RESÍDUO DA AGROINDÚSTRIASUCROALCOOLEIRA –VINHAÇA

 

 

 

Mestre e doutorandano PRODEMA/UFPB.

Fabiana Bezerra Marinho

Professora doInstituto Federal da Paraíba IFPB/Campus Campina Grande

fabiana_mbr@yahoo.com.br

Cel: (83) 988164228/(83) 996174342

Mestre em Engenharia Civil e Ambiental/UFPB e Doutoranda no PRODEMA/UFPB

Heven Stuart Neves da Silva

Analista ambiental do CPRH (Agência ambiental de meio ambiente e recursos hídricos do Estado de Pernambuco)

hevensns@gmail.com

Cel: (83) 988017882/(83) 998602018

Especialista em Gestão de projetos

Carolina Lima Bezerra Gaia

Empresária autônoma

carolina.gaia@hotmail.com

Cel: (83) 981046968

Doutor em Ciências Policiais de segurança e ordem pública e especialista em administração e segurança pública

José Américo de Sousa Gaia

Coronel da Polícia militar do Estado do Acre

americogaia@hotmail.com

Cel: (83) 981224499

Bacharel em Ciências Biológicas pela UEPB

Théo Brasilino

theobrasilino89@gmail.com

Cel: (83) 998448663

Dr. Psicobiologia e Esp. Psicopedagogo

Gil Dutra Furtado

Professor da UFPB/PRODEMA e Engenheiro Agrônomo-CREA-6867-D

gdfurtado@hotmail.com

Cel: (83) 988862694/(84) 999199477 

 

 

 

 

 

 

 

 

Resumo

 

Este artigo de revisão teve como objetivo discutir a problemática da gestão do resíduo daagroindústria sucroalcooleira - vinhaça, destacando as tecnologias de sua reutilização. Esta pesquisa faz umabreve revisão sobreo histórico da expansão da atividade sucroalcooleira no Brasil; as características da vinhaça, os impactos ambientais e a legislação ambiental.

 

Palavras chaves: vinhaça, sucroalcooleira, cana-de-açúcar, resíduos, álcool, tecnologias, reutilização.

 

 

Abstract

 

Thisreviewarticleaimedtodiscussthewaste management problemsofthe sugar andalcoholindustry - vinasse, highlightingthetechnologiesof reuse. Thisresearchis a briefreviewofthehistoryoftheexpansionofsugarcaneactivity in Brazil; thevinassecharacteristics, environmentalimpactsandenvironmentallegislation.

 

Keywords: vinasse, sugar-alcohol, sugarcane, waste, alcohol, technologies , reuse.

 

1. Introdução

A agroindústria sucroalcooleira tem crescido muito nas últimas décadas, e o Brasil temse destacado mundialmente neste setor por ser um país que apresenta vantagens em seu território, como: tamanho, condições climáticas e técnicas de plantio bem desenvolvidas (NOGUEIRA & GARCIA, 2013).

A cana-de-açúcar tem sido utilizada na produção de álcool combustível como alternativa ao petróleo, e o Brasil, na condição de segundo maior produtor mundial, é responsável pela destinação de quase metade da produção deste produto para tal finalidade, o que contribui para a mudança de valores em relação ao uso de combustíveis fósseis que são responsáveis por diversos problemas ambientais como o efeito estufa e as mudanças climáticas (FUESS, 2013; SILVA, 2012).

No Brasil, o interesse pela produção de álcool combustível cresceu entre a década de 70 e 80, com investimentos oferecidos pelo Programa Nacional do Álcool (PróAlcool). E, com a inclusão de álcool anidro[1]na gasolina (entre 20 e 25%) e o surgimento, em 2003, do carro flexível, vulgo flex; fez com que o álcool combustível se tornasse cada vez mais requisitado nacional e globalmente (FERREIRA, 2014). A partir do programa supracitado, houve um aumento da produção agrícola, modernização e ampliação das usinas já existentes (MENEGHETTI, 2007), promovendo assim uma grande expansão da atividade sucroalcooleira no Brasil.

Entretanto, em contrapartida à busca por um tipo de energia menos poluente que os combustíveis fósseis, a ampliação de cultivares de cana-de-açúcar para produção de álcool trouxe um aumento na intensidade de alguns problemas ambientais, tais como: a destruição de ecossistemas e poluição atmosférica, causadas pelas queimadas da cana-de-açúcar; a salinização dos solos e a poluição de cursos d’água e lençóis freáticos (SZMRECSÁNYI, 1994).

No processo produtivo da cana-de-açúcar para fabricação do álcool, são gerados vários resíduos: efluentes líquidos, como o melaço, a vinhaça; e sólidos, como a torta de filtro eo bagaço. Dentre esses resíduos, a vinhaça é considerada um dos mais importantes resíduos gerados das destilarias, possuindo uma alta carga poluidora, onde, por muitos anos, foi lançada de forma indiscriminada em corpos aquáticos e nos solos. Este resíduo tem sido utilizado em muitos lugares como fertilizante no cultivo de cana-de-açúcar, aproveitado para a produção de biogás ena geração de energia elétrica (FREIRE &CORTEZ, 2000; GURGEL, 2012).

Nesse artigo de revisão, iremos apresentar algumas alternativas tecnológicas de aplicação do uso da vinhaça, como a sua utilização na fertirrigação, produção de ração animal, produção de proteína, compostagem e geração de energia através da digestão anaeróbia.

Este trabalho será dividido da seguinte maneira: no tópico 2 trataremos de um breve histórico daexpansão da cadeia sucroalcooleira no Brasil, além de mencionar seus produtos e subprodutos; enquanto no tópico 3 dissertaremos sobre as características da vinhaça, seus impactos no meio ambiente e o que trata a legislação ambiental; por último, no tópico 4, discutiremos algumas das tecnologias de aproveitamento da vinhaçaconhecidas. Para finalizar, apresentaremos as considerações finais a respeito do tema.

 

2. Breve histórico da expansão da atividade sucroalcooleira no Brasil,seus produtos e subprodutos

 

A atividade sucroalcooleira brasileira apresenta uma robusta estrutura, sendo o Brasil um referencial no domínio tecnológico e de produção que vão desde a produção da cana-de-açúcar até a colocação do açúcar e do álcool no mercado para consumo final (SEBRAE, 2008).

A importância do açúcar no contexto brasileiro de exportações acompanha a historia do país desde sua colonização. Até a década de 60 dependia do aumento da demanda internacional pelo produto. Foi nessa época que teve inicio o processo de modernização da agroindústria canavieira, sob a tutela do Estado (ALVES, 1998). Na sua primeira fase de modernização (1960-65), o setor sucroalcooleiro promoveu seudesenvolvimento, baseado na mudança da base técnica da produção agrícola, utilizandotratores e insumos importados.

   Segundo a autora supracitada, houve uma expansão da modernização do setor sucroalcooleiro com a criação do Proálcool em 1975. Este programa respondeu à crise do petróleo e a diminuição do preço do açúcar no mercado internacional, servindo também para incentivar a indústria automobilística brasileira, com a produção do álcool combustível.

Desde meados da década de 70 até o final dos anos 80, o estímulo à produção deálcool combustível deu novo impulso à agroindústria canavieira no país (CORAZZA, 2006). Segundo esta autora, a evolução da produção de álcool permitiu que a produção nacional de carros a álcool atingisse 96% em 1985. Entretanto, a crescente produção de etanol no Brasil levou,inevitavelmente, ao aumento da produção da vinhaça, agravandoo problema do destino desse resíduo.

A primeira estimativa da produção nacional de cana-de-açúcar na safra 2007/2008 destinada à indústria sucroalcooleira foi de 527,98 milhões de toneladas, das quais 87,43% (461,63 milhões de toneladas) foram produzidas na região Centro-Sul e 12,57% (66,34 milhões de toneladas) nas regiõesNorte e Nordeste. Do total produzido, 88,67% (468,15 milhões de toneladas) destina-se à indústria sucroalcooleira e o restante, 11,33% (59,82 milhões de toneladas), à fabricação decachaça, alimentação animal, sementes, fabricação de rapadura, açúcar mascavo e outros fins (Companhia Nacional de Abastecimento - CONAB, 2007).

Ainda segundo a Conab (2007), os estados que mais expandiram a quantidade esmagada de cana-de-açúcar para a fabricação de açúcar e álcool, foram: São Paulo com 13.221,6 mil toneladas (4,99%),Paraná com 10.259,2 mil toneladas (32,32%), Minas Gerais com 7.211,7 miltoneladas (24,42%), Goiás com 3.838,5 mil toneladas (23,98%), Mato Grosso do Sulcom 1.857,0 mil toneladas (15,50%) e Mato Grosso com 1.486,9 mil toneladas(11,14%).

Os principais produtos gerados pela agroindústria da cana-de-açúcar são o açúcar, o álcool e outros subprodutos. Os principais subprodutos são: o bagaço da cana, utilizado como combustível nas unidades geradores de vapor e para gerar energia utilizada na moagem; a vinhaça, usada como fertilizante na irrigação da lavoura e a levedura, utilizada como insumo na indústria de alimentos e de ração animal (Silva et al., 2014).

O fluxograma abaixo ilustra os produtos e sub-produtos gerados a partir da cana-de-açúcar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1. Fluxograma da produção de Açúcar, Etanol, Bioeletricidade e Resíduos. Fonte: Adaptado de Gurgel, 2012.

 

 

3.Vinhaça: características,impactos do seu uso no meio ambientee legislação ambiental.

 

A vinhaça, também conhecida por vinhoto, garapão, mosto, restilo e vinhote, é um líquido proveniente da destilação do vinho, que é resultante da fermentação do caldo da cana-de-açúcar ou melaço (CETESB, 2006).

Ramirez (2013) destaca que a composição da vinhaça pode variar em função de vários fatores e cita que, quando se utiliza o caldo de cana para a fermentação, a vinhaça resultante é sempre menos concentrada que a vinhaça proveniente do mosto de melaço ou de mosto misto (mistura de caldo e melaço).

Segundo Glória e Orlando Filho (1984), a composição da vinhaça varia de acordo com o tipo de vinho a ser destilado, da composição e natureza da matéria-prima, do sistema usado no mosto, do método de fermentação adotado, do tipo de levedura, dos equipamentos de destilação e do modo de destilação. 

É um resíduo rico em matéria orgânica e potássio, além de outros elementos como cálcio, magnésio e enxofre, como também de outros minerais em menores quantidades (PINTO, 1999; OLIVEIRA et al., 2014; SCHNEIDERet. al., 2012), possuindo também elevada acidez.

Este subproduto da cana possuium alto poder poluente e alto valor fertilizante; cerca de cem vezes maior que o do esgoto doméstico, apresentando baixo pH, elevada corrosividade e altos índices de DBO - demanda bioquímica de oxigênio (FREIRE & CORTEZ, 2000; REZENDE DE MELLO, 2007).Além disso, possui elevada temperatura na saída dos destiladores; sendo altamente nociva à fauna, flora, microfauna e microflora das águas doces, além de provocar fugaà fauna marinha que vem às costas brasileiras para procriação (FREIRE & CORTEZ, 2000).

Quando aplicada em altas doses, a vinhaça pode causar efeitos indesejáveis, comprometendo a qualidade da cana para produção de açúcar, salinização do solo e poluição do lençol freático, podendo causar a lixiviação de vários íons, sobretudo nitrato e potássio (SILVA et al., 2007), além de causar também a proliferação de microrganismos, o que provoca a diminuição do oxigênio dissolvido na água, colocando em risco a sobrevivência da flora e fauna aquática, dificultando o bom funcionamento desses mananciais (GURGEL, 2012).

Porém, autilização da vinhaça, em doses adequadas, pode alterar as características do solopromovendo modificações em suas propriedades químicas, favorecendo o aumento da disponibilidade de alguns elementos para as plantas (SILVA et al, 2007; RAMIREZ, 2013).

É utilizada no âmbito agrícola como fertilizante, principalmente nos cultivos de cana de açúcar. Uma vez depositada no solo, pode promover melhoria em sua fertilidade, entretanto, as quantidades não devem ultrapassar suacapacidade de retenção de íons (SILVAet al., 2007)

Com o aumento substancial na produção de etanol no Brasil, houve um aumento de geração da vinhaça e, assim, a necessidade do controle desse efluente.

Do ponto de vista da regulamentação sobre a destinação da vinhaça, foi a partir daportaria nº 323 de 29.11.1978, do Ministério do Interior, que teve início o aumento na fiscalização e controle do descarte de efluentes industriais, estabelecendo total proibição do despejoda vinhaça nos mananciais superficiais, obrigando as indústrias a apresentarem projetos para a implantação de sistemas e/ou utilização da vinhaça, incorrendo em multa a usina ou destilaria que violassea proibição(CORAZZA, 2006; GRANATO&SILVA, 2002). Embora tal prática tenha sido vetada por dispositivos legais desde 1934, por diversos artigos do Código Penal Brasileiro, Leis Estaduais e Portarias (GRANATO&SILVA, 2002).

Schneider et al., (2012), destaca que a legislação ambiental referente às esferas federal, estadual e municipal, proíbe o descarte deste efluente diretamente nos cursos de rios, lagos, oceanos, e até mesmo em solos e ar aleatoriamente, sem os devidos cuidados quanto ao previsto nas leis.

De acordo com Rosseto (2004) para o descarte ideal, é necessário o tratamento físico-químico e a normalização do produto, com o intuito de ajuste à capacidade de absorção de solos, evitando, assim, a contaminação de cursos d’águas e mananciais subterrâneos.

O Quadro 1 a seguir apresenta um resumo da evolução da regulamentação da disposição da vinhaça.

 

 

 

 

 

Quadro 1 - Evolução da regulamentação da disposição da vinhaça

Fonte: Hassuda (1989).

 

4.Alternativas tecnológicas para a destinação da vinhaça

Diversos estudos têm sido realizados no desenvolvimento de técnicas para o aproveitamento da vinhaça, além de testes experimentais que constatam uma série de opções de uso, entre elas: a produção de proteínas por fermentação anaeróbica, a produção de gás metano, seu emprego na formulação de ração animal, a utilização como adubo na lavoura ou queima para a produção de fertilizante; e a utilização agrícola do resíduo “in natura”, em substituição total ou parcial às adubações minerais.

Como o objetivo deste artigo é ser um trabalho de revisão, a seguir serão apresentadas brevemente algumas opções de aproveitamento da vinhaça.

 

Fertirrigação

 

O uso da vinhaça “in natura” na lavoura é a prática mais difundida atualmente na indústria da cana no Brasil. A aplicação de vinhaça na cultura da cana iniciou empiricamente nos anos 50, quando foram iniciados os trabalhos pioneiros de Almeida (1950; 1955). Antes desta data, a vinhaça era considerada inadequada para este uso devido à sua acidez elevada.

Desde então a vinhaça é predominantemente aplicada ao solo por meio da fertirrigação: essa tecnologia, a qual foi praticamente toda desenvolvida no Brasil, envolve um processo conjunto de irrigação e adubação onde utiliza a própria agua da irrigação para conduzir e distribuir o adubo químico ou orgânico na lavoura.

Da Silva et al., (2014), analisaram a aplicação da vinhaça em alguns atributos químicos do solo e na produtividade de colmos de cana, por um período de três anos, em solo localizado em Campo Grande, MS. Os resultados obtidos neste trabalho, destaca que a vinhaça utilizada proporcionou um incremento na produtividade da cana-de-açúcar e aumento nos valores de pH e nos teores de potássio trocáveis no solo, até a profundidade de 0,4 m.

Vários trabalhos têm sido desenvolvidos no Brasil com o intuito de avaliar os efeitos da aplicação da vinhaça, como a fertirrigação, em diversas culturas agrícolas, inclusive da cana-de-açúcar, e no solo (AGUJARO, 1979; SILVA et al., 2006; SILVA et al., 2007; GARIGLIO et al., 2014; UENO et al., 2014).

A aplicação da vinhaça como fertilizante foi importante pela sua praticidade e economicidade. Segundo Cortez et al., (1992), esta prática ganhou espaço fundamental porque: requeria pouco investimento inicial; tinha baixo custo de manutenção; ganhos compatíveis com o investimento; não envolvia uso de tecnologia complexa o que convinha aos interesses locais.

Segundo Marques(2006) a vinhaça por ser rica em matéria orgânica e macronutrientes contém quantidades razoáveis de nitrogênio e potássio, seu emprego érecomendado para solos de baixa fertilidade. Vale ressaltar que sua composição química varia de acordo com alguns elementos como: matéria prima, processo de fermentação utilizado, equipamentos de destilação, entre outros. Conforme recomendações de COPERSUCAR (1978) a sua utilização deve ser verificada assim como a concentração e dosagem a fim de satisfazer a necessidade da cultura a que está sendo aplicada e evitar o desequilíbrio de nutrientes no solo.

No que se refere à deficiência nutricional de plantas medicinais, na literatura existem algumas experiências de fertirrigação com a vinhaça no cultivo de hortaliças, podemos citar, como exemplo, o manjericão, que no Brasil, é cultivado em pequenas propriedades rurais que normalmente comercializam as folhas verdes (”in natura”) para uso como condimento alimentar aromático.Palarettiet al.,(2015), avaliaram o efeito de doses de vinhaça concentrada no manjericão cultivado em estufa. Os resultados obtidos por esses autores constataram que ocorreu a reposição total da exigência de nitrogênio pela cultura, favorecendo a expansão foliar além do aumento das características biométricas. 

 

Compostos orgânicos

 

Outra destinação para a vinhaça pode ser o seu uso na formulação de compostos orgânicos.Paredes et al., (2001) consideram a compostagem uma alternativa para a reciclagem do referido resíduo, representando uma maneira econômica e ecologicamente aceitável para eliminá-lo, com um alto potencial de incorporação de efluentes orgânicos.

Experimentos desenvolvidos pelaEmpresa Brasileira de Pesquisa AgropecuáriaMinistério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento(EMBRAPA, 2012) que se referem à reciclagem da vinhaça através da compostagem apresentaram resultados positivos mediante a aplicação desta na irrigação de leiras, principalmente na maior influência de trocas catiônicas favorecendo o processo de degradação de matéria orgânica.

Ramirez (2013), em seu estudo, avaliou a utilização da vinhaça como meio de cultivo para o crescimento da microalga Scenedesmussp, e observou que foi possível o crescimento dessa espécie com esse meio nutritivo.

 

Alimentação animal

 

Segundo Glória et al., (1972 e 1973) e Glória (1975) outras duas fontes potenciais de produção de alimentos para animais, nas usinas e destilarias, são a levedura e a vinhaça concentrada.  O uso das leveduras como alimento animal já é conhecido há muito tempo, e sua produção pode ser considerada uma atividade opcional dentro do complexo industrial de açúcar e álcool.

O uso da vinhaça na ração animal vem sendo estudadas por diversospesquisadores por possuir em suas características (pH, compostos químicos, fermentos, minerais e vitaminas), se poderia pensar numa fonte de importante valor como aditivo na produção animal (MC-PHERSON et al., 2002). Em estudos realizados por Crochet (1967) cita que o uso da vinhaça através da mistura na ração de bovinos tem sido realizado tanto para produção de leite como para produção de carne e ganho de peso.

Inicialmente, o resíduo deve ser tratado para a redução de potássio, podendo ser utilizado como ração de bovinos, suínos e aves (RAMIREZ, 2013). A ração produzida dessa forma não interfere no sabor ou odor do leite e seus derivados, tem boa aceitação pelos animais e a taxa de conversão (ganho de peso com relação ao consumo de ração) é adequada. No entanto, limitações de dosagem devem ser obedecidas. Em ruminantes a ração feita da vinhaça não pode ultrapassar 10% da alimentação diária, em suínos não deve ultrapassar de 2 a 3% (CORAZZA e SALLES FILHO, 2000).

Outro exemplo seria o uso da vinhaça para a suplementação da alimentação de aves. De acordo com Vogt et al.,(1981) trabalhos com a utilização desse resíduo têm sido desenvolvidos na produção avícola e tem-se mostrado promissor. Pesquisas realizadas na Holanda, Bélgica e França, citadas por Sarria& Preston (1992), demonstraram que a utilização da vinhaça concentrada traz melhorias no crescimento das aves e a consequente economia na ração.

Demais estudos como o de Nakano et al., (1999) observou que a utilização da vinhaça na ração de aves tem demonstrado resultados positivos no que diz respeito ao comportamento reprodutivo. Segundo estudos realizados por Javierre(2006)o uso da vinhaça otimizada aumenta o número de nutrientes na ração afetando também em redução de mortes.

Portanto a utilização da vinhaça em outros processos produtivos tem se mostrado uma alternativa com resultados satisfatórios.

 

Produção de biogás através da vinhaça

 

O biogás é produzido a partir de um processo de degradação biológica da matéria orgânica com a ausência de oxigênio, onde a ação das bactérias através de um processo fermentativo produz uma mistura gasosa.

Vários experimentos tem comprovado o potencial energético da vinhaça.  Esta, ao ser adicionado a um biodigestor produz por digestão anaeróbia o biogás. O aproveitamento da vinhaça para geração de biogás vem sendo realizada em projetos piloto em condições reais no Brasil assim como o seu aproveitamento no processo produtivo da fabricação do álcool,como é o caso do trabalho realizado por Rego & Hernández (2006), onde foi estudada a viabilidade técnica, ambiental e econômica da produção de biogás a partir da digestão anaeróbia da vinhaça, usando um reator anaeróbio de fluxo ascendente (Reator UASB), para fins de queima deste gás para a produção de energia elétrica, no interior do Estado de Pernambuco, mostrando ser uma alternativa eficaz.

A possibilidade de tratar a vinhaça por biodigestão anaeróbica só começou a se tornar atraente a partir do desenvolvimento desses reatores de alta performance (UASB), onde os tempos de retenção hidráulica são bastantes reduzidos (GRANATO & SILVA, 2002).

Dentre vários estudos realizados no Brasil, segundo Lemo (1991), em experimentos com biodigestor, para cada litro de vinhaça pode gerar até 13 litros de biogás.

A geração de biogás utilizando a vinhaça é relevante quando considerado sob o ponto de vista do aproveitamento da energia da biomassa da cana, contribuindo para a melhoria da sustentabilidade desta fonte renovável e aumentando sua taxa de conversão energética, podendo tornar a unidade produtora de etanol totalmente independente de combustíveis de origem fóssil, tanto na área agrícola como na planta industrial, já suprida pelo uso do bagaço, além daimportância relativa que o biogás pode ocupar na matriz energética nacional.

 

Considerações finais

 

Os resíduos da agroindústria sucroalcooleira, em especial a vinhaça, têm sido gerados em grandes proporções, o que tem provocado alerta às autoridades ambientais com relação ao seu destino, devido aos impactos que estes podem trazer ao meio ambiente. Com isso, houve a necessidade de promoveriniciativas para a reutilização desses resíduos. 

Opresente artigofezuma revisão das diversas alternativas tecnológicas relativas à destinação da vinhaça, como forma de solucionar o destino adequado desta problemática.

A fertirrigação é uma das tecnologias mais difundidas neste processo de reutilização, em função da praticidade e economicidade do processo produtivo, embora haja outros processos de reutilização que apresentam potencial de desenvolvimento, comoé caso do uso na compostagem, utilização na ração animal, como fonte energética, produção de eletricidade, produção de biogás, como meio de cultivo para crescimento de microalgas, etc. Além destes, outras ideias estão sendo testadas para a destinação da vinhaça que não foram mencionadas neste artigo, entre elas a utilização na fabricação de tijolos ou o uso no cultivo de ervas aromáticas.

Nesse contexto, há um grande número de opções de aproveitamento da vinhaça onde diversas pesquisas têm comprovado suas potencialidades, se mostrando como uma solução para evitar os impactos ambientais promovidos pelo seu mau uso através do descarte sem qualquer tratamento e promover a proteção do meio ambiente.

Contudo, o uso destas técnicas e de outras, ainda necessitam de pesquisas adicionais devido às características da vinhaça ainda não terem sido pesquisadas profundamente, tornando-se necessário o aprimoramento de novas tecnologias para que se possa garantir a sustentabilidade do processo produtivo sucroalcooleiro.

 

 

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