OpAA74-Gonçalo Amarante (Draft)

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ISSN: 2177-6504

BIOENERGÉTICO: cana, milho, agave, açúcar, etanol, biogás, bioeletricidade e carbono ano 19 • número 74 • Divisão C • Nov-Jan 2023

todas as energias do sistema bioenergético 1

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Índice

agave: a cana do sertão nordestino

agave nos solos do sertão brasileiro:

sinergia entre energia e sequestro de carbono

Aproximadamente, um terço da população rural nos países em desenvolvimento vive em regiões áridas e semiáridas, enfrentando escassez recorrente de água e insegurança alimentar.

Além disso, essas regiões são as mais vulneráveis aos atuais e futuros cenários de mudanças climáticas. No Brasil, o semiárido se estende por 12% do território nacional (900.000 km2) e abriga cerca de 28 milhões de pessoas, englobando os nove estados da região Nordeste e a parte norte do estado de Minas Gerais.

O regime climático característico, marcado por chuvas escassas (<800mm), elevadas taxas de evapotranspiração (até 2500 mm ano-1) e longos períodos de seca, consiste em um dos maiores desafios para a sustentabilidade da agricultura e da manutenção dos ecossistemas naturais da região. Estudos recentes apontam para uma intensificação de processos, como a desertificação na última década, principalmente em áreas de pastagem e do bioma caatinga, impactando, portanto, os ecossistemas naturais e agrícolas. Nesse contexto de degradação, o combate à perda e à depauperação dos solos do semiárido despontam como um dos maiores desafios da ciência para um futuro marcado por um cenário de mudanças climáticas.

O solo constitui-se como o maior reservatório de carbono (C) terrestre e, portanto, é peça-chave no combate à desertificação, às mudanças climáticas e à promoção de segurança alimentar.

Estima-se que a quantidade de carbono estocada nos solos até um metro de profundidade está em torno de 1.550 Pg de C, o que representa cerca de três vezes a quantidade de C presente na biosfera (vegetação e animais) e duas vezes a quantidade contida na atmosfera terrestre.

Somente nos primeiros 30 cm, estocam quase a mesma quantidade de C (800 Pg) armazenada no compartimento atmosférico. Portanto sistemas de produção baseados em práticas de manejo que favoreçam a captura de C atmosférico pelas plantas e aumento dos estoques de C do solo contribuem significativamente para a redução das concentrações de C na atmosfera e, por consequência, na atenuação do efeito estufa e das mudanças climáticas globais.

Nesse contexto, o solo é um componente fundamental dentro do BRAVE – Programa Brasileiro para o desenvolvimento do Agave. Apesar da enorme dimensão do semiárido brasileiro, o projeto, em uma primeira fase, irá concentrar suas atividades no sertão da Bahia, região conhecida como “Território do Sisal”. Essa região é marcada por solos típicos (representativos) do semiárido brasileiro, com predominância de Planossolos, Neossolos (Litólicos e Regolíticos), Luvissolos e Vertissolos, conforme demonstrado na figura 1.

Os Planossolos se caracterizam por aumentos expressivos de argila em profundidade e, portanto, pela presença de um marcado gradiente textural em profundidade.

No Brasil, o semiárido se estende por 12% do território nacional (900.000 km2) e abriga cerca de 28 milhões de pessoas, englobando os nove estados da região Nordeste e a parte norte do estado de Minas Gerais. "

Maurício Roberto Cherubin

Professor do Departamento de Ciência do Solo da Esalq/USP

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Coautores: Tiago Osório Ferreira e Carlos Eduardo Pellegrino Cerri, Professores do Depto de Ciência do Solo da Esalq/USP

Opiniões 1. MAPA DOS SOLOS PREDOMINATES NA REGIÃO DO TERRITÓRIO DO SISAL - ESTADO DA BAHIA

LATOSSOLO

PLANOSSOLO

VERTISSOLO

ARGISSOLO

NEOSSOLO REGOLÍTICO

NEOSSOLO REGOLÍTICO

LUVISSOLO

São solos com severas limitações do ponto de vista físico-hídrico, em especial com relação à drenagem e infiltração de água e, comumente químicas, como por exemplo a presença de sais.

Os horizontes de subsuperfície, caracterizados por elevada densidade e baixa condutividade hidráulica, favorecem eventos de má drenagem durante as épocas de chuva, assim como a falta de aeração para o sistema radicular das plantas e a erosão.

Os Neossolos Litólicos e Regolíticos são, por sua vez, marcados pela baixa profundidade efetiva e pela presença de contato com a rocha dentro dos primeiros 50cm de solo (e.g., Neossolos Litólicos), ou logo abaixo (e.g., Neossolos Regolíticos). São solos marcados pela presença de cascalho, ocasionalmente associados a afloramentos de rocha (Figura 2) e que, muitas vezes, apresentam pedregosidade e rochosidade no terreno. Em alguns casos, encontram-se associados a condições de relevo mais movimentado, com declividades acentuadas. Na região do sisal, os solos dessa ordem encontram-se associados a diferentes tipos de rochas, em especial aos terrenos marcados pela presença de rochas graníticas e gnáissicas.

Os Luvissolos englobam solos que apresentam diferenciação textural dentro do perfil (horizonte superficial empobrecido em argila seguido de um horizonte com acúmulo de argila em subsuperfície), pela presença de argilas de alta atividade e de alta fertilidade química. São, em geral, solos pouco profundos, com baixos teores de carbono orgânico e, usualmente, com pedregosidade na superfície.

2. Cultivo de agave em Neossolos com pedregosidade acentuada e associados a afloramentos de rochas (São Domingos, BA).

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agave: a cana do sertão nordestino Os Vertissolos, por sua vez, são solos argilosos com altas proporções de argilas expansivas e que, portanto, comumente formam rachaduras profundas nas épocas secas. São solos de elevada fertilidade natural, entretanto, com características físicas que dificultam seu manejo em condições de uma agricultura pouco tecnificada.

Dadas as características dos solos presentes, o manejo torna-se bastante complexo e desafiador. No BRAVE, serão estudadas alternativas de manejo que visem aumentar o sequestro e estabilização do C do solo e, assim, estabelecer sistemas de produção que resultem em um balanço de C positivo. Para tanto, uma das metas do BRAVE será o estabelecimento de práticas de manejo que irão incrementar a produção de biomassa do agave e consequente quantidade de C atmosférico (CO2) capturado por essas plantas. Em paralelo, serão estudados sistemas de produção intensificados, associando práticas

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de manejo que adicionem C aos solos (Figura 3) por outras vias, como: 1) consorciação do agave com plantas de cobertura, como capim buffel (Cenchrus ciliares), com ou sem integração com pecuária (caprinos, ovinos e bovinos), 2) adição de resíduos orgânicos frescos, como o resíduo da desfibração do sisal e estercos, e 3) adição de biochar (biocarvão), um composto orgânico obtido a partir da pirólise da biomassa, que poderá ser produzido a partir do cultivo de plantas adaptadas ao sertão, como o pau-de-rato (Poincianella pyramidalis).

O estabelecimento de novos modelos de produção de agave no campo, fazendo uso de técnicas inovadoras de manejo adaptadas à realidade da agricultura no sertão nordestino, tem o potencial de fazer da cultura do agave uma matriz de transformação da realidade social, econômica e ambiental de uma das regiões mais extensas e singulares do Brasil.

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agave: a cana do sertão nordestino

a odisseia para o desenvolvimento de uma

cana para o sertão

No nosso planeta, à exceção das fontes nucleares, toda a energia utilizada pela civilização vem do sol. Mesmo quando utilizamos o petróleo (ou o carvão), que tiramos de debaixo da terra ou do solo oceânico, estamos nos apropriando de uma fotossíntese ancestral, que ficou retida nos “cadáveres” de animais, plantas e, principalmente, microrganismos fotossintetizantes, ao longo de bilhões de anos. Trata-se de uma poupança de energia extraordinária, de que o homem lançou mão de forma intensa a partir do desenvolvimento das máquinas que deram origem à Revolução Industrial.

De forma extremamente simplificada, tudo passa pela “equação da biomassa”: “energia solar + água + CO2= biomassa”, que dá início a uma longa “cadeia de valor”, que vai desde os organismos fotossintetizantes, na base dessa cadeia, até aqueles que se alimentam dos que se alimentaram da biomassa. Quando colocamos a civilização nessa cadeia, o que fazemos é exatamente a mesma coisa: utilizamos a biomassa, viva ou morta, como fonte de energia para absolutamente tudo o que fazemos, desde a nossa alimentação até as transformações industriais mais sofisticadas.

No fundo, é tudo parte de um mesmo fluxo de energia, que não se cria nem se destrói, apenas se transforma. Por exemplo, vamos pensar que plantamos cana e, com ela, produzimos etanol, biometano e bioeletricidade; o biometano será utilizado para movimentar todas as máquinas da usina, e o excedente será convertido em hidrogênio verde; o CO2 puro da fermentação será enterrado ou usado como base carbônica para a produção de novos combustíveis usando a bioeletricidade (o chamado E-Fuel), entre outras inovações.

Essas plantas são capazes de produzir, após cerca de 5 anos, o total de mais de 800 toneladas de biomassa por hectare, o que geraria cerca de 7.500 l de etanol 1G e 2G por hectare/ano quando anualizado. "

Gonçalo Amarante Guimarães Pereira Professor do Instituto de Biologia da Unicamp e Coordenador do Laboratório de Genômica e bioEnergia

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Opiniões Em uma situação como essa, quando fazemos as contas a partir das Análises de Ciclo de Vida (ACV), vamos verificar que “queimar” etanol em um carro flex representará captura líquida de carbono, por mais contraintuitivo que pareça. As diversas transformações da energia levaram ao sequestro líquido do carbono.

Entretanto, o mesmo não se dá com a queima dos combustíveis fósseis, cujo processo simplesmente aumenta a quantidade de gases de efeito estufa na atmosfera, sem qualquer reciclo. Apenas para termos uma ideia do que isso significa, quando a atmosfera do planeta aumenta em um grau de temperatura devido ao aumento da concentração desses gases, isso representa uma retenção de cerca de 1x1019 kJ de energia solar a mais, um valor que representa, aproximadamente, toda a reserva de petróleo existente no planeta...

Isso é muita energia, que normalmente seria simplesmente refletida e encaminhada de volta para o espaço. Como ela ficou retida, ela tem que sair de alguma forma, e, como aprendemos nas aulas de física da escola, essa dissipação ocorre sob a forma de trabalho, ou seja, uma massa que é transportada de um ponto para outro.

Essa massa são os fluidos, tanto o ar como os líquidos. Esses fluidos, catapultados por essa tremenda energia, acabam gerando alterações nas correntes de ar e oceânicas, que levam à aceleração das alterações climáticas.

Como resultado prático, modifica-se o zoneamento geográfico, ou seja, onde hoje se planta milho (porque temos chuvas regulares), amanhã não será mais possível; onde hoje se planta cana de sequeiro, por causa dos rios voadores que vêm da Amazônia, amanhã não haverá mais água suficiente; onde hoje é floresta, amanhã poderá ser savana, gerando um efeito dominó destruidor para toda a cadeia dependente da água que esse sistema exuberante coloca na atmosfera.

Em resumo, esse é o problema, que parte da “equação da biomassa”. Precisamos aumentar a produção de biomassa, para reter mais CO2 e, assim, reduzir a energia acumulada na atmosfera, o que “pacificaria” o clima.

Entretanto, para isso, precisamos de água para irrigar as nossas culturas, que está em falta exatamente como consequência desse processo. Portanto, um típico dilema do quem vem primeiro, o ovo ou a galinha.

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agave: a cana do sertão nordestino É exatamente para resolver isso que estamos lançando um grande Programa, cujo nome reflete a sua ambição: BRAVE – Brazilian Agave Development. O princípio é simples. Analisando a biosfera, sabemos da existência de um conjunto de plantas capazes de viver no semiárido devido a um metabolismo fotossintético especial, denominado CAM. A estratégia é fechar os estômatos (uma espécie de pequenas boquinhas presentes nas folhas) durante o dia, quando está quente, e abri-los durante a noite para permitir a entrada de CO2.

Esse CO2 é, então, concentrado sob a forma de um ácido (o que explica, por exemplo, a acidez do abacaxi), que vai liberar esse CO2 capturado durante o dia, já dentro da planta, permitindo que ela finalize a fotossíntese. Em alguns poucos casos, esse processo permite não apenas a sobrevivência das plantas, mas uma grande produtividade em biomassa. Esse é exatamente o caso de espécies do gênero agave, que possuem grande variabilidade, algumas acumulando mais açúcar no seu pseudocaule, como a A. tequilana, enquanto outras acumulam mais fibras nas suas folhas, como a A. sisalana. Fazendo um paralelo com a cana, é como se tivéssemos a cana-de-açúcar e a cana-energia.

Os número são extraordinários. Essas plantas são capazes de produzir, após cerca de 5 anos, o total de mais de 800 toneladas de biomassa por hectare, o que geraria cerca de 7.500 l de etanol 1G e 2G por hectare/ano quando anualizado. Esses números são muito próximos ao da cana.

Entretanto, são obtidos em áreas de semiárido, com chuvas escassas e irregulares e pouquíssima adição de fertilizante. Mas não se trata de mágica. Isso é o resultado de um melhoramento genético de milhões de anos feito pela evolução. No México, de onde as espécies são originárias, elas são a fonte da Tequila, o que equivaleria à nossa Cachaça, feita a partir da cana. Entretanto, ao contrário do Brasil, o México não avançou para o desenvolvimento da cadeia de biocombustíveis a partir dessas plantas, e esse é o principal objetivo do BRAVE. Esse programa, financiado pela Shell a partir da Clausula de P&D da ANP, visa converter o Agave em uma Cana do Sertão, atuando em todas as frentes necessárias para o desenvolvimento completo da cadeia

“Gente da fibra. Gente de fibra”. Fibra de sisal sendo transport

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tada no campo em Monte Santo-BA, o maior produtor de sisal do mundo, responsável por 70% da produção do Brasil

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agave: a cana do sertão nordestino

Equipe de campo composta pela UNICAMP, UFMG, UFRB e Embrapa. Expedição de pesquisa aos principais municípios produtores de Sisal da Bahia.

Agave “Ixtlero Verde” na base do Vulcão de Colima em Jalisco-México, possível ancestral dos agaves produzidos no Brasil. Planta com 4m de roseta.

Porteira da fazenda produtora de Sisal no semiárido Baiano em Conceição do Coité-Bahia. Mata da Caatinga em integração com o Sisal.

Piñas de Agave tequilana sendo processadas para produção de Tequila. Equivalente ao colmo da Cana, a piña é onde os açúcares são acumulados.

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Cacto mandacaru, Cereus jamacaru. Pode atingir 12m de altura. Cacto símbolo da Caatinga, exclusivamente brasileiro, utilizado como alimento, fármaco e na coméstica.

Agave sisalana, o Sisal, em experimento de manejo em Salgadália-BA, semiárido baiano.

Agave sisalana cultivado no alto da Chapada Diamantina em Varzea Nova-BA, município com 750 mm de chuva/ano.

de valor e utilizando muito do aprendizado da cana-de-açúcar, que se desenvolveu de forma intuitiva. Assim, os objetivos do BRAVE, que combinará ciência e tecnologia, com a associação de universidades (Unicamp, USP, Unesp, UF-RB) e institutos de pesquisa e inovação (Senai-Cimatec), são o desenvolvimento dos seguintes pontos: (1) Variedades adequadas de Agave; (2) Mudas baratas e saudáveis; (3) Variedades resistentes a herbicidas e insetos; (4) Manejo Agrícola para preparo adequado de solo, plantio, colheita e logística; (5) Sistema para produção de biogás; (6) biorrefinarias para processamento das diferentes partes da planta para a produção de etanol de primeira e segunda geração; (7) Processo de pirólise para a geração de bio-óleo e biochar; (8) Sistema de incorporação de carbono ao solo a partir do uso do biochar; (9) Sistema de ACV para análise detalhada do ciclo do carbono; e (10) Sistema para integração das biorrefinarias de agave no sertão brasileiro, com a recuperação da caatinga e a geração de emprego e renda, de forma sustentável e valorizando a cultura local.

Como sabemos, o sertão corresponde a mais de 10% do nosso território. Viver nessa região é para os fortes, conforme Euclides da Cunha, na sua obra-prima Os sertões. É extremamente difícil planejar sob as condições ali existentes, que não possui ciclo climático anual. O milho que se planta hoje pode simplesmente não vingar, algo que se pode repetir no próximo e nos anos subsequentes.

Poucas soluções foram encontradas para fazer frente a essa lógica, sendo que uma delas foi exatamente o sisal, hoje plantado principalmente ao redor do município de Valente – nome autoexplicativo –, no chamado Território do Sisal, que abriga cerca de 700.000 pessoas (vivendo, direta ou indiretamente, da cultura). Assim, já temos um piloto para mostrar que estamos na direção certa, agora com a oportunidade de amplificar esse princípio.

Estamos à frente de uma revolução. O sertão poderá se transformar em um Oásis de Sol, uma Terra Prometida, onde a ciência e a tecnologia, com as políticas públicas corretas, vão gerar extraordinárias cadeias de valor, que terão o potencial de transformar o Brasil na primeira, e talvez única, nação carbono negativa do planeta.

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