
Frederico Westphalen. Os coeficientes técnicos da etapa suinocultura, padrão para os três
sistemas integrados, foram descritos no item 2.3.
2.6.1 Etapa biodigestor
2.6.1.1 Infraestrutura
Os equipamentos que compõem a infraestrutura desta etapa são um reator anaeróbico e
um separador de fases.
2.6.1.1.1 Biodigestor
O reator anaeróbico utilizado nesta etapa é um biodigestor tubular, constituído de uma
câmara de fermentação e de um gasômetro, ambos em geomembrana de PEAD 1,0 mm. A
câmara é escavada no solo, no intuito de reduzir as trocas térmicas com o ambiente. O fluxo
hídrico é horizontal ascendente (diagonal): os dejetos entram na câmara pela extremidade
inferior, percorrem o biodigestor e são extraídos pela extremidade oposta, no canto superior.
A carga no biodigestor é diária, sendo realizada no momento da limpeza das baias dos suínos
(AVISERRA, 2010). O volume do equipamento é estimado para o dejeto III (50% de
diluição). Para o sistema suinícola modelado demanda-se um biodigestor com 157,5 m3,
dimensionado para atender um fluxo diário de 5,25 m3, com TRH de 30 dias (figura 2.7). A
expressão [2.3] foi utilizada para estimar o volume do biodigestor.
75
VB = TRH x PDe
[2.3]
Onde:
VB: volume do biodigestor [157,5 m3].
TRH: tempo de retenção hidráulica [30 dias].
PDe: produção diária de dejetos [10,5 L x 500 suínos = 5,25 m3].
Figura 2.7: Biodigestor tubular.
A construção do biodigestor demanda 550 m2 de geomembrana de PEAD – 250,90 m2
para a formação do gasômetro e 298,20 m2 para a impermeabilização da câmara de
fermentação. A massa de manta plástica utilizada é 525 kg. Estima-se ainda, que serão
necessários 50 kg de canos PVC, utilizados para a entrada e saída dos dejetos e para o
gasoduto (AVISERRA, 2010). A vida útil dos componentes do biodigestor (manta e canos
PVC) é de 20 anos (SOUZA et al., 2009).
Quanto aos gastos com hora-máquina (hm) para a construção do biodigestor, será
utilizado o mesmo critério utilizado na estimativa da demanda de hm para a construção da
esterqueira. No caso do biodigestor é necessário remover um volume de 210 m3 (15,00 x 8,00
x 1,75 m). Estima-se que, utilizando um equipamento com rendimento médio na remoção de
terra de 90 m3/h, seriam necessários 2,3 hm para a construção do biodigestor. O fabricante
estima que são necessários, ainda, 16 horas de mão-de-obra para a instalação da manta (quatro
operários trabalhando 4 h).
76
2.6.1.1.2 Separador de fases
O separador de fases é um tanque horizontal com fundo ascendente, construído em
alvenaria (figura 2.8). O equipamento será dimensionado utilizando a expressão [2.4].
[2.4]
Onde:
A: área de sedimentação do tanque = 26,25 m2.
PDe: Produção diária de dejetos = 5,25 m3.
toper: tempo de operação dos dejetos = 2,0 h/dia. No dimensionamento considera-se
que o tanque irá operar apenas durante o período de limpeza das baias (duas limpezas diárias
com duração de uma hora para cada operação).
VS: velocidade de sedimentação do afluente: 0,1 m/h (PERDOMO, LIMA e NONES,
2001).
Figura 2.8: Corte esquemático do tanque de sedimentação.
Fonte: Adaptado de Takanatsu e Oliveira (2002).
A relação entre largura (L) e comprimento (C) é L=1/3C. A profundidade adotada é
1,5 m na entrada e 2,0 m na saída (média de 1,75 m). Desta forma, o tanque de sedimentação
terá as seguintes dimensões: 8,90 x 2,95 x 1,75 m. A área construída é estimada calculando o
perímetro externo do tanque (paredes+piso). Efetivando os cálculos, encontra-se uma área de
67,70 m2 a ser construída em alvenaria.
77
No tanque de sedimentação, o efluente líquido sai pela sua extremidade superior e a
fração sólida é removida pelo fundo do tanque. Os gastos com mão-de-obra são desprezíveis,
destinados apenas às operações de manutenção.
2.6.1.2 Insumos
Os insumos utilizados para a operação e manutenção do biodigestor e do separador de
fases não serão considerados. Estes gastos são desprezíveis. O sistema opera com mínimo
gasto com mão-de-obra. Este gasto é desprezível quando comparado às demais entradas. Já os
reparos serão computados na depreciação energética dos equipamentos, posteriormente
descrita.
2.6.1.3 Produtos
O produto comercial desta etapa é o biogás, cujo componente de interesse é o metano.
A concentração média de metano (CH4) no biogás é estimada em 66% para dejetos suínos
(LANSING, BOTERO e MARTIN, 2008). A produção média diária de metano foi estimada
em 0,29 m3/suíno. Este valor foi estimado com base nos valores apresentados pelo IPCC
(2006) e em ASAE (2003). O biofertilizante não é considerado um produto, por ser utilizado
nas demais etapas produtivas do BSI.
2.6.2 Etapa piscicultura
Como mencionado no tópico 1.2.3.1, o tanque de algas não será utilizado na etapa
piscicultura. Os procedimentos de dimensionamento do policultivo no BSI seguem as
recomendações de Casaca (2010). Na tabela 2.14 é apresentada a composição do policultivo
preconizada para a etapa piscicultura.
A etapa piscicultura corresponde à produção de pescado em sistema de policultivo.
Considerando estas características, optou-se por utilizar como espécies principais no
policultivo espécies filtradoras (carpa prateada e cabeça grande). O policultivo será
complementado com a carpa húngara, que consome plâncton, e o cascudo que se alimenta dos
detritos dos demais animais na cadeia trófica.
78
Tabela 2.14: Composição do policultivo no BSI.
Espécie
Carpa prateada
Carpa cabeça grande
Carpa húngara
Cascudo
Povoamento
TE
(alevinos/ha)
1.200
1.000
1.000
500
MMi
(g/alevino)
30,0
30,0
30,0
30,0
MMF
(kg/peixe)
1,5
2,0
1,5
0,5
3.700
Policultivo
(%TEt)
32,4%
27,0%
27,0%
13,5%
2.6.2.1 Infraestrutura
Os aspectos construtivos do tanque de peixes do BSI são os mesmos do aportado no
policultivo integrado, modelo catarinense. A profundidade média do tanque é de 1,5 m, com
50 m de largura. A área dos tanques depende do balanço de nutrientes no tanque de
sedimentação (tabela 1.8) e da produção diária de dejetos pelos suínos. Quanto maior o aporte
de nutrientes nos tanques, maior a área de lâmina de água demandada.
Os itens relativos à infraestrutura da etapa piscicultura são os equipamentos e
maquinários utilizados para a construção e operação dos tanques de peixes. A entrada de água
nos tanques é realizada por corrente natural, sem a necessidade de bombeamento. São
utilizados tubos e conexões em PVC. No cultivo são utilizadas uma tarrafa de pesca, uma rede
de arrasto e uma balança de metal. A tabela 2.15 apresenta os materiais utilizados na
construção da infraestrutura pesqueira.
Tabela 2.15: Materiais utilizados na construção da infraestrutura pesqueira.
Item
Hora-máquina
Caixa de Nível – parede de alvenaria
Rede de arrasto – fibra têxtil
Tarrafa de pesca – fibra têxtil
Balança de Gancho – aço
Botas e macacão emborrachado
Tubos e Conexões de PVC
Quantidade i
Massa/área
107,00 hm/ha
Vida Útil
---
20 anos
1,0 un./ha
5,00 m /ha
20 anos
1,0 un.
80,00 kg
ii
5 anos
5,00 kg
ii
5 anos
1,50 kg
ii
10 anos
5,0 kg
iii
20 anos
i
20 anos
1,0 un.
1,0 un.
1,0 un.
---
2
4,48 kg/ha
2
Tubos 200 mm – concreto pré-moldado
4,0 un./ha
20,91 m /ha
Fonte: (i) Rockenbach et al. (2005); (ii) ENGEPESCA (2010); (iii) SULPESCA (2010).
20 anos
79
2.6.2.2 Insumos
Na tabela 2.16 são apresentados os insumos necessários para a execução do policultivo
do Biossistema Integrado.
Tabela 2.16: Insumos utilizados na operação e manutenção do policultivo.
Item
Calcário
Quantidade/área
i
Mão-de-obra
2,5 t/ha
i
Peixes Alevinos
247,2 hh/ha
--
Carpa prateada
36 kg/ha
Carpa cabeça grande
30 kg/ha
Carpa húngara
30 kg/ha
Cascudo
Fonte: (i) Rockenbach et al. (2005).
15 kg/ha
2.6.2.3 Produtos
O produto desta etapa é o pescado, com produtividade média esperada, para um ano de
cultivo, de 4,4 t/ha. A taxa de sobrevivência utilizada é de 80%.
2.6.3 Etapa agricultura
A etapa agrícola do BSI será desenvolvida sob os mesmos conceitos utilizados para a
etapa no sistema integrado suinocultura agricultura. A estimativa da área demandada pela
etapa agrícola tem como base os balanços de nutrientes no tanque de sedimentação e no
cultivo de milho. No tanque de sedimentação, parte dos nutrientes está disposta no
biofertilizante líquido e parte na fração sólida (tabela 1.8). Na produção agrícola, o balanço de
nutrientes é a relação entre os nutrientes aplicados (fração sólida) e o extraído pelo milho
grão. No cálculo do volume de nutrientes aplicados, será utilizado o critério do fósforo
limitante (P2O5). A concentração de fósforo no biofertilizante concentrado é de 6,69 kg/m3.
80
2.6.3.1 Infraestrutura
Nesta etapa, a infraestrutura corresponde a um depósito de biofertilizante e os
equipamentos utilizados para a execução do roteiro técnico de produção.
2.6.3.1.1 Depósito de biofertilizante
Nesta etapa, demanda-se de um tanque para o depósito do biofertilizante. O tanque é
construído em alvenaria. O volume do tanque foi estimado em 189,0 m3. A altura do tanque é
de 2,5 m (mesma altura de uma esterqueira). Desta forma, o tanque de biofertilizante terá as
seguintes dimensões: 8,7 x 8,7 x 2,5 m, com uma área construída de 163 m2 (paredes+piso).
2.6.3.1.2 Cultivo agrícola
A infraestrutura produtiva desta etapa é igual à preconizada para o sistema integrado
suinocultura agricultura, seguindo as orientações de Mattoso e Melo Filho (2009). A tabela
2.7 apresenta o roteiro técnico utilizado para o cultivo agrícola. Já a tabela 2.8 apresenta os
equipamentos utilizados para a execução deste roteiro.
2.6.3.2 Insumos
Os insumos utilizados nestas operações são a mão-de-obra e o combustível, gasto na
distribuição do biofertilizante, e os insumos necessários para a execução do roteiro técnico da
produção de milho. A tabela 2.10 apresenta os insumos utilizados para a produção de milho
grão em sistema de plantio direto mecanizado, com adubação por biofertilizante.
2.6.3.3 Produtos
O produto desta etapa é o milho grão, com produtividade esperada de 7,0 t/ha para a 1ª
safra e 3,0 t/ha para a safrinha. A produtividade anual é estimada em 10 t/ha.
81
2.7 ANÁLISE ENERGÉTICA
2.7.1 Composição da matriz energética nos sistemas integrados
As entradas energéticas representam todos os insumos utilizados direta ou
indiretamente no processo produtivo e na instalação da infraestrutura do empreendimento. Já
as saídas energéticas, representam os produtos do agrossistema. Neste trabalho, optou-se por
classificar as entradas energéticas em fontes renováveis e não-renováveis. Como fontes
renováveis consideram-se: mão-de-obra; material de propagação (sementes de milho, alevinos
e leitões); ração e eletricidade. As fontes não-renováveis consideram os dispêndios de
combustíveis, defensivos agrícolas; fertilizantes químicos; calcário; e a energia depreciada
pela utilização da infraestrutura e equipamentos. A tabela 2.17 apresenta a composição da
matriz energética dos sistemas integrados.
Tabela 2.17: Estruturação da matriz energética dos sistemas integrados.
Entradas Energéticas
Sistema
Saídas Energéticas
Renovável
Não-renovável
Integração suinocultura
agricultura
Mão-de-obra; sementes
de
milho;
leitões;
eletricidade e 67% da
ração.
Combustíveis; fertilizantes;
defensivos
agrícolas;
calcário; infraestrutura e
33% da ração.
Suínos terminados e
o milho.
Integração suinocultura
piscicultura
Mão-de-obra; alevinos;
leitões; eletricidade e
67% da ração.
Calcário; infraestrutura
33% da ração.
Suínos terminados e
o pescado.
Integração suinocultura
biodigestor
piscicultura/biofertilizante
Mão-de-obra; sementes
de
milho;
leitões;
alevinos; eletricidade e
67% da ração.
Combustíveis; fertilizantes;
defensivos
agrícolas;
calcário; infraestrutura e
33% da ração.
e
Suínos terminados,
biogás, pescado e o
milho.
Convém ressaltar que, da mesma forma como discutido na análise energética da ração
suína, a eletricidade, os alevinos, os leitões e a semente de milho apresentam uma fração de
energia não-renovável. Esta fração de energia não-renovável, entretanto, é minoritária na
composição energética destes insumos. Além disso, ao contrário da ração, os insumos
supracitados são pouco representativos dentre os dispêndios totais de energia dos
agrossistemas integrados. Assim, estes elementos serão considerados como sendo de fontes de
energia renovável.
82
2.7.2 Coeficientes energéticos
Neste tópico, são descritos os coeficientes energéticos utilizados para converter os
insumos e os produtos em fluxos de energia nos agrossistemas.
2.7.2.1 Infraestrutura produtiva
A demanda energética das máquinas, implementos agrícolas e demais itens da
infraestrutura produtiva serão calculados pelo método da depreciação energética, apresentado
por Doering III (1980), citado por Bueno (2002). O método consiste em depreciar a energia
contida nestes materiais durante a sua vida útil – similar ao método da depreciação
econômica. A expressão [2.5] apresenta a demanda energética associada ao uso do
maquinário, implementos agrícolas e distribuidor de fertilizante. Esta expressão foi
estruturada com base nas orientações de Comitre (1993) e Bueno (2002), com algumas
adaptações, visando à adequação as condições deste trabalho.
[2.5]
Onde:
De maq. = demanda energética das máquinas e implementos agrícolas.
m = massa do equipamento (i).
CE = coeficiente energético do equipamento (i).
b = reparos do equipamento (i): 5% de (m.CE).
c = Gastos com manutenção do equipamento (i): 0,12. (m.CE + b).
= vida útil do equipamento, em horas (i).
A demanda energética dos demais itens da infraestrutura produtiva (tanque de peixes,
esterqueira, redes de pesca, dentre outros materiais) será avaliada com base na expressão
[2.6]. A expressão foi estruturada seguindo as orientações de Beber (1989), citado por Bueno
(2002).
[2.6]
83
Onde:
De infr. = demanda energética associada aos itens de infraestrutura.
mi = massa do item (i).
Cei = coeficiente energético do item (i).
t: tempo de utilização do item (i).
i
= vida útil do item, em horas (i).
3.7.2.1.1 A mão-de-obra
Representa o dispêndio de trabalho humano para a implantação da infraestrutura
produtiva. O coeficiente energético utilizado é 0,47 MJ/h (SANTOS e LUCAS Jr., 2004) com
uma ―vida útil‖ de 20 anos. Este item foi avaliado utilizando a expressão [2.6].
3.7.2.1.2 Hora-máquina
Os maquinários utilizados na construção dos tanques de peixes; esterqueira e demais
obras de infraestrutura, são locados12. Além disso, a sua representatividade no balanço
energético é pequena, quando comparada às demais entradas de energia. Assim, neste
trabalho, por conveniência, optou-se por computar no balanço energético o custo energético
do capital investido na locação (custo energético da moeda).
O custo energético da moeda pode ser definido como sendo o dispêndio econômico de
um país para produzir uma unidade energética. Em situações onde o cálculo do fluxo
energético de uma atividade não é viável, este fator pode ser adotado como um procedimento
de aproximação na análise energética de uma atividade. Cook (1971), citado por Bueno
(2002), frente às dificuldades encontradas na quantificação da energia utilizada por um
trabalhador, propôs uma estimativa dessa quantidade, transformando o salário do trabalhador
em unidades energéticas. Procedimento similar ao adotado neste trabalho.
O custo energético da moeda é calculado pela relação entre o consumo anual de
energia e o PIB do país, dados em MJ/R$. Neste trabalho, o custo energético da moeda obtido
com base nos dados de 2008 foi de 3,15 MJ/R$13. O custo financeiro médio da hora-máquina
12
A energia associada às horas-máquina alocadas pelo produtor reflete os gastos com combustíveis, mão-de-obra
operador, energia das máquinas; infra-estrutura da empresa locadora das máquinas, deslocamentos empresapropriedade, dentre outros custos.
84
na região de estudo é de R$ 150,00. Assim, o custo energético da hora-máquina é de 473,18
MJ/h. O custo da hora-máquina será depreciado utilizando a expressão [2.6].
2.7.2.1.3 Coeficientes energéticos utilizados
Na tabela 2.18 são apresentados os coeficientes energéticos dos materiais empregados
nos agrossistemas, mão-de-obra e hora-máquina.
Tabela 2.18: Coeficientes energéticos dos itens que compõem a infraestrutura
produtiva.
Item
Coeficientes
Unidade
Método de cálculo Energético
Plásticos
130,00
MJ/kg
Expressão 2.6
Parede de alvenaria14 ii
1.208,17
MJ/m2
Expressão 2.6
PVC i
120,00
MJ/kg
Expressão 2.6
Estrutura do galpão de suínos15 i
956,03
MJ/m2
Expressão 2.6
Aço i
62,78
MJ/kg
Expressão 2.6
Borracha iii
85,81
MJ/kg
Expressão 2.6
Fibra têxtil (náilon) iv
58,30
MJ/kg
Expressão 2.6
Concreto pré-moldado i
0,62
MJ/kg
Expressão 2.6
Mão-de-obra vi
0,47
MJ/hh
Expressão 2.6
Hora-máquina
473,18
MJ/hm
Expressão 2.6
Trator e Colheitadeiras v
69,83
MJ/kg
Expressão 2.5
Implementos agrícolas v
83,71
MJ/kg
Expressão 2.5
Distribuidor de fertilizante v
57,20
MJ/kg
Expressão 2.5
Fontes: (i) Angonese et al. (2006); (ii) Campos et al. (2003); (iii) Bovolenta e Biaggioni (2009); (iv)
Morris (1996); (vi) Santos e Lucas Jr. (2004); (v) Campos et al. (2005).
i
2.7.2.2 Insumos e Produtos
2.7.2.2.1 Mão-de-obra
Neste tópico, a mão-de-obra é referente às atividades de operação e manutenção dos
agrossistemas, sendo considerado um insumo energético. O coeficiente energético relativo à
energia do trabalho humano adotado neste trabalho será de 0,47 MJ/h, fornecido por Santos e
Lucas Jr. (2004).
13
O PIB brasileiro no ano de 2008 foi de R$ 3,00 trilhões (IBGE, 2009), enquanto o consumo total de energia no
país neste ano foi de 9,48 x 1012 MJ (EPE, 2009).
14
15
O coeficiente energético considera os materiais empregados na construção e a mão-de-obra.
Galpão de suínos em alvenaria, coberto com telhas cerâmicas sobre estrutura de madeira e beiral de 0,90 m
(ANGONESE et al. 2006).
85
2.7.2.2.2 Semente de milho
Na etapa agrícola dos sistemas integrados suinocultura agricultura e suinocultura
biodigestor agricultura/agricultura, a cultura avaliada é o milho. A energia associada à
semente desta cultura abrange, além do seu conteúdo energético, a energia gasta durante o
beneficiamento e transporte dos grãos da sementeira até a lavoura. O coeficiente energético
do milho adotado foi 33,21 MJ/kg. Este valor foi apresentado por Bueno (2002).
2.7.2.2.3 Agroquímicos
Nesta categoria, incluem-se os defensivos agrícolas, fertilizantes químicos e o
calcário, utilizados na produção agrícola. Os defensivos agrícolas utilizados nesta simulação
são os herbicidas (dessecantes e herbicidas pós-plantio) e os inseticidas. Já os fertilizantes
químicos são utilizados no agrossistema para suprir os déficits de nutrientes na adubação por
dejetos. O calcário (CaCO3) é utilizado para a correção da alcalinidade do solo (etapa
agrícola) e da água (etapa piscicultura). A tabela 2.19 apresenta os coeficientes adotados para
a conversão energética dos agroquímicos.
Tabela 2.19: Coeficientes adotados para a conversão energética dos agroquímicos.
Item
Herbicidas
Inseticidas
N
P 2O 5
K2O
CaCO3
Coeficiente energético
288,0
237,0
73,00
13,00
9,00
0,17
Unidade
MJ/l
MJ/l
MJ/kg
MJ/kg
MJ/kg
MJ/ton.
Referência
Hülsbergen et al. (2001)
Hülsbergen et al. (2001)
Angonese et al. (2006)
Angonese et al. (2006)
Angonese et al. (2006)
Bueno (2002)
2.7.2.2.4 Alevinos e pescado
O coeficiente energético dos alevinos e peixes refere-se à energia metabolizável (EM)
da sua carne. Este fator é calculado com base na concentração de proteínas, carboidratos e
lipídios. Nepa (2006) fornece a relação 16,74; 16,74; 37,66 kJ/g para proteína, carboidrato e
lipídios, respectivamente. As concentrações de proteínas e lipídios são fornecidas nas tabelas
de composição de alimentos. Já a concentração de carboidratos é obtida por diferença, da
concentração de proteínas, lipídios, cinzas e umidade, pela expressão [2.7] (NEPA, 2006). A
tabela 2.20 apresenta a composição e a energia metabolizável da carne de peixe.
86

[2.7]
Onde:
C: concentração carboidrato (g/kg);
U: umidade (%);
P: concentração de proteína (g/kg);
L: concentração de lipídios (g/kg);
Ci: concentração de cinzas (g/kg).
Tabela 2.20: Composição e energia metabolizável da carne de peixe.
Item
Umidade
(%)
Proteína
(g/kg)
Lipídeos
(g/kg)
Carboidrato
(g/kg)
Cinzas
(g/kg)
EM
(MJ/kg)
Carpa
comum i
79,54
122,17
56,29
7,68
18,47
4,29
Tilápia ii
73,4
142,5
62,65
14,1
46,75
4,98
80,97
166,8
14,2
---
12,1
3,33
79,28
160,69
29,50
5,49
14,26
3,89
77,34
193,1
18,0
3,3
12,2
3,96
77,7
121,44
38,44
27,22
35,33
3,94
Carpa
Prateada iii
Carpa
cabeçuda iv
Carpa
Capim v
Bagre16 vi
Fontes: (i) Hasan, Macintosh e Jauncey (1997); (ii) Richter, Siddhuraju e Becker (2003); (iii) Siddaiah et al.
(2001); (iv) média dos coeficientes adotados para a carpa comum, capim e prateada; (v) Scherer et al. (2006) e
(vi) Kim e Lee (2005).
2.7.2.2.5 Leitões e suínos terminados
O coeficiente energético dos leitões e suínos terminados é referente à energia da carne
de suínos. O valor adotado neste trabalho é de 9,21 MJ/kg. Este valor também foi utilizado
por Angonese et al. (2006) e Souza et al. (2009) em seus trabalhos sobre a suinocultura.
2.7.2.2.6 Ração para suínos
O coeficiente energético da ração suína foi descrito no item 2.3.3 “Composição da
ração suína”. O valor utilizado é 18,0 MJ/kg (67% renovável e 33% não-renovável).
16
O termo bagre, na tabela 4.5, engloba as variedades jundiá, cascudo, bagre americano e bagre africano.
87
2.7.2.2.7 Combustíveis e eletricidade
Os coeficientes energéticos adotados para estes itens são fornecidos pelo Balanço
Energético Nacional. O BEN (2009) apresenta o coeficiente de conversão de 3,6 MJ/kWh,
para a eletricidade e 35,52 MJ/l para o óleo diesel.
2.7.2.2.8 Milho Grão
O coeficiente energético adotado é de 16,5 MJ/kg, fornecido por Zardo e Lima (1999).
Este coeficiente representa a energia metabolizável do grão e refere-se ao grão de milho com
12% de umidade.
2.7.2.2.9 Biogás
A energia exportada pela produção de biogás depende da concentração de metano
(CH4) no gás. O poder calorífico inferior (PCI) do metano é 33,94 MJ/Nm3 (MORAN e
SHAPIRO, 2006). O poder calorífico do biogás com 66% de metano é de 22,40 MJ/Nm3.
2.8 INDICADORES DE DESEMPENHO
As concepções de integração avaliadas nesta pesquisa serão comparadas com bases em
indicadores de desempenho. Existem diversos indicadores disponíveis na literatura, cada qual
construído visando viabilizar a análise dentro do escopo proposto por cada autor.
Os indicadores propostos nesta pesquisa visam fornecer critérios de escolha para uma
eventual tomada de decisão. Estes indicadores estão embasados nos seguintes critérios:
consumo de energia não-renovável; oferta de energia e de proteína pelo agrossistema
integrado e demanda de área para a instalação das unidades produtivas. A seguir são
apresentados indicadores utilizados e a respectiva formulação matemática.
A) Eficiência energética cultural (
C):
[2.8]
88
B) Eficiência energética não-renovável (
NR):
[2.9]
C) Índice de participação de energia não-renovável (INR):
[2.10]
D) Custo energético da proteína (CE pr.):
[2.12]
E) Custo de energia não-renovável da proteína (CNR pr.):
ã
[2.13]
F) Produtividade energética (PEn.):
[2.14]
G) Produtividade protéica (PPr.):
[2.15]
H) Intensidade de uso de energias não-renováveis (INR):
ã
[2.16]
I) Proteína recuperada (PR):
í
[2.17]
89
I) Consumo de proteína de ração para produção de proteína animal/vegetal (1/PR):
í
[2.18]
J) Demanda de área (DA): área total demandada para a instalação do sistema integrado.
Os sistemas integrados avaliados apresentam a peculiaridade de envolverem a
exploração de diferentes níveis da cadeia trófica. Além disso, existem restrições ambientais
envolvidas, a principal delas relacionada a critérios para o despejo de nutrientes e matéria
orgânica no ambiente natural. Outra restrição importante é de ordem locacional, envolvendo a
disponibilidade de áreas para a execução das atividades produtivas. Restrições de ordem
econômico-financeira também são importantes. No entanto, por motivos operacionais, neste
trabalho estas restrições não serão consideradas.
90
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
No intuito de facilitar a visualização e viabilizar as análises dos três sistemas
estudados, os resultados serão apresentados e discutidos em cinco momentos: o primeiro
(item 3.1) apresenta os resultados da etapa suinocultura; os tópicos 3.2 a 3.4 apresentam os
resultados para os três sistemas integrados avaliados. Finalizando as discussões deste capítulo,
no tópico 3.5, são apresentadas as discussões gerais sobre o desempenho energético e a
demanda de área dos sistemas integrados, restrições operacionais e de manejo e a sua
aplicabilidade à produção suinícola. Convém ressaltar que os sistemas foram dimensionados
tendo como base o dejeto III (com 50% de diluição em relação ao dejeto padrão).
3.1 ETAPA SUINOCULTURA
Os dados apresentados neste tópico descrevem os obtidos na simulação da etapa
suinocultura. Esta etapa é padrão para os três sistemas integrados, por isso será discutida neste
tópico. No entanto, sua avaliação considera que ela está integrada a uma das atividades
supracitadas.
Os resultados descritos nesta etapa correspondem a um ano de produção da etapa
suinocultura, com a produção de três lotes. A área total ocupada pelo galpão de suínos (676
m2) e arredores da pocilga foi estimada em 0,2 ha.
A produção de suínos vivos para este período foi estimada em 101, 25 t (peso vivo), o
que representa uma produção de proteína animal de 18,25 t. A oferta de proteína foi estimada
com base no rendimento em carne, e a respectiva concentração de proteína. Monteiro (2007)
discorre que um suíno terminado produz 52% de seu peso vivo em carne. Bragagnolo e
Rodriguez (2002) apresentam que a concentração de proteína na carne é de 200 gramas por
quilograma de carne. Assim, em cada 100 kg de peso vivo são produzidos 10,4 kg de proteína
animal.
3.1.1 Avaliação energética
As entradas energéticas correspondem às demandas por insumos (leitões, ração,
eletricidade e mão-de-obra) e a energia depreciada pelo uso da infraestrutura suinícola. Para
um ano de produção, foram estimadas entradas energéticas de 7,80 TJ/ano. O insumo
91
energético que apresenta a maior representatividade no sistema é a ração para suínos. O
consumo de ração foi responsável por um dispêndio energético de 7,46 TJ/ano. A cifra
representa 95,6% das entradas energéticas totais do sistema.
Quanto à participação de fontes não-renováveis no consumo energético, este foi
estimado em 32,3%, sendo que a fração não-renovável da ração foi o item com maior
representatividade. A tabela 3.1 apresenta a composição da matriz energética da etapa
suinocultura, enquanto a tabela 3.2 apresenta os indicadores energéticos da suinocultura. A
memória de cálculos das entradas energéticas do sistema está disposta no apêndice B.
Tabela 3.1: Matriz energética da etapa suinocultura.
Item
Energia
Participação
Entradas Energéticas
7.798,94 GJ
100%
Renováveis
Mão-de-obra
Ração: fração renovável
Eletricidade
Leitões
5.280,83 GJ
1,06 GJ
4.996,82 GJ
6,65 GJ
276,30 GJ
67,71%
0,02%
94,62%
0,13%
5,23%
Não-renováveis
Ração: fração não-renovável
Infraestrutura
2.518,10 GJ
2.461,12 GJ
56,98 GJ
32,29%
97,74%
2,26%
Saídas Energéticas
1.616,36 GJ
---
Tabela 3.2: Indicadores energéticos da etapa suinocultura.
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
Valor
0,21
NR)
Proteína recuperada (PR)
Proteína ração / proteína suína (1/PR)
0,64
31,5%
3,18
Custo energético da proteína (CER pr.)
427,29 MJ/kg
Custo não-renovável da proteína (CNR pr.)
137,96 MJ/kg
Índice de participação não-renovável (INR)
32,3%
Demanda de área (DA)
0,2 ha
A energia produzida na etapa suinocultura foi estimada em 1,62 TJ/ano, com uma
eficiência cultural de 0,21. Os resultados indicaram que a suinocultura se enquadra nas
características de um agrossistema industrial: altamente especializada; importando grande
parte da energia consumida no processo de produção. Para produzir 1,0 MJ de energia na
forma de carne, é necessário investir 4,83 MJ de energia na forma de insumos e infraestrutura.
Considerando apenas as entradas não-renováveis de energia a eficiência é de 0,64. Sendo
92
assim, são necessários 1,56 MJ de energia não-renovável para produzir 1,0 MJ na forma de
carne.
Para a produção de um quilograma de proteína suína seriam necessários 3,18 kg de
proteína vegetal (proteína bruta da ração suína). O custo energético não-renovável desta
produção foi estimado em 137,96 MJ/kg. Pimentel e Pimentel (2008) discorrem que, na
suinocultura americana, o custo não-renovável da proteína é de 234,3 MJ/kg de proteína
produzida, acima dos valores apresentados neste trabalho. O valor apresentado pelos referidos
autores considera o ciclo completo do animal (da gestação à engorda). Neste trabalho, foram
avaliadas apenas as fases de crescimento e terminação. O maior dispêndio energético ocorre
na fase de gestação e lactação dos animais. Nesta fase animal, demanda-se grande volume de
combustíveis para o condicionamento térmico das baias (aquecimento e/ou calefação). Na
fase de terminação esta demanda é mínima. Além disso, na fase de gestação e lactação devese considerar a ração utilizada para a alimentação das matrizes e dos varões (reprodutor).
Estas diferenças justificam a considerável diferença entre os resultados discutidos neste
trabalho frente aos apresentados por Pimentel e Pimentel (2008).
3.1.2 Valoração econômica dos nutrientes presentes nos dejetos
O valor econômico dos nutrientes pode ser obtido utilizando como base o preço de
aquisição dos fertilizantes químicos correspondentes. Para os nutrientes NPK, os fertilizantes
químicos correspondentes são a Uréia (45% de N), o Superfosfato triplo (46% P2O5) e o
Cloreto de potássio (60% de K2O). Estes produtos são os fertilizantes mais utilizados para
suprir as necessidades de NPK nos sistemas produtivos. Na região de Frederico Westphalen, a
saca de 50 kg destes fertilizantes está cotada em R$ 41,30 para a Uréia; R$ 55,40 para o
Superfosfato triplo e R$ 55,40 para o Cloreto de potássio. Na tabela 3.3 é apresentada a
estimativa de oferta de nutrientes e a sua respectiva valoração econômica.
Na tabela 3.4 é apresentada a influência da diluição na produção total e no valor
econômico de um tanque de dejetos (3 m3). Esta tabela foi construída com base nos valores
apresentados na tabela 3.3 e representam um ano de produção suinícola.
93
Tabela 3.3: Valoração econômica dos nutrientes presentes nos dejetos suínos para um
ano de produção três lotes de suínos.
Nitrogênio
Nutriente
Produção
6.435,00 kg
Valor Econômico
R$ 11.583,00
Fósforo (P2O5)
5.100,98 kg
R$ 12.087,00
Potássio (K2O)
4.306,50 kg
R$ 7.967,00
Total
---
R$ 31.637,00
Tabela 3.4: Produção total, concentração e valoração econômica dos dejetos suínos de
acordo com a diluição.
Item
Coeficiente de diluição CL (%)
Dejeto I
0,0
Dejeto II
25,0
Dejeto III
50,0
Dejeto IV
100,0
Dejeto V
200,0
Produção anual de dejetos (m3)
1.155,00
1.445,40
1.732,50
2.310,00
3.465,00
117,86
94,29
78,57
58,93
39,29
11,30
9,00
7,50
5,70
3,75
Concentração N total (kg/m )
5,57
4,46
3,71
2,79
1,86
Concentração P2O5 (kg/m3)
4,42
3,53
2,95
2,20
1,47
3,73
2,99
2,48
1,86
1,24
Valor econômico do tanque 3m (R$)
82,17
65,74
54,78
41,09
27,39
Variação em relação ao dejeto III (%)
+ 50%
+ 20%
-25%
-50%
3
Sólidos totais (kg/m )
Matéria Seca (%)
3
3
Concentração K2O (kg/m )
3
---
A diluição diminui o valor econômico do m3 de dejetos, uma vez que os nutrientes
estão diluídos no dejeto. Comparando com o dejeto III, parâmetro de projeto, o valor
econômico dos dejetos pode variar em até 50%.
3.2 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA AGRICULTURA
3.2.1 Demanda por terras agriculturáveis
No sistema integrado suinocultura – agricultura, os requisitos de área são para a
implantação da infraestrutura suinícola, esterqueira e as terras ocupadas pelas lavouras de
milho. A área ocupada pela etapa agrícola, na produção de milho grão, depende do balanço de
nutrientes da cultura. O balanço de nutrientes foi realizado utilizando o critério do fósforo
(P2O5) como elemento de base. Assim, os nutrientes N e K2O não serão integralmente
supridos pela aplicação de dejetos. O déficit destes elementos deve ser suprido por adubação
química suplementar. Na tabela 3.5 é apresentado o balanço de nutrientes do milho, com
produtividade média anual de 10,0 t/ha, produzido em duas safras anuais.
94
Tabela 3.5: Balanço de nutrientes do milho no sistema integrado suinocultura
agricultura.
Nutriente
Exportados (grão)
Dejetos (esterqueira)
Supridos por adubação química
11.272,50 kg
6.435,00 kg
4.837,50 kg
Fósforo (P2O5)
5.100,98 kg
5.100,98 kg
Potássio (K2O)
9.153,00 kg
4.306,50 kg
Nitrogênio
--4.846,50 kg
A área agrícola necessária para a alocação dos dejetos é obtida pelo coeficiente entre a
quantidade de fósforo produzida no ano e a quantidade do elemento extraída pelo milho
(107,96 kg/haano). Efetivando os cálculos obtém-se uma demanda de 47,25 ha de terras
agriculturáveis para a aplicação dos dejetos.
A área total demandada pelo sistema integrado suinocultura agricultura é de 47,45
ha. Os produtores de suínos que não dispuserem desta área agricultável em suas propriedades
devem contratar a área remanescente junto a terceiros. No entanto, deve-se avaliar a
viabilidade da exportação dos dejetos. A alta diluição, comum na maior parte das
propriedades, apontada por autores como Seganfredo (2000), Scherer (1997), pode
inviabilizar esta prática. A influência da diluição na viabilidade técnica e econômica da
integração suinocultura agricultura é discutida no tópico 3.2.2.
3.2.2 Influência da diluição no desempenho do sistema
O problema mais crítico provocado pela diluição dos dejetos é referente à sua
viabilidade para o uso como fertilizante agrícola, que depende da relação valor econômico dos
nutrientes NPK versus custo de aplicação nas lavouras.
O volume de nutrientes NPK aplicados por hectare cultivado equivale a 302,65 kg de
uréia; 234,69 kg de superfosfato triplo e 151,90 kg de cloreto de potássio. Valorando estas
quantias, estima-se uma economia de R$ 669,57 por hectare. No entanto, o ―lucro líquido‖ da
aplicação do biofertilizante depende do custo de aplicação destes nutrientes nas lavouras. Este
custo é influenciado pela diluição dos dejetos. Convém destacar que a quantidade de
nutrientes a ser aplicado depende da extração de nutrientes pela cultura. Independente da
diluição dos dejetos, estes nutrientes deverão ser supridos, sob pena de comprometer a
produtividade da safra. A diluição aumenta o volume de dejetos a ser aplicado e não na
quantidade de nutrientes a ser aplicada em determinada área.
95
O volume de dejetos a ser aplicado por hectare de área plantada é função da sua
concentração em nutrientes, que por sua vez, depende do conteúdo de água presente nos
dejetos. Como apresentado na tabela 3.4, a diluição reduz o valor econômico dos dejetos.
Como referência, um tanque com 3,0 m3 de dejetos III tem um valor de R$ 54,80. O mesmo
volume, utilizando o dejeto V, tem um valor de R$ 27,40.
Quanto ao custo de aplicação, este é calculado com base na remuneração da hora
máquina/operador do conjunto trator/distribuidor de fertilizante. Quanto maior a diluição,
maior será o tempo de uso destes equipamentos, aumentando os custos de aplicação. Uma
prática muito comum na região é locar as máquinas, uma vez que não são todos os produtores
que dispõem destes equipamentos na propriedade. O custo de locação está cotado na região
em R$ 50,00 por hora-máquina de trabalho. Já o tempo de aplicação depende das operações
de coleta, transporte e distribuição, conforme menção no item 2.4.2 “Coeficientes técnicos da
etapa agricultura”. No Apêndice C.1 é apresentada a memória dos cálculos do tempo de
aplicação dos dejetos na lavoura. A tabela 3.6 apresenta a análise econômica da utilização dos
dejetos suínos como fertilizante agrícola nas lavouras de milho.
Tabela 3.6: Análise econômica da utilização dos dejetos suínos como fertilizante
agrícola nas lavouras de milho em função da diluição.
Item
N° de tanques/ha
Dejeto I Dejeto II Dejeto III Dejeto IV
8,15
10,19
12,22
16,30
Dejeto V
24,44
Tempo total (hm/ha)
3,47
4,34
5,21
6,94
10,42
Gasto de combustível: aplicação (l/ha)
3,47
4,34
5,21
6,94
10,42
173,60
1,64
217,00
1,32
260,40
1,08
347,20
0,82
520,81
0,53
Custo de aplicação do fertilizante (R$/ha)
Tempo máx. aplicação / tanque (hm)
O tempo médio de aplicação gasto para a coleta, transporte e distribuição dos dejetos
na lavoura de milho foi estimado em 24,76 min./tanque aplicado. Este valor foi obtido do
coeficiente entre o tempo total gasto na operação e o número de tanques aplicado. Este valor é
igual para os cinco níveis de diluição estudados. O que varia é o gasto médio por hectare
cultivado. Utilizando o dejeto I, demanda-se de 3,47 hm por hectare cultivado. Para o dejeto
V, o tempo médio de aplicação é de 10,42 hm/ha.
O custo de aplicação é estimado tendo como referência uma cotação da hora-máquina
de R$ 50,00. Nesta cifra, cada tanque aplicado tem um custo de R$ 20,63. O dejeto I
apresenta um custo de aplicação R$ 173,60 por hectare cultivado. O dejeto V apresenta um
96
custo médio de R$ 520,81 por hectare. Este valor representa três vezes o custo de aplicação
do dejeto I.
Nas cinco simulações de diluição avaliadas, a aplicação dos dejetos como
biofertilizante é viável. No entanto, com o aumento do percentual de água, a atratividade é
reduzida. Convém destacar que a distância máxima percorrida para a aplicação é de 590 m
(percurso de ida e volta), com um tempo médio de aplicação de 25 minutos por tanque. No
entanto, é improvável ocorrerem situações onde o lote de cultivo tenha dimensões na forma de
um quadrado. Em terrenos com geometria irregular e com desníveis, o tempo de aplicação
provavelmente será maior do que o encontrado nas simulações. Utilizando o dejeto I, o tempo
máximo de aplicação (coleta, transporte e distribuição) é de 1,64 horas. Para o dejeto V, o
tempo máximo estimado é de 0,53 h (32 minutos).
3.2.3 Análise energética
O sistema integrado suinocultura agricultura é constituído por duas etapas:
suinocultura e agricultura. As entradas de energia no sistema correspondem à energia
consumida diretamente no sistema produtivo (insumos) e a energia depreciada pelo uso da
infraestrutura produtiva, representada pelos equipamentos, construções, máquinas e
implementos agrícolas. A avaliação energética da etapa suinícola foi apresentada no item
3.1.1.
3.2.3.1 Etapa agricultura
Neste tópico é descrita a avaliação energética da etapa agricultura. Os resultados
obtidos referem-se à produção de milho grão em sistema de plantio direto mecanizado. A
produtividade é de 10,0 t/ha (12% umidade), obtidos em duas safras no ano, com uma área
produtiva estimada em 47,25 ha.
As máquinas e implementos agrícolas, uma esterqueira e um distribuidor de
fertilizante compõem a infraestrutura do agrossistema. O tempo de uso dos equipamentos é
proporcional à área de plantio (exceto esterqueira, que depende da produção de dejetos dos
suínos). No caso do conjunto trator/distribuidor de biofertilizante, o tempo de uso depende
ainda da diluição dos dejetos, que influencia no volume a ser aplicado. Utilizando o dejeto III,
o volume a ser aplicado é de 1.733 m3/ano. Da tabela 3.6 se obtém que são necessários 5,21
97
hm/ha (246,08 hm/ano) para distribuir este volume de dejetos nas lavouras. O tempo total de
uso do trator agrícola – para a execução das operações de preparo do solo, plantio, cultivo e
distribuição do biofertilizante, é de 462,25 hm/ano (operações agrícolas + aplicação
biofertilizante).
Quanto aos insumos gastos na produção de milho, foram considerados os defensivos
agrícolas, a semente de milho, o calcário, os fertilizantes (N e K2O) supridos por adubação
química (tabela 3.5) e o combustível gasto nas operações agrícolas e na distribuição dos
dejetos.
A tabela 3.7 apresenta a composição da matriz energética da etapa agricultura. Os
valores indicados nesta tabela representam as entradas e saídas de energia para uma área de
cultivo de 47,25 ha, em um ano de produção (duas safras). A memória de cálculos das
entradas energéticas do sistema está disposta no apêndice D.
Tabela 3.7: Matriz energética da etapa agricultura para um ano de produção.
Item
Entradas Energéticas
Renováveis
Mão-de-obra
Sementes
Não-renováveis
Defensivos
Nitrogênio
Potássio
Combustível (L)
Calcário
Infraestrutura
Saídas Energéticas
n.r: não representativo.
Energia
Participação
809,72
100%
63,27
0,50
62,77
7,80%
0,79%
99,21%
746,57
268,89
353,14
38,76
50,26
0,01
35,51
92,20%
36,02%
47,30%
5,19%
6,73%
n.r
4,76%
7.796,25 GJ
---
Utilizando o critério do fósforo de base, a utilização dos dejetos suínos para
fertilização do plantio de milho forneceu: 57% da demanda de nitrogênio, 47% do potássio e
100% das necessidades de fósforo. Mesmo assim, na composição da matriz energética do
sistema milho, a fertilização continuou sendo o item com maior representatividade, 48,40%.
Os fertilizantes representaram ainda 52,49% das entradas não-renováveis da etapa. O
nitrogênio foi responsável por 47,30% das entradas não-renováveis. O nutriente contribuiu
com 7,47 GJ/ha, o que representa 43,61% das entradas energéticas totais. Isto se deve às
características do milho, que demanda de grandes quantias de nitrogênio e potássio para o seu
98
cultivo. Caso o critério de aplicação fosse o nitrogênio, não haveria gastos com fertilizantes.
No entanto, o fósforo estaria em excesso no sistema, podendo contaminar o ecossistema local.
O combustível contribuiu com 1,06 GJ/ha, que representa 6,21% das entradas totais de
energia. O insumo contribuiu com 6,73% das entradas não-renováveis. Comparando as cifras
apresentadas neste trabalho com dados da literatura, verifica-se que consumo de combustível
tem baixa participação na matriz energética do agrossistema milho. No sistema avaliado por
Bueno (2002), que emprega sistema de plantio convencional, o combustível contribuiu com
3,06 GJ/ha. A menor participação do combustível na produção agrícola deve-se ao sistema de
plantio utilizado. No plantio direto, as operações de preparo do solo são reduzidas. Etapas
intensivas, com a subsolagem e nivelamento do solo, que demandam alto consumo
energético, são dispensados. Além disso, a aplicação de biofertilizante é uma etapa menos
intensiva em energia quando comparada com as operações de preparo do solo.
Na avaliação do índice de participação de fontes não-renováveis na matriz do sistema
milho percebe-se baixa renovabilidade de seu sistema produtivo. As fontes não-renováveis
representaram 92,20% das entradas energéticas. Estes resultados corroboram com o obtido
por Bueno (2002), que em seu estudo, obteve 88% de participação de fontes de energia nãorenováveis.
A produtividade energética (energia/área) encontrada foi de 165 GJ/ha, e a produção
de proteína foi estimada em 790 kg/ha. Quanto ao custo não-renovável para produção de
proteína, o valor encontrado foi de 13,43 MJ/kg, conforme tabela 3.8.
A produção de milho com fertilização por dejetos suínos foi comparada com um
roteiro técnico similar que emprega fertilizantes químicos. O roteiro técnico é o mesmo,
seguindo as orientações de Mattoso e Melo Filho (2009). A operação de distribuição dos
dejetos é substituída pela aplicação de adubação de cobertura. Neste novo roteiro, o gasto com
combustível é menor. No entanto, aumenta-se a demanda por fertilizantes químicos. Esta
comparação visa avaliar a contribuição da integração energética para o desempenho da etapa
agricultura. Na agricultura integrada, a energia dos nutrientes fornecidos pelos dejetos suínos
não é computada, pois o fluxo de nutrientes fica dentro dos limites do volume de controle. Na
avaliação energética só se considera os fluxos que atravessam a fronteira do agrossistema.
A reciclagem dos dejetos suínos como fertilizante agrícola aumenta em cerca 50% a
eficiência energética da produção de milho, revelando a efetividade energética deste tipo de
operação. A eficiência não-renovável da etapa agrícola integrada foi de 10,44, enquanto que
no sistema não-integrado o índice foi avaliado em 6,64. O custo energético não-renovável da
proteína vegetal produzida também menor (57,2% inferior).
99
Os valores aportados na literatura estão próximos aos dados estimados para a
agricultura não-integrada. Estudando a produção de milho em plantio convencional no Estado
de São Paulo, Bueno (2002) encontrou eficiência cultural de 9,01 e eficiência não-renovável
de 10,22. MELO et al. (2007), avaliando o sistema de plantio direto no Estado do Paraná
encontrou eficiência cultural de 4,85 e eficiência não-renovável de 4,97. Pimentel e Pimentel
(2008), avaliando a produção americana encontraram eficiência cultural de 3,84 e eficiência
não-renovável de 4,10.
A tabela 3.8 apresenta os indicadores energéticos da produção de milho com e sem
integração à etapa suinocultura. Ambos os sistemas têm uma produção energética de 7,80
TJ/ano. A produção anual de proteína vegetal (proteína do milho) foi estimada em 37,33 t.
Tabela 3.8: Indicadores de desempenho da etapa agricultura integrada e nãointegrada.
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
NR)
Etapa agricultura
sistema integrado
9,63
Agricultura não-integrada
6,30
10,44
6,64
Produtividade energética (PEn.)
165 GJ/ha
165 GJ/ha
Produção de proteína por área (PPr.)
790 kg/ha
790 kg/ha
13,43 MJ/kg
31,35 MJ/kg
15,80 GJ/ha
23,86 GJ/ha
92,20%
94,90%
47,25 ha
47,25 ha
Custo não-renovável da proteína (CNR pr.)
Intensidade de uso não de energias nãorenováveis (INR)
Índice de participação não-renovável (IR)
Demanda de Área (DA)
3.2.3.2 Sistema integrado
Neste tópico são apresentados os resultados para o sistema integrado suinocultura
agricultura. A tabela 3.9 apresenta a síntese da matriz energética do sistema integrado.
A suinocultura tem como produto os suínos terminados. A energia produzida pela
etapa suinocultura é estimada em 1,62 TJ/ano. Já na etapa agrícola, que tem como produto o
milho grão, a oferta de energia é estimada em 7,80 TJ/ano. Assim, energia total produzida
pelo sistema integrado suinocultura agricultura é de 9,41 TJ/ano. A produção de suínos
representa 17% da energia produzida pelo sistema integrado, enquanto que a agricultura
representa 83%. A produtividade energética do sistema integrado é de 198,37 GJ/ha.
O reaproveitamento dos nutrientes presentes nos dejetos suínos como fertilizante
agrícola na produção de grãos, além de diminuir os impactos ambientais associados ao
100
lançamento dos efluentes da suinocultura no ambiente, aumenta a eficiência cultural
energética da propriedade. A suinocultura é uma atividade deficitária sob o ponto de vista
energético, importando grande parte de sua demanda.
Tabela 3.9: Matriz energética do sistema integrado suinocultura agricultura para um
ano de produção.
Item
Energia
Participação
Entradas Energéticas
Etapa Suinocultura
Renovável
Não-renovável
7.798,94 GJ
5.280,83 GJ
2.518,10 GJ
90,6%
67,7%
32,3%
Etapa Agricultura
Renovável
Não-renovável
809,72
63,15
746,57
9,4%
7,8%
92,2%
Sistema Integrado
Renovável
Não-renovável
8.608,66
5.343,98
3.264,68
100%
62,1%
37,9%
Etapa Suinocultura
1.616,36 GJ
82,8%
Etapa Agricultura
7.796,25 GJ
17,2%
Sistema Integrado
9.412,61 GJ
100%
Saídas Energéticas
No entanto, quando a atividade é integrada à produção de milho, nas condições
propostas neste trabalho, os indicadores energéticos se invertem. Integrada com a produção de
milho, o agrossistema passa a ser auto-suficiente em energia. O sistema integrado
suinocultura agricultura apresenta uma eficiência cultural de 1,09. Assim, para cada MJ de
energia investido no sistema, tem-se um retorno líquido de 0,09 MJ. Desta forma, o sistema
deixa de ser um importador líquido para exportar energia. A eficiência não-renovável do
sistema integrado foi avaliada em 2,88.
A produção anual de milho foi estimada em 472,50 t. Na composição da ração suína,
este produto representa em torno 79% dos insumos utilizados. Considerando uma demanda de
ração de 414,33 t/ano estima-se que a demanda por milho seja 327,32 t/ano. Assim, em
condições normais de safra, o sistema integrado seria auto-suficiente em milho, chegando a
produzir um excedente de 145,18 t/ano. Este excedente poderia ser comercializado, abatendo
as demandas por outros insumos, como o farelo de soja, por exemplo. No entanto, deve-se
considerar que estes resultados consideram uma safra cheia, sem quebras de produtividade.
101
Eventuais intempéries ambientais e/ou manejo deficiente do sistema podem comprometer
estes resultados.
O sistema recicla 96% da proteína investida na etapa produtiva sob a forma de ração.
O consumo de proteína na produção de suínos é de 58,00 t/ano. A produção foi estimada em
55,72 t/ano, sendo 34% de proteína animal e 66% de origem vegetal. A produção de proteína
por área foi estimada em 1,17 t/ha, com uma demanda de energia não-renovável de 58,74
MJ/kg.
A integração da agricultura com a produção de suínos reduziu em 57% as entradas
não-renováveis da produção de milho, quando comparada à execução da atividade sem
integração. Com a aplicação dos dejetos suínos na fertilização do milho, tem-se um aumento
no consumo de combustível. No entanto, este aumento é compensado pela redução na
demanda por fertilizantes químicos. No agrossistema milho, os fertilizantes (principalmente o
nitrogênio) são os principais insumos energéticos. Reduções na demanda deste insumo
implicam em aumentos da eficiência energética do sistema. A tabela 3.10 apresenta os
indicadores de desempenho do sistema integrado, sintetizando o disposto nas discussões
anteriores.
Tabela 3.10: Indicadores de desempenho do sistema integrado suinocultura
agricultura.
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
Valor
1,09
NR)
Produtividade energética (PEn.)
Produtividade protéica (PPr.)
Custo energético da proteína (CER pr.)
2,88
198,37 GJ/ha
1,17 t/ha
154,89 MJ/kg
Custo energia não-renovável da proteína (CNR pr.)
58,74 MJ/kg
Intensidade de uso não de energias não-renováveis (INR)
68,80 GJ/ha
Índice de participação não-renovável (IR)
37,9%
Proteína recuperada (PR)
96%
Relação prot. vegetal cons. / prot. animal prod. (1/PR)
1,04
Demanda de Área (suinocultura + agricultura) (DA)
47,45 ha
102
3.3 INTEGRAÇÃO SUINOCULTURA PISCICULTURA
3.3.1 Demanda por terras agriculturáveis
A área ocupada pelo sistema integrado suinocultura piscicultura é função da
infraestrutura da etapa suinocultura e dos tanques de peixes (etapa piscicultura). Neste estudo
adotou-se a relação de 60 suínos/ha. Assim, para alocar um lote com 500 animais, os tanques
de peixes ocupam uma área de 8,33 ha de lâmina de água. A área total de cultivo do sistema
integrado é estimada em 8,55 ha (suinocultura+piscicultura).
As restrições quanto à viabilidade deste sistema integrado são: disponibilidade de água
para alimentar os tanques; disponibilidade de áreas para a construção dos tanques; solos
acidentados ou com limitações para a prática da piscicultura; e limitações de mercado quanto
à aceitabilidade do pescado produzido.
Outra limitação é referente aos aspectos ambientais. As pesquisas da EPAGRI,
apresentados nos trabalhos de Pilarski et al. (2004); Casaca e Tomazelli Jr. (2001); dentre
outros, demonstraram a viabilidade ambiental, sanitária e econômica da produção de pescado
em consórcio com a suinocultura. No entanto, é fundamental o emprego de técnicas de
despesca sustentáveis, preconizadas nos trabalhos apresentados pelos referidos autores, sob
pena de causar sérias agressões ao ambiente natural. Além disso, convém destacar que a
piscicultura requer licenciamento ambiental específico para o funcionamento. Este
licenciamento é específico da piscicultura, sendo independente da atividade suinícola.
3.3.2 Influência da diluição no desempenho do sistema
O sistema integrado suinocultura piscicultura é dimensionado com base na produção
total de matéria pelo lote, não sendo influenciado pela diluição dos dejetos.
3.3.3 Análise energética
O sistema integrado suinocultura piscicultura é constituído por duas etapas:
suinocultura e piscicultura. As entradas de energia no sistema correspondem à energia
consumida diretamente no sistema produtivo (insumos) e a energia depreciada pelo uso da
103
infraestrutura produtiva das etapas suinocultura e piscicultura. A avaliação energética da etapa
suinícola foi apresentada no item 3.1.1.
3.3.3.1 Etapa piscicultura
Neste tópico, é descrita a avaliação energética da etapa piscicultura, para um ano de
produção. O sistema de produção é o policultivo integrado com produtividade estimada em
6,0 t/ha. A área ocupada pelos tanques de peixes é de 8,33 ha de lâmina de água. Assim,
espera-se uma produção anual de 50 t de pescado.
No policultivo, são produzidas nove espécies diferentes de peixes. A composição da
carne destas espécies influencia na produção energética e na oferta de proteína pelo sistema.
A composição da carne de cada espécie é fornecida pela tabela 2.20. Já a tabela 2.12, fornece
a estimativa da produtividade para cada espécie no policultivo. Com base nestas duas tabelas,
pode-se estimar a produção de energia e oferta de proteína na etapa piscicultura (tabela 3.11).
Tabela 3.11: Produção de energia e proteína no policultivo integrado.
Espécie
Carpa comum
Produção
25,00 t/ano
Energia
107,25 GJ
Proteína
3.054,69 kg
Carpa prateada
7,50 t/ano
16,60 GJ
475,00 kg
Carpa cabeça grande
6,67 t/ano
24,98 GJ
1.250,16 kg
Carpa capim
1,67 t/ano
25,93 GJ
1.071,25 kg
Tilápia do Nilo
3,33 t/ano
6,60 GJ
321,88 kg
Cascudo
0,83 t/ano
6,57 GJ
202,40 kg
Bagre americano
1,67 t/ano
6,57 GJ
202,40 kg
Bagre africano
1,67 t/ano
6,57 GJ
202,40 kg
Jundiá
1,67 t/ano
3,28 GJ
101,20 kg
50,00 t/ano
204,34 GJ
6.881,35 kg
Policultivo
A energia total produzida pelo policultivo foi estimada em 204,34 GJ/ano, o que
representa uma produtividade energética de 24,52 GJ/ha. A oferta de proteína foi estimada em
6,88 t/ano, o que representa uma produtividade protéica de 825,76 kg/ha.
Quanto às entradas energéticas, estas foram estimadas em 31,09 GJ. As fontes nãorenováveis contribuíram com 75,73% das entradas energéticas. O principal componente
energético desta etapa foi a energia depreciada pelo uso da infraestrutura (23,55 GJ/ano). Este
item contribuiu com 99,98% das entradas não-renováveis e com 75,72% das entradas totais. A
forte participação do item infraestrutura deve-se basicamente ao baixo consumo de insumos
104
no sistema produtivo. A demanda por nutrientes foi fornecida pelos dejetos suínos, restando
como apenas suprir as necessidades de calcário.
Os alevinos foram o item com maior representatividade nas entradas renováveis do
sistema, contribuindo com 6,58 GJ/ano. A cifra representa 87,17% das entradas renováveis.
Os alevinos contribuem com 21,15% dos dispêndios energéticos totais do policultivo.
A tabela 3.12 apresenta a composição da matriz energética da etapa piscicultura no
sistema integrado suinocultura piscicultura. Os dados são apresentados para um ano de
produção, em uma área de 8,33 ha. A memória de cálculos das entradas energéticas do
sistema está disposta no apêndice E.
Tabela 3.12: Matriz energética da etapa piscicultura integrada para um ano de
produção.
Item
Entradas Energéticas
Energia
Participação
31.089,99 MJ
100%
Renováveis
Mão-de-obra
Alevinos
7.544,70 MJ
967,81 MJ
6.576,88 MJ
24,27%
12,83%
87,17%
Não-renováveis
Infraestrutura
Calcário
23.545,29 MJ
23.541,75 MJ
3,54 MJ
75,73%
99,98%
0,02%
Saídas Energéticas
204.341,67 MJ
---
O policultivo integrado à suinocultura foi comparado com a execução de um
policultivo não integrado. Neste caso, a adubação dos tanques é realizada pela aplicação de
fertilizantes químicos. A adubação visa fornecer as necessidades de nitrogênio e fósforo, pela
aplicação de uréia e superfosfato triplo. No entanto, quando se trabalha com fertilizantes
químicos a dinâmica alimentar do viveiro é alterada. A utilização de fertilizantes químicos
explora apenas a cadeia planctônica, reduzindo de 20 a 30% a produtividade do policultivo
(CASACA, 2010). Como indicativo, será utilizada a composição do policultivo apresentado
para a etapa piscicultura no BSI (tabela 2.15), com produtividade estimada em 4,4 t/ha.
Quanto às entradas energéticas fazem-se as seguintes considerações. Os roteiros
técnicos da piscicultura integrada e não-integrada são similares. A infraestrutura produtiva, o
dispêndio de mão-de-obra e a demanda de calcário serão considerados iguais nos dois
sistemas. No entanto, a quantidade de energia demandada para o povoamento dos viveiros
(alevinos) e adubação dos tanques (nitrogênio e fósforo) diferem-se significativamente. O
povoamento é diferente nos dois sistemas. Além disso, no policultivo integrado a energia dos
105
nutrientes fornecidos pelos dejetos suínos não é computada, uma vez que os nutrientes ficam
dentro dos limites do volume de controle.
No policultivo não-integrado, as entradas energéticas totalizaram 67,15 GJ/ha. A
participação não-renovável nas entradas energéticas foi de 99,19%. Os itens com maior
representatividade nos dispêndios energéticos foram os fertilizantes químicos, que
contribuíram com 64,33 GJ/ha. A cifra representa 95% das entradas energéticas do
policultivo. A produção energética é estimada em 16,96 GJ/ha, com uma oferta de proteína de
668,04 kg/ha. A tabela 3.13 apresenta a composição da matriz energética da piscicultura nãointegrada para um ano de produção em 8,33 ha de área de cultivo.
Tabela 3.13: Matriz energética da etapa piscicultura não-integrada para um ano de
produção.
Item
Entradas Energéticas
Energia
Participação
564.165,67 MJ
100,00%
Renováveis
Mão-de-obra
Alevinos
4.552,70 MJ
968,20 MJ
3.584,50 MJ
0,81%
21,27%
78,73%
Não-renováveis
Infraestrutura
Calcário
Fertilizantes
912.750,47 MJ
23.541,75 MJ
3,54 MJ
889.205,18 MJ
99,19%
4,17%
n.r
95,0%
Saídas Energéticas
n.r: não representativo.
141.297,81MJ
---
Avaliando as tabelas 3.12 e 3.13, verifica-se que a reciclagem dos dejetos suínos como
fertilizante nos tanques de peixes aumenta em 45% a produtividade energética do sistema.
Além disso, a demanda por energias não-renováveis é reduzida em 95,8%. A eficiência nãorenovável do policultivo integrado foi de 8,68. No policultivo não-integrado este índice cai
para 0,25.
Convém destacar que a produção de pescado em policultivo com fertilização química
não é uma atividade com grande difusão. Normalmente, é fornecida ração peletizada, visando
aumentar a produtividade dos viveiros. Isto não garante, no entanto, que os sistemas sejam
energeticamente eficientes. Exemplos disso podem ser encontrados na literatura. Pimentel e
Pimentel (2008), avaliando a prática do policultivo em Israel, obtiveram uma eficiência
cultural de 0,10. A eficiência não-renovável do sistema foi avaliada em 0,14. O sistema era
adubado com fertilizantes químicos e os alevinos recebiam alimentação suplementar na forma
de ração peletizada.
106
O custo não-renovável da produção da proteína foi reduzido em 96,6% com a
integração do policultivo. No policultivo integrado, o custo não-renovável é de 3,42 MJ/kg.
Para o policultivo não-integrado, este custo foi estimado em 10,52 MJ/kg. No policultivo
israelense, Pimentel e Pimentel (2008) encontraram um custo não-renovável de 270,77 MJ/kg,
acima dos valores aportados neste trabalho.
A tabela 3.14 apresenta os indicadores energéticos do policultivo com e sem
integração com a etapa suinocultura (no policultivo integrado considera-se apenas a etapa
piscicultura do sistema integrado suinoculturapiscicultura, tanto na contabilidade
energética, quanto na demanda de área).
Tabela 3.14: Indicadores de desempenho da etapa piscicultura integrada e nãointegrada.
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
Etapa piscicultura no
policultivo integrado
6,57
Piscicultura não-integrada
0,25
NR)
8,68
0,25
Produtividade energética (PEn.)
24,52 GJ/ha
16,96 GJ/ha
825,76 kg/ha
668,04 kg/ha
Custo energia não-renovável da proteína (CNR pr.)
3,42 MJ/kg
100,52 MJ/kg
Intensidade de uso de energias não-renováveis (INR)
2,83 GJ/ha
67,15 GJ/ha
Índice de participação não-renovável (IR)
75,73%
99,50%
Demanda de Área (DA)
8,33 ha
8,33 ha
Produtividade protéica (PPr.)
3.2.3.2 Sistema integrado
Neste tópico são apresentados os resultados para o sistema integrado suinocultura
piscicultura. A tabela 3.15 apresenta a síntese da matriz energética do sistema integrado. Os
resultados são avaliados para um ano de produção, em área de cultivo de 8,53 ha.
A suinocultura tem como produto os suínos terminados. A energia produzida pela
etapa suinocultura é estimada em 1,62 TJ/ano. Já na etapa piscicultura, que tem como produto
o pescado, a oferta de energia é estimada em 204,34 GJ/ano. Assim, energia total produzida
pelo sistema integrado suinocultura agricultura é de 1,82 TJ/ano. Os suínos representam
82,8% da produção energética, enquanto que o pescado contribui com 17,2%. A
produtividade energética do sistema integrado é de 213,36 GJ/ha. Já a produtividade protéica
foi estimada em 2,95 t/ha.
107
Tabela 3.15: Matriz energética do sistema integrado suinocultura piscicultura para
um ano de produção.
Item
Energia
Participação
Entradas Energéticas
Etapa Suinocultura
Renovável
Não-renovável
7.798,94 GJ
5.280,83 GJ
2.518,10 GJ
99,6%
67,7%
32,3%
Etapa Piscicultura
Renovável
Não-renovável
31,09 GJ
7,54 GJ
23,55 GJ
0,40%
24,3%
75,7%
Sistema Integrado
Renovável
Não-renovável
7.830,03 GJ
5.288,38 GJ
2.541,65 GJ
100%
67,5%
32,5%
1.616,36 GJ
82,8%
Etapa Piscicultura
204,37 GJ
17,2%
Sistema Integrado
1.820,73 GJ
100%
Saídas Energéticas
Etapa Suinocultura
Tal como no sistema integrado agricultura, o reaproveitamento dos nutrientes
presentes para a adubação dos viveiros melhora o desempenho energético da granja. A
eficiência cultural da etapa suinocultura é de 0,21. Quando integrada à piscicultura, o índice
aumenta em 10%, passando a ser de 0,23. Já a eficiência não-renovável teve um incremento
de 12,5%, passando de 0,64 para 0,72.
O sistema integrado recicla 43,3% da proteína investida na etapa produtiva sob a
forma de ração. O consumo de proteína investida no agrossistema é de 58,00 t/ano, enquanto
a produção de proteína é estimada em 25,13 t (suínos+pescado). O custo de energia nãorenovável foi estimado em 101,13 MJ/kg. A integração reduziu em 36,42% a demanda não
renovável para produzir a proteína animal. Na tabela 3.16, são apresentados os indicadores de
desempenho do sistema integrado, sintetizando o disposto nas discussões anteriores.
108
Tabela 3.16: Indicadores de desempenho do sistema integrado suinocultura
piscicultura.
Indicador
Valor
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
0,23
NR)
0,72
Produtividade energética (PEn.)
213,36 GJ/ha
Produtividade protéica (PPr.)
2,95 t/ha
Custo energético da proteína (CER pr.)
311,54 MJ/kg
Custo não-renovável da proteína (CNR pr.)
101,13 MJ/kg
Intensidade de uso não de energias não-renováveis (INR)
297,85 GJ/ha
Índice de participação não-renovável (IR)
32,5%
Proteína recuperada (PR)
43,3%
Relação prot. vegetal cons. / prot. animal prod. (1/PR)
2,31
Demanda de Área (suinocultura +piscicultura) (DA)
3.4
INTEGRAÇÃO
SUINOCULTURA
8,53 ha
BIODIGESTOR
PISCICULTURA/
AGRICULTURA
3.4.1 Demanda por terras agriculturáveis
A área ocupada pelo BSI é função da infraestrutura das etapas suinocultura,
biodigestor (biodigestor, tanques de sedimentação, depósito de biofertilizante), tanque de
peixes e da área destinada às lavouras de milho. A área total das etapas
suinocultura/biodigestor é estimada em 0,2 ha.
A área ocupada pelo tanque de peixes é proporcional ao aporte de nutrientes no
viveiro. A tabela 3.17 apresenta o aporte de nutrientes e a concentração do biofertilizante
líquido afluente do tanque de peixes. A produção média diária de biofertilizante líquido é de
4,2 m3, representado 80% do volume total de dejetos suínos produzidos pela granja.
Tabela 3.17: Aporte de nutrientes e concentração do biofertilizante líquido no tanque
de peixes.
Item
Aporte diário
Aporte anual
Concentração
Nitrogênio
8,78 kg
2.895,75 kg
2,09 kg/m3
Fósforo (P2O5)
8,50 kg
2.805,54 kg
2,02 kg/m3
Potássio (K2O)
4,83 kg
1.593,41 kg
1,15 kg/m3
33,00 kg
2.805,54 kg
7,86 kg/m3
Sólidos totais
109
O biofertilizante líquido, de acordo com a tabela 3.17, apresenta uma relação N: P de
2,36N: 1P. Nestas condições, Casaca (2010) estima que a área de cultivo da etapa piscicultura
deve ser de 4,0 ha. Este valor foi estimado pelo referido pesquisador com base nas
recomendações de Lin et al. (1992).
Quanto à área ocupada pela etapa agricultura, esta depende do balanço de nutrientes
do milho. Este balanço é realizado utilizando o mesmo procedimento apresentado para a
cultura no item 3.1.1. No entanto, a oferta de nutrientes no biofertilizante é diferente do dejeto
bruto, oriundo da esterqueira. No BSI, uma fração dos nutrientes está diluída no efluente
líquido (biofertilizante líquido) e outra parte no biofertilizante sólido (fração sedimentada no
tanque). A oferta de nutrientes no biofertilizante foi estimada com base nas tabelas 2.4
(características dos dejetos suínos) e 2.15 (distribuição média dos nutrientes NPK no
biofertilizante e no efluente líquido). A tabela 3.18 apresenta o balanço de nutrientes do
milho, com produtividade de 10,0 t/ha, produzido em duas safras anuais.
Tabela 3.18: Balanço de nutrientes do milho na etapa BSI.
Nutriente
Nitrogênio
Exportados (ano)
5.073 kg
Biofertilizante (ano)
3.539 kg
Fósforo (P2O5)
2.295 kg
2.295 kg
Potássio (K2O)
4.119 kg
2.713 kg
Supridos por adubação química
1.533 kg
--1.406 kg
A área agrícola necessária para a alocação do biofertilizante é obtida pelo coeficiente
entre a quantidade de fósforo presente no biofertilizante e a quantidade do elemento extraída
do solo pelo milho. Efetuando os procedimentos de cálculos, chega-se a uma demanda por
área de 21,26 ha para a aplicação do biofertilizante. Assim, a área total demandada pelo
sistema integrado suinocultura biodigestor piscicultura/agricultura é estimada em 25,46
ha.
A principal restrição quanto à viabilidade do BSI é de ordem financeira, uma vez que
os custos de implantação podem inviabilizar o projeto. A viabilidade econômica do BSI é
função das viabilidades de mercado para os produtos gerados, principalmente o biogás.
Apesar da importância desta avaliação, por motivos operacionais, a análise econômica não
será considerada neste trabalho.
Quanto às restrições territoriais, são apontadas duas potenciais limitações:
disponibilidade de água para alimentar o tanque de peixes, e área agricultável para viabilizar a
etapa agrícola. Caso a propriedade não disponha desta área para a prática da agricultura, o
biofertilizante poderá ser comercializado para propriedades vizinhas. O biofertilizante
110
representa 20% do volume total de dejetos, podendo ser facilmente transportado. Neste caso,
a área necessária para a operação do sistema integrado é estimada em 4,2 ha.
3.4.2 Influência da diluição no desempenho do sistema
As principais influências do aumento na diluição dos dejetos recaem sobre o
desempenho da etapa biodigestor e na viabilidade de utilização agrícola do biofertilizante. No
biodigestor, o aumento a diluição afeta o tempo de retenção hidráulica (TRH). Para um
volume fixo, operando em regime constante, o TRH é inversamente proporcional à vazão de
fluido pelo mesmo. Se a vazão duplicar, o TRH cai pela metade. Para a eficiência do
biodigestor, o TRH deve-se manter próximo de 30 dias. TRH muito baixo reduz a eficiência
do processo, ao passo que um TRH muito elevado reduz a disponibilidade de biogás. O
biodigestor foi dimensionado tendo como parâmetro o dejeto III. A produção diária é
estimada em 5,25 m3. Se a propriedade dispuser do dejeto I (3,7 m3/dia), o TRH será de 45
dias. Com o dejeto V, o TRH passa a ser de 15 dias.
O aumento da diluição, além de reduzir a produção de biogás, pode comprometer a
sanidade ambiental do sistema. O processo de digestão dos dejetos pode não ser completo.
Assim, os dejetos não devem ter sido totalmente estabilizados, podendo gerar problemas com
maus odores, proliferação de insetos e redução na qualidade fertilizante de seu efluente.
Quanto aos nutrientes, estes poderão não ser totalmente mineralizados, não estando
prontamente disponíveis as plantas.
Outro componente que pode sofrer influências no seu desempenho é o tanque de
sedimentação. O aumento na vazão diária poderá reduzir a eficiência do equipamento na
sedimentação do material sólido. Como conseqüência, o tanque de peixes poderá receber
aporte de nutrientes acima do que foi projetado. O excesso de nutrientes no viveiro reduz a
disponibilidade de oxigênio. A baixa qualidade da água pode reduzir a taxa de crescimento
dos peixes, ou ainda, aumentar a mortandade do cultivo.
As influências da diluição sob a etapa agrícola são similares ao verificado no sistema
integrado suinocultura agricultura. No entanto, é difícil estimar o nível de influência que a
diluição pode provocar sobre esta etapa. O funcionamento do separador de fases pode ser
completamente comprometido com o aumento da diluição. Assim, é difícil prever se o
balanço de nutrientes deste processo será preservado com o aumento da diluição. Além disso,
as relações de volume podem influenciar no volume de lodo produzido no tanque. O que se
111
pode prever é que os custos de aplicação aumentam com a diluição e que a eficiência do
sistema integrado pode ser seriamente comprometida.
3.4.3 Análise energética
O sistema integrado suinocultura biodigestor piscicultura/agricultura é constituído
por quatro etapas produtivas: suinocultura; biodigestor; piscicultura e agricultura. Visando
facilitar a apresentação e análise dos resultados, cada etapa será apresentada separadamente.
Após a apresentação dos resultados obtidos para cada etapa, será realizada a avaliação geral
de desempenho do sistema integrado, considerando todas as etapas. A avaliação energética da
etapa suinícola já foi apresentada e discutida no item 3.1.1.
3.4.3.1 Etapa biodigestor
A matriz energética da etapa biodigestor é apresentada na tabela 3.19. O produto
energético da etapa biodigestor é o biogás, cujo elemento de interesse é o gás metano. O lodo
estabilizado, efluente desta etapa, não será computado como saída energética, pois não
atravessa as fronteiras do volume de controle. A produção média diária de metano foi
estimada em 0,29 m3/suíno. Considerando um lote de 500 animais e ano útil (tempo de
permanência do lote) de 330 dias, a produção de biogás é de 47.334 m3/ano. A saída
energética correspondente é de 1,61 TJ. A memória de cálculo está disposta no apêndice F.
Tabela 3.19: Matriz energética da etapa biodigestor para um ano de produção.
Item
Energia
Participação
Entradas Energéticas
7,07GJ
100,00%
Não-renováveis
Biodigestor
Tanque de sedimentação
7,07 GJ
3,39 GJ
3,68 GJ
100%
47,95%
52,05%
Saídas Energéticas
1.606,53 GJ
---
As entradas energéticas da etapa biodigestor correspondem à energia depreciada pelo
uso dos equipamentos biodigestor e separador de fases. Como mencionado na metodologia, a
mão-de-obra operacional destes equipamentos foi desconsiderada.
112
Avaliando a matriz energética da etapa biodigestor, pode-se constatar que a mesma
apresenta um saldo energético líquido de 1.599,48 GJ. Comparando com a energia produzida
na forma de carne suína (1,62 TJ), o metano aumenta em 99% a oferta de energia. As cifras
apresentadas demonstram o potencial energético que é desperdiçado quando a granja não
utiliza o biodigestor para a estabilização dos dejetos suínos.
A energia do biogás pode ser utilizada para diversos fins, tais como cocção,
aquecimento de água, calefação de ambientes, tração mecânica, ou ainda ser utilizado para
geração de energia elétrica. A tabela 3.20 apresenta o equivalente energético do biogás para
diferentes insumos utilizados nas propriedades.
Tabela 3.20: Equivalente energético do biogás produzido na etapa biodigestor.
Insumo
Ano
Biogás (66% CH4)
Mês
3
3.769,1 m3
45.228,9 l
3.769 l
34.568,7 kg
2.880 kg
111,6 GWh
37,2 GWh
78.575,1 m
Diesel (equivalente)
GLP (equivalente)
Energia Elétrica (equivalente)
17
Potência elétrica disponível
2h de uso diário
676,15 kW
4h de uso diário
338,07 kW
8h de uso diário
169,04 kW
As estimativas apresentadas para a produção energética da etapa biodigestor
representam o potencial energético e não a energia que realmente está disponível para o uso.
Quedas bruscas de temperatura, excesso de diluição e a entrada de elementos tóxicos no reator
podem comprometer significativamente a eficiência do processo. É pouco provável que, em
nível de operação, o potencial energético seja totalmente explorado. No entanto, os valores
apresentados servem como balizador para avaliar a energia que pode ser produzida pela
inserção de um biodigestor em propriedades suinícolas.
3.4.3.2 Etapa piscicultura
Neste tópico é descrita a avaliação energética da etapa piscicultura, para um ano de
produção. O sistema de produção é o policultivo integrado com produtividade estimada em
4,4 t/ha. A área ocupada pelos tanques de peixes é de 4,0 ha de lâmina de água. Assim,
17
Eficiência de conversão do conjunto motor-gerador de 25%.
113
espera-se uma produção anual de 17,76 t de pescado. Convém destacar que, na concepção
utilizada neste trabalho, o tanque de algas foi subtraído da etapa piscicultura. Na concepção
original, preconizada pelo Tecpar, este componente estava presente. A inserção deste
componente provavelmente iria modificar os resultados de desempenho energético e da
demanda de área da etapa piscicultura.
No policultivo do BSI, são produzidas quatro diferentes espécies de peixes. A
produção energética e de proteína são apresentadas na tabela 3.21. O procedimento de cálculo
foi descrito no tópico 3.3.3.1.
Tabela 3.21: Produção de energia e proteína no policultivo integrado.
Espécie
Carpa comum
Produção
4,80 t/ano
Energia
20,59 GJ
Proteína
586,50 kg
Carpa prateada
5,76 t/ano
19,18 GJ
960,12 kg
Carpa cabeça grande
6,40 t/ano
24,90 GJ
1.028,40 kg
Cascudo
Policultivo
0,80 t/ano
3,15 GJ
97,15 kg
17,76 t/ano
67,82 GJ
2.672,17 kg
A energia total produzida pelo policultivo foi estimada em 67,82 GJ/ano, o que
representa uma produtividade energética de 16,96 GJ/ha. A oferta de proteína foi estimada em
2,67 t/ano, o que representa uma produtividade protéica de 668,04 kg/ha.
Quanto às entradas energéticas, estas foram estimadas em 14,24 GJ. As fontes nãorenováveis contribuíram com 84,65% das entradas energéticas. O principal componente
energético desta etapa foi a energia depreciada pelo uso da infraestrutura. Contribuindo com
uma entrada energética de 12,05 GJ/ano, o item contribuiu com 99,99% das entradas nãorenováveis e com 84,64% das entradas totais. A forte participação do item infraestrutura devese basicamente ao baixo consumo de insumos no sistema produtivo, uma vez que a demanda
por nutrientes foi fornecida pelo biofertilizante líquido.
Os alevinos foram o item com maior representatividade nas entradas renováveis do
sistema, contribuindo com 1,72 GJ/ano. A cifra representa 78,7% das entradas renováveis. Os
alevinos contribuem com 12,1% dos dispêndios energéticos totais do policultivo.
A tabela 3.22 apresenta a composição da matriz energética da etapa piscicultura no
BSI. Os dados são apresentados para um ano de produção, com área cultivo de 4,0 ha. A
memória de cálculos das entradas energéticas do sistema está disposta no apêndice G.
114
Tabela 3.22: Matriz energética da etapa piscicultura integrada no BSI para um ano de
produção.
Item
Entradas Energéticas
Energia
Participação
14.235,60 MJ
100%
Renováveis
Mão-de-obra
Alevinos
2.185,30 MJ
464,74 MJ
1.720,56 MJ
15,35%
21,27%
78,73%
Não-renováveis
Infraestrutura
Calcário
12.050,30MJ
12.048,60 MJ
1,70 MJ
84,65%
99,99%
0,01%
Saídas Energéticas
---
204.376,71 MJ
O desempenho energético do policultivo integrado do BSI é inferior ao verificado para
o modelo catarinense de piscicultura (sistema integrado suinocultura piscicultura). Como
preconizado por Casaca (2010), o desempenho ótimo do policultivo ocorre quando os viveiros
são alimentados com o dejeto ainda fresco. A queda de produção foi de 27,67% (quebra da
produção de carne), comprometendo a produtividade energética e a oferta de proteína. Mesmo
considerando as perdas de produtividade, o sistema continua a exportar energia. A eficiência
cultural do policultivo é de 4,76, enquanto a eficiência não-renovável é de 5,63. O custo nãorenovável da produção da proteína foi estimado em 4,51 MJ/kg. Na tabela 3.23, são
apresentados os indicadores energéticos da etapa piscicultura do BSI em comparação com o
policultivo catarinense.
Tabela 3.23: Indicadores de desempenho da etapa piscicultura integrada e nãointegrada.
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
NR)
Produtividade energética (PEn.)
Etapa piscicultura no
policultivo catarinense
6,57
Etapa piscicultura no
BSI
4,76
8,68
5,63
24,52 GJ/ha
16,96 GJ/ha
825,76 kg/ha
668,04 kg/ha
Custo energia não-renovável da proteína (CNR pr.)
3,42 MJ/kg
4,51 MJ/kg
Intensidade de uso não de energias não-renováveis (INR)
2,83 GJ/ha
3,01 GJ/ha
Índice de participação não-renovável (IR)
75,73%
84,65%
Demanda de Área (DA)
8,33 ha
4,0 ha
Produtividade protéica (PPr.)
115
3.4.3.3 Etapa agricultura
Neste tópico, é descrita a avaliação energética da etapa agricultura. Os resultados
obtidos referem-se à produção de milho grão em sistema de plantio direto mecanizado. A
produtividade é de 10,0 t/ha (obtidos em duas safras no ano). A área demandada pela etapa foi
estimada em 21,26 ha.
A infraestrutura utilizada para a execução do cultivo do milho é igual ao aportado para
o manejo em esterqueira. No BSI, no entanto, a esterqueira é substituída pelo depósito de
biofertilizante. Além disso, o tempo gasto para a aplicação do biofertilizante nas lavouras é
menor, devido ao aumento da concentração dos nutrientes pela separação de fases. A tabela
3.24 apresenta a comparação entre o dejeto III e biofertilizante. Os procedimentos de cálculo
do valor econômico são os mesmos utilizados para o dejeto III, discutidos no item 3.1.2.
Referente ao volume de dejetos aplicados por hectare, este é estimado utilizando o balanço de
nutrientes no tanque de sedimentação (tabela 1.7) e a extração de nutrientes pelo milho.
Quanto ao tempo gasto na aplicação, este é calculado no apêndice C.2.
Tabela 3.24: Comparação entre o dejeto III e o biofertilizante.
Item
3
Produção anual (m )
Matéria Seca (%)
Dejeto III
1.732,50
Biofertilizante
346,50
7,50
34,50
3
3,71
10,21
3
2,95
6,62
2,48
7,83
Valor econômico do tanque 3m (R$)
54,78
145,71
N° tanques de tanques aplicado / ha
12,22
5,43
Tempo total de fertilização (hm/ha)
5,21
2,15
Gasto de combustível para a fertilização (l/ha)
5,21
2,15
260,40
107,67
1,08
2,86
Concentração N total (kg/m )
Concentração P2O5 (kg/m )
3
Concentração K2O (kg/m )
3
Custo de aplicação do fertilizante (R$/ha)
Tempo máx. aplicação / tanque (hm)
Utilizando o biofertilizante, o volume a ser aplicado nas lavouras é de 346,50 m 3/ano.
O tempo gasto para distribuir este volume de biofertilizante nas lavouras é estimado em 2,15
hm/ha. Para uma área de cultivo de 21,26 ha, estima-se uma demanda anual de 45,79 hm para
a execução deste itinerário.
O processo de separação de fases no tanque de sedimentação aumenta cerca 165% o
valor econômico do biofertilizante. O custo de aplicação também reduz. O tempo máximo de
116
aplicação para o dejeto III é de 1,08 hm/tanque. Utilizando o biofertilizante, o tempo máximo
de aplicação passa a ser de 2,86 hm.
Quanto aos insumos gastos na produção de milho, foram considerados: a semente de
milho, os defensivos agrícolas, o calcário, os nutrientes N e K2O, supridos por adubação
química (tabela 3.18), e o combustível gasto nas operações agrícolas e na distribuição do
biofertilizante.
Na tabela 3.25, é apresentada a composição da matriz energética da etapa agricultura
do BSI. Os valores indicados nesta tabela representam as entradas e saídas de energia para
uma área de cultivo de 21,26 ha, em um ano de produção (duas safras). A memória de
cálculos das entradas energéticas do sistema está disposta no apêndice H.
Tabela 3.25: Matriz energética da etapa agricultura no BSI para um ano de produção.
Item
Energia
Participação
Entradas Energéticas
201.864,47 MJ
100%
Renováveis
Mão-de-obra
Sementes
28.438,76 MJ
193,66 MJ
28.245,11 MJ
11,17%
0,68%
99,32%
Não-renováveis
Defensivos
Nitrogênio
Potássio
Combustível
Calcário
Infraestrutura
226.224,49 MJ
60.501,17 MJ
111.936,38 MJ
12.651,80 MJ
20.310,35 MJ
3,98 MJ
20.820,83 MJ
88,83%
26,74%
49,48%
5,59%
8,98%
n.r
9,20%
Saídas Energéticas
n.r: não representativo.
3.465.000 MJ
---
A utilização do biofertilizante concentrado na adubação do milho forneceu: 69,8% da
demanda de nitrogênio, 65,9% do potássio e 100% das necessidades de fósforo. Mesmo
assim, na composição da matriz energética do sistema milho, a fertilização continuou sendo o
item com maior representatividade, 48,9%. Os fertilizantes representaram, ainda, 55,1% das
entradas não-renováveis da etapa. O nitrogênio foi responsável por 44,0% entradas totais de
energia, numa demanda de 5,26 GJ/ha. As considerações levantadas na avaliação da etapa
agrícola do sistema suinocultura agricultura são válidas para avaliar estes resultados.
Os defensivos contribuíram com 2,85 GJ/ha, o que representa 26,7% das entradas
energéticas não-renováveis. Na matriz energética, este insumo representa 23,8% das entradas
totais do agrossistema. O combustível participou com 8,98% das entradas não-renováveis e
117
com 7,98% das entradas energéticas totais. A demanda média do insumo por hectare foi de
955,22 MJ.
Comparando a etapa agrícola do BSI com o manejo em esterqueira, pode-se verificar
que houve melhorias no desempenho energético. O índice de participação de fontes nãorenováveis no sistema produtivo diminuiu, motivado pelos seguintes fatores: redução no
consumo de combustível e redução da demanda por fertilizantes químicos. A redução no
consumo de combustível deve-se à redução no tempo de aplicação do biofertilizante em
comparação com os dejetos brutos. Já redução na demanda por fertilizantes químicos foi
resultado do balanço de nutrientes no tanque de sedimentação. O percentual de fósforo que foi
direcionado para o tanque de peixes foi maior que o percentual de nitrogênio e potássio.
Como o critério de aplicação de biofertilizante no solo é função da relação oferta/extração de
fósforo, pode-se aumentar a taxa de fornecimento de NK por hectare, reduzindo a demanda
externa e a contribuição destes nutrientes na matriz energética do sistema.
No BSI, a eficiência não-renovável da etapa agrícola foi de 18,06 e a eficiência
cultural foi de 17,16. O custo de produção não-renovável da proteína foi estimado em 11,52
MJ/kg. A produtividade energética e protéica nos dois sistemas é igual para as duas etapas. Na
tabela 3.26, são apresentados os indicadores de desempenho da etapa agricultura no BSI e no
manejo em esterqueira.
Tabela 3.26: Indicadores de desempenho da etapa agricultura no BSI em comparação
com a etapa no manejo em esterqueira.
Etapa agricultura no
BSI
13,78
Etapa agricultura no
manejo em esterqueira
9,63
NR)
15,51
10,44
Produtividade energética (PEn.)
165 GJ/ha
165 GJ/ha
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
Produtividade protéica (PPr.)
790 kg/ha
790 kg/ha
Custo energia não-renovável da proteína (CNR pr.)
13,42 MJ/kg
13,43 MJ/kg
Intensidade de uso não de energias nãorenováveis (INR)
10,64 GJ/ha
15,80 GJ/ha
88,83%
92,20%
21,26 ha
47,25 ha
Índice de participação não-renovável (IR)
Demanda de Área (DA)
118
3.4.3.4 Sistema integrado
Neste tópico são apresentados os resultados para o sistema integrado suinocultura
biodigestor piscicultura/agricultura. A tabela 3.27 apresenta a síntese da matriz energética
do sistema integrado, para um ano de produção.
Tabela 3.27: Balanço energético para um ano de produção do BSI.
Item
Energia
Participação
Entradas Energéticas
Etapa Suinocultura
Renovável
Não-renovável
7.798,94 GJ
5.280,83 GJ
2.518,10 GJ
96,58%
67,71%
32,29%
Etapa Biodigestor
Não-renovável
7,07GJ
7,07 GJ
0,09%
100%
Etapa Piscicultura
Renovável
Não-renovável
14,24 GJ
2,19 GJ
12,05 GJ
0,18%
15,35%
84,65%
Etapa Agricultura
Renovável
Não-renovável
254,66 GJ
28,44 GJ
226,22 GJ
3,15%
11,17%
88,83%
Sistema Integrado
Renovável
Não-renovável
8.074,91 GJ
5.311,46 GJ
2.763,45 GJ
100,00%
65,78%
34,22%
Etapa Suinocultura
1.616,36 GJ
23,77%
Etapa Biodigestor
1.606,53 GJ
23,63%
Etapa Piscicultura
67,62 GJ
1,00%
Etapa Agricultura
3.508,31 GJ
51,60%
Sistema Integrado
6.799,02 GJ
100,00%
Saídas Energéticas
A suinocultura tem como produto os suínos terminados. A energia produzida nesta
etapa é estimada em 1,62 TJ/ano. Na etapa biodigestor, que tem como produto o biogás, a
produção energética foi estimada em 1,61 TJ/ano. A etapa piscicultura tem uma produção
energética estimada em 67,62 GJ/ano. O milho grão, produto da etapa agricultura, contribui
com uma produção energética de 3,51 TJ/ano. Totalizando as saídas energéticas do
Biossistema Integrado obtém-se uma produção de 6,80 TJ/ano. A produtividade energética do
sistema integrado foi avaliada em 267,02 GJ/ha.
119
Quanto às entradas energéticas do sistema, predomina a participação de fontes de
energia renováveis (65,78%), de um total de 8,07 TJ/ano. O item com maior
representatividade nos dispêndios energéticos do sistema é a ração suína. O insumo (soma das
frações renovável e não-renovável da ração) representa 92,4% das entradas totais do BSI. Os
animais estão confinados. Assim, toda a energia metabólica que o animal necessita deve ser
fornecida pelo trato da ração. Este fato justifica a forte participação da ração nos dispêndios
energéticos totais do BSI. Em criações não confinadas, parte desta energia poderia ser suprida
por fontes energéticas não comerciais.
O índice de eficiência cultural do sistema integrado foi avaliado em 0,84. Já eficiência
não-renovável foi estimada em 2,46. Na tabela 3.28 são apresentados os indicadores de
desempenho do sistema integrado BSI.
Tabela 3.28: Indicadores de desempenho do sistema integrado BSI.
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Eficiência não-renovável (
Valor
0,84
NR)
Produtividade energética (PEn.)
Produtividade protéica (PPr.)
2,46
267,02 GJ/ha
1,48 t/ha
Custo energético da proteína (sem considerar o biogás) (CER pr.)
213,70 MJ/kg
Custo energético da proteína (com abatimento da energia do biogás) (CER pr.)
171,19 MJ/kg
Custo não-renovável da proteína (sem considerar o biogás) (CNR pr.)
73,14 MJ/kg
Custo não-renovável da proteína (com abatimento da energia do biogás) (CNR pr.)
30,62 MJ/kg
Intensidade de uso de energias não-renováveis (INR)
108,53 GJ/ha
Índice de participação não-renovável (IR)
34,2%
Proteína recuperada (PR)
65,1%
Relação prot. vegetal cons. / prot. animal prod. (1/PR)
Demanda de Área (sistema integrado) (DA)
1,54
25,46 ha
A produção anual de proteína foi estimada em 37,79 t/ano. Destes, 44,6% são de
origem vegetal (milho) e 55,4% de origem animal (suínos e pescado). A produtividade
protéica foi estimada em 1,48 t/ha. O índice de recuperação da proteína investida no
agrossistema (proteína da ração) é de 65,1%, ou seja, para cada quilograma de proteína
investido recuperam-se 651 gramas.
O custo não-renovável da produção de proteína é de 73,14 MJ/kg. Considerando que
parte do consumo não-renovável pode ser abatida pela produção de biogás ((consumo não
renovável – energia do metano) / produção de proteína) o custo não-renovável reduz-se a
120
30,62 MJ/kg. Esta consideração avalia que a energia do biogás seria comercializada (na forma
de combustível ou energia elétrica).
Avaliando a configuração da matriz energética do sistema integrado pode-se verificar
que: enquanto a suinocultura é etapa que mais ―gasta‖ energia, a agricultura é a etapa que
mais produz energia. Este fato corrobora com o exposto no item 1.3.4 ―Produção animal
versus produção vegetal‖.
3.5 DISCUSSÕES GERAIS SOBRE OS SISTEMAS INTEGRADOS
3.5.1 Avaliação dos indicadores de desempenho
Neste tópico serão apresentados e discutidos os indicadores de desempenho das três
concepções de sistemas integrados avaliados. Estes indicadores são apresentados na tabela
3.29.
Tabela 3.29: Indicadores de desempenho das três concepções de sistemas integrados à
suinocultura analisadas.
Suinocultura
Isolada
0,21
Indicador
Eficiência cultural ( C)
Manejo em
Esterqueira
1,09
Policultivo
Catarinense
0,23
BSI
0,84
NR)
0,64
2,88
0,72
2,46
Produtividade energética (PEn.)
n.a
198,37 GJ/ha
213,36 GJ/ha
267,02 GJ/ha
Produtividade protéica (PPr.)
n.a
1,17 t/ha
2,95 t/ha
1,48 t/ha
31,5%
96%
43,3%
65,1%
3,18
1,04
2,31
1,54
Custo energético da proteína (CER pr.)
427,29 MJ/kg
154,89 MJ/kg
311,54 MJ/kg
213,70 MJ/kg
Custo não-renovável da proteína (CNR pr.)
137,96 MJ/kg
58,74 MJ/kg
101,13 MJ/kg
73,41 MJ/kg
32,5%
37,9%
32,5%
34,2%
n.a
68,80 GJ/ha
297,85 GJ/ha
108,53 GJ/ha
0,2 ha
47,45 ha
8,53 ha
25,46 ha
Eficiência não-renovável (
Proteína recuperada (PR)
Proteína ração / proteína suína (1/PR)
Índice de participação não-renovável (IR)
Intensidade de uso não de energias nãorenováveis (INR)
Demanda de Área (sistema integrado) (DA)
n.a: não se aplica.
Como apresentado nas discussões anteriores, a suinocultura é um sistema produtivo
intensivo, sendo a ração o componente energético mais importante da matriz. Este insumo
contribuiu com 86,6% das entradas energéticas do sistema integrado à agricultura; 95,2% na
121
integração à piscicultura e com 92,4% na matriz do BSI. A forte participação da ração
influencia no desempenho energético dos sistemas integrados. Avaliando os resultados
obtidos, pode-se verificar que as três concepções produtivas melhoram o desempenho
energético da atividade suinícola.
O sistema com melhor desempenho energético é a integração suinocultura
agricultura. Nesta tipologia de produção, o saldo energético é positivo: a energia produzida
pelo sistema é maior que as entradas de energia comercial. Cada unidade energética tem uma
produção líquida (descontada a energia investida) de 0,09. Considerando apenas as entradas
não-renováveis do sistema integrado, são produzidas 1,88 unidades energéticas líquidas para
cada unidade não-renovável investida. O sistema recupera 96% da proteína investida, sendo o
custo não-renovável da proteína de 58,74 MJ/kg.
O policultivo integrado, modelo catarinense, apresenta a maior produtividade protéica.
A produção de proteína é estimada em 2,95 t/ha. A demanda de área de cultivo também é
menor, sendo 82% inferior ao manejo em esterqueira; e 66% menor a demanda total de área
nas etapas produtivas do BSI. No entanto, considerando os fluxos energéticos do sistema, o
policultivo apresenta desempenho energético inferior aos demais sistemas integrados, sendo
caracterizado como um sistema importador líquido de energia. O índice de recuperação de
proteína é de 43,3%, inferior ao verificado nos demais sistemas.
A melhor produtividade energética foi apresentada pelo BSI, com uma produção de
267,02 GJ/ha. Nos demais indicadores, o BSI apresenta desempenho intermediário em
comparação com os demais sistemas integrados avaliados, uma vez que agrega atividades
produtivas de diferentes níveis da cadeia trófica. Além disso, é inserido um sistema produtivo
não alimentar, visando produzir um combustível – o biogás. A energia do biogás, se utilizada
para abater as entradas não-renováveis do sistema integrado, reduz o custo protéico de 73,14
MJ/kg para 30,62 MJ/kg. Nesta consideração o BSI apresentaria o menor custo não-renovável
de produção de proteína. Vale a ressalva de que nem todas as entradas não-renováveis podem
ser substituídas pelo biogás, embora o referido cálculo leve isto em consideração (considera
apenas a base energética).
Os resultados dos indicadores apresentados neste trabalho corroboram com o disposto
na literatura. Bueno (2002); Pimentel e Pimentel (2008) e Comitre (1993) já haviam
mencionado que o agrossistema milho é um exportado líquido de energia comercial (ou
energia cultural, como é apresentada nestes trabalhos). No mesmo sentido, Santos e Lucas Jr.
(2004); Furlaneto, Esperancini e Bueno (2009) e Pimentel e Pimentel (2008), mencionaram
que a produção animal importa energia comercial.
122
Como discutido no tópico 1.3.4 ―Produção animal versus produção vegetal‖, as
diferenças devem-se ao fato de que o milho é um organismo autótrofo (que sintetiza a própria
energia), enquanto os suínos e os peixes são seres heterotróficos (que consomem energia
produzida pelas plantas). O fluxo energético na cadeia alimentar se dispersa, como
mencionado por Townsend, Begon e Harper (2010). Quanto mais alto for o nível trófico
explorado, menor será a eficiência energética da atividade.
Quando se avalia a influência da utilização dos dejetos suínos como insumos
produtivos nas atividades integradas à suinocultura, o desempenho dos sistemas integrados se
inverte. A eficiência destes processos melhora significativamente quando integrados à
suinocultura, reduzindo a demanda de energia não-renovável nestes agrossistemas. Nesta
óptica, a integração é avaliada pela sua capacidade em melhorar o desempenho energético das
atividades associadas à suinocultura.
Neste sentido, a produção de milho integrada à suinocultura reduz em 57,2% o custo
não-renovável de produção da proteína, quando em comparação com a atividade não
integrada. No sistema policultivo catarinense, a integração chega a reduzir este custo em
96,6%, em comparação com a execução do policultivo sem integração.
No BSI, além da proteína suína, são produzidos dois tipos de proteínas: a proteína da
carne de pescado e a proteína vegetal do milho. A oferta desta proteína é estimada em 19,53 t,
sendo 86,3% originária do milho. O custo não-renovável ponderado das etapas agricultura e
piscicultura (considerando a participação de etapa produtiva na oferta de proteína pelo sistema
integrado) são de 12,2 MJ/kg. Para produzir esta mesma quantidade de proteína em sistemas
não-integrados ter-se-ia um custo de 40,82 MJ/kg. Assim, no BSI, a integração reduz o custo
não-renovável em 70,1%, em comparação com a produção em sistemas não-integrados.
Considerando que a energia líquida produzida pela etapa biodigestor pode ser utilizada para
abater os custos não-renováveis das etapas agricultura e piscicultura, esta quantidade de
proteína poderia ter custo não-renovável zero (a energia produzida pela etapa biodigestor é
maior que demanda de energia não-renovável das etapas agricultura e suinocultura). Neste
caso a redução seria de 100%.
Uma avaliação mais geral nos possibilita obter algumas considerações sobre a
aplicabilidade das concepções produtivas estudadas. Do ponto de vista energético, a
integração suinocultura agricultura é a concepção mais eficiente de produção. Quando
executada dentro dos preceitos utilizados neste trabalho, o sistema é auto-suficiente em
energia. Além disso, a produção de milho recicla 96% da proteína investida no agrossistema.
A implantação desta tipologia produtiva é recomenda para propriedades com áreas agrícolas
123
disponíveis. O controle no nível de diluição dos dejetos é fundamental para garantir a
viabilidade econômica no uso dos dejetos como fertilizantes agrícolas.
O policultivo modelo catarinense é a tipologia menos eficiente do ponto de vista
energético. No entanto, comparando a execução da piscicultura integrada com um roteiro
técnico similar não integrado, percebe-se que a integração proporciona ganhos significativos
de eficiência. A reciclagem dos dejetos suínos para fertilização dos tanques de peixes reduz o
custo de produção de pescado, tornando a atividade altamente eficiente. A implantação desta
tipologia de produção é mais indicada em propriedades com pequenos lotes de suínos. Nesta
situação, a suinocultura é uma a atividade suplementar. Casaca (2010) avalia que a
piscicultura integrada não é a alternativa mais viável para grandes produtores de suínos. A
atividade é vista como uma alternativa de aumento de renda para pequenos suinocultores.
Comparado ao manejo em esterqueira e ao policultivo integrado, o BSI obteve
resultados intermediários, tanto na efetividade energética quanto na área demandada. O
biodigestor contribui significativamente para o aumento da oferta de energia líquida. A
energia que potencialmente pode se ofertada pelo biodigestor é equiparada à energia
produzida na forma de suínos terminados. No entanto, o potencial energético do biogás não
garante a viabilidade de implantação do biodigestor. Esta energia pode ser utilizada,
necessitando, porém, de uma análise de viabilidade econômica. Esta análise deve identificar
se a economia gerada pela produção compensa os custos de instalação e operação do
biodigestor.
Na etapa agrícola, a redução da diluição do biofertilizante, pela inserção de um
separador de fases, reduz os custos de aplicação do mesmo. O valor econômico do
biofertilizante aumenta em 165% em comparação com o dejeto diluído fresco. Nas etapas
agrícolas, destaca-se a redução na importação de nitrogênio. Esta redução é devida às
diferenças no balanço de nutrientes no tanque de sedimentação. Os níveis de concentração de
nitrogênio e potássio no biofertilizante aumentam acima do aumento de concentração de
fósforo (quantidades maiores de fósforo ficam diluídas no biofertilizante líquido que é
direcionado ao tanque de peixes).
Na etapa piscicultura do BSI os resultados obtidos nas simulações são inferiores aos
apresentados pela etapa no sistema integrado suinocultura piscicultura. As diferenças
devem-se à menor qualidade do biofertilizante líquido em comparação com o dejeto fresco.
No entanto, os resultados da piscicultura poderiam ser mais expressivos com a inserção do
tanque de algas. Relembrando que esta unidade faz parte da concepção original do BSI,
preconizada pela Tecpar. Neste trabalho, a não utilização deste componente na avaliação do
124
BSI, deve-se à inconsistência dos dados disponíveis. Os resultados verificados na literatura
não nos possibilitaram modelar satisfatoriamente este equipamento. Ressalta-se a importância
de se trabalhar sobre este equipamento. A produção de algas é uma atividade com alto
potencial energético e econômico. Além de servirem de alimentos para os peixes, as algas
podem servir de alimento humano, produção de biocombustíveis, ou ainda serem utilizadas
como fertilizante agrícola. Este potencial vem sendo pesquisado e poderá tornar-se uma
atividade com grandes potencialidades para integração com a suinocultura industrial.
Quanto à demanda de área, observa-se que em ambas as concepções de integração, o
lote mínimo econômico é inviável para a maior parte das propriedades suinícolas da região de
estudo. Na produção de 1.500 suínos/ano, a oferta de nutrientes pelos dejetos supera a
capacidade de reciclagem destes elementos por parte dos agrossistemas estudados. A área
média das propriedades da região é de 9,47 ha. A menor demanda de área, verificada para o
sistema suinocultura piscicultura, foi de 8,53 ha. No entanto, este valor representa apenas a
área de lâmina de água. A este valor devem-se considerar as áreas circundantes ao viveiro.
Considerando uma reserva técnica de 20% desta área, ter-se-ia uma demanda de 10,2 ha, valor
acima da área média das propriedades da região. No sistema integrado suinocultura
agricultura, a demanda de área foi estimada me 47,45 ha, enquanto que no BSI esta demanda
foi avaliada em 25,46 ha. Estes valores estão bem acima da área média disponível para a
prática agrícola nas propriedades da região.
Para viabilizar ambientalmente a produção suinícola do lote ―mínino econômico‖ (500
suínos) nestas propriedades seria necessário investir em tecnologias de escala industrial para
tratamento dos dejetos suínos. O custo destas tecnologias de tratamento para a pequena escala
pode inviabilizar economicamente a atividade suinícola nestas propriedades. Assim, sob a
óptica ambiental e social, o que se percebe é que o lote mínimo estabelecido pela
agroindústria é inviável para a realidade fundiária da região.
3.5.2 Influência das práticas de manejo no desempenho dos sistemas
Os resultados apresentados apontam que a integração energética melhora o
desempenho dos sistemas agropecuários quando comparados a sistemas não integrados. A
reciclagem dos dejetos proporciona ganhos de produtividade e redução na demanda nãorenovável dos agrossistemas. A oferta de proteína aumenta, e o custo não-renovável é
reduzido. No entanto, existem restrições à implantação dos sistemas integrados. Estas
125
restrições estão relacionadas ao atendimento de critérios de viabilidade técnica
(disponibilidade de tecnologia, água e áreas de cultivo) econômicas (mercado para os
produtos gerados) e licenciamento das atividades desenvolvidas.
Outra restrição está relacionada com as atividades de operação e manejo dos
agrossistemas integrados. A operação dos sistemas é, talvez, a principal restrição para o
correto funcionamento dos sistemas agrícolas. A não observância dos critérios técnicos pode
comprometer a eficácia dos sistemas integrados, tanto no ponto de vista ambiental, quanto
como sistema produtivo.
Assim, durante a pesquisa foram realizadas incursões nas regiões produtoras de
suínos, no intuito de visitar propriedade suinícolas que empregam as tipologias estudadas. As
discussões que se seguem estão fundamentadas nas observações de campo, recomendações
técnicas e em relatos de autoridades suinícolas e de produtores. As regiões estudadas foram:
Toledo – PR, Chapecó – SC, e Frederico Westphalen – RS. As visitas foram realizadas
durante o período desta pesquisa.
3.5.2.1 Integração suinocultura agricultura
A utilização dos dejetos como fertilizante agrícola é a técnica mais difundida no
mundo (KUNZ, MIELE e STEINMETZ, 2009). No entanto, o uso inadequado desta forma de
manejo vem provocando inúmeros impactos ao ecossistema. A utilização dos dejetos como
fertilizante implica na integração das produções vegetal e animal. Neste caso, o planejamento
deve ocorrer de forma integrada. A capacidade das culturas em reciclar os nutrientes
aplicados é fundamental para estimar o volume de dejetos aplicados. Quando o uso agrícola é
o único destino destes dejetos, a disponibilidade de área agricultável passa a ser um critério
limitante do número de animais que podem ser criados na propriedade.
A aplicação do balanço de nutrientes é fundamental para mitigar os impactos
ambientais da suinocultura quando integrada à produção agrícola. Os dejetos devem aplicados
visando a reposição dos nutrientes extraídos pela planta.
No entanto, nas observações em campo, pode-se verificar que a maior parte dos
suinocultores não observa os critérios agronômicos para a fertilização do solo. Indagado sobre
os critérios de aplicação utilizados, um produtor respondeu: ―Eu aplico até o solo ficar preto‖.
Isto indica uma falta de informação por parte do produtor em relação aos critérios de
utilização dos dejetos como fertilizantes agrícolas. A análise físico-química do solo, associada
126
com o balaço de nutrientes da cultura, poderiam predizer com precisão as necessidades do
solo. No entanto, raramente são utilizadas pelos produtores. Esterqueiras subdimensionadas e
a elevada diluição dos dejetos corroboram para o aumento dos problemas ambientais
associados à atividade suinícola.
Grande parte das propriedades localizadas nas regiões produtoras de suínos não
possuem áreas agrícolas suficientes para dispor os resíduos da esterqueira, com critérios
agronômicos adequados. Neste caso, a prática comum é a contratação da área remanescente
em propriedades vizinhas. No entanto, como mencionado por entidades suinícolas das regiões
produtoras, inclusive suinocultores e técnicos do órgão ambiental, é comum a prática da
―multiplicação de reas‖, ou seja, mesma área é contratada várias vezes, sendo que em alguns
casos não chega a ser fertilizada por dejetos (principalmente quando esta área está distante da
pocilga).
Berto (2004) já mencionava que o maior problema a ser enfrentado pela suinocultura,
é a concentração da produção. Normalmente, o volume de dejetos produzidos pelos suínos
excede a capacidade agrícola da propriedade, gerando excedentes de nutrientes. Estes
excedentes, se não forem manejados de forma adequada, podem contaminar o ecossistema
local.
O mau cheiro é outro problema comum nas granjas, principalmente durante a
aplicação dos dejetos no solo. O odor emitido das instalações é derivado da decomposição
anaeróbica da proteína presente nos dejetos e incluem a amônia e o sulfeto de hidrogênio. Em
uma das propriedades suinícolas visitadas, incipiente na atividade, o odor desagradável da
suinocultura tem motivado uma série de conflitos com a comunidade local. Alguns moradores
organizaram vários abaixo-assinados visando paralisar a atividade, alegando que a mesma
estava comprometendo a qualidade de vida da comunidade.
Além disso, nas propriedades suinícolas são comuns problemas com a proliferação de
insetos, principalmente moscas e mosquitos. A elevada produção de matéria orgânica
proveniente dos dejetos animais, que nem sempre recebem o manejo adequado, constitui-se
no substrato ideal para que ocorra uma grande proliferação de moscas. É muito comum no
verão serem visualizadas quantidades significativas de larvas na esterqueira. Este fato pode
ser visualizado durante as investigações de campo.
Não obstante ao âmbito ambiental, deve-se atentar para os impactos socioeconômicos
da atividade. A atividade é predominantemente desenvolvida pela agricultura familiar, sendo
responsável pela sustentação de boa parte da população agrícola destas regiões. Ademais,
Bezerra (2002) destaca que grande parte destas propriedades está com sua capacidade
127
produtiva estagnada, com mínimas condições de investimentos. Nestas condições, a adoção
de novas tecnologias, menos impactantes ao ambiente, pode excluir os pequenos produtores.
3.5.2.2 Integração suinocultura piscicultura
No policultivo integrado, as principais restrições também são de ordem locacional.
Para atender um lote de 500 suínos, demanda-se uma área de 8,33 ha de lâmina de água, ou
seja, 83.300 m2 de cultivo. Isto sem considerar as áreas circundantes ao cultivo. Para
viabilizar o policultivo, é importante estar atento a alguns aspectos ligados ao local de
implantação: disponibilidade de água, solo, topografia e aceitabilidade do mercado.
A atividade de piscicultura demanda água de alta qualidade e em quantidades
abundantes. Para um viveiro com 1,0 ha de lâmina de água e profundidade média de 1,5 m,
são necessários 15.000 m3 de água para encher o viveiro. Tomazelli Jr., Casaca e Warken
(2005) estimam que, para policultivos com baixa densidade de estocagem de alevinos (4.500 a
6000 alevinos/ha), o viveiro demanda uma vazão entre 2 a 3 l/haseg. Esta vazão representa
um consumo diário entre 7,2 e 10,8 m3/hah. Para atender os 8,33 ha de lâmina de água,
seriam necessários entre 60 e 90 m3/h. Considerando que a época do ano com maior taxa de
evaporação nos viveiros (verão) coincide com o período seco da região sul, a demanda de
água pode ser um fator crítico para a implantação do policultivo.
Quanto aos requisitos de solo, este deve apresentar condições intermediárias entre o
arenoso e o argiloso. Estas características são importantes para a escavação e para a
compactação do viveiro. Um terreno muito argiloso aumenta os custos de escavagem, ao
passo que terrenos arenosos aumentam a infiltração de água no solo.
A topografia do terreno também influencia na viabilização do policultivo. A topografia
determina o volume de terra que deverá ser movimentada para a construção do viveiro. Em
terrenos acidentados, os custos de terraplanagem são mais elevados. Tomazelli Jr., Casaca e
Warken (2005) avaliam que os terrenos com inclinação de até 5% são os mais indicados para
a instalação do viveiro.
Na operação do sistema, deve-se ter o cuidado quanto à aplicação de produtos
químicos, como vermífugos, desinfetantes e antibióticos, no lote de suínos. Estes produtos
podem ser tóxicos aos peixes, comprometendo a produtividade do policultivo. Em alguns
casos, estes químicos podem aumentar a mortandade do cultivo. A qualidade da água
(oxigênio dissolvido, pH e concentração de nutrientes) deve ser mantida dentro dos padrões
128
estimados para a piscicultura. Além disso, no cultivo é fundamental que suíno-piscicultor
esteja atento para a saúde dos peixes, num trabalho de prevenção e controle de infecções,
causados por organismos patogênicos.
Outro requisito operacional é referente à despesca do pescado. Os nutrientes
fornecidos pelos dejetos suínos não são totalmente consumidos pelos peixes. Parte destes
nutrientes, matéria orgânica e fezes dos peixes são depositadas no fundo do viveiro. Durante o
período do cultivo estes contaminantes são emitidos em baixa concentração. Cuidado especial
deve ser dado ao momento da despesca. O manejo realizado durante a despesca traz para a
coluna de água o material depositado no fundo dos viveiros. Por conseqüência, este material
acaba sendo eliminado com os efluentes do viveiro. Tomazelli Jr., Casaca e Warken (2005)
recomendam que a despesca seja realizada com redes apropriadas, sem liberar a água do
viveiro, ou direcionar a água residual para um tanque de decantação.
Ademais, existem restrições de ordem mercadológica. A produção do policultivo deve
ser comercializada e a receita desta venda deve garantir a remuneração do investimento. A
produção de pescado é estimada em 50 t/ano. Para colocar esta produção no mercado deve
haver forte articulação dos agentes locais, sob pena de comprometer a comercialização desta
produção.
O que se percebe é que o policultivo integrado está longe de ser considerada uma
solução para o destino dos dejetos suínos. Este sistema de produção é uma alternativa para
que os agricultores familiares possam aumentar as suas fontes de renda. A integração com a
suinocultura reduz o custo de produção do pescado. Nas palavras de Casaca (2010), o
policultivo é indicado para atender pequenas criações de suínos (até 200 animais), em
sistemas agrícolas onde a produção de pescado é o principal vetor econômico. A propriedade
deve ter disponibilidade de água durante todo período de cultivo. Além disso, para o sucesso
da atividade, o produtor deve ter vocação para o exercício da piscicultura.
Por fim, ressalta-se que a piscicultura é uma atividade agroindustrial sujeita ao
licenciamento ambiental. Este licenciamento independe da atividade suinícola. Na integração
com a suinocultura, o viveiro não pode ser avaliado com um ‖depósito para lançamento de
dejetos‖. Devem ser adotadas pr ticas de manejo e operação que atendam os critérios de
produção sustentável. A não observância destes critérios compromete a qualidade ambiental.
129
3.5.2.3 Integração suinocultura biodigestor piscicultura/agricultura
As observações realizadas para os sistemas integrados anteriormente citados são
válidas para o BSI. O atendimento de critérios agronômicos na aplicação do biofertilizante e a
observação de práticas sustentáveis no manejo do policultivo são fundamentais para a
viabilidade ambiental do BSI. Além destas observações, cuidado especial deve ser dado à
etapa biodigestor, composta pelo reator anaeróbico e pelo tanque de sedimentação.
O biodigestor é a unidade responsável pela estabilização da matéria orgânica. O
correto funcionamento deste equipamento, além de aumentar a oferta de gás, melhora a
qualidade do biofertilizante e reduz significativamente problemas com insetos e mau cheiro.
Já o tanque de sedimentação é o equipamento responsável por reduzir a diluição do
biofertilizante.
A concepção de integração utilizada no BSI foi introduzida pela Tecpar, no Paraná, no
final dos anos 90. O conceito de BSI, preconizado pela Tecpar, era agregar valor aos dejetos
suínos pela sua transformação em produtos tais como: o gás, fertilizantes e produção de
peixes, algas e vegetais. Nesta concepção, os problemas ambientais da suinocultura seriam
sanados. O biodigestor é o ―coração‖ do sistema, servindo de elo entre as atividades
agropecuárias.
No intuito de conhecer o funcionamento dos Biossistemas Integrados, foi realizada
uma visita técnica ao município de Toledo, PR. Durante a visita, foram observadas algumas
granjas suinícolas que implantaram os conceitos de BSI. O que se pode verificar é que, apesar
da concepção interessante e avançada, sua implantação sofreu uma série de problemas que
ainda não foram adequadamente sanados. Problemas operacionais e de manutenção
comprometeram a difusão da tecnologia. O sistema parece não ter sido dimensionado de
forma a atender a realidade das granjas suinícolas de sua região de implantação.
No Paraná, foram instaladas oito unidades demonstrativas. Durante a pesquisa, foram
visitadas quatro destas unidades, constatando-se que todas operavam com problemas. O
excesso de diluição, a complexidade dos processos envolvidos e a falta de assistência técnica
têm comprometido a eficácia desta tecnologia. Além disso, as cifras envolvidas na
implantação do projeto são elevadas.
No caso do biodigestor, o modelo escolhido tem custo elevado e a sua operação e
manutenção são de difícil execução. Em muitas situações, o volume de dejetos aplicado no
biodigestor estava acima de sua capacidade operacional. O aumento da vazão no biodigestor
130
provoca redução do THR. Assim, os dejetos passavam pelo equipamento sem sofrer a devida
estabilização. Esses problemas observados na operação comprometem o desempenho da
cadeia de processos que se seguem.
O tanque de sedimentação também apresentava problemas de operação. A inexistência
de uma rotina de manejo e operação ocasionava problemas na separação adequada das fases,
provocando sobrecarga no tanque de algas. Esta sobrecarga desbalanceava os processos
bioquímicos responsáveis pelo crescimento da cadeia planctônica. O excesso de matéria
orgânica no viveiro compromete a qualidade da água que, por conseqüência, reduz a
produtividade do policultivo.
Feitas as devidas ressalvas, o BSI é uma tipologia de produção com grandes
potencialidades. No entanto, a sua implantação deve ser planejada dentro da realidade
suinícola da granja e com acompanhamento técnico contínuo. No BSI são desenvolvidas
diferentes atividades agropecuárias, onde é fundamental o conhecimento dos limites e das
potencialidades de cada atividade.
Entre as unidades produtivas do BSI, o biodigestor é a que apresenta maiores
potencialidades. Como aportado nas discussões anteriores, a energia potencialmente
disponível no biogás é da ordem de grandeza da energia da carne suína. Assim, o
aproveitamento do biogás praticamente duplica a oferta de energia do sistema. No entanto, a
utilização dos biodigestores nas granjas suinícolas ainda é pouco representativa. Nas granjas
onde está presente, sua utilização está vinculada ao mercado de créditos de carbono. Na maior
parte destes sistemas, o biogás é queimado em flares, sem o aproveitamento energético.
O aproveitamento energético do biogás só se viabiliza se houver um mercado
economicamente atrativo para este insumo energético. Kunz e Oliveira (2006) reforçam que o
biogás apresenta um vasto potencial para tornar as granjas suinícolas auto-suficientes em
energia elétrica e térmica. No entanto, devem-se criar mecanismos econômico-financeiros que
viabilizem este aproveitamento. Os autores citam o caso da Austrália, onde as concessionárias
de energia elétrica devem contabilizar no mínimo 2% de energia de fonte renovável. Isso faz
com que o valor de mercado para esse tipo de energia seja mais atrativo. Além da Austrália,
alguns países europeus também garantem incentivos econômicos para o aproveitamento do
biogás.
No Brasil, o maior potencial de aproveitamento energético do biogás está em granjas
UCT (Unidades de Crescimento e Terminação). Nestas unidades, são produzidos diariamente
grandes volumes de dejetos, que podem ser utilizados para produzir biogás. No entanto, o
consumo de combustível é baixo. A implantação de um biodigestor apenas para suprir esta
131
demanda energética não se justifica. Para a viabilização econômica desta implantação, o
excedente energético deve ser comercializado a preços competitivos. Incentivos econômicos
como os utilizados na Europa e Austrália poderiam garantir preços mais atrativos para o
biogás ou para a eletricidade gerada a partir deste.
Na inexistência de um mercado para o biogás, o combustível poderia ser utilizado para
evaporar parte do volume de água presente no biofertilizante. Neste caso, ter-se-ia um
rearranjo das unidades produtivas, com eliminação da etapa piscicultura. O biofertilizante
concentrado poderia ser utilizado na propriedade ou comercializado. Considerando a energia
disponibilizada pelo biogás (4,87 GJ/dia) e a demanda térmica para vaporização da água 18,
estima-se que poderiam ser evaporados 1,89 m3 de água por dia. Para uma produção diária de
dejetos de 5,25 m3, o volume de biofertilizante a ser transportado poderia ser reduzido em
36%. Nesta configuração, o tanque de sedimentação e a etapa piscicultura seriam suprimidos
do sistema. No entanto, haveria meios mais nobres de se utilizar o biogás produzido. A
redução de volume poderia ser alcançada reduzindo os desperdícios de água nos processos
produtivos.
Novas configurações de integração poderiam ser utilizadas visando reduzir a demanda
de área das etapas produtivas, ou mesmo para aumentar a eficiência energética. Dentre as
configurações, aponta-se a utilização da fração líquida do separador de fases para a
fertirrigação do milho. Neste caso, o biogás poderia ser utilizado como combustível para a
operação de bombeamento. A fração sólida poderia ser utilizada nas áreas mais distantes, ou
comercializada. Nesta configuração, a demanda de área seria mais flexível, variando entre
aquela do sistema suinocultura agricultura e a resultante da concepção original do BSI.
No entanto, destaca-se que, independente da configuração de BSI adotada, os projetos
devem ser estruturados levando em consideração a realidade suinícola da granja. A não
observância de restrições locais pode inviabilizar a adoção de novas tecnologias de produção.
18
A demanda térmica de vaporização da água é soma do calor latente (entalpia de vaporização) e sensível (Q =
m.CP.T). Na temperatura ambiente e pressão atmosférica (1,0 bar) são necessários 2,53 GJ de energia para
vaporizar 1,0 m3 de água (densidade da água 1.000 kg/m3).
132
CONCLUSÃO
O objetivo deste estudo foi analisar os fluxos de energia em três concepções de
sistemas integrados à suinocultura e estimar a demanda de área para implantação das etapas
produtivas. Os sistemas integrados foram simulados utilizando o roteiro técnico preconizado
por agentes do setor, visando avaliar o desempenho dos sistemas em condições ideais de
operação. Os resultados obtidos nas simulações indicam que as três concepções de integração
melhoram o desempenho energético da suinocultura. Operando sob as condições preconizadas
nas simulações, os sistemas aumentam a oferta de energia, minimizando os impactos
ambientais associados.
Quanto ao desempenho energético, os melhores resultados foram avaliados para a
integração suinocultura agricultura. Operando dentro dos preceitos utilizados neste
trabalho, o sistema é auto-suficiente em energia. Para cada unidade investida no agrossistema,
tem-se um retorno de 0,09 unidades líquidas (descontada a unidade investida). A eficiência
não-renovável do sistema integrado foi avaliada em 2,88. O sistema recicla 96% da proteína
investida na forma de ração suína, a um custo não-renovável de 58,74 MJ/kg. No entanto, a
concepção tem a maior demanda de área dos sistemas integrados estudados. Estima-se que
seriam necessários 47,45 ha para a instalação das unidades produtivas. Sua implantação é
recomendada para propriedades com áreas agrícolas disponíveis. Ademais, o controle no nível
de diluição dos dejetos é fundamental para garantir a viabilidade econômica no uso dos
dejetos como fertilizantes agrícolas.
O sistema integrado suinocultura piscicultura obteve os resultados menos
expressivos no desempenho energético. Para cada unidade energética investida no
agrossistema recuperam-se 0,23 unidades. No entanto, quando se compara o policultivo
integrado com um roteiro técnico não-integrado, percebe-se que a integração reduz em até
96,6% o custo não-renovável de produção de proteína. Nesta concepção tem-se a menor
demanda de área, estimada em 8,53 ha, sendo que, destes, 8,33 ha são de lâmina de água. O
policultivo integrado catarinense é indicado para atender pequenas criações de suínos (até 200
animais), em sistemas agrícolas onde a produção de pescado é o principal vetor econômico.
Além disso, a propriedade deve ter disponibilidade de água durante todo período de cultivo e
o terreno deve apresentar condições geológicas favoráveis.
133
Em comparação com os sistemas integrados anteriormente citados, o BSI apresenta
resultados intermediários, tanto no desempenho energético quanto na demanda de área. A
tecnologia apresenta a maior produtividade energética, estimada em 267,02 GJ/ha. O custo
não-renovável de produção da proteína é de 73,14 MJ/kg. Se a energia do biogás for utilizada
para abater as demandas de energia não-renováveis do sistema, este custo é reduzido a 30,62
MJ/kg de proteína produzida. A demanda de área foi estimada em 25,46 ha, sendo 4,0 ha de
lâmina de água e 21,26 ha de cultivo agrícola.
O biodigestor contribui significativamente para o aumento da oferta de energia líquida.
A energia que potencialmente pode ser ofertada pelo biodigestor é equiparada à energia
produzida na forma de suínos terminados. No entanto, o aproveitamento energético do biogás
só se viabiliza se houver um mercado economicamente atrativo para este insumo energético.
Este mercado poderia ser catalisado por meio de incentivos econômico-financeiros, como os
utilizados na Europa e Austrália. Kunz e Oliveira (2006) argumentam que o subsídio
econômico para o aproveitamento do biogás poderia viabilizar a implantação dos
biodigestores nas propriedades suinícolas. Além de melhorar a sanidade ambiental das
granjas, o biodigestor poderia tornar as regiões produtoras de suínos auto-suficientes em
energia.
A reciclagem dos dejetos proporciona ganhos de produtividade e redução na demanda
não-renovável dos agrossistemas. A oferta de proteína aumenta e o custo não-renovável é
reduzido. No entanto, existem restrições à implantação dos sistemas integrados. Estas
restrições estão relacionadas ao atendimento de critérios de viabilidade técnica
(disponibilidade de tecnologia, água e áreas de cultivo) econômicas (mercado para os
produtos gerados), de licenciamento das atividades e manejo e operação dos sistemas.
Quanto aos requisitos locacionais, as três concepções de integração apresentam
restrições. A integração da atividade suinícola com a agricultura demanda grandes áreas. No
caso da integração com a piscicultura, a demanda de área é menor, no entanto está sujeita a
limitações de disponibilidade hídrica. Mesmo no BSI, que apresenta uma concepção produtiva
inovadora, as limitações de área e a disponibilidade hídrica podem restringir a sua utilização.
Na região de Frederico Westphalen a área agrícola média das propriedades rurais é de 9,47 ha.
Considerando esta área, verifica-se que as tecnologias avaliadas não estariam aptas a serem
instaladas na maior parte das propriedades suinícolas da região.
Para viabilizar ambientalmente a produção suinícola do lote ―mínino econômico‖ (500
suínos) nestas propriedades seria necessário investir em tecnologias de escala industrial para
tratamento dos dejetos suínos. O custo destas tecnologias de tratamento para a pequena escala
134
pode inviabilizar economicamente a atividade suinícola nestas propriedades. Assim, sob a
óptica ambiental e social, o que se percebe é que o lote mínimo estabelecido pela
agroindústria é inviável para a realidade fundiária da região.
A suinocultura no sul do país tem suas origens em minifúndios, sendo caracterizada
como uma atividade tipicamente familiar. O mercado suinícola está em expansão e a
tecnificação da atividade é importante para o desenvolvimento do setor. Neste cenário, a
tendência da atividade é concentrar ainda mais a produção, o que tenderia a aumentar o lote
mínimo econômico. No entanto, este crescimento deve respeitar os limites ambientais e
socioeconômicos das regiões produtoras. A participação da pequena produção no setor
suinícola é fundamental para garantir a estabilidade social, cultural, fundiária e econômica das
regiões produtoras.
Como discutido por Perin, Martins e Dias (2010) a produção familiar tem papel
importante no cenário agrícola brasileiro. No entanto, com a modernização da agricultura
brasileira, a modalidade vem perdendo espaço. Os sistemas agrícolas estão, cada vez mais,
especializados e a produção tem se concentrado em grandes propriedades. Segundo os
autores, é fundamental o fortalecimento das unidades familiares, sob pena de comprometer a
sustentabilidade do setor agrícola brasileiro.
Assim, para a viabilização econômica, social e ambiental da indústria da carne suína
na região de Frederico Westphalen, deve-se conciliar a existência de produtores de larga
escala com a pequena produção, em lotes que sejam adequados à realidade local.
135
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142
APÊNDICES
143
APÊNDICE A – Gasto de ração na alimentação dos suínos
Tabela A.1: Planilha utilizada para o arraçoamento dos suínos.
1a7
Consumo diário por
suíno
1,30 kg
8 a14
1,51 kg
755,00 kg
9,84 t
15 a 21
1,70 kg
850,00 kg
15,79 t
22 a 28
1,86 kg
930,00 kg
22,30 t
29 a 35
2,00 kg
1.000,00 kg
29,30 t
36 a 42
2,12 kg
1.060,00 kg
36,72 t
43 a 49
2,25 kg
1.125,00 kg
44,59 t
50 a 56
2,36 kg
1.180,00 kg
52,85 t
57 a 63
2,56 kg
1.280,00 kg
61,81 t
64 a 70
2,66 kg
1.330,00 kg
71,12 t
71 a 77
2,74 kg
1.370,00 kg
80,71 t
78 a 84
2,80 kg
1.400,00 kg
90,51 t
85 a 91
2,80 kg
1.400,00 kg
100,31 t
92 a 98
2,80 kg
1.400,00 kg
110,11 t
99 a 105
2,80 kg
1.400,00 kg
119,91 t
106 a 112
2,80 kg
1.400,00 kg
129,71 t
113 a 120
2,80 kg
1.400,00 kg
138,11 t
Dias
Consumo diário por
Consumo
lote
acumulado por lote
650,00 kg
4,55 t
Consumo total em um ano de produção (três lotes):
414,33 t
144
APÊNDICE B - Memória de cálculo das entradas e saídas e saídas energéticas da etapa
Suinocultura.
Tabela B.1: Coeficientes técnicos e o valor energético dos elementos que compõem a
infraestrutura da etapa suinocultura, para um ano de produção.
Item
INFRAESTRUTURA
Pocilga
Silo de ração
Carrinho transporte
Composteira
Caixa de água
Coeficientes
técnicos
Coeficientes
Energéticos
---
--2
676,20 m
9,00 t
20,00 kg
20,00 m2
226,00 kg
2
956,03 MJ/m
62,78 MJ/t
62,78 MJ/kg
1.208,17 MJ/m2
130 MJ/kg
Uso
anual
Vida
útil
Energia
Depreciada
---
---
56,98 GJ
29.091,04 MJ
25.425,90 MJ
56,50 MJ
1.087,35 MJ
1.322,10 MJ
1 ano
1 ano
1 ano
1 ano
1 ano
20 anos
20 anos
20 anos
20 anos
20 anos
Tabela B.2: Coeficientes técnicos e o valor energético dos insumos gastos em um ano
de produção (três lotes de suínos) da etapa suinocultura.
Item
INSUMOS
Mão-de-obra
Ração: fração renovável
Ração: fração não-renovável
Eletricidade
Leitões
Coeficientes
Técnicos
--6.771,00 hh
277,60 t
136,73 t
1.848,00 kWh
30,00 t
Coeficientes
Energéticos
--0,47 MJ/hh
17 MJ/kg
17 MJ/kg
3,6 MJ/kWh
9,21 MJ/kg
Energia
7.329,75 GJ
3,18 GJ
4.996,82 GJ
2.461,12 GJ
6,65 GJ
276,30 GJ
Saídas Energéticas:
A suinocultura tem como produto os suínos terminados. Os suínos são entregues com
uma massa de média/lote de 130 kg por suíno. Considerando um lote com 500 animais e
mortandade de 10%, estima-se uma produção de 58,50 t/lote (peso vivo). Cada lote demanda
110 dias para ser entregue. Assim, em um ano pode-se produzir três lotes, com uma entrega
de 175,50 t de suínos terminados. Convertidos em energia, esta produção corresponde a 1,62
TJ/ano.
145
APÊNDICE C - Memória de cálculo do tempo de deslocamento trator/distribuidor para
aplicação dos dejetos/biofertilizante, de acordo com a diluição.
Apêndice C.1: Cálculo do tempo de rodagem em cada hectare de cultivo agrícola.
Tabela C.1: Tempo para aplicação de um tanque (3 m3) em cada hectare de cultivo.
Área de plantio
(ha)
(m2)
Diagonal
(m)
Percurso
(ida e volta)
(m)
Deslocamento total
(2 diagonais)
(m)
Tempo de
deslocamento
(min./tanque)
1,0
10.000
100,00
200,00
400,00
1,20
2,0
20.000
141,42
282,84
565,69
1,70
3,0
30.000
173,21
346,41
692,82
2,08
4,0
40.000
200,00
400,00
800,00
2,40
5,0
50.000
223,61
447,21
894,43
2,68
6,0
60.000
244,95
489,90
979,80
2,94
7,0
70.000
264,58
529,15
1.058,30
3,17
8,0
80.000
282,84
565,69
1.131,37
3,39
9,0
90.000
300,00
600,00
1.200,00
3,60
10,0
100.000
316,23
632,46
1.264,91
3,79
11,0
110.000
331,66
663,32
1.326,65
3,98
12,0
120.000
346,41
692,82
1.385,64
4,16
13,0
130.000
360,56
721,11
1.442,22
4,33
14,0
140.000
374,17
748,33
1.496,66
4,49
15,0
150.000
387,30
774,60
1.549,19
4,65
16,0
160.000
400,00
800,00
1.600,00
4,80
17,0
170.000
412,31
824,62
1.649,24
4,95
18,0
180.000
424,26
848,53
1.697,06
5,09
19,0
190.000
435,89
871,78
1.743,56
5,23
20,0
200.000
447,21
894,43
1.788,85
5,37
21,0
210.000
458,26
916,52
1.833,03
5,50
22,0
220.000
469,04
938,08
1.876,17
5,63
23,0
230.000
479,58
959,17
1.918,33
5,75
24,0
240.000
489,90
979,80
1.959,59
5,88
25,0
250.000
500,00
1.000,00
2.000,00
6,00
26,0
260.000
509,90
1.019,80
2.039,61
6,12
27,0
270.000
519,62
1.039,23
2.078,46
6,24
28,0
280.000
529,15
1.058,30
2.116,60
6,35
29,0
290.000
538,52
1.077,03
2.154,07
6,46
30,0
300.000
547,72
1.095,45
2.190,89
6,57
31,0
310.000
556,78
1.113,55
2.227,11
6,68
32,0
320.000
565,69
1.131,37
2.262,74
6,79
33,0
330.000
574,46
1.148,91
2.297,83
6,89
34,0
340.000
583,10
1.166,19
2.332,38
7,00
35,0
350.000
591,61
1.183,22
2.366,43
7,10
146
36,0
360.000
600,00
1.200,00
2.400,00
7,20
37,0
370.000
608,28
1.216,56
2.433,11
7,30
38,0
380.000
616,44
1.232,89
2.465,77
7,40
39,0
390.000
624,50
1.249,00
2.498,00
7,49
40,0
400.000
632,46
1.264,91
2.529,82
7,59
41,0
410.000
640,31
1.280,63
2.561,25
7,68
42,0
420.000
648,07
1.296,15
2.592,30
7,78
43,0
430.000
655,74
1.311,49
2.622,98
7,87
44,0
440.000
663,32
1.326,65
2.653,30
7,96
45,0
450.000
670,82
1.341,64
2.683,28
8,05
46,0
460.000
678,23
1.356,47
2.712,93
8,14
47,0
470.000
685,57
1.371,13
2.742,26
8,23
Apêndice C.2: Etapa agricultura no sistema integrado suinoculturaagricultura
Tabela C.2: Tempo gasto no transporte dos dejetos da esterqueira até o ponto de
aplicação de acordo com a diluição.
Tempo de
Área de plantio
deslocamento
(ha)
(min./tanque)
1,0
1,20
Dejeto I
(min./ha)
Dejeto II
(min./ha)
Dejeto III
(min./ha)
Dejeto IV
(min./ha)
Dejeto V
(min./ha)
13,69
17,11
20,53
27,38
41,07
2,0
1,70
19,36
24,20
29,04
38,72
58,08
3,0
2,08
23,71
29,64
35,56
47,42
71,13
4,0
2,40
27,38
34,22
41,07
54,76
82,13
5,0
2,68
30,61
38,26
45,91
61,22
91,83
6,0
2,94
33,53
41,91
50,30
67,06
100,59
7,0
3,17
36,22
45,27
54,33
72,43
108,65
8,0
3,39
38,72
48,40
58,08
77,44
116,15
9,0
3,60
41,07
51,33
61,60
82,13
123,20
10,0
3,79
43,29
54,11
64,93
86,58
129,86
11,0
3,98
45,40
56,75
68,10
90,80
136,20
12,0
4,16
47,42
59,27
71,13
94,84
142,26
13,0
4,33
49,36
61,69
74,03
98,71
148,07
14,0
4,49
51,22
64,02
76,83
102,44
153,66
15,0
4,65
53,02
66,27
79,53
106,03
159,05
16,0
4,80
54,76
68,44
82,13
109,51
164,27
17,0
4,95
56,44
70,55
84,66
112,88
169,32
18,0
5,09
58,08
72,60
87,12
116,15
174,23
19,0
5,23
59,67
74,59
89,50
119,34
179,01
20,0
5,37
61,22
76,52
91,83
122,44
183,66
21,0
5,50
62,73
78,41
94,10
125,46
188,19
22,0
5,63
64,21
80,26
96,31
128,41
192,62
147
23,0
5,75
65,65
82,06
98,47
131,30
196,95
24,0
5,88
67,06
83,83
100,59
134,12
201,18
25,0
6,00
68,44
85,56
102,67
136,89
205,33
26,0
6,12
69,80
87,25
104,70
139,60
209,40
27,0
6,24
71,13
88,91
106,69
142,26
213,39
28,0
6,35
72,43
90,54
108,65
144,87
217,30
29,0
6,46
73,72
92,15
110,58
147,43
221,15
30,0
6,57
74,98
93,72
112,47
149,95
224,93
31,0
6,68
76,22
95,27
114,32
152,43
228,65
32,0
6,79
77,44
96,80
116,15
154,87
232,31
33,0
6,89
78,64
98,30
117,96
157,27
235,91
34,0
7,00
79,82
99,77
119,73
159,64
239,46
35,0
7,10
57,85
72,31
86,77
115,69
173,54
36,0
7,20
58,67
73,33
88,00
117,33
176,00
37,0
7,30
59,48
74,34
89,21
118,95
178,43
38,0
7,40
60,27
75,34
90,41
120,55
180,82
39,0
7,49
61,06
76,33
91,59
122,12
183,19
40,0
7,59
61,84
77,30
92,76
123,68
185,52
41,0
7,68
62,61
78,26
93,91
125,22
187,82
42,0
7,78
63,37
79,21
95,05
126,73
190,10
43,0
7,87
64,12
80,15
96,18
128,23
192,35
44,0
7,96
64,86
81,07
97,29
129,72
194,58
45,0
8,05
65,59
81,99
98,39
131,18
196,77
46,0
8,14
66,32
82,90
99,47
132,63
198,95
8,23
67,03
45,36
83,79
56,70
100,55
68,04
134,07
90,72
201,10
136,08
47,0
Média (min./ha)
---
Tabela C.3: Tempo total gasto para a coleta, transporte e aplicação dos dejetos de
acordo com a diluição.
Item
Dejeto I
3
Volume a ser aplicado (m )
N° de tanques / ha
Tempo de aplicação (min./ha)
Tempo de deslocamento (min./ha)
Tempo total (min./ha)
Tempo total (hm/ha)
Dejeto II
Dejeto III Dejeto IV
Dejeto V
1.155,00
1.443,75
1.732,50
2.310,00
3.465,00
8,15
10,19
12,22
16,30
24,44
162,96
203,70
244,44
325,93
488,89
54,31
67,88
81,46
108,61
162,92
208,32
260,40
312,48
416,65
624,97
3,47
4,34
5,21
6,94
10,42
Obs.: O tempo de aplicação considera o tempo de coleta na esterqueira e aplicação no
solo. Na estimativa foi considerado um tempo de 20 minutos por tanque de 3,0 m 3. O cálculo
do tempo de deslocamento foi efetivado considerando uma velocidade de deslocamento de 3
min./km. Além disso, considera-se que o lote de plantio apresenta o formato de um quadrado.
148
A pocilga está no centro, sendo que as distâncias de deslocamento são iguais em todos os
sentidos (figura C.1). Esta consideração também é valida para o cálculo do tempo de
transporte do biofertilizante na etapa agricultura do BSI.
Figura C.1: Posicionamento da esterqueira e deslocamentos para o transporte dos
dejetos no solo.
149
Apêndice C.3: Etapa agricultura do sistema integrado BSI.
Tabela C.4: Tempo gasto no transporte dos dejetos do depósito de biofertilizante até o
ponto de aplicação de acordo com a diluição.
Área de plantio
(ha)
1,0
Tempo de deslocamento
(min./tanque)
1,20
Biofertilizante
(min./ha)
9,13
2,0
1,70
12,91
3,0
2,08
15,81
4,0
2,40
18,25
5,0
2,68
20,41
6,0
2,94
22,35
7,0
3,17
24,14
8,0
3,39
25,81
9,0
3,60
27,38
10,0
3,79
28,86
11,0
3,98
30,27
12,0
4,16
31,61
13,0
4,33
32,90
14,0
4,49
34,15
15,0
4,65
35,34
16,0
4,80
26,07
17,0
4,95
26,88
18,0
5,09
27,66
19,0
5,23
28,41
20,0
5,37
29,15
21,0
5,50
29,87
Média (min./ha)
---
20,56
Tabela C.5: Tempo total gasto para a coleta, transporte e aplicação do biofertilizante
no BSI, de acordo com a diluição.
Item
Volume a ser aplicado (m3)
N° de tanques / ha
Tempo de aplicação (min./ha)
Tempo de deslocamento (min./ha)
Tempo total (min./ha)
Tempo total (hm/ha)
Biofertilizante
346,50
5,43
108,64
20,56
129,21
2,15
150
APÊNDICE D - Memória de cálculo das entradas e saídas energéticas da etapa
Agricultura, no sistema integrado Suinocultura Agricultura.
Tabela D.1: Demonstrativo do cálculo das saídas energéticas do sistema integrado
suinocultura agricultura.
Item
Produção 1
Suínos Terminados
Milho grão
Produção 2
58,50 t/lote
10 t/ha/ano
175,50 t/ano
472,50 t/ano
Coeficiente
Energético
9,21 GJ/t
16,50 GJ/t
Energia
Produzida
1,62 TJ
7,80 TJ
Tabela D.2: Roteiro técnico para a produção de milho em plantio direto mecanizado,
1ª safra (7 t/ha), safrinha (3 t/ha) e total anual (adaptado de MATTOSO e MELLO FILHO,
2009).
Operação
1ª safra
0,60 hm
0,13 hm
0,80 hm
0,60 hm
0,85 hm
0,60 hm
10,22 hh
Aplicação herbicida
Distribuição do calcário
Plantio mecânico
Aplicação inseticida
Colheita mecânica
Transporte Interno
Mão-de-obra total
Insumos
1ª safra
1,10 t/ha
20,00 kg/ha
6,30 l/ha
1,32 l/ha
Calcário
Sementes
Herbicida
Inseticida
Duração
Safrinha
0,15 hm
--0,8 hm
0,3 hm
0,6 hm
0,6 hm
7,01hh
Quantidade
Safrinha
20,00 kg/ha
2,00 l/ha
0,60 l/ha
Total ano
0,75 hm
0,13 hm
1,60 hm
0,90 hm
1,45 hm
1,20 hm
17,23 hh
Total ano
1,10 t/ha
40,00 kg/ha
8,30 l/ha
1,92 l/ha
Tabela D.3: Coeficientes técnicos e o valor energético dos elementos que compõem a
esterqueira.
Item
INFRAESTRUTURA
Hora-máquina
Manta
PVC
Mão-de-obra
Massa /
quantidade
Tempo de
utilização
anual
--7,0 hm
392,5 kg
30,0 kg
16 hh
Coeficientes
Energéticos
---
1 ano
1 ano
1 ano
1 ano
473,18 MJ/hm
130,0 MJ/kg
120,0 MJ/kg
0,47 MJ/hh
Unidade
física
depreciada
--30,43 hm
405,00 kg
0,90 kg
0,90 hh
Energia
Depreciada
2,61 GJ
149,05 MJ
2.296,13 MJ
162,00 MJ
0,34 MJ
151
Tabela D.4: Coeficientes físicos e o valor energético dos elementos que compõem a
infraestrutura da etapa agricultura.
Item
INFRAESTRUTURA
Esterqueira
Trator
Colheitadeira
Pulverizador
Carreta
Distribuidor de calcário
Plantadeira
Lastro trator
Distribuidor de
Biofertilizante
Massa /
quantidade
Tempo de
utilização
anual
Coeficientes
Energéticos
---
---
Unidade
física
depreciada
---
Energia
Depreciada
1 un.
2,90 t
9,10 t
7,90 t
2,00 t
1,10 t
2,90 t
2,00 t
1 ano
462,25 h
68,51 h
77,96 h
56,70 h
5,91 h
75,60 h
462,25 h
--69,83 MJ/kg
69,83 MJ/kg
83,71 MJ/kg
83,71 MJ/kg
83,71 MJ/kg
83,71 MJ/kg
62,78 MJ/kg
---157,65 kg
73,32 kg
72,43 kg
13,34 kg
0,76 kg
25,78 kg
83,21 kg
35,51 GJ
11.008,40 MJ
5.119,89 MJ
6.063,14 MJ
1.116,34 MJ
63,96 MJ
2.158,26 MJ
5.223,61 MJ
2.151,92 MJ
1,30 t
246,08 h
57,20 MJ/kg
37,62 kg
2.607,52 MJ
Tabela D.5: Gasto de combustível nas operações do itinerário da etapa agricultura.
Operações
Aplicação herbicida
Distribuição do calcário
Plantio mecânico
Aplicação inseticida
Colheita mecânica
Transporte Interno
Aplicação Biofertilizante
Total
Tempo de
operação
35,44 hm/ano
5,91 hm/ano
75,60 hm/ano
42,53 hm/ano
68,51 hm/ano
56,70 hm/ano
246,08 hm/ano
---
Equipamento
Trator 85 cv
Trator 85 cv
Trator 85 cv
Trator 85 cv
Colheitadeira 160 cv
Trator 85 cv
Trator 85 cv
---
Consumo
horário
1,0 l/hm
1,0 l/hm
4,5 l/hm
1,0 l/hm
10,0 l/hm
1,0 l/hm
1,0 l/hm
---
Consumo/ano
35,44 l
5,91 l
343,22 l
42,53 l
685,13 l
56,70 l
246,08 l
1.415,00 l
Tabela D.6: Coeficientes técnicos e o valor energético dos insumos gastos em um ano
de produção (duas safras) da etapa agricultura.
Item
INSUMOS
Mão-de-obra
Sementes
Defensivos
Herbicida
Inseticida
Nitrogênio
Potássio
Combustível
Calcário
Coeficientes
Técnicos
Coeficientes
Energéticos
---
---
1.059,96 hh
1.890,00 kg
--784,35 l
181,44 l
4.837,50 kg
4.306,50 kg
1.415,00 l
51,98 t
0,47 MJ/hh
33,21 MJ/kg
--288,00 MJ/l
237,00 MJ//l
73,00 MJ/kg
9,00 MJ/kg
35,52 MJ/l
0,17 MJ/t
Energia
774,32 GJ
498,18 MJ
62.766,90 MJ
268.894,08 MJ
225.892,80 MJ
43.001,28 MJ
353.137,50 MJ
38.758,50 MJ
50.260,77 MJ
8,84 MJ
152
APÊNDICE E - Memória de cálculo das entradas e saídas energéticas da etapa
Piscicultura, no sistema integrado Suinocultura Piscicultura.
Tabela E.1: Coeficientes técnicos e o valor energético dos elementos que compõem a
infraestrutura da etapa piscicultura, para um ano de produção.
Item
INFRAESTRUTURA
Hora-máquina
Mão-de-obra
Caixa de Nível –
Alvenaria
Rede de arrasto –
Fibra têxtil
Tarrafa de pesca –
Fibra têxtil
Balança de Gancho –
Aço
Botas e macacão –
Borracha
Tubos e Conexões - PVC
Tubos 200 mm –
Concreto pré-moldado
Massa /
quantidade
Período de
uso anual
---
Unidade
física
depreciada
---
Coeficientes
Energéticos
---
Energia
Depreciada
896,0 hm
1.800,0 hh
1 ano
1 ano
473,18 MJ/hm
0,47 MJ/hh
40,32 hm
81,00 hh
23,54 GJ
19.078,62 MJ
38,07 MJ
40,0 m2
1 ano
1.208,17 MJ/m2
1,80 m2
2.174,71 MJ
80,0 kg
1 ano
85,81 MJ/kg
14,40 kg
1.235,66 MJ
5,0 kg
1 ano
85,81 MJ/kg
0,90 kg
77,23 MJ
1,5 kg
1 ano
62,78 MJ/kg
0,27 kg
16,95 MJ
5,0 kg
1 ano
85,81 MJ/kg
0,90 kg
77,23 MJ
35,8 kg
1 ano
120 MJ/kg
1,61 kg
193,43 MJ
1 ano
2
2
649,86 MJ
2
167,3 m
86,33 MJ/m
7,53 m
Tabela E.2: Coeficientes técnicos e o valor energético dos insumos gastos em um ano
de produção da etapa piscicultura.
Item
INSUMOS
Calcário
Mão-de-obra
Alevinos
Carpa comum
Carpa prateada
Carpa cabeça grande
Carpa Capim
Tilápia nilótica
Cascudo
Bagre Americano
Bagre Africano
Jundiá
Coeficientes
Técnicos
Coeficientes
Energéticos
---
---
20,83 t
2.059,18 h
---
0,17 MJ/t
0,47 MJ/hh
----
3,54 MJ
967,81 MJ
6.576,88 MJ
624,75 kg
187,43 kg
124,95 kg
62,48 kg
312,38 kg
62,48 kg
62,48 kg
62,48 kg
62,48 kg
4,29 MJ/kg
3,33 MJ/kg
3,89 MJ/kg
3,94 MJ/kg
4,98 MJ/kg
3,94 MJ/kg
3,94 MJ/kg
3,94 MJ/kg
3,94 MJ/kg
2.680,18 MJ
624,14 MJ
486,06 MJ
246,17 MJ
1.555,65 MJ
246,17 MJ
246,17 MJ
246,17 MJ
246,17 MJ
Energia
7,55 GJ
153
APÊNDICE F - Memória de cálculo das entradas energéticas da etapa Biodigestor, no
sistema integrado Suinocultura Biodigestor Piscicultura/Agricultura.
Tabela F.1: Coeficientes técnicos e o valor energético dos elementos que compõem o
biodigestor.
Massa /
quantidade
Item
Período de
uso anual
---
INFRAESTRUTURA
Hora-máquina
Manta
PVC 19
Mão-de-obra
Unidade
física
depreciada
---
Coeficientes
Energéticos
---
2,3 hm
525,0 kg
50,0 kg
16,0 hh
1 ano
1 ano
1 ano
1 ano
473,18 MJ/hm
130,0 MJ/kg
120,0 MJ/kg
0,47 MJ/hh
0,10 hm
0,72 kg
23,63 kg
2,25 hh
Energia
Depreciada
3,39 GJ
48,97 MJ
3.071,25 MJ
270,00 MJ
0,34 MJ
Tabela F.2: Coeficientes técnicos e o valor energético dos elementos que compõem o
tanque de sedimentação.
Massa /
quantidade
Item
Período de
uso anual
---
INFRAESTRUTURA
Hora-máquina
Unidade
física
depreciada
---
Coeficientes
Energéticos
---
2
67,70 m
1 ano
2
1.208,17 MJ/m
2
3,05 m
Energia
Depreciada
3,68 GJ
3.680,69 MJ
Tabela F.3: Cálculo da produção de metano e energia associada.
Item
Produção específica de metano
Produção diária de SV
Produção diária de CH4
Ano útil
Produção anual de CH4
Produção anual de biogás (66% CH4)
Coeficiente energético do biogás
Produção anual de energia
Produção média diária de energia
19
Valor
0,45 m3/kg SV
318,75 m3
143,44 m3
330 dias
45.900,00 m3
78.575,06 m3
22,40 MJ/Nm3
1.606.528,69 MJ
4.868,27 MJ
A energia depreciada pelo uso do PVC, utilizado na construção dos tanques de sedimentação e depósito de
biofertilizante, foi computada na avaliação energética do biodigestor.
154
APÊNDICE G - Memória de cálculo das entradas energéticas da etapa Piscicultura,
no sistema integrado Suinocultura Biodigestor Piscicultura/Agricultura.
Tabela G.1: Coeficientes técnicos e o valor energético dos elementos que compõem a
infraestrutura da etapa piscicultura, para um ano de produção.
Item
Massa /
quantidade
INFRAESTRUTURA
Hora-máquina
Mão-de-obra
Caixa de Nível –
Alvenaria
Rede de arrasto –
Fibra têxtil
Tarrafa de pesca –
Fibra têxtil
Balança de Gancho –
Aço
Botas e macacão –
Borracha
Tubos e Conexões - PVC
Tubos 200 mm –
Concreto pré-moldado
Período de
uso anual
---
Unidade
física
depreciada
---
Coeficientes
Energéticos
---
Energia
Depreciada
428,0 hm
900,0 hh
1 ano
1 ano
473,18 MJ/hm
0,47 MJ/hh
19,26 hm
40,50 hh
12,05 GJ
9.113,45 MJ
19,04 MJ
40,0 m2
1 ano
1.208,17 MJ/m2
0,90 m2
1.087,35 MJ
80,0 kg
1 ano
85,81 MJ/kg
14,40 kg
.235,66 MJ
5,0 kg
1 ano
85,81 MJ/kg
0,90 kg
77,23 MJ
1,5 kg
1 ano
62,78 MJ/kg
0,27 kg
16,95 MJ
5,0 kg
1 ano
85,81 MJ/kg
0,90 kg
77,23 MJ
4,48 kg
1 ano
120 MJ/kg
0,81kg
96,77 MJ
1 ano
2
2
324,93 MJ
2
20,91 m
86,33 MJ/m
3,76 m
Tabela G.2: Coeficientes técnicos e o valor energético dos insumos gastos em um ano
de produção da etapa piscicultura.
Item
INSUMOS
Calcário
Mão-de-obra
Alevinos
Carpa comum
Carpa prateada
Carpa cabeça grande
Cascudo
Coeficientes
Técnicos
Coeficientes
Energéticos
---
---
Energia
2,19 GJ
10 kg/ano
988,8 kg/ano
---
0,17 MJ/t
0,47 MJ/hh
---
1,70 MJ
464,74 MJ
1.720,56 MJ
144 kg/ano
120 kg/ano
120 kg/ano
60 kg/ano
4,29 MJ/kg
3,33 MJ/kg
3,89 MJ/kg
3,94 MJ/kg
617,76 MJ
399,60 MJ
466,80 MJ
236,40 MJ
155
APÊNDICE H - Memória de cálculo das entradas energéticas da etapa Agricultura,
no sistema integrado Suinocultura Biodigestor Piscicultura/Agricultura.
Tabela H.1: Coeficientes técnicos e o valor energético dos elementos que compõem a
infraestrutura da etapa agricultura.
Item
Massa /
quantidade
Tempo de
utilização
anual
---
INFRAESTRUTURA
Depósito de biofertilizante
Trator
Colheitadeira
Pulverizador
Carreta
Distribuidor de calcário
Plantadeira
Lastro trator
Distribuidor de
Biofertilizante
Coeficientes
Energéticos
Unidade física
depreciada
Energia
Depreciada
---
---
163 m2
2,90 t
9,10 t
7,90 t
2,00 t
1,10 t
2,90 t
2,00 t
1 ano
143,06 hm
30,83 hm
35,08 hm
25,52 hm
2,66 hm
34,02 hm
143,06 hm
1,20 GJ/m2
69,83 MJ/kg
69,83 MJ/kg
83,71 MJ/kg
83,71 MJ/kg
83,71 MJ/kg
83,71 MJ/kg
62,78 MJ/kg
7,34 m2
32,99 kg
32,59 kg
6,00 kg
0,34 kg
11,60 kg
25,75 kg
7,00 kg
20,82 GJ
8.861,93 MJ
3.407,03 MJ
2.303,95 MJ
2.728,41 MJ
502,35 MJ
28,78 MJ
971,22 MJ
1.616,67 MJ
1,30 t
45,79 hm
57,20 MJ/kg
48,79 kg
400,40 MJ
Tabela H.3: Gasto de combustível nas operações do itinerário da etapa agricultura.
Operações
Aplicação herbicida
Distribuição do calcário
Plantio mecânico
Aplicação inseticida
Colheita mecânica
Transporte Interno
Aplicação Biofertilizante
Total
Equipamento
Trator 85 cv
Trator 85 cv
Trator 85 cv
Trator 85 cv
Colheitadeira 160 cv
Trator 85 cv
Trator 85 cv
---
Tempo de
operação
15,95 hm/ano
2,66 hm/ano
34,02 hm/ano
19,14 hm/ano
30,83 hm/ano
25,52 hm/ano
45,79 hm/ano
---
Consumo
horário
1,0 l
1,0 l
4,5
1,0 l
10,0 l
1,0 l
1,0 l
---
Consumo/ano
15,95 l
2,66 l
154,45 l
19,14 l
308,31 l
25,52 l
45,79 l
571,80 l
Tabela H.2: Coeficientes técnicos e o valor energético dos insumos gastos em um ano
de produção (duas safras) da etapa agricultura.
Item
Coeficientes Técnicos
Coeficientes Energéticos
---
---
INSUMOS
Mão-de-obra
Sementes
Defensivos
Herbicida
Inseticida
Nitrogênio
Potássio
Combustível
Calcário
412,03 hm
850,50 kg
---
0,47 MJ/hh
33,21 MJ/kg
---
176,48 l
40,82 l
1.533,38 kg
1.405,76 kg
571,80 l
23,39 t
288,00 MJ/l
237,00 MJ/l
73,00 MJ/kg
9,00 MJ/kg
35,52 MJ/l
0,17 MJ/t
Energia
233,84 GJ
193,66 MJ
28.245,11 MJ
60.501,17 MJ
50.825,88 MJ
9.675,29 MJ
111.936,38 MJ
12.651,80 MJ
20.310,35 MJ
3,98 MJ