NOVAS TECNOLOGIAS NO USO DA VINHAÇA E ALGUNS
ASPECTOS LEGAIS
Pedro Henrique de Cerqueira Luz1
1. INTRODUÇÃO
O emprego da vinhaça como fertirrigação para a cana-deaçúcar, merece destaque nacional quando se pensa na produção de
efluentes do setor agroindustrial brasileiro, uma vez que a vinhaça vem
a ser um efluente com elevada carga orgânica e nutrientes, oriundos da
produção de álcool das destilarias de cana-de-açúcar.
Segundo Rosenfeld (2003) o setor sucroalcooleiro é o que
melhor uso faz dos efluentes gerados, comentando que esse uso não se
dá
apenas
devido
a
crescente
consciência
ambiental,
mas
principalmente porque os efluentes produzidos têm grande quantidade
de nutrientes, não tem metais pesados, e tem baixa quantidade de sódio
que diminui o risco de saturação. Os nutrientes existentes nestes
efluentes são provenientes da própria cana, em alguns casos
complementados com nitrogênio, fósforo e enxofre adicionados no
processo industrial, e algumas vezes contaminados com pequenas
quantidades de antibióticos e ácidos usados na descontaminação e/ou
lavagem de equipamento.
Utilizando-se de dados do AGRIANUAL 2004 e de
Rosenfeld (2003) elaborou-se a Tabela 1 que contém um cenário atual
do setor sucroalcooeliro com vistas a estimar a área potencial para a
1
Professor Doutor de Ciências AGRÁRIAS/FZEA/USP; Pirassununga SP, (__19) 3565.4196
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
aplicação de vinhaça, considerando doses de 185 (mínima) até 370
(máxima) kg de K2O/há, os teores regionais de K2O na vinhaça, e a
produção brasileira de álcool. Nesse contexto encontrou-se área
potencial de cerca de 907.000 há na maior dose e de 1.814.000 há na
menor dose, o que vem a ser altamente expressivo, pois se
considerarmos uma adubação mineral média de 120 kg de K2O/há feita
através de KCl, essas área utilizariam cerca de 181.400 a 362.800 t o
que implicaria em recursos financeiros da ordem de 55,9 a 111,8
milhões de U$, lembrando que a principal fonte de fertilizante potássico
é o KCl praticamente todo importado.
Tabela 1. Dados do setor sucroalcooleiro e o potencial de área para
fertirrigação com vinhaça.
PARÂMETRO
Área Cultivada – há
Produção de cana – t
Produtividade - t/há
Produção de Álcool - m³
Produção de Vinhaça - m³
Teor K2O - kg/m³
Dose de Potássio - kg K2O/há
Opção "A"
Opção "B"
Aplicação de Vinhaça m³/h
Opção "A"
Opção "B"
Área Fertirrigada Potencial – há
Opção "A"
Opção "B"
Área Irrigada atual – há
Irrigada/Potencial "A"
Irrigada/Potencial "B"
Substituição da adubação com K
Opção "A" - % da área cultivada
Opção "B" - % da área cultivada
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
São Paulo
2.745.344
218.906.942
79,74
8.291.644
107.791.372
1,90
REGIÃO
Centro Sul
Norte e Nordeste
4.156.771
1.121.567
299.049.686
59.145.054
71,94
52,73
12.030.575
1.561.748
156.397.475
20.302.724
1,80
2,40
Brasil
5.278.338
358.194.740
67,86
13.592.323
176.700.199
1,90
185,00
370,00
185,00
370,00
185,00
370,00
185,00
370,00
97,37
194,74
102,78
205,56
77,08
154,17
97,37
194,74
1.107.046,52
553.523,26
439.964,78
39,7
79,5
1.521.705,16
760.852,58
568.718,09
37,4
74,7
263.386,69
131.693,34
84.594,68
32,1
64,2
1.814.758,80
907.379,40
653.312,77
36,0
72,0
40,3
20,2
36,6
18,3
23,5
11,7
34,4
17,2
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Atualmente o Brasil conta com 653.312 há de área
fertirrigada correspondendo a 12,44% da área cultivada, sendo que
pode-se atingir dentro de um uso racional da vinhaça cerca de 34,4 %
da área cultivada. Para o Estado de São Paulo estima-se que esteja
utilizando 79,5 da área potencial para dosagem de 370 K2O/ha e
apenas 40,3% da área quando se considera a dosagem mínima de
185 kg de K2O/ha
2. UTILIZAÇÃO DA VINHAÇA NA PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
A fertirrigação, processo conjunto de irrigação e adubação,
consistente na utilização da própria água de irrigação para conduzir e
distribuir o adubo químico ou orgânico na lavoura, podendo ser feita por
qualquer sistema de irrigação (Vieira, 1986). O adubo, no caso, pode
ser
sólido
ou
líquido,
devendo
ser
respectivamente, para posterior aplicação.
dissolvido
ou
diluído,
Dentro deste contexto, o
termo fertirrigação, no que concerne à vinhaça, não é de todo correto,
pois se refere mais ao método de irrigação empregado, não se
constituindo mais do que um processo de aplicação de adubo e
molhamento, sem controle prático da lâmina hídrica aplicada e muito
menos da freqüência das aplicações, interessando mais a quantidade
de potássio carregada pela vinhaça e transferida ao solo.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
O emprego da fertirrigação é recomendado no caso de
solos de baixa fertilidade, que exigem elevadas quantidades de vinhaça
por unidade de área ou daqueles com acentuado déficit hídrico quando
então a irrigação é necessária (Freira & Cortez 2000).
A composição química da vinhaça, segundo Glória e
Orlando Filho (1984) que consta da Tabela 2, é variável de acordo com
o tipo de vinho a ser destilado, da natureza e composição da matéria
prima, do sistema usado no mosto, do método de fermentação adotado
e do sistema de condução da fermentação alcoólica, da raça da
levedura, dos equipamentos de destilação, do modo de destilação e do
tipo de flegma.
Tabela2. Composição química média da vinhaça
Elemento
3
N (kg/m )
P2O5 (kg/m3)
K2O (kg/m3)
CaO (kg/m3)
MgO (kg/m3)
SO4 (kg/m3)
Mat. Orgânica (kg/m3)
Fé (ppm)
Cu (ppm)
Zn (ppm)
Mn (ppm)
pH
Melaço
0,77
0,19
6,00
2,45
1,04
3,73
52,04
80,00
5,00
3,00
8,00
4,40
Vinhaça de Mosto
Misto
0,46
0,24
3,06
1,18
0,53
2,67
32,63
78,00
21,00
19,00
6,00
4,10
Caldo
0,28
0,20
1,47
0,46
0,29
1,32
23,44
69,00
7,00
2,00
7,00
3,70
Observando-se a Tabela 2, nota-se que a vinhaça é rica em
K, matéria orgânica, contendo também quantidades razoáveis de N, S,
Ca e Mg, podendo substituir totalmente a adubação potássica e de
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
enxofre, e parcialmente a de nitrogênio, além de contribuir com
micronutrientes.
Inicialmente a fertirrigação se processava por inundação,
sendo o processo mais empírico de distribuição da vinhaça, geralmente
diluída sem controle da qualidade aplicada. Outro sistema de
distribuição da vinhaça, que foi usado inicialmente era através de sulcos
de infiltração, que exigia a preparação prévia do terreno, com canais
principais, sulcos de plantio, podendo ser considerado mais evoluído
que o anterior. Com a evolução dos métodos de irrigação, surgiu o
sistema de aspersão convencional, com equipamento semifixo, sendo a
vinhaça pura ou diluída tomada nos canais principais, que margeiam os
talhões, com o auxílio de uma motobomba que, por sua vez, alimenta
tubulações principais e laterais, nas quais se acoplam os aspersores.
Além dos sistemas convencionais de irrigação, no início dos anos 80
difundiu-se o sistema de aspersão com canhão hidráulico, denominado
de montagem direta, que compreende um conjunto motobomba
montado sobre carreta, dotado de um aspersor setorial tipo canhão
hidráulico, que se desloca tracionado por trator em pequenos
carreadores ao lado dos canais alimentadores de vinhaça. (Orlando
Filho et al. 1980; Orlando Filho, 1981; Orlando Filho et al., 1993).
A cana-de-açúcar é uma cultura exigente em nitrogênio e
potássio, extraindo em torno de 130 a 150 kg de N e de 140 a 180 kg de
K2O para uma produção de 100 t/ha, e somente 20 kg de P2O5 por esse
motivo, como a vinhaça é um efluente que apresenta teor elevado de
potássio, relativamente médio em nitrogênio e pobre em fósforo, Glória
(1976) recomendou que a substituição da adubação usual das soqueiras
por vinhaça apenas, fosse feita com quantidades de vinhaça de mosto
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
de melaço variáveis de 35 a 50 m³/ha, aplicadas através de um sistema
que permitisse um controle rigoroso do seu volume. Como a vinhaça é
um efluente sazonal, ou seja, somente disponível em determinada
época do ano (safra), sua aplicação nas soqueiras deve ser considerada
prioritária.
Embora a adição de vinhaça ao solo provoque atraso da
maturação, redução do teor de sacarose e acúmulo de amido e cinzas
no caldo, a COPERSUCAR (1978) recomendou seu emprego como
fertilizante até mesmo porque, além de repor ao solo os nutrientes que a
planta dele retira, a adição de vinhaça leva a um aumento da
produtividade agrícola, elevação do pH do solo, aumento da
disponibilidade de alguns nutrientes e imobilização de outros, aumento
da população microbiana, aumento no poder de retenção de água e
melhoria da estrutura física. A complementação da vinhaça com fósforo,
potássio e nitrogênio, muitas vezes é desnecessária; neste caso, a
COPERSUCAR (1978) sugeriu que seja verificada a dosagem adequada
capaz de substituir a adubação mineral correspondente, a fim de
satisfazer totalmente as necessidades da cultura e evitar um
desequilíbrio de nutrientes.
Tendo como objetivo a verificação do comportamento de
produtividade de cana-de-açúcar e da qualidade da matéria-prima em
função da aplicação de vinhaça complementada com fósforo e
nitrogênio, Monteiro et al. (1979) instalaram um experimento que
consistiu na aplicação de 35 m³ de vinhaça de mosto de melaço in
natura, por hectare, distribuída através de carro-tanque dotado de barra
de distribuição em queda livre, logo após a colheita. Os tratamentos
compreenderam a aplicação de vinhaça sem qualquer adição; vinhaça
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
adicionada de 46 Kg de N/ha; vinhaça com adição de 20 kg de P2O5/ha;
vinhaça adicionada de 46 Kg de N mais 20 Kg de P2O5/ha; vinhaça
adicionada de 20 Kg de N mais 20 Kg de P2O5/ha; adubação mineral (75
Kg de N, 45 Kg de P2O5 e 90 Kg de K2O/ha). Ao final do experimento, os
autores concluíram que a aplicação de vinhaça influi no aumento da
produtividade de colmos, contribuindo a complementação apenas com
nitrogênio, com ganhos expressivos. De um modo geral, com ou sem
complementação, a aplicação de vinhaça não afetou à qualidade
tecnológica da cana-de-açúcar, como matéria-prima industrial.
O problema representado pela má uniformidade de
dosagem da vinhaça aplicada em queda-livre, por caminhão, tem
reflexos negativos na produtividade da cana-soca, pois, à medida que
vai aumentando a distância percorrida pelo caminhão distribuidor,
mantida constante à velocidade de deslocamento, vai havendo,
também, uma conseqüente redução da dose de vinhaça aplicada por
unidade de área (Furlani Neto et al., 1985). A dosagem inicial de
vinhaça aplicada por meio de caminhão equipado com tanque de
vinhaça com capacidade de 15.000 litros, deslocando-se em primeira
marcha reduzida à razão de 1.950 rpm no motor, caiu de 141 m³/ha
para 69 m³/ha de vinhaça, depois de percorridos 650 m de
comprimento.
Por sua vez, Penatti et al. (1988) selecionaram dois solos
diferentes, um Latossolo Vermelho-Amarelo, fase arenosa, com 9,3% de
argila, e um Latossolo Roxo de textura argilosa, com 57,0% de argila,
para receberem doses crescentes de 0, 50, 100 e 150 m³/ha de vinhaça
complementada com 0, 50, 100 e 150 Kg/ha de nitrogênio, combinandose doses de vinhaça com doses de nitrogênio. Os resultados indicaram
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
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um efeito linear e significativo da vinhaça sobre a produção de cana-deaçúcar para ambos os solos estudados, sendo os maiores aumentos
observados para o solo de textura mais arenosa. Os autores concluíram
também que, nas doses de 50 e 100 m³/ha de vinhaça, a produção de
cana-de-açúcar
respondeu
linear
e
significativamente
para
a
complementação nitrogenada. Por outro lado, não houve influência das
doses de vinhaça e/ou nitrogênio sobre a qualidade da matéria-prima.
Aumentos dos teores de potássio ocorreram em ambos os solos em
função da incorporação de vinhaça.
A aplicação de doses crescentes de vinhaça (0, 30, 60, 90,
120, 150 e 180 m³/ha), com e sem complementação com fosfato, foi
pesquisada pela COPERSUCAR (1980) quanto ao seu efeito sobre o
solo e sobre a produtividade de colmos e de açúcar. Trabalhando com
um Latossolo Roxo, os autores aplicaram a vinhaça com um caminhãotanque provido de conjunto motobomba, ao longo de três anos
consecutivos, no mesmo local, concluindo ao final que a fertilização da
soqueira com vinhaça não alterou significamente a composição química
do solo, exceção feita para o potássio trocável cujo teor aumentou
linearmente com a dosagem de vinhaça aplicada, decrescendo em
seguida até o movimento das aplicações subsequentes devido à
absorção do elemento pela planta e à lixiviação em profundidade no
solo. Foi constatada, também, redução na qualidade tecnológica da
cana-de-açúcar para as dosagens mais elevadas de vinhaça, assim
como um aumento da produtividade de colmos para as doses de até 90
m³/há.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
3.
IMPLICAÇÕES DA LEGISLAÇÃO ATUAL NO
MANEJO DO USO DA VINHAÇA
Foi homologada em março de 2005 a Norma Técnica
CETESB P4.231 “Vinhaça: critérios e procedimentos para
aplicação no solo agrícola”, que tem por objetivo estabelecer os
critérios e procedimentos para a aplicação de vinhaça, gerada pela
atividade sucroalcooleira no processamento da cana-de-açúcar para o
Estado de São Paulo. A referida Norma P4.231 levou em
consideração aspectos da Legislação Federal e Estadual, além de
normas técnicas ABNT e CETESB, para estabelecer os critérios e
procedimentos propostos para a utilização da vinhaça. Isto posto,
destacaremos a seguir os principais aspectos da legislação que
implicam diretamente no manejo do uso da vinhaça pelo setor
sucroalcooleiro, que devem ser contempladas pelo meio técnico, nos
projetos de fertirrigação.
3.1
Localização das Áreas Fertirrigadas
As áreas a serem utilizadas para a aplicação da vinhaça no
solo deverão contemplar os seguintes aspectos:
- não estar contida no domínio da APP- Área de
Preservação Permanente, ou de Reserva Legal;
- estar afastada no mínimo 15 m da área de domínio de
ferrovias e rodovias federais e estaduais;
- distanciar no mínimo 1.000 m de núcleos populacionais
compreendidos na área de perímetro urbano;
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
- considerar um distância mínima de 50 m das APPs, além
de estar protegida por terraços de segurança;
- as áreas com declividade superior a 15%, deverão ser
adotadas práticas conservacionistas, com medidas de segurança para
evitar a erosão, além de efetuar a escarificação do solo, para melhorar
a capacidade de infiltração do solo. Por outro lado, se a dosagem de
vinhaça for superior a capacidade de infiltração do solo, a aplicação
deverá ser parcelada.
3.2
Armazenamento, Transporte e Aplicação
No tocante ao armazenamento, transporte e aplicação da
vinhaça no campo, diversas medidas deverão ser tomadas, dentre as
quais destacamos:
- cessar imediatamente a prática de armazenamento e/ou
disposição da vinhaça em áreas de “sacrifício”, eliminando-se aquelas
que estiverem por ventura em utilização;
3.2.1. Tanques
- os tanques de armazenamento de vinhaça também
deverão respeitar os aspectos de localização colocados anteriormente;
-
os
tanques
deverão
ser
impermeabilizados
com
geomembrana impermeabilizante, ou outra técnica de igual ou
superior efeito;
- deverão ser instalados ao lado dos tanques 4 (quatro)
poços de monitoramento, sendo 1 (um) a montante e 3 (três) a
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 10
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
jusante, de acordo com o mapa potenciométrico e da Norma 13.895
de Construção de Poços de Monitoramento e Amostragem;
- a água dos poços deverá ser analisada semestralmente
para os parâmetros especificados na Norma P4.231;
-
Obs:
os
poços
de
monitoramento
poderão
ser
dispensados, se forem implantados “drenos de testemunha”.
3.2.2. Canais
- os canais mestres ou primários de uso permanente para
a
distribuição
de
vinhaça
durante
a
safra,
deverão
ser
impermeabilizados com geomembrana impermeabilizante ou técnica
de igual o superior efeito;
-
os
canais
deverão
sofrer
limpeza
da
vinhaça
remanescente ou aplicá-la ao solo segundo as recomendações da
presente norma.
- o prazo para o revestimento dos canais e dos tanques
deverá ser fixado em regulamentação específica.
3.3
Plano de Aplicação
Deverá ser realizado ou atualizado anualmente o “Plano de
Aplicação de Vinhaça”, o qual deverá ser elaborado conforme
instruções contidas na referida Norma P4.231, e assinado por
profissional devidamente habilitado junto ao CREA - Conselho
Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia, que deverá
recolher a ART (Anotação de responsabilidade técnica) específica.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 11
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
O prazo para a entrega do plano de aplicação a cada ano é
2 (dois) de abril devendo a unidade sucroalcooleira encaminhar à
CETESB a documentação necessária, que será utilizada pela agência
para fins de acompanhamento e fiscalização.
Quando houver necessidade de expansão na área de
aplicação de vinhaça, decorrente dos critérios estabelecidos na
presente norma, o plano de aplicação poderá ser reapresentado à
CETESB.
Caso ocorra alterações prejudiciais ao solo a aplicação de
vinhaça deverá ser suspensa e a CETESB deverá comunicar a
Coordenadoria de Defesa Agropecuária, da Secretaria de Agricultura e
Abastecimento, bem como se houver contaminação das águas
subterrâneas, principalmente quando houver a existência de poços de
abastecimento no entorno da área, cabendo a CETESB comunicar a
Vigilância Sanitária.
3.3.1Caracterização da vinhaça
A vinhaça será caracterizada através de no mínimo 2
(duas) amostragens feitas no local de geração durante a safra anterior
à apresentação do plano de aplicação, quanto aos seguintes
parâmetros:
- pH;
- resíduo não filtrável total;
- dureza;
- condutividade elétrica;
- nitrogênio Kjeldhal total;
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 12
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
- sódio;
- cálcio;
- potássio;
- magnésio;
- sulfato;
- fosfato total;
- DBO e
- DQO
Por outro lado, será determinado semanalmente o teor de
K2O (kg/m3)da vinhaça, que fará parte da determinação da dosagem a
ser aplicada.
3.3.2 Dosagem
O estabelecimento da dosagem a ser utilizada para a
aplicação de vinhaça tem como preceitos básicos os seguintes
aspectos:
- enriquecimento do solo agrícola, ou seja a melhoria da
fertilidade do solo;
- considerar um “volume de solo” para o manejo da
aplicação da vinhaça, estabelecendo a camada de 0 a 0,8 m como
alvo;
- levar em conta o estado “atual” da fertilidade do solo,
limitando a aplicação de vinhaça, quando a concentração de K+ no
solo – Ksolo ultrapassar o correspondente a “5% de ocupação da
Capacidade de Troca Catiônica – CTC”;
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 13
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
- a “qualidade” da vinhaça no que tange à concentração de
K+ expressa em kg de K2O/m3;
- a capacidade de extração de K+ pela cultura da cana-deaçúcar, assumindo um valor referência de 185 kg de K2O/há por corte.
Sendo assim a dosagem de vinhaça a ser aplicada nas
áreas agrícolas com cana-de-açúcar definidas para no plano de
aplicação, será determinada através da equação a seguir:
[(0,05 x CTC – Ksolo) x 3744 + 185]
V = ─────────────────────
Kvinhaça
Onde:
V = volume em m3 de vinhaça a ser aplicado por hectare;
CTC = Capacidade de Troca Catiônica, expressa em
cmolc/dm3 a pH 7,0 obtida da análise química do solo realizada por
Laboratório de análise de solo certificado para a metodologia analítica
prevista pelo Instituto Agronômico de Campinas, assinada por técnico
responsável;
Ksolo ou Ks = concentração de potássio – K+ no solo em
cmolc/dm3, à profundidade de 0,8 m obtida da análise química do solo
realizada por Laboratório de análise de solo certificado para a
metodologia analítica prevista pelo Instituto Agronômico de Campinas;
3744 = constante de transformação dos resultados
expressos em cmolc/dm3 para kg de K+ correspondente a um volume
de 1 (um) hectare para a profundidade de 0,8m;
185 = quantidade em kg de K2O/há extraído pela cana-deaçúcar por corte;
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 14
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Kvinhaça ou Kv = concentração de K+ na vinhaça, expressa
em kg de K2O/m3, obtida do boletim de resultado analítico da vinhaça,
assinado por técnico responsável.
3.4
Caracterização do Solo
Como a fertilidade atual do solo é determinante para o
estabelecimento da dosagem de vinhaça, o solo deverá ser
caracterizado para fazer parte do plano de aplicação.
3.4.1 Amostragem do solo
Para a caracterização do solo será utilizada uma amostra
composta constituída de quatro sub-amostras, coletadas em gleba
homogênea de, no máximo, 100 (cem) hectares. As sub-amostras
deverão ser coletadas, uma no centro de um círculo com raio de 10
metros e as outras três ao longo do perímetro, distanciadas cerca de
120 graus uma da outra, conforme Figura 1. Essa amostragem deverá
estar geo-referenciada com suas coordenadas.
As amostras deverão ser coletadas com trado, de maneira
contínua, até a profundidade de 0,80 m. O solo deverá ser colocado
em recipiente limpo, ou seja em baldes plásticos limpos utilizados
especificamente para essa finalidade.
Após a coleta das quatro sub-amostras, homogeneizar e,
por quarteamento, retirar uma amostra de 500 gramas, que será
encaminhada para análise em laboratório certificado pelo Programa de
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 15
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Qualidade de Análise Química do Solo pelo Sistema do Instituto
Agronômico de Campinas - IAC.
4
120°
120°
1
Ponto
geo-referenciado
120°
3
2
Figura 1. Esquema de coleta de amostra de solo para caracterização
química.
3.4.2 Caracterização da qualidade do solo
A qualidade do solo será avaliada através dos seguintes
parâmetros:
- Al = alumínio total;
- Ca – cálcio;
- Mg = magnésio;
- SO4 = sulfato;
- H = hidrogênio dissociável;
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 16
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
- M.O. = matéria orgânica;
- CTC = capacidade de troca catiônica;
- pH = potencial hidrogeniônico e
- V% = saturação por bases
4.
SISTEMAS DE TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO
DA VINHAÇA
Para a utilização da vinhaça como fonte fertilizante
principalmente de K para a cana-de-açúcar, diversos aspectos devem
ser considerados além daqueles voltados para o manejo da aplicação
no campo, ou seja a partir da geração da vinhaça na indústria as
preocupações devem ser tomadas com relação ao equacionamento
dos problemas de armazenamento e transporte para a lavoura.
Os principais sistemas de distribuição da vinhaça da
usina para o campo são o caminhão e os canais de irrigação, cujo
levantamento feito em por Nunes Jr. Et al. (2004) em 54 usinas e
destilarias do Brasil sendo 25 no Estado de São Paulo, colocado na
Tabela 3, evidencia que em São Paulo 76,6% da vinhaça utilizada é
transportada essencialmente por canais restando 23,4% para ser
transportada por caminhão. Entre as principais regiões canavieiras do
Estado de São Paulo, destacam-se Araçatuba, Assis/Pres. Prudente e
Ribeirão Preto com elevada utilização de canais, acima de 90%,
enquanto que a região de São José do Rio Preto se caracteriza pelo
uso do caminhão com 73,1%. De um modo geral o setor canavieiro
brasileiro usa em apenas 17,5% o caminhão para o trasnporte da
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 17
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
vinhaça e os restantes 82,5% dos casos utilizam os canais de
irrigação.
Tabela 3. Formas de distribuição de vinhaça.
FORMA DE DISTRIBUIÇÃO (%)
REGIÃO/ESTADO
Araçatuba
Assis/Pres. Prudente
Jaú
Piracicaba
Ribeirão Preto
São José do Rio Preto
SÃO PAULO
CENTRO-SUL
NORDESTE/LESTE
BRASIL
CANAIS
100,0
95,6
67,5
62,5
92,8
26,9
76,6
CAMINHÕES
0,0
4,1
32,5
37,5
7,2
73,1
23,4
80,9
100,0
82,5
19,1
0,0
17,5
Esses dados são importantes uma vez que para o Estado
de São Paulo a atual legislação sobre o uso da vinhaça requer a
impermeabilização dos canais.
Quanto ao tipo de sistema de aplicação, observando o
mesmo levantamento feito por Nunes Jr. Et al. (2004) nota-se que
(Tabela 4) das usinas que utilizam os canais de irrigação (76,6%) para
transporte da vinhaça, 69,9% fazem a aplicação através do sistema de
carretel enrolador, e as demais 6,7% através da montagem direta, e
aquelas que transportam via caminhão (23,4%) também predomina o
uso do carretel enrolador com 13,5% restando apenas 9,9% dos casos
que a aplicação é feita com o caminhão entrando na lavoura.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 18
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Tabela 4. Sistemas de aplicação de vinhaça.
REGIÃO/ESTADO
Araçatuba
Assis/Pres. Prudente
Jaú
Piracicaba
Ribeirão Preto
São José do Rio
Preto
SÃO PAULO
CENTRO-SUL
NORDESTE/LESTE
BRASIL
MODALIDADE DE DISTRIBUIÇÃO (%)
ASPERSÃO
CAMINHÃO
Montagem Direta Carretel Enrolador Na Lavoura Com Carretel
0,0
100,0
0,0
0,0
0,0
95,9
0,0
4,1
9,7
57,9
24,8
7,7
6,1
56,4
0,0
37,5
7,2
85,6
7,2
0,0
5,9
6,7
21,0
69,9
0,0
9,9
73,1
13,5
24,0
100,0
30,3
56,9
0,0
52,2
9,2
0,0
8,4
9,9
0,0
9,1
As dosagens médias de vinhaça aplicada através dos
vários sistemas, estão colocadas na Tabela 5, para a safra 2003/2004
de acordo com o levantamento feito por Nunes Jr. et al. (2004),
considerando como média geral para o Brasil de 250,3 m3/há para
aplicação em soqueira e de 273,8 m3/há para a cana planta.
Tabela 5. Dosagens médias de vinhaça em cana-de-açúcar.
REGIÃO/ESTADO
Araçatuba
Assis/Pres. Prudente
Jaú
Piracicaba
Ribeirão Preto
São José do Rio
Preto
SÃO PAULO
CENTRO-SUL
NORDESTE/LESTE
BRASIL
Cana planta
m3/há
370,0
240,0
150,0
272,4
353,5
TCH
t/há
100,0
124,8
84,0
94,9
97,7
Cana soca
M3/há
355,0
205,0
150,0
294,8
225,0
TCH
t/há
69,7
85,7
64,2
77,3
75,5
300,1
120,0
99,9
270,0
270,0
85,9
75,4
290,5
257,1
273,8
97,2
75,7
93,7
252,9
247,6
250,3
75,1
62,7
72,2
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 19
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
4.1
Reservatórios
Cada
unidade
sucroalcooleira
ao
estabelecer
as
condições para a utilização da vinhaça na cana-de-açúcar, deve levar
em conta a questão da necessidade de se ter capacidade de
armazenamento para possibilitar o adequado manejo da fertirrigação.
O armazenamento temporário da vinhaça permite que a unidade
agroindustrial
possa
ter
flexibilidade
para
a
mudança
dos
equipamentos nas frentes de aplicação no campo, conviver com
períodos de precipitação elevada (volume e intensidade) e realizar
reparos e manutenção nos equipamentos voltados para a fertirrigação.
Por outro lado, pela legislação atual haverá necessidade
de impermeabilizar os reservatórios, quer para os novos projetos bem
como aqueles já existentes (prazo a ser definido), com geomembrana
impermeabilizante ou técnica de igual ou superior efeito. Desta forma
a tomada de decisão para a construção de novos reservatórios deve
estar bem embasada uma vez que implicará na necessidade de
recursos financeiros para investimento. Cabe comentar que de fato o
revestimento dos reservatórios além de contemplar os aspectos de
“proteção do meio ambiente”, evitam as perdas de vinhaça por
percolação profunda, uma vez que no contexto de nutrição e
adubação da cana-de-açúcar a vinhaça vem a ser um fertilizante.
Quanto ao dimensionamento do reservatório, parâmetros
tais como: vazão da vinhaça, dados climáticos relacionados com a
precipitação, balanço hídrico da cultura, dimensionamento de frota dos
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 20
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
equipamentos da equipe de fertirrigação, localização das áreas de
aplicação, continuidade das áreas etc....
No tocante a impermeabilização do reservatório, a norma
P4.231 se refere a geomembrana impermeabilizante, podendo ser
utilizados materiais como: PEAD – polietileno de alta, manta asfáltica,
laminados de PVC etc.
O
PEAD
espessura
2,0
mm
é
um
material
de
revestimento menos sujeito a perfurações casuais do que a manta
asfáltica, sendo que ambos materiais possam ser reparados quanto a
perfuração. Na Figura 2 pode-se observar um reservatório revestido
com PEAD e na Figura 3 com manta asfáltica.
Para bom desempenho, otimizar a vida útil e adequar a a
legislação ambiental, os reservatórios devem possuir sistema de
drenagem de líquidos e gases. O sistema de drenagem de líquidos
funciona como um indicador de problemas na impermeabilização,
constatando a presença de vazamento de vinhaça o que permite
programar reparos e manutenção no material de revestimento.
Além disso contando com o sistema de drenagem não há
necessidade da instalação de poços de monitoramento. O sistema de
drenagem de gases deve ser planejado e instalado juntamente com o
de líquidos, para possibilitar o escape de gases oriundo de processos
de biodegradação da vinhaça no perfil do solo, quando de eventos de
vazamento, evitando a formação de “bolhas”, no fundo do reservatório
preservando o material de revestimento tipo flexível tais como a manta
asfáltica e o PEAD.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 21
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Figura 2. Reservatório para vinhaça revestido com PEAD 2,0 mm.
Figura 3. Reservatório para vinhaça revestido com manta asfática.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 22
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
4.2
Caminhões Tanque
Uma das principais formas de transporte e aplicação da
vinhaça na década de 70 era a utilização de veículos-tanque,
constituídos na maioria dos casos por caminhão tanque com descarga
tipo “queda-livre” acoplada a “barra irrigadora”, ou então caminhão
tanque com conjunto motobomba distribuindo a vinhaça pressurizada
por barra aplicadora ou através de um bico com defletor. A utilização
dos caminhões tanque para a aplicação de vinhaça é um sistema que
se adapta muito bem aos “problemas” de liberação de área para
fertirrigação no início de safra, ou para as unidades que dispõem de
áreas muito segmentadas.
Todavia segundo Gentil (1979) a fertirrigação com
caminhões com descarga livre por meio de barra irrigadora, estavam
associados vários problemas, dentre os quais destacou os seguintes:
- necessidade de grande quantidade de veículos e motoristas;
- dificuldade de trabalhar em dias de chuva e terreno úmido;
- incapacidade de trabalhar em terrenos acidentados e com sulcos;
- pequeno rendimento diário;
- vazão desuniforme à medida que o tanque vai se esvaziando;
- elevado custo operacional;
- reduzida vida útil dos veículos;
- dificuldade de trabalho ao final das safras quando tem início o
período chuvoso que pode saturar o solo.
Para uso de veículos tanque, várias exigências eram
requeridas para o transporte da vinhaça das destilarias aos talhões de
cana-de-açúcar de acordo com Orlando Filho et al. 1983a:
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 23
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
- estradas e carreadores em bom estado de conservação;
- frota de veículos;
- sistematização dos talhões, sem barrancos e obstáculos que
dificultem a movimentação dos veículos;
- planejamento de corte de cana de forma a permitir a aplicação da
vinhaça 24 h/dia.
Por outro lado, como desvantagens do referido sistema
podem ser citadas:
- compactação do solo pelos veículos;
- impossibilidade de aplicação em cana-planta;
- inviabilidade da diluição da vinhaça com efluentes industriais;
- dificuldades de aplicação em dias de chuva.
De uma maneira geral, segundo Orlando Filho et al.
(1980) levada em conta à fertilidade do solo e o tipo de composição do
mosto, as quantidades de vinhaça a serem aplicadas através de
veículos-tanques são as seguintes:
- vinhaça de mosto de melaço: 35 a 50 m³/ha;
- vinhaça de mosto misto: 60 a 100 m³/ha;
- vinhaça de mosto de caldo: 100 a 150 m³/ha.
Matioli e Menezes (1984) e Matioli et al. (1988b) se
empenharam no estudo da otimização dos sistemas de aplicação de
resíduos líquidos na lavoura canavieira, destacando a necessidade de
se elaborar projetos fundamentados em critérios técnicos-econômicos,
visando ao máximo aproveitamento do potencial nutricional da vinhaça
e o enquadramento dos sistemas de aplicação dentro das exigências
dos órgãos responsáveis pelo controle de poluição do meio-ambiente.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 24
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Os autores consideraram de início, que todos os sistemas de
aplicação apresentam certas limitações que resultam em desperdício
de vinhaça e prejuízos no custo global de produção do açúcar e
álcool. O sistema de aplicação com caminhões-tanque (Figura 4)
promove a distribuição da vinhaça através de dois processos: por
gravidade e por bomba (ou por saída forçada) e está limitado pela
distância econômica do ponto de carregamento às áreas de aplicação,
tratando-se de uma alternativa que normalmente está conjugada com
outros sistemas, principalmente com uma área de despejo.
Figura 4. Sistema de transporte e aplicação de vinhaça por caminhão
tanque com prato defletor.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 25
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
A utilização de caminhões tanque para transporte e
aplicação da vinhaça trafegando dentro dos talhões de cana-deaçúcar foi sendo deixada de lado pelas Usinas devido aos problemas
relatados anteriormente. Todavia, segundo Geraldi Filho et al. (1988) a
Usina da Barra localizada em Barra Bonita, SP, desenvolveu e testou
um sistema alternativo de aplicação de vinhaça ao sistema então
utilizado de caminhão-tanque e aspersão. Esse sistema, denominado
de caminhão-extensão, compreendia um caminhão-tanque com
reboque de dois eixos tipo “julieta” e um conjunto de aplicação de
vinhaça por aspersão tipo montagem direta com extensão. Este
último, por sua vez, era constituído por um conjunto motobomba diesel
montado sobre carreta de quatro rodas e um carretel enrolador com
aspersor tipo canhão hidráulico na ponta de um mangote de
PEAD,montado sobre um suporte com duas rodas, capaz de operar à
distâncias de até 300 m do conjunto motobomba (Figura 5) os
resultados dos testes mostraram-se promissores, tanto sob o aspecto
técnico como o econômico, com os custos fixos e variáveis
correspondendo a 75% dos custos do caminhão-tanque convencional,
embora os custos com mão-de-obra de aplicação fossem 5,7 vezes
maiores; se referidos aos custos de aplicação por área, por volume
aplicado e volume por distância percorrida, estes foram sempre
menores.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 26
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Figura 5. Sistema de transporte e distribuição de vinhaça por
caminhão tanque associado ao carretel enrolador.
Para otimizar o referido sistema, algumas Usinas
definiram “pontos de carregamento” distribuídos a uma certa distância
da unidade industrial, sendo a vinhaça conduzida até estes através de
redes adutoras. Esses pontos de carregamento permitem aumentar o
raio de aplicação de vinhaça nas áreas agrícolas da Usina, uma vez
que o determinante para o transporte e aplicação de vinhaça por
caminhão é a distância econômica.
4.3
Redes Adutoras
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 27
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
As redes adutoras ou condutos forçados são a forma
mais econômica de transporte da vinhaça para cotas superiores à da
Usina, compreendendo conjunto motobomba que realiza o recalque do
líquido, podendo ser acionada por motor elétrico ou de combustão
interna à diesel, além de uma série de componentes acessórios
(registros, válvulas, curvas, etc.).
O uso de redes adutoras permite levar a vinhaça para
reservatórios
em
cotas
superiores
à
Usina,
estratégicamente
localizados, para possibilitar a distribuição via gravidade em canais
mestres ou para pontos de carregamento para transporte via
caminhão.
As redes adutoras podem ser compostas por tubos de
RPVC, aço ao carbono para essa finalidade, PVC linha azul, PEAD ou
PP.
A bomba deve ser adequada para o uso da vinhaça
devido ao seu efeito corrosivo e abrasivo, sendo constituída
normalmente com componentes de aço inox.
Recentemente surgiu o conceito de redes adutoras
“deslocáveis ou móveis” (Figura 6), que possibilitam a ação de
recalque da vinhaça para cotas superiores além de funcionar como
“linha lateral” ou seja levando pressão suficiente para o acionamento
do carretel enrolador juntamente com o canhão hidráulico. As
principais vantagens da rede adutora “móvel” são:
- não necessita perenizar a instalação da rede hidráulica;
- evita obras de abertura de valeta e enterrio dos tubos;
- otimiza a utilização dos tubos, uma vez que operarão a safra toda;
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 28
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
- dependendo do diâmetro a ser adotado comportará vazão e pressão
para o acionamento conjunto de 2 (dois) carretéis enroladores, o que
permitirá uma operação de aplicação de vinhaça constante;
- maior rendimento de operação do conjunto motobomba e da mão de
obra, uma vez que permanecerá por maior tempo no mesmo local de
captação;
- redução na quantidade de canais para o transporte da vinhaça no
campo;
- aumento da área útil plantada com cana-de-açúcar.
Figura 6. Sistema de aplicação de vinhaça com carretel enrolador
associado com rede adutora “móvel”.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 29
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
O sistema de redes adutoras “móveis ou deslocáveis”
trabalha com tubos de alumínio de 8”, por serem mais adequados ao
uso de bombeamento de vinhaça (efeito corrosivo e abrasivo), serem
mais leves (cerca de 20 kg/barra de 6m), utilizar sistema de engate
rápido com excelente vedação, facilitando assim a mudança de rede
de local.
4.4
Canais Mestres
A utilização de canais ou condutos livres para transporte
de vinhaça da Usina ou de reservatórios intermediários até o campo é
uma das maneiras mais econômicas em relação aos veículos de
transporte ou redes de tubos, uma vez que evita o contato da vinhaça
com a tubulação e equipamentos hidráulicos, evitando o desgaste por
corrosão e abrasão, por outro lado implica em “perdas” de vinhaça,
que poderão atingir valores significativos para solos muito permeáveis,
reduzindo o potencial de fertirrigação além dos problemas ambientais;
requer adequação do sistema viário redesenhando o traçado dos
carreadores, implica em perdas de “área plantada” quer com carreador
paralelo ou não ao canal, ou seja o uso dos canais requer uma série
de condições para sua implantação e operação no cenário atual.
Os canais podem assumir diferentes formatos para o
perfil transversal: trapezoidal, triangular, quadrangular e semi-circular.
Os mais usados no setor sucroalcooleiro são respectivamente o
trapezoidal e o triangular. O dimensionamento ou seja a seção
transversal do canal depende da vazão a ser transportada, do raio
hidráulico, da declividade do fundo do canal e do tipo de material de
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 30
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
construção ou revestimento. O fato de se revestir os canais melhora
seu desempenho no que tange as perdas de vinhaça, bem como
melhora a rugosidade no sentido de reduzir o atrito no escoamento.
Geralmente os canais para vinhaça oscilam entre
declividades de 0,5%o até 1,2%o para solos mais arenosos, passando
para 1,0 até 3,0 %o para solos mais argilosos. A declividade do canal
também está associada com a velocidade mínima de escoamento da
vinhaça, que por sua vez depende da quantidade de sólidos em
suspensão. Por outro lado a velocidade também apresenta um limite
máximo para não provocar erosão no fundo do canal, que depende do
tipo de solo no qual é construído, bem como do tipo de revestimento
uma vez que velocidades elevadas poderão reduzir a vida útil dos
materiais de revestimento. A vazão a ser transportada depende da
quantidade
gerada
pela
unidade
industrial,
bem
como
dos
equipamentos de irrigação para aplicá-la.
Assim como a legislação requer a impermeabilização dos
reservatórios, os canais também deverão ser impermeabilizados com
geomembrana ou outra técnica de igual ou superior efeito, tanto para
novos como para os existentes (prazo a ser definido).
Atualmente nota-se uma demanda crescente de dados
sobre o desempenho de materiais de revestimento para os canais, sob
os pontos de vista técnica, operacional e de custo. Nesse sentido
destacam-se os canais revstidos com: manta asfáltica; concreto;
PEAD; vinilona; etc.
a) Manta asfáltica
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 31
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
A manta asfáltica vem a ser uma material que pode ser
utilizado no revestimento de canais para transporte de vinhaça,
conforme Figura 7, tendo como vantagens a facilidade de se moldar
ao perfil dos canais, facilidade de realizar as emendas do material,
todavia é justamente nas posições das emendas que se tem o ponto
mais frágil desse tipo de revestimento. Isto ocorre porque se houver
uma “falha” de solda nas emendas, o fluxo de vinhaça certamente
passará por essa falha infiltrando-se por de baixo da manta
provocando grandes estragos. Cabe comentar que há uma emenda a
cada 0,8 a 0,85 m, ou seja para cada 1000 m teríamos 1170 a 1250
emendas.
Figura 7. Canal para transporte de vinhaça revestido com manta
asfáltica.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 32
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Outro aspecto observado por Luz et al. (2005) foi a
necessidade de se realizar um ótimo acabamento das paredes de
terra para aplicação da manta, bem como a exigência de “ancoragem”
da mesma para que não se movimente para dentro do canal com o
peso da vinhaça. A ancoragem pode ser feita ao longo da seção
transversal do canal, através de corte específico no talude, o que
possibilita a redução do consumo de manta por metro linear de canal,
ou então pode ser feita na superfície do solo implicando em maior área
de manta por unidade de comprimento do canal.
Para evitar que os estragos provocados pela “infiltração”
da vinhaça, por de baixo da manta se prolongue por longa distância,
recomenda-se a instalação de “dispositivo de segurança” a cada
100m. Ao final da safra há necessidade de realizar a limpeza do canal
o que deve ser feito com muito cuidado, uma vez que a manta não
apresenta resistência para ferramentas pontiagudas (como enxada por
exemplo).
b) PEAD
O PEAD com espessura de 1,5 a 2,0mm também é uma
opção para a impermeabilização dos canais de vinhaça, como pode
ser visto na Figura 8, sendo um material menos maleável que a manta
asfáltica, porém com maior resistência a perfuração, todavia também
requer a limpeza com ferramenta que não tenha perfil pontiagudo.
Diferentemente da manta a ancoragem para o PEAD deve ser feita na
superfície do solo, o que pode levar a maior área de PEAD por
unidade de comprimento do canal. Como o PEAD é fornecido em rolos
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 33
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
de 50m, a distância entre as emendas dependerão da retidão do
traçado do canal, podendo ser no máximo cerca de 50m, tendo baixa
freqüência quando se compara com a manta.
Figura 8. Canal para transporte de vinhaça revestido com PEAD.
Tanto a manta como o PEAD são sujeitos à queima por
fagulhas oriundas da queima do canavial, o que implica na
necessidade de se construir carreador ao lado dos canais revestidos
com esses materiais. Tal fato leva a “perda” de área cultivada com
cana-de-açúcar, que será função do traçado dos canais e
do
espaçamento entre estes.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 34
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
c) Concreto
O revestimento dos canais também pode ser feito através
da aplicação de concreto (Figura 9), com especificação de resistência
fck 11, utilizando brita número 2, com juntas de dilatação a cada 2,0
m. Para a aplicação do concreto utiliza-se formas feitas com sarrafo de
madeira, para possibilitar uma espessura de parede do concreto de
cerca de 40 mm, para tanto utiliza-se 1,0 m3 de concreto para cada
10,7 m lineares de canal, empregando uma equipe para acertos da
vala e aplicação do concreto de 18 a 20 pessoas, que apresentam um
rendimento de aproximadamente 150 m de canal/dia.
Figura 9. Canal para transporte de vinhaça revestido com concreto.
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 35
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Como a vinhaça apresenta efeito corrosivo sobre o
concreto, para otimizar sua vida útil é necessário impermeabilizar a
superfície que entrará em contato com a mesma, o que pode ser feito
com impermeabilizante Elastron ou RR-2C usado em pavimentação
asfáltica.
A experiência das Usinas em impermeabilização dos
canais de vinhaça até o presente momento ainda não é significativa,
uma vez que não se dispõem de um histórico consistente, sendo que
as unidades que já vem adotando o revestimento o fizeram para
melhora a eficiência de transporte da vinhaça e/ou água. Nesse
sentido ainda há necessidade de mais dados de desempenho dos
materiais a serem empregados para o revestimento, todavia Luz et al.
(2005) elaboraram a Tabela 6, que apresenta uma comparação com
cunho operacional – qualitativa dos sistemas de revestimento.
Tabela 6. Comparação entre sistemas de revestimento de canais para
vinhaça.
VARIÁVEL
Operacionalidade de construção
Qualidade da mão de obra
Necessidade de mão de obra
Manejo de recalque do canal
Limpeza – safra
Necessidade de manutenção
Perda de área de cana-de-açúcar
Custo total – R$/m linear *
TIPO DE REVESTIMENTO
CONCRETO
PEAD
MANTA
ASFÁLTICA
alta
média
baixa
média
média
elevada
baixa
média
alta
simples
complicada
complicada
fácil
mediana
difícil
baixa
média
alta
menor
maior
maior
46,50
43,84
55,10
*Março/2005
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 36
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
5.
MÉTODOS DE APLICAÇÃO DA VINHAÇA
A aplicação de vinhaça a campo pode ser feita através de
métodos de irrigação, lembrando segundo Matioli e Menezes (1984)
que todos os sistemas de aplicação apresentam certas limitações que
resultam em desperdício de vinhaça e prejuízos no custo global de
produção do açúcar e álcool. Os autores destacam que o sistema de
aplicação de vinhaça in natura através de sulcos de infiltração, embora
se caracterize por uma certa facilidade operacional, exige uma
rigorosa sistematização do terreno além de extensas áreas para sua
aplicação racional, e grande dificuldade de controle das lâminas de
irrigação aplicadas. Desta forma é um sistema que não se ajusta as
necessidades atuais dos projetos de fertirrigação com vinhaça.
Devido às dificuldades em utilizar o sistema de irrigação
por sulco de infiltração, associada à baixa eficiência do uso da água, o
método de aspersão foi à alternativa que mais evoluiu para aplicação
da vinhaça em cana, uma vez que possibilitou a racionalização do
manejo permitindo a distribuição em maior área agrícola das Usinas,
evitando o tráfego de caminhões nos talhões de cana, e mais
recentemente o bom controle das lâminas aplicadas ao solo visando
às exigências da legislação.
5.1
5.1.1
Aspersão
Convencional
Luz, Pedro Henrique de Cerqueira
09 e 10 de Junho de 2005 37
II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
O uso do método de aspersão no sistema convencional,
ou seja aquele composto por conjunto motobomba, linha principal com
as válvulas de linha e as linhas laterais contendo os aspersores, para
aplicação de vinhaça implica em alguns problemas de operação e vida
útil dos equipamentos, uma vez que a vinhaça apresenta efeitos
corrosivos e abrasivos significativos. Nesse sentido, sistemas de
transporte que evitassem o uso de tubulações e equipamentos com
componentes metálicos seria interessante.
Nesse sentido Matioli et al. (1988) comentam que o
sistema de aplicação de vinhaça através de irrigação por aspersão
através do sistema convencional, ou seja, succionando-a de canais
que margeiam os talhões, com o auxílio de uma motobomba, e
distribuindo-a através de aspersores convencionais, se por um lado
permite melhor controle da quantidade de efluente líquido aplicado
(vinhaça diluída ou não em água residuais) e maior uniformidade de
aplicação, por outro lado abrevia a vida dos aspersores e das
tubulações de aço zincado ou alumínio devido ao elevado poder
corrosivo da vinhaça.
5.1.2
Mecanizada
a) Montagem Direta
O uso da aspersão como um método interessante para
aplicação de vinhaça já havia sido enfatizado por Leme et al. (1979)
citando a aspersão com canhão hidráulico através do sistema de
“montagem direta”, (Figura 10) comentando as seguintes vantagens:
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- não há necessidade de sistematização do terreno ou sulcação em
desnível;
- pode ser usado em áreas com declive acentuado e operado em
qualquer tipo de solo;
- poder ser usado em todos os ciclos e fases da cultura;
- permite perfeito controle de quantidade de vinhaça aplicada, irrigando
extensas áreas por unidade de tempo;
- apresenta baixo custo operacional e economia de mão-de-obra.
Por
outro
lado,
apresenta,
também,
as
seguintes
desvantagens:
- desuniformidade de chuva em conseqüência da variações instantâneas
da direção do vento;
- exige um sistema de distribuição da vinhaça por canais adequados;
- requer alta pressão de serviço;
- necessita de mão-de-obra operacional adequada.
Figura 10. Sistema de Montagem Direta para fertirrigação com vinhaça.
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De acordo com Rosenfeld (2003) tanto para aplicação de
efluentes quanto para as águas residuárias, o equipamento mais usado
é o convencional com canhão de 4 “, e os carretéis, também operando
com canhões de 4”. As principais características deste sistema são a
grande versatilidade, necessária para acompanhar a colheita de cana, a
alta pressão, necessária para acionar os canhões de 4 “, e a baixa
eficiência e uniformidade de aplicação.
O sistema montagem direta, que compreende um
conjunto motobomba acoplado a um aspersor tipo canhão hidráulico,
montado em chassi com rodas, é a melhor alternativa para o sistema
de aplicação de vinhaça por aspersão. Todavia, este sistema exige a
construção de canais com carreadores laterais para a locação dos
equipamentos de aplicação, além de uma reformulação do formato
dos talhões. O sistema apresenta vantagens como o maior controle da
quantidade de vinhaça aplicada, a possibilidade de realizar várias
aplicações durante a mesma safra, dispensa grandes sistematização
do terreno e irriga, em cada posição, uma área de aproximadamente
1,0 hectare.
Alguns anos mais tarde, Leme (1987) propôs um sistema
otimizado de operação do equipamento montagem direta para
fertilização das soqueiras de cana-de-açúcar que, segundo ele, resulta
em economia de combustível, redução da pressão de operação,
aumento da vida útil dos equipamentos e maior eficiência operacional.
Muito embora este sistema otimizado tenha proporcionado maior
eficiência operacional em função da redução das posições de
estabelecimento do equipamento ou redução da área perdida com
canais, por outro lado ele também deu origem a alguns problemas de
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ordem técnico-operacional, tais como a variabilidade da distribuição de
pressão, a maior necessidade de mão-de-obra para transporte da
tubulação componentes da extensão e a dificuldade de operar o
sistema no período noturno.
b) Carretel Enrolador
Assim como a introdução da aspersão com canhão
hidráulico foi uma evolução sobre a aplicação por sulcos de infiltração,
segundo Rosenfeld (2003) a introdução do carretel enrolador também foi
uma evolução dentro do sistema de aspersão, uma vez que todo
equipamento móvel tem eficiência e uniformidade maiores que o
equipamento estacionário.
Ainda segundo Rosenfeld (2003) se admite o uso de
canhões para aplicação de efluentes pela rusticidade e possibilidade de
aplicar efluentes com grande quantidade de material em suspensão,
mas para já é freqüente a demanda por equipamento com baixa
pressão, alta eficiência de irrigação, e alta uniformidade. Esta demanda
tem como causa o custo da energia e a falta generalizada de água para
irrigação. Esta necessidade de redução de perdas de efluentes e água
também vem alterando a infra-estrutura de distribuição de água e
efluentes.
Como evolução do sistema de montagem direta, Leme et
al. (1987) também apresentaram como alternativa para aplicação de
vinhaça por aspersão através de equipamentos autopropelido com
tubulação de polietileno de média densidade, denominado de “carretel
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enrolador” (Figura 11). Em relação ao sistema montagem direta,
relacionaram as seguintes vantagens da nova alternativa de aplicação:
- redução da mão-de-obra necessária;
- maior automatização operacional de todo o sistema;
- possibilidade de aplicação de vinhaça no período noturno;
- menor perda de área com canais para transporte de vinhaça;
- maior rendimento operacional;
- menor número de mudanças e transporte dos equipamentos;
- menor quantidade de tubulação de alumínio e acessórios;
- possibilidade de aplicação da vinhaça com uma distribuição de pressão
de aspersão mais equilibrada;
- grande flexibilidade de trabalho.
Figura 11. Sistema de Carretel Enrolador para aplicação de vinhaça.
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Como desvantagens, os autores citaram:
- maior pressão requerida na entrada da máquina;
- maior consumo de combustível (óleo diesel);
- necessidade de transporte da máquina e do conjunto motobomba por
ocasião da mudança de posição de estacionamento da motobomba;
- equipamento mais pesado que o de montagem direta.
b.2) Barra irrigadora
Impulsionada
pela
experiência
adquirida
pelo
setor
sucroalcooleiro na aplicação de vinhaça, as inovações tecnológicas
estão ocorrendo no sentido de reduzir a pressão de serviço, e com isso
diminuir o consumo de energia, minimizar a necessidade de mão de
obra, aumentar a uniformidade de irrigação, e principalmente aumentar
a eficiência quer do uso da vinhaça e principalmente da água.
Neste sentido foram introduzidos equipamentos como a
barra irrigadora, conforme Figura 12, cujas principais características
estão colocadas a seguir:
- barra irrigadora com carro irrigador em aço zincado, filtro, giro da
parte superior;
- largura regulável de 36 a 54 m
- altura regulável, com mínimo de 1,0 m de altura até 2,7m;
-sistema de compensação de altura através de rodas telescópicas;
- treliças em aço zincado, para irrigação com água; ou em aço inox
para fertirrigação com vinhaça;
- aspersores spray em plástico com reguladores de pressão, ou em
latão, para vazões de 25 a 150 m³/h;
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- giro das 4 rodas opcional, para facilitar o deslocamento da barra.
Fonte Metal Lavras
Figura 12. Equipamento “barra irrigadora” para acoplamneto em
mangueira de carretel enrolador.
A barra irrigadora é adaptada na extremidade da
mangueira do carretel enrolador, permitindo a redução da pressão de
serviço de 5 kg/cm², para 1,5 a 3,5 Kg/cm², aumentando a uniformidade
de aplicação de água e vinhaça (Figura 13), e principalmente a
eficiência de irrigação com água. Além disso, apresenta como
característica a flexibilidade de uso e transporte.
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Cabe comentar que por se tratar de um equipamento mais
recente, ainda se dispõe de poucos dados acerca do uso da barra
irrigadora na aplicação de vinhaça.
Fonte: Irrigabrasil
Figura 13. Equipamento “barra irrigadora” com aspersores tipo “spray”
com regulador de pressão.
b.3) Pivô rebocável
Outro equipamento para aplicação de água e também
vinhaça que está sendo utilizado dentro dos objetivos colocados acima,
é o sistema de pivot central rebocável (Rosenfeld 2003), conforme
Figura 14, que aumentou a versatilidade do pivot central convencional,
mantendo características como a baixa pressão de serviço, alta
uniformidade de aplicação de água e alta eficiência de irrigação. Este
equipamento
é
menos
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versátil
que
os
carretéis,
mas
reduz
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significamente a mão-de-obra, e já está sendo usado para aplicação de
efluentes, mas o uso para irrigação com água é mais significativo.
Fonte: Irrigabras
Figura 14. Sistema de irrigação por aspersão tipo “Pivo Rebocável”
As principais características desse equipamento são:
- tubulação de aço galvanizado (D = 6” e 8”) e aço inox para vinhaça (D=
6” e 8”) sendo ambos com estrutura de aço galvanizado;
- lances de 41,7 a 53,3 m;
- altura livre de 2,8 a 3,8 m
- centros com 2 ou 4 rodas de aro 24”
Para o manejo do equipamento no campo a irrigação pode
ser feita em círculos ou em faixas, sendo que o desempenho estará
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
associado principalmente com as características de relevo do canavial,
traçado e tamanho dos talhões e sistema viário.
6.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Figura 15. Sistemas de manejo do pivô rebocável no campo.
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II SIMPÓSIO DE TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
O setor sucroalcooleiro juntamente com as instituições de
pesquisa e universidades acumulou um volume significativo de
informações técnicas sobre a aplicação de vinhaça como fertirrigação
da cana-de-açúcar, que possibilitou a elaboração e homologação de
norma técnica regida por agência ambiental, orientando os critérios
para utilização da vinhaça no sistema solo x planta considerando as
questões ambientais.
A experiência do setor sucroalcooleiro também tem
influenciado os fabricantes de equipamentos de irrigação, que estão
apresentando novos equipamentos e tecnologias, tais como a rede
adutora móvel, a barra irrigadora, o pivô central rebocável, e mais
recentemente as empresas ligadas à tecnologia de impermeabilização
de canais e reservatórios, Com a recente implantação da legislação
ambiental para utilização da vinhaça, certamente haverá o incremento
da demanda por novas tecnologias e equipamentos no sentido de
otimizar a aplicação de vinhaça dentro de um contexto técnico
econômico respeitando o meio ambiente.
7.
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