EMISSÃO DE GASES EM PROPRIEDADE
SUNÍCOLA
Bruna do Nascimento Amorim
Orientador
Professor Doutor Paulo Belli Filho
Co-Orientador
Dr. Paulo Armando de Victória Oliveira
2012-2
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
Curso de Graduação em Engenharia Sanitária e
Ambiental
AMBIENTAL
Bruna do Nascimento Amorim
EMISSÃO DE GASES EM PROPRIEDADE SUINÍCOLA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal de Santa Catarina para Conclusão do Curso de Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental.
Orientador: Prof., Dr. Paulo Belli Filho
Co-Orientador: Dr. Paulo Armando de Victória Oliveira
Florianópolis 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
EMISSÃO DE GASES EM PROPRIEDADE SUINÍCOLA
BRUNA DO NASCIMENTO AMORIM
Trabalho submetido à Banca Examinadora como parte dos requisitos para Conclusão do Curso de Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental–TCC II
BANCA EXAMINADORA:
___________________________ Prof. Dr. Paulo Belli Filho (Orientador) ___________________________ Prof. Dr. Henrique Melo Lisboa ___________________________ Eng. Jorge Manuel Rodrigues Tavares, Msc
FLORIANÓPOLIS (SC) FEVEREIRO/2013
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador, professor Paulo Belli, pelas oportunidade de realizar este trabalho sob sua orientação e com o apoio da estrutura
disponibilizada pelo LABEFLU.
Ao meu co-orientador, Paulo Armando pelo auxílio, conselhos, pelo pioneirismo, por ser um excelente profissional e pela ajuda
indispensável neste trabalho.
Ao meu amigo Jorge Tavares, pela incansável orientação, pela amizade, pela ajuda, pelo companheirismo e por toda a dedicação e doação concedidas ao longo desta jornada. Meu amigo, sabes que este trabalho é nosso.
Ao senhor Nadir Scheifler e sua família pela disponibilização de sua propriedade para a realização deste estudo e por todo o carinho e paciência sempre prestados.
A EMBRAPA- Suínos e Aves pela oportunidade de realizar um trabalho de conclusão de curso e estágio tão enriquecedores e pela disponibilização de sua estrutura física e de seus profissionais. A Brasil Foods por ter permitido o uso da edificação de um de seus integrados.
A minha família por todo o apoio e incentivo. Ao meu pai, Luiz, exemplo de hombridade, ética e força, que me ensinou a ser uma pessoa de valor. A Eunice, minha madrasta por toda a paciência sempre dedicada à nossa família. À minha mãe Célia que, embora não presente fisicamente nesta fase acadêmica, tenho certeza acompanha todos os meus passos e me ilumina em toda caminhada.
Ao Robson, meu porto seguro, pelas inúmeras contribuições a este trabalho, pelo carinho, amizade, amor e paciência e por ter sido sempre o melhor namorado do mundo.
Ao povo brasileiro, que custeou os meus estudos, deixo o compromisso de honrar meu juramento.
Aos amigos do LABEFLU, por terem me ensinado e ajudado em diversas etapas. Pelas horas de descontração, pelos diversos cafezinhos, por serem pessoas tão honestas e apaixonadas pela ciência.
Aos amigos que fiz na faculdade, pelas inúmeras horas de estudo, madrugadas viradas e companhia.
Aos amigos que fiz em Concórdia, sem os quais o período de trabalho experimental teria sido solitário e muito menos divertido, guardo todos no coração.
A todos os meus amigos e familiares, desculpas pela ausência neste longo período. Amor tão verdadeiro e sincero como a de vocês já faze de mim uma grande vencedora.
A Deus, por me permitir chegar até aqui.
RESUMO
Atualmente, sabe-se que os sistemas de produção de suínos contribuem com as emissões de gases de efeito estufa (CO2, N2O e CH4)
na atmosfera. No Brasil, foram desenvolvidos poucos trabalhos com a finalidade de medir as emissões destes gases. O trabalho teve como objetivo avaliar a concentração e a emissão de gases de gases de efeito estufa e amônia em uma unidade de produção de suínos em Santa Catarina, Brasil.
Para realização do estudo foi selecionada uma propriedade suinícola considerada como referência devido ao seu sistema de gestão de água e manejo de dejetos. A fim de calcular a determinação da concentração e da emissão foi utilizada a metodologia simplificada proposta por Robin (2003). Além dos gases produzidos, também foram estudadas as características zootécnicas e dados referentes ao consumo de água e ração e geração de dejetos, através da metodologia utilizada por Tavares (2012), afim de realizar a metodologia proposta por Robin (2003).
As concentrações médias de gases medidas no interior da edificação foram 604,30 ppm para CO2, 9,21 ppm para CH4 , 0,26 ppm
para N2O e 1,43 para NH3. Quanto ao fluxo de gases (g.suíno -1
.d-1) calculados para o interior da edificação suinícola, foram encontrados as médias de: 452,18 para CO2, 34,12para CH4, 0,24 para N2O, 2,32 para
NH3 e 11.170,51 para H2O.
A propriedade suinícola estudada pode ser considerada como uma granja modelo, devido ao seu sistema de fornecimento de água e de manejo de dejetos que o bom gerenciamento de recursos naturais e seu sistema de ventilação fornece bons níveis de conforto aos animais. Os dados obtidos com relação aos fluxos de gases são comparáveis a experimentos desenvolvidos em institutos internacionais.
Palavras-chave: Suinocultura, Emissões de Gases, Gases de Efeito Estufa.
ABSTRACT
Currently it is known that the swine production systems contribute to the emission of greenhouse gases (NH3, N2O and CH4) in
the atmosphere. In Brazil, few studies have been developed with the aim of measuring emissions of these gases.
The study aimed to measure the concentration and emission of gases in a livestock farm in Santa Catarina, Brazil. To perform the study was selected a livestock farm production, who is considered a reference to its system of water and waste management. In order to calculate the concentration and emission of greenhouse gases in the pig house was used the “simplified methodology” proposed by Robin (2003). Besides the gases produced in the livestock farm, were also studied husbandry characteristics and data related to water and feed consumption and waste generation, through the methodology used by Tavares (2012).
The gas concentrations inside the building measurements were 604.30 ppm for CO2, CH4 9.21 ppm CH4, 0.26 ppm N2O and NH3 to
1.43. The flow of gases (g.suíno-1.d-1) calculated from the pig building, found the average: 452.18 for CO2, CH4 to 34.121, 0.24 for N2O, NH3
and 2.32 for 11,17051 to H2O.
The swine farm studied could be weigh a model farm, due its water supply and slurry management system, good management of natural resources and ventilation system who supply a good animal comfort level. The obtained data about gases flow could be compared to international experiments.
Keywords: Swine Production, Emissions of gases, Greenhouse Gases.
Figura 1: Dinâmica das pesquisas e projetos realizados no
LABEFLU. 27
Figura 2: Representação esquemática de funcionamento do efeito
estufa. 34
Figura 3: Variações na temperatura média mundial de 2000 em
relação ao período 1951-1980 35
Figura 4: Ciclo do Nitrogênio 39
Figura 5: Ciclo do nitrogênio da produção de suínos 45
Figura 6: Regiões e municípios visitados para seleção da unidade. 48 Figura 7: Canaletas presentes na propriedade (tipo fechada) 50
Figura 8 Equipamentos utilizados na coleta de gases. 50
Figura 9 a: coleta de gases no interior da edificação Figura 9b:
coleta de gases nas canaletas 51
Figura 10 – Innova Analyser 51
Figura 11:exemplo de planilha estruturada com dados fornecidos
pelo aparelho Inova Analyser 52
Figura 12: posicionamento dos data-loggers 53
Figura 13: Termo-higrometro e Anemômetro utilizados para as
medições. 54
Figura 14: Vista lateral e vista superior da edificação suinícola 54
Figura 15: Esquema em planta baixa das baias 55
Figura 16:Médias diárias de temperatura (°C) e umidade relativa do
ar (%). 57
Figura 17: Concentração de H2O no interior e exterior da edificação,
e nas canaletas externas de manejo dos dejetos. 58
Figura 18: Velocidade média do ar no interior e exterior da
edificação (m/s). 59
Figura 19: Temperaturas referentes ao mês de novembro 60
Figura 20 Umidade Relativa do Ar referente ao mês de novembro 61 Figura 21:Temperatura referente ao mês de dezembro 61
Figura 22: Umidade Relativa do Ar referente ao mês de dezembro 62 Figura 23: Concentrações médias de CO2 no ambiente interno e
externo da edificação e nas canaletas de manejo de dejetos. 63
Figura 24: Concentrações médias de CH4 no ambiente interno e
externo da edificação e nas canaletas de manejo de dejetos 64
Figura 25: Concentrações de N2O no ambiente interno e externo da
Figura 26: Concentrações médias do NH3 observadas no ambiente
interno e externo da edificação e nas canaletas de manejo de dejetos. 66
Figura 27: Fluxo interno de C-CO2 durante o período de
crescimento dos animais. 68
Figura 28: Fluxo interno de C-CH4 durante o período de
crescimento dos animais. 69
Figura 29: Fluxo de N-N2O durante o período de crescimento dos
animais 70
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Propriedades dos principais gases provenientes de dejetos
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ACCS – Associação Catarinense de Criadores de Suínos AuA - Autorização Ambiental
BRF – Brasil Foods CH4 – Metano
CQNUMC – Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima
CO2 – Dióxido de carbono
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária Suínos e Aves
ENS – Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental
EPAGRI – Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina
FAO – Food and Agriculture Organization FATMA – Fundação do Meio Ambiente GEE – gases de efeito de estufa
H2S – Sulfeto de Hidrogênio
HFCs - Hidrofluorcarbonos
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IN – Instrução Normativa
INRA – Institute National de la Recherche Agronomique IPCC - Intergovernmental Panel of Climate Change LABEFLU – Laboratório de Efluentes Líquidos e Gasosos LAI – Licença Ambiental Instalação
LAO – Licença Ambiental Operação LAP – Licença Ambiental Prévia N- Nutriente Nitrogênio
N2O – Óxido Nitroso
NH3 - Amônia
N-NH3 – Nitrogênio Amoniacal
O3 – Ozônio
ONU – Organização das Nações Unidas P – Nutriente Fósforo
PFCs - Perfluorcarbonos PIB – Produto Interno Bruto
PPM – Produção Pecuária Municipal ppb – Partes por bilhão
ppbv – Partes por bilhão por volume ppm: Partes por milhão
PR – Estado do Paraná SF6 - Hexafluoreto de enxofre
SPAC – Sistema de Produção Animais Confinados SO2 – Dióxido de Enxofre
SO3 – Trióxido de Enxofre
TAC – Termos de Ajustamento de Conduta UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina UNEP - United Nations Environment Programme USDA – United States Department of Agriculture WMO – World Meteorological Organization
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 21 1.1. ENQUADRAMENTO DO TEMA ... 21 1.2. OBJETIVOS... 25 Objetivos específicos ... 25 1.3. JUSTIFICATIVA... 26 Científica ... 26 Jurídica ... 27 Social ... 28 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 31
2.1. HISTÓRICO DO EFEITO ESTUFA ... 31
2.2. GASES DE EFEITO ESTUFA... 33
Dióxido de Carbono – CO2 ... 37
Metano – CH4 ... 38
Óxido Nitroso – N2O ... 38
2.3. AINFLUÊNCIA DA SUINOCULTURA NO MEIO AMBIENTE ... 40
A emissão de outros gases na suinocultura ... 44
Sulfeto de Hidrogênio H2S ... 45
3. MATERIAIS E MÉTODOS ... 47
3.1. ENQUADRAMENTO DA PESQUISA ... 47
Caracterização da Propriedade ... 47
Produção de Gases de Efeito Estufa e Amônia ... 49
Temperatura, Umidade e Velocidade do Ar ... 53
Cálculo da concentração e emissões de gases ... 55
4. RESULTADOSEDISCUSSÃO ... 57
4.2. PRODUÇÃO DE GASES NA EDIFICAÇÃO SUINÍCOLA ... 62
4.3. FLUXO DE GASES DO INTERIOR DA EDIFICAÇÃO ... 67
4.4.1 Fluxo interno de C-CO2 ... 67
Fluxo interno de C-CH4 ... 68
Fluxo interno de N-N2O ... 69
Fluxo interno de N-NH3 ... 70
5. CONCLUSÕES. ... 73
1. INTRODUÇÃO
1.1. ENQUADRAMENTO DO TEMA
Em resposta às mudanças globais da economia a partir da década de 70 do Séc. XX, a suinocultura modificou-se e se desenvolveu para atender às necessidades mundiais, relativas à alimentação humana. Representando 40% da produção agrícola mundial, a atividade pecuária é o meio de subsistência e segurança alimentar de aproximadamente um bilhão de pessoas, contribuindo respectivamente, com 15% e 25% da energia total e proteína presente na dieta, ingerida diariamente pela população (FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION, 2009).
De acordo com dados do United States Department of Agriculture (USDA), a suinocultura totalizou para o ano de 2011, um efetivo aproximado de 798.157 milhões de cabeças, contabilizando-se somente o número de animais existentes nos principais países produtores suínos. (USDA, 2012)
O Brasil possui o quarto efetivo mundial de suínos, com 36.652 milhões de cabeças o que corresponde a uma produção aproximada de 3.227 milhões de toneladas de carne, sendo antecedido por China, União Européia e Estados Unidos da América, respectivamente (UNITED STATES DEPARTAMENT of AGRICULTURE, 2012). Em virtude dessa evolução, a atividade suinícola no Brasil equipara-se com as melhores do mundo devido aos seus índices de produção. Comparando a suinocultura no país, a produção catarinense é classificada como a mais dinâmica, possuindo importante relevância econômica, ambiental, social e cultural (BELLI FILHO et al., 2001; SIMIONI, 2001; HENN, 2005). Não obstante essa classificação, a produção de suínos apresenta-se ainda combaixa qualidade ambiental, proporcionando conflitos no uso da água e na degradação da saúde ambiental, prejudicando assim o surgimento e o desenvolvimento de outras atividades econômicas (ALVES, 2007).
Segundo a Associação Catarinense de Criadores de Suínos (ACCS), a suinocultura do Estado de Santa Catarina ocupa um lugar de destaque na produção suinícola brasileira, uma vez que é competitiva internacionalmente, apresenta o melhor nível de produtividade do país, os índices são semelhantes ou mesmo superiores a produtores europeus e americanos, possui aproximadamente 24 mil produtores, um efetivo responsável por 25% da produção nacional e 0,7% da produção mundial, sendo ainda responsável por 28% das exportações brasileiras (ASSOCIAÇÃO CATARINENSE DE CRIADORES DE SUÍNOS,
2009). A suinocultura é a principal atividade do Produto Interno Bruto (PIB) do Estado, participando com 21,43% do total (ACCS, 2011).
O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística publicou o documento oficial Produção da Pecuária Municipal 2011 (BRASIL 2011), onde se encontra descrito o efetivo suíno por região e por estado. A região Sul do Brasil possuía o maior efetivo com um total de 19.094.167 animais, correspondendo a 48,57% do total nacional, sendo seguida pela região Sudeste (7.023.875 animais), Nordeste (6.079.495 animais), Centroeste (5.539.628 animais) e Norte (1.569.653) (BRASIL, 2011).
De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2011), o Estado de Santa Catarina no ano de 2011 possuía o maior efetivo do país, com 7.968.116 animais, ou seja, aproximadamente 20% do efetivo nacional concentrados principalmente na Mesorregião do Oeste Catarinense, seguido pelo Rio Grande do Sul (14,4%) e Paraná (13,9%).
Estes números têm ainda maior impacto, quando se compara a área do Estado (1,12% do território brasileiro) e a sua população (3,28%). Com uma área aproximada de 95.700 km2 e uma população de 6.249.682 habitantes, Santa Catarina apresenta uma densidade populacional de 65,3 habitantes·km-2, densidade de 1,28 suínos per capita (BRASIL, 2010). O município de Concórdia, localizado no meio oeste do estado de Santa Catarina é o quarto maior produtor nacional de suínos. Com um efetivo de 420.580 animais, Concórdia fica atrás apenas de Uberlandia MG, Rio Verde GO e Toledo PR (BRASIL, 2011).
É importante destacar que atualmente a atividade suinícola catarinense, em sua maior parte, é coordenada pela agroindústria, onde pequenas unidades com mão de obra familiar são ligadas ao modelo de integração. Dessa forma, o produtor participante da integração recebe da agroindústria o animal, a ração, o apoio técnico necessário durante a produção e a certeza da entrega do animal para abate ao final do ciclo (TAVARES, 2012).
A mudança nos modelos de produção suinícolas gerou um incremento no volume de dejetos produzidos por unidade. Este incremento gera maiores impactos principalmente devido ao manejo diário e destino final, muitas vezes inadequados, dados a esses dejetos. Diante dos cenários de produção intensiva, surge a preocupação com os impactos gerados pela suinocultura no Brasil, onde a atividade é enquadrada pelos órgãos ambientais como de grande potencial poluidor, podendo ser geradora de impactos ambientais no solo, na água e no ar.
Até a década de 70 do Séc. XX, os dejetos suínos não eram considerados um fator preocupante, pois a concentração de animais era pequena em proporção aos solos disponíveis nas propriedades com capacidade para absorver os nutrientes presentes na sua composição. No entanto, com o aumento da produtividade e o crescimento e aproximação das áreas urbanas aos locais de criação dos suínos, este cenário mudou uma vez que o aumento da produção não veio acompanhado de medidas no sentido de minimizar os prejuízos causados ao meio ambiente. (OLIVEIRA e HIGARASHI, 2006). Desta forma, a preocupação com a poluição do meio ambiente e, de maneira especial, com os recursos hídricos, tornou a destinação dos dejetos suínos produzidos uma ameaça à sobrevivência e expansão da atividade suinícola. Atualmente, a suinocultura é considerada uma atividade de grande potencial poluidor, sendo dado maior destaque a contaminação d’água e do solo, devido ao manejo inadequado de seus resíduos, ficando a poluição atmosférica, provocada pelos gases gerados, principalmente os Gases de Efeito Estufa (GEE), relegada a um segundo plano, muito embora os sistemas de produção e manejo de dejetos de suínos sejam fontes de emissão de uma expressiva quantidade de gases. (OLIVEIRA e HIGARASHI, 2006b)
Existe uma corrente científica que defende a mudança climática global como um dos mais graves problemas ambientais do século XXI. O termo mudança climática global se refere à variação do clima terrestre ao longo do tempo. Gonçalves (2010) estima que esse problema venha sendo causado pela intensificação da emissão de gases de efeito estufa (GEE). Entre os impactos gerados no ar pela produção suinícola, destaca-se a emissão dos GEE, principalmente Metano (CH4), Óxido
Nitroso (N2O) e Gás Carbônico (CO2), além de outros gases que são
compostos atmosféricos não considerados GEE, mas que têm efeito sobre as suas concentrações, como é o caso da Amônia (NH3). A
geração destes gases na suinocultura provém principalmente da respiração animal e do manejo dos dejetos.
O presente trabalho tem como objetivo avaliar a produção de GEE durante a fase de crescimento/terminação de suínos e está enquadrado em um dos projetos da rede PECUS, que é apoiada por universidades e outras instituições de pesquisa nacionais e internacionais, com apoio da iniciativa privada que avaliam o balanço de massa dos diversos sistemas de produção da pecuária, inseridos nos principais biomas brasileiros. O objetivo geral da rede é contribuir para a competitividade e sustentabilidade da pecuária brasileira, por meio do desenvolvimento e organização de pesquisas que estimem a participação
dos sistemas de produção agropecuários na dinâmica de GEE. O trabalho foi desenvolvido em uma unidade comercial na mesorregião do Oeste Catarinense, no município de Arabutã, no período compreendido entre agosto de 2012 a janeiro de 2013.
1.2. OBJETIVOS
O presente trabalho teve como objetivo geral avaliar a emissão de Gases de Efeito Estufa e amônia em uma unidade de produção na fase fisiológica de crescimento/terminação da cadeia de produção de suínos.
Objetivos específicos
Monitorar a produção de Gases de Efeito Estufa (CO2, CH4 e
N2O) e amônia gerados no interior da edificações de alojamento
dos suínos na fase fisiológica de crescimento/terminação bem como, nas proximidades do sistema de coleta, armazenamento e tratamento (canaletas externas e esterqueira).
Obter a concentração dos GEE e amônia e seu fluxo de massa no interior da edificações de alojamento dos suínos na fase fisiológica de crescimento/terminação.
1.3. JUSTIFICATIVA Científica
O Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (ENS/UFSC), em particular o Laboratório de Efluentes Líquidos e Gasosos (LABEFLU) desenvolve desde 1994 em conjunto com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Suínos e Aves, a Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (EPAGRI) e a Petrobrás Ambiental, pesquisas voltadas ao desenvolvimento da atividade suinícola catarinense. As principais pesquisas, voltadas à produção suinícola, abordam temas como: planejamento, manejo e gestão, tratamento, distribuição e reuso dos dejetos. Recentemente estão em desenvolvimento pesquisas voltadas à sustentabilidade na suinocultura (água, dejetos e gases) com a avaliação da produção de GEE nas diversas fases fisiológicas de suínos, temática na qual se enquadra o presente trabalho.
Os avanços tecnológicos observados na atividade suinícola, a partir da década de 70 do século XX, associados à melhoria genética das raças comerciais de suínos e ao aumento da demanda mundial por proteína animal de qualidade, conduziram à implementação de sistemas de produção de animais confinados (SPAC). Estes sistemas geram uma pressão ambiental elevada não só pela utilização de recursos naturais considerados como insumos na suinocultura (água e alimento), como também pelo aumento do volume diário de dejetos (TAVARES, 2012). Apesar de o confinamento ser vantajoso para a produtividade do setor, em geral, estes sistemas intensivos resultam em desequilíbrios ecológicos nas regiões de maior pressão produtiva. Os desequilíbrios observados no meio ambiente têm motivado o desenvolvimento de sistemas de produção sustentáveis, para que se possa suprir as demandas atuais por proteína animal sem inviabilizar ou comprometer, as gerações futuras que crescem e desenvolvem ao redor dos grandes centros produtivos.
Mesmo sendo o Brasil o quarto maior produtor mundial de suínos, e Santa Catarina seu estado de maior destaque no setor, ainda se possui reduzidas informações sobre medição de gases na suinocultura nos citados sistemas de produção de animais confinados (SPAC). As medição dos GEE e NH3 produzidos em escala real e em unidades
maioria dos dados utilizados são baseados em referências internacionais, especialmente europeias e americanas, que podem não representar a realidade brasileira. Atualmente, a estimativa da emissão dos GEE e NH3 é baseada, em grande parte, em métodos descritos pelo Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), os quais podem não se mostrar adequados para as condições nacionais
A Figura 1 apresenta a dinâmica das pesquisas e projetos realizados no LABEFLU (UFSC).
Figura 1: Dinâmica das pesquisas e projetos realizados no LABEFLU.
Fonte: Tavares (2012).
Jurídica
No Estado de Santa Catarina, a suinocultura é enquadrada como atividade potencialmente poluidora, requerendo licenciamento ambiental de acordo com o porte de sua unidade de produção. Apesar da proteção ambiental que a legislação busca oferecer, esta apresenta restrições basicamente ao destino final dos dejetos gerados, os padrões de lançamento do efluente em corpos hídricos e a quantidade de dejetos a serem lançadas no solo [Licença Ambiental Prévia (LAP); Licença
Ambiental Instalação (LAI); Licença Ambiental Operação (LAO)]. As unidades com rebanho inferior a 500 suínos, na fase fisiológica de crescimento/terminação, devem possuir Autorização Ambiental (AuA). Unidades com rebanhos superiores estão sujeitas a licenciamento ambiental segundo Resoluções do CONSELHO ESTADUAL DE MEIO AMBIENTE n.º 01/2004, n.º 01/2006 e n.º 02/2006, posteriormente alteradas pelas Resoluções n.º 03/2008 e n.º 04/2008.
A suinocultura em termos de legislação pode ainda ser enquadrada dentro: do Código Florestal Federal (Lei Federal n.º 4.771/1965 e posteriores alterações); das Resoluções CONAMA n.º 302/2002, 303/2002 e 369/2006 (área de preservação permanente); das Resoluções CONAMA n.º 357/2005, n.º 397/2008 e n.º 430/2011 (padrão de lançamento de efluentes em corpos de água recetores); do Decreto Estadual n.º 14.250/1981 (proteção e melhoria da qualidade ambiental); do Decreto Estadual n.º 24.980/1985 (habitação rural) e da Lei Estadual n.º 14.675/2009 (Código Estadual do Meio Ambiente). Outras ferramentas utilizadas no processo de licenciamento ambiental das unidades suinícolas no estado de Santa Catarina envolvem as informações que se encontram em quatro Instruções Normativas (IN) da FATMA: IN – 11 (FUNDAÇÃO MEIO AMBIENTE, 2009), IN – 34 (FUNDAÇÃO MEIO AMBIENTE, 2008a), IN – 37 (FUNDAÇÃO MEIO AMBIENTE, 2008b) e IN – 41 (FUNDAÇÃO MEIO AMBIENTE, 2008c)
Por se tratar de uma preocupação recente, quando comparada às referentes aos impactos gerados na água e no solo, ainda não existem leis que normatizem o controle da emissão de gases na pecuária catarinense. Reforça-se então a necessidade de estudos voltados a essa área, principalmente devido ao fato dos gases provenientes da produção suinícola serem gerados não apenas dentro de suas edificações, mas também nos diversos processos de coleta, armazenamento e tratamento (valorização agronômica/energética).
Social
Conforme já citado, as unidades agropecuárias catarinenses estão associadas à produção intensiva, sendo essencialmente do tipo “familiar” e as maiores agroindústrias do Brasil encontram-se instaladas no estado, sendo estas de alta relevância econômica e social para a população catarinense. A importância social da agropecuária em Santa
Catarina e, mais especificamente a suinocultura na Mesorregião do Oeste Catarinense, consiste não só no número de produtores envolvidos na atividade (oito mil em integração), como também nos empregos diretos (65 mil) e indiretos (140 mil) que proporciona à população dos municípios da região (ACCS, 2009).
Neste contexto, reforça-se o fato de que entre os impactos iminentes à produção de gases na suinocultura está o odor proveniente dos dejetos suínos. Além da produção de odor, os gases gerados pelos dejetos dos suínos podem causar uma depressão ou inativação dos mecanismos de defesa do trato respiratório. Belli Filho e Lisboa (1998) identificaram mais de 200 compostos odorantes responsáveis pelos maus odores nos dejetos de suínos (aminas, mercaptanos, aldeídos, cetonas, ácidos graxos voláteis, fenóis, álcoois, éter e hidrocarbonetos aromáticos). Estes odores são de natureza volátil, se dispersam facilmente a grandes distâncias; também se fixam sobre a poeira do ambiente, lã, cabelos e borracha (HEALY, 1996).
A incidência de doenças relacionadas à diminuição da qualidade do ar nas edificações vem apresentando um aumento considerável nos últimos anos, em função do alto nível de confinamento praticado. Especificamente em relação ao ganho econômico, os impactos também se tornam claros com a ocorrência da piora no ganho de peso diário (conversão alimentar), aumento da mortalidade, maiores gastos com medicamentos e vacinas e perda no abate relacionadas com pneumonias, pleurites e/ou abcessos (MORAES et al, 2010).
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. HISTÓRICO DO EFEITO ESTUFA
Foi Joseph Fourier, em 1824, quem levantou a primeira possibilidade científica do que hoje é conhecido por efeito de estufa. Fourier sugeriu que a atmosfera agiria como um isolante de perda de calor pela radiação de saída emitida pela superfície da Terra. Mais de um século após os seus estudos, nas décadas de 40 e 50 do século XX foram publicadas pesquisas comprovando que o aumento de CO2 na atmosfera iria originar a intercepção da radiação infravermelha e consequente aquecimento do globo terrestre (CGEE, 2008).
Posteriormente, na década de 70 foi amplamente difundida a preocupação com os danos em relação à atmosfera, principalmente devido à degradação da camada de ozônio. Em 1972 ocorreu na Suécia a Conferência de Estocolmo sobre o ambiente urbano, a qual foi consequência de discussões crescentes sobre o risco de degradação do meio ambiente, iniciadas anteriormente devido à crescente globalização pós Revolução Industrial. Foi nesse evento que se utilizou pela primeira vez a expressão desenvolvimento sustentável. (CEPAC, 2010).
Em fevereiro de 1979 ocorreu a primeira Conferência Mundial sobre o clima. Nesta ocasião, os diversos países participantes concluíram que a queima de combustíveis fósseis, o desmatamento e as mudanças no uso do solo aumentaram o montante de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera em aproximadamente 15%, durante o período de 100 anos que precedera a Conferência, montante este que se mantinha crescente a uma razão de 0,4% por ano (BRAZ, 2003).
No ano de 1988 reconheceu-se pela primeira vez que a temperatura ambiente estava mais quente do que em qualquer outro período desde 1880. Também neste ano (1988), a Organização das Nações Unidas (ONU) em assembleia geral aprovou o trabalho conjunto do WMO e UNEP, estabelecendo o painel intergovernamental sobre mudanças climáticas.
O IPCC teve como primeira tarefa a preparação de uma revisão abrangente relativamente ao estado de arte sobre o tema das mudanças climáticas no mundo, o impacto socioeconômico dessas mudanças, as estratégias de resposta possíveis e os elementos de inclusão em uma futura convenção internacional sobre o clima. Na atualidade, possui ainda a seu cargo, a avaliação de forma objetiva e transparente de informações científicas, técnicas e socioeconômicas para o entendimento do risco existente para o ser humano face às mudanças
climáticas, os seus impactos potenciais, as opções de adaptação e mitigação. Todos os relatórios se apresentam baseados em uma política neutra, embora por vezes lidem diretamente com fatos científicos, técnicos para aplicação de políticas específicas pelos governos de estado mundiais (Intergovernmental Painel of Climatic Changes, 2012).
A evidência científica criada pelo primeiro relatório de avaliação do IPCC de 1990 revelou a importância das alterações climáticas como um tema merecedor de uma plataforma política entre os países para enfrentar as suas consequências, surgindo um tratado internacional com vista, à redução do aquecimento global e ao modo de lidar com as consequências das mudanças climáticas (Intergovernmental Painel of Climatic Changes, 2012).
Em 1992, durante a Conferência Rio-92, foi criada a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (CQNUMC), considerada um grande passo para alcançar o objetivo da estabilização das concentrações de GEE na atmosfera em concentrações que impeçam uma interferência antrópica perigosa no sistema climático. A Convenção foi assinada por 154 Estados e pela Comunidade Europeia, e trouxe como proposta a realização de conferências frequentes sobre o clima. Estas conferências teriam o objetivo de monitorar os progressos obtidos e revisar as medidas tomadas para reduzir a emissão global de gases causadores do efeito estufa. A iniciativa foi prontamente acolhida pela maior parte dos países industrializados, principais alvos das políticas ambientais a serem implementadas (CONTI , 2005).
Em dezembro de 1997, foi elaborado o Protocolo de Quioto, o protocolo apresentou-se como o primeiro documento sob o qual os países signatários assumiram compromissos específicos em relação à redução da emissão de gases, por meio de medidas a serem implementadas a partir do ano 2000. O principal resultado do Protocolo foi o compromisso, assumido pelos países industrializados, de redução das emissões dos seis principais gases causadores do efeito estufa, sendo eles: (CO2), Metano (CH4), Óxido Nitroso (N2O), hidrofluorcarbonos
(HFCs), perfluorcarbonos (PFCs) e hexafluoreto de enxofre (SF6). Tal
compromisso representou a promessa de redução, em média, de 5,2% com relação aos níveis-base aplicáveis. (GIOMETTI, 2008).
A partir da aplicação do protocolo, os países foram separados em dois grupos:
2 - países que, para atender às necessidades básicas de desenvolvimento, precisam aumentar a sua oferta energética e, potencialmente, suas emissões.
Para entrar em vigor, o Protocolo de Quioto teve de ser ratificado (ou seja: contar com a aprovação plena, inclusive dos respectivos Parlamentos Nacionais) pelo menos por 55% dos países signatários e, também, por países que representem, pelo menos, 55% das emissões globais do ano-base de 1990. No primeiro período de cumprimento (2008 - 2012), todas as emissões (reduzidas, resgatadas ou realizadas) deveriam ser expressas em dióxido de carbono equivalente (MOREIRA e GIOMETTI, 2008).
2.2. GASES DE EFEITO ESTUFA
Os GEE são gases existentes na atmosfera terrestre, transparentes à radiação visível do Sol e que não permitem, ainda que parcialmente, a passagem da radiação infravermelha e, portanto, têm a função de evitar o resfriamento da superfície terrestre. Se não fosse o efeito de estufa natural, a temperatura média da superfície da Terra seria inferior em aproximadamente de 33 graus Celsius. Este fenômeno (equilíbrio entre a energia solar absorvida pelo planeta e o quanto é devolvido ao espaço) é fundamental para a manutenção das temperaturas na Terra (Figura 2). Segundo Nunes (2003), a maior parte dos constituintes da atmosfera é transparente à radiação emitida pelo sol, mas alguns gases como vapor d’água, ozônio(O3), CO2, entre outros, absorvem a radiação de onda
Figura 2: Representação esquemática de funcionamento do efeito estufa.
Fonte: Rezende et al. (2001) apud. Branco (2009).
Segundo Gonçalves (2010) a emissão dos gases que proporcionam o efeito de estufa está aumentando de maneira expressiva, ocasionando, de acordo com a maioria da comunidade científica, o perigo de uma elevação da temperatura na Terra, que pode ameaçar o equilíbrio ecológico do planeta. Mudanças no uso do solo e de atividades diversas têm aumentado a proporção de gases que absorvem a radiação reemitida pelo planeta, aprisionando-a próxima à superfície terrestre e, elevando deste modo, a temperatura. É o chamado efeito estufa antropogênico.
O crescimento industrial, sobretudo após a II Guerra Mundial, trouxe consigo elementos indesejáveis que resultaram em poluição atmosférica e degradação ambiental. O aumento global da concentração de CO2 ocorre principalmente devido ao uso de combustível fóssil e a
mudança no uso do solo, enquanto o aumento da concentração de CH4 e
IPCC (2007), a continuidade na emissão dos GEE na taxa atual ou maior causaria um aquecimento extra e induziria a muitas mudanças no sistema climático global durante o século XXI. Estas mudanças seriam provavelmente muito mais impactantes do que aquelas observadas no século XX
Segundo Nunes (2003), o atual quadro de mudanças climáticas trata-se de uma situação sem precedentes, já que é esperado que em uma geração o ambiente que sustenta a vida e os processos físicos vigentes mude mais rapidamente do que em qualquer outro período da história humana. Segundo a autora, essa alteração se dá de forma desigual, imprimindo tendências localizadas, que refletem o modelo de desenvolvimento econômico e padrões de ocupação do espaço definidos em macroescala, mas cujas repercussões são mais claramente sentidas no nível local. A Figura 3 apresenta as anomalias ocorridas na temperatura média anual (°C) do ano de 2000 em relação ao período 1951-1980.
Figura 3: Variações na temperatura média mundial de 2000 em relação ao período 1951-1980
Fonte:Global Climate Change Research Explorer apud Nunes (2003)
Conti (2005) afirma que existem atualmente, diversos exemplos que poderiam ser citados com evidência no processo de aquecimento planetário. Entre eles, as ocorrências de furacões em áreas não usuais, verões excessivamente quentes no hemisfério norte, estiagens severas em regiões habitualmente úmidas e outros distúrbios de sazonalidade, que têm sido interpretados pela mídia e, mais cautelosamente, pela comunidade científica, como produtos da desestabilização climática. Porém, no que se refere a emissão de (GEE), existe uma segunda corrente de cientistas que discorda da teoria apresentada para o aquecimento global e que responsabiliza o CO2 como o principal agente
do fenômeno. Alguns afirmam que ainda não foi 100% comprovado que o ser humano é a causa principal do fenômeno, outros atribuem o processo a variações na atividade do Sol, a correntes marítimas e aos raios cósmicos e até o vapor d'água.
Ainda segundo o autor, é um fato que a elevação da temperatura global está a ocorrer, sendo indispensável avaliar as causas com base numa investigação abrangente, que leve em conta não só a ação do homem, representada pela grande liberação de GEE, o desmatamento das florestas tropicais, exploração da natureza desconsiderando os princípios de sustentabilidade, e outras práticas predatórias, mas também os processos naturais de macroescala, incluindo os da esfera geológica e astronômica. A mudança climática envolve um dinamismo mais complexo do que a simples elevação da média térmica, mesmo porque o clima não se define só pela temperatura. Contudo, a reação em cadeia que se estabelece a partir do aquecimento deve ser avaliada com profundidade.
Compreende-se, então, que durante toda a existência do planeta, registrou-se uma sucessão de períodos mais quentes e mais frios e que as consequências dessas alternâncias em termos de extensão e magnitude dependeram da rapidez e dispersão geográfica em que elas ocorreram. O que está em discussão pela comunidade científica e diversos outros setores da sociedade é a modo como estão acontecendo estas alterações, cujos reflexos já são indubitavelmente sentidos. São observados em eventos cotidianos, o florescimento precoce de diversas espécies vegetais, eventos pluviais extremos em várias partes do globo, ondas de calor e de estiagem que atingem diversos locais e doenças associadas. Tudo isso sugere mudanças na variabilidade do clima. Essas ocorrências aumentam a vulnerabilidade da população frente às condições ambientais (NUNES, 2003).
O H2O, o CO2, o N2O, o CH4 e o O3 são os principais GEE na
atmosfera terrestre. Existem ainda outros GEE produzidos totalmente por atividades humanas, como os halocarbonetos e outras substâncias com cloro e bromo. O Protocolo de Quioto também aborda o F6, além de outras duas famílias de gases: os HFC e os PFC. Como os GEE impactam de modo distinto, criou-se a unidade padrão: CO2 equivalente. O CO2 é calculado multiplicando-se a quantidade de
emissões de um determinado gás pelo seu impacto potencial. Por exemplo: o CH4 é 23 vezes mais impactante que o CO2. Por isto, 1
tonelada de CH4 correspondem a 23 toneladas de CO2 equivalente. Entre
os GEE com maiores emissões , o CO2, o CH4 e o N2O são os mais
importantes (WORLD WILDLIFE FUND-BRASIL, 2012). Dióxido de Carbono – CO2
O CO2 é um gás mais pesado do que o ar, inodoro e asfixiante. A
concentração máxima admissível no interior da edificação é de 3.500 ppm, sendo que valores superiores a 20.000 ppm provocam taquicardia, sonolência e dor de cabeça (UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 1994).
O CO2 é gerado principalmente pela queima de combustíveis
fósseis (carvão, gás natural e petróleo) e pelas queimadas. O CO2 é
ainda um dos gases poluidores mais importantes nas edificações agropecuárias (CUMBY, HOBBS, MISSELBROOK, 1997). Nesses locais, o CO2 permanece nas camadas mais baixas das edificações e das
estruturas e armazenagem, deslocando gradualmente os gases mais leves. Um suíno pode produzir cerca de 50 kg·ano-1 de CO2, o qual
contribui para o efeito estufa (TAMMIGA; VERSTEGEN, 1992) . Na ausência de um sistema de aquecimento por combustível, a produção de CO2 em uma granja suinícola vem de duas fontes: a partir
da respiração animal e maturação dos dejetos. O maior processo de emissões de CO2 na produção suinícola é a respiração animal, seguida
decomposição da matéria orgânica que, sob condições aeróbicas ou anaeróbicas, também resulta na produção de CO2. Por ser o gás padrão
para comparação, o CO2 tem sido usado como parâmetro determinante
para a utilização de taxas mínimas de ventilação. Sugere-se que a concentração máxima de carbono deve situar-se abaixo de 3000 ppm para animais e 5000 ppm para trabalhadores. (NI et al., 2000).
A concentração total de CO2 tem aumentado desde a época
anterior à revolução industrial passando de 280 ppm a 379 ppm em 2005. A sua concentração média na atmosfera excedeu em muito, a
faixa natural durante os últimos 650.000 anos (de 180 a 300 ppm). A taxa de crescimento anual da concentração de CO2 foi maior de 1995 a
2005 (média: 1,9 ppm·ano-1) do que no período a partir do qual se começou a medição continua e direta da atmosfera (1960-2005, média: 1,4 ppm·ano-1), apesar de existir variações de crescimento de um ano para outro. (IPCC, 2007).
Metano – CH4
O CH4 é um gás inodoro, mais leve que o ar, asfixiante,
inflamável e explosivo, requerendo extremo cuidado no seu manejo. Concentrações acima de 1.000 ppm provocam dores de cabeça em humanos (LIMA, CABRAL e GONZALES, 2001).Este gás permanece na atmosfera por cerca de 12 anos em média e é 23 vezes mais eficaz na retenção do calor na atmosfera do que o CO2, durante um período de
100 anos. É produzido através de processos anaeróbicos dos dejetos animais, decomposição de organismos, fermentação entérica dos animais e na produção e distribuição de combustíveis fósseis (gás, petróleo e carvão) (AVALÁ, KIRKCHOF e PAVÃO, 1999). Sob condições aeróbias, o CO2 é o principal gás produzido na degradação de
dejetos, mas em anaerobiose predomina o CH4 (60% a 70%) (LIMA, CABRAL e GONZALES, 2001).
Na produção suinícola o gás é produzido e emitido a partir de unidades de produção, lagoas anaeróbias de tratamento e esterqueira. O CH4 é liberado para a atmosfera a partir da superfície terrestre, onde os
processos biológicos são responsáveis por aproximadamente 80% da emissão total, e os restantes 20% devem-se aos processos de extração e distribuição de gás natural e carvão, e à queima de combustíveis fósseis. (AVALÁ, KIRKCHOF e PAVÃO, 1999).
Em relação à concentração atmosférica total de CH4, esta
aumentou de um valor anterior à revolução industrial de aproximadamente 715 ppb para 1732 ppb no início da década de 90, sendo de 1.774 ppb em 2005. Tal concentração em 2005, ultrapassa em muito a faixa natural dos últimos 650.000 anos (320 a 790 ppb) o que mostra a possível relação entre o aumento da temperatura e as concentrações dos gases (IPCC, 2007).
O N2O é um GEE potente. As maiores emissões atribuídas à
produção suinícola são do nitrogênio aplicado como fertilizante em áreas agrícolas, incluindo o nitrogênio mineral e o que é aplicado através dos dejetos animais (VERGÉ; DYER; DESJARDINS, 2009).
Uma molécula de N2O com meia-vida na atmosfera estimada em
114 anos tem um Potencial de Aquecimento Global equivalente a 298 CO2 equivalente, embora o Painel Intergovernamental de Mudanças
Climáticas (IPCC), ainda utilize o valor 310 para análise de inventários de GEE. Por estas características, este gás é um dos gases mais importantes, embora a sua concentração atual na atmosfera seja muito pequena (aproximadamente 317 ppbv), número que aumentou significativamente em relação ao estimado no início do século passado (aproximadamente 275 ppbv). A maioria desse aumento ocorreu durante os últimos 50 anos, numa taxa anual de 0,7 ppbv. Acredita-se que a tendência de aumento das concentrações de N2O vai continuar nas
próximas décadas, principalmente pela tendência de expansão da área agrícola ou intensificação da agricultura nos países em desenvolvimento e crescente consumo de fertilizantes minerais nitrogenados. (LIMA, CABRAL e GONZALES, 2001).
O N2O é produzido principalmente durante duas transformações
biológicas do nitrogênio mineral: nitrificação, que converte amônio (NH4 +) em nitrato (NO3-), e a desnitrificação, que reduz o nitrato em
nitrogenio molecular (N2) (Figura 4)
Figura 4: Ciclo do Nitrogênio
Durante a desnitrificação, em comparação com a nitrificação, observa-se uma produção superior de N2O de aproximadamente 10%,
por unidade de nitrogênio transformado, o que constitui entre 80 e 95% do total das emissões deste gás. A aplicação dos dejetos no solo otimiza o uso de nitrogênio pelas plantas, ajudando a reduzir a sua perda através de desnitrificação. Uma vez que um solo saturado de água é propenso a condições anaeróbias, ele favorece também a desnitrificação de nitrato no solo por microrganismos anaeróbios, que primeiro transformam os nitratos em nitrogênio molecular (N) e posteriormente em N2O (LIMA;
CABRAL; GONZALES, 2001).
2.3. A INFLUÊNCIA DA SUINOCULTURA NO MEIO
AMBIENTE
Segundo a Política Nacional do Meio Ambiente (Lei 6.938/1981), entende-se por meio ambiente “o conjunto de condições, leis, influências e interações de ordem física, química e biológica, que permite, abriga e rege a vida em todas as suas formas”. Ainda nesse contexto, define-se impacto ambiental como “as alterações das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam a saúde, a segurança e o bem estar da população, as atividades sociais e econômicas, a biota, as condições do meio ambiente e a qualidade dos recursos ambientais” (Resolução CONAMA nº 001, de 23 de janeiro de 1986).
A gestão de resíduos e subprodutos da produção animal, especialmente os resultantes da atividade suinícola, vem tornando-se um problema de difícil solução. Nas últimas décadas do século XX, os ecossistemas de produção de suínos foram drasticamente modificados, concentrando-se de forma a alojar um maior número de animais por hectare de área disponível, ocupando pequenas áreas rurais, muitas vezes sem locais adequados para disposição dos resíduos da atividade (OLIVEIRA, 2001). Esta situação exige a fixação de parâmetros de dejetos no solo cada vez mais rigorosos pelos órgãos de fiscalização. Diferente de outros países que vêm enfrentando dificuldades em manter os seus rebanhos. Devido à produção excessiva de dejetos, da saturação das áreas para disposição agronômica, da contaminação dos recursos naturais e dos altos investimentos para o tratamento dos efluentes. O Brasil enquadra-se entre os países que possuem clima e disponibilidade de área e ainda um elevado potencial para aumentar os seus rebanhos.
Ainda assim, encontrar um modo de manejo adequado aos dejetos de suínos é o grande desafio para a sobrevivência das zonas de produção intensiva, em razão dos riscos de poluição das águas superficiais e subterrâneas por nitratos, fósforo e outros elementos minerais ou orgânicos e, do ar, pelas emissões de NH3, CO2, N2O e ácido sulfúrico
(H2S) (OLIVEIRA, 2002).
Segundo a legislação ambiental catarinense, é dever dos suinocultores adequar as estruturas de armazenamento dos dejetos segundo a Instrução Normativa 11 (IN-11) da FATMA, que define a capacidade máxima das edificações com base nos volumes de dejeto produzido. Seja qual for o tipo de criação, a suinocultura é uma atividade de grande potencial poluidor, face ao elevado número de contaminantes gerados pelos seus efluentes, cuja ação individual ou combinada, pode representar importante fonte de degradação dos recursos hídricos, do solo e do ar. (LIMA, NONES e PERDOMO, 2001).
A contaminação de corpos hídricos está entre os principais impactos provocados pelo uso inadequado dos dejetos de suínos, e pode ocorrer de forma direta, através do lançamento dos dejetos em rios, córregos ou lagos e, de forma indireta, através escoamento superficial e infiltração em pastagens e lavouras adubadas com os dejetos (SINOTTI, 2005). Os principais constituintes dos dejetos animais que impactam a água são: a matéria orgânica, os nutrientes (sendo N, P, K, Cu e Zn encontrados em maior quantidade) e as bactérias fecais. Os dejetos animais podem também aumentar a quantidade de material suspenso na água, alterando a sua coloração. Além disso, a adição dos nutrientes provindos dos dejetos suínos nos corpos d’água resulta no rápido aumento populacional das bactérias, que utilizam o oxigênio dissolvido da água para seu crescimento, ocasionando uma perda na qualidade ambiental e até a eutrofização. Os impactos que esses contaminantes provocam nos recursos aquáticos estão relacionados com a quantidade e o tipo de cada poluente que entra no sistema e com as características do corpo receptor (JACKSON, 1998; MIRANDA, 2007).
Em relação aos impactos gerados no solo, é muito comum no Brasil e, principalmente nos estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul, a utilização dos dejetos suínos como fertilizantes em áreas agricultáveis. (KONZEN, 2005). O processo constitui-se basicamente no armazenamento de dejetos líquidos em esterqueiras ou em biodigestores, seguindo-se a sua aplicação no solo. Inicialmente, os dejetos devem ser armazenados durante o período de 120 dias com a finalidade de garantir, por meio de processos anaeróbios, a
decomposição do material carbonáceo, a transformação de compostos nitrogenados e a adsorção do fósforo, além da redução dos patógenos conforme a IN-11 (Fundação do Meio Ambiente, 2009).
A utilização dos dejetos suínos como fertilizante no solo deve-se ao fato de que os elementos químicos que esse subproduto orgânico possui, ao serem adicionados podem fornecer nutrientes para o desenvolvimento das plantas. Tais nutrientes após a sua mineralização tem a mesma função que os fertilizantes químicos (SEGANFREDO, 1999). Porém, de acordo com Girotto (2007), ao contrário dos fertilizantes solúveis que podem ser formulados para condições especificas de cada tipo de solo e cultura, os dejetos apresentam simultaneamente, nutrientes em quantidades desproporcionais em relação às necessidades reais das culturas instaladas.
Apesar da legislação vigente em Santa Catarina estipular o limite de aplicação de dejetos nas lavouras e pastagens em 50m³·ha -1·ano-1(IN-11) (Fundação do Meio Ambiente, 2009), a contínua concentração da suinocultura em microrregiões e o aumento dos SPAC, tornam cada vez mais crítica a relação de possibilidade de aplicação dos dejetos suínos por área agrícola disponível, resultando no excesso de nutrientes em relação à capacidade de absorção do solo/extração das plantas, dificultando inclusive o cumprimento da lei. Na medida em que este excesso perdura, além de originar desequilíbrios na química do solo, inclusive com o acúmulo de elementos tóxicos (principalmente de metais pesados e poluentes orgânicos), pode também ocorrer a poluição das águas superficiais e subsuperficiais, como consequência da movimentação dos nutrientes através da erosão e lixiviação contaminação da água subsuperficial, além de causar odores desagradáveis oriundos da volatilização de compostos e emissão de gases de efeito estufa. Isso ocorre não apenas pela aplicação de altas doses de dejetos, mas também pelo uso continuado desses resíduos nas mesmas áreas (KONZEN, 2005).
A emissão de gases resultante do processo de criação de suínos, aliado aos problemas da perda de nutrientes em estado líquido, constitui importante fonte de conflito entre os criadores e a sociedade. A degradação biológica do material orgânico (por exemplo, fezes, urina e ração) produz gases que a partir de determinadas concentrações podem tornar-se tóxicos e afetar a saúde tanto animal quanto humana. A incidência de doenças, relacionadas à perda da qualidade do ar nas edificações para suínos vem apresentando um aumento considerável nos últimos anos, em função do alto nível de confinamento praticado. As
defesas pulmonares dos suínos dependem fortemente de dois fatores relacionados com a proteção das vias aéreas inferiores e dos alvéolos: o mecanismo de limpeza muco-ciliar e a atividade dos macrófagos alveolares. Esses dois mecanismos são influenciados pelo excesso de gases nas instalações (BARCELLOS et al., 2008, KUMER et al., 2009).
Estima-se que 50% dos suínos criados em sistema de produção intensivos apresentam problemas de saúde e muitos criadores tornam-se incapacitados para o trabalho aos 50 anos de idade, como decorrência de danos provocados em seu sistema respiratório. O CH4, o CO2, a NH3 e o
H2S são os gases de maior interesse para a suinocultura (LIMA, NONES
e PERDOMO, 2001).
A Tabela 1 mostra um pequeno resumo do impacto que esses gases podem causar aos trabalhadores e animais quando presentes no ar ambiente.
Tabela 1: Propriedades dos principais gases provenientes de dejetos
Fonte: Midwest Plan Service (1968) apud (LIMA, NONES e PERDOMO, 2001).
Quando se aborda os impactos gerados no ar resultantes da produção suinícola, deve-se observar no âmbito micro regional e em macro escala. Em níveis macro regionais, o impacto da suinocultura pode integrar-se na escala global junto às emissões de GEE, colaborando com o aquecimento global. Em nível micro regional tem-se como principal efeito, a produção de gases tóxicos dentro das instalações suinícolas, que podem promover o aparecimento de enfermidades no produtor e no animal, além do desconforto no ambiente de confinamento, proveniente de insetos e maus odores. (BELLI FILHO et al., 2007). Ainda neste contexto, entre os principais gases gerados dentro das instalações suinícolas que não os GEE, dá-se destaque à NH3
A emissão de outros gases na suinocultura
Além dos GEE, existem também, os gases precursores que são compostos atmosféricos não considerados GEE, mas que têm efeito sobre as suas concentrações. Isto ocorre, uma vez que contribuem para os processos físico-químicos que regulam os seus níveis de produção ou dissipação, como é o caso da NH3.
Assim como em outras atividades agropecuárias, a produção intensiva de suínos apresenta riscos de enfermidades por agentes físicos, químicos e biológicos. O processo produtivo gera resíduos que podem trazer danos ao ambiente, aos animais e ao homem. Por exemplo, os dejetos possuem alta capacidade de poluição, seja na forma sólida, líquida ou gasosa, e contribuem para a geração de poluição. Na forma gasosa, prevalecem os gases, principalmente a NH3 e o H2S (SAMPAIO;
NÄÄS, 2001).
A NH3 é um gás mais leve que o ar, hidrosolúvel e de odor
penetrante e irritante. A sua presença é detectada em concentrações de 5 ppm, mas a partir de 25 ppm é irritante aos olhos e ao trato respiratório estando associada aos processos de acidificação do solo. A quantidade de NH3 volatilizada depende do teor de nitrogênio presente nos dejetos
(LIMA, NONES e PERDOMO, 2001). A proporção de nitrogênio orgânico e amoniacal nos dejetos suínos varia em função do seu estado natural (fresco). Esta variação ocorre de meio a meio (50 à 50%) para um dejeto após a excreção pelos suínos (algumas horas) para ¼ à ¾ em dejetos de mais de 3 dias. Entretanto, após a mistura entre fezes e urina, formando o dejeto liquido, o nitrogênio presente na urina é transformado rapidamente em nitrogênio amoniacal (OLIVEIRA, 2002).
A NH3 é um poluente que resulta da decomposição microbiana de
compostos nitrogenados excretados. No caso de suínos, a uréia existente na urina destes animais é a principal fonte, e emitida na sua forma volátil para o ar, possui alta solubilidade em água, por isso quando chove se diz que houve lavagem do ar ambiente. Este gás está ligado a enfermidades respiratórias e redução no desenvolvimento dos animais a partir de 20 ppm. (FELIX; CARDOSO 2004). A emissão deste gás a partir da produção de suínos e dos fertilizantes constitui cerca de 90% do total das emissões de NH3 por fontes antropogênicas (NI et al.,
2000). As emissões de NH3 em granjas suinícolas, esterqueiras ou
durante o espalhamento dos dejetos nos solos agrícolas são fontes indiretas de emissões de GEE. Pode-se estimar que dentro das condições atuais de produção de suínos, sobre os 8,7 kg de Nitrogênio necessários
à produção de um animal desde o seu nascimento até ao abate (incluindo-se a alimentação da porca), 1/3 do N é retido no animal, 1/3 é perdido na volatilização da amônia e 1/3 permanece nos dejetos podendo ser usado na agricultura (OLIVEIRA, 2002). A NH3 como
indicado anteriormente, não é considerada um GEE, porém as suas emissões difundidas no ambiente constituem uma fonte indireta após a sua deposição no solo e dos processos de nitrificação e desnitrificação (transformações biológicas) (FEDERAÇÃPO DOS CRIADORES DE SUÍNOS DO QUEBEC, 2009). A Figura 5 esquematiza o ciclo do nitrogênio dentro da produção suinícola.
Figura 5: Ciclo do nitrogênio da produção de suínos
Fonte: Dourmad, 1999 apud Oliveira, 2002.
Sulfeto de Hidrogênio H2S
O H2S, também conhecido como ácido sulfídrico ou gás
sulfídrico é um gás incolor de odor forte, tóxico, mais denso que o ar e tem como principal fonte de geração, a decomposição anaeróbia de dejetos animais por bactérias. Pode causar sérios danos à saúde humana e animal, estando relacionado com a redução do desenvolvimento dos
animais. Exposições durante 1 hora a concentrações de 200 ppm podem provocar náuseas e inquietação nas pessoas, dores de cabeça à 500 ppm e morte acima de 1000 ppm. A concentração máxima admissível na edificação é de 10 ppm. (LIMA, NONES e PERDOMO, 2001; FELIX; CARDOSO, 2004)
Embora a sua produção em esterqueiras seja menor do que a de outros gases, o fato de ser mais denso, faz com que sua concentração aumente com o passar do tempo, requerendo cuidados especiais na retirada dos dejetos. É detectado na concentração de 0,01 ppm ou mais, e na concentração entre 50-200 ppm pode acarretar sintomas nos leitões tais como: perda de apetite, fotofobia, vômitos e diarreias (LIMA, NONES e PERDOMO, 2001).
A emissão de H2S é resultante do processo de biodegradação da
matéria orgânica em meio anaeróbico. Quando emitido é transformado em dióxido de enxofre (SO2), que por sua vez reage com oxigênio e se
transforma em trióxido de enxofre (SO3). Este, na presença de água
origina o ácido sulfúrico, podendo formar as denominadas chuvas ácidas.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. ENQUADRAMENTO DA PESQUISA
A fim de alcançar os objetivos propostos nesta pesquisa desenvolveu-se as atividades em função das seguintes etapas:
Etapa I: visita exploratória a diversas unidades de produção indicadas pela agroindústria (BRF), na fase fisiológica de crescimento/terminação (julho de 2012);
Etapa II: seleção da unidade suinícola na qual foi desenvolvida a atividade de campo, escolhendo-se aquela que apresentava as melhores condições para a execução das atividades necessárias (julho e agosto de 2012);
Etapa III: acompanhamento e coleta de amostras do ar ambiente em campo e avaliação de dados obtidos na unidade de produção (novembro e dezembro de 2012) e avaliação do consumo total de água, produção de dejetos e crescimento animal da unidade de produção (novembro de 2012 a janeiro de 2013) [metodologia Tavares (2012)]. Caracterização da Propriedade
A escolha da propriedade para realização dos trabalhos de campo relacionados à presente pesquisa baseou-se em critérios avaliados anteriormente por Tavares (2012) em relação a: consumo de água da unidade de produção, volume de dejetos produzidos, condições de exequibilidade das atividades na unidade e capacidade do produtor em executar em conjunto com a equipe de campo todas as tarefas agendadas. Dentre as diversas unidades visitadas, a selecionada localiza-se no município de Arabutã, na microrregião de Concórdia, meio oeste catarinense (Figura 6). Esta caracteriza-se como uma unidade de crescimento/terminação com capacidade de alojamento para 620 animais e mão-de-obra familiar. A instalação estudada possui orientação leste-oeste para a entrada de ar, cortina lateral, e ventilação natural que é empregada principalmente com objetivos térmicos.
Figura 6: Regiões e municípios visitados para seleção da unidade.
Produção de Gases de Efeito Estufa e Amônia
O conhecimento global das emissões gasosas em sistemas de produção animal e na armazenagem dos efluentes é importante para a gestão dos efluentes do ponto de vista de utilização como fertilizante orgânico ou para proteger as fontes de água. O conhecimento da natureza destas perdas gasosas passa a ser importante para minimizar a transferência de poluição do ar em casos de emissões elevadas
A metodologia simplificada utilizada para a determinação das emissões de gases em edificações para a criação de suínos foi desenvolvida pelo Institute National de la Recherche Agronomic (INRA)-França (ROBIN et al., 2003; ROBIN et al., 2009). Este método simplificado permite calcular as emissões dos principais GEE gerados em um sistema de produção de suínos (CO2,CH4, N2O), bem como de
NH3. Segundo Robin (2011) a metodologia permite o cálculo das
emissões com controle dos seus erros em 20% a 30%, em valores anuais no sistema de produção considerado. A metodologia tem como base o balanço de massa pela determinação de nutrientes a partir da avaliação de um ciclo de produção de suínos, onde a caracterização físico-química dos dejetos e da ração e as características dos animais são avaliadas.
O uso do analisador de gás preciso (INNOVA 1412) permitiu observar as concentrações mais diluídas de gases, por exemplo, CH4 e
N2O.
A produção de gases foi determinada através da realização de duas coletas semanais na unidade de produção, onde foi amostrado o ar ambiente no interior das edificações, no seu exterior e no interior das canaletas tipo fechadas (Figura 7) por um período total de quarenta e cinco dias.
Figura 7: Canaletas presentes na propriedade (tipo fechada)
Nas coletas de ar (N= 16) foram utilizados sacos TEDLAR e a uma bomba para sucção de ar. Os sacos TEDLAR foram acoplados a um pequeno tubo que os conectavam à bomba de ar enquanto, outro tubo, com o auxílio de um bastão (Figura 8), também conectado à bomba, que capta o ar no interior e exterior da edificação.
Figura 8 Equipamentos utilizados na coleta de gases.
Para maior representatividade das amostras, o ar do interior da edificação foi coletado em cada uma das baias (Figura 9 a) para um
período total de coleta de vinte e cinco minutos. O ar exterior foi captado ao longo de toda a extensão da edificação, em suas laterais, a uma distância aproximada de três metros do prédio também por vinte e cinco minutos, em média. Por fim, o ar nas canaletas foi captado em seis pontos específicos, localizados no início, meio e fim de cada edificação (Figura 9 b). Anteriormente à coleta do ar nas canaletas, foi feito o revolvimento dos dejetos presentes no seu interior, a fim de facilitar a liberação dos gases ali contidos.
Figura 9 a: coleta de gases no interior da edificação Figura 9b: coleta de gases nas canaletas
Após a coleta da amostra de ar nos sacos TEDLAR, estes foram levados para laboratório, de modo a ser analisado o seu conteúdo com o auxílio do Innova Analyser (Figura 10).
Figura 10 – Innova Analyser
O sistema de funcionamento do equipamento baseia-se na detecção fotoacústica infravermelha tendo a capacidade de medir
