Potencial do capim elefante para geração de bioenergia - Revisão
Laylson da Silva Borges*1, Flávio Carvalho de Aquino1, Amauri Felipe
Evangelista1
1Mestrando do Programa de Pós-graduação em Ciência Animal, Universidade Federal
do Piauí/UFPI, Teresina-PI. *e-mail: [email protected]
RESUMO: A produção de material energético alternativo através de biomassa
vegetal representa hoje um dos grandes desafios para a pesquisa, já que a continuação
da queima desenfreada de petróleo, além de ser finita, contribui para o efeito estufa que
ameaça o equilíbrio do clima da terra. Sendo assim, foram desenvolvidas novas
técnicas, com a finalidade de utilizar biomassa de capim elefante como fonte de energia
alternativa, neste sentido, um novo rumo deve ser dado em relação às características que
se deseja obter desta gramínea. Dado o exposto, pretende-se com esta revisão mostrar o
potencial do capim elefante como uma alternativa promissora para a produção de
bioenergia, visto que é uma gramínea bastante difundida no Brasil e com elevada
produção de matéria seca e que responde de forma satisfatória a adubação nitrogenada.
Palavras-chave: adubação nitrogenada, capim elefante, energia renovável, produção
sustentável
Elephant grass potential to generate bioenergy – Review
ABSTRACT: The production of alternative energy material through plant
biomass today is a major challenge for research, since the continuation of unbridled
burning of oil, besides being finite, contributes to the greenhouse effect that threatens
the balance of the Earth's climate. Thus, new techniques have been developed with the
purpose of using elephant grass biomass as an alternative energy source, in this sense, a
new direction must be given in relation to the characteristics you want to get this grass.
Given the above, it is intended with this review show the elephant grass's potential as a
promising alternative for the production of bioenergy, since it is a grass widespread in
Brazil and with high dry matter production and responds satisfactorily to nitrogen
fertilization.
Keywords: napier grass, nitrogen fertilization, renewable energy, sustainable
production
Introdução
O capim elefante foi introduzido no Brasil em 1920, estando hoje difundido por
todo o território nacional (Lopes, 2004). Esse gênero é considerado uma fonte de
alternativa promissora para a produção de energia, tendo em vista seu elevado potencial
de produção de biomassa (Deresz et al., 2006). Atualmente, o capim elefante é uma das
principais espécies forrageiras utilizadas para este fim, principalmente pela alta
produtividade, qualidade da biomassa e pequena demanda de insumos para produção
(Samson et al., 2005; Morais et al., 2011).
Entretanto, para que se possa utilizar a biomassa do capim elefante com finalidade
de gerar energia, é indispensável determinar a qualidade da biomassa, fazendo-se
necessário o conhecimento da composição química (elementar e imediata), umidade,
poder calorífico líquido, poder calorífico superior e poder calorífico inferior,
granulometria, teor de cinzas, nível de biodegradação e densidade da biomassa
(Nogueira, Nogueira e Rocha, 2005; Ciolkosz, 2010; Sanches, 2010).
Muitos pesquisadores realizaram estudos com esta espécie, visando apenas o
enriquecimento desta forrageira em proteína, através da adubação nitrogenada, para
ganho de peso mais rápido de bovinos e maiores aproveitamentos dos mesmos. Por
outro lado, nos últimos anos foram desenvolvidas novas técnicas de uso da biomassa
dessa gramínea, entre elas a geração de energia alternativa. Para isto, é necessário
alcançar característica da planta que atenda esta demanda (Urquiaga et al., 2006), por
exemplo, uma planta que seja rica em fibras e lignina, aliada a alta produção de
biomassa.
A biomassa do capim elefante é usada como fonte de energia renovável através da
produção de briquetes. Os briquetes são produtos resultantes do processo de
compactação da biomassa picada (menor que 50mm), na qual a elasticidade natural das
fibras é destruída por meio da utilização de alta pressão e/ou alta temperatura. Com a
destruição da elasticidade, a lignina atua como ligante das partículas do material
vegetal, tornando o briquete próprio para estocagem e transporte (Vilela, 2009).
Contudo, apesar de ser uma atividade sustentável, a produção de material
energético através da biomassa vegetal é hoje um desafio para a ciência, e para os países
de um modo geral (Monti et al., 2007). Dado o exposto, pretende-se com esta revisão
mostrar o potencial do capim elefante como uma alternativa promissora para a produção
de bioenergia, visto que é uma gramínea bastante difundida no Brasil.
Revisão de Literatura
Capim elefante e seu potencial energético
O capim elefante (Pennisetum purpureum Schum.) é uma paniceae forrageira
tropical triploide de origem africana, que apresenta alta capacidade de produção e
acúmulo de matéria seca de qualidade (Urquiaga et al.,2006). Entretanto, exige solos de
média e alta fertilidade, é sensível ao frio e ao fogo, além de não tolerar solos úmidos.
Segundo Lopes (2004), o capim elefante apresenta vários cultivares que podem
ser divididos em cinco grupos, de acordo com a época de florescimento, pilosidade da
planta, diâmetro do colmo, formato da touceira, largura da folha, número e tipos de
perfilhos. Esses grupos são o Anão; o Cameroon, com as cultivares “Cameroon,
Piracicaba, Vruckwona e Guaçú”; o Mercker; e o Napier, com as cultivares “Napier,
Mineiro, Taiwan A – 146”. Hoje também existe híbridos interespécies resultantes dos
cruzamentos entre espécies de Pennisetum, principalmente P. purpureum e P. glaucum
(ex. americanum).
O capim elefante por ser uma espécie amplamente difundida em todo o Brasil,
pode ser cultivada em condições ambientais divergentes. Se encontra entre as espécies
forrageiras de maior eficiência fotossintética, elevada capacidade de produção de
matéria seca e elevado teor de fibras, o que indica potencial para a produção de energia
(Samson et al., 2005). Estudos realizados por Kirchhof et al. (2001), demonstraram que
a capacidade do capim elefante produzir grande quantidade de matéria seca está também
relacionada ao fato de ser uma planta que se beneficia da “fixação biológica de
nitrogênio”.
Quéno (2009) relata que o potencial energético do capim elefante, como toda
biomassa, está relacionado ao seu teor de fibras, especialmente lignina e um método
para determinar este teor é a utilização de um detergente ácido específico com a
finalidade de solubilizar o conteúdo celular e a hemicelulose.
Osava (2007) expõe que sua biomassa seca pode gerar 25 unidades de energia
para cada uma de origem fóssil consumida em sua produção. Habitualmente, o poder
calorífico superior da matéria seca do capim elefante é estimada em torno 4.200
Kcal/kg. Vilela (2008) encontrou um valor para o poder calorifico de capim elefante cv.
Carajás a 4.298 Kcal/kg, enquanto Pereira et al. (1999), mediram o poder calorifico do
capim elefante var. Napier a 4.170 Kcal/kg.
Recentemente, as pesquisas com capim elefante vêm avançando novos passos, e
não mais importa, exclusivamente, uma planta rica em proteína para alimentação de
animais, como tem sido seu uso tradicional (Andrade et al., 2005; Mistura et al., 2006;
Moreira et al., 2006) mas também como fonte de energia alternativa pela queima de sua
biomassa (Morais et al., 2009).
Assim, o ideal é produzir biomassa com altos teores de fibras, lignina e celulose,
com alta produção de matéria seca e baixa consumo de fertilizantes nitrogenados, para
que esta planta proporcione biomassa com qualidade para fins energéticos e seu
rendimento em energia seja significativamente positivo.
Biomassa como fonte de energia
Atualmente, o Brasil tem recursos de biomassa que respondem cerca de 30% da
produção total de energia, superando inclusive toda a oferta interna de energia gerada
em hidrelétricas, enquanto que em âmbito mundial as fontes renováveis contribuem
com apenas 8% entre todas as fontes utilizadas de energia (Brasil, 2006). O Brasil
possui todas as características climáticas necessárias para aumentar ainda mais sua
produção comercial de biomassa energética, o que já ocorre com etanol, carvão vegetal
e lenha, por meio de fontes vegetais.
De acordo com o estudo desenvolvido pela Embrapa, de uma forma geral, o teor
de carbono nos tecidos vegetais apresenta mínima variação. Na biomassa vegetal do
capim elefante o teor de carbono e de aproximadamente 42%. Com isso, uma produção
média de biomassa seca de capim elefante de 30 t. ha ano-1, acumularia um total de 12,6
t ha ano-1 (Rocha, 2007).
Cultivares de capim elefante com elevado potencial energético
Atualmente, existe dentro da espécie do capim elefante cultivares que se encaixam
no perfil para a produção de biomassa energética, dentre eles podemos citar:
A cv. Guaçu, que é nativa da África e apresenta de 25 a 79 toneladas de matéria
seca há ano-1, dependendo da adubação, da frequência de corte e demais condutas de
manejo (Pereira, 1992). Segundo Andrade et al. (2000), este capim apresentou aumento
nos teores de matéria seca em função do aumento das doses de nitrogênio aplicada e da
diminuição da frequência de corte, mostrando ser um material potencial para a produção
de biomassa.
A cv. Gramafante vem se destacado em estudos por atingir mais de cinco metros
de altura, formando densas touceiras. Estas características, aliadas à sua alta rusticidade,
fácil multiplicação e resistência considerável a seca e ao frio, justificaram a sua
indicação como uma cultivar de grande potencial (Oliveira, 2001).
A cv. Cameroon também tem se destacado apresentando elevadas produções de
biomassa, principalmente na época seca, além de apresentar também elevados teores de
fibras (Quesada et al.,2004). Morais et al. (2009), demonstraram que o genótipo
Cameroon é considerado um dos mais propícios para a agroenergia devido as suas
características de produtividade e qualidade da biomassa produzida.
A cv. Roxo é um das mais estudadas para fins forrageiros. Entretanto, estudos
desenvolvidos por Quesada (2005) e Morais (2008), avaliaram a aptidão energética
deste genótipo, e observaram boas características qualitativas da biomassa, embora o
potencial de produção tenha sido um pouco menor do que outros genótipos já
estudados, provavelmente pelo fato de que seu potencial de perfilhamento é
relativamente menor do que os demais genótipos. Além disso, o benefício obtido pelo
processo de fixação biológica de nitrogênio associado a este genótipo é relativamente
menor do que nos outros genótipos estudados (Leite et al., 2007).
Manejo do capim elefante
Entre as forrageiras, as gramíneas têm grande diversidade genética, portanto
maior variabilidade adaptativa a diferentes temperaturas e regimes de pluviosidade em
comparação a qualquer outra família de angiospermas (Silva et al., 2011). Souza (2003)
salienta que dentre as espécies forrageiras tropicais o capim elefante é uma das
forrageiras mais largamente utilizadas nos diversos sistemas de cultivo devido sua alta
produção de matéria seca e bom valor nutritivo.
Porém de acordo com Deresz et al. (1994), o capim-elefante é uma planta
extremamente sensível ao encharcamento do solo. Em se tratando da formação de
capineiras, deve-se atentar para a localização, com proximidade ao curral ou estábulo,
tendo em vista a facilitar o transporte da forragem colhida (Gomide, 1997).
Já com relação à fertilidade do solo, está destaca-se quando a meta é obter altas
produções, não esquecendo que uma exploração racional é essencial para obter este
resultado. As características físicas do solo, como a textura, a estrutura e sua
profundidade, desempenham papel limitante na seleção das espécies. O capim elefante
exige solos mais profundos e friáveis, com possibilidade de mecanização, além de
práticas de reposição de nutrientes, para que seu estabelecimento e produção não sejam
comprometidos (Lopes, 2004).
Outro fator de grande importância para o capim elefante seria a idade de corte,
pois a mesma afeta o rendimento da forragem colhida, resultando em incrementos
significativos na produção de matéria seca (Costa et al., 1999). Vários trabalhos de
pesquisa são desenvolvidos avaliando frequências de corte, buscando determinar o
potencial forrageiro do capim elefante.
Um bom manejo também leva em consideração a adubação. Fato comprovado por
Gomide (1997), onde este acrescenta que a adubação química, principalmente a
nitrogenada, combinada com o fósforo e o potássio, incrementa a produção forrageira,
resultando em maiores retiradas destes nutrientes pelo corte.
A produção de matéria seca (MS) das gramíneas tropicais está diretamente
relacionada à aplicação de níveis crescentes de nitrogênio (Quadros et al., 2002),
principalmente por se tratar de um elemento que é exigido pelas plantas em maior
quantidade e geralmente representa de 20 a 40 g/kg da massa seca dos tecidos vegetais e
ser componente integral de muitos tecidos (Taiz & Zeiger, 2004).
No processo de avaliação, estudos de adubação que venham a permitir que a
planta expresse todo o seu potencial produtivo, eliminando a influência negativa da
baixa fertilidade do solo, são de alta importância (Rodrigues et al., 2005). Sendo assim,
tem-se o nitrogênio como um nutriente que influência sobre os processos envolvidos no
crescimento e no desenvolvimento das plantas, alterando a relação fonte-dreno e,
consequentemente, a distribuição de assimilados entre órgãos vegetativos e reprodutivos
(Porto et al., 2012).
Considerações Finais
Diante do que foi exposto nesta revisão, é perceptível o potencial do capim
elefante como uma alternativa promissora para a geração de bioenergia no Brasil. Além
disso, é uma gramínea bastante difundida pelos pecuaristas por apresentar elevado teor
de biomassa. Atualmente, tem-se questionado muito sobre o uso de energia renovável.
Dessa forma, o capim elefante surgiu como uma fonte para atender essa demanda, via
produção de briquetes. Porém, ainda é um desafio à ciência, principalmente por conta
dessa gramínea exigir muito em questão de adubação, aumentando assim o gasto para o
produtor e inviabilizando seu cultivo. Sendo assim, pesquisas que visam otimizar o
potencial energético de espécies vegetais, como é o caso do capim elefante, fazem-se
necessárias, principalmente no Brasil, que apresenta clima tropical favorável ao bom
desempenho dessa gramínea forrageira.
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