Formação da cana-de-açúcar

Segundo Doorenbos e Kassan (1979), o sistema radicular da cana-de- açúcar atinge até 5 m de profundidade, mas em áreas irrigadas 100 % da água é extraída de 1,2 a 2,0 m de profundidade, no máximo, a distribuição do sistema radicular apresenta aproximadamente 50% (em peso) de raízes nos primeiros 20 cm de profundidade e 85% até os 60 cm de profundidade do solo (BLACKBURN, 1984). Sampaio, Salcedo e Cavalcanti (1987) constataram que 75% das raízes encontravam-se nos primeiros 20 cm de profundidade do solo e que 55% delas estavam concentradas num raio de 30 cm da touceira. O sistema radicular cresce até atingir o valor máximo no florescimento, esse valor é encontrado na pesquisa realizada por Chang (1968).

A folha da cana-de-açúcar, depois de desenvolvida, consiste de uma lâmina e uma bainha envolvendo o colmo, distribuindo-se de forma alternada e oposta

(BLACKBURN, 1984). A densidade de área foliar que cobre um terreno é medida em m2 de

folha por m2 de terreno e é denominado de índice de área foliar, IAF, (WATSON, 1974). Para

Chang (1968) o índice de área foliar ótimo varia entre 9 e 12 m2 de folhas por m2 de terreno.

Keating et al. (1999), Machado (1981), Robertson et al. (1999); San José e Medina (1970) e

Yoon (1971), encontraram valores máximos de IAF de 7,60; 5,00; 3,70; 4,11 e 7,00 m2/m2,

respectivamente. O colmo é cilíndrico, ereto, fibroso e constituído de nós e internódios; a altura varia de 1,0 a 5,0 m; e o diâmetro pode variar desde menos de 1,0 cm até 5,0 cm. O

colmo é o fruto agrícola da cana-de-açúcar em cujos vacúolos das células a sacarose se acumula no período de maturação (TAUPIER; RODRIGUES, 1999).

Segundo Kuyper (citado por DOORENBOS; KASSAN, 1979) os períodos de desenvolvimento da cana-de-açúcar são estabelecidos em quatro fases de crescimento, período vegetativo, formação da colheita e maturação, veja figura 4.

No Brasil, segundo Scardua e Rosenfeld (1987), o ciclo da cultura é de 12 a 18 meses e no Nordeste do Brasil é de 12 a 14 meses.

Figura 4. Períodos de desenvolvimento da cana-de-açúcar. (Fonte: Doorembos e Kassam, 1979).

4.3.8. Processo de maturação

Durante os meses iniciais de crescimento e desenvolvimento da cana, os processos de armazenamento de açúcar operam em tecidos imaturos e nos colmos com pequeno número de nós com internódios completamente desenvolvidos perto da base do talo. Nessa fase, o crescimento é a preocupação primária da planta. Na planta, foi criado previamente um potencial para acúmulo de açúcar no tecido de armazenamento já formado. O estabelecimento desse potencial é descrito comumente como processo de maturação

(ALEXANDER, 1973). A maturação ocorre da base para o ápice do colmo, de acordo com Barbiere e Villa Nova (1977), para a maturação e colheita é necessária a diminuição da temperatura para a faixa de 10 ºC a 20 ºC na região Centro-Sul ou a redução pluviométrica na região Norte-Nordeste, ocorrendo então a diminuição da taxa de crescimento e maior acúmulo de sacarose.

4.3.9. A colheita da cana-de-açúcar

A colheita da cana inicia-se em maio e em algumas unidades sucroalcooleiras em abril, prolongando-se até novembro, período em que a planta atinge o ponto de maturação, devendo, sempre que possível, antecipar o fim da safra, por ser um período bastante chuvoso, que dificulta o transporte de matéria prima e faz cair o rendimento industrial.

O sistema de colheita é composto por três sub-sistemas: sub-sistema de corte e carregamento, sub-sistema de transporte e sub-sistema de recepção. Os sub-sistemas estabelecem fluxos de matéria-prima do campo à indústria (RIPOLI; PARANHOS, 1987).

Mais de 80% da cana é colhida manualmente, o corte é precedido da queima da palha da planta, o que torna o trabalho mais seguro e rentável para o trabalhador. Os rendimentos máximos obtidos para as diversas modalidades resultaram em 12,5 toneladas/homem/dia para a colheita manual queimada; 6,5 toneladas/homem/dia para colheita manual não queimada; 48 toneladas/hora/máquina para colheita queimada e mecanizada e 40 toneladas/hora/máquina para colheita de cana crua mecanizada. O desenvolvimento da atividade canavieira foi incidindo gradualmente nas áreas de grandes atividades sociais e econômicas, causando variadas críticas exteriores, como por exemplo, nas operações de colheita envolvendo a queima prévia do canavial, com danos ao meio ambiente e a população, sendo esses os principais motivos para a promulgação de uma lei, (Lei Nº 11.241 de 19/09/2002), que restringe a queima como prática auxiliar na operação de colheita, (BUZOLIM, 1997; NERY, 2000). O processo de mudança do corte manual para a colheita mecanizada fica complexo na ótica da exclusão social pela mão-de-obra do trabalhador rural, sendo necessários novos investimentos neste setor, para arranjar esses trabalhadores em treinamentos especializados a serem aproveitados no processo de produção da indústria.

No Estado de São Paulo, 25% da área plantada está sendo colhida por máquinas, a legislação paulista estipula prazos para que o fogo deixe de ser usado no manejo da cana. A evolução tecnológica é portanto gradativa, exigindo o desenvolvimento de políticas realistas de reciclagem e reaproveitamento de mão-de-obra e o monitoramento de impactos. No sistema de colheita mecanizada da cana-de-açúcar sem a queima obtêm-se grande quantidade de folhas, bainhas, ponteiro, além de quantidade variável de pedaços de colmo, que são cortados, triturados e lançados sobre a superfície do solo, formando uma cobertura de resíduo vegetal, denominada palhiço ou palhada. Em regiões canavieiras do Brasil e do mundo, onde a precipitação pluvial é pequena ou irregular, a presença do palhiço sobre o solo também tem colaborado para aumentar a produtividade da cana-de-açúcar, principalmente por aumentar a penetração da água no solo e diminuir a evaporação edáfica (BALL-COELHO et al., 1992). Por outro lado, a presença da palhada na superfície do solo impede a penetração do fertilizante, se esse for sobreposto na palhada.

A quantidade de palhiço de canaviais colhidos sem queima varia de 10 a 30 t.ha-1 de matéria seca e nesse material o nitrogênio oscila de 40 a 80 kg ha-1 (TRIVELIN et al., 1996). As produtividades médias de cana-de-açúcar no Brasil, compreendendo folhas secas e ponteiros, têm oscilado em torno de 80 toneladas de matéria natural por hectare, mas adotando- se o manejo apropriado de calagem e de adubação, podem-se alcançar produtividades superiores a 150 toneladas de matéria natural por hectare (OLIVEIRA et al., 2001). Nos últimos anos, nas diferentes regiões do Centro-Sul brasileiro existe um grande aumento das áreas para a cultura de cana-de-açúcar onde não mais se pratica a colheita com a queima prévia da palhada que traz como conseqüência um volumoso acúmulo dessa biomassa residual no campo (ALVAREZ, 1998; OLIVEIRA et al., 1999).

Deste modo, o destino do material remanescente da colheita sem queima prévia tem sido objeto de muitos estudos. Os benefícios acarretados pelo seu recolhimento, recuperação e o emprego dessa biomassa, para adubação ou para a combustão em caldeiras, têm mobilizado pesquisadores de universidades, gerentes e diretores do setor sucroalcooleiro, que estão interessados em encontrar a maneira mais produtiva, econômica e eficaz de fazer essas operações. Vários autores confrontam as vantagens e desvantagens da colheita da cana crua e cana queimada.

Algumas vantagens da colheita da cana crua são citadas: a manutenção da umidade do solo; controle da erosão, com proteção do solo contra o impacto das gotas de chuva; aumento da matéria orgânica no solo, enriquecendo-o; possibilidade de melhor aproveitamento dos restos da cana-de-açúcar, do ponto de vista energético; melhoria da qualidade da matéria-prima entregue para industrialização; redução da poluição atmosférica provocada pela queima da palha da cana-de-açúcar, etc.

As principais desvantagens obtidas com a colheita de cana crua: o aumento da incidência de animais peçonhentos (cobra, aranha, etc) e acidentes de trabalho; dificuldade de mão-de-obra disponível para adoção da técnica e resistência do próprio cortador em executá-la; menor rendimento do corte, tanto manual como mecanizado, implicando em menor ganho do trabalhador e maiores custos para o produtor; o aumento das impurezas vegetais e minerais da matéria-prima; a tendência em se cortar a cana em um nível mais elevado, provocando perdas de matéria-prima e prejudicando a brotação da soqueira; maior foco de infestação para alojamento de pragas; aumento na necessidade de transporte da cana pela empresa; aumento do teor de fibras e conseqüente redução na extração de caldo pelas moendas; diminuição da velocidade de trabalho das colhedeiras, em relação à cana queimada, com maior consumo operacional e custo final. (DELGADO, 1985; FURLANI NETO, 1994; RIPOLI, 2002).

Vários pesquisadores têm-se empenhado no estudo de otimização do setor de mecanização, onde, a otimização da colheita depende de transformações no planejamento da lavoura como um todo e de suas interfaces com o transporte e recepção da matéria-prima na unidade processadora. Há a necessidade de se fazerem adaptações e alterações no que é rotulado de sistematização dos talhões e que são: alteração no comprimento dos talhões, os quais tem, no sistema manual, comprimento de 200 a 300 m e que precisam ser modificados para 400 m ou mais para aumentar o rendimento das colhedoras, ocasionado pela redução das manobras de cabeceira e estabilização da velocidade média; alterações na forma de se fazer as linhas dos sulcos, que devem seguir paralelas às curvas de nível, evitando-se a presença dos “bicos”, sulcos que vão diminuindo de tamanho e que implicam em aumento de manobras da colhedora e do veículo de carga sobre o talhão; sistematização dos terrenos, que consiste em nivelar o terreno antes do plantio para evitar as micro-ondulações que impedem uma melhor evolução da velocidade média da colhedora e prejudicam o corte basal correto dos colmos; alteração e diminuição do desnível entre o

carreador e o talhão, para evitar que as linhas de cana próximas ao carreador tenham que ser cortadas manualmente, (FURLANI NETO, 1994).

Furlani Neto et al. (1996) determinaram uma diferença na capacidade efetiva do corte em cana queimada, relativamente ao corte de cana crua, e qualidade tecnológica do brix caldo, da pol caldo e da fibra significativamente superior para a cana crua. Esses resultados refletem as alterações técnicas no sistema de limpeza das colhedoras e os avanços tecnológicos incorporados nas colhedoras atuais, enquanto que as diferenças de capacidade estão relacionadas fortemente às características varietais (maior ou menor quantidade de folhas).

4.4. O palhiço da cana-de-açúcar

O palhiço é o resíduo gerado pelo sistema de colheita mecanizada da cana-de-açúcar sem a queima, obtido em grande quantidade de folhas, bainhas, ponteiro, além de quantidade variável de pedaços de colmo, que são cortados, triturados e lançados sobre a superfície do solo, formando uma cobertura de resíduo vegetal. Carvalho et al. (1996) pesquisaram as conseqüências causadas por restos culturais da colheita, com e sem queima prévia, na rebrota e na produtividade de soqueiras de cana-de-açúcar e chegaram a conclusão de que no palhiço inteiro, resultante do corte de cana crua, ocorreu redução da rebrota inicial nas variedades SP70-1143 e RB72454, porém não afetou o número de colmos finais.

Abramo Filho et al. (1993) estudaram a biomassa da colheita mecanizada de cana crua e depararam com uma camada de 8 a 10 cm de palhiço fazendo com que a temperatura do solo fosse 5 ºC mais baixa que a ambiente. Os autores comentam que as quantidades físicas de resíduos resultantes da colheita da cana dependem de uma série de condições intrínsecas a máquina colhedora, à planta e ao manejo da cultura. Foi notada também, entre outras observações, uma maior manutenção da umidade do solo e controle de uma grande variedade de plantas daninhas. Manechini (2000), em pesquisas do efeito do palhiço da cana sobre o combate de plantas daninhas, concluiu que se for deixado acima de 66% do resíduo da cana no campo, há um controle de ervas daninhas anuais com eficiência acima de 90%, competindo com herbicida empregado na produção. Para Ripoli et al. (1998) se o palhiço não fosse queimado, esse poderia melhorar as condições do solo, pois é uma boa

fonte de matéria orgânica e nitrogênio. Segundo Castro (2001), se o palhiço for aproveitado pelas usinas, aumentará o potencial de co-geração de eletricidade através dos canaviais em até duas vezes.

A produtividade da cana-de-açúcar é em torno de 90 toneladas por hectare, dependendo da variedade e oferece 22 toneladas por hectare de bagaço e 25 toneladas por hectare de palhiço.

O desperdício energético do não aproveitamento do material remanescente na colheita, representado pelos ponteiros, folhas verdes e palhas são 34,9% da energia produzida em um hectare de cana e tem equivalentes energéticos de cerca de 30 barris/ha de petróleo ou poder calórico de 1,08 toneladas de bagaço, portanto, eliminada a colheita sem a queima prévia, o palhiço remanescente sobre a terra e proveniente da colheita mecanizada facultaria no recolhimento e utilização para co-geração de energia elétrica nas próprias indústrias sucrooalcoleiras. (RIPOLI, 1991; RIPOLI; RIPOLI, 1996).

Pereira (2001) estima que o potencial de co-geração pode chegar a 6.000 MW de potência ao adicionar-se o palhiço com o bagaço de cana no momento da combustão.

Sartori (2001) realizou um estudo sobre o palhiço e constatou que existe uma ampla variação na quantidade de resíduos resultantes da colheita da cana-de-açúcar sem queima prévia, indo de 6,0 t.ha-1 a 22,8 t.ha-1 de palhiço, variação essa decorrente da variedade plantada, idade da planta e condições climáticas.

Ripoli (2002), no seu estudo sobre o mapeamento de palhiço enfardado de cana-de-açúcar, concluiu que sua variabilidade espacial é muito grande, encontrando

valores que variaram de 4,74 a 14,56 t.ha-1, com umidade também bastante variável (11,1 a

39,6%), alertando ainda que maiores cuidados nas amostragens e decisão da produtividade desse material precisam ser observados. Abramo Filho et al. (1993) estudaram os resíduos da

colheita mecanizada de cana crua e encontraram 21,3 t.ha-1 de palhiço com umidade de

22,34%. Encontrou também 6,92% de terra junto ao palhiço, o que pode danificar os equipamentos e tornar o custo para o emprego do resíduo inviável.

Ripoli et al. (1991) pesquisaram o potencial energético contido em resíduos de colheita de cana crua nas variedades SP70-1284; SP-701143; SP-706163; SP71- 1406 e NA5679, no Estado de São Paulo, os resultados estão apresentados no quadro 1.

Quadro 1. Valores médios de umidade, massa e poder calorífico útil (PCU) para as diversas

frações constituintes do palhiço.

Variáveis Médias CVa DPb PCU (Mcal.ha-1) 888,0 13.34 118,50 Folhas verdes Umidade (%) 66,21 5,90 3,88 Massa (t.ha-1) 6,87 29,80 2,05 PCU (Mcal.ha-1) 1.344,8 12,41 166,95 Palhas Umidade (%) 8,81 27,47 2,42 Massa (t.ha-1) 8,74 32,38 2,83 PCU (Mcal.ha-1) 3.609,0 0,67 24,25 Palhiço Ponderal Umidade (%) 46,11 11,23 5,18 Massa (t.ha-1) 21,61 23,80 5,14 PCU (Mcal.ha-1) 45.783.4 24,40 11.152,1

Fonte: Ripoli et al. (1991) a = Coeficiente de variação b = Desvio padrão.

Ripoli (2002) afirma que a cultura canavieira pode gerar biomassa da ordem de 15 a 30% em peso da parte aérea das plantas, dependendo das condições de campo (variedade, idade, número de cortes e condições edafoclimáticas), veja no quadro 2.

Quadro 2. Dados sobre produtividade do palhiço obtidos em diversas bibliografias.

Autores Produtividade do palhiço (t/ha)

Ripoli et al. (1990) 9,70

Ripoli et al. (1991) 21,60

Abramo Filho et al. (1993) 21,30

Molina Jr et al. (1995) 33,85

Ripoli et al. (1995) 33,25

Ripoli et al. (1995) 26,35

Furlani Neto et al. (1996) 13,61

Furlani Neto et al. (1996) 24,32

Ripoli et al. (1999) 11,25

Sartori (2001) 14,40

Torresan (2003) 27,10

Para a coleta do palhiço a ser aproveitado na produção de energia, o resíduo é enleirado por máquinas do tipo ancinho enleirador, depois é enfardado por uma máquina enfardadora, com fardos na forma de prisma ou cilíndros, acondicionados em caminhões e transportados para o centro de processamento.

Um dos desafios fundamentais a serem encarados no sistema de colheita mecanizada de cana crua é o domínio da utilização do palhiço sobre o terreno, pois, muitos problemas ainda são detectados com relação às práticas provenientes do corte de cana crua, como ataques de insetos, doenças, perigo de incêndio no palhiço, aumento de matéria estranha vegetal, maior volume de matéria-prima esmagada, corte basal mais elevado, alterações em equipamentos, além de maior custo com implantação de uma nova tecnologia (VILLA NOVA, 1992).

4.5. Transporte

A otimização do processo de transporte em termos agrícolas começa desde o preparo do solo na lavoura, o dimensionamento do espaço para o plantio e dos equipamentos no campo, até a equipe de manutenção e apoio, dispondo de treinamento

específico para os trabalhadores envolvidos, aplicando alterações necessárias para melhorar o transporte e a recepção da cana na indústria. O uso de máquinas no campo tem relação direta no aumento da compactação dos solos, prejudicial ao desenvolvimento da cana no plantio e nas rebrotas. Essa conseqüência é adicionada com o uso de colhedoras e caminhão de carga, devendo este conjunto ser redimensionado para evitar a entrada do veículo pesado, o qual pode ser substituído por tratores e carretas de alta flutuação, utilizados como veículos de transbordo. Isto significa a possibilidade de usar, no transporte intermediário, até a unidade industrial, caminhões ou cavalos mecânicos com maior capacidade de carga.

A otimização dessas mudanças organizacionais depende do desenvolvimento de técnicas complementares, de alterações e ajustes ou de pequenos inventos que funcionam afetando diretamente os desempenhos operacionais e custos, colaborando para a difusão do processo de inovação. Este é o caso do arranjo dos componentes físicos (colhedora, caminhões e tratores, veículos de manutenção, etc) envolvidos na operação da colheita mecanizada e sua operacionalidade do ponto de vista econômico, que demandam o desenvolvimento de métodos, levantamentos das condições locais, estabelecimento de critérios para quantificar o número de veículos que racionalizem as operações mecanizadas e que atualmente implicam no uso de modelos matemáticos no domínio da informática aplicada, para otimizar o transporte de cana do campo à recepção na indústria (RIPOLI; BALASTREIRE, 1976).

4.6. Sub-produtos da cana-de-açúcar

A cultura da cana para o processo de produção de açúcar e álcool produz matéria prima que em tempos passados eram considerados resíduos a serem descartados no meio ambiente. Hoje, resíduos como o bagaço, vinhoto ou vinhaça, torta de filtro e levedura são aproveitados na produção, reduzindo os custos através da substituição de outras matérias primas utilizadas na atividade, principalmente no setor energético. Coelho (1999) relata que as usinas de açúcar e álcool têm utilizado uma enorme quantidade de biomassa e que 59% dessa é utilizada para fins de co-geração de energia. Portanto, o que antes era resíduo, hoje é considerado mais um produto das usinas.

4.7. O bagaço da cana

O bagaço da cana é um resíduo resultante da moagem no processo de extração do caldo para a fabricação do açúcar e álcool, aproximadamente 30 % da cana moída é convertida em bagaço, com 50 % de umidade. Uma tonelada de cana gera cerca de 140 kg de bagaço, dos quais 90% são usados na produção de energia.

A indústria sucro-alcooleira é caracterizada pela produção de grande volume de resíduos, o processamento industrial de uma tonelada de cana-de-açúcar gera uma série de subprodutos e resíduos, dentre os quais o bagaço tem recebido especial importância devido seu alto potencial energético (ORLANDO; SILVA; LEME, 1992).