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
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.
Suinocultura e meio ambiente
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)
Suinocultura e meio ambiente
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 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
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
2. Recomendação por cultura
Recomendação de adubação
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.)
Recomendação de adubação
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.)
4. Eficiência agronômica
Recomendação de adubação
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?
Recomendação de adubação
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
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)
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?
Dimensionamento de rebanhos
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.)
Dimensionamento de rebanhos
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!
Dimensionamento de rebanhos
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
Dimensionamento de rebanhos
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
Monitoramento da qualidade do solo
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)