Tecnologia ambiental: emprego de biodigestores no gerenciamento de resíduos Denise A. Chiconato a*, João A. Galbiatti b, Anaira D. Caramelo b, Mariana F. Ragazzi b, Carolina de F. Sampaio b, Marcio de M. Valeriano b a União das Instituições Educacionais do Estado de São Paulo (UNIESP) – Faculdade de Taquaritinga, Fazenda Contendas, s/nº - Caixa Postal 171, Taquaritinga, Brasil. [email protected] b Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/n, 14884-900, Jaboticabal, Brasil. [email protected] Palavras chave: biofertilizante, saneamento, meio ambiente Título abreviado: Gerenciamento de resíduos *Autor para correspondência: +55 16 9208 8053. [email protected] ABSTRACT Nowadays, the environment appears to be increasingly becoming degraded; for this reason, the use of means that help in its preservation and bring economic benefits is of great importance. The biodigesters are adequate for this purpose, because they use diverse residues for the production of biofertilizers, and the latter can substitute the mineral fertilizers, which cause great damage to the environment. In this context, an experiment was carried out at the Rural Engineering Department from the Faculty of 1 Agricultural Sciences and Veterinary - UNESP, at the Campus of Jaboticabal-SP, with the aim of evaluating the efficiency of the biofertilizer, which was produced from the waste of cattle, on the development of maize plants. This organic fertilizer was used in different doses, applied at different times and compared to the mineral fertilization, which was used as control. It was analyzed the accumulation of dry matter, the leaf area development and the grain yield. From the analysis of the results, it was verified that although the time of the biofertilizer application did not show great differences, the highest dose of biofertilizer presented, in all analyzed variables, the best results, thus showing its efficiency. RESUMO O meio ambiente apresenta-se cada vez mais degradado nos dias atuais; por este motivo, utilizar de meios que ajudem na sua preservação e ainda apontem benefícios econômicos, é muito importante. Os biodigestores se enquadram neste propósito, pois utilizam de resíduos diversos para produção de biofertilizantes, e estes, podem substituir os fertilizantes minerais, que tanto degradam o meio ambiente. Neste contexto, foi desenvolvido um experimento no Departamento de Engenharia Rural, da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – UNESP, Campus de Jaboticabal-SP, com o objetivo de avaliar a eficiência do biofertilizante, produzido a partir de resíduos da bovinocultura, sobre o desenvolvimento de plantas de milho. Esse fertilizante orgânico foi utilizado em diferentes doses, aplicado em diferentes épocas e comparado à fertilização mineral, que foi utilizada como testemunha. Foram analisados o acúmulo de matéria seca, o desenvolvimento da área foliar e a produtividade de grãos. A partir da análise dos resultados, pôde-se constatar que apesar da época de aplicação do biofertilizante não apresentar grandes diferenças, a maior dose de biofertilizante 2 apresentou, em todas as variáveis analisadas, os melhores resultados, mostrando assim sua eficiência. INTRODUÇÃO A preservação do meio ambiente, principalmente no dias atuais onde vem sofrendo diversos processos degradantes, é de vital importância. Para que isto ocorra, é preciso de incentivo à tecnologias que, entre outras finalidades, leve ao uso sustentável dos recursos naturais. A utilização de biodigestores é uma técnica que se enquadra neste propósito, pois através deles pode-se trabalhar o saneamento, pois todo resíduo orgânico pode ser usado como matéria-prima; o biogás que pode ser usado de várias formas como fonte de energia e o efluente que é utilizado como fertilizante orgânico. Esse fertilizante orgânico apresenta benefícios sobre o mineral, pois quando se usa este último de maneira indiscriminada, pode-se ocasionar graves danos ao meio ambiente e provocar uma escassez precoce de muitas reservas naturais de alguns nutrientes para a agricultura, como citado por Villela Junior et al. (2007). Qualquer material, de origem orgânica, submetido a processos de biodigestão anaeróbia, através de um biodigestor, produz biogás (formado por: metano, dióxido de carbono, oxido de enxofre e traços oxido nitroso) e efluentes (Villela Junior et al., 2003). Os resíduos de origem animal contêm elevada proporção de biomassa, e sua utilização em sistemas de reciclagem é de extrema importância, como cita Amorim et al. (2004), ressaltando os benefícios econômicos e ambientais. Amaral et al., (2004) ainda comentam da grande importância desses dejetos, onde encontram-se macro e micronutrientes e oferecem água, abrigo e temperatura, e por esse motivo, acabam sendo preferidos por inúmeros micro e macrovetores de grande importância sanitária, como nicho ecológico. 3 O desenvolvimento do conhecimento sobre a digestão anaeróbia é um dos mais promissores no campo da biotecnologia, isto porque ele é muito importante para promover a degradação dos resíduos orgânicos que são gerados em grandes quantidades nas modernas atividades rurais e industriais, com eficiência (Souza et al., 2005). Para Oliveira et al. (2007) o emprego de biofertilizantes é uma prática que tem se mostrado útil e de baixo custo. Por esses motivos, o uso de fertilizantes orgânicos tem crescido em todo o Brasil. Segundo Medeiros et al. (2007), os biofertilizantes são fáceis de obter, isto decorre do fato de que geralmente são compostos de excrementos de animais e encontrados sem dificuldade. A áreas degradadas são melhor recuperadas quando há a incorporação de matéria orgânica ao solo, pois melhora a estrutura e a retenção de umidade e fornece macro e micronutrientes (Santos & Rodella, 2007). Segundo Medeiros et al. (2007), esses produtos podem ser produzidos pelo próprio agricultor, gerando economia de insumos importados e, ainda, promovendo melhorias no saneamento ambiental. Sobre isso, Factor et al. (2008) comenta que, nas últimas décadas, o aumento exacerbado da produtividade na agricultura e uso excessivo dos recursos naturais muitas vezes gera a degradação ambiental (poluição por pesticidas, erosão e salinização dos solos) e problemas sociais (concentração de terras, recursos e produção, mudança no padrão de migração rural/urbana). Buscando amenizar esses problemas na agricultura, os insumos comerciais tendem a ser substituídos por fertilizantes orgânicos, o que beneficia principalmente os pequenos produtores, mas também a população em geral. Sobre o aumento da demanda na produção de alimentos, Cruz et al. (2008) cita que, por desempenhar papel significativo na produção nacional de grãos, o milho se destaca como influenciador direto na economia de qualquer Estado importador deste cereal. O milho assume relevante papel 4 socioeconômico e constitui-se em matéria-prima impulsionadora de diversos complexos agroindustriais (Fancelli & Dourado-Neto, 2000 citado por Galbiatti et al., 2004). Segundo Cruz et al. (2008), no Brasil, a cultura do milho se sobressai em virtude de apresentar a maior área cultivada entre os principais produtos agrícolas (12.4 milhões de hectares) e a maior produção de grãos (42.16 milhões de toneladas). Além de ser uma cultura básica da agricultura brasileira, Pavinato et al. (2008) também ressalta que a produção brasileira de milho tem aumentado nos últimos anos, e agora, deverá mais ainda aumentar por causa do estímulo do seu uso para a produção de álcool. Com base no que foi citado, o presente experimento teve como objetivo a avaliação da influência de níveis e épocas de aplicação de biofertilizante de origem bovina sobre o desenvolvimento e produtividade da cultura do milho (Zea Mays L.). METODOLOGIA O experimento foi desenvolvido no Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – UNESP, Campus de Jaboticabal-SP. A análise química do solo no início do experimento está descrita na Tabela 1. P resina Mg/cm³ 37.00 M.O. (%) 2.83 pH em CaCl2 K 5.20 0.59 Ca Mg H+Al S V (%) -meq/100cm³ 2.80 1.10 3.80 4.51 54.00 TABELA 1. Análise química do solo no início do experimento Utilizou-se para este experimento a cultura do milho (Zea mays L.) e um delineamento experimental casualizado, com cinco tratamentos, dispostos em cinco blocos, da 5 seguinte forma: A- Com adubação mineral (testemunha); B- Com aplicação de 20 m³.ha-1 de biofertilizante, um dia antes da semeadura da cultura; C- Com aplicação de 20 m³.ha-1 de biofertilizante, 60 dias antes da semeadura da cultura; D- Com aplicação de 60 m³.ha-1 de biofertilizante, um dia antes da semeadura da cultura e E- Com aplicação de 60 m³.ha-1 de biofertilizante, 60 dias antes da semeadura da cultura. Para o preparo do solo foram realizadas duas arações e duas gradagens intercaladas. Após esse processo, aplicou-se o biofertilizante, com regadores manuais, utilizando para cada tratamento, a quantidade proposta, no época indicada para cada tratamento. Logo após, efetuou-se a incorporação do biofertilizante ao solo, com uma grade. Na Tabela 2, estão expressos os dados da análise química do biofertilizante. Sólido Total (%) MO C N P K Ca Mg S Fe Cu Mn 39.31 68.81 1.97 1.14 Zn pH C/N 540 7.4 20.3 ppm % 5.8 B 2.59 2.53 0.77 0.51 39 125 380 47 TABELA 2. Análise Química do Biofertilizante utilizado Após a incorporação do biofertilizante, efetuou-se a semeadura do milho, respeitando as épocas propostas para cada tratamento. Para a cultura das plantas, efetuou-se uma operação de cultivo mecânico para eliminação das plantas daninhas e uma adubação uniforme em cobertura de N com Sulfato de Amônia (200 kg.ha-1). A matéria seca acumulada foi observada colhendo-se a cada 14 dias, seis plantas por tratamento, considerando a parte aérea total. Depois de colhidas eram levadas ao laboratório de plantas do Departamento de Engenharia Rural, onde eram lavadas, dissecadas e separadas suas folhas do caule e bainha. Após passarem por esse processo, eram levadas à estufa de aeração forçada a 70ºC, permanecendo até adquirirem peso constante. 6 Quando retirado da estufa, o material era mantido em dessecadores até atingir equilíbrio térmico com o ambiente, sendo então pesado. Para a avaliação do desenvolvimento da área foliar das plantas, foram medidos a cada 14 dias, o comprimento no sentido da nervura principal e a maior largura encontrada nas folhas de cada tratamento, com o auxílio de uma régua graduada. O produto do comprimento pela largura de cada lâmina foliar foi multiplicado por um fator de correção igual a 0.72, segundo metodologia proposta por Carleton & Foote (1975). Para avaliar-se a produtividade, foram colhidas todas as plantas de cada tratamento, estimando-se através do peso de grãos e número de plantas colhidas, a produtividade em gramas por planta e por espiga. RESULTADOS E DISCUSSÃO As Tabelas 3, 4 e 5 referem-se a dados relacionados ao peso de matéria seca acumulada na parte área total da planta (caule e bainha + folhas). Tratamentos 21 A (mineral) B (20/1) C (20/60) D (60/1) E (60/60) 5.92 5.60 3.79 6.82 5.63 Dias após a semeadura 35 49 63 77 17.63 25.47 23.68 31.45 29.55 71.96 71.40 52.45 71.70 82.08 70.64 74.69 87.39 87.89 92.70 76.02 87.61 75.97 99.21 97.03 91 82.17 80.56 86.12 69.00 90.23 Tabela 3 – Peso de matéria seca acumulada na parte área total da planta (g.planta-1) Doses m³.ha-1 21 20 60 4.34 5.94 Dias após a semeadura 35 49 63 77 24.36 32.52 62.10 80.60 84.85 86.86 82.30 93.41 91 79.84 78.48 Tabela 4 – Dados médios (relativos à dose) de peso de matéria seca acumulada na parte área da planta (g.planta-1), durante o desenvolvimento da cultura Época (dias antes do plantio) 1 60 21 5.53 4.37 Dias após a semeadura 35 49 63 77 29.37 25.61 68.78 66.90 83.48 79.81 92.09 84.03 91 73.57 90.54 7 Tabela 5 – Dados médios (relativos a época) de peso de matéria seca acumulada na parte área da planta (g.planta-1), durante o desenvolvimento da cultura Pelas Tabelas 3, 4 e 5 pode-se constatar que a maior dose de biofertilizante aplicada (60 m³.ha-1) apresentou maiores valores de matéria seca acumulada durante todo o ciclo da cultura, exceto no fim do período onde apresentou uma leve queda. O tratamento em que se utilizou 20 m³.ha-1 de biofertilizante manteve-se intermediário aos da maior dose e à adubação mineral, ultrapassando esta última em alguns momentos. As épocas de aplicação não diferiram muito no efeito sobre o parâmetro analisado; quando se aplicou 60 m³.ha-1 de biofertilizante à 1 e 60 dias antes da semeadura, os resultados foram máximos, superando claramente a testemunha (adubação mineral). Como observado em raízes de batata-doce por Oliveira et al. (2003), a matéria seca acumulada na parte área total da planta de milho, também aumentou linearmente com as doses de esterco bovino, sendo superior na presença do biofertilizante. As Tabelas 6, 7 e 8 representam os dados da área foliar da planta de milho. Tratamentos 21 A (mineral) B (20/1) C (20/60) D (60/1) E (60/60) 9.81 9.57 7.18 12.17 10.03 Dias após a semeadura 35 49 63 77 23.06 32.14 31.19 40.12 35.08 49.52 55.62 47.30 52.17 56.72 44.31 46.32 47.02 47.54 55.32 40.74 43.60 36.66 50.57 47.17 91 45.17 44.43 45.44 37.59 47.70 Tabela 6 – Área foliar das plantas de milho em dm².planta-1 Doses m³.ha-1 21 20 60 7.96 10.62 Dias após a semeadura 35 49 63 77 31.62 38.51 51.21 44.25 47.32 49.11 40.47 47.24 91 45.00 42.36 Tabela 7 – Dados médios (relativos à dose) de área foliar da planta de milho, em dm².planta-1, durante o desenvolvimento da cultura Época (dias antes do plantio) 1 60 21 9.78 8.09 Dias após a semeadura 35 49 63 77 35.60 31.99 52.32 53.96 47.89 47.11 46.73 41.10 91 41.65 46.98 8 Tabela 8 – Dados médios (relativos à época) de área foliar da planta de milho, em dm².planta-1, durante o desenvolvimento da cultura Através das Tabelas 6, 7 e 8 pode-se observar que a maior dose de biofertilizante aplicada (60 m³.ha-1) superou, desde o início do período considerado, os outros tratamentos com um pequeno declínio no final. Somente neste tratamento, a aplicação 60 dias antes da semeadura não apresentou influência sobre o resultado, porém ao contrário da matéria seca acumulada a área foliar mostrou-se sensível à época de aplicação do biofertilizante. Considerando-se todas as comparações, tem-se que os tratamentos com 30m³.ha-1 superou todos os outros. A Tabela 9 representa os dados sobre a produção de grãos em grama por espiga e por planta Tratamentos Espiga (g) Planta (g) A (mineral) B (20/1) C (20/60) D (60/1) E (60/60) 56.4 63.4 56.4 73.8 76.4 60.3 62.0 53.0 75.2 73.3 Tabela 9 – Produção de grãos em g por espiga e por planta Através dos valores analisados a partir da Tabela 9, nota-se que a produção e grãos em g por espiga apresentou maiores valores, em ordem decrescente, nos tratamentos E e D e os menores pôde-se observar nos tratamentos A (testemunha) e C (valores iguais). Na análise da produtividade por planta, pôde-se notar o maior resultado no tratamento D seguido por E, enquanto os menores foram também observados nos tratamentos A (testemunha) e C. Dias et al. (2003) em seu experimento com plantas de alfafa, obteve resultados semelhantes; os biofertilizantes melhoraram a produtividade das plantas de alfafa em relação a testemunha. 9 CONCLUSÕES Em todos os parâmetros analisados (matéria seca acumulada, área foliar e produtividade), quando utilizou-se maior dose de biofertilizante (60 m³.ha-1), obteve-se melhores resultados. Em geral, os tratamentos com biofertilizante superaram a testemunha (adubação mineral). Em relação às épocas de aplicação, os resultados não se mostraram altamente diferenciados. Os benefícios e conveniências do biofertilizante, somados aos resultados aqui citados, mostram que a utilização de efluente de biodigestor na adubação do solo para o cultivo da cultura do milho, é uma alternativa que apresenta maiores vantagens. 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Amaral, CMC, Amaral, LA, Lucas Junior, J, Nascimento, AA., Ferreira, DS & Machado, MRF. 2004. Biodigestão anaeróbia de dejetos de bovinos leiteiros submetidos a diferentes tempos de retenção hidráulica. Ciência Rural, 34 nº6: 1897-1902 Amorim, AC, Lucas Junior, J & Resende, KT. 2004. Biodigestão anaeróbia de dejetos de caprinos obtidos nas diferentes estações do ano. Engenharia Agrícola, 24, nº1: 16-24 Carleton, A. E.; Foote, W. H. 1975. A comparison of methods of estimating total leaf area of barley plantas. Crop Science, nº 5: 603 Cruz, SCS, Pereira, FRS, Santos, JR, Albuquerque, AW & Pereira, RG. 2008. Adubação nitrogenada para o milho cultivado em sistema plantio direto, no Estado de Alagoas. 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