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Reciclagem dos dejetos de suínos na agricultura: eficiência agronômica e mitigação dos impactos ambientais

Evandro Carlos Barros Eng. Agrônomo, MSc. Núcleo Temático de Meio Ambiente Embrapa Suínos e Aves

O problema dos dejetos

Historicamente são utilizados como fertilizantes (lavouras e pastagens).

Como se tornaram problema?

aumento da escala de produção (intensificação)

*alta concentração de animais (área pequena)

Suinocultura e meio ambiente

Região Nordeste Suínos: 5.5 mi cab. (15,1 %) Área agrícola: 6.1 mi ha Pastagens: 32.6 mi ha Suínos/ha: 0.14

Região Centro-Oeste Suínos: 5.1 mi cab. (13,9 %) Área agrícola: 21.5 mi ha Pastagens: 56.8 mi ha Suínos/ha: 0.06

Região Norte Suínos: 1.2 mi cab. (3,4 %) Área agrícola: 1.5 mi ha Pastagens: 32.6 mi ha Suínos/ha: 0.03

Região Sudeste Suínos: 6.9 mi cab. (18,8 %) Área agrícola: 10.4 mi ha Pastagens: 32.0 mi ha Suínos/ha: 0.16

Região Sul Suínos: 17.9 mi cab. (48,8 %) Área agrícola: 15.2 mi ha Pastagens: 18.1 mi ha Suínos/ha: 0.54

Qual a composição dos DLS?

• O esterco líquido dos suínos contém:

• Matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, sódio, magnésio, manganês, ferro, zinco, cobre e outros elementos incluídos nas dietas dos animais.

• Derivado do aproveitamento das rações: Média de 40 a 60% do consumido.

Excesso de uso

• Poderão causar problemas:

• A) semelhantes os decorrentes do uso excessivo de fertilizantes minerais,

• *lixiviação de nitrato

• *transporte de P para cursos d'água.

• B) apresentam teor elevado de alguns micronutrientes (Zn, Cu) derivados de animais alimentados com ração.


Limite = 50 m3/ha/ano

Fonte: IN11/2004 (FATMA-SC)


Fonte: Adaptado de Lourenzi (2014)

Amostra

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

N n

o d

eje

to (

kg

/m3)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Aplicar 190 kg N/ha para milho com expectativa de rendimento de 12 ton/ha (solos com 2,5-5,0% de MOS)


Fábrica de ração (energia, proteína,

minerais)

Agricultura (soja, milho, etc.)

Fertilizantes (NPK) Unidade recebedora

de grãos

Unidade de produção de suínos

Dejeto 45-60% N

50-80 % P, Ca 70-95% K, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn

Frigorífico

Pastagens (carne, leite)

Agricultura (soja, milho, etc.)

Frigorífico, laticínio

Propriedade rural

Florestas e outros usos agronômicos

Madeira e outros produtos

Tratamento de efluentes (remoção de nutrientes e/ou

produção de fertilizante orgânico sólido)

Fertilizantes e/ou efluente tratado

Rotas tecnológicas: critérios de seleção

Oferta x Demanda

Rotas tecnológicas Quais as saídas?

Tratamento por rota líquida Fertilizantes orgânicos Tratamento por rota sólida

Perguntas: - Qual o problema a ser resolvido? - Quais as indicações e limitações de cada tecnologia?

Rotas tecnológicas: fertilizantes orgânicos

Indicação: Limitações: Oportunidades: 1- Redução do custo de produção agrícola (substituir fertilizantes minerais)

2- Fertilizantes organominerais fluidos (balanceados conforme a cultura) 3- Fertirrigação e outras tecnologias de aplicação

1- Requer estrutura de armazenamento projetada de acordo com calendário agrícola 2- Custo de transporte e aplicação nas áreas agrícolas 3- Necessidade de área agrícola compatível com oferta de nutrientes

Aproveitamento do valor fertilizante dos dejetos

Rotas tecnológicas: biodigestão anaeróbia

Biodigestor Lagoa Coberta Biodigestor CSRT Biogás

Indicação: Limitações: Oportunidades: 1- Adaptável a diferentes escalas e níveis tecnológicos (modelos de biodigestores)

2- Aproveitamento do biogás (aquecimento, energia elétrica, biometano) 3- Biofertilizante rico em nutrientes (NPK)

1- Requer investimento em biodigestores e armazenamento do biofertilizante 2- Não remove nutrientes (NPK) 3- Necessidade de sistema de tratamento pós-biodigestor (SISTRATES, microalgas, etc.)

Redução da DBO/DQO (carbono) e geração do biogás

Rotas tecnológicas: compostagem

Biodigestor CSRT

Indicação: Limitações: Oportunidades: 1- Adaptável a diferentes escalas

2- Concentra nutrientes no fertilizante (menor custo de transporte e exportação de excedente) 3- Fertilizante orgânico registrável no MAPA e base para fertilizantes organominerais

1- Investimento em estrutura e equipamento de compostagem 2- Custo de operação (substrato, energia elétrica, operador) 3- Requer redução do consumo de água na granja e dejetos com mínimo de 4% de MS 4- Atenção ao manejo das leiras de compostagem

Evaporação da água (redução do volume) e produção de um fertilizante orgânico sólido

Recomendação de adubação


Uso agronômico x Impacto ambiental

1. Dose correta (NPK)

2. Local correto (fertilidade solo)

3. Época correta (demanda das culturas)

Recomendação de adubação 1. Teor de nutrientes no solo

- Análise de solo


1. Teor de nutrientes no solo - Análise de solo

2. Recomendação por cultura




3. Concentração de nutrientes no fertilizante

- Análise do efluente - Laboratorial - Métodos expeditos (densímetro, etc.)




3. Concentração de nutrientes no fertilizante - Análise do efluente - Laboratorial - Métodos expeditos (densímetro, etc.)

4. Eficiência agronômica


Exercício: Recomendação de adubação para Milho e expectativa de rendimento de 12 ton/ha

1. Análise de solo: MOS = 3 %, Classe textural = 2; P = 25 ppm , K = 200 ppm )

2. Demanda de nutrientes: N = 190 kg/ha, P2O5 = 120 kg/ha e K2O = 80 kg/ha

3. Dejeto líquido de suínos: 2,83 kg N/m3, 2,37 kg P2O5 /ha e 1,50 kg K2O/ha

4. Eficiência agronômica DLS: N = 80%, P = 90% e K = 100%

Dose base N = 190 / (2,83 x 80 /100) = 83,9 m3/ha Dose base P = 120 / (2,37 x 90 / 100) = 56,2 m3/ha Dose base K = 80 / (1,50 x 100 / 100) = 53,3 m3/ha Qual dose aplicar?


0

50

100

150

200

NP

K

Adubação base N

0

50

100

150

200

NP

K

Adubação base P

0

50

100

150

200

NP

K

Adubação base K Rec

Apl

N: aplicação = recomendação P: excesso de 59 kg/ha K: excesso de 46 kg/ha

N: faltam 63 kg/ha (suplementar com 140 kg ureia/ha) P: aplicação = recomendação K: excesso de 4 kg/ha

N: faltam 69 kg/ha (suplementar com 153 kg ureia/ha) P: faltam 6 kg/ha (suplementar com 13 kg STF/ha) K: aplicação = recomendação

Impactos ambientais

Lixiviação NO3, microorganismos, etc.

Aspectos ambientais relevantes

Gases: CO2, CH4, N2O, NH3, N2, NO, H2S, ...

Rede DejSui Tecnologias para Reduzir o Impacto Ambiental

dos Dejetos de Suínos e

Aumentar a Produtividade do Milho

Rede DejSui

Uso agrícola dos dejetos de suínos Proposta: 1

Com e Sem INIBIDOR de NITRIFICAÇÃO Agrotain Plus – Dicianodiamida (DCD)

Superfície

Injetado

29

Fonte: Gonzatto (2011)

Rede DejSui

Emissão de NH3

Tempo (horas)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

0

2

4

6

8

10 N

H3 v

ola

tili

zad

o (

kg

N h

a-1

) Dejetos em superfície

Testemunha

Dejetos injetados

Volatilização acumulada NH3 aveia– 2012 (efeito do modo de aplicação)

DOSE DLS: 40 m3 ha-1 (112 kg ha-1 de N-AMONIACAL e 160 kg ha-1 de N-TOTAL)

31

Fonte: Gonzatto (2011)

Rede DejSui

Emissão de N2O

Emissão acumulada N2O milho– 2011/2012 (efeito do inibidor de nitrificação)

Tempo (dias)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

N2O

acu

mu

lad

o (

g N

-N2O

ha

-1)

Dejetos em superfície

Dejetos em superfície + DCD

Dejetos injetado

Dejetos injetado + DCD

DOSE DLS: 50 m3 ha-1 (118 kg ha-1 de N-AMONIACAL e 150 kg ha-1 de N-TOTAL)

Rede DejSui

EFEITO DO MODO DE APLICAÇÃO

DOS DEJETOS DE SUÍNOS

E DO INIBIDOR DE NITRIFICAÇÃO

NA PRODUTIVIDADE DE MILHO

Produtividade MÉDIA do Milho = Efeito MODO de APLICAÇÃO

5,1

6,8

8,6

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Testemunha Superfície Injetado

Pro

du

tivi

dad

e d

e g

rão

s (M

g h

a-1)

Média dos 4 locais

Δ = 1,9 ton ha-1 Δ = 3,5 ton ha-1

Produtividade do Milho = Efeito INIBIDOR de NITRIFICAÇÃO (IN)

0

2

4

6

8

10

12

Superfície Superfície+IN Injetado Injetado+IN

Pro

du

tivi

dad

e d

e g

rão

s (M

g h

a-1)

UFSM EMBRAPA UPF UDESC

Produtividade MÉDIA do Milho = Efeito INIBIDOR de NITRIFICAÇÃO (IN)

6,7

7,5

8,6 8,6

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Superfície Superfície+IN Injetado Injetado+IN

Pro

du

tivi

dad

e d

e g

rão

s (M

g h

a-1)

Média dos 4 locais

Δ = 0,8 ton ha-1

Impactos ambientais

Eutrofização (NP),

microrganismos,

oxigenação,

etc.

Aspectos ambientais relevantes

Acúmulo excessivo de nutrientes e metais pesados no solo

Impactos ambientais

Estratégias de mitigação:

1. Agricultura conservacionista

2. Balanço de nutrientes (oferta x demanda)

3. Monitoramento da qualidade do solo

Terraceamento e cultivo em nível

Plantio direto, palhada e intensificação de culturas

Injeção de dejetos no solo

Aplicação parcelada (demanda x disponibilidade)

Agricultura conservacionista

Dimensionamento de rebanhos

Número de animais alojáveis

Demanda média anual de nutrientes nas áreas agrícolas (kg/ano)

Eficiência agronômica do dejeto (%)

Oferta média anual de nutrientes via dejetos

excretados por animal alojável (kg/animal/ano)

Oferta média anual de nutrientes via outros

fertilizantes minerais ou orgânicos (kg/ano)

Perdas de nutrientes no armazenamento ou tratamento e

exportação da propriedade (%)

1. Qual a demanda de nutrientes nas áreas agrícolas e qual nutriente usar como limitante?


2. Qual a oferta do nutriente limitante por unidade animal alojada?


3. Quais as perdas de N, P2O5 e K2O durante o armazenamento e tratamento do efluente?

Nutriente limitante: 1. Padrão usar P 2. Tratamento de efluentes líquidos com remoção de P>40% usar N 3. Tratamento avançado de efluentes líquidos, com remoção de P e N>70% projeto técnico específico (solo, lançamento, etc.)


4. Qual a eficiência agronômica?

5. Qual a oferta de nutrientes via outros fertilizantes orgânicos ou minerais? - Uso de outros fertilizantes diminui a demanda de nutrientes via dejetos e reduz o número de animais alojáveis!


1. Esterqueira e alta demanda (milho grão, silagem e pastagem)

2. Esterqueira e baixa demanda (milho e trigo): 3. Esterqueira e alta demanda mas com uso intensivo de fertilizantes minerais:

Exercício:

- Tipo de granja: Unidade de Terminação (UT)

- Excreção de P por animal alojável (UT): 4,3 kg P2O5/animal/ano

DN (P) = 385 kg P2O5/ha/ano

NA = (385 – 0) / 4,3 x 1 x 1 NA = 89,5 suínos/ha

DN (P) = 180 kg P2O5/ha/ano

NA = (180 – 0) / 4,3 x 1 x 1 NA = 41,9 suínos/ha

DN (P) = 385 kg P2O5/ha/ano NF (P) = 90 kg P2O5/ano

NA = (385 – 90) / 4,3 x 1 x 1 NA = 68,6 suínos/ha


Monitoramento da qualidade do solo

- Amostragem de solo - Onde? - Quantas amostras? - Que camada de solo?

- Parâmetros a serem analisados

- COT, NT, NO3-, NH4

+, P, K, Cu, Zn, etc. ? - Método de análise? - Frequência de amostragem? - Utilidade dos dados? - Custo?

- Valores limites - Prevenção: como evitar? - Mitigação: como remediar?

Monitoramento da qualidade do solo (caso de SC)

- Amostragem de solo - Onde? Georreferenciada (permite contra-prova e fiscalização) - Quantas amostras? 1 amostra composta por talhão ou 1 amostra composta a cada 5

ha (variabilidade espacial). - Que camada de solo? 0-10 cm

- Parâmetros a serem analisados

- P, Cu e Zn - Métodos:

P: Mehlich-I (CQFS-RS/SC, 2004) Cu e Zn: Mehlich-I (CQFS-RS/SC, 2004) ou USEPA 3050 e 3051 (CONAMA 420/2009) – VR e LCA ainda a definir.

- Frequência de amostragem: 4 anos (renovação licença) - Utilidade dos dados fiscalização, tomada de decisão (órgão ambiental, produtor

indústria, técnico responsável) - Custo? Baixo!

- Valores limites: LCA-P, Cu e Zn (futuro) - Prevenção: dimensionamento e uso correto dos fertilizantes - Mitigação: limitar uso de fertilizantes, aumentar extração/exportação de P


Fonte: Gatiboni et al., 2014


Argila (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

PM

eh

lich

-I (

mg

dm

-3)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

P muito baixo, baixo e médio

P alto

P muito alto

LCA-P

LCA-P + 20%

PMehlich-I > LCA-P+20% : o solo é fonte de P para o ambiente

- Proibir temporariamente adubação com dejetos e outras fontes de P; e - Adoção obrigatória de medidas mitigatórias até que teores de P no solo sejam reduzidos abaixo do LCA-P

PMehlich-I < LCA-P: - o solo é um reservatório seguro de P; - obrigatório uso de técnicas conserva- cionistas de manejo do solo

PMehlich-I > LCA-P (até 20%): alto risco de transferência de P para o ambiente

Fonte: Adaptado de Gatiboni et al., 2014 e IN11-FATMA/SC, 2014

Teores de P previstos com a adoção dos critérios para dimensionamento de rebanho

- Limitar o aporte de P ano solo a 50% da dose de manutenção; e/ou

- Adoção obrigatória de medidas mitigatórias até que teores de P no solo sejam reduzidos abaixo do LCA-P.

- Se em até 4 anos (renovação licença ambiental) o teor de P no solo não for reduzido abaixo do LCA-P: proibir temporariamente a adubação com dejetos e outras fontes de P.

“Desenvolvimento sustentável é aquele que atende as necessidades da geração presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprirem as suas próprias necessidades” Relatório Brundtland (1987)

Obrigado

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