PINHÃO MANSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Leila Garcês de Araújo1, Kellen Cristhina Inácio Sousa²
Resumo
O pinhão manso (Jatropha curcas L.) é uma espécie que fornece grande quantidade de óleo, e por sua toxidade não pode ser usado na alimentação humana,
sendo uma alternativa viável para produção de biodiesel. Para atender os critérios de produção de biodiesel as plantas oleaginosas devem ser uniformes
quanto aos caracteres de interesse agronômico, possuir alta produtividade e
baixo custo de produção. O pinhão manso pode apresentar até 50% de óleo
em suas sementes mostrando-se uma espécie promissora para produção de
biodiesel, mas as informações científicas sobre sua variabilidade genética são
poucas causando preocupação aos pesquisadores. Atualmente, os estudos sobre
a variabilidade genética da espécie utilizando marcadores moleculares e outros
métodos de melhoramento em plantas são insuficientes para recomendação de
cultivo comercial. Suas características agronômicas, como floração e maturação
desuniforme e porte arbustivo inviabilizam a colheita mecânica. A incidência de
pragas e doenças, e o aumento da produção de sementes estão sendo estudadas,
mas é necessário que seja instituído um programa de melhoramento genético
desta oleaginosa para a obtenção de uma variedade melhorada que possa ser
cultivada para fins comerciais.
Palavras-chave: Jatropha curcas L., oleaginosas, biocombustível
BARBADOS NUT FOR BIODIESEL PRODUCTION
Abstract
Jatropha curcas L. is a species that supplies great amount of oil, and for its
toxicity it cannot be used in the human feeding, being a viable alternative for
production of biodiesel. To reach the criteria to be commercially grown for
biodiesel production plants must have uniform agronomic characteristics, high
yield and low production cost. Barbados nut, which contains as much as 50%
¹Agrônoma, Doutora em Agronomia. Professora da Universidade Federal de Goiás/Instituto
de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Geral – Bloco ICB-I, Campus Samambaia
– Caixa Postal 131 – CEP 74001-970 Goiânia-GO. [email protected]
² Bióloga graduada no Uni-ANHANGÜERA, Rua Pena Chaves Qd-16 Lt-15 Vila Canaã, CEP
74415-410 Goiânia-GO. [email protected]
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oil seed content, shows good potential for biodiesel industry, but the lack of
information regarding to genetic variability is a concerning for the scientific
community. Currently, the available studies on genetic variability of this species
utilizing molecular markers and other methods of plant breeding are insufficient
for commercial recommendation. The mechanical harvest is not viable because
of the low uniformity of agronomic characteristics, such as flowering, maturation, and architecture. Incidence of pests and diseases as well as an increase of
seed production are being studied, but it is necessary to implement breeding
program to produce varieties for commercial purpose.
Key words: Jatropha curcas L., oil seed plants, biofuel
Introdução
A espécie J. curcas L. vulgarmente conhecida como pinhão manso é
cultivada no continente americano desde a época pré-colombiana, ocorre em
todas as regiões tropicais e até em algumas temperadas, porém ainda não é uma
espécie totalmente domesticada. O óleo extraído das sementes desta planta
foi usado, até a década de 20, para iluminação de casas rurais nos estados
de Minas Gerais e Rio de Janeiro, e também como lubrificante para motores
de ignição durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945). O óleo e a torta
resultante de pinhão manso são usados na fabricação de sabão e o arbustro
pode ser encontrado atuando como cerca viva em pequenas propriedades
rurais no Brasil (SATURNINO et al, 2005). O pinhão manso também possui
propriedades medicinais, onde o látex atua como cicatrizante em feridas
externas, as folhas e a amêndoa são altamente purgativas mas o consumo em
grandes quantidades pode levar a pessoa à morte (BALBACHAS, 1959).
A Crise do Petróleo em 1973 e a grande preocupação dos ambientalistas em
torno das alterações climáticas, motivaram as pesquisas científicas com fontes
alternativas e renováveis de energia (SATURNINO et al., 2005). No Brasil,
no final dos anos 70 foi lançado o Pró-Álcool que atualmente é considerado
programa-modelo, atendendo a demanda comercial de combustível alternativo
e renovável (CÂMARA, 2006).
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Já no século XXI, as correntes tecnológicas mundiais tendo em vista
soluções para a escassez do combustível fóssil e para a minimização dos
impactos negativos ao meio ambiente, sensibilizaram os grandes produtores
agrícolas, os pesquisadores e concomitantemente o governo brasileiro que
decidiu pela criação do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel
(PNPB), aumentando a competência da Agência Nacional do Petróleo (ANP)
para o monitoramento da produção e da comercialização dos biocombustíveis
(ANP, 2008).
O cultivo de espécies oleaginosas ocorre em todas as regiões brasileiras,
mas para produção de óleo vegetal em larga escala é necessária uma espécie
que exija menores gastos com os insumos agrícolas e que apresente uma maior
produtividade por área plantada (MARQUES, 2007), e que possa ser inserida
no cenário do agronegócio de agricultores familiares.
O pinhão manso é uma oleaginosa que resiste à diversas variações de solo
e clima, tendo ainda a vantagem de possuir um ciclo perene e produtividade
média de duas toneladas por hectare (MELO et al., 2006). As sementes são
de fácil armazenamento e boa preservação, a torta resultante da extração
do óleo pode servir como adubo orgânico devido ao alto teor de nitrogênio,
fósforo e potásssio (SILVA, 2006). Por ser uma planta rústica consegue se
adaptar a terrenos áridos e pedregosos, além de atuar na recuperação de áreas
degradadas pela ação de chuvas e ventos fortes (ARRUDA et al., 2004). Pela
rusticidade descrita, conclui-se que o pinhão manso é uma alternativa para
inserir o agricultor familiar no cenário do agronegócio brasileiro.
É uma planta alógama, ou seja, de fecundação cruzada em que a
polinização é feita por insetos, o que aumenta a variabilidade genética
das plantas em cultivo. A variabilidade apresentada pela espécie permite a
exploração de muitos caracteres que quando melhorados geneticamente
podem interagir com o ambiente aumentando assim o valor econômico da
produção (MARQUES, 2007).
Diversos países possuem iniciativas governamentais e privadas
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incentivando o cultivo de pinhão manso para a produção de biodiesel, mas até
o presente momento nenhum dos resultados obtidos nas lavouras estabelecidas
fornecem dados seguros sobre o rendimento produtivo desta espécie. Existem
apenas estimativas feitas sem metodologia técnica adequada, que causam
insegurança aos pesquisadores, portanto não há registro científico de dados
sobre a viabilidade econômica desta cultura (MAPA, 2007).
Para atender a meta atual de biodiesel no Brasil que é de 3%, serão
necessários um bilhão e quatrocentos milhões de litros de óleo vegetal por
ano. Logo será preciso grande produção de matéria-prima, ou seja, oleaginosas
com elevada produtividade e baixo custo de produção (CÂMARA, 2006). As
pesquisas científicas sobre a floração, a maturação dos frutos, a variabilidade
genética e a produção comercial do pinhão manso atualmente são poucas
demonstrando a importância de se estudar o melhoramento genético desta
espécie.
Características Morfológicas do Pinhão Manso
A Euphorbiaceae compreende uma das maiores famílias das Angiospermae,
com aproximadamente 300 gêneros e 8000 espécies. No Brasil conhecidamente
encontram-se cerca de 70 gêneros e 1100 espécies, distribuídas em todos os tipos
de vegetação. Estas espécies apresentam porte arbóreo, arbustivo, sub arbustivo
ou herbáceo. Alguns representantes da família Euphorbiaceae são de grande
importância econômica no Brasil, especialmente para a alimentação humana,
como a mandioca (Manihot esculenta C.), para a produção de látex como a
seringueira (Hevea brasiliensis M.), e para produção de óleos como a mamona
(Ricinus communis L.) e o pinhão manso (J. curcas L.), que se destaca como
uma oleaginosa promissora na produção de biocombustível (NUNES, 2007).
O pinhão manso é uma árvore de crescimento rápido, podendo atingir 3
metros de altura com diâmetro de tronco de aproximadamente 20 centímetros,
mais em condições especiais de cultivo pode atingir até 5 m de altura e diâmetro variando de 20 a 30 cm. O caule é liso, macio, esverdeado, quando jovem
apresenta coloração cinzento-castanha, seu lenho ou xilema é pouco resistente,
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mole e sua medula bem desenvolvida. O floema abrange canais que vão da raiz
até as folhas mais altas. Ao sofrer qualquer tipo de ferimento o caule exsuda um
látex ou suco celular que circula pelo floema o qual torna-se uma substância
castanha semelhante à resina depois de seco (SATURNINO et al., 2005).
O tronco é dividido desde a base, em ramos que são revestidos por uma
camada grossa, com cicatrizes produzidas pela queda das folhas na estação
seca (DIAS et al., 2007). O tronco e os ramos são recobertos por uma camada
cerosa, quando esta camada seca se desprende em lâminas finas. No sistema
radicular, quando a planta é proveniente de plantio por semente formam-se
cinco raízes, sendo uma central ou pivotante e quatro periféricas e quando a
propagação é vegetativa formam-se apenas raízes periféricas (NUNES, 2007).
As folhas são decíduas e alternadas, opostas e largas, em forma de palma
com três ou cinco lóbulos e pecioladas, as folhas novas apresentam coloração
vermelho – vinho, cobertas com lanugem branca, e ao crescerem tornam-se
verdes, pálidas, brilhantes e glabras, com nervuras esbranquiçadas e salientes
em sua parte abaxial (DIAS et al., 2007). Os pecíolos são longos e esverdeados,
do qual partem as nervuras divergentes. Quando as folhas caem, parcial ou
totalmente, no final da época seca ou na estação fria, a planta permanece em
repouso vegetativo até o início da primavera ou período chuvoso para regiões
secas, onde folhas, novas e viçosas, começam a brotar no ápice dos galhos
desenvolvidos (SATURNINO et al., 2005).
As inflorescências surgem junto com as novas folhas, as flores são amarelo
– esverdeadas, monóicas, unissexuais e produzidas na mesma inflorescência. As
flores femininas são isoladas, localizando-se na base das ramificações e apresentam pedúnculo longo não articulado, com três células elípticas, ovário com
três carpelos, cada um com um lóculo que produz um óvulo com três estigmas
bifurcados e separados. As flores masculinas possuem dez estames, dos quais
cinco unem-se na coluna, são mais numerosas e se situam no final das ramificações. Estudos de polinização e frutificação do pinhão manso na Índia relatam
que em uma inflorescência, a proporção é de uma a cinco flores femininas para
25 a 93 masculinas, em média vinte flores masculinas para cada flor feminina,
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o que diminui a quantidade de frutos por planta (SATURNINO et al., 2005).
A abertura das flores femininas na mesma inflorescência acontece em
dias diferentes. Ao ocorrer a primeira abertura, as demais irão desabrochar-se
no decorrer de seis dias e as flores masculinas desabrocham em onze dias. Em
uma mesma inflorescência, geralmente a flor feminina da primeira bifurcação
do cacho desabrocha primeiro e depois vão se abrindo as situadas acima (SATURNINO et al., 2005).
A polinização do gênero Jatropha é entomófila, ou seja, realizada por insetos como abelhas, formigas, moscas, vespas, tripes, dentre outros, aumentando
a variabilidade genética das plantas em cultivo. A floração do pinhão manso
ocorre no período da seca, o amadurecimento ocorre em sessenta dias após a
primeira floração, conseqüentemente, a colheita dos frutos ocorre no período
chuvoso prolongado (DIAS et al., 2007).
O fruto é capsular ovóide com comprimento de 2,5 a 4,0 cm e largura de
2,0 a 2,5 cm, seu diâmetro é de 2,0 a 3,0 cm. A cápsula trilocular é carnuda
e amarelada, formada por um pericarpo ou casca dura e lenhosa, indeiscente,
em cada uma das três cavidades existe uma semente preta. A maturação dos
frutos não é uniforme, observa-se em um mesmo cacho, frutos verdes, amarelos quando maduros e por fim pretos. O peso do fruto varia de 1,5 a 3,0 g, do
qual 53 a 62% estão nas amêndoas e 38 a 47% estão nas cascas (DIAS et al.,
2007; NUNES et al., 2009).
A semente é oval e relativamente grande, quando seca mede entre 1,5 a
2,0 cm de comprimento e 1,0 a 1,3 cm de largura, e seu peso vai de 0,5 a 0,8 g.
É constituída, de fora para dentro, pelo epicarpo, tegumento rijo, quebradiço,
de fratura resinosa, mais espessa na fase ventral e nos extremos. Possui na
parte superior uma saliência carnuda, a carúncula próxima à micrópila, que se
situa nas extremidades com dois lóbulos, pouco visíveis na semente seca. No
lado interno do tegumento da semente existe uma película branca que recobre
a amêndoa. A semente é composta 45% pela casca e 55% pela amêndoa, esse
valor percentual pode ser alterado devido às condições ambientais, tratos culturais e variedade genética (SATURNINO et al., 2005). A amêndoa contém o
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albúmem ou endosperma que é abundantemente branco e oleaginoso (35% de
óleo) e o embrião, constituído do eixo embrionário e de dois largos cotilédones achatados e foliáceos (DIAS et al., 2007). O óleo extraído das sementes é
incolor, inodoro, muito fluído, porém precipita a frio e congela a poucos graus
acima de zero (NUNES, 2007).
Ecofisiologia e Exigências Climáticas
O cultivo de pinhão manso é encontrado desde o nível do mar até altitudes
de aproximadamente 1.000 m, porém observa-se que a planta se desenvolve
melhor entre 200 e 800 metros, em temperaturas médias variando entre 18 e
25ºC. Tolera precipitações pluviométricas de 480 a 2380 mm anuais, entretanto
seu bom rendimento é observado com chuvas anuais bem distribuídas entre
600 e 800 mm (SATURNINO et al., 2005).
Por ser uma planta rústica se adapta com facilidade as diversas condições
climáticas, tanto nas regiões tropicais secas como nas equatoriais úmidas.
Suporta veranicos e baixa fertilidade do solo, o que se reflete em uma pequena
queda no rendimento da cultura e diminuição no teor calorífero do óleo. A planta
consegue tolerar fortes secas, com apenas 200 mm de chuva por ano ou até
três anos consecutivos de secas, porém não é tolerante a geadas, que causam
diminuição na produção de sementes (SATURNINO et al., 2005).
Apesar de sua tolerância à seca, deve-se ressaltar que a produtividade
do pinhão manso é bastante afetada pela ação prolongada de ventos na época
da floração, pela distribuição irregular de chuvas, e por solos muito úmidos e
pouco férteis (SATURNINO et al., 2005). O pinhão manso é uma planta capaz
de se adaptar em terrenos de pouca fertilidade e atua na recuperação de áreas
degradadas e margens de rios, mas a planta deve ser cultivada preferencialmente
em solos profundos bem estruturados e não compactados, para que o sistema
radicular possa se desenvolver e ocupar maior volume do solo para obtenção de
nutrientes. A planta não tolera solos muito argilosos, com constante umidade,
de difícil drenagem e áreas encharcadas ou alagadiças (DIAS et al., 2007).
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Mesmo tendo vasta aptidão as diversas condições edafoclimáticas, para
se obter alta produtividade de frutos e lucratividade com a comercialização de
sementes são necessárias correções do solo após análise química e física. Geralmente, utiliza-se a calagem, a adubação de plantio e a adubação de cobertura
em todo o período produtivo, aplicando-se adubos orgânicos que forneçam os
nutrientes necessários para o crescimento e desenvolvimento da planta (DIAS
et al., 2007).
Propagação
As características genéticas, a procedência das sementes, a formação e a
sanidade das mudas são indispensáveis para a obtenção de lavouras mais produtivas. O plantio de pinhão manso pode ser através da semente com reprodução
sexuada ou por propagação assexuada, como enxertia e estaquia. As plantas
oriundas de sementes desenvolvem um sistema radicular bem fixo no solo,
portanto geram indivíduos maior longevidade, porém atingem idade de máxima
produção após o quarto ano de plantio. Por outro lado, plantas provenientes de
estacas formam sistema radicular sem raiz pivotante, mas sua produção pode
ocorrer ainda no primeiro ano de cultivo (NUNES, 2007).
Devido à abundância de ramos nas plantas e ao rápido enraizamento, as
estacas representam uma propagação mais eficaz, porém por não desenvolverem
um sistema radicular pivotante são menos tolerantes à seca e por produzirem
plantas idênticas geneticamente podem apresentar maior suscetibilidade à
pragas e doenças, sendo estratégico a obtenção de um cultivar segura para a
propagação clonal ou vegetativa. Outro inconveniente do emprego de estacas
na propagação de J. curcas L. é a grande demanda de material vegetativo para
uma produção em escala comercial, a solução pode estar na micropropagação
de tecidos, método que consiste no uso da embriogênese somática para multiplicar as plântulas, viabilizando os estudos de melhoramento genético para
atender às exigências de cada região de plantio do pinhão manso (SATURNINO
et al., 2005).
O espaçamento para o plantio de pinhão manso adotado, em geral é de
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três por três metros, totalizando 1100 plantas por hectare. O ciclo produtivo do
pinhão manso é de aproximadamente quarenta anos, neste período podem ser
introduzidas no espaço entre as plantas em consorciamento, algumas culturas
anuais para subsistência, como arroz (Oryza sativa L.), milho (Zea mays L.),
mandioca (M. esculenta C.), amendoim (Arachis hypogaea L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.). O consorciamento entre pinhão manso e demais culturas
vem sendo utilizado no Brasil nos programas de incentivo à agricultura familiar
(DIAS et al., 2007).
Já é realidade no Brasil o consórcio entre duas oleaginosas para produção
de biodiesel, trata-se do pinhão manso consorciado com cambre (Cambre abssynica H.), este segundo possui um ciclo cultural de apenas 100 dias e um teor
de óleo de até 40%, logo o fornecimento de óleo por área plantada será maior,
além do agricultor utilizar toda a área de cultivo (VEDANA, 2008).
Utiliza-se também o consórcio do pinhão manso com pastagens. Deve-se
manter a planta coroada desde o início do consórcio evitando assim a competição
com o pasto. O gado poderá ser introduzido na pastagem à partir do primeiro
ano de idade das plantas de pinhão manso ou quando estas atingirem altura
mínima de 50 cm para se evitar o pisoteio pelos animais (DIAS et al., 2007).
A produção pode ser resultado da multiplicação do número de frutos pelo
número de ramos, para viabilizar o aumento de ramos e, consequentemente,
obter mais frutos, são realizadas podas, método que consiste em cortar a gema
apical da haste principal das plantas no primeiro ano de cultivo (DIAS et al.,
2007). A poda visa manter o pequeno porte da planta para facilitar a colheita,
e por ser uma espécie perene, o pinhão manso necessita a cada década de uma
poda de rejuvenescimento induzindo novo crescimento de galhos e estabilidade
na produção de sementes (SATURNINO et al., 2005).
Incidência de Pragas e Doenças
A ocorrência de pragas varia de acordo com a idade da planta, seu estágio
nutricional, época do ano, proximidade de plantas hospedeiras e condições
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climáticas (SATURNINO et al., 2005).
Os insetos que atacam o pinhão manso são o trips (Selenotrips rubrocinctus), que atacam folhas jovens causando desfolha precoce e mumificação
dos frutos, a cigarrinha verde (Empoasca spp.), que causa o amarelamento
e encurvamento de folhas e o abortamento de flores, as formigas saúva (Atta
sexdens rubropilosa) e raparrapa (Acromyrmex landolti balzan) que causam,
respectivamente, queda das folhas e anelamento das plantas e os cupins das
família Rhinotermitidae que são responsáveis pela dessecação de raízes e plantas
adultas levando-as à morte (DIAS et al., 2007).
O ácaro-branco (Polyphagotarsonemus latus) é a principal praga que ataca
a cultura do pinhão manso na época da seca, paralisando o crescimento das
folhas e causando seu enrugamento. O ataque desta praga é mais intenso durante
a seca, causando a morte do meristema apical das plantas e, consequentemente,
brotação lateral excessiva. O percevejo (Pachycoris sp.) suga os frutos imaturos,
causando aborto prematuro ou então a má formação de sementes e a redução
do peso dos frutos. Para o controle preventivo destas pragas é empregado o
controle químico utilizando inseticidas sistêmicos contendo princípios ativos
como betaciflutrina, bifetrina, carbaril, carbosulfan, carbofuran e outros (DIAS
et al., 2007).
O ácaro Vermelho (Tetranychus sp.) causa queda em geral de folhas adultas, mas pode atacar também folhas jovem. A broca (Sternocoelus notaticeps)
é um inseto que quando adulto coloca seus ovos no tecido parenquimatoso,
os quais eclodem em larvas que se alimentam dos tecidos internos do caule
e dos ramos, formando verdadeiras galerias em seu interior. Os danos podem
ser consideráveis, com perda das plantas fortemente infestadas. Para evitar a
infestação deste inseto, sugere-se adubação com boro , uma vez que a carência desse elemento torna as plantas mais susceptíveis ao ataque dos mesmos
(ALVES, 2008).
Os patógenos que comumente infectam o pinhão manso são o oídio ou
mofo-branco (Oidium hivea steinm), um fungo que ataca as partes verdes das
plantas, causando desfolha e chochamento dos frutos (SATURNINO et al.,
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presença de lesões amareladas, de aspectos ferruginoso, causada pela presença
de fungos de cor alaranjada que ocasionam morte das folhas. O controle pode
ser feito com pulverizações de fungicidas específicos a base de enxofre para o
mofo-branco e produtos químicos, especialmente produtos cúpricos protetores
para a ferrugem (DIAS et al., 2007; CARNEIRO et al., 2009).
Um outro patógeno que preocupa os pesquisadores é a gomose (Phytophthora sp.), fungo que ataca a base do caule causando podridão e, consequentemente, os tecidos afetados ficam escuros. Ocorre amarelecimento, murcha e
queda de folhas, que pode evoluir para morte descendente de ramos da planta.
A antracnose causada pelos fungos Colletotrichum gloeosporioides e C. capsici
produz manchas foliares que podem evoluir para a queima completa das folhas.
Os frutos podem ser infectados, com lesões de coloração marrom-escura. A
alternariose (Alternaria spp.) é um outro fungo causador de manchas foliares
e queda prematura de folhas (FRANCO; GABRIEL, 2008).
Estudos recentes na Índia, mostram a existência de problemas com os
fungos Macrophomina phaseolina e Rhizoctonia bataticola, causadores de
lesões no colo da planta e o Cercospora jatrophae-curcas que causa manchas
e queda das folhas. O fungo Colletotrichum gloespoiroides causa secamento da
porção apical do caule e queda das folhas apicais. Foram registrados também
os patógenos Fusarium ssp e Colletotrichum dematium, que causam, respectivamente, necrose nas raízes e no caule de plântulas (ALVES, 2008).
Colheita, Beneficiamento e Armazenagem
Uma vez que a maturação dos frutos não é uniforme, fazendo da colheita
manual é a melhor opção. Dependendo das condições edafoclimáticas, variedade genética e tratos agrícolas, a colheita pode ser dividida em seis etapas
anuais o que onera o custo de produção. Na primeira etapa da colheita manual
são colhidos apenas os frutos maduros, de coloração amarela e os frutos secos,
coloração marrom ou preta, ficando na planta os frutos verdes para a próxima
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etapa e assim por conseguinte (DIAS et al., 2007). Outro método de colher
os frutos é vibrar o pé de pinhão manso, à meia altura o que provoca a queda
apenas dos frutos secos, porém como a floração é desuniforme, este método
não é viável, pois podem cair frutos imaturos (SATURNINO et al., 2005).
O beneficiamento ocorre logo após a colheita onde os frutos maduros e
secos deverão passar por secagem inicial, deve-se evitar a secagem direta ao
sol, pois o calor intenso pode modificar as propriedades físico-químicas do
óleo nas sementes. A debulha consiste em separar as cápsulas das sementes
podendo ser manual ou mecanizada. Na sequência as cascas podem ser trituradas e a torta aplicadas ao solo como adubo, pois apresenta 70% de NPK,
nutrientes necessários ao plantio de toda e qualquer cultura. As sementes serão
submetidas à secagem até atingir no máximo 10% de umidade, podendo ser
armazenadas ou processadas para extração de óleo. A parte mais complexa é a
armazenagem que deve ocorrer em ambiente limpo, arejado sem umidade, sem
contato direto com o solo, com pouca luminosidade e sem incidência direta de
luz (DIAS et al., 2007).
Biodísel: Definição e Histórico
O biodiesel é um combustível composto pela adição de ésteres metílicos
ou etílicos de ácidos graxos, obtidos de qualquer triglicerídeo (óleos vegetais
ou gorduras animais) com um álcool de cadeia curta como metanol ou etanol
(MIRAGAYA, 2005).
Em 1892, o engenheiro alemão Rudolph Christian Karl Diesel patenteou
o protótipo de motor de ignição por compressão e, em 1897 foi colocado em
funcionamento de forma eficiente, na cidade de Augsburg, Alemanha. Um ano
depois, na Feira Mundial de Paris, Rudolph Diesel lançou oficialmente o motor
diesel, utilizando como combustível o óleo de amendoim (A. hypogaea L.). Os
primeiros motores diesel eram de injeção direta, logo podiam ser mantidos por
petróleo filtrado ou óleos vegetais (CÂMARA, 2006).
A abundância de petróleo e a facilidade em refiná-lo propiciaram o sustento
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energético dos motores diesel, desde a sua criação, porém em 1912, Rudolph
Diesel afirmou que o uso dos óleos vegetais como combustível podia parecer
insignificante naquele momento, mas que estes se tornariam tão ou mais importantes quanto o óleo de origem fóssil (CÂMARA, 2006).
As estratégias para a limitação da emissão de gases poluentes na atmosfera,
o incentivo à agricultura e a redução da dependência de derivados de petróleo
na matriz energética mundial contribuíram para a expansão das energias alternativas como o etanol e o biodiesel (MIRAGAYA, 2005).
Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel
No final dos anos 70, o governo brasileiro, motivado pela crise mundial do
petróleo desenvolveu o Programa Nacional do Álcool Combustível (Pró-Álcool)
que é atualmente uma das matrizes econômicas do país e modelo internacional
de produção tecnológica de etanol, para muitos países, como os Estados Unidos que importam esse combustível do Brasil. Neste período foi idealizado o
lançamento de um programa de incentivo à produção de óleos vegetais para
o biodiesel, o Pró-Diesel, mas o projeto não progrediu e tornou-se uma meta
para o futuro (CÂMARA, 2006).
No ano de 2003, o governo brasileiro concretizou a criação do Pró-Diesel,
denominando-o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB)
que ampara política e economicamente a produção de oleaginosas por pequenos
e médios produtores rurais, a comercialização do óleo e o uso na frota nacional
(CÂMARA, 2006). Em 2005 ficou estabelecido o uso comercial obrigatório
de 2% de biodiesel, denominado de B2 adicionado ao diesel de pretróleo. A
obrigatoriedade do biodiesel adicionado ao diesel conferiu a Agência Nacional
do Petróleo (ANP), órgão do Governo Federal, responsável pelo controle das
atividades energéticas, a competência de regular e fiscalizar a produção de
matéria-prima, a qualidade, a distribuição, a revenda e a comercialização do
biodiesel no país (ANP, 2008).
Em primeiro de Julho de 2008, o percentual obrigatório de adição de
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biodiesel aumentou de dois para três porcento, ou seja, B3 (ANP, 2008). Para
atender essa determinação serão necessários um bilhão e quatrocentos milhões
de litros de óleo vegetal por ano, apenas para consumo da frota nacional.
Considerando a extensão territorial do Brasil, apenas um milhão e quinhentos
mil hectares dos cento e cinquenta milhões disponíveis para agricultura no
país, são destinados para o cultivo de oleaginosas com finalidade energética.
Para suprir a meta nacional do biodiesel é preciso um cultivo intensivo de
oleaginosas que sejam altamente produtivas e com baixo custo de produção
(MIRAGAYA, 2005).
A produção de biodiesel no Brasil tem como matéria-prima as culturas da
soja (Glycine max L.), da canola ou colza (Brassica napus L.), do dendê (Elaeis
guineensis J.) e do girassol (Helianthus annus L.), sendo que espécies como a
mamona, o cambre e o pinhão manso estão sendo usados experimentalmente
em pesquisas. O Brasil é o país com maior potencial para produzir biodiesel,
pois possui mais de 20% da área agricultável do mundo, e mais de duzentas
espécies de oleaginosas que podem ser cultivadas em todo o território brasileiro
(BELTRÃO, 2005).
Óleo de Pinhão Manso para a Produção de Biodiesel
Existem registros do óleo de pinhão manso usado como purgante para
animais e crianças no interior de Minas Gerais, como combustível para
iluminação em propriedades rurais no Rio de Janeiro e até como lubrificante
de motores a diesel, durante a Segunda Guerra Mundial (SATURNINO et al.,
2005).
Atualmente, no Brasil, as plantas oleaginosas utilizadas para a produção
de biodiesel são também usadas na alimentação humana como a soja, o milho,
o girassol, o dendê e a canola, e esta concorrência pode causar diminuição na
produção de alimentos. O pinhão manso apresenta vantagem sobre as culturas
acima relacionadas, pois sua produção comercial terá exclusivamente
finalidade para a produção de biodiesel. Existe no mundo um bilhão e
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oitocentos e sessenta milhões de hectares de terras agricultáveis, sendo que
atualmente apenas a metade destas terras são utilizadas para a produção de
alimentos e a outra metade é reservada para as demais culturas, logo pode
ser usada na produção matérias- primas para a produção de biocombustíveis
(DALL’AGNOL, 2007).
Em uma análise comparativa da aplicação direta do óleo de pinhão
manso com o óleo diesel de origem fóssil, observou-se que o consumo de
óleo de pinhão manso foi 20% maior que o diesel em um motor comercial
de combustão interna, porém o ruído do motor foi mais suave e a emissão de
fumaça 40% menor, contribuindo para a diminuição das poluições sonoras e
do meio ambiente (SILVA, 2006).
O óleo das sementes de pinhão manso pode ser extraído por dois métodos
que são a extração química ou mecânica. Na extração química, as sementes
são descascadas e trituradas, a torta é submetida a um solvente, que geralmente
é o hexano, resultando na obtenção de 50% de óleo. Na extração mecânica
usa-se uma prensa hidráulica para esmagar as sementes e depois de esmagadas
a torta é aquecida a 60ºC. Neste caso, obtêm-se apenas 35% de óleo (BICUDO
et al., 2007). Utilizando o método de prensagem e aquecimento, além de
ocorrer perda da massa olerífera, o óleo resultante apresenta impurezas físicas
e químicas, enquanto que, na extração com hexano há maior eficiência na
obtenção de óleo, além de resultar em um óleo mais puro para a adição ao
diesel de petróleo (PENHA, 2007).
Os óleos vegetais apresentam maior viscosidade em relação ao óleo diesel
sendo necessário submetê-los à reação de transesterificação, definida quimicamente como catálise homogênea, isto é, a reação de um triglicerídeo com
um álcool de cadeia curta, metanol ou etanol, catalisada por ácidos, bases ou
enzimas. Por terem um custo comercial mais baixo e contribuírem para a diminuição da acidez do óleo vegetal, os catalizadores recomendados são o NaOH
e o KOH, respectivamente hidróxidos de sódio e potássio. Pode-se também
utilizar a catálise heterogênea através de centrífugas, porém este método não
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se mostrou viável para grande produção de óleo vegetal (TEIXEIRA, 2005).
O óleo de pinhão manso apresenta um elevado grau de acidez, o que pode
causar corrosão no motor de ignição. Após extrair o óleo, deve-se utilizar o
processo de neutralização, que é a adição de solução aquosa de Hidróxido de
Sódio 18% ao óleo, porcentagen esta regularizada pela ANP (PENHA, 2007).
Melhoramento Genético da Espécie J. curcas L.
O pinhão manso é uma planta de origem centro-americana, disseminada
pelos portugueses pela África e Ásia a partir do Caribe, via arquipélago de
Cabo Verde; ocorre hoje na América do Sul, na Argentina, Bolívia, Brasil,
Colômbia, Equador, Paraguai, Peru, Venezuela e Ilhas Galápagos (CARNEIRO
et al., 2009).
O Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) por
meio da Instrução Normativa número 4, de quatorze de Janeiro de 2008,
autorizou a inscrição da J. curcas L. no Registro Nacional de Cultivares
(RNC) e estabeleceu a comercialização de sementes e mudas, mas especificou
dois obstáculos para a implantação do cultivo comercial do pinhão manso que
são a domesticação da espécie, que ainda não foi observada em monocultura
intensiva e a criação de um programa de melhoramento genético que resulte
em uma cultivar com características agronômicas superiores (BRASIL, 2008).
Por ser uma espécie com grande tolerância às variações edafoclimáticas,
o pinhão manso vem sendo uma oleaginosa bastante estudada no Brasil por
empresas agropecuárias, centro de pesquisas em universidades e programas
governamentais de incentivo à agricultura familiar. Foram implantadas lavouras
para a avaliação de genótipos da espécie J. curcas L. em Estados como Acre,
Roraima, Tocantins, Bahia, Alagoas, Sergipe, Paraíba, Maranhão, Piauí, Mato
Grosso, Mato Grosso do Sul, Distrito Federal, Goiás, Minas Gerais, Rio de
Janeiro, São Paulo e Paraná (SATURNINO et al., 2005).
Pesquisadores da Universidade Federal da Paraíba desenvolveram estu112
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dos com duas oleaginosas promissoras para a produção de biocombustível e
defendem o pinhão manso em relação à mamona, pois o primeiro apresenta
ciclo produtivo perene e possui maior resistência às condições climáticas do
semi-árido. Os estudos sobre o cultivo de pinhão manso na Paraíba ainda não
foram concluídos, portanto não se tem resultados científicos destas pesquisas
(GREGÓRIO, 2006).
Em Alagoas, gestores do Programa do Biodiesel (Probiodiesel/Al) do
Governo Estadual, em parceria com pesquisadores da Universidade Federal de
Alagoas, desenvolveram pesquisas com a mamona e o pinhão manso. Embora
não tendo ainda certificado tecnológico, estudos recentes indicam que o pinhão
manso apresenta um desempenho melhor que a mamona em regiões com baixos
índices de chuvas anuais, podendo ser uma cultura promissora para o Nordeste
do país (ALMEIDA, 2008).
Pesquisadores da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios
(APTA), visando a produção de biodiesel, iniciaram pesquisas com diferentes
acessos de germoplasma de pinhão manso oriundos de vários Estados
brasileiros, para levantar dados sobre a variabilidade genética da planta.
Porém, as pesquisas foram iniciadas no ano de 2008 e como o pinhão manso é
uma planta perene, os resultados provavelmente serão concluídos após alguns
anos de pesquisa (MARQUES, 2008).
O banco de germoplasma é o local onde uma amostra de variabilidade
genética de determinada espécie é conservada em condições artificiais e
podem ser preservadas por décadas, podendo ser usadas para a propagação da
espécie ou para pesquisas posteriores (BORÉM; MIRANDA, 2005).
Para o sucesso de um programa de melhoramento genético, é necessário
a obtenção de uma variabilidade genética adequada e a avaliação dos acessos
divergentes com características desejáveis tais como: alta produtividade de
sementes; alta taxa de flor feminina em relação à flor masculina, porte reduzido,
resistência a pragas e doenças, uniformidade e precocidade de maturação,
resistência/tolerância à seca, e, principalmente, alto teor e melhoramento
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das propriedades químicas e físicas do óleo. Portanto, é muito importante o
levantamento de informações quanto à diversidade do germoplasma disponível
para o estabelecimento de coleções com variação genética representativa do
pinhão manso (MARQUES; FERRARI, 2008).
A Universidade Federal de Lavras, (UFLA) possui um banco de
germoplasma com material genético de J. curcas L. oriundo de diversos
locais do Brasil e do Mundo. Foram feitas análises estatísticas das avaliações
de Junho de 2006 e de Maio de 2007, os parâmetros avaliados foram a altura
de plantas e o número de brotações em vinte e cinco genótipos no campo
experimental do setor de grandes culturas do Departamento de Agricultura
da UFLA. Os resultados apresentaram diferenças fenotípicas, ou seja,
os genótipos mostraram diferença quanto às características analisadas,
demostrando a presença de alta variabilidade genética na espécie J. curcas L
para os parâmetros avaliados (AVELAR et al., 2007).
A produtividade do pinhão manso varia muito em função da região de
plantio, do método de cultivo, dos tratos culturais, da idade da cultura, da quantidade de chuvas e da fertilidade do solo (ARRUDA et al., 2004). A avaliação
de genótipos em diferentes locais, tratos culturais e épocas do ano, em relação
à maioria das características agronômicas demonstra a interação genótipo x
ambiente (GxE), uma ferramenta muito importante a ser utilizada em programas
iniciais de melhoramento genético (BORÉM; MIRANDA, 2005).
A espécie J. curcas L. é diplóide, ou seja, 2n = 22 cromossomos os quais
são responsáveis pelos diversos caracteres da espécie, como crescimento, maturação, resistência e produtividade (SATURNINO et al., 2005). A J. curcas L.
possui polinização cruzada que proporciona alta variabilidade genética, o que
permite ao melhoramento genético selecionar caracteres de interesse agronômico como a produtividade, resistência às doenças e pragas, precocidade de
produção, menor porte e uniformidade de floração e de maturação dos frutos
(MARQUES, 2007).
As espécies alógamas apresentam elevado nível de heterozigose, que se
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associa ao vigor híbrido da espécie. O melhoramento genético destas espécies
consiste em obter uma população oriunda da hibridização entre genitores
selecionados ou mesmo por autofecundação e seleção de plantas superiores
(BORÉM; MIRANDA, 2005). Os métodos de melhoramento genético para o
pinhão manso que aproveitam a variabilidade pré-existente ou que geram variabilidade podem ser as hibridações inter-específicas, a indução de mutações,
a variação somaclonal ou a transformação genética (MARQUES; FERRARI,
2008). Nunes et al. (2008) estabeleceram protocolos de cultivo in vitro para
pinhão manso a partir de embriões.
A utilização de marcadores moleculares pode auxiliar na identificação de
germoplasma, facilitar a seleção genotípica e estimar a diversidade genética da
espécie (BORÉM; MIRANDA, 2005). Para o estudo desta variabilidade genética pré-existente no germoplasma disponível de pinhão manso pode-se utilizar
marcadores morfológicos e moleculares tais como RAPD (DNA polimórfico
amplificado ao acaso), AFLP (polimorfismo de comprimento de fragmentos
amplificados), microssatélites e SPAR (Reação de amplificação de um primer
único) (RANADE et al., 2008), e, ao mesmo tempo, é necessário também a
caracterização fitoquímica do óleo e da torta do pinhão manso (MARQUES;
FERRARI, 2008).
Souza et al. (2007) coletaram frutos de quatro genótipos provenientes do
Banco Ativo de Germoplasma da Universidade Federal de Sergipe (UFS) e
avaliaram no laboratório de tecnologia e análise de sementes do Departamento
de Engenharia Agronômica DEA/UFS, o tamanho e o peso de cem sementes
de cada um dos genótipo coletados e obtiveram resultados diferentes, um dos
quatro genótipos se destacou por apresentar sementes maiores em tamanho,
espessura e comprimento e com maior peso em relação aos demais. Os mesmos
autores concluíram que este genótipo pode em relação aos três demais, produzir
maior quantidade de óleo e possivelmente ser empregado em um programa de
melhoramento para obtenção de uma uma variedade de pinhão manso superior
para a produção comercial de óleo.
Oliveira et al. (2007), com o objetivo de avaliar a variabilidade genética
da J. curcas L., utilizaram a técnica de marcadores isoenzimáticos e moleculares RAPD no laboratório de biotecnologia vegetal do DEA/UFS. Avaliaram
quinze acessos de pinhão manso oriundos de Minas Gerais, Goiás, Espírito
Santo e Sergipe e obtiveram divergências genéticas, calculadas pelo coeficiente
de Jaccard. Entre os genótipos estudados formaram-se seis grupos distintos demonstrando alta variabilidade genética e facilitando a seleção de características
agronômicas superiores.
Por outro lado, estudos desenvolvidos por Silva (2008) sobre a variabilidade genética do pinhão manso, usando o coeficiente de Jaccard e marcadores
moleculares tipo AFLP em quarenta e dois genótipos coletados em Minas Gerais
e quatorze oriundos de Sergipe, mostraram níveis baixos de polimorfismo,
ou seja, plantas com pouca variabilidade genética. Estes resultados mostram
que são necessárias mais pesquisas científicas sobre a diversidade genética do
pinhão manso.
As avaliações da variabilidade entre genótipos de diferentes procedências
devem ser realizadas em germoplasma submetido às mesmas práticas agronômicas e às condições edafo-climáticas similares. Posteriormente, a superioridade
dos acessos identificados pode ser confirmada através de ensaios de validação
em diferentes localidades. Após a seleção de plantas elites, estas poderão ser
propagadas em escala comercial com auxílio de técnicas de cultura de tecidos
visando a disponibilização de mudas uniformes, com qualidade genética e
fitossanitária (MARQUES; FERRARI, 2008).
Existe a necessidade do desenvolvimento de cultivares superiores para
que J. curcas seja considerada como fonte de matéria prima promissora para
a produção de biodiesel, para isso é importante a integração das novas biotecnologias, que aliadas ao programa de melhoramento convencional poderão
auxiliar no desenvolvimento de cultivares superiores a médio prazo (MARQUES; FERRARI, 2008).
Conclusão
O biodiesel vem sendo apontado como uma das soluções para os problemas
energéticos, pois pode ser produzido por muitas espécies de plantas oleaginosas
e até mesmo por gorduras animais. Das espécies oleaginosas cultiváveis no
Brasil, a J. curcas L. é uma das mais promissoras, por ser uma planta perene e
apresentar alta produtividade, além de ser rústica o que garante sua adaptação
aos diferentes tipos de solo e clima. A maioria das pesquisas com o melhoramento genético do pinhão manso no Brasil são realizados pelo setor privado ou
instituições não governamentais. É preciso que os Governos Estaduais e Federal
invistam mais em pesquisas com esta espécie para obtenção de informações
técnicas sobre sua variabilidade genética.
O recente cenário de crise energética aumentou o interesse por combustíveis renováveis e, consequentemente, a competição entre a produção
de alimentos e de energia alternativa, o uso de matéria-prima de oleaginosas
destinadas à alimentação humana para a produção de biocombustível, pode
ocasionar a diminuição na produção de alimentos. O óleo de pinhão manso é
altamente tóxico e não pode ser usado como alimento humano e animal, logo
sua produção será totalmente para fins energéticos.
Estudos já concluídos ou ainda em andamento mostram que o pinhão
manso pode ser a oleaginosa mais adequada para o biodiesel, porém o pouco
conhecimento científico sobre esta planta, causa insegurança aos pesquisadores, pois até o momento não se tem o registro de uma variedade melhorada,
demostrando a importância de se criar um programa de melhoramento genético
para esta espécie que estabeleça padrões de análise para as características de
interesse agronômico.
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