10º Encontro Nacional de Tecnologia Química
Realizado em Goiânia/GO, de 04 a 06 de Setembro de 2017.
ISBN: 978-85-85905-20-0

TÍTULO: APLICAÇÃO DE VINHAÇA EM SOLOS ERODIDOS PARA ALTERAÇÕES BENÉFICAS DE SUAS PROPRIEDADES QUÍMICAS

AUTORES: Cunha, A.P. (IFG) ; Avila Junior, A.C. (IFG) ; Avila, A.R.S. (IFG) ; Rosa, J.C. (IFG) ; Santos, T.L.P. (IFG) ; Barreto, T.P. (IFG) ; Rios, F.P. (IFG) ; Batalione, G. (IFG) ; Oliveira, J.C. (IFG) ; Luz, M.P. (FURNAS)

RESUMO: Investigou-se os benefícios da aplicação da vinhaça, um material rico em nutrientes, matéria orgânica, elevada DBO e baixo pH, subproduto da produção do etanol, na moderação de processos erosivos advindos do aumento do escoamento superficial de águas pluviais. As amostras de solo coletadas em campo foram submetidas a ensaios de caracterização físico-química e de erodibilidade, com o uso do aparelho de Inderbitzen (1961). Comparou-se a produção de sedimentos de solos tratados com aspersão de vinhaça e outros apenas com água em taxas de aplicação distintas. A eficácia da vinhaça na mitigação de processo erosivo instaurado foi confirmada pelo aumento da disponibilidade de nutrientes, do teor de matéria orgânica, da capacidade de troca catiônica (CTC) e da atividade microbiológica.

PALAVRAS CHAVES: Troca catiônica; Inderbitzen; Vinhaça

INTRODUÇÃO: As constantes modificações antrópicas no meio ambiente têm desencadeado impactos ambientais que vêm a afetar diretamente a sociedade. Nesse contexto a erosão é uma das consequências mais expressivas que ocorre nos solos. Sendo assim a vinhaça é um elemento que pode contribuir para a mitigação dos processos erosivos, especificamente na redução da produção de sedimentos. A vinhaça é considerada um conjunto de águas residuais do processo de produção industrial do etanol, cujas características químicas variam ao longo do tempo de operação. De acordo com dados da Associação Brasileira de Produtos Derivados da Cana Açúcar, na produção de 1 L de etanol, são gerados de 10 a 18 litros de vinhaça. O Brasil ainda busca formas viáveis e definitivas para o aproveitamento de toda a vinhaça produzida, uma vez que essa produção cresceu desenfreadamente com o sucesso na substituição do consumo de combustíveis fósseis pelo etanol desde a criação do programa Proálcool (Programa Nacional do Álcool). Uma característica física da vinhaça é a sua coloração marrom escura, que ocorre devido à presença de compostos fenólicos como: melanoidinas, ácido tânico e ácido húmico (MORAES et al, 2015; ESPANÃ-GAMBOA et al, 2011). Devido a presença de altos teores de nitrogênio (N), potássio (K), cálcio (Ca), fósforo (P) e magnésio (Mg), além de seu baixo pH e presença de matéria orgânica, a vinhaça é um efluente com grande poder poluente (MATOS et al, 2013; ZOLIN et al.,2011). O maior desafio relativo aos métodos corretos de descarte desse resíduo é a excessiva quantidade de vinhaça gerada pela produção industrial do etanol, e a necessidade de seu manejo ser realizado de modo a garantir a mitigação do impacto ao meio ambiente (SADEGHI et al, p. 484, 2016).

MATERIAL E MÉTODOS: Para a realização dos experimentos foram coletadas amostras pertencentes ao município de Goiânia estado de Goiás, situada no Km 08 da GO-020. As amostras foram divididas em deformadas e indeformadas, sendo que as indeformadas foram retiradas ao se cravar no solo os moldes de chapa metálica de 10 cm de largura e comprimento, 5 cm de altura e 0,18 cm de espessura, com auxílio de um extensor e posteriormente envolvidas em papel filme. As amostras deformadas foram extraídas com auxílio de uma pá e utilizadas para caracterização física do solo. O material foi levado para o laboratório de solos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás campus Goiânia para realização dos ensaios. Dos 40 corpos de provas coletados de amostras indeformadas, 20 receberam aplicação de vinhaça e os outros 20 restantes foram tratados apenas com água, sendo efetuada a aplicação manualmente em doses de 50 ml semanais até que fossem obtidos diferentes grupamentos de corpos de provas com taxas de 1,0; 2,0 e 3,0 mL.cm-2. A definição da taxa de aplicação foi embasada na norma da CETESB P4.231/2015. Foi estabelecido um tempo de cura de 21 dias e os ensaios de erodibilidade foram realizados em aparelho similar ao proposto por Inderbtizen (1961), a amostra de solo é submetida à simulação de escoamento superficial através do uso de um canal hidráulico artificial. Amostras de solo natural e contendo vinhaça foram examinadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) nos laboratórios de Furnas e submetidas a análises químicas para determinação do pH; da Capacidade de Troca Catiônica (CTC); Saturação por base total e teor de matéria orgânica. Destaca-se que estes índices fornecem indicativos do grau de fertilização do solo e compõem diretrizes avaliativas do manual da Embrapa DF.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Com base nos resultados dos ensaios de caracterização física o solo foi classificado como CL (argila de baixa compressibilidade), segundo o Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS), descrita pela norma D2487 da American Society for Testing Materials (ASTM, 2011). Os ensaios de erodibilidade indicaram que a melhor taxa de aplicação de vinhaça foi de 2 mL.cm-2. É sabido que as águas pluviais ao entrarem em contato com o solo são absorvidas por ele até exceder sua taxa de infiltração, iniciando o processo erosivo (WANG et al., 2014). A capacidade de mitigação do processo erosivo com o uso da vinhaça foi confirmada pela formação de uma rede / trama protetora na superfície do solo o que reduz a perda de sedimentos advinda do escoamento superficial. A formação da rede pode ser vista nas imagens de MEV, (Figura 1). A comparação dos resultados das análises químicas do solo natural e do solo contendo vinhaça estão apresentados na Tabela 1. Indicam poucas alterações do pH, semelhante ao que foi obtido por Barros et al. (2010), que estudaram o efeito da aplicação da vinhaça de um Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico, cultivado com cana-de-açúcar por um período de 10 anos. O aumento dos nutrientes em todas as composições de adição de vinhaça elevou a Capacidade de Troca Catiônica (CTC), sendo apenas o H e Al que sofreram redução percentual. Ambas situações são consideradas benéficas para a fertilização do solo. Outro parâmetro relevante refere-se à saturação por Base (V), os solos com valores iguais ou superiores a 50% são classificados como solos eutróficos, e de boa fertilidade; e inferiores a 50% são classificados como distróficos e de baixa fertilidade. A adição de vinhaça ao solo com taxa superior a 2 mL.cm-2 elevou este parâmetro chegando à condição eutrófica.

FIGURA 1

Imagens da microestrutura do solo sem (A) e com aplicação de vinhaça (B) obtidas por microscópio eletrônico de varredura (MEV)

TABELA 1

Resultados da Caracterização Química do Solo

CONCLUSÕES: Comprovou-se que a vinhaça auxilia na redução de erosões e que dentro das taxas aplicadas a que demonstrou melhor eficácia foi a de 2,0 mL.cm-2 sendo capaz de reduzir a erodibilidade e melhorar as características químicas do solo. Percebeu- se que a adição de vinhaça não provocou acidificação do solo, mas elevou o valor percentual da saturação por base, chegando à condição eutrófica. Houve aumento da CTC e dos macronutrientes. Ressalta-se que essa pesquisa foi desenvolvida a partir do apoio e bolsa de iniciação científica, com recursos do PIBITI 2016 IFG/Campus Goiânia.

AGRADECIMENTOS: Ao Núcleo de Estudos e Pesquisas em Engenharia Civil e Meio Ambiente (ENCIMA) do IFG Goiânia; e à Eletrobras Furnas pela realização das análises de MEV.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ASTM- America Society for Testing of Materials.D2487-Standard practice of classification of soils for engineering purposes (unified soils classification system). ASTM International, West Conshohoken, Pennylvania, 2011.

BARROS, R. P.; VIÉGAS, P. R. A.; SILVA, T. L.; SOUZA, R. M.; BARBOSA, L.; VIÉGAS, R. A.; BARRETTOS, M. C. V.; MELO A. S. Alterações em atributos químicos de solo cultivado com cana-de-açúcar e adição de vinhaça. Pesquisa Agropecuária Tropical, v.40, n. 1, p.341-346, 2010.

CETESB. Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Vinhaça – Critérios e procedimentos para aplicação no solo agrícola: P4. 231. São Paulo, 2015.

ESPAÑA-GAMBOA, E.; MIJANGOS-CORTES, J.; BARAHONA-PEREZ, L.; DOMINGUEZ-MALDONADO, J.; HERNÁNDEZ-ZÁRATE, G.; ALZATE-GAVIRIA, L. Vinasses: characterization and treatments. Waste Management & Research, nº 29, 1235-1250, 2011.

INDERBITZEN, A.L. An erosion tests for soils. Material reseach and standarts. Philadelphia, v. 1, n. 7, p. 553-554, 1 july. 1961.

MATOS, A. T. de; GARIGLIO, H. A. de A.; LO MONACO, P. A. V.; Deslocamento miscível de cátions provenientes da vinhaça em colunas de solo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, nº 17, 743-749, 2013.

MORAES, B. S.; ZAIAT, M.; BONOMI, A. Anaerobic digestion of vinasse from sugarcane ethanol production in Brazil: Challenges and perspectives. Renewable & Sustainable Energy Reviews, nº 44, 888-903, 2015.

SADEGHI, S. H.; HAZBAVI, Z.; HARCHEGANI, M. K. Controllability of runoff and soil loss fromsmall plots treated by vinasseproduced biochar. Science of the Total Environment, nº 541, 483-490, 2016.

WANG, G. et al. Relationship between soil erodibility and modeled infiltration rate in different soils. Journal of Hydrology, China, 26 junho 2015, v. 522, p.408-418. Disponível em: <http://www-sciencedirect-com.ez122.periodicos.capes.gov.br/science/article/pii/S0022169415004576?via%3Dihub#>. Acesso em: 22 jun. 2017.

ZOLIN, C. A.; PAULINO, J.; BERTONHA, A.; FREITAS, P. S. L. de; FOLEGATTI, M. V. Estudo exploratório do uso da vinhaça ao longo do tempo: I. Características do solo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, nº 15, 22-28, 2011.