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I Simpósio Internacional sobreGerenciamento de Resíduos de Animais

ANAIS

VOLUME IPalestras

II SSiimmppóóssiioo IInntteerrnnaacciioonnaall ssoobbrreeGGeerreenncciiaammeennttoo ddee RReessíídduuooss ddee

AAnniimmaaiiss

AANNAAIISS

VVOOLLUUMMEE IIPPaalleessttrraass

1111 aa 1133 ddee mmaarrççoo ddee 22000099FFlloorriiaannóóppoolliiss,, SSCC –– BBrraassiill

II

Sociedade Brasileira dos Especialistasnos Resíduos das ProduçõesAgropecuária e Agroindustrial - SberaRua Abramo Eberle, 389 – Sala 32Caixa Postal 373CEP 89.700-000, Concórdia – SCFax: (49) 3442 4694E-mail: [email protected]: http://www.sbera.org.br/

Embrapa Suínos e AvesBR 153, Km 110Caixa Postal 21CEP 89.700-000, Concórdia – SCFone: (49) 3441 0400Fax: (49) 3441 0497E-mail: [email protected]: http://www.cnpsa.embrapa.br

Tiragem: 300 exemplares

Coordenação Editorial*: Tânia M.B. CelantEditoração Eletrônica: Vivian FracassoNormalização bibliográfica: Irene Z.P. CameraApoio: Cristina Keller

EMBRAPA 2009

*As palestras foram formatadas diretamente dos originais enviados eletronicamentepelos autores.

Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos deAnimais (1.: 2009: Florianópolis, SC).

Anais do I Simpósio Internacional sobre Gerenciamento deResíduos de Animais. - Concórdia: Embrapa Suínos e Aves,2009.

2 v., 29 cm.Conteúdo: v.1 - Palestras. v.2 - Trabalhos Científicos.

1. Resíduos de animais - manejo. 2. Dejetos -gerenciamento. I. Título.

CDD 628.7

III

PPRROOMMOOÇÇÃÃOO

CCOO--PPRROOMMOOÇÇÃÃOO

PPAATTRROOCCIINNAADDOORREESS

Ministério doMeio Ambiente

V

CCOOMMIISSSSÃÃOO OORRGGAANNIIZZAADDOORRAA

PresidenteAirton Kunz

Embrapa Suínos e Aves

Vice-PresidenteJorge de Lucas Jr.UNESP/Jaboticabal

SecretáriosAdriana M. M. Pires

Embrapa Meio Ambiente

Sílvio Cezar SampaioUNIOESTE/Cascavel

TesoureiroRicardo L.R. Steinmetz


Relações PúblicasAnelise Sulzbach


CCOOMMIISSSSÃÃOO EEDDIITTOORRIIAALL

Airton Kunz

Darci Dambrós Junior

Geordano Dalmédico

Julio Cesar Pascale Palhares

Luiz Afonso de Rosso

Tânia Maria Biavatti Celant

Vivian Fracasso

Cristina Keller (apoio)

VI

CCOOMMIISSSSÃÃOO CCIIEENNTTÍÍFFIICCAA

PresidenteJulio Cesar Pascale PalharesEmbrapa Suínos e Aves – Brasil

MembrosAdriana Marlene Moreno Pires

Embrapa Meio Ambiente - Brasil

Airton KunzEmbrapa Suínos e Aves - Brasil

Antônio Teixeira de MatosUniversidade Federal de Viçosa - Brasil

Ariel A. SzogiAgricultural Research Service/USDA - Estados Unidos

Carla Maria PandolfoEpagri - Brasil

Carlos Alberto CerettaUniversidade de Santa Maria - Brasil

Cláudia S.C.M. dos S. CordovilInstituto Superior de Agronomia - Portugal

Francisco Salazar SperbergInstituto de Investigaciones Agropecuarias - Chile

Hugo M. SoaresUniversidade Federal de Santa Catarina - Brasil

Marcelo Henrique OtenioEmbrapa Gado de Leite – Brasil

Maria Cruz GarciaInstituto Tecnologico Agrario de Castilla y Leon – Espanha

Martha Mayumi HigarashiEmbrapa Suínos e Aves - Brasil

Milton da VeigaEpagri - Brasil

Ricardo Luis R. SteinmetzEmbrapa Suínos e Aves - Brasil

VII

Roberto Alves de OliveiraUniversidade Estadual Paulista - Brasil

Silvio Cesar SampaioUniversidade Estadual do Oeste do Paraná - Brasil

Verônica SchmidtUniversidade Federal do Rio Grande do Sul - Brasil

IX

PPRROOGGRRAAMMAAÇÇÃÃOO

Dia 11 de março de 2009 (Quarta-feira)

15h00 as 17h:00 - Receptivo, entrega de material e organização de pôsteres.

18h00 - Coquetel de Boas Vindas.

Dia 12 de março de 2009 (Quinta-feira)

08h00 as 08h45 - Entrega de material.

08h45 as 09h00 - Sessão de abertura.

Sessão Coordenada I - Tendências mundiais da produção animal

09h00 as 09h40 - Produção animal e impactos ambientais.Dr. Jose Martinez - Cemagref/França.

09h40 as 10h00 - Transformações da produção animal no Brasil e sua conseqüências ambientais.Dr Airton Kunz - SBERA/Embrapa Suínos e Aves/Brasil.

10h00 as 10h20 - Visão do governo brasileiro sobre o futuro da produção animal no Brasil.Dr. Paulo Guilherme Francisco Cabral - Diretor de Desenvolvimento RuralSustentável do Ministério do Meio Ambiente do Brasil.

10h20 as 10h40 - Intervalo para café.

Sessão Coordenada II - Melhoria nas instalações relacionadas à produção e aomanejo dos resíduos de animais

10h40 as 11h10 - Como as instalações e o manejo de dejetos podem contribuir para a melhora daqualidade do ar.Prof. Dr. Saqib Mukhtar - Universidade do Texas/EUA.

11h10 as 11h25 - Assessment of biofilter media particle sizes for removing ammonia.Sales, G.T.; Day V, G.B.; Gates, R.S.; Lovanh, N.; Del Nero Maia, G.; Singh, A.

11h25 as 11h40 - Efeito do manejo da lâmina d’água nas características de efluentes gerados naprodução de suínos.Gomes, S.D.; Nagae, R.Y.; Zenatti, D.C.; Fazolo, A.; Gomes, B.M.

11h40 as 13h30 - Intervalo para almoço.

Sessão Coordenada III - Geração de energia a partir de resíduos de animais

13h15 as 13h45 - Potencial de geração de biogás dos resíduos animais: perspectivas futuras.Prof. Dr. Jorge de Lucas - UNESP/SP/Brasil

13h45 as 14h00 - Comparativo entre reatores UASB e biodigestores para geração de biogás notratamento de dejetos de suínos.Bortoli, M.; Kunz, A.; Soares, H.M.

14h00 as 14h15 - Biogas from co-digested animal manure and digested manure management.Holm-Nielsen, J.B.; Al Seadi, T.; Cybulska. I.

14h15 as 14h30 - Producão de biogás utilizando cama de frangos de corte.Fukayama, E.H.; Lucas Junior, J. de; Aires, A.M.; Silva, A.A. de; Oliveira, R.A. de

14h30 as 14h45 - Geração elétrica a partir do biogás com saneamento ambiental: a experiência daItaipu Binacional.Bley, C.

14h45 as 15h00 - Transesterificação alcalina de resíduos de gorduras animais para obtenção debiodiesel.Prá, M.C. de; Cunha Jr., A.; Abreu, P.G. de; Higarashi, M.M.

X


Sessão de Painéis

15h15 as 17h00 - Visita e discussão de pôsteres.

20h30 - Jantar de Confraternização.

Dia 13 de março de 2009 (Sexta-feira)

Sessão Coordenada IV - Emissão de gases associados à produção animal e aomanejo de dejetos

08h00 as 08h30 - Inventário da emissão de gases de efeito estufa da pecuária.Dra Magda A. de Lima - Embrapa Meio Ambiente/SP/Brasil

08h30 as 08h45 - Odor reduction by anaerobic digestion: effect of organic wastes.Sousa, P.; Blanes-Vidal, V.; Ward, A.J.

08h45 as 09h00 - Ammonia removal and nitrous oxide production in gas-phase compost biofilters.Del Nero Maia, G.; Day V, G.B.; Gates, R.S.; Taraba, J.L.; Sales, G.T.; Lovanh, N.

09h00 as 09h15 - Changes of temperature and gas-concentration of compost prisms duringslaughtered waste composting.Hunyadi, G.; Bíró, T.; Mézes, L.; Tamás, J.

Sessão Coordenada V - Tratamento de dejetos de animais

09h15 as 09h45 - Novos sistemas de tratamento de dejetos para sistemas de produção de animaisconfinados (SPACs).Dr. Matias Vanotti - ARS/USDA-EUA.

09h45 as 10h00 - Degradação de penas de galinha por comunidade microbiana.Arruda, D.C.; Mallmann, L.; Galeazzi, L.; Termignoni, C.; Macedo, A.J.

10h00 as 10h15 - Boas práticas de gerenciamento para melhorar a operação de um sistema detratamento de dejetos de suínos.Ramme, M.A.; Vivan, M.L.; Dalmédico, G.; Kunz, A.


10h30 as10h45 - Optimización de una planta de tratamiento de purines de cerdo mediante unsistema de fangos activos acitores.M., Pérez, P.; González, C.; Leon C.; García, M.C.

10h45 as 11h00 - Comparação entre os sistemas de digestão anaeróbia e nitrificação/desnitrificaçaono tratamento de águas residuárias da suinocultura.Gabiatti N.C.; Zacharias, N.D.; Schmidell, W.; Kunz, A.; Soares H.M.

11h00 as 11h15 - Remoção de nitrogênio da água residual de digestor anaeróbico de dejetos desuínos em reator aeróbico de biogrânulos.Pujol, S.B.; Hübner, A.P.; Aita, C.; Giacomini, S.J.; Ballem, A.; Schirmann, J.; Leal,L.T.

11h15 as 11h30 - Efeito da carga orgânica volumétrica no tratamento de águas residuárias desuinocultura em reatores UASB em dois estágios.Oliveira, R.A de; Duda, R.M.; Urbinati, E.; Santana, A.M. de

11h30 as 11h45 - Avaliação de desempenho de reator UASB no tratamento de águas residuárias desuinocultura.Rodrigues, L.S.; Silva, I.J.; Zocrato, M.C.O.; Papa, D.N.; Von Sperling, M.; Oliveira,P.R.

11h45 as 12h00 - Estudo de campo com diferentes tipos de equipamentos de separação sólido-líquido em chorumes de origem suinícola.Tavares, J.; Ferreira, L.; Duarte, E.; Cunha Queda, A.C.

XI

Sessão Coordenada VI - Uso dos resíduos da produção animal como fertilizante

13h00 as 13h30 - Estratégias para otimização do poder fertilizante dos dejetos e mitigação doimpacto ambiental.Prof. Dr. Carlos Alberto Ceretta - UFSM/RS/Brasil

13h30 as 13h45 - Balances de nitrogeno y fosforo en rodeos de ordeño: herramientas para estimarsu potencial como fertilizantes.Herrero, M.A.; Orlando, A.A.; Burón Alfano, V.; Gil, S.; Questa, G.J.; Flores, M.

13h45 as14h00 - Effectiveness of recovered manure phosphorus as plant fertilizer.Szogi, A.A.; Vanotti, M.B.; Bauer, P.J.

14h00 as 14h15 - Efeitos da utilização de diferentes doses de cama de frango por dois anosconsecutivos na condiçao química do solo e obtenção de matéria seca emBrachiaria brizantha cv. Marandú.Portugal, A.F.; Ribeiro, D.O.; Carballal, M.R.; Vilela, L.A.F.; Araújo, E.J.; Gontijo,M.F.D.

14h15 as 14h30 - Lixiviação de nitrogênio no solo pela aplicação de dejeto de suíno.Miyazawa, M.; Barbosa, G.M.C.; Parra, M.S.

14h30 as 14h45 - Influência da adubação com dejeto líquido de suíno na produtividade e nasvariáveis agroindustriais da cana-de-açúcar e possíveis alterações na química dosolo.Gonçalves Júnior, D.; Silva, G.P.; Menezes, J.F.S.; Gonçalves, M.E.M.P.; Santos,C.J.L.; Silva, T.R.

14h45 as 15h00 - Perdas de nitrogênio e fósforo por escoamento superficial e percolação durantesete anos em um solo com aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos.Girotto, E.; Ceretta, C.A.; Brunetto, G.; Lourenzi, C.R.; Lorensini, F.; Tiecher, T.L.;De Conti, L.

15h00 as 15h15 - Residual de P e K de um Latossolo vermelho sob sucessivas adições de dejetoslíquidos de suínos.Menezes, J.F.S.; Rodrigues, R.C.; Lima, L.U. Silva; Silva, G.P.; Simon, G.A.

15h15 as 15h30 - Teores de C orgânico e N total em Latossolo vermelho cultivado com a sucessãoaveia-milho e submetido a sete aplicações anuais de doses de dejeto suíno.Cassol, P.C.; Ernani, P.R.; Gatiboni, L.C.; Silva, D.C.P.R. da; Lucrécio, W.

15h30 as 15h45 - Intervalo para café

Sessão Coordenada VII - Ordenamento territorial das produções animais e políticas públicasrelacionadas ao gerenciamento dos resíduos de animais

15h45 as 16h15 - Ordenamento da produção animal: viabilização ambiental de territórios, baciashidrográficas e propriedades rurais.Dr. Julio C.P. Palhares - Embrapa Suínos e Aves/SC/Brasil

16h15 as 16h30 - Plan provincial de gestion de residuos ganaderos de la provincia de Segovia.Escorial, A.; Gómez, M.; Merino, M.

16h30 as 16h45 - Impacto de estratégias nutricionais no custo de armazenagem, transporte edistribuição de dejetos de suínos.Palhares, J.C.P.; Miele, M.; Lima, G.J.M.M. de.

16h45 as 17h00 - Avaliação preliminar para o ordenamento da produção animal na microbaciahidrográfica do Rio Pinhal-SC.Plieski, G.; Klein, J.B.; Muller, S.; Mulinari, R.M.; Palhares, J.C.P.

17h00 - Discussão final e encerramento.

XIII

SSUUMMÁÁRRIIOO

Animal production and environmental impacts .................................................José Martinez and Colin Burton

15

Transformações da produção animal no Brasil e suas consequênciasambientais.........................................................................................................Airton Kunz

28

Desenvolvimento rural sustentável: um desafio a ser alcançado .....................Paulo Guilherme Francisco Cabral

35

Practical approaches to improve air quality of animal feeding operations withproper facility and manure management...........................................................Saqib Mukhtar

38

New systems for treatment of manure from confined animal production...........Matias B. Vanotti e Ariel A. Szogi

45

Estratégias para otimização do poder fertilizante dos dejetos e mitigação doimpacto ambiental..............................................................................................Carlos Alberto Ceretta e Eduardo Girotto

51

Zoneamento da produção animal: viabilização ambiental de territórios,bacias hidrográficas e propriedades rurais .......................................................Julio Cesar P. Palhares

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I Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos de Animais11 a 13 de Março de 2009 – Florianópolis, SC – Brasil

15

ANIMAL PRODUCTION AND ENVIRONMENTAL IMPACTS

José Martinez and Colin Burton

Cemagref, Environmental and Biological Treatment of Wastes Research Unit17 Avenue de Cucillé, CS 64427, 35044 Rennes, Cedex, France

E-mail : [email protected] , tel +33 2 23 48 21 30, fax +33 2 23 48 21 15,

Abstract

The intensification of livestock operations has benefited production efficiencybut has introduced major environmental issues, becoming a concern in bothdeveloped and developing countries. The aim of this paper is primarily to address theimpact of the livestock sector on environmental pollution (ammonia and greenhousegases), and on the related health risks. Some conclusions are presented on thepotential role of waste treatment systems in attenuating these environmental andhealth issues.

Key words: livestock wastes, environmental risk, EU environmental policies.

Introduction

Modern intensive livestock operations exert considerable environmentalimpacts, a subject of increasing concern for developed countries but also fordeveloping countries with a lack of policy and strict rules (Burton & Martinez, 2008).

The future of livestock farming is therefore at the heart of a serious debateconcerned with the critical issue of the global food crisis. Three main challenges arefaced :

1. Policy perspectives and risk prospects associated with the intensification oflivestock production, particularly within the fast growing economy ofdeveloping countries;

2. Environmental issues linked with the over-use of natural resources and thesubsequent depletion of their ability to regenerate; these environmental issuespertain to air pollution such as greenhouse gases emissions, soil saturationand water quality;

3. Technological changes inducing the “accelerated” implementation of well-known treatment systems in developed countries and the adaptation ortechnological transfer of these solutions to developing countries.

In Europe, the move from mixed arable-livestock farming to greaterspecialization has had a major adverse environmental effect. The environmentaleffects of different livestock manure systems have been the subject of scrutiny and anumber of reviews and reports were produced (Nicholson et al., 2002; Voermans etal. 1994; Martinez & Le Bozec, 2000; Hooda et al., 2000; Leinweber et al., 1997).

Among these, the poor management of livestock effluents has directlyimpacted the nitrogen load in soil and the subsequent transfer to water courses andaquifers. The European community first introduced nitrate regulations in 1991 to


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address this issue and more recently the EU-27 introduced the water frameworkregulation aimed at improving water quality. In addition and for the last 30 years, thegaseous emissions of ammonia nitrogen is a major topic of concern in Europe, firstbecause it represents a loss of valuable nutrient and second because this gas exertsnegative effects such as eutrophication and acid rains. The European community ispresently applying a regulation pertaining to ceilings in ammonia emissions.

Treatment technologies can play a role in the management of livestockmanure by providing a more flexible approach to land spreading and by resolvingspecific problems. The challenge for many countries is how to implement suchtechnologies at a wider scale and also how to financially sustain these technologies.

The future of animal production

The current world population is unevenly distributed economically and socially.Five billion people live in the “developing world” whereas the “developed world”,sometimes called “The West”, represents less than one billion people. In developingcountries and as a result of an equitable rural and urban economy, nearly 80% of thepopulation lives in rural settings and the majority is rural (Adhikari et al., 2006). Asthe economy of these countries improves, their demand for animal products is likelyto increase, along with a greater disparity between rural and urban economiesresulting in a greater urban population growth.

From the global distribution of major animal types, cattle numbers are moreevenly distributed than those for swine. Asia still contributes about one third of thecattle production and more than half of the swine production. For swine production,Europe’ share is about 20%. The regional concentration of pigs and pig meatproduction shows that the ten largest producers account for 74% to the global pigstock (Windhorst, 2006).

In terms of meat, pork accounts for the largest proportion at 80 million tons peryear compared to 50 million tons each for cattle and poultry. The total annual globalmeat production is estimated between 200 and 230 millions tons. Almost half of theworld’s chicken population is concentrated in Asia. The regional concentration inchicken meat and egg production is particularly high: more than 64% of the globalchicken meat production is concentrated in 10 leading countries, almost half comingfrom the USA, China and Brazil.

The trends in world population and the concurrent growth in demand forlivestock products suggest that by 2020, annual production will have to grow byanother 200 billions litres of milk and 100 millions tons of meat. Such a large increasewill require more than the simple adaptation of current livestock farming practices asthey exist in Europe and North America.


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Environmental impact of Livestock Waste

Soil pollution

Animal manures were regarded historically as beneficial soil amendments richin nutrients and organic matter that also sustain the soil physical properties such asstructure and moisture retention. Farmers have traditionally applied these organicfertilisers for the long term benefit of their soils. Manure helps stabilise soilaggregates and prevent erosion, improves the structure of soil promoting goodconsistency, good moisture retention and, can even correct drainage in wet areas.

Repeated soil over-applications of manure, above crop requirements, lead tothe accumulation of not only macro nutrients such as N, P and K, but also heavymetals particularly Cu and Zn, impacting animal health through grazing and cropfeeding (Lopez Alonso et al., 2000). The main consequence of overloaded soils isrelated to the interaction between soils and its water and air fractions. Water pollutionoccurs mainly through the leaching of nitrates applied in excess of plant uptake, whileair pollution is the consequence of complex processes including nitrification/denitrification and also the breakdown and transformation of organic matter in soils.Soils plays therefore a major role in the retention, transformation and release ofgaseous or soluble compounds. In some cases, like for methane, soils can act assink, through oxidation processes.

Water pollution

Water pollution by animal production is often caused by the leaching andrunoff of minerals from the soil or by direct disposal of wastes into watercourses.Animal manure nutrients in excess of crop uptake, accumulate and even saturatesoils. At saturation, nutrients are lost to either surface or ground waters. Nitrogen andphosphorus are the two nutrients of special agricultural importance with the greatestpotential to create water pollution. Although not an issue presently, K will be anotherproblem in the near future as the application of manures based on the plant uptake ofP generally leads to the surplus application of this mineral. Both surplus N and P canmove to surface waters through runoff while limited amounts are immobilised by thesoil organic matter. Free ammonia, rather than the ammonium salt, has a greaterimpact on water systems because of its toxicity to many fish species at lowconcentrations. Salmon, a sensitive fish, is affected by 5 mg/L of ammonia.

While documenting the water quality concerns in livestock areas, Hooda et al.(2000) specifically illustrated the problem and concluded that “there is a generaluncoupling of nutrient cycles, and problems related to nutrient loss are either short-term direct losses or long-term, related to accumulated nutrient surpluses”.

Air pollution

Animal production has been identified as a major contributor to atmosphericpollution (Pain, 1999). The air in livestock housing contains over a hundred gaseouscompounds released into the atmosphere by the ventilation system. Of these gases,odorous substances and especially ammonia have been the main concerns from anenvironmental perspective (Hartung and Phillips, 1994). The largest proportion of the


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gases arising from animal husbandry is produced from freshly deposited or storedfaeces and urine, through microbial activity.

Emissions of ammonia

The estimated global emission of ammonia (NH3) for 1990 is in the range of 54million tons NH3-N/yr, of which 43 million tons NH3-N/yr (80%) stems fromanthropogenic sources. The major anthropogenic sources include excreta fromdomestic animals (50%) and use of synthetic N fertilisers (25%) (Olivier et al., 1998).In 1990, anthropogenic ammonia emissions to the atmosphere in Western Europewere estimated at 2.8 - 5.2 million tons NH3-N/yr. Manure from farm animals was theprincipal source and their emissions were damaging the environment through soilacidification and eutrophication. In addition, these emissions constitute an importantloss of valuable N fertiliser.

The loss of ammonia to the atmosphere occurs from animal housing, manurestorage facilities, and from the application of manure to land. Approximately 50% ofthe ammonia emissions from swine production originate from the shelter and theslurry storage, while the other 50% is emitted following land application. The mostimportant factors influencing ammonia emissions are the concentration of ammonianitrogen in the slurry, the emitting surface, the pH of the slurry, the air velocity overthe slurry and the slurry temperature. In animal house, NH3 is a health risk to animaland man, because long term exposure to NH3 combined with dust can cause severelung diseases (Seedorf et Hartung, 1999). Furthermore, high concentration of NH3

may reduce animal performance.

In Europe and over the past decade, ammonia emissions has been a concernbecause of high deposition rates on land and over water surface, causing long-termdamage to sensitive natural and semi-natural ecosystems. Transported over longdistances in the atmosphere, ammonia is both a national and international problem.EU Member States are signatories to international agreements to limit emissions and,in addition, some countries have implemented further controls to provide extraprotection for national habitats.

Methane and nitrous oxide emissions and climatic change

The current predictions of climatic disruption caused by human activitiesinclude one scenario where there is a possible temperature increase of up to 4°Cwithin the next 40 to 75 yr. With respect to agriculture, such a climatic change mightresult in the drying up of currently fertile large land surfaces. Cold regions such asthe tundra of the northern hemisphere will not necessarily become suitable for cropproduction. More specifically, there is no reason to assume that agriculture will adaptquickly enough to any climatic change resulting from the global “warming” trend.

Methane and nitrous oxide are major greenhouse gases implicated in theglobal warming phenomenon. They are also involved in the photochemical reactionsin the troposphere that determine concentrations of ozone and hydroxyl radicals.Hydroxyl radicals are termed the ‘detergents of the atmosphere’ because they areresponsible for the removal of almost all gases that are produced by naturalprocesses and human activities.


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The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) calculated that 1 kgof CH4 has 63 times the warming effect of 1 kg of CO2, over a period of 20 yearsfollowing the gas release. The average atmospheric CH4 concentration is currently1.7 ppmv (parts per million by volume) or approximately, depending on temperatureand pressure, 1.2 micrograms /m3 of air. The concentration started to increase froma baseline value of about 0.8 ppmv in pre-industrial times 200-300 years ago and iscurrently increasing at a rate of about 1 %/yr. The increased abundance of CH4 willhave important impacts on global climate changes, and on the tropospheric (ground-based) and stratospheric ozone layers. Methane is estimated to contribute about 20% of the expected global warming trend, second only to CO2. Nitrous oxide has aglobal warming effect ten times that of CH4 and hence its lower concentration in thestratosphere still equates that of CH4. For both gases, the largest single source ofanthropogenic emission is agriculture (Duxbury, 1994). In case of ruminantproduction, the majority of methane emission is from enteric activity that cannot bereduced in a short time period, or may not be reduced at all. On the opposite, in caseof pig production, 89% of methane emissions are due to manure managementstorage and could be reduced by changing manure management practices or biogascollection (Table 1).

Table 1. Greenhouse-gas emissions per year from livestock (from McMichael et al., 2007).Carbon dioxide(global, 2002)

Methane enteric(global, 2004)

Methane manure(global, 2004)

Cattle

Small ruminants (sheep and goats)

Pigs

Camels

Horses

Poultry

1906

514

590

18

71

61

75*†

9

1

-

-

-

8‡

0.3

8

-

-

-

Total 3161 86 18

Data are million tonnes of gas. * Dairy cattle account for a quarter of enteric methane emissions from cattle. † Buffaloescontribute 9 million tons. ‡ Buffaloes contribute 0.3 million tons.

A recent FAO report (2006) estimates that 35% of global greenhouse-gasemissions deriving from agriculture and land use comes from livestock production.This sector accounts for about 18% of global greenhouse-gas emissions, consistingin around 9% of global emissions of carbon dioxide, plus 35-40% of methaneemissions and 65% of nitrous oxide.

Dust and other particles

Dust has not been reported as an important environmental issue in thesurroundings of farms. Inside the animal house however, it is known to be acontaminant that can affect both the respiration of the animals and the farmer.

The highest concentration of airborne dust, bacteria, fungi and endotoxins canbe found within poultry shelters but high values also occur in swine shelters. Table 2gives an overview of the different bio-aerosols components found in livestock


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shelters. Exposures to bio-aerosols in animal shelters are associated with a widerange of adverse health effects, including infectious and non-infectious diseases.Endotoxins are particularly harmful since they can induce allergic reactions of therespiratory system that can become chronic.

Table 2. Airborne dust, bacteria, fungi and endotoxin concentration in livestock buildings.

Cattle buildings Pig buildings Poultry buildings

Inhalable dust (mg/m3)

Reparable dust (mg/m3)

Inhalable endotoxin (EU/m3)

Respirable endotoxin (EU/m3)

Bacteria (log cfu/m3)

Fungi (log cfu/m3)

0.4

0.1

140.0

10.0

4.3

3.8

2.2

0.2

670.0

70.0

5.1

3.7

3.6

0.4

2000.0

210.0

6.4

4.0

From Takai and Petersen (2002).

Disease risks and health issues

Livestock waste may contain various pathogenic microorganisms (bacteria,viruses or parasites) that can present a sanitary risk during their subsequentspreading on agricultural land. Whilst some pathogens are obligate parasites and areof limited concern, others can survive in the environment for long period (as viablecells or more often as cyst or spore). Pathogens survival and movement through soildepends upon many factors like soil type, water content and pH; microorganismssurface properties and motility, and environmental factors like temperature, plantsand micro-and mesofaunal activity.

Hygiene concerns resulted from a series of food scares resulting from themicrobiological contamination of agricultural food products such as Salmonella, E-coli, campylobacter and also BSE (Bovine Spongiform Encephalopathy). Examplesof notable outbreaks of diseases affecting even livestock are the foot and mouthdisease, the classical swine fever and more recently, the avian influenza whichexemplifies a possible zoonotic disease further endangering the general public.Manure disposal will certainly be an issue during any of these outbreaks. De-contamination will be conducted either by the addition of proven disinfectants or, forvery large quantities, extended storage for the long term demise of the specificpathogen.

Few incidences of water contamination by zoonoses were reported but eachtends to be a very serious event with human fatalities (Guan and Holley, 2003).Accordingly, additional restrictions were imposed on where and how manures maybe land spread but no treatment was mandatory when aeration, especially attemperatures over 50°C, anaerobic digestion, the use of disinfectants and prolongedisolated storage can be very effective (Burton and Turner, 2003) but without totalelimination. Thermal treatments constitute a more rigorous and reliable approachalthough less costly than originally expected, but the use of such technology is stilllimited to specific areas of high risks.

During non epidemic periods, drastic treatment is not required for manure thatis simply stored for 4 to 6 months before spreading. This storage allows the number


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of pathogens possibly present in manure to decrease but not to totally disappear. Inthe case of pig manure, the antimicrobial effectiveness of 5 biological treatments ofmanure has been evaluated by the enumeration of 3 treatment indicators(enterococci, Escherichia coli and Clostridium perfringens) and the detection of twopathogenic bacteria (Salmonella and Listeria monocytogenes) (Pourcher et al, 2007).The studied treatments consisted either of a simple storage of the raw manure, or ofmore complex treatments designed for the removal of nitrogen and phosphorus(biological treatment with or without physical separation of manure). The resultsunderlined the existence of a potential risk of spreading Salmonella which weredetected in 60% of the 17 raw manures and in 20% of the 10 treated manuresanalysed. The N removal treatment resulted in a decrease in E coli and enterococciconcentrations, but was not however sufficient to completely eliminate the pathogenicbacteria and it had no effect on the spores of C perfringens. Indeed only thecomposted manure separated solid and the treated manure separated liquid from thepond appeared free of (or undetected) pathogens.

As a consequence, spreading of raw or even stored untreated manurepresents a danger even if the actual risk of contamination has not been evaluated. Ithas been observed that spreading resulted in a transient increase in number ofpathogenic microorganisms in soil (Gessel et al., 2004). The health risk increaseswhen manure is spread on soil where certain crops (e.g. salads, fruit and somevegetables) that are not intended to be cooked are grown (Nicholson et al., 2005).Recently, the European regulation has been strengthened concerning the hygienicquality of recycled animal by-products like composted raw manure separated solids(regulation n° 1774/2002). It requires animal by-products to contain less than 5 103 E.coli or enterococci per g of product and the absence of Salmonella in 25g of product.

From a disease perspective, the biggest impact of manure management islikely that of food quality, rather than from governments regulations. Farm producequality is impacted by the method of applying the manure on crops and the mostvulnerable crops are leaf vegetables eaten raw. Because such application isforbidden by law, manure land application as part of a farm cycle may becomeincreasingly difficult and the consequence may further encourage the treatment ofmanure at the farm.

EU Environmental policy on livestock farming

Most European countries have similar regulations regarding the operation oflivestock farms including (i), licensing required for large housing units, (ii), mandatorystorage of manures and slurries to enable a better agronomic utilization and (iii),prohibited periods for land spreading (usually the winter months from November toFebruary) (Mallard, 2006).

Soil preservation

To date, there is no European regulation on soil protection, except the 1986directive on sewage sludge (Council directive 86/278/EEC on the protection of theenvironment, and in particular of the soil, when sewage sludge is used in agriculture).However, the idea is now more and more widespread, that soil is a vital and largelynon-renewable resource, that has to be preserved as such. A European thematicstrategy for soil protection, mentioned in the 6th EAP, is currently in the process of


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elaboration, on the basis of a 2002 communication of the Commission. Thiscommunication does not define practical measures, but lays the foundations of theupcoming soil protection policy. In the document, the Commission identifies thedifferent functions of soil and the external factors likely to affect these functions,agriculture being only one of them. It emphasizes the great variability of situationsexisting throughout Europe regarding soil quality and protection. It definesbiodiversity and organic matter as the two key parameters to which future action onsoil protection should refer.

Water quality

The Nitrate Directive (Council directive 91/676/EEC concerning the protectionof waters against pollution caused by nitrates from agricultural sources) fixes a limitof 170 kg nitrogen for the amount of livestock manure applied to the land each year(including by the animals themselves). Going further, the Water Framework Directive(directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council) lays thefoundations for a new policy on water quality, integrating all previous regulationsregarding specific water pollutions or specific quality standards. WFD defines aframework for the elaboration and the implementation of water policies, but do notcontain any “operational” measures beyond the existing regulations. Beyond theseformal provisions, some specific measures apply to livestock production. Aprominent role is devoted to economic instruments. The WFD thus promotes taxesand incentives systems, to which agriculture should contribute largely in manyEuropean regions where it represents the main source for groundwater and surfacewater pollution.

Gaseous emissions

Ammonia

Across Europe, agriculture is responsible for 95% of ammonia emissions.Livestock production represents about three quarters of this figure with emissionscoming from manure storage and spreading, and animals housing and grazing.Ammonia is implied in a series of environmental impacts including a role in theacidification of sensitive ecosystems (heath land, certain forests and low nutrientlakes). A related environmental effect is nitrogen deposition, spread on a wide scaleacross Europe: this leads to the eutrophication of natural ecosystems, leading tobiodiversity loss. Both ammonia and nitrogen oxides contribute these effects (source:Eurostat data for year 2002).

The ammonia issue is addressed by political measures on air pollution. At theinternational level, the UNECE “Protocol to Abate Acidification, Eutrophication andGround-level Ozone” (also known as Gothenburg Protocol) was signed in 1999 underthe 1979 Geneva “Convention on Long-range Trans-boundary Air Pollution” andentered into force on 17 May 2005. The main signatories are the EuropeanCommunity, other European countries, the United States of America and the RussianFederation. The protocol fixes national annual emissions targets for different gases:SO2, NOX, NH3 and volatile organic components (VOC), to be reached by 2010. Onthis basis, the 2001 NEC directive (directive 2001/81/EC of the European Parliamentand of the Council) fixes national emissions ceilings for the same different gases, tobe reached for the same year and, for ammonia, at the same level (except for


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Portugal) as the Gothenburg Protocol. The NEC directive is currently in the processof implementation; Member States had to build national programmes by October2002, to be updated and revised as necessary in 2006, for the progressive reductionof their annual emissions.

Emission of gases that contribute to global warming

Regarding climate change, there is now a large scientific and politicalconsensus about the responsibility of anthropogenic GHG emissions in globalwarming and the importance of this environmental issue. The different scenariosreported in the 2001 IPCC assessment report (Watson et al, 2001) foresee anincrease of mean world temperature by 1.4 to 5.8 °C over the next century, whereas2 °C is considered by some experts as the maximum tolerable before dramaticconsequences can be expected. This global increase of temperatures will have acomplex impact on climate, possibly varying between regions but unlikely to be easilyaccommodated. In Europe, an intensification of hydrological cycles is expected; theremay be further detrimental effects linked to a change of oceanic circulation. Theglobal warming issue has been addressed, from the regulatory point of view, in a wayquite similarly to the atmospheric pollutants problem. The well known Kyoto Protocolwas adopted in December 1997, during the third session of the Conference of theParties (COP) to the United Nations Framework Convention on Climate Change(UNFCCC).

IPPC, a sector-based approach

The 1996 IPPC directive (Council directive 96/61/EC concerning integratedpollution prevention and control) represents a comprehensive approach, compared tothe environmental policies examined previously. It covers all the main categories ofindustrial activities above a certain unit size, which are divided into a series of sectorslisted in Annex 1 of the directive. Any industrial installation coming under the schemeshall not be operated without a permit delivered by the competent authorities. Eachindividual permit shall include building and operating requirements, based on bestavailable techniques (BAT), in order to prevent or to reduce polluting emissions in theair, water and land. A series of BAT reference documents (BREF) has beendeveloped so as to cover, as far as practicable, the activities listed in the directive(EIPPCB, 2006). The directive applies to new or substantially changed installationswith effect from October 1999 and no later than October 2007 for existinginstallations.

Regarding livestock production, the IPPC directive currently only includes theintensive rearing of poultry or pigs with more than 40.000 places (poultry), 2.000places (pigs) or 750 places (sows) (category 6.6. of Annex 1). The BREF foragriculture is a detailed document that has been finalized recently (EIPPCB, 2006).It includes general considerations on poultry and pig production in Europe andrelated environmental issues. It focuses on the whole production line, includingnutrition, air emissions from animals housing, and storage, processing andlandspreading of manure. It may yet be developed further as (1) it still only takes intoaccount some of the potential environmental issues linked to livestock farm activities,(2) it largely overlooks the related hygienic factors in waste management and, (3), thelargest sector, cattle farms, are currently exempt.


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Conclusions

To open on the future, we could try to imagine what livestock production andwaste management should be and what it may become :

1. Livestock production should have a better integration within other agriculturaland agri-food activities to have a better use of both its incomes and itsoutcomes. For its incomes, the necessary increase in animal productionrequired in the future will not be reach by genetic improvement of animals norstrong increase of the "average daily gain". Moreover, the human andeconomical pressure on cereals will compete more and more with livestockproduction. We can expect that in the future, the cereals used for animalfeeding will be slowly replaced by co- or by-products from agri-food activities,allowing a reduction of the cost of animal feeding and the development ofrecycling systems of so far unused products.

2. For the outcomes, it is also clear that there is a need to imagine new wastemanagement methods that would protect the environment and allow manuremanagement to switch back to a recycling view of manure handling. Withinthese new techniques, the early separation of liquids from solids in livestockhouses may be of particular interest since it reduces gaseous emissions in thebuildings and it generates liquid and solids that can be processed separately.

3. Techniques allowing nutrient recycling from wastes, especially phosphorus,should also be developed as well as any techniques allowing an economicaland environmental friendly benefit like a better agronomical use of manure orbiogas production from manure.

4. The ideal situation would be to work at the same time on both the incomes andthe outcomes of livestock production and on its integration in its "regional" orgeographical aspects. However, to reach such a goal, we need to consider alltreatment aspects not only the constraints whatever they are (environmental,sanitary etc) but also the overall consequences integrating economicalparameters like cost of livestock buildings, evolution and rarefaction of fuelenergy, phosphorus and may be cheap cereals.

5. We also need to integrate possible stronger policies on environment protectionand the necessity to include new "emerging" pollutant like antibiotics,endocrine disrupters, antibio-resistant pathogens, etc.

6. The development of such new systems will require the development of newmeasuring devices and global methods to assess the viability of productionchain and food supply including Lyfe Cycle Assesment methods.

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TRANSFORMAÇÕES DA PRODUÇÃO ANIMAL NO BRASIL ESUAS CONSEQUÊNCIAS AMBIENTAIS

Airton Kunz

Químico Industrial, Dr.Pesquisador do Núcleo Temático de Meio Ambiente

Embrapa Suínos e Aves – Rodovia 153, Km 11089700-000 Concórdia/[email protected]

O agronegócio brasileiro desempenha um papel muito importante naeconomia. De acordo com dados do ministério da agricultura, foi observado umcrescimento de 23 % nas exportações em 2008, comparado a 2007, atingindo amarca recorde de US$ 71,9 bilhões respondendo por 36,3 % do total dasexportações.

A pecuária, inserida dentro deste contexto, apresenta grande contribuição noagronegócio brasileiro com forte tendênia de crescimento para os próximos anos,havendo uma expressiva mudança do país no cenário mundial. Estudos doMinistério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA) apontam que em2018/2019, as exportaçãoes de carne bovina, de frango e suína representarãorespectivamente, 60,6%, 89,7% e 21% do comércio mundial de carne. Estes 3 tiposde carne juntas passarão de 24,6 milhões de toneladas em 2008, para 37,2 milhõesem 2018, dos quais metade deste valor deverá ser absorvido pelo mercado interno(MAPA, 2008).

Os dados mencionados acima são altamente positivos e mostram aindiscutível contribuição da produção animal à economia brasileira. Aliado a esteforte crescimento temos observado uma grande transformação nos sistemasprodutivos com a profissionalização dos processos. As características e tendênciasapontam para um modelo de concentração e aumento de escala de produção comvistas a redução dos custos de produção. Além disso, os custos logísticos entreprodução e industrialização dos produtos cárneos também tendem a serracionalizados (Miele e Machado, 2006; Zoccal e col, 2006; Embrapa, 2008).

Sob o ponto de vista ambiental a grande procupação recai sobre a produçãode animais em regime de confinamento, chamados SPACs (sistemas de produçãode animais confinados), principalmente representados no Brasil por suínos, aves ebovinocultura de leite (em semi-confinamento) que dependendo da escala produzemum grande volume de resíduos restritos a pequenas áreas. Isto obviamente requeruma rápida mundança na maneira de pensar o manejo e controle ambiental destesSPACs, haja vista que o manejo ambiental deve acompanhar o salto tecnológico quese mostra na produção, devido a complexidade dos problemas que apresentam(Kunz e col, 2009).

Em função das caracterísiticas das dejeções animais (Figura 1) e muitasvezes do sombreamento ou superposição da produção (suínos, aves e bovinos) nasmesmas regiões; como o oeste catarinense e paranaense, noroeste gaúcho etriângulo mineiro, problemas ambientais têm sido observados nas regiões podutoras.


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Isto se deve a alta geração de resíduos que na maioria dos casos tem como destinoa simples disposição no solo, não respeitando-se critérios agronômicos.

Esta prática faz com que, em muitas situações, se tenha um excesso deelementos (nutrientes, metais, patógenos, fármacos, dentre outros), tornando difícil aabsorção à mesma taxa em que estes elementos são aplicados. Este fato acarreta alixiviação e/ou percolação destes resíduos para os corpos d´água superficiais esubterrâneos, causando a poluição destes ambientes (Kunz e col. 2005; Gerber ePalhares, 2007).

Tabela 1. Produção de dejetos e características por 1000 kg de animal vivo por dia.

Tipo de animal1

Parâmetro Unidade Gado de leite Suíno Frango de corte Poedeiras

Dejeto total Kg Média

D.P.

86

17

84

24

85

13

64

19

Sólidos Totais Kg Média

D.P.

12

2,7

11

6,3

22

1,4

16

4,3

Sólidos voláteis Kg Média

D.P.

10

0,79

8,5

0,66

12

0,84

12

0,84

DBO Kg Média

D.P.

1,6

0,48

3,1

0,72

**

**

3,3

0,91

DQO Kg Média

D.P.

11

2,4

8,4

3,7

16

1,8

11

2,7

PH Média

D.P.

7,0

0,45

7,5

0,57

**

**

6,9

0,56

N-TKN Kg Média

D.P.

0,45

0,096

0,52

0,21

1,1

0,24

0,84

0,22

N-NH3 Kg Média

D.P.

0,079

0,083

0,29

0,10

**

**

0,21

0,18

P-Total Kg Média

D.P.

0,094

0,024

0,18

0,10

0,30

0,053

0,30

0,081

Zinco g Média

D.P.

1,8

0,65

5,0

2,5

3,6

**

19

33

Cobre g Média

D.P.

0,45

0,14

1,2

0,84

0,98

**

0,83

0,84

ColiformesTotais

Colônias Média

D.P.

1100

2800

45

33

**

**

110

100

Coliformestermotolerantes

Colônias Média

D.P.

16

28

18

12

**

**

7,5

2,01Todos os valores em peso úmido.D.P. = desvio padrão(Modificado de ASAE, 2003)


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Produção animal e impactos ambientais

Como é do conhecimento geral, não existe atividade exercida pelo homemque seja isenta de impactos ambientais e seguramente a pecuária não está excluídadesta questão, cabendo ao pessoal capacitado envolvido com o tema proporestratégias de gestão no sentido de se mitigar os efeitos deletérios sobre oambiente.

Neste sentido, devemos entender a evolução histórica desde a domesticaçãodos animais, a criação para subsistência até alcançar-se a produção industrial quevivemos hoje. Obviamente que esta nova configuração requer estratégias diferentesdas adotadas quando a produção de proteina animal visava apenas atender asnecessidades domésticas.

A utilização de dejetos como condicionante de solo tem sido utilizada ao longodo tempo pela humanidade e sem dúvida é a alternativa mais racional e de menorcusto. A poluição do solo se dá quando a capacidade de suporte dos sistema solo-planta é ultrapassada. Deve-se ter em mente que os dejetos quando utilizados comobiofertilizantes geralmente não apresentam a relação necessária para absorção pelaplanta, sendo assim acumulados, transportados para os rios ou emitidos no ar(Seganfredo, 1999).

A emissão de gases por sistemas de manejo incorretos (armazenamento eaplicação no solo) contribuem para a emissão de gases na atmosfera, alguns delescom poder estufa como metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e óxido nitroso(N2O), este último embora emitido a baixas concentrações possui um potencial deaquecimento cerca de 310 vezes maior do que o CO2. Além destes gases aemissão de amônia (Figura 1) tem sido objeto de preocupação e controle na uniãoeuropéia e América do Norte devido a sua contribuição para a formação de chuvaácida e eutrofização de ambientes naturais (World Bank, 2005).

Figura 1. Emissão de amônia pela pecuária no mundo.

Emissões de NH3 (milhões de toneladas/ano)

3. Emissão de amônia na produção pecuarista

1997 – 1999 – 2030

Em desenvolvimento Desenvolvidos Mundial

*Projeção Fonte: FAO


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Os nutrientes contidos nos dejetos tem alto valor agregado sobretudo quandoforem considerados a alta que os preços dos fertilizantes químicos tem sofrido nosúltimos anos. Portanto, a aplicação racional (balanço de nutrientes) quandorespeitada traz muitas vantagens e agrega valor aos resíduos. No entanto, quandoestes são aplicados em excesso causam problemas de poluição no solo, água e ar,necessitando de estratégias para seu tratamento ou exportação para regiões demenor pressão ambiental (Kunz e col. 2005; Higarashi e col., 2007).

No que diz respeito a utilização de dejetos de animais no solo, uma questãotem chamado a atenção da comunidade científica mundial. Refere-se a preocupaçãocom o destino dos antibióticos de uso veterinário no ambiente (Figura 2). Estesfármacos têm sido aplicados em doses cada vez maiores e mais potentes naprodução animal. Restam ainda muitas dúvidas sobre os efeitos que podem causarnos ambientes naturais, mediante a transformação e/ou aumento da resistênciamicrobiana no solo e água (Billa e Dezotti, 2003, Sarmah e col., 2006).

Figura 2. Destino de antibióticos de uso veterinário no meio ambiente (adaptado de Sarmah e col.2006).

Os microrganismos patogênicos também têm sido tema de preocupação eestão diretamente relacionados ao uso de antibióticos (espécies mais resistentes) eo seu destino e inativação no ambiente dependem de vários fatores como tecnologiade manejo ou tratamento utilizado, práticas de aplicação no solo, etc. (Burton eTurner, 2003; Vanotti et al., 2005; Venglovsky, 2008).


31

Alternativas para a produção animal brasileira

O que tem se observado nos últimos anos é uma pressão ambiental sobre ossistemas produtivos, principalmente os SPACs, que tem feito com que a sociedade eos órgãos ambientais lentamente despertem para a questão, principalmente emestados do Sul do Brasil, alguns estados do sudeste e recentemente o centro-oeste(Kunz, 2007).

Esta situação cria um cenário de resolução bastante complexa, de realidadese necessidades muito distintas. Se por um lado tem-se a legislação ambiental comuma tendência, embora muitos ainda relutem em aceitar, cada vez mais restritiva epunitiva aos infratores; por outro lado observam-se produtores cada vez maisdescapitalizados e sendo obrigados a se retirarem da atividade pelo fato de teremgranjas de baixo nível tecnológico.

Seguramente uma boa estratégia para se ter sucesso, sob o ponto de vista deconservação dos recursos naturais, é a agregação de algum valor a iniciativa deredução de impacto ambiental do produtor rural. Alguns artifícios que têm sidotestados recentemente como por exemplo ferramentas de renúncia fiscal tem tidoalgum sucesso (Pereira e col. 2008).

A prestação dos chamados serviços ambientais também tem ganhadoimportância nos últimos anos, temos o exemplo bastante recente da bovinoculturade leite na cidade de Extrema no estado de Minas Gerais e os projetos demecanismo de desenvolvimento limpo (MDL) em que o produtor recebe umacompensação financeira quando deixa de poluir e preserva o meio ambiente (Sá,2007; Miele et al. 2008).

Este novo cenário e perspectivas da pecuária brasileira baseado naconcentração e aumento de escala, torna fundamental a inserção da componenteambiental nos custos de produção. As alternativas e soluções são complexasconsiderando-se diferentes realidades regionais e de caraterísiticas de cada setorprodutivo. No entanto, o equilíbrio entre a visão produtivista e conservacionista deveser buscado, sem radicalismos, para que se tenha condições de crescer, produzir,gerando riquezas de maneira sustentável.

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DESENVOLVIMENTO RURAL SUSTENTÁVEL:UM DESAFIO A SER ALCANÇADO

Paulo Guilherme Francisco Cabral

Diretor de Desenvolvimento Rural Sustentável do Ministério do Meio Ambiente

Introdução

A degradação ambiental, decorrente de práticas ambientalmente inadequadasnas cadeias produtivas ligadas à agropecuária, é uma realidade histórica brasileira.Desde o Brasil Colônia, grande parte dos Biomas Caatinga e Mata Atlântica vemsendo impactados pela política de exploração exaustiva dos recursos naturais e comabertura de novas fronteiras.

O grande desafio presente é desenvolver e incorporar a variável ambientalnos processos produtivos do agronegócio, através do desenvolvimento de novastécnicas que visem à sustentabilidade ambiental da atividade, bem como pelaincorporação das já existentes. Faz-se necessária também o desenvolvimento depolíticas públicas que visem a diminuição da abertura de novas fronteiras agrícolas ea ocupação ordenada e racional do território de modo a satisfazer as necessidadesda geração presente sem comprometer as necessidades das gerações futuras, eassim, promover o desenvolvimento sustentável (Comissão Brundtland (WCED,1987).

Desenvolvimento

O crescente aumento da demanda mundial por alimentos tem elevado, deforma bastante expressiva, o valor das commodities agrícolas de modo geral, e oBrasil tem tido grande participação neste segmento da economia, gerando grandecapitalização deste setor produtivo. Este cenário tem sido fator determinante para agrande expansão agrícola no país, vez que o mercado mundial demanda fortementepor estes produtos, além de melhor remunerá-los.

A perspectiva de liderança como grande produtor mundial de commoditiesagrícolas, particularmente de carnes, é, ambientalmente, prejudicial pelo grandevolume de resíduos com alta carga orgânica que devem ser manejado, aumentandoo custo de regularização ambiental do estabelecimento rural para adequação àlegislação vigente.

Embora responsabilidade do produtor rural a adequação ambiental da suapropriedade, a gestão ambiental deve ser compartilhada pelos diversos segmentosda cadeia produtiva desde os fornecedores de insumos, produtores e agroindústriaenvolvida, tendo como referencial a legislação ambiental, desde o licenciamento dasatividades econômicas, como a regularização das áreas protegidas pelo CódigoFlorestal.

Desse modo, para a manutenção das zonas de produção intensiva é precisoencontrar sistemas alternativos de produção que reduzam a emissão de odores, degases poluentes e de resíduos que contaminam o solo e os mananciais de água,promovendo o desenvolvimento sustentável da atividade.


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Os grandes desafios atuais são de desenvolver e incorporar a variávelambiental nos processos produtivos, através do desenvolvimento de novas técnicasque visem à sustentabilidade ambiental da atividade, bem como pela incorporaçãodas já existentes; desenvolver políticas públicas que visem a diminuição da aberturade novas fronteiras agrícolas e a ocupação ordenada e racional do território; eefetivo cumprimento da legislação ambiental.

Politicamente, o Plano Plurianual do Governo Federal 2008-2011 tem, entreoutros, o objetivo de promover o crescimento com sustentabilidade, geração deempregos e distribuição de renda na estratégia de desenvolvimento de longo prazo.O Ministério do Meio Ambiente, em consonância com essas orientaçõesestratégicas, define os processos de participação e controle social por meio daConferência Nacional do Meio Ambiente, dos diferentes Conselhos que atuam noâmbito das políticas ambientais, em especial o CONAMA; da relação democráticacom os Estados e Municípios e o fortalecimento do planejamento participativo; darede capilar dos instrumentos de educação ambiental como condição para o êxito ea durabilidade das políticas públicas que implementa.

A missão do MMA é promover a adoção dos princípios e estratégias para oconhecimento, a proteção e a recuperação do meio ambiente, o uso sustentável dosrecursos naturais, a valorização dos serviços ambientais e a inserção dodesenvolvimento sustentável na formulação e na implementação de políticaspúblicas, de forma transversal e compartilhada, participativa e democrática, emtodos os níveis e instâncias de governo e na sociedade. Tem a competênciasobre a política nacional do meio ambiente e dos recursos hídricos; política depreservação, conservação e utilização sustentável de ecossistemas, ebiodiversidade e florestas; proposição de estratégias, mecanismos e instrumentoseconômicos e sociais para a melhoria da qualidade ambiental e o uso sustentáveldos recursos naturais; políticas para a integração do meio ambiente e produção;políticas e programas ambientais para a Amazônia Legal; e zoneamento ecológico-econômico.

Internamente na estrutura organizacional, o Departamento deDesenvolvimento Rural Sustentável da Secretaria de Extrativismo eDesenvolvimento Sustentável (SEDR) tem a competência de subsidiar a formulaçãode políticas de recuperação de áreas degradadas no meio rural e promover aadoção de tecnologias sustentáveis, especialmente nas atividades relacionadas àagricultura, ao agroextrativismo e à agroindústria e suas cadeias produtivas.

Nesse contexto, foi criada a Gerência de Sustentabilidade Ambiental doAgronegócio para dialogar com o setor produtivo com o objetivo de buscar soluçõespara os desafios colocados, atuando junto a este setor para a implantação deprocessos eficientes de controle e monitoramento da expansão da área produtiva,de modo a reduzir os processos de degradação ambiental e tornar estas atividadesmenos impactante ao meio ambiente.

Conclusão

A responsabilidade ambiental na produção agropecuária deve ser umapreocupação permanentemente compartilhada entre os governos, sociedade e osdiferentes atores envolvidos diretamente nas cadeias produtivas, de modo aconciliar o aumento da eficiência produtiva e a conservação e manutenção dos


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recursos naturais, sendo um instrumento fundamental de promoção dodesenvolvimento sustentável.

Bibliografia

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WCED, 1987 Our common future, Oxford University Press, 1987.


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PRACTICAL APPROACHES TO IMPROVE AIR QUALITYOF ANIMAL FEEDING OPERATIONS WITH PROPER

FACILITY AND MANURE MANAGEMENT

Saqib Mukhtar

Associate Professor and Extension Agricultural EngineerBiological and Agricultural Engineering Department, Texas A&M University

College Station, Texas, USA

Introduction

The two most common sources of public complaints faced by owners andoperators of animal feeding operations (AFOs) are emissions of excessive odor anddust. Depending on the animal species, housing type, and waste managementmethod, manure may contain urine, feces, feathers, waste feed, and spent beddingmaterial. Livestock and poultry odors are caused by noxious gases and volatileorganic compounds emitted by animals and by the decomposition of manure. Dustalso accompanies animal production. The dust from different types of AFOs maycontain soil, poultry litter, spent bedding, and dried livestock manure.

Several practical approaches may be adopted by livestock and poultryproducers to mitigate excessive odor and dust production from planned and existinganimal manure and housing facilities. These approaches can also improveenvironmental air quality.

Siting of New Animal Facilities

When siting new animal facilities, including housing and waste storage andtreatment structures, give special consideration to set-back distances, wind, andtopography. An odor assessment tool also can help mitigate odor and dust problemswith neighbors.

Animal feeding operations (AFOs) should maintain ample set-back distancesfrom neighboring residents and public use areas such as parks, schools, and placesof worship and from any known future commercial or residential development zones.A minimum set-back distance of 800 m is recommended (Mukhtar and Zhang, 1995).

Wind direction and topography directly influence the transport of odor and dustfrom an AFO to the surrounding area. Avoid locating buildings and manure storagesdirectly upwind from neighbors. For example, if the predominant wind direction for alocality is from south to north, do not build animal facilities directly south of localresidential and public-use areas.

Topographic features such as flat areas, hills, and valleys influence thetransport of odor and dust from AFOs. Locate facilities on relatively flat terrains withgood air movement to mix, dilute, and disperse odors. Sites with trees and shrubs willdissipate odors and screen the facilities from public view.

Avoid locating facilities on hilltops or near large water bodies, whereatmospheric temperatures and wind direction can change abruptly and frequently. Air


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carrying odors and dust can drain from a hilltop to the low terrain during the calmwind and stable atmospheric conditions that generally prevail from dusk to dawn.

When siting an animal facility, Harmon and Hoff (2007a) recommendedminimizing the number of hours that the wind blows from AFOs (source) to theneighbors (receptor). Figure 1 shows the effect of site layout and distance onexposure angle. Exposure angle is defined as the sum of the wind angles when windis blowing from source to a receptor for a minimum number of hours. As illustrated inFigure 1, the potential of wind carrying odors and dust from a source to a receptor isreduced when the facility is sited at smaller exposure angles and longer set-backdistances.

Researchers have developed an animal facility siting tool called theCommunity Assessment Model (CAM) to minimize the odor exposure of a source(animal facility) to receptors (residences and public-use areas) in a community.

Figure 1. Effect of source exposure angle and distance on odor and dust potential to downwindresidences. (Source: Harmon and Hoff, 2007a).

This odor-dispersion model has been used extensively since 2005 (Hoff et al.,2008) to evaluate the odor exposure from existing swine production systems to publicuse areas and residences in a community. The model also predicts how differentodor-control technologies affect the odor exposure to receptors.

To use this odor-assessment tool, an on-site visit is conducted to assess andmap community receptors and planned or existing animal-related odor sources. Themapped data is then used in CAM to predict the odor exposure from sources toreceptors.

According to information provided by its developers, CAM can be used todetermine the adequacy of a site for a new AFO of up to 20 animal productionsources with as many as 100 receptors in a community of any size. Such tools willhelp in planning and locating new AFOs that may create conflicts with surroundingcommunities.

400 m

400 m

800 m


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Best Management Practices (BMPs) to Minimize Dust and Odorfrom Existing Animal Facilities

Excessive odor and dust are the result of poor management of a facility andanimal manure that create either highly wet (anaerobic) or dry conditions on the farm.AFOs that handle solid animal waste such as scraped manure from livestock feedlots(manure and soil scraped from unpaved surfaces) and litter (a combination of poultryexcreta, waste feed, feathers, and bedding material) from poultry operations, need tobe managed so that the waste accumulating in the facility is neither too wet to causenuisance odor nor too dry to increase dust generation.

For example, Figure 2 shows the qualitative relationship between odor anddust potential in response to the moisture content of an unpaved beef feedlotsurface. When the moisture content of the lot surface is between 25% and 40%, bothodor and dust potential from this open lot are reduced. When the moisture content isbelow 25%, the potential for dust generation increases; when it is above 40%, thepotential for odor emission increases.

Figure 2. A qualitative relationship between dust potential and odor potential as a function of themoisture content. (Source: Lorimor, 2003).

Feedlot surfaces must be designed and managed to facilitate good drainage(Figure 3, left view) after rain events to prevent standing water or excessive moisture,which increases the likelihood of excessive odors. A poorly drained surface withthick, loose soil and manure (Figure 3, right view) will increase dust emissions whenthe feedlot is dry, and it will increase odors when it is wet.

0

10

20

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60

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Moisture Content, %w.b.

Du

st/O

do

r P

ote

nti

al

Dus t Potential

Odor Potential


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Figure 3. Example of a properly managed and well drained feedlot (left) and a poorly managed (right)feedlot (Source: Rahman et al., 2008).

Auvermann et al. (2000) and Rahman et al. (2008) recommended thefollowing BMPs to reduce dust and odor potential from cattle feedlots:

• To promote good drainage, maintain a feedlot surface slope of 4% to 6%.

• Maintain the moisture content of the feedlot surface at between 25% and 40%.

• Scrape the feedlot surface once every 3 to 4 months to reduce excessivemanure accumulation and maintain a thin (less than 5 cm deep) layer ofmanure.

• Properly compact the feedlot surface and subsurface layers to preventexcessive loosening of manure by cattle hoof action.

• To reduce dust emission, maintain a stocking density of 14 m2 per animal todiscourage excessive cattle activity and hoof action.

• Mukhtar et al. (2001, 2004) suggested the following BMPs to reduce odor anddust from indoor poultry growing facilities such as broiler (meat chicken) andturkey barns where birds are raised on litter:

• Maintain the moisture content of poultry litter between 30% and 35% to reduceodors and dust.

• Operate the barn ventilation system at or above minimum recommended rate,and keep the fans and fan shutters clean and fan belts properly maintained.Dirty fans, shutters, and worn-out belts reduce air flow by more than 30%.

• Replace the water-misting system with evaporative cooling pads. If using awater-misting system, adjust it properly to avoid excessive litter wetness.

• Ensure that the correct flow of water is provided to evaporative cooling pads,and prevent water leaks on the litter.

• To reduce water spillage on the litter, replace bell-type water drinkers with moreefficient nipple drinkers.

• Compost the litter before applying it to land. Properly composted litter reducesthe noticeable odors during transportation and land application.

• Land application of manure and litter generates a significant number of neighborcomplaints. Mukhtar et al. (2004), and Mukhtar and Zhang (1995)


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recommended the following BMPs for land application of animal waste toreduce odor and dust nuisance:

• Transport litter or manure to the field in properly covered and spill-proofvehicles, and avoid public roads with heavy traffic.

• Apply manure or litter at correct amounts, based on the results of soil tests andthe nutrient needs of plants. If too much manure is applied, excessive dust andodor result, and the risk of water quality impairment is increased.

• Apply manure or litter when wind is blowing away from the neighbors. Avoidland application during weekends and holidays.

• Apply manure or litter early in the morning when temperatures are lower and airflow patterns will lift odors high up into the air and disperse and dilute them.Avoid hot, still afternoons or extremely windy days, when scraped manure orlitter is likely to generate dust during application.

• Do not apply litter or manure during or soon after rain or when rainfall isimminent.

• When and where possible, inject or incorporate manure or litter into the soil toreduce odors and dust and to prevent loss of nutrients in the runoff.

• To minimize odor, use low-trajectory manure spreaders, big gun nozzles, or anirrigation system for surface application.

Other methods of controlling odor and dust transport from source to receptorsinclude installing windbreaks such as evergreen trees and walls and using biofiltersto filter exhaust air from ventilated animal housing and manure structures.

Windbreaks serve two purposes. As shown in Figure 4, an entire facility canbe hidden from public view to help reduce the perception of odors (Harmon and Hoff,2007b). Windbreaks also filter dust and promote the quicker dissipation of odors bydiverting the polluted air plume vertically and diluting and dispersing it in the wind.

Also, the transport of dust to downwind neighbors has been reduced byproperly designed and installed windbreak walls (generally 4-m high) of wood, metal,UV-resistant tarpaulin or plastic material. The walls are installed in front of theexhaust fans of tunnel-ventilated swine or poultry buildings at a distance of four tofive times the fan diameter (Bottcher et al. 2001).

Figure 4. A windbreak around a swine barn (Source: Harmon and Hoff, 2007b).


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Studies also show that dust and odorous gases in the exhaust air from liquidmanure pit fans or from ventilated livestock and swine buildings can be effectivelyremoved (50 to 90% reduction) by filtration and treatment with biofilters (Harmon andHoff, 2007b; Nicolai and Schmidt, 2005).

Biofilters are typically constructed from a mixture of compost and woodchipsand designed to retain polluted air in the filter for 3 to 4 seconds. When properlydesigned and maintained, biofilters efficiently convert odorous air into carbon dioxideand water at biofilter temperatures of between 20°C and 32°C, and at moisturecontents of between 40% and 60% (on a wet basis).

Dairy, poultry, and swine operations that store and/or treat freshly excreted orflushed manure either in pits inside the building or in outdoor slurry tanks andlagoons, are generally concerned with emission of nuisance odor rather than dust. Toreduce odor emissions, manage waste storage pits and treatment structuresproperly:

• Remove manure from barn gutters and alleys as quickly as possible.

• Fill shallow pits with about 5 cm of water and recharge deep pits with water.

• Avoid overloading pits and treatment lagoons with manure.

• Do not dump dead animals in lagoons.

• Manage the lagoon sludge properly and remove it at the intervals prescribed inthe lagoon maintenance plan. Excessive sludge and organic matter promotenuisance odors and reduce the dilution and treatment of waste.

Improper handling and disposal of farm mortality increases potential for odors,propagates disease, and threatens soil, water, and air quality. Quickly isolate anddispose of dead animals properly within 24 to 48 hours. Transport dead animals incovered and leak proof containers to offsite disposal facilities.

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NEW SYSTEMS FOR TREATMENT OF MANURE FROMCONFINED ANIMAL PRODUCTION

Matias B. Vanotti* and Ariel A. Szogi

U.S.Department of Agriculture – Agricultural Research Service,Coastal Plains Soil, Water, and Plant Research Center,

2611 W. Lucas St., Florence, SC 29501-1242 USA*Corresponding author: [email protected]

Abstract

New swine waste management systems developed in North Carolina toreplace the anaerobic lagoons need to meet the strict performance standards of anenvironmentally superior technology (EST). These technologies must be able tosubstantially remove nutrients, heavy metals, emissions of ammonia, odors, andpathogens, while and remain simple to operate and affordable. Scientists at ARSFlorence Center and industry cooperators completed design and demonstration of asecond generation treatment system for swine waste that can achieve high treatmentperformance of an Environmentally Superior Technology, yet it is much moreeconomical than earlier versions. The system combines solid-liquid separation,biological ammonia treatment and phosphorus removal, and it produces adeodorized and disinfected liquid effluent. The second generation system wasinstalled full-scale in a 5,600-head finishing swine operation and demonstrated forone year under steady-state conditions. Results show the effects of improvedmanure management (new technology vs. traditional lagoon technology) on waterquality and its beneficial effect on animal performance in seven swine productionbuildings during one year evaluation. The treatment system reduced 97.1% of totalsuspended solids concentration, 99.4% of BOD, 95.7% of TKN, 96.6% of ammonia,92.9% of total phosphorus, 99.2% of copper, 98.9% of zinc, 99.9% of odorcompounds, and 99.99% of pathogen indicators. The recycle of cleaner, sanitizedwater to refill barn pits enhanced animal health and productivity: The farmer sold32,900 kg more meat (a 5.6% increase) per growing cycle using the new systemcompared to the previous lagoon management. Greenhouse gas emissions (CH4 andN2O) were substantially reduced (>96.9%). These results overall show that cleaneralternative technologies can have significant and positive impacts on livestockproduction and the environment. These findings showed that two or more simpleprocesses can be combined into a practical system to achieve all EST performancestandards and that significant cost reductions can be achieved by on-farmimplementation, testing, and continued engineering improvements.

Key-words: animal waste, CAFO, carbon credits, environmentally superiortechnology, nutrient removal, odor, swine wastewater, water quality.


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Introduction

A new wastewater treatment system was developed to replace the anaerobicswine lagoon technology commonly used in the USA to treat swine waste (Vanotti etal., 2007). The system met the criteria of an environmentally superior technology(EST) as determined by an agreement between state government and swine industryto find technologies that could replace the lagoon system (Williams, 2006). Theenvironmental performance standards of an EST are the following: (1) eliminate thedischarge of animal waste to surface waters and groundwater through directdischarge, seepage, or runoff; (2) substantially eliminate atmospheric emissions ofammonia; (3) substantially eliminate the emission of odor that is detectable beyondthe boundaries of the swine farm; (4) substantially eliminate the release of disease-transmitting vectors and airborne pathogens; and (5) substantially eliminate nutrientand heavy metal contamination of soil and groundwater.

The aim of this study was to evaluate the effects of improved manuremanagement on water quality and the beneficial effect of a cleaner environment onanimal productivity and health. The study was done at full-scale on a 5,600-swinefinishing farm where the manure management system was converted from anaerobiclagoon to a new EST wastewater treatment system.

Materials and Methods

The on-farm system uses solid-liquid separation, biological nitrogen removal,and disinfection and phosphorus removal unit processes linked together into apractical system for livestock operations (Fig. 1). The system greatly increases theefficiency of solid-liquid separation with flocculation of the suspended solids usingpolymer. Nitrogen management to eliminate ammonia emissions is accomplished bypassing the liquid through a biological module containing nitrification anddenitrification bacteria adapted to high-ammonia wastewater. Subsequent alkalinetreatment of the liquid in a phosphorus removal module precipitates phosphate andkills pathogens. The phosphorus precipitate is simultaneously separated with themanure. The system recycles clean water to flush the barns. The treated water isstored in the former lagoon and used for crop irrigation. The solids are removed fromthe farm and used for the manufacture of value-added products and energyproduction.

The first generation technology was demonstrated full-scale on Goshen Ridgefarm, a 4,400-head finishing farm in Duplin County, NC. The on-farm technology metthe environmental performance criteria of an EST (Williams, 2006). It wasdetermined as an unconditional EST for new farms which are permitted andconstructed for the first time after March 2005 and for expansion of existing swinefarms (Williams, 2006). Recommendations were also made to evaluate an improved,redesigned second generation version of the wastewater treatment system. Thenew system design is based on experiences gained during first generationdemonstration and incorporates new science (Vanotti et al., 2007). It is intended tosignificantly lower capital, maintenance, and operating cost of the system withoutlagoon and also improve system reliability and simplicity. Detailed description of thenew system is provided in Vanotti and Szogi (2007).

The second gen full-scale demonstration facility was installed on B&B Tyndallfarm near Clinton, Sampson Co., NC (Fig. 1) and evaluated under steady-state


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conditions during a 15-month period that included three swine production cycles.The farm contained seven swine barns with a permitted capacity of 5,145 head.During the previous three growing cycles (2005-2006), the farm produced an averageof 584,000 kg total live weight (487,000 lbs gain) in each growing cycle (5,296pigs/cycle). Manure was collected under the barns using slatted floors and a pit-recharge system typical of many swine farms in North Carolina). There were twoanaerobic lagoons of 0.58 ha each for treatment and storage of the manure flushedfrom the barns. After treatment in the lagoon (retention time = 180 days), the liquidwas sprayed onto nearby fields growing small grains and forages. Under thistraditional management, lagoon liquid was recycled (in a closed loop) into the barnsto recharge the pits under the slotted floor and facilitate flushing of the newlyaccumulated manure.

Once the treatment plant was operational, flow of raw manure into the lagoonwas discontinued. The liquid manure was diverted into a homogenization tank andtreated with the new system. The treatment system consisted of three process unitsin series: polymer-enhanced solid-liquid separation, biological N removal, andalkaline phosphorus extraction and disinfection (Fig. 1). With the new manuretreatment system, three new batches of pigs were received Dec. 12-27, 2006, May14-31, 2007, and Sep. 28-Oct. 27, 2007; which were completed and send to marketabout 130 days later. A total of 5,148 pigs and 598,970 kg live weight (503,950 kggain) was produced in the first production cycle; 5,197 pigs and 609,740 kg liveweight (510,128 kg gain) were produced in the second production cycle; and 5,396pigs and 642,060 kg live weight (528,460 kg gain) were produced in the third cycle.

Liquid samples were collected using four refrigerated automated (Sigma900max) samplers placed before and after each of the treatment modules as follows:1) the untreated liquid manure in the mixing tank before solids separation, 2) theeffluent from the solid-liquid separation treatment, 3) the effluent after the nitrification-denitrification treatment, and 4) the effluent after the phosphorus removal treatment.Each sample was the composite of four sub-samples taken over a 3.5-day period.Wastewater analyses were performed according to Standard Methods for theExamination of Water and Wastewater (APHA, AWWA & WEF, 1998.

Results and Discussion

System performance – water quality improvement

The wastewater treatment performance data obtained during full-scaleoperation are summarized in Table 1 showing the values of various water qualityindicators as the liquid passed through each treatment module and the overallefficiency of concentration reduction for these parameters. The on-farm systemlowered concentration of constituents in the wastewater effluent as follow: 97.1% ofTSS, 98.3 of VSS, 89.9% of VS, 96.2% of COD, 99.4% of BOD5, 95.9% of TKN,96.6% of NH4-N, 88.1% of TN, 92.9% of TP, 99.2% of Cu, 98.9% of Zn, 77.5% ofalkalinity, and 56.6% of EC. It also eliminated 99.9% of the odor compounds and99.99% of the pathogens. These high treatment efficiencies (concentration reduction)were obtained during a 15-month period with average daily air temperatures rangingfrom -2.5 to 31.1oC and large variations in the strength of the manure due to typicallivestock growth cycles. These results are consistent with the efficiency of


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concentration reduction obtained with the more expensive first generation treatmentsystem (Vanotti et al., 2007).

Animal productivity and health improvement

The reuse of cleaner, sanitized water to refill barn pits reduced ammoniaconcentration in the air and improved the growing environment. As shown in Figure1, part of the treated water was reused on the farm to flush the pits under the barns.It replaced the dirtier lagoon liquid charged with ammonia used for the same taskunder the traditional lagoon management. As a result, animal health and productivitywere enhanced. These data show that, compared to lagoon management,significantly fewer pigs died as a result of the cleaner environment (mortalitydecreased 57%). In addition, the rate of feed conversion into meat improved 5.4%.The pigs also grew faster with the cleaner environment. The average daily weightgain (lb/pig/day) increased 11%. Results obtained in this demonstration project areconsistent with the observations of Barker (1996) on the substantial animalproduction advantages that can be realized by improvements in manuremanagement in swine production buildings.

Economic considerations

The cost of the re-designed 2nd generation technology was substantiallyreduced compared to a 1st generation system previously evaluated, while achievingthe efficient environmental performance of EST. The actual cost was $132.24 per1,000 lbs. (454 kg) steady-state live animal weight (SSLW) per year, or its equivalentof $7.13 per finished pig (using turnover rate of 2.5 growing cycles per year andstandard weight of 135 lb/head for farrow-to-finish operation). The $132 value is a10-year annualized cost calculation as mandated by the EST determination processand represents the initial investment over a 10-year economic life plus operationaland maintenance costs. It was 1/3 of the cost of the 1st generation system ($399.71per 1000 lbs SSLW yr-1) and closer to the cost of the anaerobic lagoon-sprayfieldtechnology.

Direct economic benefits to the producer from implementation of the newtechnology (and the resulting cleaner environment) include the sale of GHG emissionreduction credits, water quality credits, and improvements in animal productivity.The benefit from GHG emission reductions due to installation of the new system isabout $32.46 per 1000 lbs SSLW yr-1 ($1.75/finished pig) (Vanotti et al., 2008).Additional economic benefits from improvements in animal productivity and health byreplacing the lagoon technology with the cleaner technology amount to $120.15 per1000 lbs SSLW yr-1 ($6.13 per finishing pig) (Vanotti and Szogi, 2007). Combined,the carbon credits and productivity improvement benefits have the potential to pay forall the cost of treatment. Therefore, the consideration of these benefits makes thecleaner technology economically more attractive than the lagoon technology.


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Conclusions

We evaluated the effects of improved manure management on air and waterquality and animal productivity and health. The treatment system substantiallyremoved N, P, copper, zinc, odor and pathogens. Ammonia concentration in air ofthe barns was reduced, and animal health and productivity were enhanced: mortalitydecreased 57%, daily weight gain increased 11%, and feed conversion improved5.4% compared to the traditional lagoon management. These results overall showedthat cleaner alternative technologies can have significant positive impacts onlivestock production and the environment. For this reason, the State of NorthCarolina has established a lagoon conversion program (LCP, 2007) that providesfinancial incentives to assist producers in the conversion of anaerobic swine lagoonsto cleaner environmentally superior technology.

References

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Table 1. Elimination of TSS, BOD, nutrients, heavy metals, odors and pathogen indicator fromwastewater by second generation treatment system developed to replace swine lagoons inUSA.a

Water qualityparameter

Raw liquidswine manure,

mg/l b

After solid-liquidseparation

treatment, mg/l b

Afterbiological Ntreatment,

mg/l b

Afterphosphorustreatment,

mg/l b)

Systemefficiency

(%)

TSS 11,113 1,212 219 326 97.1

BOD5 6,820 3,032 52 38 99.4

Soluble BOD5 2,499 3,009 16 15 99.4

TKN 2,007 1,414 121 83 95.9

NH4+-N 1,251 1,190 103 43 96.6

Total P 494 170 85 35 92.9

Copper 16.0 2.01 0.17 0.13 99.2

Zinc 24.2 2.91 0.36 0.26 98.9

Odor Compounds(ppb) 71,269 63,642 40 44 99.9

Fecal Coliforms (log10

cfu/mL) 4.11 3.47 0.84 0.17 99.99

a Values are mean for 107 sampling dates during three pig growth cycles (Dec. 9, 2006-February 29, 2008), except odor andpathogen that are means of six monthly determinations (Jan-Jun 2007).b Units are mg/l except for odor and fecal coliforms.

Solid-liquidSeparationSolid-liquidSeparation

TreatedEffluentStorage

TreatedEffluentStorage

ConfinedLivestock

NitrificationDenitrificationNitrification

Denitrification

Disinfection + Phosphorus

Removal

Disinfection + Phosphorus

Removal

SolidsSolids

Water Reuse

Liquid stream

Solids stream

Figure 1. Schematic of the second generation treatment technology.


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ESTRATÉGIAS PARA OTIMIZAÇÃO DO PODER FERTILIZANTEDOS DEJETOS E MITIGAÇÃO DO IMPACTO AMBIENTAL

Carlos Alberto Ceretta & Eduardo Girotto

Universidade Federal de Santa MariaDepartamento de Solos

Email: [email protected]

Introdução

Dejetos de qualquer natureza representam, simplesmente, um estágio naciclagem dos nutrientes na natureza e assim devem ser interpretados para que ohomem, de fato, assuma o seu papel e utilize o seu intelecto e responsabilidadepara tratá-los como tal, diminuindo os impactos sobre as reservas de nutrientes esobre a qualidade do ambiente.

Um dos principais resíduos impactantes no ambiente é o de suínos. Issoporque a criação de suínos tem relevância econômica e social no complexoagropecuário brasileiro, porque possibilita produzir alimento, empregar mão-de-obrafamiliar, gerar emprego e renda. O rebanho suíno brasileiro tem a sua maiorrepresentação numérica, econômica e tecnológica na região Sul, com 44% dorebanho brasileiro, com destaque para os estados de Santa Catarina e Rio Grandedo Sul (ABIPECS, 2006).

Os avanços tecnológicos e a grande especialização do setor suinícola, com aintegração vertical de um enorme número de suinocultores ligados a um reduzidonúmero de empresas abatedoras e processadoras, determinaram uma redução nonúmero de criadores e um aumento do número de suínos por unidade produtora(Seganfredo & Girotto, 2004). Além disso, as criações foram localizadas e sedesenvolveram em regiões de cabeceiras de rios e zonas com solos declivosos ourasos, principalmente no Sul do Brasil.

No Brasil até as décadas de 50 e 60, a produção de suínos, era de formapredominantemente artesanal. Porém, a partir dos anos 70 a suinocultura brasileirainiciou uma fase de grandes transformações, principalmente devido à inclusão denovas tecnologias como promotores de crescimento, antibióticos e fontesinorgânicas de minerais. Tais insumos inseridos com o objetivo de aumentar acapacidade produtiva passaram a se tornar fonte de contaminação do ambiente aolongo do tempo (Guivant & Miranda, 2004).

Os dejetos de suínos não constituíam fator de preocupação, até a década de70, pois a concentração de animais por unidade de área era pequena e os dejetosde suínos eram facilmente manejados nas unidades de produção. O aumento nasexportações de carne suína, aliada aos interesses logísticos das empresasintegradoras, favoreceu a concentração na produção de suínos em grandesunidades e, por conseqüência, também a produção de dejetos (Konzen, 2005). Aolongo da década de 80, o processo de articulação industrial caracterizou-se pelaintensificação do processo de integração, observando-se o aumento de produçãodas próprias agroindústrias e, posteriormente, o aumento na escala de produção eum menor número de produtores (Berwanger, 2006). Aliado a isso, a partir dos anos80 com a opção pela adoção de sistemas de produção baseados no confinamentode animais, passou a se ter a geração de grandes quantidades de dejetos sem, no


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entanto, haver adequação dos sistemas de manejo, armazenamento e valorizaçãodos dejetos (Oliveira, 1993).

Com a intensificação dos sistemas de confinamento, a suinocultura passa aser responsável pela produção de grande quantidade de dejetos (EPAGRI, 1997),sendo estimada uma produção diária de 9,0 litros de dejeto por animal na fase determinação (Dartora et al., 1998). Estima-se que um suíno produza em resíduos oequivalente a 3,5 homens (Lindner, 1999). Em termos práticos, observa-se que amaioria dos suinocultores do estado do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina,utilizam sistemas de produção que geram quantidades elevadas de dejetos líquidos,ocasionado principalmente por vazamentos no sistema hidráulico, desperdício deágua nos bebedouros e sistema de limpeza inadequado (Mattias, 2006). Aproblemática se agrava devido a sistemas de armazenagem subdimensionados,infra-estrutura de distribuição deficiente e pequena área agrícola para aplicação dosdejetos (Dartora et al., 1998).

Outro problema relacionado à produção de suínos está relacionado com abaixa assimilação dos nutrientes contidos nas rações. Em média são absorvidos de30 a 55% do nitrogênio, 20 a 50 % do fósforo e 5 a 20% do potássio, sendo as taxasde excreção de 45 a 60% para o nitrogênio, 50 a 80% para o fósforo e 70 a 95%para o potássio (Kornegay & Harper, 1997). Para melhor avaliar estes indicadores,Lovatto et al. (2005) desenvolveram um trabalho com modelagem da ingestão,retenção e excreção de nitrogênio e fósforo na suinocultura gaúcha e constataramque o consumo total de nitrogênio pela suinocultura gaúcha é de aproximadamente34 mil toneladas por ano, sendo que 24 mil toneladas são excretadas (70%). Osmesmos autores inferem que para o fósforo o consumo é de 8 mil toneladas por ano,sendo que 6 mil toneladas são excretadas (74%). O agravante disso é que a grandemaioria deste fósforo adicionado ao solo via dejeto de suínos, acumula nos primeiroscentímetros de solo, conforme detalhado e explicado em trabalho de Berwanger etal. (2008), o que potencializa o poder contaminante do fósforo no ambiente.

A grande produção de dejetos, aliada a práticas como lançamento direto dosdejetos, sem nenhum tipo de tratamento nos mananciais de água, passou a gerardesequilíbrios ecológicos (Konzen, 2003). Regiões de elevada concentração desuínos normalmente apresentam sérios problemas ambientais, devidoprincipalmente às características do resíduo produzido e elementos químicos comometais pesados (Mattias, 2006). O destino destes resíduos deve ser de forma acausarem o mínimo impacto ambiental possível. Uma das possibilidades maisconveniente e aceita é a sua distribuição em áreas agrícolas, onde os solosassumiriam o papel de conversão deste resíduo, pela redução no número decoliformes e ciclagem dos elementos presentes, envolvendo assim além dosmicrorganismos, espécies que necessitam destes para o seu ciclo de vida.

No Brasil e, principalmente, nos estados de Santa Catarina e Rio Grande doSul, a utilização dos dejetos de suínos é feita quase que exclusivamente pela suaacumulação em esterqueira e posterior descarte no solo, sem tratamento adequado,utilizando-o como fertilizante em áreas de lavoura. Entretanto, por mais privilegiadoque seja seu potencial de uso como fertilizante, devem ser considerados comoresíduo, ou esgoto poluente e que, ao serem dispostos na natureza, sem oscuidados necessários, causam impactos ambientais negativos no solo e às águassuperficiais e subsuperficiais (Konzen, 2005). Devido às restrições topográficas e osaltos custos de armazenagem e transporte (Seganfredo & Girotto, 2004), em muitas


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propriedades rurais os dejetos são aplicados continuamente nas mesmas áreas eem freqüências e quantidades excessivas em relação à capacidade de absorçãopelas plantas cultivadas (Seganfredo, 2000; Basso, 2003; Berwanger, 2006).

Ao contrário dos fertilizantes solúveis que podem ser formulados paracondições especificas de cada tipo de solo e cultura, os dejetos apresentamsimultaneamente, nutrientes em quantidades desproporcionais em relação àcapacidade de extração das plantas (CQFS - RS/SC, 2004). Com isso, asadubações em excesso ou continuadas com esses dejetos podem ocasionarimpactos ambientais indesejáveis, destacando-se os desequilíbrios químicos ebiológicos no solo, poluição das águas, perdas de produtividade e da qualidade dosprodutos agropecuários e redução da diversidade de plantas e organismos do solo(Seganfredo, 2006). Para se evitar a adição de nutrientes em doses superiores àcapacidade de retenção do solo ou àquelas exigidas pelas culturas, o cálculo dadose de dejetos a aplicar deve obedecer a um plano de manejo de nutrientes,corrigindo-se as deficiências e excessos advindos do uso continuado dos dejetos deanimais como fertilizante (Seganfredo, 2006).

A disposição de dejeto líquido de suínos sucessivamente ao longo dos anosnas mesmas áreas, pode causar sérios problemas com contaminação de águassubsuperficias e rios com nitrato e fósforo (L’Herroux et al., 1997; Basso, 2003;Ceretta et al., 2005; Basso et al., 2005; Berwanger, 2006). Outro problema é apossibilidade de contaminação do solo e da água devido a alta concentração demetais pesados como Zn e Cu, que os dejetos líquidos de suínos possuem(L’Herroux et al., 1997; Hsu & Lo, 2000; Gräber et al., 2005; Mattias, 2006).

O cobre e o zinco têm origem nas rações que são fornecidas aos suínos que,geralmente sofrem suplementação com fontes de Cu e Zn, em certo grau às vezesexcedendo grandemente o requerimento fisiológico dos suínos (Jondreville et al.,2003). São atribuídas muitas funções a estes dois elementos no metabolismo dossuínos, e as quantidades assimiladas são muito pequenas. Do total adicionado viaração, se estima que 72-80% do total de Cu ingerido é eliminado via dejeções dossuínos. Para o zinco a quantidade eliminada via dejeto pode ser ainda maiorchegando a 92-96% do ingerido, por isso a preocupação dos técnicos na adição defontes, destes elementos, em quantidades muitas vezes excessivas (Bonazzi et al.,1994).

Uso como fonte de nutrientes

O dejeto líquido de suínos constitui uma fonte de vários nutrientes essenciaisàs plantas. Porém, sua constituição desbalanceada, em relação a necessidades dasplantas, dificulta a utilização de referenciais para a recomendação de doses.Entretanto, quando manejado adequadamente, pode vir a suprir parcial oucompletamente o uso de fertilizantes químicos na agricultura, diminuindo os custosde produção, em propriedades produtoras de suínos (Konzen, 2003; Ceretta et al.,2005), ou qualquer outra propriedade onde se cultive plantas, ou seja, sejanecessário aumentar a disponibilidade de nutrientes para seu crescimento. Nestesentido, Scherer et al. (1986) comparando a produtividade de milho com e semaplicação de dejeto, mostram que a utilização de 40 m3 ha-1 como única fonte de Nproporcionou um incremento médio de 1,32 Mg ha-1 de milho, o equivalente a umaaplicação de 40 kg ha-1 de N mineral (uréia).


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A aplicação de dejetos normalmente é realizada em culturas anuais mas emdeterminadas épocas do ano essas áreas estão sendo ocupadas e muitosagricultores optam em aplicar os dejetos em pastagem natural. Isso foi realizado porDurigon et al., (2002) em um estudo com aplicação de dejetos de suínos empastagem natural no Rio Grande do Sul. Estes autores constataram que houvemaior produção de matéria seca na pastagem em todas as estações do ano com aaplicação do dejeto líquido de suínos, mas os incrementos foram maiores no verão ena primavera, quando existe maior insolação e temperaturas mais altas quefavorecem o crescimento vegetativo. Nesse trabalho a dose de 20m3 ha-1

proporcionou aumentos de 109% na produção de matéria seca ao final de 48 meses,já com a dose de 40m3 ha-1 houve acréscimos de 155%, porém os autores relatam apossível contaminação ambiental causada pela dose 40m3 ha-1.

Em trabalho desenvolvido por Ceretta et al. (dados não publicados) foiobservado que para a cultura do feijão preto, a dose de 20 m3 ha-1 de dejeto líquidode suínos, aplicada sucessivamente, parece ser suficiente para se obter altasprodutividades. Por outro lado, para a cultura do milho, embora esta possaapresentar resposta linear em relação a produtividade de grãos até a dose máximaaplicada de 80 m3 ha-1 de dejeto líquido de suínos, a dose de 40 m3 ha-1 seria maisrazoável por estar num ponto de inflexão da curva mais favorável que maioresdoses. A lógica da resposta quadrática da maioria das culturas à aplicação dequaisquer nutrientes, inclusive dejetos orgânicos, implica nesta decisão prática, ouseja, menores doses em maiores áreas são mais vantajosas à produção do quemaiores doses em menores áreas. Evidentemente que o custo envolvido podecomprometer a afirmação acima, por isso a necessidade de critérios à tomada dedecisão, que envolvam aspectos operacionais, econômicos e ambientais, conformeficou bem evidenciado nos trabalhos de Pandolfo et al. (2008a, b, c).

Cabe se ressaltar que apesar das maiores produtividades de grãos eacúmulos de matéria seca terem sido obtidos nos tratamentos com aplicaçõessucessivas de 40 e 80 m3 ha-1 de dejeto líquido de suínos, estes tratamentosapresentam elevado risco ambiental pela grande adição de nutrientes ao solo,potencializando as transferências de nutrientes e contaminantes do solo paramananciais de águas por escoamento superficial e percolação (Basso, 2003; Cerettaet al., 2005; Ceretta et al., 2006; Basso et al., 2005; Girotto, 2007). Além disso,Ceretta et al. (2006) apontam a dose de 40 m3 ha-1 como recomendável, pois estaapresentou transferências de nutrientes muito inferiores à dose 80 m3 ha-1 esemelhante à dose de 20 m3 ha-1, semelhança devido à maior produção de MS dasculturas na dose de 40 m3 ha-1 e, conseqüente, maior absorção de nutrientes pelasespécies cultivadas.

Contudo, o recomendável para determinação da dose dejeto a ser aplicada éque se proceda à aplicação do dejeto de suínos com base na capacidade suporte decada solo e necessidades das plantas, devendo se levar em consideração asinformações contidas no Manual de Adubação e Calagem para os Estados do RioGrande do Sul e Santa Catarina (CQFS - RS/SC, 2004).


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Acúmulo de elementos no solo

Ao contrário dos fertilizantes químicos, que podem ser formulados para ascondições específicas de cada cultura e solo, os dejetos de suínos apresentam,simultaneamente, vários nutrientes em quantidades desproporcionais em relação ànecessidade das plantas (CQFS - RS/SC, 2004). Aplicações sucessivas e emquantidades superiores a necessidade das plantas levam ao acúmulo excessivo devários elementos, em áreas com aplicações de dejeto líquido de suínos.

Em trabalho desenvolvido por Berwanger (2006), se observou que a aplicaçãoacumulada de 460 e 960m3 ha-1 totalizando a aplicação de 310 e 628 kg de fósforoha-1 em 4,5 anos, resultando no aumento de 13 mg kg-1 (extraído por Mehlich-1), queera a dose inicial, para 71 e 140 mg kg-1 na camada de 0 a 2,5 cm, respectivamente,significando aumentos de 446 e 976%.

O acúmulo de fósforo no solo está relacionado com a quantidade de fósforoadicionada ao solo através dos dejetos, do tipo de solo, transferências e asexportações das culturas (Ceretta et al., 2003). Por isso os incrementos de fósforono solo são tão variáveis e os porcentuais de incrementos no solo podem sersemelhantes ao desse trabalho mesmo com a aplicação contínua de dejetos debovinos em cultivos sucessivos de milho por 111 anos, quando os teores de fósforoinorgânico e orgânico lábil acrescidos do moderadamente lábil (pelo fracionamentode Hedley et al. (1982) aumentaram no solo em 844% e 222%, respectivamente nacamada de 0-20cm e cujo aumento foi menor quando utilizada a rotação de culturasmilho-trigo-trevo vermelho (Motavalli & Miles, 2002). Por usa vez, Ceretta et al.(2003), encontraram incrementos de 3.943 e 6.710% no fósforo do solo extraído porMehlich-1 na camada de 0-10cm, aplicando doses acumuladas de 560 e 1120 m3 ha-

1 em um período de 48 meses.

Aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos no solo também ocasionamacúmulo de Cu e Zn em camadas superficiais do solo, como observado por Girotto(2007), onde foram encontrados acúmulos significativos de Cu até a camada de 12cm de profundidade e de Zn até a camada de 10 cm de profundidade, com aplicaçãode 20, 40 e 80 m3 ha-1 de dejeto. O acréscimo nos teores de Cu e Zn foi explicadopelo autor pelas altas concentrações desses metais presentes nos dejetos, queresultaram, após sete anos de condução do experimento na aplicação de 16,0, 32,0e 64,0 kg ha-1 de Cu e 19,9, 39,8 e 79,6 kg ha-1 de Zn, respectivamente para a dosesde 20, 40 e 80 m3 ha-1 de dejeto. Resultados semelhantes foram observados porL’Herroux et al. (1997), que após cinco anos com aplicação de dejeto de suínos naregião da Bretanha, ao norte da França, encontraram aumentos nos teores de Cu eZn no solo e movimentação destes no perfil do solo.

Além do incremento na concentração de elementos como P e K no solo,Ceretta et al. (dados não publicados), também observaram incrementossignificativos de MO e N, até camada de 10 cm de profundidade, em solo com 7anos de aplicações sucessivas de 20, 40 e 80 m3 ha-1 de dejeto, em área de cultivoanuais. Por outro lado, em condições de pastagem Durigon (2002) observou oincremento nos teores de C orgânico e N total ocorreu apenas na camada 0-2,5 cm,em solo com 28 aplicações de dejeto líquido de suínos, durante 4 anos. O fato de aaplicação de dejetos não resultar em incrementos nos teores de C orgânico e N totalnas camadas mais profundas deve-se, provavelmente, aplicação os resíduos davegetação eram retirados da área experimental, diminuindo o aporte de materialorgânico ao solo.


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Perdas de nutrientes por escoamento superficial e percolação no solo

As aplicações periódicas de dejeto líquido de suínos, em geral, aumentam aquantidade de nutrientes, entre eles, nitrogênio, fósforo e potássio na superfície dosolo, o que potencializa as suas transferências por escoamento superficial (Cerettaet al., 2003; Gessel et al., 2004; Basso et al., 2005; Ceretta et al., 2005; Berwanger,2006). Nos dejetos de suínos, aproximadamente, 50% do nitrogênio contido nodejeto aplicado é encontrado na forma mineral, ou seja, nitrato e amônio (Barcellos,1992). Da mesma forma, normalmente, a maior parte do fósforo do dejeto, antes dasua aplicação, esta na forma inorgânica (Cassol et al., 2001), que tende a ser aforma principal de acumulação do nutriente no solo (Hooda et al., 2001). O fósforo,em geral, é adsorvido nos sítios mais ávidos e o restante é retido em frações commenor energia (Barrow et al., 1998), que podem ser mais biodisponíveis etransferidas com a água com maior facilidade. Já o potássio no dejeto é encontradona forma mineral (Kayser & Isselstein, 2005), que é solúvel e, por isso, é facilmentetransferido com a água escoada na superfície do solo.

A aplicação de dejeto líquido de suínos na superfície do solo e a avaliação datransferência de seus nutrientes via escoamento superficial para espelhos de águasuperficial tem sido tema de inúmeros trabalhos (Withers et al., 2000; Pote et al.,2001), inclusive na região Sul do Brasil (Ceretta et al., 2003; Basso et al., 2005;Ceretta et al., 2005; Berwanger, 2006). Entretanto, como a quantidade de nutrientetransferida via escoamento sofre grandes variações com as alterações de clima, emespecial, com a precipitação, torna-se necessário à realização de experimentos decampo, com duração superior a um ano agrícola. Somado a isso, informações sobrea transferência de nutrientes são importantes, uma vez que, altos teores denutrientes na água, entre eles, nitrogênio e fósforo, potencializam a eutrofização deáguas, diminuindo os níveis de oxigênio e a diversidade de espécies aquáticas(Sharpley et al., 1994).

A transferência de solução por escoamento superficial tendem a diminuir astransferências por percolação tendem a aumentar com aplicações sucessivas dedejeto líquido de suínos (Ceretta et al., dados não publicados). Isso porque, asaplicações sucessivas de dejeto criam condições para uma maior infiltração de águano solo, decorrentes das maiores produções de matéria seca das culturas onde osdejetos são aplicados (Ceretta et al., dados não publicados). A maior produção dematéria seca das culturas ocasiona um maior acúmulo de MO no solo, comoconseqüência se tem uma melhor estruturação do solo (Berwanger, 2006).

As sucessivas aplicações de dejeto líquido de suínos, em solo sob sistemaplantio direto, ocasionam aumentos nas transferências de nitrogênio, fósforo epotássio do solo por escoamento superficial, em valores relativos, na seqüência:potássio<fósforo<nitrogênio. Contudo, as transferências de nitrogênio e de fósforosão ainda mais relevantes do ponto de vista ambiental, porque podem potencializarprocessos de eutrofização de águas superficiais e subsuperficiais (Ceretta et al.,2008).

As perdas de N mineral e fósforo, em relação ao total aplicado, são pequenase ocorrem predominantemente por escoamento superficial. Porém, sucessivasaplicações de altas doses dejeto líquido de suínos, em solo sob sistema plantiodireto, devem ser evitadas, pois ocasionam aumentos significativos nastransferências de nitrogênio e fósforo por escoamento superficial e percolação, oque pode causar eutrofização de ambientes aquáticos (Girotto et al., 2009).


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Além das transferências de P, N e K, as transferências de cobre e zinco dosolo são significativas e ocorrem predominantemente por escoamento superficial.Contudo, as aplicações sucessivas de altas doses de dejeto líquido de suínos (80 m3

ha-1), também podem ocasionar aumentos nas quantidades transferidas de cobre ezinco por percolação no solo (Girotto, 2007).

Isso tudo mostra que no sistema plantio direto sempre haverá acúmulo deelementos nas camadas mais superficiais e, os problemas decorrentes disso, serefletem em função da concentração dos mesmos no solo ou água escoada oupercolada. Por isso, a lógica, neste caso, é a de se procurar diluir a concentraçãodos elementos para diminuir seus impactos potenciais negativos às plantas equalidade do solo e água. Isso seria feito por algum processo de revolvimento dosolo, ou seja, diluir os elementos numa profundidade maior do solo, permitindo o usodo solo por muito mais tempo sem que se crie um ambiente indesejável à nutriçãode plantas e qualidade do ambiente. Adotar esta prática no solo em períodos quepodem exceder a dez anos ou mais, no plantio direto, é absolutamente razoáveltecnicamente e significa apenas o necessário critério técnico para a realização destaprática.

Considerações finais

O que toda a sociedade tem que entender é que é inadmissível continuar pormuito tempo com esse absurdo de importar fertilizantes, aplicar no solo para nutrir asplantas que servirão de base às rações à produção animal e aceitar que a maiorparte destes nutrientes sejam perdidos e se mantenha o ciclo de importar nutrientese jogar fora a maior parte. Esse absurdo vale também para outros resíduosorgânicos como lodo de esgoto e lixo urbano, por exemplo. Isso se tornará, embreve, absolutamente inaceitável porque é extremamente irracional e nocivo aoambiente. Certamente isso depende muito mais de decisões políticas do queincrementos no conhecimento gerado por pesquisas científicas. Obviamente que sepor um lado está se propondo racionalidade no uso dos nutrientes em sistemasprodutivos, deve-se ser coerente e admitir que informações da pesquisa sobre uso eefeitos em longo prazo no solo e água, especialmente, do uso de resíduos orgânicosdeve ser à base de decisões políticas e não atitudes emocionais, oportunistas oudemagógicas.

Literatura Citada

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ZONEAMENTO DA PRODUÇÃO ANIMAL: VIABILIZAÇÃOAMBIENTAL DE TERRITÓRIOS, BACIAS HIDROGRÁFICAS E

PROPRIEDADES RURAIS

Julio Cesar Pascale PalharesEmbrapa Suínos e Aves

Introdução

A produção mundial de carnes (bovina, suína, frango e ovelha), deve atingir304,3 milhões de toneladas em 2016. Em relação a 2007, esse valor representa umacréscimo de 43,5 milhões de toneladas de carnes. Em 2016, a quantidadeproduzida de carne bovina deverá atingir 76 milhões de toneladas, a carne suínadeve atingir 129 milhões de toneladas e a carne de frango, 98 milhões de toneladas.No Brasil as maiores taxas de crescimento da produção no período 2007/08 a2017/18 são para a carne de frango, que deve crescer a 3,3% ao ano, e a debovinos, cujo crescimento projetado para esse período é de 2,5% ao ano. Por último,a produção de carne suína tem um crescimento projetado de 1,86% ao ano. Astaxas de crescimento das exportações, obtidas para as carnes no período 2007/08 a2017/18, são as seguintes: bovina, 6,18% ao ano; suína, 4,85% ao ano; e de frango,3,49% ao ano (MAPA, 2008).

As informações fornecidas pelo estudo do Ministério da Agricultura, Pecuáriae Abastecimento indicam que o país continuará a ter na produção de proteína animalum dos seus maiores fomentadores para o crescimento econômico. Considerandoestudos de instituições internacionais como, Banco Mundial, FAO, OECD, tem-se acerteza que no processo denominado de “Revolução da Produção Animal” o Brasilserá um dos principais atores, tanto como produtor e como consumidor deste tipode proteína.

Delgado et al. (1999), apontam que o crescimento populacional, aurbanização e a melhoria da renda os quais determinaram aumentos no consumo deleite e carnes irão continuar impulsionando este consumo no início do século XXI,desencadeando uma revolução na produção animal mundial e, principalmente, nospaíses em desenvolvimento.

Excetuando o crescimento populacional, que já se mostra estável no país,urbanização e melhoria da renda são dois fatores presentes e que serãointensificados no curto e médio prazo. Portanto a demanda crescente por carnes eleite é um fato. Conciliar essa demanda com a ocupação do território e com aconservação da qualidade ambiental e de vida é o desafio presente a fim que sejagarantida a “possível” sustentabilidade futura.

Historicamente, o processo de urbanização no Brasil também é caracterizadopor ser promotor de intensos e permanentes impactos ambientais negativos e motivode conflitos ambientais entre a população urbana e rural. Isso aumenta aimportância de um zoneamento ecológico-econômico do território nacional. Elias(2007), paralelamente à intensificação do capitalismo no campo, com a difusão doagronegócio globalizado, que tem o poder de impor especializações produtivas aoterritório, processou-se um crescimento de áreas urbanizadas, porquanto, entreoutras coisas, a gestão desse agronegócio necessita da sociabilidade e dos


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aspectos urbanos. Isso explica em parte a reestruturação do território e aorganização de um novo sistema urbano, muito mais complexo. Nas cidades doagronegócio realiza-se a materialização das condições gerais de reprodução docapital do agronegócio globalizado cujas funções se associam às crescentesdemandas por produtos e serviços especializados das redes agroindustriais.

Os estudos mostram que, dificilmente, o Brasil não irá ocupar a posição queos cenários estão demonstrando, então a questão não é se iremos chegar lá, massim, como chegaremos lá? Toda “Revolução” deve promover a mudança deparadigmas, neste caso, um dos paradigmas que deve ser alterado é a relação daprodução animal com o ambiente. Com raras exceções, essa produção, atualmente,é promotora de significativos impactos negativos na qualidade e quantidade dosrecursos naturais. Se este paradigma não for alterado, o passivo ambiental docrescimento econômico será enorme e o desenvolvimento efêmero, pois a produçãoé dependente destes recursos e na carência qualitativa e quantitativa destes, elamigra.

A revolução agrícola, ao nível mundial, terá profundas implicações na saúde,nos meios de vida e no ambiente em que vivem os seres humanos. Os governos eas indústrias devem preparar-se para esta revolução contínua, com políticas delongo prazo e investimentos, cujos objetivos sejam: satisfazer as necessidades dopúblico consumidor, melhorar as condições de nutrição, oferecer mais oportunidadesde obter rendimentos monetários aos mais necessitados, e minorar os problemasambientais e de saúde pública (Delgado et al., 1999). A maior parte da expansão naprodução de carnes se dará nas atividades suinícolas e avícolas. A renda dasunidades produtivas pode aumentar significativamente, mas se esses ganhos serãodistribuídos de forma igualitária, não se tem certeza. Uma das conseqüências desta“revolução” será a necessidade de maior controle ambiental e de saúde pública nasregiões onde as produções se concentram e onde a urbanização será intensificada.A incidência de zoonoses irá aumentar, devido a infecções por Salmonella sp,Escherichia coli, etc., doenças que somente poderão ser controladas pelodelineamento de zoneamentos produtivos e maior restrição legal destas produções.A ausência de ações a fim de regular essa “revolução” terá como conseqüências oaumento da pobreza e elevada degradação quantitativa e qualitativa dos recursosnaturais.

Existe uma objeção, principalmente do setor agroindustrial e de produtores, aqualquer iniciativa de zoneamento das produções pecuárias no país. Os inúmerosmotivos para isso podem ser resumidos em uma total falta de conhecimento do queé um processo de zoneamento e quais as vantagens que ele pode proporcionar.Estes setores entendem o processo como uma simples restrição aos seus interessese regulação das produções, argumentando que isso traria conseqüências negativaspara geração de renda e empregos no país. O zoneamento tem como resultado,exatamente, o contrário, pois viabilizará maior inclusão social, distribuição de renda,diversificação produtiva nas propriedades e nos territórios, conservação ambiental,aumento da qualidade de vida, redução dos gastos públicos e privados com saúde eperpetuação das cadeias produtivas pecuárias como elos sustentáveis dodesenvolvimento nacional. Portanto, antes de qualquer ação de zoneamento épreciso dissuadir estes setores, pois um zoneamento sem a participação e proatividade destes terá grande chance de fracassar.


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Hogan (2005) demonstra que o zoneamento não significa uma simplesimposição de conceitos ambientais a produção. O processo é bem mais complexo edeve estar baseado na vontade da sociedade e suas necessidades futuras.

O zoneamento significa o reconhecimento de que a vocação socialmentedeterminada de algumas regiões é a de serem centros de agricultura e indústriamodernas. Nestes casos, o dano ambiental deve ser controlado e minimizado, masninguém sugere que essas regiões sejam reflorestadas tal como era há 200 anos.Áreas intactas, por outro lado, têm sido objeto de intensos esforços de preservação.A capacidade de carga de uma região específica, nessa perspectiva, depende dadeterminação social e política do lugar que ocupa no marco das metas maiores deuma sociedade.

Os princípios norteadores do zoneamento são participação, equidade,sustentabilidade, abordagem holística e visão sistêmica. Todos estes devem estarpresentes no processo. Além do fomento a participação, outra ação fundamental éeducativa. Abordagem holística e visão sistêmica não são características comunsaos atores das cadeias produtivas animais, nestas predomina uma abordagempontual e visão fragmentada, inclusive nos atores que representam as instituiçõestécnicas e acadêmicas. Deve haver um “nivelamento” de conhecimentos anterior aoinício do processo para que esse seja menos custoso, mais rápido e com menoresconflitos.

Também o Estado deve rever seu papel e ser entendido de uma nova formapor todos, passando de um Estado investidor, executor e empreendedor para oEstado indutor dos investimentos e articulador das ações públicas e privadas.

O Ministério do Meio Ambiente reconhece que o Governo brasileiro tem umarelação ambígua com o Zoneamento Ecológico-Econômico (ZEE). Ao mesmo tempoem que tem ressaltado ao longo dos anos a importância do instrumental pararesolver problemas de gestão territorial, dá pouca atenção às necessidades derealizar um projeto com tal envergadura. Isso se manifesta nas freqüentes rupturas edescontinuidades, nas articulações institucionais momentâneas e de conveniência,na falta de capilaridade entre níveis da administração pública, na dispersãoorçamentária e distribuição corporativa dos recursos financeiros.

No contexto das incertezas crescentes que rondam as alterações que irãoocorrer nos padrões de ocupação do território, define-se uma nova agenda política ede estratégia de ação do Estado na qual a expansão da cana-de-açúcar, dapecuária e da soja, assim como os conflitos da terra e a expansão urbana e domercado figuram no campo de força do debate e dos interesses, por vezesantagônicos, que envolvem a questão da base territorial do país (Rodrigues, 2004).

Em função das características intrínsecas das atividades agropecuárias, aexpansão e a intensificação destas atividades exercem uma pressão adicional sobreo meio biótico, físico e antrópico. No contexto de expansão do uso e ocupação dossolos para fins agropecuários, programas e projetos de planejamento do uso,manejo e conservação do solo e água e da biodiversidade, tanto em nível depropriedade rural, como de região ou território, ganham uma importância especial.Manzatto (2007) aponta que a sustentabilidade do setor passa, necessariamente,pelo ordenamento ecológico e econômico do território nacional. Isso seriaequivalente a orientar previamente o desenvolvimento, tendo em vista asensibilidade e vulnerabilidade do ambiente, e não unicamente buscar medidasmitigadoras de projetos de intervenções específicas quando os programas já se


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acham em andamento. Os instrumentos de Zoneamento Ambiental e deZoneamento Ecológico-Econômico atendem a essa demanda uma vez que podemser entendidos como instrumentos para racionalização da ocupação dos espaços ede redirecionamento de atividades, além de servirem de subsídio a estratégias eações para a elaboração e execução de planos regionais em busca dodesenvolvimento sustentável, por apresentar de maneira integrada o diagnósticosobre o meio físico-biótico, socioeconômico e a organização institucional.

Zoneamento: histórico e a legislação ambiental brasileira

O Zoneamento Ecológico-Econômico nasceu com a pretensão de integraraspectos naturais e sociais na gestão do território. Essa foi uma demandaproveniente da Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente Humano,promovida em Estocolmo em 1972.

A Constituição Federal atribui à União competência para “elaborar e executarplanos nacionais e regionais de ordenação do território e de desenvolvimentoeconômico e social” (Art. 21), reservando aos Estados idêntica competência para“instituir regiões metropolitanas, aglomerações urbanas e microrregiões (Art. 25 §3º).

O Zoneamento no Brasil possui um histórico considerável que tem seu marcoinicial com a Política Nacional de Meio Ambiente a qual tem esse como um de seusinstrumentos de gestão. Um dos maiores motivadores para o ZEE no país foi àregião amazônica devido à visibilidade internacional e aos conflitos internosinerentes a essa região.

Na Tabela 1 estão listados os potenciais clientes de um ZEE. Observa-se pelaamplitude desta listagem a importância que o processo tem para o desenvolvimentodo país, sendo instrumento fundamental para se buscar a sustentabilidade.

Tabela 1. Potenciais clientes de um Zoneamento Ecológico-Econômico.

Nacionais Regionais Locais

� Sistema de Planejamento Federal

� Sistema de Defesa Nacional

� Sistema Nacional de Meio Ambiente

� Sistema Nacional de Unidades deConservação

� Sistema Nacional de RecursosHídricos

� Agências Reguladoras

� Ministério Público Federal

� Ordenamento Territorial

� Grandes Empreendedores Públicose Privados

� Sistemas Estaduais dePlanejamento

� Sistemas Estaduais de GestãoAmbiental (licenciamento emonitoramento)

� Agências ReguladorasEstaduais

� Ministério Público dos Estados

� Agências de Fomento

� Empreendedores Estaduais

� PrefeiturasMunicipais

� PequenoEmpreendedorRural

� SistemaHabitacional eUrbano

Brites (2000), os problemas detectados nos processos de ZEE no paísenvolvem: ZEE parciais em áreas escolhidas por critérios os mais variados, sem


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uniformização; descontinuidade e sobreposição de áreas; diferentes metodologias(SAE-PR/MMA, PRODEAGRO, IBGE, Pantanal, Embrapa); estudos realizados emdiferentes épocas ao longo de 10 anos com impossibilidade de compará-los; perdade dados por caducidade, por extravio, por falta de divulgação; grande quantidadede dados não digitalizados; isolamento e setorização, sem articulação com o sistemade planejamento; dificuldade de acesso aos dados existentes; desarticulação entreos executores e fontes de financiamento; alta relação custo/benefício.

Atualmente, a área com projetos de zoneamentos concluídos ou emandamento, na escala 1:250.000 ou maiores, descontando as áreas desobreposições entre projetos de 1:250.000 e 1:100.000 totalizam 5.389.872,3 km2, oque representa 63,3% do território nacional. As principais iniciativas de ZEE no paíssão: Macro ZEE Brasil, Macro ZEE da Amazônia Legal, Base Cartográfica daAmazônia Legal, ZEE da Faixa de Fronteira, ZEE da Rodovia BR-163, ZEERIDE/DF, ZEE da Bacia Hidrográfica do São Francisco, ZEE da Bacia Hidrográficado Parnaíba, Rede Virtual da Caatinga além dos ZEEs Estaduais (Acre, Amazonas,Pará, Rondônia, Roraima, Tocantins, Bahia, Ceará, Paraíba, Sergipe, Espírito Santo,Minas Gerais, São Paulo, Paraná) e Muncipais. O Programa ZEE Brasil é parteintegrante do Plano Plurianual (2008-2011) do Governo Federal.

A cronologia abaixo é uma versão resumida do histórico do ZEE no Brasil. Ohistórico completo pode ser obtido na página eletrônica do Ministério do MeioAmbiente.

• 1981, Política Nacional de Meio Ambiente (Lei 6.938/81) estabelece ozoneamento como instrumento de planejamento.

• 1988, Programa Nossa Natureza indica o ZEE para todo o território nacional.

• 1990, Criação do Grupo de Trabalho para orientar a execução do ZEE(Decreto 99.193/90).

• 1990, Criação da Comissão Coordenadora do ZEE - CCZEE (Decreto99.540/90).

• 1991, Criação do Programa de Zoneamento Ecológico-Econômico para aAmazônia Legal (PZEEAL).

• 1998, Início do Zoneamento nos Projetos do PPG7.

• 1999, Extinção da SAE e transferência da coordenação nacional do ZEE parao MMA.

• 2000, Articulação institucional para formar o Consórcio ZEE BRASIL.

• 2000, Diagnóstico da Situação do ZEE e audiências regionais.

• 2001, Estruturação do Programa ZEE e das diretrizes metodológicas.

• 2001, Publicação do Documento Diretrizes Metodológicas do PZEE.

• 2001, Publicação do Decreto Presidencial S/N que dispõe sobre a ComissãoCoordenadora do Zoneamento Ecológico-Econômico do Território Nacional e oGrupo de Trabalho Permanente para a Execução do Zoneamento Ecológico-Econômico, denominado Consórcio ZEE-Brasil.

• 2002, Publicação do Decreto Presidencial nº 4.297, de 10 de julho, queregulamenta o art. 9o, inciso II, da Lei no 6.938, de 31 de agosto de 1981,estabelecendo critérios para o ZEE.


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• 2003, Atualização das Diretrizes do ZEE e republicação do documento doPrograma ZEE.

• 2006, Debate com estados e demais executores para revisão do Decreto nº4.297/2001.

• 2006, Publicação da revisão das diretrizes do ZEE do Território Nacional -versão atualizada.

• 2007, Publicação do Decreto Presidencial Nº 6.288, de 06/12/2007 que dánova redação ao Art. 6º e acresce os Arts. 6-A, 6-B, 6-C, 13-A e 21-A aoDecreto nº 4.297, de 10 de julho de 2002.

Muitos Estados estão adiantados na elaboração de seus ZEEs, mas um fatoque deve ser destacado é que Estados com grande tradição na produção pecuáriaainda não iniciaram este processo, como Santa Catarina e Rio Grande do Sul.

Isso é preocupante, pois se o zoneamento é um instrumento de gestão eordenamento dos territórios, onde os ambientes sofrem grandes pressões pelospotenciais impactos das produções animais as ações para distribuir as atividadesprodutivas no espaço, conciliar a legalização ambiental de determinada atividadecom as outras que ocorrem nos territórios e as condições ambientais deste e mitigaros impactos, não estão ocorrendo de forma holística e sistêmica.

Na primeira versão do Termo de Referência do ZEE do Estado do Paranáconsta que o objetivo principal deste é subsidiar os processos de planejamento,norteados pelos princípios do desenvolvimento sustentável, visando àimplementação de políticas públicas integradas de planejamento regional e de re-ordenamento territorial, tendo a bacia hidrográfica como unidade básica deplanejamento. O objetivo específico, identificar atividades econômicas estratégicaspara o Estado do Paraná, é um exemplo da importância do zoneamento poispropiciará a tomada de decisão, subsidiando governos, iniciativa privada, órgãosfiscalizadores e sociedade. O documento ainda cita que alguns parâmetros decorrelação ajudarão na identificação dos impactos ambientais sendo um destes:mananciais comprometidos por poluição industrial, doméstico-urbana, agropastoril(resíduos animais e agrotóxicos) e pela mineração.

O projeto de lei ordinária que “institui a Política de Planejamento eOrdenamento Territorial do Estado de Mato Grosso indica as diretrizes técnicas deplanejamento, voltadas ao fomento, adequação/redirecionamento e normatização deatividades socioeconômicas e produtivas, para que a apropriação de recursos e aocupação dos espaços ocorram de forma adequada, visando o desenvolvimentosustentável do Estado. Assim, o ZSEE permite intervenções e ações em seuterritório por meio de planos setoriais integrados de ordenação territorial. Para Zona1.1. Estrutura Produtiva Consolidada em Área com Predomínio de AgriculturaModerna e Agroindústria, na Área de Influência do Pólo Regional de Sorriso, entreoutras se propõem: consolidar atividades pecuárias nas áreas com aptidão parapastagens plantadas, com a adoção de técnicas conservacionistas e boas práticasde produção pecuária; incentivar a melhoria da capacidade de suporte daspastagens já existentes e a recuperação das pastagens degradadas; estabelecerprograma de manejo integrado de microbacias, destinado à contenção de processoserosivos, descompactação, correção do solo, readequação de estradas, rotação deculturas, implantação de curva de nível e/ou terraceamento, drenagem de águaspluviais, visando a melhoria da produtividade nas propriedades rurais.


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O ZEE do Mato Grosso do Sul será realizado em três etapas. Na 1ª Etapa,será desenvolvido o Macrozoneamento Sócio-Ecológico-Econômico. Este terá comoobjetivo propor subsídios para o planejamento e gestão territorial, orientando áreasprioritárias para detalhamento. Nesta 1ª Aproximação, estarão contemplados ostemas considerados prioritários para a realidade do Estado e que merecem estudoimediato. O território do Estado será dividido em macrozonas de gestão, visando àdefinição dos parâmetros globais de uso e ocupação do solo para atividadeseconômicas, sociais e de conservação ambiental. A 2ª Etapa tomará comoreferência a proposta de Zoneamento Ecológico-Econômico apresentada pelaEmbrapa, com as adequações e complementações necessárias à estruturaçãodefinitiva do ZEE-MS, bem como a construção dos cenários e prognósticos. Na 3ªEtapa está prevista a divulgação do ZEE-MS para toda a sociedade, assim como asações de preparação para as etapas municipais. Até o momento já ocorreram cincoreuniões públicas.

O Estado de Minas Gerais estipulou o índice Ecológico-Econômico (IEE). Esteé o resultado da combinação lógico-intuitiva dos vários níveis de potencialidadesocial com os de vulnerabilidade natural. As possíveis combinações permitemagrupar áreas semelhantes quanto à severidade dos problemas ambientais e dospotenciais sociais que nelas podem ser encontrados. Assim, o IEE fornece subsídiospara que a proposta de zoneamento seja balizada por fatores determinantes doambiente natural e social. Foram estabelecidas seis zonas de desenvolvimento: AA= Terras de baixa vulnerabilidade em locais de alto potencial social, AB = Terras dealta vulnerabilidade em locais de alto potencial social, BA = Terras de baixavulnerabilidade em locais de médio potencial social, BB = Terras de altavulnerabilidade em locais de médio potencial social, CA = Terras de baixavulnerabilidade em locais de baixo potencial social, CB = Terras de altavulnerabilidade em locais de baixo potencial social.

No Estado do Acre, decidiu-se que o Programa Estadual de ZoneamentoEcológico-Econômico deveria ter um perfil menos legalista e mais indicativo sobreum conjunto de políticas públicas e condutas necessárias para a implementaçãoprática do desenvolvimento sustentável. Sob essa ótica, ao invés de se priorizar oestabelecimento de zonas fixas em bases cartográficas, o ZEE deve trabalhar maisna perspectiva de construir diretrizes normativas, que orientarão ações políticas elegais relacionadas ao ordenamento territorial. Com base em informações técnicas epolíticas se buscará elaborar diretrizes que orientarão o manejo e preservação dosrecursos naturais. No lugar de delimitar áreas, classificando-as em zonas conformesuas potencialidades, vulnerabilidade e características socioeconômicas, como secada zona tivesse uma vocação natural, deve-se trabalhar com diretrizesnormativas, que deverão orientar o conteúdo de decretos, resoluções ou instruçõesnormativas.

Em seu Art. 2º a Política Nacional do Meio Ambiente destaca seu objetivo:preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propícia à vida,visando assegurar, no país, condições ao desenvolvimento socioeconômico, aosinteresses da segurança nacional e à proteção da dignidade da vida humana,atendidos os seguintes princípios:

I. ação governamental na manutenção do equilíbrio ecológico, considerando omeio ambiente como um patrimônio público a ser necessariamente asseguradoe protegido, tendo em vista o uso coletivo;


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II. racionalização do uso do solo, do subsolo, da água e do ar;

III. planejamento e fiscalização do uso dos recursos ambientais;

IV. proteção dos ecossistemas, com a preservação de áreas representativas;

V. controle e zoneamento das atividades potencial ou efetivamente poluidoras;

VI. incentivos ao estudo e à pesquisa de tecnologias orientadas para o usoracional e a proteção dos recursos ambientais;

VII. acompanhamento do estado da qualidade ambiental;

VIII. recuperação de áreas degradadas;

IX. proteção de áreas ameaçadas de degradação;

X. educação ambiental a todos os níveis do ensino, inclusive a educação dacomunidade, objetivando capacitá-la para participação ativa na defesa do meioambiente.

Em seu Art. 90 listasse o zoneamento como um dos instrumentos da Política.O Decreto n.º 4297, de 10 de julho de 2002, regulamenta o Art. 9o, inciso II, da Lei no

6.938, estabelecendo critérios mínimos para o Zoneamento Ecológico-Econômico.

No Art. 3o do Decreto estipula-se que o ZEE tem por objetivo geral organizar,de forma vinculada, as decisões dos agentes públicos e privados quanto a planos,programas, projetos e atividades que, direta ou indiretamente, utilizem recursosnaturais, assegurando a plena manutenção do capital e dos serviços ambientais dosecossistemas. Portanto, qualquer atividade pecuária, as quais são utilizadoras dosrecursos naturais, principalmente água e solo, devem estar inseridas em uma açãode zoneamento.

O Parágrafo Único do Art. 3o determina que na distribuição espacial dasatividades econômicas, irá se levar em conta a importância ecológica, as limitaçõese as fragilidades dos ecossistemas, estabelecendo vedações, restrições ealternativas de exploração do território e determinando, quando for o caso, inclusivea relocalização de atividades incompatíveis com suas diretrizes gerais.

Isso é fundamental nas áreas nacionais caracterizadas pela alta concentraçãode atividades pecuárias como por exemplo o Oeste Catarinense, onde os conflitospelo uso dos recursos naturais são históricos, bem como os conflitos em decorrênciada degradação que essas atividades têm promovido na qualidade destes recursostendo como um dos principais motivos para isso a total falta de planejamento naocupação do território. A intensidade dos conflitos ambientais vividos nesta região éresultado da omissão dos governos, iniciativa privada e sociedade, que por anos,implementaram as atividades suinícolas, avícolas e de bovinocultura de leite semrespeitar a capacidade de suporte do território e as leis ambientais. Como resultadodeste processo, a resolução dos problemas ambientais na atualidade insere umacomplexidade enorme, tendo como uma das consequencias o alto custo financeiro.Ironicamente, alguns destes atores usam o termo “desenvolvimento sustentável” afim de caracterizar as atividades pecuárias da região. Como ser sustentável sempossuir uma zoneamento?

O Decreto destaca que o processo de elaboração e implementação do ZEEvalorizará o conhecimento científico multidisciplinar. Essa é outra grande barreira aser transposta em ações de zoneamento de atividades pecuárias. A dificuldade pode


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ser resumida em uma palavra, conservadorismo. O conservadorismo técnico ecientífico dos atores que atuam nas ciências zootécnicas. A grande maioria destesnão pratica a multidisciplinaridade e não produzem pesquisas e ações educativascom abordagens holísticas e visões sistêmicas. Como justificativa para estaafirmativa cita-se a carência de disciplinas relacionadas ao manejo ambiental noscursos de ciências agrárias e a programação dos tradicionais eventos científicospromovidos por estas ciências os quais ainda estão focados em conceitosprodutivistas.

O conservadorismo dos atores pertencentes às cadeias produtivas pecuárias,abrange os fornecedores de insumos, agroindústrias e cooperativas e governos.Estes além, de em sua grande maioria, não possuírem um enfoque multidisciplinardas questões produtivas, contestam os conhecimentos gerados quando estes nãoatendem aos seus interesses. Ou seja, dizem ser a favor do zoneamento, desde queeste não imponha nenhum tipo de restrição.

Anterior e durante o zoneamento das atividades pecuárias torna-seimprescindível que ações educativas aconteçam envolvendo todos os atores,instituições, empresas, associações, etc. Isso proporcionará um nivelamento dosconhecimentos e informações e reduzirá os conflitos inerentes ao processo.

No Art. 130, que trata do conteúdo mínimo do diagnóstico dos recursosnaturais, da sócioeconomia e do marco jurídico institucional, dois conceitos devemser destacados. Potencialidade Natural, definida pelos serviços ambientais dosecossistemas e pelos recursos naturais disponíveis, incluindo, entre outros, aaptidão agrícola, o potencial madeireiro e o potencial de produtos florestais não-madeireiros, que inclui o potencial para a exploração de produtos derivados dabiodiversidade. Fragilidade Natural Potencial, definida por indicadores de perda dabiodiversidade, vulnerabilidade natural à perda de solo, quantidade e qualidade dosrecursos hídricos superficiais e subterrâneos. Qualquer atividade pecuária iráinterferir na Potencialidade e Fragilidade naturais de um território, assim oestabelecimento e o monitoramento de indicadores ecológicos, sociais, econômicose culturais específicos para avaliação dessas atividades facilitará a construção dozoneamento, bem como sua constante checagem.

O Decreto é finalizado listando as Diretrizes Gerais e Específicas mínimasque deverão conter o ZEE. Entre estas destacasse que o zoneamento deverá contercritérios para orientar às atividades madeireira e não-madeireira, agrícola, pecuária,pesqueira e de piscicultura, de urbanização, de industrialização, de mineração e deoutras opções de uso dos recursos ambientais.

Tipos de zoneamento

Segundo o Departamento de Zoneamento Territorial SEDR/MMA os tipos dezoneamento existentes no país podem ser categorizados em:

• Zoneamento Ecológico-Econômico (ZEE)- O ZEE é instrumento para planejare ordenar o território brasileiro, harmonizando as relações econômicas, sociaise ambientais que nele acontecem. Demanda um efetivo esforço decompartilhamento institucional, voltado para a integração das ações e políticaspúblicas territoriais, bem como articulação com a sociedade civil, congregandoseus interesses em torno de um pacto pela gestão do território. Uma das suas


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características principais é sobrepor todos os outros tipos de zoneamentoexistentes.

• Zoneamento Ambiental- é o zoneamento que leva em consideração,inicialmente, apenas o aspecto preservacionista. É elencado como um dosinstrumentos da Política Nacional de Meio Ambiente (Lei 6.938/1981). Otermo, posteriormente, evolui para Zoneamento Ecológico-Econômico, com aprerrogativa de englobar as questões social e econômica à ambiental.

• Zoneamento Sócio-Ecológico-Econômico (ZSEE)- significa o mesmo que ZEE,a nomenclatura apenas tenta evidenciar a questão social que já faz parte doZoneamento Ecológico-Econômico.

• Zoneamento Geoambiental- zoneamento voltado para os elementos easpectos naturais do meio físico e biótico.

• Zoneamento Agroecológico (ZAE)- com essa forma de zoneamento é possíveldeterminar o que e onde será possível plantar; quais as limitações de uso dosolo, em atividades agropecuárias; quais as causas da poluição ambiental eda erosão do solo, o que pode ser feito para combater esses problemas; ecomo reduzir os gastos com insumos agrícolas, aumentando a produtividade emantendo a qualidade da produção, facilitando o rendimento da mão-de-obra.É realizado o estudo do uso do solo para a agricultura, pecuária, silvicultura,extrativismo, conservação e preservação ambiental, a partir da elaboração demapas na escala de 1:100.000 com informações sobre caracterizaçãoclimática, solos, aptidão agrícola, cobertura vegetal e uso das terras, potencialpara uso de máquinas, sustentabilidade à erosão, e potencial social paradiferentes atividades.

• Zoneamento Agrícola de Risco Climático- o zoneamento agrícola de riscoclimático divulgado pelo MAPA é um instrumento de política agrícola e gestãode riscos na agricultura. Iniciado na safra de 1996, esse zoneamento vemsendo gradativamente ampliado e utilizado em larga escala no país,consolidando-se como ferramenta técnico-científica de auxílio à gestão deriscos climáticos na agricultura. Diferentemente de outros zoneamentosexistentes, que foram elaborados com basenos conceitos de potencialidade eaptidão, para o zoneamento agrícola de risco climático,além das variáveisanalisadas (solo, clima e planta), aplicam-se funções matemáticas eestatísticas (freqüencistas e probabilísticas) com o objetivo de quantificar orisco de perda das lavouras devido à ocorrência de eventos climáticosadversos, principalmente a seca.

• Zoneamento Costeiro- ZEE aplicado à Zona Costeira.

• Zoneamento Urbano- realizado para os municípios de acordo com o PlanoDiretor.

• Zoneamento Industrial- para áreas destinadas à instalação de indústrias. Sãodefinidas em esquema de zoneamento urbano, aprovado por lei. Visa acompatibilização das atividades industriais com a proteção ambiental.

• Zoneamento Etnoecológico- instrumento de gestão territorial para populaçõestradicionais e indígena.


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Zoneamento e produção animal

A tendência da agropecuária mundial é a concentração das produções emterritórios definidos. Esta tendência apresenta várias vantagens comerciais como:eficiência da logística de distribuição de insumos e escoamento das produções,barateamento dos custos dos produtos; especialização dos produtores, que aodesenvolverem uma ou poucas atividades econômicas terão maior controle dosfluxos produtivos; desenvolvimento econômico e social dos territórios; agregação devalor aos produtos, principalmente quando se opta por uma certificação de origem.Mas esta concentração também insere malefícios como: exclusão de pequenos emédios produtores, por não conseguirem atingir as escalas produtivas exigidas pelomercado; aumento dos monocultivos, altamente dependentes de insumos externos,o que acarreta em balanços energéticos negativos das produções; alto riscoambiental, pois a concentração tem como subproduto a oferta de uma grandequantidade de resíduos e serem manejados; perda da diversidade produtiva dosterritórios, tornando-os mais expostos as flutuações econômicas intrínsecas àscadeias produtivas agropecuárias (Palhares, 2006).

Alves (1995), o moderno sistema agropecuário que foi implantado nas últimasdécadas, contribuiu, em muito, para a redução da fome no mundo. Entretanto, nosanos recentes, os impactos ambientais negativos deste sistema têm sido óbvios.Assim, os erros do passado devem ser o ponto de partida para se reconsiderar osistema atual, a fim de se alcançar a compatibilidade entre a produção alimentar e acapacidade suporte dos agroecossistemas.

Aproximadamente, dois terços da excreção global de nitrogênio oriunda dapecuária ocorrem nos países em desenvolvimento (Ásia, África e América Latina).Oenema (2006), no ano de 1996 a excreção de nitrogênio pelos animais domésticosnos países da América Latina foi a segunda maior do mundo, só perdendo para aregião do Leste da Ásia. A quantidade de 15,1 Tg de N foi excretada na regiãolatina, onde somente 16% dessa foram coletadas e utilizadas como adubo oucombustível. A baixa quantidade aproveitada do nutriente demonstra a necessidadede se implementar medidas que aumentem essa porcentagem e/ou reduzam aentrada deste nos sistemas produtivos.

Certamente, essa condição está ainda mais grave devido à expansão eintensificação da pecuária nestes países, também sendo preocupantes asquantidades de fósforo, potássio, cobre e zinco disponibilizadas ao ambiente. O ZEEdas regiões pecuárias é um instrumento que deve ser utilizado, pois tem como umde seus resultados a regulação desta disponibilidade de nutrientes.

Em uma análise da microbacia hidrográfica do Rio Fragosos no município deConcórdia-SC Palhares et al. (2002), destacam que as análises realizadas permitemconcluir que há uma relação positiva entre o aumento do número de unidadesanimais de suínos por hectare, e a disponibilidade de nutrientes na área,entendendo-se que, quanto maior a disponibilidade, maior o risco de impactoambiental. Na Figura 1 observam-se as diferentes pressões ambientais,considerando as quantidades de nitrogênio e fósforo, nos diferentes subgrupos damicrobacia. A implantação de um zoneamento na área proporcionaria a correção dodesequilíbrio de nutrientes entre os subgrupos, tendo a microbacia como unidade degestão. Deve-se destacar que o zoneamento não seria feito somente para atividadesuinícola, mas sim para todas as atividades agropecuárias e condições urbanaspresentes.


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Figura 1. Quantidade de nitrogênio de fósforo (kg/ha) no subgrupos da microbacia do Rio Fragosos.

Palhares (2008), analisando os efetivos de aves, suínos e bovinos no Estadode Santa Catarina em 2006, através dos dados agrupados por macrorregiões emicrorregiões catarinenses, gerados pela Pesquisa Pecuária Municipal do IBGE,observou que o Estado apresentou suas principais produções pecuáriasconcentradas em três macrorregiões. Essa concentração representa elevado riscopara conservação quantitativa e qualitativa dos recursos naturais. Portanto, SantaCatarina deve possuir um zoneamento econômico-ecológico para a produçãopecuária, detectando as zonas aptas, passíveis de expansão e aquelas onde oefetivo não possa ser aumentado ou deva ser reduzido. Esse zoneamento deveconsiderar o balanço de nutrientes das microbacias hidrográficas e das micro emacrorregiões. Certamente, o zoneamento só será eficaz se os órgãosfiscalizadores forem reestruturados e as legislações relativas ao licenciamentodessas atividades aprimoradas.

O zoneamento de regiões caracterizadas pela alta concentração deproduções pecuárias não é um processo simples e que seja feito no curto prazo.Este demanda uma série de conceitos, internalizados por todos os participantes;elevado envolvimento social; recursos financeiros, sendo sua quantidadedependente da complexidade do processo; mudanças de paradigmas produtivos ede desenvolvimento; instituições e profissionais capacitados para conduzirem,implementarem e avaliarem o processo; estabelecimento de um sistema de gestão,principalmente, para checagem das ações e condução das devidas correções;formulação de indicadores de avaliação discutidos, aceitos e entendidos por todos.


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Rodrigues (2004) estabelece que os usos agropecuários são definidos porparticularidades que obedecem a lógicas (e dinâmicas) produtivas diferenciadas,que transitam de complexos sistemas de produção de alta sofisticação tecnológica asistemas rudimentares de exclusão fundiária e técnica, assim como, eventualmente,apresentam áreas ainda intocadas no interior de estabelecimentos rurais. Alémdisso, parte-se do pressuposto de que todos esses diferentes usos estão presentesem distintas regiões do país, encontrando-se contraditoriamente articulados.

O planejamento do setor agropecuário, dada a sua dinâmica e complexidade,requer o controle e a atualização constante de informações associadas àspropriedades agropecuárias. Essas informações, em geral, são obtidas mediante omanuseio e análise de um grande volume de dados, que, no caso do Brasil,freqüentemente se encontram dispersos em variadas fontes e formatos. A eficiênciadesse planejamento poderá ser potencializada à medida que se contar

com dados integrados, atualizados e de fácil interpretação (Fernandes et al., 2004).

O zoneamento, antes de tudo, é um processo humano, tecnologias podemauxiliá-lo, mas não o determinam, por isso mobilização, responsabilidade,comprometimento, altruísmo, devem fazer-se sempre presentes nas ações edecisões.

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