DA-bora-da-Silva-Paredes

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UFRJ

Aprendendo na Universidade

07/01/2023

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GASES DE EFEITO ESTUFA DA VINHAÇA DERIVADA DA PRODUÇÃO DE
ÁLCOOL DE CANA-DE-AÇÚCAR: EMISSÕES POR ARMAZENAMENTO,
DISTRIBUIÇÃO E FERTIRRIGAÇÃO

Débora da Silva Paredes

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de
Pós-graduação em Planejamento Energético,
COPPE, da Universidade Federal do Rio de
Janeiro, como parte dos requisitos necessários à
obtenção do título de Doutor em Planejamento
Energético.
Orientadores: Marco Aurélio dos Santos
Bruno José Rodrigues Alves

Rio de Janeiro
Dezembro de 2015

iii

Paredes, Débora da Silva
Gases de efeito estufa da vinhaça derivada da
produção de álcool de cana-de-açúcar: emissões por
armazenamento, distribuição e fertirrigação/ Débora da
Silva Paredes. – Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2015.
XII, 118 p.: il.; 29,7 cm.
Orientadores: Marco Aurélio dos Santos
Bruno José Rodrigues Alves
Tese (doutorado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de
Planejamento Energético, 2015.
Referências Bibliográficas: p. 99-118.
1. Mudanças climáticas. 2. Etanol 3. Fertilizantes. I.
Santos, Marco Aurélio dos. et al. II. Universidade Federal
do Rio de Janeiro, COPPE, Programa de Planejamento
Energético. III. Título.

“ A persistência é o menor caminho do êxito”

Charles Chaplin

Ao meu esposo, pelo amor, carinho, companheirismo e ajuda nos momentos difíceis da
concretização deste trabalho.
Aos meus pais e irmã pela dedicação, incentivo e apoio para a realização dos meus
sonhos ao longo da vida.

AGRADECIMENTOS

A Deus, por não desistir de mim, por caminhar comigo em todos os momentos dessa
jornada me garantindo a vitória até mesmo quando ela parecia mais distante.
Aos meus pais, a minha irmã e aos meus familiares por estarem sempre ao meu lado,
por confiarem no meu potencial até mesmo quando eu não acreditava em mim.
A Carol, amiga de todos os momentos, pelo apoio recebido em cada etapa do trabalho.
Ao meu amado marido, Gleyson, parceiro da vida, por me apoiar incondicionalmente.
A Universidade Federal do Rio de Janeiro, em especial a todos os funcionários do
Programa de Planejamento Energético, pela atenção e paciência de sempre.
Aos professores do PPE pelos ensinamentos e por toda dedicação, em especial ao
professor Marco Aurélio dos Santos pela orientação nesta tese.
Ao Laboratório de Energias Renováveis e Estudos Ambientais (LEREA) da UFRJ, em
especial aos amigos Talita e Clauber,pelo apoio nas análises laboratoriais.
Ao Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, em especial ao Dr. Geraldo Cernicchiaro,
pelo empréstimo do equipamento (CAIPORA) e pela atenção de sempre.
A Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas (IAC) – Pólo Regional
Centro-Leste (APTA) em Ribeirão Preto, em especial ao Dr. Denizart Bolonhezi e sua
equipe, pela atenção que recebi durante o desenvolvimento do experimento de campo.
A Doutora Magda Lima, da Embrapa Meio Ambiente, pelo apoio e pelo empréstimo do
material para desenvolvimento do trabalho de campo.
A Embrapa Agrobiologia pela parceria no desenvolvimento do trabalho.
Ao Laboratório de Química Agrícola e de Cromatrografia da Embrapa Agrobiologia,
em especial ao Altiberto, ao Ednelson e a Andréia pelas análises. Aos Pesquisadores
Robert Michael Boddey, Segundo Urquiaga e em especial ao Dr. Bruno Alves pela
amizade, apoio, confiança e pelos ensinamentos de sempre. Sem vocês esse trabalho
não seria possível.
Aos colegas do grupo de ciclagem de nutrientes, em especial aos amigos Seleno e
Márcio pelo apoio nas campanhas de campo e em todos os momentos da execução deste
trabalho.
Ao CNPQ pela concessão da bolsa de estudo e ao CNPQ e FAPERJ pelo financiamento
dos projetos.
E a todos que contribuiram, direta ou indiretamente, para realização deste trabalho.
Muito Obrigada!

Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários
para obtenção do graus de Doutor em Ciências (D. Sc.)

GASES DE EFEITO ESTUFA DA VINHAÇA DERIVADA DA PRODUÇÃO DE
ÁLCOOL DE CANA-DE-AÇÚCAR: EMISSÕES POR ARMAZENAMENTO,
DISTRIBUIÇÃO E FERTIRRIGAÇÃO

Débora da Silva Paredes

Dezembro/2015

Orientadores: Marco Aurélio dos Santos
Bruno José Rodrigues Alves

Programa: Planejamento Energético

A vinhaça, principal subproduto da produção do etanol, possui características
que podem levar à produção de gases de efeito estufa (GEE). Este estudo teve como
objetivo avaliar a emissão em lagoas e canais de distribuição da vinhaça, durante a
aspersão e após aplicação no solo. Os estudos realizados em São Paulo avaliaram o
sistema de armazenamento e distribuição de vinhaça, com quatro lagoas e sete canais, e
também as emissões devidas a aspersão em solo plantado com cana-de-açúcar. As
emissões após aplicação de vinhaça ao solo foram avaliadas em ensaio de campo e de
casa de vegetação. No ensaio de campo, além da vinhaça, avaliaram-se as emissões pela
aplicação de sulfato de amônio em combinação com diferentes momentos de aplicação
de vinhaça (3 e 15 dias após a fertilização). No ensaio de casa de vegetação foi feita
avaliação da vinhaça pura e diluída. Na distribuição da vinhaça, o CH4 é o principal gás
emitido, com fluxos de superfície entre 0,06 e 2.978 mg CH4 m
-2
h
-1
para lagoas e 162 e
4.913 mg CH4 m
-2
h
-1
para canais. A aspersão representou 27 mg CH4 m
-3
de vinhaça.
Após aplicação no solo a vinhaça representou uma perda de N na forma de N2O entre
1,04% e 2,20%. Quando aplicada após fertilização nitrogenada essa perda foi de
aproximadamente 0,8%. Não houve diferença das emissões para vinhaça pura e diluída.
A utilização da vinhaça na fertirrigação representou uma emissão de 1,4 t CO2eq ha
-1
ano
-1
no cálculo do balanço de emissões do etanol.

vii

Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.).

GREENHOUSE GASES FROM VINASSE OF ETHANOL PRODUCTION FROM
SUGAR CANE: EMISSIONS FROM STORAGE, DISTRIBUTION AND
FERTIGATION

Débora da Silva Paredes

December/2015

Advisors: Marco Aurélio dos Santos
Bruno José Rodrigues Alves

Department: Energy Planning

The vinasse, the main residue from ethanol production, has characteristics that
can lead to the production of greenhouse gases (GHG). This study aimed to evaluate
these emissions from vinasse lagoons and distribution channels, during sprinkling
irrigation and after application to soil. Experiments in São Paulo evaluated the storage
and distribution system of vinasse, with four lagoons and seven channels, and also
emissions due to its spraying to soil planted to sugarcane. The effects from application
of vinasse to soil were assessed in two experiments, one in the field and another in
greenhouse conditions. In the field experiment, emissions from fertilization of soil with
ammonium sulfate in combination with different vinasse application times (3 and 15
days after fertilization) were also evaluated. Emissions from pure and diluted vinasse
were evaluated in the greenhouse experiment. Methane was the main GHG emitted
from vinasse distribution system, with fluxes from lagoons ranging from 0.06 to 2,978
mg CH4 m
-2
h
-1
and fluxes from channels from 162 to 4,913 mg CH4 m
-2
h
-1
. Sprinkling
irrigation produced 27 mg CH4 m
-3
of vinasse. After application in soil, vinasse
represented 1,04% and 2,20% of N loss as N2O. When applied after nitrogen
fertilization, that loss was approximately 0.8%. There was no differencein emissions
for pure and diluted vinasse. The use of vinasse in fertigation represented an emission of
1.4 Mg CO2 eq ha
-1
yr
-1
for the balance of GHG emissions from ethanol from
sugarcane.

viii

SUMÁRIO

1. Introdução.............................................................................................................. 1
2. Objetivos ............................................................................................................... 5
3. Revisão de literatura .............................................................................................. 6
3.1. A cultura da cana-de-açúcar ............................................................................ 6
3.2. Vinhaça .......................................................................................................... 8
3.3. Emissões de Gases de Efeito Estufa .............................................................. 15
3.3.1. Emissões de CO2 ................................................................................... 16
3.3.2. Emissões de N2O ................................................................................... 17
3.3.3. Emissões de CH4 ................................................................................... 19
3.3.4. Emissões de gases de efeito estufa provenientes da vinhaça ................... 19
4. Metodologia. ........................................................................................................ 22
4.1. Emissão de CH4, N2O e CO2 em lagoas e canais de distribuição de vinhaça. . 22
4.1.1. Caracterização da área de estudo ............................................................ 22
4.1.2. Caracterização da vinhaça ...................................................................... 26
4.1.3. Fluxos de gases de efeito estufa ............................................................. 28
4.1.3.1. Fluxo de superfície. ............................................................................ 28
4.1.3.2. Fluxo ebulitivo. .................................................................................. 29
4.1.4. Aspersão de vinhaça no solo. ................................................................. 32
4.2. Emissão de CH4 e N2O proveniente da vinhaça aplicada ao solo em condições
de campo. ................................................................................................................ 33
4.2.1. Experimento de campo........................................................................... 33
4.2.2. Experimento de casa-de-vegetação......................................................... 37
4.3.Estimativa da emissão total de gases de efeito estufa provenientes da vinhaça. .. 39
6. Resultados e Discussão ........................................................................................ 41
6.1. Emissão de CH4, N2O e CO2 em lagoas e canais de distribuição de vinhaça. . 41
6.1.1. Caracterização da vinhaça ...................................................................... 41
6.1.1.1. Lâmina/ Vazão da vinhaça nas lagoas e canais ................................... 41
6.1.1.2. Temperatura média da vinhaça ........................................................... 43
6.1.1.3. pH na vinhaça .................................................................................... 46
6.1.1.4. Teor de carbono orgânico na vinhaça ................................................. 48
6.1.1.5. Potencial redox na vinhaça ................................................................. 53

6.1.1.6. Teor de nitrogênio e potássio na vinhaça ............................................ 54
6.1.1.7. Gases dissolvidos ............................................................................... 57
6.1.2. Fluxo difusivo de superfície ................................................................... 64
6.1.3. Fluxo ebulitivo....................................................................................... 70
6.1.4. Aspersão de vinhaça no solo. ................................................................. 73
6.2. Emissão de CH4 e N2O proveniente da vinhaça aplicada ao solo em condições
de campo. ................................................................................................................ 74
6.2.1. Experimento de campo........................................................................... 74
6.2.2. Experimento de casa-de-vegetação. ........................................................ 88
6.3.Estimativa da emissão total de gases de efeito estufa provenientes da vinhaça. .. 94
6. Conclusão ............................................................................................................ 96
7. Referências Bibliográficas ................................................................................... 99

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Fluxograma simplificado da produção de açúcar e álcool e dos subprodutos
oriundos dessa produção (PAREDES, 2011). ................................................................ 9
Figura 2. Ciclo do Nitrogênio (Adaptado de Costa et al., 2009). ................................. 17
Figura 3. Distribuição das chuvas e a temperatura média ao longo do ano de 2013
(CIIAGRO, 2014). ...................................................................................................... 23
Figura 4. Representação dos principais pontos avaliados ao longo do processo de
distribuição da vinhaça na usina avaliada. ................................................................... 24
Figura 5. Imagem da distribuição de lagoas e canais de irrigação de vinhaça na área da
usina (GOOGLE MAPS, 2014). .................................................................................. 26
Figura 6. Câmara flutuante utilizada para coleta de amostra de gás nas lagoas e canais
de circulação de vinhaça. ............................................................................................ 29
Figura 7. Funil utilizado para coleta de amostra de gás nas lagoas de vinhaça (Adaptado
de Santos et al., 2008). ................................................................................................ 30
Figura 8. Instalação dos funis na Lagoa 3. .................................................................. 31
Figura 9. Coleta das amostras de vinhaça para estimativa das emissões de gases de
efeito estufa durante a aspersão. .................................................................................. 33
Figura 10. Aplicação de fertilizante nitrogenado e vinhaça, respectivamente, nas
parcelas e nas câmaras. ............................................................................................... 36
Figura 11. Experimento de casa-de-vegetação. ........................................................... 38
Figura 12. Solubilidade do dióxido de carbono em água (Formulado a partir de Duan
& Sun, 2003)............................................................................................................... 61
Figura 13. Solubilidade do metano em água (Formulado a partir de Duan & Mao,
2006). ......................................................................................................................... 62
Figura 14. Solubilidade do óxido nitroso em água (Formulado a partir de Gevantman,
2010). ......................................................................................................................... 62
Figura 15. Relação das emissões de CH4 na Lagoa 3 com a concentração de carbono
orgânico dissolvido (COD) e o potencial redox da vinhaça (EH) (Transformação dos
dados para relação: COD/100; LN CH4; EH/10). ......................................................... 66
Figura 16. Temperatura média diária e precipitação (A) e fluxos de GEE do tratamento
controledurante o período de monitoramento (B)........................................................ 75
Figura 17. Espaço poroso saturado por água (EPSA) e N mineral do solo no tratamento
controle durante o primeiro mês após o início do experimento. ................................... 77
Figura 18. Fluxo de metano nos tratamentos compostos da combinação de fertilizante
nitrogenado e vinhaça. ................................................................................................ 79
Figura 19. Fluxo de óxido nitroso do solo em áreas com a aplicação de sulfato de
amônio (A), vinhaça (B) e na combinação de fertilizante nitrogenado e vinhaça (C)
durante o período de monitoramento. .......................................................................... 80
Figura 20. Espaço poroso saturado por água (EPSA) para as áreas com aplicação de
fertilizante nitrogenado, vinhaça e a combinação dos dois, medido durante o primeiro
mês de monitoramento. ............................................................................................... 81
Figura 21.Amônio (NH4
+
) (1) e nitrato no solo (NO3
-
) (2) para as áreas com aplicação
de sulfato de amônio (A), vinhaça (B) e a combinação de fertilizante nitrogenado e
vinhaça (C), avaliado durante o primeiro mês após o início do experimento. ............... 82
Figura 22.Emissões Líquidas de N2O para áreas com aplicação de vinhaça após 3 dias
(A) e 15 dias (B), sulfato de amonio (C), e vinhaça aos 3 (D) e 15 dias (E) após a
adubação com sulfato de amônio. ................................................................................ 87
../Downloads/Tese%20versão%20final%20Bruno.doc#_Toc439800536
../Downloads/Tese%20versão%20final%20Bruno.doc#_Toc439800536
../Downloads/Tese%20versão%20final%20Bruno.doc#_Toc439800540
../Downloads/Tese%20versão%20final%20Bruno.doc#_Toc439800540
../Downloads/Tese%20versão%20final%20Bruno.doc#_Toc439800540

Figura 23. Fluxo de óxido nitroso nos tratamentos controle, vinhaça pura, vinhaça
diluída no período de monitoramento. ......................................................................... 89
Figura 24. Fluxo de óxido nitroso do solo nas áreas com a aplicação de sulfato de
amônio associado a vinhaça pura e a vinhaça diluída durante o período de
monitoramento. ........................................................................................................... 89
Figura 25. Amônio (NH4
+
) no solo para o tratamento controle, com aplicação de
vinhaça pura e vinhaça diluída e a combinação de fertilizante nitrogenado e os dois
tipos de vinhaça. ......................................................................................................... 90
Figura 26. Nitrato (NO3
-
) no solo para o tratamento controle, com aplicação de vinhaça
pura e vinhaça diluída e a combinação de fertilizante nitrogenado e os dois tipos de
vinhaça. ...................................................................................................................... 91
Figura 27. Espaço poroso saturado por água (EPSA) para as áreas controle, com
aplicação de vinhaça pura e vinhaça diluída, isoladamente ou associada ao fertilizante
nitrogenado. ................................................................................................................ 92
Figura 28.Fluxo de metano nos tratamentos controle, vinhaça pura e vinhaça diluída, e
a combinação de fertilizante nitrogenado e os dois tipos de vinhaça. ........................... 94

xii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Caracterização química da vinhaça em diversos estudos. ............................. 11
Tabela 2. Características químicas do solo. ................................................................. 34
Tabela 3. Análise granulométrica do solo. ................................................................... 34
Tabela 4. Caracterização química da vinhaça aplicada 3 e 15 dias após a adubação
nitrogenada. ................................................................................................................ 35
Tabela 5. Análise química do solo. .............................................................................. 38
Tabela 6. Lâmina de vinhaça (metros) presente nas lagoas em cada campanha. ........... 41
Tabela 7. Vazão da vinhaça nos canais avaliados. ....................................................... 42
Tabela 8.Temperatura média da vinhaça (ºC) na lagoas em cada campanha. ................ 44
Tabela 9.Temperatura média da vinhaça (ºC) nos canais em cada campanha. .............. 45
Tabela 10. Valores de pH da vinhaça nas lagoas por campanha. .................................. 46
Tabela 11.Valores de pH da vinhaça, nos canais, em cada campanha. ......................... 47
Tabela 12. Dados de carbono orgânico dissolvido (COD), particulado (COP) e
total(COT) para todas as lagoas em todas as campanhas de avaliação. ......................... 49
Tabela 13.Dados de carbono orgânico dissolvido (COD), particulado (COP) e total
(COT) para todos os canais em todas as campanhas de avaliação. ............................... 51
Tabela 14. Potencial redox da vinhaça (mv) nas lagoas. .............................................. 54
Tabela 15. Potencial redox da vinhaça (mv) nos canais. .............................................. 54
Tabela 16. Teor de nitrogênio (mg L
-1
) e potássio (mg L
-1
) da vinhaça nas lagoas. ...... 55
Tabela 17. Teor de nitrogênio (mg L
-1
) e potássio (mg L
-1
) da vinhaça nos canais. ...... 56
Tabela 18. Quantidade de CO2, CH4 e N2O dissolvido na vinhaça presente nas lagoas. 58
Tabela 19. Quantidade de CO2, CH4 e N2O dissolvido na vinhaça presente nos canais.
................................................................................................................................... 59
Tabela 20. Fluxo de CH4 (mg m
-2
h
-1
) de cada lagoa ao longo das campanhas. ............. 64
Tabela 21. Fluxo de CH4 e de N2O de cada canal ao longo das campanhas. ................ 67
Tabela 22. Fluxo de N2O (mg m
-2
h
-1
) de cada lagoa ao longo das campanhas. ............. 68
Tabela 23. Fluxos médios de CH4 e N2O nos canais de terra e nos canais revestidos por
campanha. ................................................................................................................... 69
Tabela 24. Emissão de CO2, CH4 e N2O por ebulição. ................................................. 71
Tabela 25. Estimativa da emissão de CH4 da vinhaça no momento da aspersão ........... 74
Tabela 26. Estimativa da emissão de N2O da vinhaça no momento da aspersão ........... 74
Tabela 27. Emissões integradas de N2O para as datas relatadas em cada fonte de N
aplicada....................................................................................................................... 85
Tabela 28. Proporção do N aplicado emitido como N2O (211 dias de monitoramento). 88
Tabela 29. Fluxo acumulado de N2O durante o período de monitoramento de 22 dias. 93

1. Introdução

Nas últimas décadas, o aumento da preocupação com o aquecimento global tem
feito com que pesquisas, nas mais diversas áreas, incluam entre os objetivos questões
associadas às emissões de gases de efeito estufa (GEE). Dados do boletim da
Organização Meteorológica Mundial (WMO) mostraram que as emissões de GEE
alcançaram valores recordes no ano de 2013 (WMO, 2014), o que torna cada vez mais
necessária a busca por alternativas mais sustentáveis de produção de energia e
alimentos.
Um dos focos das pesquisas está na redução das emissões derivadas dos
combustíveis fósseis que, junto com os processos indutriais, foram responsáveis por
78% do aumento das emissões de GEE entre 1970 e 2010 (IPCC, 2014). No Brasil, no
entanto, a atenção está voltada para a mudançade uso do solo e para a agropecuária, que
juntas representam mais da metade das emissões totais do país (MCTI, 2014).
Nesse cenário, a cana-de-açúcar tem ocupado um papel de destaque, uma vez
que a área ocupada por esta cultura no país de 5,2 milhões de hectares em 2002 dobrou
para 10,4 milhões de hectares plantados em 2015 (IBGE, 2015). Um dos principais
fatores responsáveis por esta ampliação é o aumento da demanda por etanol para
substituição dos combustíveis fósseis, já que o primeiro é considerado uma fonte mais
limpa, com menores emissões de GEE quando comparado com o segundo (BODDEY et
al, 2008).
Essa expansão, no entanto, apesar de ocorrer principalmente em áreas que antes
eram ocupadas por outras culturas agrícolas ou por pastagens, ainda avança sobre áreas
ocupadas por florestas, o que pode resultar num balanço desfavorável de emissões de
GEE (AGUIAR, 2009). Além disso, em todas as fases do cultivo da cana-de-açúcar
ocorrem emissões de GEE, como por exemplo, no uso de combustíveis fósseis por
tratores, máquinas agrícolas e na produção e disposição dos subprodutos como a
vinhaça e o bagaço, sendo os principais gases emitidos o dióxido de carbono (CO2), o
metano (CH4) e o óxido nitroso (N2O) (OLIVEIRA et al., 2009).
O Brasil é líder mundial na produção de cana-de-açúcar, tendo processado cerca
de 658,8 milhões de toneladas na safra 2013/2014, sendo que, 91,4% do total da
produção ocorreu na principal região produtora do país, a Centro-Sul, e somente 8,6%
na região Norte/Nordeste. Do total de cana processada nesta safra, 45,2% foi destinada

a produção de açúcar e 54,8% a produção de etanol (CONAB, 2014). Esse cenário
comprova que apesar de inicialmente a cultura de cana-de-açúcar ter sido utilizada
quase exclusivamente para a produção de açúcar, nas últimas décadas se tornou uma
alternativa de energia limpa e renovável.
A utilização do etanol como biocombustível no Brasil deve aumentar ainda mais
nas próximas décadas. De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE, 2014),
o consumo brasileiro de biocombustíveis terá um aumento de 200 mil barris de óleo
equivalente (BOE) entre 2012 e 2020. E as projeções indicam que alcançará 800 mil
BOE/dia em 2040. Essa tendência também é observada mundialmente, onde a demanda
por bioenergia chegará a 2 bilhões de toneladas de óleo equivalente em 2040, ante 1,344
bilhão de toneladas em 2012.
É preciso considerar, no entanto, que o aumento significativo da produção de
álcool no país acarretará também na geração de grande quantidade de subprodutos,
dentre os quais se destaca a vinhaça, a qual é produzida a uma taxa média de 13 litros
para cada litro de álcool produzido. Sendo considerada, portanto, o principal subproduto
da indústria sucroalcooleira, principalmente nas agroindústrias brasileiras.
De acordo com dados da Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB,
2014), na safra 2013/2014 foram produzidos 27,96 bilhões de litros de etanol, o que
resultou em uma produção de vinhaça em torno de 363,5 bilhões de litros no mesmo
período.
A vinhaça é produzida durante o processo de separação do etanol do mosto
fermentado e, apesar de apresentar uma composição variável,consiste em sua maioria de
93% de água e 7% de sólidos. Da parcela de sólidos, 75% correspondem à matéria
orgânica particulada, o que possibilita sua utilização na fertirrigação da cana-de-açúcar
(MARQUES, 2006).
Uma vez produzida, a vinhaça percorre um sistema de armazenamento
composto por lagoas e um sistema de distribuição, normalmente a base de canais, onde
a vinhaça é levada até o local de aplicação no campo. A aplicação no solo já é um
processo bem estabelecido, chamado de fertirrigação, promovendo melhorias na
produtividade agrícola da cana, benefícios químicos, biológicos e físicos ao solo, além
de gerar uma economia com a aquisição de fertilizantes.
No entanto, características químicas da vinhaça como pH próximo de 4, cerca de
6,6 g L
-1
de sólidos dissolvidos voláteis (SDV), 356 mg L
-1
de N e 0,9 % de carbono

total, podem levar a produção de N2O, CH4 e CO2. Os sólidos voláteis, como por
exemplo, o acetato, são precursores de CH4. O N pode proporcionar emissões de N2O e,
o carbono adicionado com a vinhaça estimula o crescimento de microorganismos que o
consome, emitindo CO2 (ELIA NETO & NAKAHONDO, 1995; SILVA et al., 2010).
Além disso, o elevado teor de sólidos presente na vinhaça pode favorecer a formação de
uma camada de materiais orgânicos e microorganismos no fundo dos canais e lagoas de
distribuição, o que pode aumentar ainda mais a emissão de CH4 nesse sistema, onde
prevalecem condições anaeróbicas (OLIVEIRA et al., 2015).
Ainda segundo Oliveira et al.(2015), 78% das emissões de gases de efeito estufa
provenientes da vinhaça ocorre no percurso do canal condutor onde cada m
3
de vinhaça
seria responsável por uma emissão de 1,43 kg de CO2 eq. Porém, pouco ainda se sabe
sobre as emissões provenientes desse sistema de distribuição, principalmente no que diz
respeito às lagoas de armazenamento.
Após a aplicação da vinhaça no solo, estudos feitos por Carmo et al. (2012),
Oliveira et al. (2013), Paredes et al. (2014) e Neto et al. (2015) demonstraram a
importância dos fluxos de N2O quando aplicada nos solos brasileiros. Apesar disso,
muitos questionamentos ainda persistem no que se refere ao efeito que a vinhaça tem no
cálculo do balanço de emissões provenientes do etanol.
Além desses aspectos, é preciso considerar ainda que na cultura da cana-de-
açúcar a adubação com fertilizantes nitrogenados também é uma prática comum,
principalmente para a cana-soca, com valores variando entre 60 e 120 kg N ha
-1
para a
cana-planta e cana-soca, respectivamente. Apesar de ser uma fonte já conhecida de
N2O, ainda são necessários mais estudos nas condições de clima e solo brasileiros para
que se possa estabelecer um fator de emissão mais específico.
Outro fator importante é que no manejo da cana-de-açúcar os procedimentos que
devem ser feitos após a colheita para o próximo ciclo de cana-soca, como a aplicação de
fertilizantes nitrogenados e da vinhaça, normalmente são feitos em sequência, porém
sem uma ordem definida e com intervalos que podem variar de dias até uma ou duas
semanas entre as aplicações.
Paredes et al. (2014) avaliando os efeitos da aplicação de fertilizantes
nitrogenados e de vinhaça em sequência, com diferentes ordens de aplicação, mostrou
que a aplicação de vinhaça após a adubação nitrogenada amplia as emissões de N2O, o
que não ocorre quando a ordem de fertilização é alterada. Apesar disso, ainda é

necessário que se conheçam os efeitos que os diferentes intervalos de aplicação podem
apresentar para as emissões de GEE, bem como os possíveis efeitos que esse processo
pode apresentar nas emissões de CH4, uma vez que o aumento da concentração de
amônio na solução do solo é considerado um inibidor das atividades metanotróficas em
solos aeróbicos (LE MER & ROGER, 2001).
De acordo com dados do IPCC (2007), 1 kg de CH4 na atmosfera tem um
potencial de aquecimento global 25 vezes maior do que a de CO2, enquanto que 1 kg de
N2O apresenta potencial 298 vezes maior que o CO2. Se forem considerados os dados
mais recentes, do quinto relatório de avaliação do IPCC, de 2013, o potencial de
aquecimento global passa a ser 28 para o CH4 e 265 para o N2O, se as mesmas
suposições do relatório de 2007 fossem mantidas, ou seja, ignorando todas as
retroalimentações.
Independentemente do valor que seja utilizado, fica evidente que uma emissão
aparentemente pequena de CH4 durante o processo de fermentação da vinhaça pode ter
efeito significativo em termos de potencial de aquecimento global, e, portanto, elevar a
pegada de carbono do etanol.
A sustentabilidade de biocombustíveis, como o etanol, pressupõe emissões de
gases de efeitoestufa (GEE) reduzidas em comparação aos combustíveis fósseis que
eles substituem.
De acordo com Macedo et al. (2008) e Seabra et al. (2011) a utilização de etanol
em substituição a gasolina pode resultar numa emissão 80% menor de GEE. Para
considerar o etanol uma fonte de energia “limpa”, com menor emissão de gases de
efeito estufa, é preciso, no entanto, avaliar todas as etapas envolvidas na sua produção,
inclusive no que diz respeito aos subprodutos originados na cadeia produtiva, como a
vinhaça.
A existência de poucos dados sobre a emissão de GEE da vinhaça, faz com que
na maioria dos estudos o balanço final de GEEs seja estimado apenas com base nos
fatores de emissão propostos pelo IPCC, ou até mesmo desprezados, o que pode levar a
um erro no cálculo desse balanço.
O aumento programado da produção de etanol, previsto para alcançar 68,3
bilhões de litros em 2021 (MME/EPE, 2012), ampliará consideravelmente o volume de
vinhaça produzido, tornando indispensável o desenvolvimento de pesquisas sobre a real

contribuição desse subproduto para o efeito estufa, além do desenvolvimento de
alternativas de disposição e aproveitamento desse efluente.
Assim, as hipóteses deste estudo são:
1. Durante o armazenamento, distribuição e aplicação da vinhaça na lavoura de
cana, ocorrem emissões de metano e óxido nitroso.
2. A fração do N da vinhaça emitida como óxido nitroso é superior a 1%, fator
utilizado para estimar emissões de resíduos orgânicos pelo IPCC.
3. Por ser uma fonte rica em carbono, a aplicação de vinhaça ao solo também
representa uma fonte de emissão de metano.

2. Objetivos

O presente estudo tem como objetivo mensurar as emissões dos principais gases
de efeito estufa em lagoas e canais de distribuição de vinhaça, assim como, as emissões
resultantes da aplicação da vinhaça no solo. Isso possibilitará a geração de fatores de
emissão e a realização de um balanço geral das emissões de GEE oriundos da vinhaça,
desde o canal de distribuição até a aplicação no solo. Para tal, foram estabelecidos os
seguintes objetivos específicos:

 Quantificar as emissões de N2O e CH4 provenientes do transporte da vinhaça no
campo em lagoas de armazenamento e nos canais de distribuição;
 Avaliar a relação dos gases emitidos com as características dos sistemas de
armazenamento (lagoas e canais) e com as características do efluente;
 Quantificar as emissões de N2O e CH4 durante a aspersão de vinhaça no campo;
 Quantificar as emissões de N2O e CH4 provenientes da aplicação de vinhaça no
solo;
 Avaliar o efeito da aplicação de vinhaça em áreas previamente fertilizadas com
nitrogênio em diferentes intervalos de tempo entre as aplicações;
 Entender o efeito que a diluição da vinhaça com água residuária pode causar nas
emissões de N2O e CH4 após a aplicação no solo;
 Calcular o balanço geral das emissões de GEE oriundos da vinhaça, desde o
armazenamento até a aplicação da vinhaça no solo;

3. Revisão de literatura

3.1. A cultura da cana-de-açúcar

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma planta semiperene, pertencente à
família Poaceae, originária do sudeste da Ásia. Essa cultura se destaca pelo seu elevado
potencial de transformar energia solar em energia química representada, principalmente,
pela sacarose acumulada no caldo existente nos colmos.
É cultivada em uma extensa área territorial, compreendida entre os paralelos 35º
de latitudes Norte e Sul, apresentando um melhor rendimento em regiões clima tropical.
A cana-de-açúcar está presente em quase todos os estados brasileiros (MAPA, 2007).
O clima ideal para sua produção é aquele que apresenta duas estações distintas:
uma quente e úmida para proporcionar a germinação, perfilhamento e desenvolvimento
vegetativo; seguida de outra estação fria e seca, para promover a maturação e o acúmulo
de sacarose (MAPA, 2007).
A importância desta cultura pode ser atribuída à sua múltipla utilização, já que a
mesma pode ser empregada in natura, sob a forma de forragem para alimentação animal
ou como matéria prima para a fabricação de rapadura, melado, aguardente, açúcar e
álcool (AMARAL et al., 2001).
Introduzida no Brasil pelos portugueses, tornou-se, já no período colonial, uma
das principais fontes de geração de recursos financeiros devido ao grande valor do
açúcar no mercado internacional, fazendo com que sua produção fosse cada vez mais
incentivada pela Coroa Portuguesa (IVO et al., 2008).
No início de seu estabelecimento nas terras brasileiras, seu desenvolvimento foi
maior no Nordeste, nos Estados de Pernambuco, da Bahia e de Alagoas, deslocando-se
mais tarde para o Rio de Janeiro e outros Estados do Centro-Sul do País
(FIGUEIREDO, 2011).
Ao longo da sua história no país, a cultura da cana-de-açúcar passou por
momentos de glória e apogeu. Alguns dos fatores responsáveis por essa oscilação são:
os fatores políticos externos e internos; as circunstâncias de guerras; a descoberta de
ouro e de outras atividades mais lucrativas que deixava a agricultura com pouca mão-
de-obra; a abertura dos portos que alavancou o comércio; a concorrência com o açúcar
estrangeiro e; o crescimento da cultura do café no século XIX (FIGUEIREDO, 2008).

Um dos momentos de glória desta cultura no país ocorreu com a crise do
petróleo em 1975. Nesse período foi criado o Programa Nacional do Álcool (Proálcool),
que visava à substituição em larga escala dos combustíveis veiculares derivados de
petróleo por álcool. Esse programa, que teve seu auge entre 1983 e 1988, levou ao
aumento expressivo da venda de carros movidos a álcool, além da expansão da área de
produção de cana-de-açúcar e da indústria alcooleira (IVO et al., 2008).
A aplicação de substanciais incentivos advindos deste programa possibilitou a
conversão de áreas agrícolas e pecuárias da região sudeste, em especial do estado de
São Paulo, à monocultura de cana-de-açúcar, possibilitando que este estado viesse a se
tornar o líder nacional no setor sucroalcooleiro (CASTRO, 2010).
Nesta época, a região centro-oeste, em especial o estado de Goiás, estava sendo
alvo dos prolongamentos da fronteira agrícola, com ênfase em grãos, algodão, arroz e
gado, o que fez com que a mesma não apresentasse um desenvolvimento notável no que
se refere à produção alcooleira. Apenas no final da década de 1990 essa expansão se
tornou notável e o crescimento intensificou-se ainda mais no início do presente século,
em razão da grande necessidade de diversificação na matriz energética, motivada pelos
impactos ambientais decorrentes do modelo adotado anteriormente, baseado em
combustíveis fósseis (CASTRO, 2010).
O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, tendo processado
cerca de 658,8 milhões de toneladas na safra 2013/2014. O país também é o maior
produtor e exportador de açúcar, sendo responsável, em termos mundiais, por
aproximadamente 20% da produção e 40% das exportações. A produção de açúcar no
Brasil na safra 2013/2014 atingiu cerca de 37,7 milhões de toneladas, dos quais cerca de
26,6 milhões foram destinados à exportação. Já com relação à produção de etanol, o
país ocupa a segunda posição no ranking mundial, com uma produção de
aproximadamente 27 bilhões de litros na safra 2013/2014, sendo ultrapassado apenas
pelos Estados Unidos (MAPA, 2010; UNICA, 2014).
Nos últimos anos, o principal foco da cultura da cana-de-açúcar vem sendo a
produção de energia limpa, uma vez que a segurança energética é considerada um dos
principais desafios deste século (MAPA, 2009). Em 2013, a cana-de-açúcar e seus
derivados foram a segunda principal fonte de energia primária da matriz energética
nacional, representando 19,1% dos 46,4% de energias renováveis, o que demonstra a
importância desta cultura no cenário nacional (MME, 2014 a).

Os impactos ambientais causadospor essa cultura, no entanto, ainda são alvos
de grandes questionamentos. Apesar dos avanços obtidos, como a eliminação da prática
de queima da palhada no Estado de São Paulo nos próximos anos estabelecida na Lei
Estadual nº 11.241, aprovada em 2002 e no Protocolo Agroambiental do Setor
Sucroalcooleiro de 2007, e da utilização no próprio processo de produção dos
subprodutos como o bagaço, a torta de filtro e a vinhaça, o etanol da cana-de-açúcar
ainda precisa ser comprovadamente avaliado como um combustível sustentável como,
por exemplo, a real contribuição das emissões de GEE provenientes da distribuição e
aplicação da vinhaça no campo.

3.2. Vinhaça

A vinhaça, também conhecida no Brasil como vinhoto, calda, tiborna, restilo,
garapão, vinhote, caxixi, mosto, e no mundo como still bottoms, slops, vinasse, dunder,
stillage, cachaza, entre outras definições, é o subproduto líquido gerado pelas destilarias
de álcool ao se efetuar a separação do etanol do mosto fermentado (Figura 1),
caracterizada principalmente pela alta demanda biológica de oxigênio (DBO).
A produção de vinhaça está na faixa de 13 litros para cada litro de álcool
produzido, o que faz com que a vinhaça seja considerada o principal subproduto da
indústria sucroalcooleira (FREIRE & CORTEZ, 2000).

Figura 1. Fluxograma simplificado da produção de açúcar e álcool e dos subprodutos
oriundos dessa produção (PAREDES, 2011).

A eliminação da grande quantidade de vinhaça gerada sempre foi, no entanto,
motivo de grande preocupação para as indústrias, dado o elevado poder poluidor que
este subproduto apresenta.
Inicialmente, nos anos 50, a vinhaça era despejada diretamente nos rios, o que
levava a uma intensa mortandade de peixes. A partir de 1967 esta prática passou a ser
proibida por meio do Decreto-Lei nº 303, de 28 de fevereiro. Após essa proibição, a
primeira solução encontrada foi a aplicação da vinhaça nas chamadas áreas de
sacrifício, que ficavam muito próximas das destilarias e recebiam grande quantidade de
Cana-de-açúcar
Preparo
Extração Bagaço
Caldo
Aquecimento
Decantação Lodo Filtração
Torta de Filtro Caldo Clarificado
Evaporação
Cozimento
Cristalização/
Centrifugação
Açúcar
Mosto
Fermentação
Destilação
Álcool Vinhaça

vinhaça, ano após ano. Estas áreas ficavam praticamente inutilizadas para a agricultura,
principalmente pelo efeito de salinidade do solo, tornando-o improdutivo e de difícil
remediação.
Com o advento do Proálcool na década de 70 e, consequente expansão da
indústria alcooleira do país, ocorreu um aumento significativo da produção de álcool e
também da geração de vinhaça, o que levou ao desenvolvimento de pesquisas para
viabilizar a técnica de utilização deste subproduto como fonte de nutrientes para as
lavouras de cana-de-açúcar (MORO, 2011).
Esse sistema de aproveitamento da vinhaça foi chamado de Amatos (derivado do
nome do inventor Aníbal Mattos) e teve como pioneira, na utilização da vinhaça como
adubo para o canavial, a Usina Catende, em Pernambuco na década de 1940. No
entanto, a maioria das pequenas usinas, devido ao custo, ainda optava por manter
tanques de despejo para conter este material (VIERA, 1986 apud MORO, 2011).
Características como o elevado teor de potássio e matéria orgânica e a presença
de nutrientes como o nitrogênio, cálcio, magnésio, fósforo, além dos micronutrientes,
fizeram com que a utilização da vinhaça na adubação fosse cada vez mais adotada.
Assim, a fertirrigação com vinhaça tornou-se uma prática muito difundida entre as
usinas e destilarias brasileiras, representando, atualmente, a principal destinação da
vinhaça (LUZ, 2005; PREVITALI, 2011).
De modo geral, o uso da vinhaça na fertirrigação promove melhorias na
produtividade agrícola da cana, benefícios químicos, biológicos e físicos ao solo, além
de proporcionar uma economia na aquisição de fertilizantes minerais. Entretanto,
quando a mesma é aplicada em excesso, pode causar sérias alterações na qualidade da
matéria-prima para a indústria, como a diminuição da qualidade tecnológica do caldo,
além de grandes danos ambientais (IVO et al., 2008).
Outro problema relacionado com a fertirrigação com vinhaça está na dificuldade
de se recomendar uma dosagem fixa a ser aplicada, uma vez que este subproduto
apresenta uma composição muito heterogênea (Tabela 1). Na prática, o monitoramento
é feito a partir de análises periódicas da vinhaça para que as doses sejam estabelecidas
em função da legislação existente.

Tabela 1. Caracterização química da vinhaça em diversos estudos.
Parâmetros
Elia Neto
&
Nakahondo
(1995)*
1

Prada et al.
(1998)
Ribas (2006)
Santos
(2010)
Xavier
(2012)
Ueno et al.
(2013)
pH 4,15 3,7 - 5,0 4,4 – 4,8 4,11 4,41 6,5
Potássio
Total
(mg/L
K2O)
2.034
1.200 –
7.830
1.682 –
12.500
-

2.200 3.927
Nitrogênio
(mg/L N)
356 150 – 1.610 587 – 6.000 506 230 2.380
Carbono
(mg/L)
-
5.700 –
22.900
-
-

7.726 14.730
Sólidos
voláteis
(mg/L)
10.211*
2

20.000 –
60.000
22.500 –
27.000
22.300 -
-

*
1
Valores médios para vinhaça.
*
2
Soma dos valores de sólidos suspensos voláteis e sólidos dissolvidos voláteis.

Segundo Ivo et al. (2008), um dos motivos pelo qual a composição da vinhaça é
bastante variável, diz respeito a sua origem. Quando se utiliza o caldo de cana para a
fermentação, a vinhaça resultante é sempre menos concentrada que a vinhaça
proveniente de mosto de melaço ou de mosto misto (PRADA et al., 1998). Além disso,
a concentração da vinhaça varia de usina para usina e, dentro de cada usina, existe ainda
variações nos diversos dias da safra, e até num mesmo dia, em decorrência da moagem
de diferentes cultivares, provenientes de variados solos, com diferentes níveis de
fertilidade.
Outro ponto importante que precisa ser destacado refere-se a utilização de
vinhaça pura ou vinhaça diluída com água residuária no processo de fertirrigação do
canavial. Normalmente, como as áreas próximas as usinas estão com elevados teores de
potássio, a vinhaça é aplicada diluída com água residuária, sendo a vinhaça pura
aplicada em áreas mais distantes com o auxílio de caminhões, por exemplo. No entanto,
apesar da possibilidade de haver os dois tipos de vinhaça circulando na usina, a maioria
dos estudos não evidenciam qual o tipo de vinhaça que está sendo aplicada em cada
situação, dificultando ainda mais a determinação de um parâmetro para sua aplicação.

Por essa razão, torna-se necessário que se realize uma análise química da
vinhaça a ser aplicada no solo para que se conheça o equivalente em fertilizante. Em
alguns casos, como no Estado de São Paulo, essa aplicação é regulamentada por
normas, como a Norma Técnica CETESB P4.231 (CETESB, 2006), que determina
todos os critérios e procedimentos para o armazenamento, transporte e aplicação de
vinhaça no solo.
A aplicação de vinhaça no solo para fins de fertilidade começou a ser realizada
através de gravidade em sulcos, o que ocorreu até o início da década de 70.
Posteriormente verificou-se que se a vinhaça poderia ser aplicada em menores
quantidades através de caminhões–tanques, tornando os resultados mais satisfatórios,
passando-se então a adotar essa técnica.
Na tentativa de diminuir custos e melhorar a eficiência de aplicação, começou a
ser testada, a aplicação por aspersão, inicialmente com aspersores semifixos, onde a
vinhaça era bombeada dos canais principais por motos-bomba, alimentando tubulações
laterais, onde eram acoplados os aspersores. De aspersores semifixos, o sistema evoluiu
para aspersão com canhão hidráulico.
De qualquer modo, a aspersão foi implantada graçasa testes realizados por
várias usinas, onde se comprovou a eficiência da aplicação a custo mais baixo que a
aplicação por caminhão. Dentre as limitações do caminhão-tanque, destacava-se a
compactação do solo, dificuldade de aplicação em dias de chuva, a aplicação em
grandes distâncias, o elevado custo operacional, pequeno rendimento diário e a vazão
desuniforme (MUTTON et al., 2007; FREIRE & CORTEZ, 2000).
Apesar das inovações tecnológicas na aplicação de vinhaça por fertirrigação
ainda estarem em andamento, como por exemplo, a utilização de equipamentos de pivô
central rebocável. Pesquisa realizada por Nunes Júnior et al. (2005) em 54 usinas do
país, verificou que a vinhaça é distribuída, preferencialmente, por canais e aplicada por
aspersão. De acordo com o estudo, a aplicação via canais representou em média 82,5%,
chegando a 100% na região Norte/Nordeste, enquanto que via caminhão a média foi de
apenas 17,5%.
A vinhaça apresenta características químicas favoráveis a emissão de GEE como
o nitrogênio, o carbono e os sólidos voláteis (Tabela 1). O transporte por canais a céu
aberto pode, entretanto aumentar ainda mais a emissão desses gases para atmosfera. De
acordo com Oliveira et al. (2015), o processo de transporte da vinhaça nos canais resulta

em emissão média de 1,43 kg CO2 eq m
3
ano
-1
vinhaça transportada, de modo que na
contabilização das emissões totais de GEE oriundas da vinhaça, as emissões resultantes
do canal de distribuição representaram cerca de 78% do total emitido, evidenciando
assim a importância de se realizar mais avaliações sobre o impacto que esse sistema de
transporte causa nas emissões de GEE.
Além disso, é preciso considerar que apesar da vinhaça ser uma importante fonte
de nutrientes para a cultura de cana-de-açúcar, normalmente não possui elevados teores
de nitrogênio, o que faz com que seja necessária uma complementação com adubo
mineral, uma vez que o nitrogênio é um dos nutrientes mais requeridos por essa cultura,
com valores de recomendação próximos a 120 kg N ha
-1
para cana soca com
produtividade superior a 100 t ha
-1
(ROSSETO & DIAS, 2005).
No Brasil, as culturas de cana e milho consomem mais de 1 milhão de toneladas
de N por ano, ou algo próximo a 50% do total de fertilizantes nitrogenados consumidos
no País, com base nos números do ano de 2008 (ANDA, 2008). Das diversas fontes de
N presentes na agricultura brasileira, as mais utilizadas na cultura da cana são a uréia, o
sulfato de amônio e o nitrato de amônio.
Estudo realizado por Schultz (2009) mostrou que a adubação com vinhaça
associada à 80 kg de N ha
-1
na forma de uréia incorporada ao solo, proporcionou maior
rendimento de colmos, quando comparado a aplicação de vinhaça ou uréia pura para
cana de primeira soca. Isso indicou melhor aproveitamento pela planta do N-fertilizante
quando ambos são aplicados no solo.
Contudo, pouco se conhece sobre os efeitos dessa mistura na dinâmica de
nitrogênio no solo, principalmente no que diz respeito às emissões de N2O, um dos
gases de efeito estufa produzidos de materiais contendo N aplicados ao solo. Muitos
estudos sobre os efeitos da vinhaça no solo, ao longo do tempo, concluíram que: a
vinhaça eleva o pH dos solos, aumenta a capacidade de troca catiônica (CTC), fornece
e aumenta a disponibilidade de alguns nutrientes, como K e N, melhora a estrutura do
solo, aumenta a retenção de água e melhora a atividade biológica (LIMA, 1980; NEVES
et al. 1983; GLÓRIA & ORLANDO FILHO, 1984; ROSSETO, 1987; IVO et al. 2008;
BRITO et al., 2009; SILVA et al., 2014).
A ocorrência de eventuais efeitos negativos causados aos solos e as plantas são
relacionados, geralmente, a doses excessivas (IVO et al., 2008). Porém, também são

poucos os estudos que avaliaram o real potencial poluidor da vinhaça, principalmente
com relação à emissão de gases de efeito estufa provenientes deste subproduto.
A falta de dados mais específicos sobre a emissão desses gases, tanto na fase de
distribuição, quanto na fase de aplicação da vinhaça no solo, podem levar a erros no
cálculo do balanço total de emissões no processo de produção do etanol (LISBOA et al
2011).
Estudo realizado por Seabra (2008) considerou o impacto que a vinhaça pode
causar no balanço total das emissões de GEE, no entanto, devido à ausência de dados
mais específicos, utilizaram-se valores de emissão estimados com base nos índices
sugeridos pelo IPCC para resíduos orgânicos, os quais não necessariamente representam
a realidade do cultivo da cana, demonstrando assim a importância da obtenção de
valores reais para novas estimativas.
De acordo com os dados encontrados por Oliveira (2010), as emissões de N-N2O
provenientes da aplicação de nitrogênio na forma de vinhaça no solo resultaram em
fatores de emissão de 0,68 e 0,44% (kg N-N2O/kg N), respectivamente para cana
queimada e crua. Esses valores foram próximos aos encontrados por Neto et al. (2015),
os quais variaram entre 0,54 e 0,77%.
No entanto, Paredes et al. (2014) avaliando as emissões de N-N2O provenientes
da aplicação de vinhaça em condições de campo encontrou fatores de emissão que
variaram de 0,6 a 2,5%, o que confirma que ainda existe uma grande incerteza no que se
refere às emissões de GEE provenientes da vinhaça e que a utilização do fator de
emissão proposto pelo IPCC (1%) pode levar a erros nas estimativas.
Dessa forma, com o maior volume de etanol que será produzido nos próximos
anos, podendo chegar a 45,4 bilhões de litros já em 2016 (MME/EPE, 2012), e a
consequente ampliação do volume de vinhaça produzido, torna-se indispensável o
desenvolvimento de pesquisas sobre a real contribuição desse subproduto para o efeito
estufa, além do desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento, redução na
geração e alternativas de disposição e aproveitamento desse efluente de modo
sustentável, uma vez que a elevada quantidade de vinhaça que será gerada não
comportará apenas uma forma de destinação.

3.3. Emissões de Gases de Efeito Estufa

A energia que chega à superfície do planeta Terra pelos raios solares é
parcialmente refletida para o espaço, no entanto, cerca de 70% desta energia atravessa a
atmosfera provocando o aquecimento da superfície do planeta. Para manter o equilíbrio
termodinâmico, a radiação infravermelha é emitida de volta para o espaço, porém,
alguns gases presentes na atmosfera absorvem esta radiação e a reemitem para voltar ao
estado de equilíbrio, aprisionando o calor na atmosfera, regulando o clima do planeta e
tornando a temperatura ideal para a vida que conhecemos.
Como consequência das atividades antrópicas na biosfera, no entanto, o nível de
concentração de alguns desses gases, como CO2, CH4 e N2O, vem aumentando na
atmosfera. A concentração de CO2 passou dos 280 ppm no período pré-industrial para
mais de 396 ppm em 2013 (WMO, 2014). Já as concentrações de N2O e CH4
aumentaram de 270 ppb no período pré-industrial para 325,9 ppb em 2013 e de 715 ppb
para 1824ppb em 2013, respectivamente (IPCC, 2007; WMO, 2014).
Mundialmente, a queima de combustíveis fósseis é a principal responsável pelo
aumento da concentração desses gases na atmosfera. No Brasil, entretanto, a proporção
entre as contribuições dos GEE provenientes da queima de combustíveis fósseis,
agricultura e mudanças do uso do solo apresentam padrões diferentes daqueles
observados globalmente. No país, a contribuição da mudança de uso do solo e da
agropecuária é de mais da metade das emissões totais (MCTI, 2014).
É preciso considerar, entretanto, que apesar do setor agrícola ser uma importante
fonte de GEE para atmosfera, este setor pode se comportar como sumidouro de GEE,
dependendo das práticas de manejo aplicadas. O desenvolvimento de sistemas de
manejo do solo e a utilização de resíduos ou co-produtos, podemmitigar
significativamente as emissões de GEE da agricultura, sobretudo do setor
sucroenergético (GOMES, 2006; CERRI et al., 2010).
É possível reduzir a emissão desses GEE em praticamente todas as fases da
produção do etanol de cana-de-açúcar. Em alguns casos, as mudanças se restringem à
simples adequações, enquanto que outras requerem interferências radicais, com
alteração do processo produtivo. Porém, para tal redução é necessário o conhecimento
do impacto das emissões de GEE provenientes de todo setor produtivo, inclusive
durante o transporte e a aplicação da vinhaça no solo (OLIVEIRA, 2010).

3.3.1. Emissões de CO2

O armazenamento de C no globo terrestre é dividido, principalmente, em cinco
compartimentos: oceânico, geológico, pedológico (solo), biótico (biomassa vegetal e
animal) e atmosférico. Todos esses compartimentos estão interconectados, e o C circula
entre eles (LAL, 2004).
A maior transferência global do elemento ocorre entre os compartimentos
terrestre (pedológico e biótico) e atmosférico. De acordo com Johnson (1995), cerca de
120 Pg ano
-1
de carbono são fixados nas plantas, dos quais 40 a 60 Pg são liberados
através da respiração e 50 a 60 Pg passam pelo solo e pela decomposição, sendo emitido
para a atmosfera.
A produção de CO2 no solo ocorre por meio de processos biológicos, como a
decomposição de resíduos orgânicos e a respiração dos organismos e do solo. O CO2
produzido fica sujeito a trocas gasosas com a atmosfera, que são governadas por um
fluxo de massa, isto é, pelo movimento de um gás de uma zona de maior concentração
para outra de menor concentração , que ocorre quando o gás se move junto com o ar que
está misturado, em resposta a um gradiente de pressão. A concentração de CO2 nos
poros do solo é significativamente maior do que na atmosfera, devido à presença de
raízes e organismos, o que origina um fluxo ascendente do gás das camadas mais
profundas até a superfície do solo (BALL & SMITH, 1991 apud D’ANDRÉA, 2004).
As variáveis climáticas também influenciam diretamente o fluxo de CO2 para a
atmosfera, e seus principais condicionantes são a temperatura (solo e atmosfera) e a
umidade do solo (DUIKER & LAL, 2000).
Além disso, a adição de matéria orgânica à superfície do solo também é um fator
que influencia nas emissões de CO2, ocasionando um aumento do CO2 produzido por
aumentar a taxa de respiração, em decorrência do fornecimento de substrato para
degradação por microorganismos (BALL & SMITH, 1991 apud D’ANDRÉA, 2004).
Com isso, a adição de fertilizantes orgânicos ao solo, como a vinhaça, pode favorecer
maiores emissões de CO2 para atmosfera.
É preciso ressaltar, no entanto, que as trocas de CO2 só resultam em impactos
significativos quando os reservatórios permanentes são alterados, ou seja, quando o
estoque de carbono do solo, da biomassa e dos reservatórios fósseis são afetados, uma
vez que nos demais casos, o CO2 estará participando apenas de um ciclo de perda e

reabsorção que não resultam em aumento significativo desse gás na atmosfera
(MACHADO, 2005).

3.3.2. Emissões de N2O

A produção de N2O ocorre pelos processos microbiológicos de nitrificação e
desnitrificação, principalmente (Figura 2). A nitrificação é o processo de oxidação
aeróbica de amônio (NH4
+
) a nitrato (NO3
-
) realizado por bactérias quimioautotróficas
em duas etapas: nitritação, em que o NH4
+
é oxidado a nitrito (NO2
-
) e nitratação, onde
o NO2
-
é oxidado a nitrato (NO3
-
). Já a desnitrificação é o processo de oxidação do NO3
-
até N2, mediado por bactérias anaeróbicas facultativas, as quais representam de 0,1 a
5% da população total de bactérias no solo (MOREIRA & SIQUEIRA, 2006).

Figura 2. Ciclo do Nitrogênio (Adaptado de Costa et al., 2009).
NO3
- NO2
- NO N2O N2
NH4
+ + 3/2 O2 NO2
- +H2O + 2H
+

NO2
- + ½ O2 NO3
-

NH4
+ + 2 O2 NO3
- + H2O + 2H
+
Nitrossomonas
Nitrobacter

No solo, diversos são os fatores que determinam a formação e emissão do N2O
para atmosfera. Dentre os principais fatores estão a temperatura, o pH do solo, a
presença de NH4
+
e NO3
-
, a matéria orgânica, a porosidade e a umidade. Destes, o fator
dominante que regula a formação de N2O é o espaço poroso saturado por água (EPSA)
aliado à temperatura (BUTTERBACH-BAHL et al., 2013). Assim, solos aerados, que
apresentem um EPSA de 35 a 60%, têm formação de N2O como um subproduto
principalmente da nitrificação. Por outro lado, solos com o EPSA acima de 70%,
ocorrem condições que facilitam as reações de desnitrificação (JANTALIA et al., 2006;
DENEGA, 2009; DOBBIE &SMITH, 2001). Em ambos os processos, a formação de
N2O somente ocorre se houver substrato e presença de bactérias específicas.
É importante ressaltar que grande parte das emissões totais de N2O estão
relacionadas às atividades antrópicas, sendo o setor agropecuário responsável por mais
de 90% dessas emissões no Brasil. Em 2012, as emissões provenientes de solos
agrícolas foram estimadas em 517 Gg de N2O (MCTI, 2014).
Dentre as principais fontes antrópicas de N2O está a aplicação de fertilizantes
nitrogenados, a utilização de dejetos animais em solos agrícolas, a aplicação de
fertilizantes orgânicos ricos em nitrogênio, a queima da biomassa vegetal e de
combustíveis fósseis (CERRI et al, 2009). Além da decomposição de resíduos agrícolas
que na cultura da soja, por exemplo, representa a principal fonte de emissão de N2O
(RACCI et al., 2014).
É preciso considerar, no entanto, que as emissões provenientes dos resíduos
orgânicos que são computadas nos inventários são aquelas provenientes de dejetos
manejados, sendo, portanto, desconsideradas as emissões provenientes da vinhaça, que
é um subproduto importante, porém ainda pouco conhecido.
Na agricultura brasileira, a vinhaça de cana-de-açúcar vem sendo cada vez mais
utilizada como fertilizante, sendo assim, é preciso que se conheça o real impacto que
esta atividade pode causar nas emissões de gases de efeito estufa tanto no que se refere
às emissões totais provenientes da agricultura quanto as provenientes do processo
produtivo do etanol. Nesse sentido, é preciso considerar que as maiores emissões de
N2O devem ocorrer após a fertirrigação com vinhaça, uma vez que nos canais e lagoas
de irrigação as condições de anaerobiose irão favorecer uma maior produção de N2.

3.3.3. Emissões de CH4

O CH4 é o produto final da decomposição anaeróbica de compostos orgânicos.
Sua produção ocorre pelo processo de metanogênese e é realizado por Archaea
anaeróbicas, as quais possuem alta especificidade, com habilidade apenas em usar
compostos carbônicos de baixo peso molecular para a produção de energia, como o
acetato, o metanol, o etanol, dentre outros. Características como teor de matéria
orgânica, teor de água no solo, potencial de redução, pH e temperatura determinam sua
formação e emissão para a atmosfera (AGOSTINETTO et al., 2002;
PONNAMPERUMA, 1972).
Cerca de 70 a 80% do CH4 presente na atmosfera é originário de fontes
biológicas e, é produzido através da oxidação anaeróbia da matéria orgânica por
microorganismos. A formação desse gás se dá através da completa mineralização da
matéria orgânica em ambientes anaeróbios, onde as concentrações de sulfato (SO4
-
) e
nitrato (NO3
-
) são baixas e ocorre através da fermentação metanogênica, a qual tem
como produto final CH4 e CO2 (LE MER & ROGER, 2001).
No que se refere à vinhaça, a produção de CH4 deve ocorrer nas lagoas de
armazenamento, canais de irrigação, na aplicação no solo (aspersão) e no próprio solo,
desde que haja condições anaeróbicas por período suficiente para a produção dogás.
Posteriormente, a transferência deste gás do solo para a atmosfera poderá ocorrer
através de difusão e ebulição.
Porém, pouco se conhece sobre a formação e emissão de CH4 para a atmosfera
desses reservatórios de vinhaça, apesar das características químicas e das condições de
armazenamento sugerirem alto potencial, como o lodo que se deposita e se acumula no
fundo dos canais e lagoas de irrigação e, pode ser fonte de material orgânico e
microorganismos, os quais no processo de decomposição da matéria orgânica podem
levar a produção de CH4.

3.3.4. Emissões de gases de efeito estufa provenientes da vinhaça

O CO2 é o GEE que mais contribui para o efeito estufa, devido à grande
quantidade que é emitida, em torno de 55% do total. Por outro lado, apesar da
quantidade de CH4 presente na atmosfera ser bem menor, 1 kg de CH4 na atmosfera tem

um potencial de efeito estufa 28 vezes maior do que a mesma massa de CO2, enquanto
que 1 kg de N2O apresenta potencial 265 vezes maior (IPCC, 2013).
Dessa forma, emissões de CH4 e N2O, mesmo que pequenas, durante o processo
de distribuição e aplicação de vinhaça no solo pode ter efeito significativo em termos de
potencial de aquecimento global, afetando assim o balanço total de GEE do etanol.
De modo generalizado, as doses de vinhaça aplicadas no campo variam de 80 a
150m
3
ha
-1
ano
-1
, podendo chegar até valores de 300m
3
ha
-1
, as quais carregam consigo
significativa quantidade de material orgânico e de nutrientes que podem afetar a
dinâmica de N no solo. Além disso, de acordo com Soares et al. (2009), como a vinhaça
frequentemente contém ao redor de 1 a 2% de carbono total e a água da lavagem da
cana também é contaminada com um pequeno percentual de açúcar, isto poderia resultar
em emissões de CH4 e N2O.
Atualmente, a vinhaça produzida em usinas é distribuída nas lavouras de cana-
de-açúcar por fertirrigação, chegando até os locais de aplicação, na maioria das vezes,
por canais abertos.
A temperatura da vinhaça recém produzida se aproxima dos 100 ºC, no entanto,
em algumas usinas, essa vinhaça passa por um processo de resfriamento antes de ser
armazenada nas lagoas, chegando nesse reservatório com temperaturas próximas a
40ºC, sendo posteriormente distribuídas para os canais de distribuição, onde o processo
de esfriamento continua, chegando aos locais mais distantes com temperaturas próximas
a 25º C. Dessa forma, como a temperatura é favorável ao desenvolvimento dos
microorganismos, espera-se que ocorra emissão de GEE durante todo o percurso de
distribuição da vinhaça.
Com relação às emissões de N2O, essas têm sido constantemente estimadas com
base na metodologia do IPCC (2006) uma vez que dados disponíveis sobre o processo
no Brasil passaram a ser produzidos somente nos últimos anos. De acordo com a
metodologia do IPCC, cerca de 1% do N aplicado é emitido como N2O. Considerando-
se que se aplicam 80m
3
de vinhaça no campo, contendo 20 kg N ha
-1
, são perdidos
anualmente 314 g ha
-1
de N2O, ou 97,3 kg ha
-1
de CO2 eq. (SOARES et al., 2009).
Estudo realizado por Amaral Sobrinho et al. (1983) em solo da região canavieira
de Campos dos Goytacazes, Norte do Estado do Rio de Janeiro, avaliou o potencial de
desnitrificação e imobilização de nitrogênio a partir da aplicação de vinhaça em
diferentes doses (0, 100, 200, 400 e 800 m
3
ha
-1
), misturada com nitrato (300 mg N-

NO3
-
kg
-1
de solo). Os resultados obtidos mostraram que quanto maior a dose de
vinhaça aplicada maior a emissão de N2O, sendo os maiores valores obtidos na segunda
semana para a dose de 800 m
3
ha
-1
(24 μg g
-1
solo), o que correspondeu a um teor de
N2O quatro vezes maior que o nível observado na dose de 400 m
3
ha
-1
(6 μg g
-1
solo) na
primeira semana. As perdas de N-NO3
-
total do sistema sob a forma de N2O oscilaram
entre 1 e 18% para as doses de 0 e 800 m
3
ha
-1
, respectivamente. Esses resultados,
segundo o autor, confirmam que a adição de fontes de carbono prontamente
metabolizáveis estimula as taxas de desnitrificação do solo, uma vez que aumenta a
atividade microbiana, interferindo na dinâmica do nitrogênio.
Estudo realizado por Oliveira (2010) na usina São Martinho no nordeste do
Estado de São Paulo, avaliando as emissões provenientes da aplicação da vinhaça no
solo em área de cana crua e cana queimada, mostrou que a aplicação de vinhaça no solo
influencia significativamente as emissões de CO2 e N2O. Por outro lado, os fluxos de
CH4 foram negativos na maioria dos dias avaliados, evidenciando o consumo desse gás
pelo solo. De modo geral, a aplicação de 200 m
3
de vinhaça aumentou as emissões de
GEE em 47,0 e 30,9 kg de CO2eq ha
-1
, respectivamente, para a área onde a cana era
queimada para a colheita e para área de cana crua.
Nesse mesmo estudo, a autora também mostrou o efeito favorável da vinhaça
nas emissões de CO2, CH4 e N2O ao avaliar a emissão em seis pontos do canal de
distribuição da vinhaça, encontrando emissões médias de CO2 que variaram de 834 a
2396 mg m
-2
h
-1
, para CH4 que variaram de 386 a 1.431 mg m
-2
h
-1
, e de 0,12 a 0,57 mg
m
-2
h
-1
para N2O. Os maiores valores encontrados para CH4 em relação ao N2O seriam
decorrentes, provavelmente, da presença dos microrganismos metanogênicos devido às
condições de anaerobiose, proporcionadas pela vinhaça.
Ainda segundo Oliveira (2010), a variação na emissão entre os pontos na lagoa
e canais mostra a necessidade de amostragem mais representativa em todo o canal de
distribuição de vinhaça, além de um melhor acompanhamento das emissões de GEE
derivadas da vinhaça ao longo do ano agrícola, no percurso da usina até o campo.
Carmo et al. (2012) avaliando as emissões de GEE provenientes da aplicação da
vinhaça e fertilizantes minerais em área de cana planta e cana soca também verificaram
que a adição de vinhaça ao solo não representa uma fonte significativa de CH4. Já para
as emissões de N2O, esses autores encontraram fatores de emissão mais de duas vezes o
valor proposto pelo IPCC de 1%, em ambas as situações de estudo.

Paredes et al. (2014) avaliando os efeitos da aplicação da vinhaça ao solo, antes
ou depois da fertilização nitrogenada com adubos minerais, nas emissões provenientes
do solo, verificou que a utilização de vinhaça, logo após a adubação, favorece maiores
perdas de N2O e que a utilização de um único fator de emissão conforme proposto pelo
IPCC pode levar a erros de estimativas das emissões (sub ou superestimativas). Esses
autores compilaram dados medidos em seu estudo com os publicados em literatura e
estimaram um fator de emissão de N2O médio para vinhaça de 1,96%, porém com uma
incerteza muito alta.
Neto et al. (2015), ao avaliar o efeito da mistura de fertilizantes nitrogenados e
vinhaça, encontrou um fator de emissão de 0,59%, enquanto que para vinhaça pura, nas
doses de 150 m
3
ha
-1
e 300 m
3
ha
-1
os fatores de emissão foram de 0,54 e 0,77%, em
todos os casos valores menores que o proprosto pelo IPCC de 1%.
Tais resultados comprovam que o uso do fator proposto pelo IPCC no cálculo do
balanço de emissões de etanol pode estar acarretando em erros na estimativa, para cima
ou para baixo. No entanto, apesar disso, é preciso evidenciar que ainda são poucos os
estudos que avaliaram as emissões provenientes deste subproduto, o que demonstra a
importância de estudos mais abrangentes, que caracterizem essas emissões em
diferentes condições ao redor do país, para que se determine um fator de emissão mais
específico.

4. Metodologia

4.1. Emissão de CH4, N2O e CO2 em lagoas e canais de distribuição de vinhaça

4.1.1. Caracterização da área de estudo

A avaliação foi conduzida em uma usina da região Centro-Leste do Estado de
São Paulo, em seis campanhas mensais, de junho a novembrode 2013, com duração de
5 dias para cada campanha e uma campanha extra em julho de 2014 para avaliar as
emissões provenientes da aspersão.
A região se caracteriza por apresentar um clima tropical. As temperaturas
máxima e mínima absolutas, no ano de 2013, foram de 38,4 ºC e 1,2ºC,

respectivamente. A precipitação neste ano foi de 903 mm, um pouco abaixo da média
anual de 1.500 mm (Figura 3).
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
P
re
c
ip
it
a
ç
ã
o
(
m
m
)
0
50
100
150
200
250
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
m
é
d
ia
(
ºC
)
0
5
10
15
20
25
30
Período com circulação de vinhaça

Figura 3. Distribuição das chuvas e a temperatura média ao longo do ano de 2013
(CIIAGRO, 2014).

A área cultivada com cana-de-açúcar controlada pela usina é de 37.000 ha,
sendo parte da cana colhida destinada para a produção de açúcar e parte para a produção
de álcool. Esse tipo de usina, denominada mista, é predominante no Brasil,
representando 64% do total de usinas presentes no país e 65% do total de usinas da
região Centro-Sul (CONAB, 2013).
O corte da cana na usina foi de abril a dezembro de 2013, compreendendo
aproximadamente 250 dias. Esse período, no entanto, pode variar de ano para ano em
função do clima, da oferta de produto e da usina em questão.
As lagoas e canais de vinhaça avaliados variaram entre as campanhas de
amostragem em função da área da Usina a ser fertirrigada na ocasião de cada visita.
A figura 4 apresenta um esquema indicando, de modo geral, o manejo da
vinhaça. Primeiramente a vinhaça produzida é liberada em um canal revestido com lona
de borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM), onde a vinhaça tem temperatura
próxima de 70ºC. Esse canal libera a vinhaça em uma primeira lagoa revestida com a
mesma borracha EPDM, chamada nesse estudo de “Lagoa 1” (53m x 17 m – 2,5 m de

profundidade), de onde sai a vinhaça para o abastecimento de caminhões que irão levá-
la para pontos mais distantes para irrigação.
Ao lado da “Lagoa 1” existe uma segunda lagoa chamada nesse estudo de
“Lagoa 2” (53m x 17 m – 2,5 m de profundidade), que apresenta vinhaça diluída com
água proveniente das operações de lavagem na usina, como a lavagem da cana,
chamada de água residuária. Desse ponto, a vinhaça segue para uma terceira lagoa,
denominada “Lagoa 3” (180 x 55 m – 3 a 4 m de profundidade) por meio de canais
predominantemente subterrâneos.
Da “Lagoa 3” a vinhaça pode ser liberada para os canais a céu aberto que
seguem até o local da aspersão. Quando a “Lagoa 3” encontra-se em manutenção, ou a
produção de vinhaça excede o limite dessa lagoa, a vinhaça produzida passa a ser
liberada pela “Lagoa 2” para uma outra lagoa denominada “Lagoa 4”, que se encontra
ao lado da “Lagoa 3” e possui dimensões semelhantes a esta, completando o quadro de
lagoas presentes na usina (Figura 2).

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Figura 4. Representação dos principais pontos avaliados ao longo do processo de
distribuição da vinhaça na usina avaliada.

Assim, como no caso das lagoas, as avaliações dos canais foram realizadas de
acordo com o manejo da vinhaça feito pela usina no momento da amostragem. No total,
foram analisados sete diferentes canais, os quais, quando necessário, foram subdivididos
em seções, de acordo com a distância que a vinhaça percorria. Os canais a céu aberto
foram denominados Canal 1 (revestido), Canal 2 (terra), Canal 3 (terra), Canal 4 (terra),

Lagoa 1 Lagoa 2
Lagoa 3 Lagoa 4
Canal
Tubulação
Aspersão
Abastecimento
de caminhão

Canal 5 (revestido), Canal 6 (terra) e Canal 7 (terra) (Quadro 1). De acordo com a usina,
os canais revestidos representavam 76% do total de canais utilizados para o manejo da
vinhaça. Assim como as lagoas, alguns canais foram avaliados em mais de uma
campanha (Quadro 2). A Figura 5 mostra a distribuição das lagoas e dos canais na
usina, sendo o Canal 7 o único que não aparece na imagem, pois se trata de um canal
temporário, aberto no dia da avaliação para irrigar uma área localizada abaixo do canal
6.

Quadro 1. Caracterização das seções de canais avaliadas.
Canal Tipo
Comprimento*
(m)
Largura
(m)
Área média
avaliada (m
2
)
Profundidade
(m)
1 Revestido 875 (± 25) 0,75 (± 0,05) 656 0,35 (± 0,05)
2 Terra 4000 0,99 (± 0,08) 3960 0,41 (± 0,07)
3 Terra 613 (± 97) 0,93 (± 0,06) 570 0,24 (± 0,02)
4 Terra 920 1,22 (± 0,04) 1122 0,48 (± 0,09)
5 Revestido 650 (± 350) 0,70 (± 0,01) 455 0,30 (± 0,04)
6 Terra 675(± 515) 1,15 (± 0,02) 776 0,33 (± 0,01)
7 Terra 2250 0,75 (± 0,05) 1687 0,31 (± 0,03)
* distância avaliada do canal.

Quadro 2. Lagoas e canais avaliados em cada campanha.
Campanha
Local
L.1 L. 2 L. 3 L. 4 C.1 C.2 C.3 C. 4 C.5 C.6 C.7
1 X X X X X
2 X X X X X X X
3 X X X X
4 X X X X X
5 X X X X X X X
6 X X X X X

Figura 5. Imagem da distribuição de lagoas e canais de irrigação de vinhaça na área da
usina (GOOGLE MAPS, 2016).

4.1.2. Caracterização da vinhaça

Em todas as avaliações amostras de vinhaça foram retiradas de cada lagoa e da
seção de canal, para caracterização físico-química. Os parâmetros avaliados foram:
temperatura, pH, potencial redox, nitrogênio total, potássio, carbono orgânico -
dissolvido e particulado - e gases dissolvidos - CO2, N2O e CH4.
Para a determinação da temperatura, pH e potencial redox no campo foi utilizado
um equipamento desenvolvido pelo Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas e o Instituto
Nacional de Tecnologia, em um Projeto denominado Caipora (INT, 2015). Esse
equipamento consiste em um aparelho capaz de se conectar a variados tipos de sensores
que coletam informações sobre águas e efluentes, tais como a temperatura, o potencial
redox e acidez das águas, além de diversos dados sobre o solo e inúmeras outras
possibilidades. Todos os dados coletados são registrados em um cartão de memória para
posterior análise (RIBEIRO, 2013).
As análises de nitrogênio total e de potássio foram realizadas no Laboratório de
Química Agrícola da Embrapa Agrobiologia utilizando o Método Kjeldhal e a digestão
nitro-perclórica, respectivamente.
O método Kjeldhal é um método clássico surgido na metade do século 20 e é
baseado na decomposição da matéria orgânica através da digestão da amostra a 400°C
com ácido sulfúrico concentrado, em presença de sulfato de cobre como catalisador que

acelera a oxidação da matéria orgânica. O nitrogênio presente na solução ácida
resultante é determinado por destilação por arraste de vapor, seguida de titulação com
ácido diluído (NOGUEIRA & SOUZA, 2005).
A digestão nitro-perclórica, por outro lado, consiste na aplicação de uma solução
concentrada de ácidos oxidantes (nítro-perclórica − HNO3 + HCLO4 −, na proporção de
4:1, v.v
-1
) que faz com que a matéria orgânica da amostra seja totalmente oxidada. Os
elementos a serem determinados são solubilizados em meio ácido, em formas
inorgânicas simples e adequadas para análise (NOGUEIRA E SOUZA, 2005). A
determinação do potássio é feita então por meio de fotometria de chama.
O carbono orgânico total foi determinado através da soma de carbono orgânico
dissolvido (COD) e carbono orgânico particulado (COP), os quais são diferenciados,
basicamente, pelo tamanho de suas partículas. O material particulado corresponde à
fração retida no filtro de fibra de vidro com porosidade de 0,45µm e o que o atravessa
corresponde à fração dissolvida (ESTEVES, 1998). Para determinação do teor de
carbono nessas frações utilizou-se o equipamento TOC-500 da Shimadzu, no
Laboratório de Limnologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Nesse
equipamento, todo o material orgânico da amostra é oxidado por meio do método de
oxidação catalítica por combustão a 680 ºC. Todo