O futuro da colheita da cana

Transcrição

O futuro da colheita da cana:
novas tecnologias
INTRODUÇÃO
•Contou com diversos colaboradores:
• Prof. Caetano Ripoli, Milan, Rolim – LER/ESALQ
• Prof. Gil Câmara, Beauclair – LPV/ESALQ,
• diversos alunos e colegas
• Objetivo:
• Estabelecer cenário de longo prazo
• Apesar da conclusão ao final, não pretende esgotar o assunto e
sim ampliar o enfoque sobre o tema
• Público: investidores em cana e tomadores de decisão
SUMÁRIO
•A queimada da cana-de-açúcar:
• O que é, por que e como é feita
•Efeitos e sua comparação com cana crua:
• Na lavoura (alelopatia, matocomunidade, pragas, manejo e custos,
• Na indústria (qualidade da matéria-prima),
• No ambiente e na saúde humana.
• Por que persiste:
• Infra-estrutura, pesquisa e compatibilidade de mão-de-obra no
plantio, faltam colhedoras em quantidade e qualidade apropriada
•Alternativas:
• colheita mecanizada (ainda falta pesquisa e desenv. tecnológico)
Método despalhador e facilitador do corte da cana-de-açúcar
Deixa de existir em futuro proximo
- Ambiente
- Custo
- Falta mão-de-obra
Incêndio em
canaviais
permanecem:
Necessidade de
estrutura para
controle
Produtividades potenciais de algumas culturas
Ajustes para elevação da produtividade
Genótipo (variedade cultivada)
Solo (propriedades físicas e químicas) e Clima
Cultura
Média Nacional
Milho
3.000 kg.ha-1
Soja
Cana
1.600 kg.ha-1
90 t.ha-1
Teórico
A campo
31.400 kg.ha-1
24.700 kg.ha-1
YAMADA (1997)
VYN (2001)
18.000 kg.ha-1
8.604 kg.ha-1
VENTIMIGLIA
et al. (1999)
COOPER (2003)
470 t.ha-1 (Moore, 1989)
395 t.ha-1 (Hunsigi, 1993)
250 t.ha-1
463-351 t.ha-1 (Bernardes et al., 2005)
NA LAVOURA
MÚLTIPLAS INTERAÇÕES ENTRE FATORES DE
PRODUÇÃO E A PRÓPRIA CANA-DE-AÇÚCAR
EFEITOS COMPENSATÓRIOS:
- frio sob palha evitando brotação e melhor conservação da umid. solo
EFEITOS EXACERBADORES:
- compactação do solo e cigarrinha
SINERGISMO:
- redução de daninhas, proteção do solo e conservação de umidade
REAÇÃO DA CANA:
- crescimento radicular em estresse hídrico
Colheita da Cana-de-açúcar
• Mudança de queimada para cana crua
– Processo irreversível, previsto pela legislação;
– Zonas de expansão somente crua mecanizada;
– Influência na produção; longevidade do
canavial; atributos físicos, químicos e
biológicos.
Cana Crua Mecanizada
• Vantagens:
– 10 a 30 t.ha-1 de palha (peso fresco) no solo
ou para geração de energia adicional;
– Maior proteção do solo contra erosão;
– Redução do uso de herbicidas;
– Maior incorporação de matéria orgânica no
solo;
– Manutenção da umidade do solo;
– Redução de emissão no ambiente
– Viabilidade econômica
• - corte mecanizado R$4,50–6,60/t
• - corte manual (queima) R$7,00/t
Palha otimiza a operação de irrigação
• Desvantagens:
– Irregularidade de brotação (depende da variedade);
– Predominância de plantas daninhas problema;
– Mudança na incidência de pragas e doenças;
– Perdas consideráveis de colmos no campo;
– Longevidade do canavial (arranquio de soqueiras e
compactação do solo)
– Investimento elevado em equipamento (aprox.
R$2.500/ha).
• Não existe evidências claras de efeito
autoalelopático da palhada de cana-de-açúcar
sobre sua rebrota;
• Os efeitos prejudiciais podem ser devido:
– Menor quantidade de luz incidente;
– Menor temperaturas do solo;
– Manejo da adubação nitrogenada.
As alternativas são as seguintes:
• variedades de cana de brotam na palha
• recolhimento da palha com máquinas apropriadas
para utilização como fonte energética
• aleiramento da palha
Irregularidade de brotação
(depende da variedade)
Aleiramento
• Melhora brotação;
• Reduz danos por pragas;
• Mais uma operação e item de custo.
Plantas daninhas em cana-crua
Adaptadas a palha na superfície (p.ex.):
Tiririca
Cyperus rotundus
Grama-seda
Cynodon dactylon
Corda de viola
Ipomea sp
Capim camalote
Rottboelia exaltata
Buva
Coniza bonariensis
Guanxuma
Sida sp
Manejo de plantas daninhas em
áreas de colheita de cana-crua
- necessidade de herbicidas graminicidas para uso em
pós-emergência sistêmicos e seletivos à cultura
- introdução de variedades transgênicas resistentes ao
herbicida glyphosate pode solucionar
Efeitos da adoção da queimada sobre o
aumento população de pragas
Elasmo:
(Elasmopalpus lignosellus)
Maiores danos cana planta
“Coração oco”
Macedo et al (1997) – população 20% maior
em parcela com cana queimada
–
confirmando outros dados de literatura
Efeitos da não adoção da queimada
sobre o aumento população de pragas
Cigarrinha das raízes:
(Mahanarva fimbriolata)
- Prejuízo de 11% na produtividade agrícola,
redução de 1,5% em açúcar. (Gallo et al, 2002)
- Macedo (2003) - prejuízo da ordem de 30 a 60
- Palhada – condição favorável
- Fogo – destruição de todas as fases vitais da
- praga
Broca da cana:
(Diatraea saccharalis )
- S.P. - Principal praga
- Controle Biológico
- Mais afetada pela queimada que os
inimigos naturais. (Degaspari et al 1983)
Migdolus:
(Migdolus fryanus )
- Cana crua – ambiente propício
- Danos podem atingir 100% da produção
sobre a estabilidade da entomofauna
Segundo Almeida Filho (1995) e Macedo &
Araújo (2000).
- Maior nº de indivíduos
- Maior diversidade
- Melhor distribuição durante o cultivo
Efeitos da queimada sobre
patógenos (doenças)
Efeitos indiretos por diferenças na população de
plantas daninhas hospedeiras de patógenos:
⇒ Algumas prejudicadas pela palhada. Ex. Braquiarias
Correia (2004)
⇒ Palhada - efeito “guarda-chuva”
Medeiros (2001)
Efeitos da queimada sobre patógenos
Efeitos diretos sobre os patógenos:
⇒ Destruição de estruturas de propagação
⇒ Redução fonte de inóculo primária
⇒ Menor umidade devido a destruição da palhada
A queima da cana exerce diferentes funções
sobre pragas e patógenos, ora favorecendo,
ora desfavorecendo esses organismos. Assim,
Falta pesquisa em intensidade e diversidade de
situaçoes.
Entretanto, pelos dados apresentados, pode-se
responder que geralmente a adoção da queima
da cana reduz a incidência de pragas e
doenças.
textura x densidade aparente x
densidade (g/cm 3)
desenvolvimento radicular
desenvolvimento
reduzido
2
1,6
1,2
desenvolvimento
normal
0,8
0,4
0
15
30
45
60
% areia (textura)
75
90
Perdas no Campo
ton. / ha
Sistema de Colheita
Safra 99/00
S afra 00/01
Safra 01/02
Manual Queim ada
3,8
1,8
1,2
Manual C rua
3,3
1,5
---
M ecânica Picada Q ueimada
5,2
3,6
3,2
Mecânica Picada Crua
4,9
4,1
4,7
Média dos Sistemas
4,3
2,7
1,9
Paggiaro (2002)
Perdas na colheita Safra 06/07, Usina XXX
3
2
1
1,56
2,03
0
S1
Manual (t/ha)
Mêcanica (t/ha)
Perdas na colheita Safra 06/07, Usina XXX
Colheita Mecanizado
SOQUEIRAS NÃO
ABALADAS
Avaliação do impacto do Abalo de Soqueira
SOQUEIRAS
ABALADAS
SOQUEIRAS
ABALADAS
MARCADAS
SOQUE
IR
ABALA AS NÃO
DAS
SOQU
E
ABAL IRAS
ADAS
QUALIDADE INDUSTRIAL
CANA CRUA
• Teores mais elevados de polissacarídeos (amido, dextrana,
levana e outros) e cor do que a cana queimada (fab. açúcar) ;
• Limpeza a seco facilitada (economia de água) ;
• Cana picada deve ser processada imediatamente.
• A qualidade inferior da cana crua não limita
o seu uso na agroindústria. A diferença de
qualidade é menor para produção de álcool.
Sequestro de carbono no solo medido
CQ
ΔC Solo (kg C.ha-1.ano-1)
48 950 kg C total ha-1
CNQ
55 450 kg C total ha-1
ΔC = 4 870 kg C ha-1 por período de três anos
ΔC = 1 625 kg C ha-1 ano-1 no solo
Balanço equivalente de carbono por pastagens
Balanço de carbono em pastagens
Metano (CH4)
t C/ha/ano
fermentação entérica
0.31
dejetos animais
Óxido nitroso (N2))
animais
0.68
pastagens
Total de Emissões
0.01
0.80
1.80
Sequestro
Pastagens - Brasil atual
0.27
Pastagens - maior produtividade
0.66
SALDO (emissão de C)
atual
1.53
melhor cenário
1.14
Fonte: Lima, 2006; Braga, 2006; modificados pelo autor
BOICOTE EURO-AMERICANO (CARNE E CANA)
QUEIMA DE PRÉ-COLHEITA
NO2
CO
NO
CO2
OUTROS
GASES
TÓXICOS
9000 C
E O QUE SE PERDE DE ENERGIA?
1 t PALHIÇO = 1,2 Equivalente
Barril de Petróleo
1 ha = 8,4 EBP
50% recolhido = 4,2 EBP
50% fica, fins agronômicos
1 ha CANAVIAL:
75 t COLMOS
4 A 10 t PALHIÇO
(peso seco)
50% área canavieira = 2,7 x 106 ha
18,9 X 106 EBP/SAFRA!
1 BARRIL DE PETRÓLEO = US$60...
A GRANEL, MÁQUINA
TRACIONADA
A GRANEL, MÁQUINA
AUTO PROPELIDA
TIPOS DE RECOLHIMENTO
ENFARDAMENTO
CILÍNDRICO
ENFARDAMENTO
PRISMÁTICO
PALHIÇO ALEIRADO
(60%)
CONSTITUIÇÃO E UMIDADE(%)
NO MOMENTO DA COLHEITA:
PONTEIROS (85), PALHAS (8),
FOLHAS VERDES(80), FRAÇÕES
DE COLMOS(90), PLANTAS
DANINHAS.
UMIDADE 15 DIAS APÓS:
10 A 20% (DEPENDENDO DE
CONDIÇÕES CLIMÁTICAS)
CARREGAMENTO
DESCARREGAMENTO, A GRANEL,
NO PÁTIO DA USINA
BAIXA DENSIDADE
ALTO CUSTO TRANSPORTE
MELHOR SISTEMA DE RECOLHIMENTO DO PALHIÇO
COLHEITA INTEGRAL (SISTEMAS DE LIMPEZA
DESLIGADOS)
SEPARAÇÃO DE REBOLOS DE COLMO E PALHIÇO NA USINA
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE SISTEMAS (EES) DE
RECOLHIMENTO DE BIOMASSA AGRÍCOLA
EES(%) = [1-(ECC/ECP)] . 100
SENDO, (em Kcal/kg):
ECC = ENERGIA CONSUMIDA NA FORMA DE ÓLEO
DIESEL EM TODAS OPERAÇÕES (ENLEIRAMENTO,
RECOLHIMENTO, TRANSPORTE,
DESCARREGAMENTO, PREPARO).
ECP = ENERGIA EXISTENTE NA BIOMASSA
COGERAÇÃO:
ESTIMATIVA DE RIPOLI et al (2000).
BIOMASSAS
Pu
(MJ/t)
PALHIÇO 13551
CANA
A
(%)
50
Ac
(ha/ano)
2,7 x 106
Qt
(t/ha)
11,26
Pd
(pessoas/ano)
9,85 x 106
BAGAÇO
CANA
7868
30
2,7 x 106
18,20
5,55 x 106
PALHA
ARROZ
15401
80
1,8 x 106
0,257
0,26 x 106
Pu= poder calorífico; A = % da área de produção; Ac = área de produção; Qt =
produtividade; Pd = no. pessoas, de baixa renda, atendidas/ano.
Exercício:
DETERMINE A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UM SISTEMA
DE RECOLHIMENTO, TRANSPORTE E DESCARREGAMENTO
DE BIOMASSA AGRÍCOLA.
DADOS:
PODER CALORÍFICO DA BIOMASSA: 1700 Mcal/t
CONSUMO DE ÓLEO DIESEL NAS OPERAÇÕES: 95 Mcal/t
EES(%) = [1-(ECC/ECP)] . 100
EES (%) = [1-(125 / 1500)] . 100
EES = 94,4 %
(DE CADA 100 UNIDADES DE ENERGIA POSTA NA UNIDADE
CONSUMIU-SE, APENAS 5,6 UNIDADES EM DIESEL)
• Novidades:
– Atualmente em espaçamento largo;
– Acoplado ao plantio mecanizado;
– Eficiência da maquina e acessórios;
– Necessidade de mudança radical do processo.
Espaçamento MENOR produz MAIS,
SEMPRE
Interações entre espaçamento e produtividade da cana, GALVANI et al. (1997).
SEMPRE
160
1,00 m
Toneladas de cana/ha
140
1,30 m
120
1,60 m
100
80
1,90 m
60
1,00 D m
40
1,50 D m
20
0
1
2
3
Cortes
4
5
SEMPRE
Produtividade das safras 85/93. Comparativo
entre espaçamentos Usina da Barra Grande de
Lençois - SP
150
100
TCH
50
0
1º
2º
3º
4º
5º
1,10 m
107
86.4
78.5
70.67
74
1,40 m
91.5
79.67
70.5
62
62.33
SEMPRE
Produtividade das safras 86/93. Comparativo de
espaçamentos Destilaria Alexandre Balbo
Iturama - SP
100
TCH
50
0
1º
1º
2º
3º
4º
1,10 m
76.22
93.11
81.36
73.93
72.77
1,40 m
66.22
82.1
68.72
65.22
64.91
SEMPRE
Produtividade das safras 87/93. Comparativo de
espaçamento Usina Sapucaia Campos - RJ
100
TCH
50
0
1º corte
2º corte
3º corte
4º corte
1,10 m
87.2
75
72.9
69
1,40 m
79
72.1
62.57
60
Introdução Sistemas de Direcionamento
Piloto automático
Trajetos
14-15
13-14
12-13
11-12
10-11
9-10
8-9
7-8
6-7
5-6
4-5
3-4
2-3
1-2
Erros de espaçamento entre trajetos (cm)
Erro Espaçamento Piloto - plantadora
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
-2.0
-4.0
-6.0
-8.0
Operação Convencional
Trajetos
14-15
13-14
12-13
11-12
10-11
9-10
8-9
7-8
6-7
5-6
4-5
3-4
2-3
1-2
Erro de espaçamento entre trajetos (cm)
Erro Espaçamento Sem Piloto - Plantadora
18.0
14.0
10.0
6.0
2.0
-2.0
-6.0
-10.0
-14.0
-18.0
Plantio Mecanizado
Experimento 1 – Avaliação da eficiência das alterações feitas nas
colhedoras de mudas de
cana-de-açúcar, em melhorar a qualidade dos rebolos destinados ao plantio
mecanizado.
Experimento 2 – Avaliação da influência de dois kits de “emborrachamento” na qualidade dos
rebolos colhidos mecanicamente para muda.
Experimento 3 – Impacto do plantio de toletes trincados sobre o desempenho da cana-deaçúcar

Material e Métodos
Colhedoras
CORTE
ROLO
ELEVADOR
MODELO
COLHEDORA
Canelas
Levantador
Alimentador
Picador
Base
Distancia entre Taliscas
Taliscas
Co
Original
Original
Original
2 facas
Chapa
perfurada
80 cm
original
CeM
Emborrachada
Emborrachado
(mangueiras)
Emborrachado
(mangueiras)
2 facas
Chapa Lisa
50 cm
emborrachada
CeV
Emborrachada
Emborrachado
vulcanizado
Emborrachado
Vulcanizado
1 facas
Chapa Lisa
50 cm
emborrachada
ROLO LEVANTADOR
Original
Emborrachado
Vulcanizado

Material e Métodos
AMOSTRAGEM:
9 50 rebolos por ponto (aleatoriamente)
ELEVADOR
(ELV)
BOJO
(BOJ)
CANA
TRANSBORDO
(TRANS)

Resultados e Discussão
Gemas Viáveis ( % )
100
Aa Aa
Aa
CeM
100
95
CeV
CO
95
A
Aab
Ab
90
Ab
Ab
85
A
90
Ab
85
Ab
Ab
A
Ab
80
80
Ab
75
70
75
70
CeM
Cana
BOJ
ELV
TRANS
CeV
CO
TRANS
FIGURA 2 – Evolução da porcentagem de gemas viáveis durante o processo de colheita. (Pontos
com a mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05), sendo maiúscula para
comparativo entre colhedoras e minúsculas para comparativo entre estágios).

Resultados preliminares
¾ A etapa em que ocorre o corte de base, passagem pelos rolos
alimentadores e picador e chegada ao bojo da colhedora é a principal
responsável pelos danos mecânicos causados às gemas e aos
rebolos.
¾ Danos aos rebolos – menor número de perfilhos e maior número de
falhas , aos 90 dia
¾Os resultados observados não permitem concluirmos de forma
segura sobre a eficiência dos kits de “emborrachamento” na
diminuição das gemas e rebolos danificados.
Evolução imediata na colhedora
Redução nos custos de produção
• colhedoras 30% mais baratas;
• motores com potência 20% menor;
• motores e mangueiras do circuito hidráulico, mecanismos de
limpeza, exaustores, ventiladores e despontador;
DESNECESSÁRIOS
significativa redução nos custos do sistema de colheita
Participação da colhedora no custo de
produção
• No plantio:
– A cada 5 ou 6 anos 20% = aprox. 4% total
• Na colheita:
– Todo ano em torno de 25%
• Perdas de aproximadamente 10%
• TOTAL:
– 39% do custo de produção = item mais importante
INSERÇÃO DA CANA NO MUNDO
Área cult. (mi ha)
Cultura
BR
Part. BR
(%)
Mundo
Soja
23.4
82.1
28.5%
Milho
14.6
132.2
11.0%
Cana-de-açúcar
7.0
20.4
34.3%
Arroz
4.0
153.9
2.6%
Feijão
4.0
38.7
10.3%
Trigo
2.4
217.3
1.1%
Girassol
0.1
22.9
0.4%
Sorgo
1.4
40.5
39.1%
Sub-total de graos
Cana-de-açúcar
% da cana para culturas de graos no Mundo
Fonte: Instituto FNP, 2007 (AGRIANUAL)
708.0
7.0
20.4
34.3%
2.9%
RECAPITULAÇÃO
•A queimada da cana-de-açúcar:
• O que é, por que e como é feita
• Na lavoura (alelopatia, matocomunidade, pragas, manejo e custos,
• Na indústria (qualidade da matéria-prima),
• No ambiente e na saúde humana.
•Por que persiste:
• Infra-estrutura, pesquisa e compatibilidade de mão-de-obra no plantio,
faltam colhedoras em quantidade e qualidade apropriada
•Alternativas:
• colheita mecanizada (ainda falta pesquisa e desenv. tecnológico)
• ruim com as colhedoras, muito, mas muito pior mesmo, sem elas.
CONCLUSÃO
•A queimada da cana-de-açúcar acabou
•Questão social, ou seja, EMPREGO RURAL ????
•Colhedora atual – solução para os próximos anos (controle operação, agric.
Precisão), entretanto apresenta problemas:
• Danos a lavoura,
• Não permite completa regulagem para palha,
• Impedimento para espaçamentos menores – baixa produtividade,
• Danifica material de plantio,
• Maquina pouco eficiente.
•Missão da Agronomia: AUMENTAR A PRODUTIVIDADE E EFICIENCIA
• Atender a demanda da sociedade com pequeno aumento na área
• Desenvolvimento da colheita mecanizada de forma integral
•Necessidade urgente: INVESTIMENTO EM PESQUISA
• PÚBLICA
• PRIVADA