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Vinhaça da cana-de-açúcar

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Vinhaça da cana-de-açúcar: fluxos de gases de efeito estufa e comunidades de archaea presente no sedimento do canal de distribuição
Universidade de São Paulo
Bruna Gonçalves de Oliveira
 Aplicação de Vinhaça
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
Oradores:
Marcos Eduardo da Silva Ferreira 	23866
Rafael Gomes Dias 	23869
Victor Liuti Belinski de Holanda 	23871
Professor:
Prof. Dr. Laércio Alves de Carvalho
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
O principal destino do cultivo de cana-de-açúcar é a produção de açúcar (sacarose) e etanol
O estado de São Paulo possui a maior produtividade agrícola e industrial
INTRODUÇÃO
Uso de fontes de energia renovável
Mitigação da emissão de GEE e redução do aquecimento global
Quantificar as emissões de GEE durante o processo de produção do etanol
INTRODUÇÃO
A vinhaça é um dos principais resíduos da indústria sucroenergética 
São gerados em média 13 litros de vinhaça para cada litro de etanol
INTRODUÇÃO
A vinhaça pode ser importante fonte de GEE para atmosfera
Apresenta consideráveis quantidades de carbono (C) e nitrogênio (N) em sua composição
Emissões de CO2, N2O e CH4
Emissão de CH4 devido as condições de anaerobiose do meio
INTRODUÇÃO
O que são gases do efeito estufa?
São aqueles gases que possuem a capacidade de absorver radiação infravermelha, aquecer-se e transmitir o calor à atmosfera
INTRODUÇÃO
Efeito estufa é causado, principalmente, pelas emissões de CO2, CH4, N2O, clorofluorcarbonetos e vapor d’água 
INTRODUÇÃO
CO2 é o GEE que mais contribui para o efeito estufa (55% do total)
Metano possui potencial de aquecimento global (PAG) 25 vezes maior que o CO2
N2O PAG em torno de 298 maior que o CO2
CFCs PAG de 6.200 a 7.100 maior que o CO2
INTRODUÇÃO
Apesar de o setor agrícola ser uma importante fonte de GEE para a atmosfera, este setor pode se comportar como dreno de GEE dependendo das práticas de manejo aplicadas
INTRODUÇÃO
Fluxos de CO2
O armazenamento de CO2 e C no globo terrestre é dividido principalmente em cinco compartimentos:
Oceânico
Geológico
Pedológico (solo)
Biótico (biomassa animal e vegetal)
INTRODUÇÃO
Fluxos de N2O
As emissões de N2O dividem-se em naturais e antrópicas
Fontes naturais: Os processos naturais que ocorrem em solos e oceanos
2/3 das emissões naturais originam-se através de dois processos biológicos
Nitrificação e denitrificação
INTRODUÇÃO
Fluxos de N2O
O restante (1/3) provém da degradação microbiana nos oceanos
Nitrificação: Oxidação aeróbica de amônio (NH4+) a nitrato (NO3-) realizado por bactérias quimioautotróficas
Denitrificação: Processo de oxidação do NO3- até N2 mediado por bactérias facultativas
INTRODUÇÃO
Fluxos de CH4
Em torno de 70 a 80% do CH4 presente na atmosfera é originado de fontes biológicas através da oxidação da matéria orgânica
C6H12O6  3CO2 + 3CH4
INTRODUÇÃO
Fluxos de CH4
INTRODUÇÃO
Vinhaça
Principal resíduo da indústria sucroenergética
A vinhaça é um líquido com carga orgânica bastante elevada e rica em nutrientes, sobretudo, (K)
INTRODUÇÃO
Vinhaça
Substituir em grande parte os nutrientes fornecidos na adubação mineral
Fornecer água as culturas nos períodos de seca
OBJETIVO
Avaliar as taxas de emissão dos principais GEE emitidos pela vinhaça presente no canal de distribuição e após sua aplicação no solo
MATERIAIS E
 MÉTODOS
MATERIAIS E MÉTODOS
A área de estudo pertence à Usina Iracema e está localizada no município de Iracemápolis, na região sudeste do estado de São Paulo. 
Clima subtropical úmido com estiagem no inverno e temperatura média entre 18 e 22°C
MATERIAIS E MÉTODOS
Mapa do Brasil com destaque para o Estado de São Paulo e a localização da área de estudo
MATERIAIS E MÉTODOS
Para a determinação dos fluxos de GEE, foram estabelecidos estudos ao longo do canal de distribuição e após sua aplicação no solo em fertirrigação
Foi realizado um estudo visando caracterizar a presença de archaeas metanogênicas presente no canal
MATERIAIS E MÉTODOS
Descrição dos canais condutores de vinhaça
8.000 metros de extensão
Ramos secundários que servem como canais de segurança
Sulco feito com retroescavadeira (largura 2,5 m e profundidade de 1 m) onde é depositada a vinhaça após ser bombeada fora da indústria
MATERIAIS E MÉTODOS
Descrição dos canais condutores de vinhaça
Os primeiros 1.000 metros são revestidos com cimento, enquanto o restante encontra-se em contato direto com o solo
A emissão de GEE foi realizada em seis pontos distribuídos ao longo do canal principal
MATERIAIS E MÉTODOS
Plataformas de madeira sobre o canal de distribuição de vinhaça para realização das amostragens
MATERIAIS E MÉTODOS
Caracterização da vinhaça nos canais condutores
A caracterização físico-química da vinhaça foi realizada na mesma época de coleta dos GEE
 Foram realizadas análises de DQO, DBO, potencial redox, teor de N, C, K e condutividade elétrica
MATERIAIS E MÉTODOS
Amostragens de GEE proveniente da vinhaça no canal de distribuição
Esquema ilustrando o canal de distribuição da vinhaça da Usina Iracema e a localização dos seis pontos de amostragem de GEE
MATERIAIS E MÉTODOS
Ponto de coleta de GEE na parte revestida do canal condutor de vinhaça
MATERIAIS E MÉTODOS
As amostragens foram realizadas em junho e julho de 2010, representando o período intermediário de safra
Em cada ponto de amostragem, foram utilizadas três câmaras estáticas flutuantes para coleta dos GEE 	 	
MATERIAIS E MÉTODOS
	
MATERIAIS E MÉTODOS
Descrição da área de estudo 
O experimento para avaliação dos fluxos de GEE oriundos da aplicação de vinhaça no solo foi realizado em julho de 2009
Cana de açúcar da variedade RB 855156
A área possui solo do tipo Latossolo Vermelho Distrófico 		
MATERIAIS E MÉTODOS
Apresenta dois tipos de manejo: Colheita manual com queima previa da palhada e colheita mecanizada
A cana foi plantada em 2007 e estava no segundo ciclo de produção
Adubação: 390 Kg ha-1 de NPK (12-00-36), 20 Mg há-1 de torta de filtro e 200 m3 há-1 de vinhaça	
MATERIAIS E MÉTODOS
Cana queimada com aplicação de água (CQA), Cana queimada com aplicação de vinhaça (CQV), Cana crua com aplicação de água (CCA), Cana crua com aplicação de vinhaça (CCV)
MATERIAIS E METODOS
As amostras de solo foram coletadas em cinco mini-trincheiras para cada tratamento. Em cada mini-trincheira foram coletadas amostras de solo nas camadas 0-10, 10-20, 20-30 cm
A densidade foi determinada pelo método do cilindro volumétrico
Realizou-se análises de pH, fosforo (P) e cátions trocáveis (Ca2+, Mg2+ e K+)
MATERIAIS E MÉTODOS
Caracterização do solo nas áreas em estudo
MATERIAIS E MÉTODOS
As amostragens do solo foi realiza no período de julho a agosto de 2009
Foram realizadas 10 amostragens nos dias: 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12 e 14 após aplicação de vinhaça no solo
Foram instaladas câmeras estáticas para coleta de amostras de GEE
Foram também avaliadas umidade do solo, pressão atmosférica e temperatura do solo
MATERIAIS E MÉTODOS
Câmera e seringas utilizadas na amostragem de GEE do solo
RESULTADOS E
 DISCUSSAO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Caracterização química da vinhaça da Usina de Iracema
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com exceção de P1, observou-se redução gradativa de C-CO2 em função das distancias dos pontos, com maior emissão em P2
O declínio das emissões ao longo do canal condutor deve-se provavelmente ao processo de decomposição da vinhaça
Condições favoráveis de temperatura
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Não foi observada correlação significativa entre a emissão de C-CO2 e os valores de pH em nenhum dos pontos da coleta
Já a temperatura é um fator importante na emissão de C-CO2, que pode tanto acelerar como reduzir o processo de decomposição
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os fluxos de N-N2O provenientes do canal de vinhaça foram muito baixos, tendendo a zero
Não foram verificadas diferenças estatísticas significativas
entre os pontos da coleta
Esses resultados demonstram que neste ambiente não ocorre a formação de N2O
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O N é essencial para decomposição de materiais orgânicos e, provavelmente, a quantidade de N presente na vinhaça foi absorvida pelos microrganismos
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Temperatura e pH da vinhaça em todos os pontos de amostragem. Os valores representam média de 15 repetições. Barras representam o desvio padrão da média. P1, P2, P3, P4, P5 E P6 representam os pontos de amostragem
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As emissões médias de C-CH4 foram de 386, 1263, 1085, 1163, 1431 e 427 mg m-2 h-1 respectivamente, P1, P2,P3, P4, P5 E P6
O menor valor de emissão observado em P1 deve-se a alta temperatura da vinhaça (48°C) reduzindo a atividade dos microrganismos
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Por ser o único ponto revestido de cimento, ocorre a menor formação de nichos microbiológicos para produção de CH4
De P2 a P5 observou-se características semelhantes com alta emissão de CH4
Ambiente favorável
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Conversão dos fluxos de N-N2O e C-CH4	 em CO2 e estrapolação destes fluxos por safra e m3 de vinhaça transportada no canal de distribuição	
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Caracterização da vinhaça da Usina Iracema aplicada no solo em fertirrigação
	
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Fluxos médios de 1 (C-CO2), 2 (N-N2O) e 3 (CH4) inflenciados pela aplicação davinhaça no solo em fertirrigação (mg.m-2.h-1)
	
CONCLUÕES
A vinhaça é um importante fonte de GEE no setor sucroenergético
O CH4 é responsável por 99,84% da emissão que efetivamente contribui com a intensificação do efeito estufa
N2O tem participação insignificativa
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
OLIVEIRA, B. G. Vinhaça da cana-de-açúcar: fluxos de gases de efeito estufa e comunidades de archaea presente no sedimento do canal de distribuição. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo. Piracicaba, 2010.

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