UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” CÂMPUS DE TUPÃ-FACULDADE DE CIÊNCIAS E ENGENHARIA Programa de Pós-Graduação em Agronegócio e Desenvolvimento LUÍS CLÁUDIO LOPES ANDRADE NOVO PARADIGMA DA UTILIZAÇÃO DA VINHAÇA COMO ADUBO EM SISTEMAS HIDROPÔNICOS TUPÃ - SP 2017 LUÍS CLÁUDIO LOPES ANDRADE NOVO PARADIGMA DA UTILIZAÇÃO DA VINHAÇA COMO ADUBO EM SISTEMAS HIDROPÔNICOS Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Agronegócio e Desenvolvimento da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Campus de Tupã, como requisito para obtenção do título de Mestre em Agronegócio e Desenvolvimento. Área de concentração: Agronegócio e Desenvolvimento Linha de Pesquisa: Desenvolvimento e Meio Ambiente Orientador: Dr. Luís Roberto A. Gabriel Filho Co-orientador: Drª. Camila Pires Cremasco Gabriel Co-orientador: Dr. Fernando Ferrari Putti TUPÃ - SP 2017 ll A248p Andrade, Luís Cláudio Lopes. Novo paradigma da utilização da vinhaça como adubo em sistemas hidropônicos / Luís Cláudio Lopes Andrade. – Tupã, 2017. 79 f. Dissertação (Mestrado em Agronegócio e Desenvolvimento) Faculdade de Ciências e Engenharia – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, 2017. Orientador: Prof. Dr. Luis Roberto A. Gabriel Filho. Co-orientadores: Profa. Dra. Camila Pires Cremasco Gabriel. Co-orientador: Prof. Dr. Fernando Ferrari Putti. 1. Nutrição de plantas. 2. Produção de hortaliças. 3.Resíduos agroindustriais I Autor. II. Título. CDD 338.13 Dedico ao Sr. Juvêncio José da Silva (in memoriam), meu avô que me ensinou o verdadeiro sentido da palavra amor à agricultura. Agradecimentos Chegou o momento de lembrar das pessoas que tanto contribuíram para a finalização deste trabalho, seja pelo incentivo, o apoio, a dedicação, a compreensão, mas acima de tudo, lembro das pessoas que também acreditaram em algo que para muitos parecia improvável. Ao meu Deus, por me fazer persistir nas horas de insucessos e incertezas. A minha família, Janetti, minha esposa, minhas filhas Nathalia e Nathane, pelo apoio incondicional em todos os momentos marcantes desta trajetória. Aos meus pais Claudio e Neusa, pelo carinho e apontamento do melhor caminho a seguir, meus irmãos Claudinei, Ronaldo e Renata, pela amizade e incentivo, fundamental para seguir em frente. Muito obrigado a todos docentes do Programa de Pós-Graduação, pelo incentivo nos momentos de incertezas. Aos funcionários pela paciência e atendimento sempre solícito a todos. Agradeço a instituição Unesp e ao coordenador do Programa Pós- Graduação em Agronegócio e Desenvolvimento, Professor Doutor Wagner Luiz Lourenzani pelo auxílio para realização das análises finais da pesquisa. E chega o momento de agradecer meus Doutores favoritos, Professor Doutor Luís Roberto Almeida Gabriel Filho, que aceitou me orientar nesta jornada incrível, me apontando caminhos menos turbulentos, com a visão de um grande ser humano, saiba que sou muito grato por ter decidido acreditar em mim. Assim peço licença para agradecer aos meus dois outros orientadores, que integraram meu comitê, Professora Doutora Camila Pires Cremasco Gabriel e Professor Doutor Fernando Ferrari Putti, imprescindíveis nas abordagens estatísticas, apoio nos experimentos, e não menos importante, no amparo nos momentos de indecisão, por isso muito obrigado. Finalizando agradeço aos Professores, Doutor Raúl Andres Martinez Uribe, Doutor Fernado de Lima Caneppele, Doutor Daniel dos Santos Viais Neto e Doutor Alfredo Bonini Neto por valiosa contribuição prestada por ocasião da qualificação, defesa e suplência na banca de avaliação. ANDRADE, Luís Cláudio Lopes. Novo paradigma da utilização da vinhaça como adubo em sistemas hidropônicos. 2017. 79 f. Dissertação (Mestrado em Agronegócio e Desenvolvimento) - Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Faculdade de Ciências e Engenharia, Tupã, 2017. RESUMO A agroindústria canavieira gera um alto volume de resíduos, figurando como principal a vinhaça. Apesar do potencial poluidor, embasando-se na capacidade agronômica, e possibilidade de atender as necessidades nutricionais das plantas nas diversas fases vegetativas, um adubo desenvolvido exclui os efeitos negativos observados quando da aplicação da vinhaça in natura na agricultura. A partir de processos inovadores para o reaproveitamento da vinhaça, buscaram-se alternativas para aplicação dos elementos de interesse presentes na matéria-prima inicial, principalmente os macronutrientes, micronutrientes e matéria orgânica no cultivo hidropônico, conhecido por minimizar os impactos inerentes ao ambiente que cerca a atividade agrícola irrigada por economizar água. O objetivo deste trabalho foi avaliar as culturas da alface, agrião e almeirão no cultivo hidropônico em sistema NFT (Nutrient Film Technique), utilizando adubo desenvolvido a partir da vinhaça para a nutrição das hortaliças, por meio de experimentos realizados em comparação aos sais convencionais utilizados para a nutrição de hortaliças. Conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com 2 tratamentos (solução convencional e solução adubo vinhaça), com a coleta de 12 plantas aleatoriamente em cada uma das avaliações para os diferentes tratamentos. Pode-se observar que as culturas não apresentaram diferenças nos componentes biométricos, nutricionais e em seu desenvolvimento em relação aos tratamentos realizados, com resultados mostrando produção de qualidade das hortaliças presentes na pesquisa. Palavras Chaves: Nutrição de plantas. Produção de hortaliças. Resíduos agroindustriais. ANDRADE, Luís Cláudio Lopes. New paradigm of the use of vinasse as fertilizer in hydroponic systems. 2017. 79 f. Master’s dissertation (Master in Agribussiness and Development) – São Paulo State University “Júlio de Mesquita Filho”, Faculty of Sciences and Engineering, Tupã, 2017. ABSTRACT The sugar cane agroindustry generates a high volume of waste, with vinasse being the main one. In spite of the polluting potential, based on the agronomic capacity, and the possibility of attending to the nutritional needs of the plants in the different vegetative stages, a developed fertilizer excludes the negative effects observed when the application of fresh vinasse in agriculture. Based on innovative processes for the reuse of vinasse, alternatives for the application of the elements of interest in the initial raw material, mainly the macronutrients, micronutrients and organic matter in the hydroponic cultivation, known to minimize the inherent environmental impacts Agricultural activity irrigated by saving water. The objective of this work was to evaluate the lettuce, watercress and almeirão cultures in the NFT system (Nutrient Film Technique), using fertilizer developed from the vinasse for the nutrition of the vegetables, through experiments carried out in comparison to the conventional salts used For the nutrition of vegetables. Conducted in a completely randomized design, with 2 treatments (conventional solution and vinasse fertilizer solution), with the collection of 12 plants randomly in each of the evaluations for the different treatments. It can be observed that the cultures did not present differences in the biometric, nutritional components and their development in relation to the treatments performed, with results showing the quality of the vegetables present in the research. Keywords: Nutrition of plants. Production of vegetables. Agroindustrial wastes. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Processo de fermentação por batelada com reciclo Melle-Boinot, que consiste na centrifugação do mosto (caldo da cana tratado e fermentado), para a separação das leveduras que são tratadas com ácido para reutilização em um próximo ciclo, seguindo o vinho (mosto já centrifugado), para a destilação e produção do etanol e consequentemente da vinhaça... ................................... 21 Figura 2 - Fases distintas durante processo do tratamento da vinhaça ........... 22 Figura 3 - Transporte em caminhões da vinhaça para a fertirrigação .............. 23 Figura 4 - Sistema de filtração da vinhaça decantada.............. ........................ 24 Figura 5 - Descarte da vinhaça nos canaviais em sistema de fertirrigação ...... 24 Figura 6 - Vista frontal do local utilizado para desenvolvimento das pesquisas ......................................................................................................................... 36 Figura 7 - Local de coleta da vinhaça ............................................................... 37 Figura 8 - Processo de tratamento da vinhaça que coagulada facilita a separação do líquido, produto de interesse da pesquisa ................................................... 37 Figura 9 - Fluxograma da produção do adubo de vinhaça, iniciado com a coleta e armazenagem da matéria prima, 5 a 6 h de processo de tratamento, filtragem, trituração do sólido e envase do líquido ........................................................... 38 Figura 10 - Bancadas disponibilizadas ao experimento (a) e temporizador (b),utilizado para acionamento das eletrobombas..............................................41 Figura 11 - Modelo de condutivímetro utilizado no experimento.........................41 Figura 12 - Modelo de pHmetro utilizado no experimento..................................42 Figura 13 - Viveiro de mudas e fonte das hortaliças utilizadas nos experimentos ......................................................................................................................... 43 Figura 14 - Plantio da alface sob mesmas condições de ambiente .................. 44 Figura 15 - Plantas com 12 dias de bancada ................................................... 45 Figura 16 – Equipamento em uso para registro da condutividade e pH da solução hidropônica ...........................................................................................................................................................46 Figura 17 - Valores registrados do pH e da condutividade elétrica (CE) da solução nutritiva de vinhaça (SV). ................................................................................. 47 Figura 18 Valores registrados de pH e CE durante o ciclo produtivo da alface e almeirão com SC .............................................................................................. 47 Figura 19 - Valores registrados de pH e CE durante o ciclo produtivo do agrião, com SC ............................................................................................................ 48 Figura 20 - Valores registrados de pH e CE da solução nutritiva da SV .......... 49 Figura 21 - Clareamento sofrido pelo resíduo durante o tratamento e processo de reaproveitamento, correspondendo a vinhaça (VN), vinhaça tratada e filtrada (VT) e a solução de vinhaça pronta para aplicação (SV). ................................ 54 Figura 22 - Resultados analítico com tendência parecida no movimento dos gráficos. Vinhaça (VN); adubo sólido (Sol.); e resíduo do tratamento (RT) ...........................................................................................................................57 Figura 23 - Biometria da alface cultivada em sistema hidropônico. (a) F.M.V.A Fitomassa verde aérea (g); (b) F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); (c) N.F. Número de folhas; (d) F.M.V.R.: Fitomassa verde de raiz (e); (d) F.M.S.R.: Fitomassa seca de raiz (g); (f) C.R.: comprimento de raiz (cm); Abreviações: SC: Solução convencional; SV: Solução vinhaça; *** significativo a 1%. As barras de erro representam erro padrão da média(n =12) .............................................. 58 Figura 24 - Teor de clorofila a, b e total para a cultura da alface em função dos dias após transplante. As barras de erro indicam o desvio padrão da média de 12 repetições (n= 12). Significativo a 1%.). ...................................................... 60 Figura 25 - Resultados relevantes, comparados entre a solução de vinhaça (SV) e a convencional (SC), em análise nutricional da alface, (onde (a) representa maior absorção do elemento e (b) menor absorção pela planta). .................... 62 Figura 26 - Biometria do almeirão cultivada em sistema hidropônico. (a) F.M.V.A.:Fitomassa verde aérea (g); (b) F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); (c) N.F. Número de folhas; (d) F.M.V.R.: Fitomassa verde de raiz (e); (d) F.M.S.R. Fitomassa seca de raiz (g); (f) C.R.: comprimento de raiz (cm); Abreviações: SC: Solução convencional; SV: Solução vinhaça; *** significativo a 1%. As barras de erro representam o erro padrão da média(n = 12). .......................................... 63 Figura 27 - Teor de clorofila a, b e total para a cultura da almeirão em função dos dias após transplante. As barras de erro indicam o desvio padrão da média de 12 repetições (n= 12)..........................................................................................64 Figura 28 - Resultados relevantes, comparados entre a solução de vinhaça (SV) e a convencional (SC), em análise nutricional do almeirão, (onde (a) representa maior absorção do elemento e (b) menor absorção pela planta). .................... 65 Figura 29 - Biometria do agrião cultivada em sistema hidropônico. (a) F.M.V.A Fitomassa verde aérea (g); (b) F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); (c) F.M.V.R. Fitomassa verde de raiz (d); (d) F.M.S.R.: Fitomassa seca de raiz (g); (e) C.R. comprimento de raiz (cm); Abreviações: SC: Solução convencional; SV: Solução vinhaça; *** significativo a 1%. As barras de erro representam o erro padrão da média(n = 12).....................................................................................................66 Figura 30 - Resultados relevantes, comparados entre a SV e SC de análise nutricional do agrião, onde (a) representa maior absorção do elemento e (b) menor absorção pela planta ............................................................................. 68 Figura 31 - Cultura da alface cultivadas em SV e SC, em fim de ciclo e com resultados muito próximos, sem a possibilidade de identificação das bancadas sem prévio conhecimento...................................................................................69 Figura 32 - Cultura do agrião em final de ciclo, cultivados com as diferentes soluções apresentadas na pesquisa..................................................................70 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Macronutrientes utilizados em experimento de produção hidropônica; 1percentagem da concentração de macronutrientes da solução proposta por Furlani (1998); 2Condutividade elétrica medida com condutivímetro portátil da marca ‘Hanna®. ............................................................................................... 33 Tabela 2 - Temperaturas médias, contempladas em Tupã SP durante 2016 .. 35 Tabela 3 - Composição dos nutrientes utilizados para a formulação da solução hidropônica básica para alface (SC), utilizada aqui também para o agrião e almeirão ........................................................................................................... 39 Tabela 4 - Composição da solução de ajuste para as culturas de hortaliças folhosas (SC). ................................................................................................... 40 Tabela 5 - Análise físico-química da vinhaça (VN); resíduo do tratamento (RT) e do sólido, após processo de tratamento realizado. .......................................... 54 Tabela 6 - Resultado da análise da concentração e composição do produto após processo de tratamento da vinhaça e preparo da solução utilizada para nutrição das plantas no sistema com vinhaça..................................................................55 Tabela 7 - Composição e custo total da solução para a produção em sistema hidropônico convencional (SC), utilizada na pesquisa. .................................... 56 Tabela 8 - Custo de 1000 L da SV aplicada para o desenvolvimento da pesquisa, incluindo transporte da matéria prima até o local do processamento. .............. 56 Tabela 9 - Variáveis biométricas e teor de clorofila da cultura da alface cultivada em sistema NFT. F M.V.A.: Fitomassa verde aérea (g); F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); N.F.: Número de folhas; F.M.V.R.: Fitomassa verde de raiz (cm); F.M.S.R.: Fitomassa seca de raiz (g); C.R.: comprimento de raiz (cm); Cla: Clorofila A; Clb: Clorofila B; Clt: Clorofila total. ................................................. 59 Tabela 10 - Variáveis biométricas e teor de clorofila da cultura do almeirão cultivada em sistema (NFT). F.M.V.A.: Fitomassa verde aérea (g); F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); N.F.: Número de folhas; F.M.V.R.: Fitomassa verde de raiz (cm); F.M.S.R.: Fitomassa seca de raiz (g); C.R.: comprimento de raiz (cm); Cla: Clorofila A; Clb: Clorofila B; Clt: Clorofila total. ................................ 64 Tabela 11 - Variáveis biométricas e teor de clorofila da cultura do agrião cultivada em sistema NFT. F.M.V.A.: Fitomassa verde aérea (g); F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); F.M.V.R.: Fitomassa verde de raiz (cm); F.M.S.R.: Fitomassa seca de raiz (g); C.R.: comprimento de raiz (cm); Cla: Clorofila A; Clb: Clorofila B; Clt: Clorofila total......................................................................................................67 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS CE Condutividade elétrica CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo CGEE Centro de Gestão e Estudos Estratégicos C.R Comprimento da raiz DAT Dias após transplante EDDHA Quelato de ferro F.M.V.A Fitomassa verde aérea F.M.S.A Fitomassa seca aérea F.M.V.R Fitomassa verde da raíz mS Unidades miliSiemens (condutividade elétrica) N.F Número de folhas pH Potencial hidrogênico SPAD Soil Plant Analysis Development (Desenvolvimento de Análise de Plantas de Solo) SC Solução convencional SV Solução de vinhaça VT Vinhaça tratada SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 16 2 OBJETIVOS .................................................................................................. 19 2.1 Objetivos Gerais ....................................................................................... 19 2.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 20 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................... 20 3.1 Reaproveitamento da Vinhaça ................................................................ 20 3.2 Hidroponia ................................................................................................ 25 3.3 Produção Hidropônica ............................................................................. 26 3.4 Água na Agricultura ................................................................................. 28 3.5 Produção de Hortaliças ........................................................................... 31 4 MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................. 34 4.1 Desenvolvimento Prático ........................................................................ 34 4.2 Clima ......................................................................................................... 35 4.3 Adubo de Vinhaça .................................................................................... 36 4.4 Solução Nutritiva em Hidroponia ............................................................ 39 4.5 Base do Custo da Solução Hidropônica ................................................ 40 4.6 Equipamentos........................................................................................... 40 4.7 Plantio ....................................................................................................... 43 4.8 Controle da CE e pH da Solução ............................................................. 45 4.9 Características Determinadas ................................................................. 49 4.9.1 Número de folhas .................................................................................... 50 4.9.2 Comprimento do sistema radicular .......................................................... 50 4.9.3 Peso verde da parte aérea ...................................................................... 50 4.9.4 Peso seco da parte aérea ....................................................................... 50 4.9.5 Peso verde do sistema radicular ............................................................. 50 4.9.6 Peso seco do sistema radicular............................................................... 51 4.9.7 Taxa de clorofila ...................................................................................... 51 4.9.8 Teor de macro e micronutrientes............................................................. 51 4.10 Base das Análises Físico-Química ....................................................... 51 4.10.1 Análise estatística ................................................................................. 52 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................. 52 5.1 Solução Nutritiva de Vinhaça .................................................................. 52 5.2 Custo da Solução Hidropônica ............................................................... 55 5.3 Eficiência do Tratamento..........................................................................56 6 CONCLUSÕES...............................................................................................71 REFERÊNCIAS.................................................................................................72 16 1 INTRODUÇÃO A agricultura sempre foi importante para o equilíbrio da economia brasileira, e mudanças que apontam para melhorias no padrão de produção do setor são necessárias (VARGENS, TANSCHEIT e VELLASCO, 2003). A busca por novas tecnologias no processo produtivo e adequação de novas práticas culturais ao clima e ao solo de uma região, são alguns dos fatores que auxiliam para um aumento considerável da produtividade e lucratividade (VARGENS, TANSCHEIT e VELLASCO, 2003). Contudo, o controle do custo de produção, os avanços na qualidade e produtividade estimulam a competitividade por mercados, passando basicamente pelo uso intensivo de novas tecnologias, da profissionalização e incentivos às pesquisas direcionadas a consolidação de resultados positivos (PELINSON et al., 2005). Vários países de primeiro mundo, principalmente europeus, têm exercido forte pressão para que sejam respeitadas diversas diretrizes de proteção ambiental (ROEBER, 2010). No Brasil, da mesma forma, a sociedade vem aumentando a fiscalização e as cobranças por melhorias na exploração do ambiente, pressionando os setores públicos e empresariais por processos mais eficientes a fim de tornar sustentável o desenvolvimento e a utilização dos recursos naturais (BETTIOL e CAMARGO, 2000). De acordo com Abreu Júnior et al. (2005), há muitos anos os resíduos das atividades industriais e agroindustriais vêm sendo reutilizados na agricultura, tornando mais eficiente o uso dos recursos naturais. Mas segundo os mesmos autores, aumenta a preocupação da população com relação à segurança alimentar e ambiental pela aplicação destes resíduos. O emprego de resíduos orgânicos, ou mesmo de alguns efluentes industriais na agricultura, quando devidamente tratados e/ou, compostados, está fundamentado nos elevados teores de carbono dos compostos orgânicos e dos nutrientes neles contidos (SILVA et al., 2003). Na indústria sucroenergética, durante o processo produtivo é emanada grande quantidade de efluentes, a vinhaça, o bagaço da cana e a torta de filtro (CORTEZ; MAGALHÃES e HAPPI, 1992). De acordo com Cortez, Magalhães e Happi (1992), o resíduo de maior volume gerado e de maior efeito poluidor do setor é a vinhaça, que é originada do 17 processo de destilação do caldo da cana tratado e fermentado (vinho), para a obtenção do etanol. Constituída de 7% de sais em suspensão ou solúveis em água que corresponde em torno de 93% do resíduo, estima-se que para cada litro de etanol produzido sejam gerados de 10 a 18 litros (MARQUES, 2006; SILVA, GRIEBELER e BORGES, 2007 e MUTTON, ROSSETTO e ANDRADE, 2014). Composta principalmente de matéria orgânica, na forma de ácidos orgânicos e, em menor quantidade, por cátions como o K, Ca e Mg, sendo que sua riqueza nutricional está ligada à origem do mosto (ABREU JUNIOR et al., 2005; BASSO et al., 2013). Nas atividades canavieiras no Brasil, em meados dos anos 70, efetuava o descarte de seus resíduos em rios ou canais abertos próximos à usina, isso provocava um alto índice de morte de peixes e um comprometimento significativo de flora e fauna das regiões próximas (CORTEZ; MAGALHÃES e HAPPI, 1992). Os modelos de desenvolvimento apresentam-se à sociedade com os efeitos desastrosos de uma exploração descontrolada e insustentável do ambiente, que regionalmente deixa a poluição dos rios e a degradação dos solos como herança às futuras gerações (ANDRADE, 2004). A ampliação dos canaviais para a implantação de novas usinas contribui para estes problemas ambientais, com a degradação de ecossistemas, a poluição atmosférica causada pelas queimadas (onde ainda não há o corte mecanizado), e a poluição de cursos d’água e do lençol freático causada pela fertirrigação in natura de vinhaça (CASTRO e JORDANO, 2010). A reutilização indiscriminada da vinhaça e da torta de filtro pode poluir o lençol freático de forma não imediatamente verificável, com pequena possibilidade de reversão desta ação (CETESB, 2014). Com o expressivo aumento da geração dos resíduos nos últimos anos, o tratamento e reaproveitamento desses passou a fazer parte das mais diversas áreas de pesquisas tecnológicas, grupos de cientistas, pesquisadores individuais, órgãos públicos (CORTEZ; MAGALHÃES e HAPPI, 1992; BALDACIN e PINTO, 2015), e até mesmo dentro da agroindústria canavieira, que tem como objetivo principal a produção de suas commodities (MARQUES, 2008). Isso porque, a constituição da vinhaça, associada às dificuldades técnicas e econômicas envolvidas em seu tratamento, apresentava as principais razões para justificar a adoção e a ampla difusão da fertirrigação com o objetivo de 18 fertilizar o solo e, ao mesmo tempo, de irrigar a cultura da cana de açúcar (SILVA, GRIEBELER e BORGES, 2007). Para o Estado de São Paulo, com a criação da Norma Técnica P4.231, com objetivo de: “estabelecer os critérios e procedimentos para o armazenamento, transporte e aplicação da vinhaça, gerada pela atividade sucroalcooleira no processamento de cana de açúcar”, regulamentou-se assim a utilização da vinhaça em fertirrigação (CETESB, 2005). No entanto, o volume de vinhaça gerado pelas agroindústrias canavieiras vem crescendo a cada ano, e com isso também aumenta a preocupação com os custos para descarte nas terras de plantio (SILVA, 2009), já que são obrigadas a percorrer distâncias maiores para efetuar o lançamento do resíduo, considerando a redução das doses por unidade de área de aplicação (CETESB, 2014). Por esta razão, é importante a introdução de novas tecnologias para viabilizar o uso deste resíduo e conseguir eliminar possíveis riscos de contaminação das águas subterrâneas (CETESB, 2014), além de também inovar tecnologicamente para aumentar a eficiência na produção do etanol, que pode influenciar em um menor volume de vinhaça gerada com consequentes melhorias no desempenho industrial (CGEE, 2009; CETESB, 2014). Neste contexto, setores responsáveis pela produção de alimentos vêm sentindo a pressão por uma demanda, cada vez maior, que associada a exigências ambientais e por qualidade, expõe produtores a busca por novas tecnologias que possam auxiliar na evolução e alinhamento da produção (CASTILHO, FONTANARI e BATISTUTI, 2010). A produção agrícola despende de grande quantidade de insumos e serviços necessários ao desenvolvimento da atividade, o que gera um custo energético, e a adequação deste balanço energético é apontada como fator determinante à sustentabilidade da produção (SOUZA et al., 2008). Roeber (2010) revela que o uso indiscriminado de fertilizantes pode deixar o solo com alto teor de nitrato. Essa característica negativa pode ainda ser transferida para poços e águas subterrâneas, levada pela irrigação das lavouras ou pelas chuvas, ficando esses recursos hídricos impróprios para o consumo humano (ANDRADE et al., 2009; BRASIL, 2004). 19 Conforme aponta Roeber (2010), a produção hidropônica e semi- hidropônica é uma forma de minimizar os efeitos desta contaminação, com uso racional dos recursos hídricos e de fertilizantes. De acordo com Furlani (1998), é possível produzir diversas hortaliças com cultivo hidropônico, citando a importância do manejo e balanceamento da solução nutritiva capaz de suprir as necessidades nutricionais das plantas. Assim, há justificativas, para que pesquisas iniciadas em 2006, com resultados satisfatórios na evolução do tratamento da vinhaça para aplicação na nutrição em outras culturas, que não a cana de açúcar, continuem. Resultando em um adubo sólido com garantias nutricionais muito próximas das observadas na matéria prima inicial, com residual líquido com teores consideráveis de nutrientes, sendo possível visualizar alternativas reais no reaproveitamento dos produtos resultantes como fornecedor de nutrientes para as plantas, com patente requerida no INPI com o Nº PI 0606012-9A, de 18 de outubro de 2006 (BRASIL, 2006), com o título “TRATAMENTO DOS RESÍDUOS DA AGROINDÚSTRIA CANAVIEIRA”. Diante do contexto apresentado, esta pesquisa procura responder as seguintes questões. Questão central: É viável a utilização da vinhaça como fonte de nutrientes para agricultura? Questões norteadoras: É possível produzir hortaliças com adubo a partir da vinhaça com a qualidade alcançada com adubo convencional? Além disso, o desenvolvimento das plantas cultivadas com adubo da vinhaça será semelhante ao cultivado em solução convencional? 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral Desenvolver um adubo líquido a partir da vinhaça para o reaproveitamento em cultivo hidropônico, avaliando-o nas culturas da alface, agrião e almeirão em comparação a solução convencional. 20 2.2 Objetivos Específicos  Determinar a composição química da vinhaça e do adubo desenvolvido;  Monitorar a condutividade elétrica e o pH das soluções utilizadas no sistema NFT;  Avaliar biometricamente as culturas da alface, agrião e almeirão cultivadas em sistema NFT ao longo do ciclo;  Determinar o índice SPAD ao longo do ciclo;  Quantificar os teores de macro e micronutrientes das cultuas; 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Reaproveitamento da Vinhaça A diversificação de atividades das empresas tende a acompanhar o crescimento e a eficiência em toda cadeia produtiva, buscando a concentração de mercado e a diminuição dos preços (PENROSE, 1979; MARTINS e ARAUJO, 2004; FREITAS, REVILLION e BELARMINO, 2015). O processo de diversificação pode ser notado principalmente em empresas consolidadas em determinado setor, que por estratégias de mercado visualizam oportunidades de aumentar a gama de produtos (PENROSE, 1979; CARVALHO e CAMPOS, 2009). Se aproveitam de áreas de especialização já existentes, que podem estar interligadas umas nas outras para gerar novos produtos (CARVALHO e CAMPOS, 2009). A introdução de novos métodos para a produção, ou uma nova tecnologia para desenvolvimento de uma nova fonte de matéria-prima ao processo produtivo intermediário, são alguns dos procedimentos de transformação da realidade em benefício aos interesses da humanidade (FERREIRA, ROCHA e SILVA, 2009). O entrelaçamento necessário entre as várias instituições para formar uma rede de conhecimento e desenvolvimento capaz de estimular uma nova visão pode ser confusa, porém, o incentivo à autonomia e à prática da autodeterminação, faz reconhecer que a promessa deve ser o estimulo para mover-se por esse caminho (NORTH, 1994). 21 No setor sucroenergético, a preocupação com a correta disposição da vinhaça vem antes mesmo do programa nacional da produção do etanol no Brasil, Malavolta (1959), já trazia resultados satisfatórios na reutilização do resíduo como fertilizante de plantas. A vinhaça é resultante de processo de destilação do caldo da cana tratado e fermentado para a produção de etanol, processo que a cada ano recebe inovações tecnológicas para aumento da capacidade e qualidade operacional das agroindústrias canavieiras (LOPES et al., 2016) A Figura 1 apresenta processo de produção do etanol baseado em Melle Boinot, que reutiliza leveduras vivas provenientes de fermentação anterior em novo processo de produção (VALSECHI, 1944; LOPES et al., 2016). Figura 1- Processo de fermentação por batelada com reciclo Melle-Boinot, que consiste na centrifugação do mosto (caldo da cana tratado e fermentado), para a separação das leveduras que são tratadas com ácido para reutilização em um próximo ciclo, seguindo o vinho (mosto já centrifugado), para a destilação e produção do etanol e consequentemente da vinhaça. Fonte: Adaptado do processo fermentativo de Melle-Boinot. Cortez, Magalhães e Happi (1992), pensavam na possibilidade dos avanços no reuso da vinhaça, até como fonte de proteínas e de poder chegar a vinhaça em pó, bastando para isso a necessidade de aprimoramento tecnológico e interesse de toda cadeia que abarca o setor. A possibilidade do reaproveitamento com tamanha riqueza natural, vai ao encontro para a solução dos dois principais problemas contemporâneos, o 22 energético e o ecológico, mas antes precisa adequar tecnologias que satisfaçam os valores externos e passar pela desalienação energética vivida que fecha os caminhos para um futuro promissor (VASCONCELLOS e VIDAL, 2001). A Figura 2 mostra alguns resultados do processo de tratamento da vinhaça que permitem apontar a uma das oportunidades de reaproveitamento do resíduo, em um nutriente sólido, visualizado por Cortez, Magalhães e Happi (1992). Figura 2 - Fases distintas durante processo do tratamento da vinhaça. Fonte: O autor. Um processo que buscou seu espaço entre as unidades sucroenergética é a concentração da vinhaça, por evaporação de parte da água presente no resíduo, a operação é realizada em “falling-film” ou película descendente (BARBOSA, 2006). Ainda segundo o mesmo autor, este processo permite recuperar o condensado gerado e diminuir a quantidade de vinhaça para ser transportada reduzindo, assim, os custos com transporte. A eficiência no armazenamento e transporte da vinhaça até as áreas de aplicação é fator determinante para a redução dos riscos de contaminação ambiental, em diferentes manejos para o carregamento do resíduo, em ambiente que atenda as regulamentações dos órgãos ambientais (CETESB, 2014). A Figura 3 apresenta dois exemplos de conjuntos de equipamentos utilizados para o carregamento da vinhaça e transporte até as áreas de aplicação que cercam as agroindústrias canavieiras. 23 Figura 3 - Transporte em caminhões da vinhaça para a fertirrigação. Fonte: O autor. Em processos menos sofisticados ou convencionais, a coagulação e a floculação, por meio de tratamento físico-químico, objetivam aglutinar as partículas em estado coloidal ou suspensas presentes no resíduo, de maneira a formar aglomerados maiores, mediante adição de coagulantes naturais, reduzindo os sólidos em suspensão e coloidais, diminuindo a carga orgânica inicial e de alguns poluentes contidos na fase líquida, transferindo os sais de interesse para a fase sólida formada (CAVALCANTI, 2012). O uso de resíduos orgânicos na agricultura está fundamentado pelo alto teor de nutrientes disponibilizados para as lavouras onde são aplicados, contribui com a preservação ambiental, e está inserido no contexto de ações desenvolvidas pelo setor sucroenergético (PRADO, CAIONE, e CAMPOS, 2013; DOS SANTOS et al., 2012; UENO et al., 2014). Representa ainda, fonte de renda diversificada com a atuação das agroindústrias em áreas antes distantes do setor, mas que por meio de pesquisas experimentais clareiam possibilidades de aplicação a outras atividades econômicas (UENO et al., 2014). Dos Santos et al. (2012) traz em sua pesquisa o tratamento e desenvolvimento de solução nutritiva a partir da vinhaça, utilizando conjunto de processos físico-químicos para obtenção de nutrientes para a aplicação em plantas, apresentando na Figura 4 um fluxograma do sistema. 24 Figura 4 - Sistema de filtração da vinhaça decantada. Fonte: Adaptado de Dos Santos et al., (2012). Para citar outra alternativa para o reuso da vinhaça, visando a utilização dos nutrientes nela contidos, Fregolente (2015) apresenta processo que consiste na carbonização hidrotérmica da vinhaça, que transforma a parte orgânica do resíduo em material sólido rico em nutrientes para posterior aplicação como fertilizante de plantas, mais uma alternativa à aplicação tradicional da vinhaça. A Figura 5 mostra a forma mais utilizada pelas agroindústrias canavieiras para resolver o problema da grande produção de vinhaça, devolvendo as lavouras de cana a água e nutrientes por meio da fertirrigação (SILVA, GRIEBELER e BORGES, 2007). Figura 5 - Descarte da vinhaça nos canaviais em sistema de fertirrigação. Fonte: O autor. 25 O princípio da conformidade na utilização de produtos oriundos de resíduos agroindustriais na agricultura, aplicados como fonte de nutrientes para plantas trazem a preocupação com a segurança da aplicação e alimentar, o que norteia órgãos governamentais a instituir normas que direciona a fiscalização da produção para o setor de fertilizantes originados dessas sobras (BRASIL, 2004; CETESB, 2014). A lei Nº. 6.894 trata da fiscalização, produção e comercialização de fertilizantes aplicados na agricultura, regulamentada pelo decreto Nº. 4.954 de janeiro de 2004 (BRASIL, 2004). O artigo 2º desta lei traz no seu inciso III, alínea b que: Fertilizante orgânico é o produto de natureza fundamentalmente orgânica, obtido por processo físico, químico, físico-químico ou bioquímico, natural ou controlado, a partir de matérias-primas de origem industrial, urbana ou rural, vegetal ou animal, enriquecido ou não de nutrientes minerais (BRASIL, 2004). Seguindo os fundamentos que regulamentam a lei acima citada, é possível vislumbrar que a utilização do adubo de vinhaça na nutrição de plantas está dentro dos parâmetros legais da legislação vigente, e com a somatória dos resultados experimentais esperados pode sustentar seu uso na agricultura. 3.2 Hidroponia Desde que o Dr. W. F. Gericke nos anos 30, utilizou a técnica de cultivo de plantas sem o uso do solo, a ideia vem sendo democratizada, apesar dos maiores custos iniciais para sua implantação (FURLANI et al., 2009a). A expansão do cultivo hidropônico, é tendência notada em todo mundo, dada a importância de pesquisas em produção vegetal, bem como ferramenta de resolução de problemas relacionados a contaminação de solos e água, com melhor controle dos níveis de nutrientes durante a produção (CARMELLO et al., 2009). De acordo com Furlani et al. (2009a), no Brasil, o interesse pelo sistema hidropônico acompanha a tendência mundial, e dentre os tipos de produção mais empregados, estão: Sistema NFT (“nutrient film technique”) ou técnica do fluxo laminar de nutrientes: Este sistema é composto basicamente de um tanque de solução nutritiva, de um sistema de bombeamento, dos canais de cultivo e de um sistema de retorno ao tanque. A solução nutritiva é bombeada aos canais e 26 escoa por gravidade formando uma fina lâmina de solução que irriga as raízes; Sistema DFT (“deep film technique”) ou cultivo na água ou “floating”: Neste sistema a solução nutritiva forma uma lâmina profunda (5 a 20 cm) onde as raízes ficam submersas. Não existem canais e sim uma mesa plana onde fica circulando a solução, através de um sistema de entrada e drenagem característicos; Sistema com substratos: Para hortaliças frutíferas, flores e outras culturas que têm sistema radicular e parte aérea mais desenvolvidos, utilizam-se vasos cheios de material inerte, como areia, pedras diversas (seixos, brita), vermiculita, perlita, lã-de-rocha, espuma fenólica, espuma de poliuretano e outros para a sustentação da planta, onde a solução nutritiva é percolada através desses materiais e drenada pela parte inferior dos vasos, retornando ao tanque de solução” (FURLANI, 2009a). Ainda segundo Furlani (2009a), a maior preferência entre os usuários está o sistema NFT, pelo melhor controle da qualidade da solução. Mas segundo alguns autores o sistema semi-hidropônico é constante alvo de pesquisas científicas na busca por alternativas ao sistema NFT tradicional, o objetivo é proporcionar melhores condições para o desenvolvimento das plantas com viabilidade econômica (ANDRIOLO et al., 2004). Contudo, é frequente a busca em identificar o melhor conjunto de equipamentos e montagem de estruturas necessárias para o cultivo neste sistema (FURLANI et al., 2009a). 3.3 Produção Hidropônica Como já visto anteriormente, o interesse pelo cultivo sem uso de solo é crescente, mas o sucesso está diretamente ligado ao conhecimento mínimo que deve ser adquirido dos vários tipos de produção hidropônica (CASTELLANE e ARAUJO, 1995; FURLANI, 1998; CARMELLO et al., 2009; PETRAZZINI et al., 2014). Em sistemas de cultivos hidropônicos uma das preocupações é observar o correto manejo da solução nutritiva devido à saturação dos sais utilizados que compromete a qualidade da solução, resultando na má absorção destes nutrientes pelas plantas e na troca prematura da solução, aumentando o custo final do cultivo (FURLANI et al.,1999). A economia de água no sistema hidropônico é conhecida devido à prática de manejo e eficiência da recirculação da solução empregada no cultivo (CARMELLO et al., 2009). 27 No entanto, a necessidade de troca da solução, após saturação dos sais empregados, é divergente entre pesquisadores, podendo variar entre 15 a 60 dias (CASTELLANE e ARAÚJO, 1995; FURLANI et al., 1999; CARMELLO et al., 2009). A saturação de um nutriente na solução pode levar ao comprometimento de absorção de outros elementos pela planta, e a ausência de qualquer um dos nutrientes essências ao bom desenvolvimento das plantas traz consequências desastrosas, com redução significativa da produção (PETRAZZINI et al., 2014). Outro ponto importante, a condutividade elétrica (CE) no cultivo hidropônico é relacionada à presença de nutrientes na solução nutritiva, monitorar e ajustar seus níveis periodicamente traz benefícios ao desenvolvimento das culturas (CARMELLO, 1977; COSTA et al., 2001). Nesse tipo de cultivo, a alface sempre trouxe preocupações pelo acúmulo de nitrato na planta pelo alto índice da aplicação de adubos nitrogenados que incrementa este acúmulo, fato que deve ser monitorado, pois em níveis acima dos limites estabelecidos pelos órgãos fiscalizadores pode trazer riscos à saúde do consumidor (TAKAYANAGUI et al., 2006; PORTO et al., 2012). O melhor equilíbrio no balanceamento da solução nutritiva para o desenvolvimento de hortaliças como a alface, se dá pelo fato do crescimento do consumo e maior exigência da qualidade visual e nutricional da hortaliça (COSTA et al., 2001; PETRAZZINI et al., 2014). A eficiência do uso de fertilizantes não está concentrada somente na quantidade ou qualidade dos insumos utilizados, mas sim na forma em que são aplicados, de modo a maximizar os resultados de produtividade das lavouras (LOPES e GUILHERME, 2000). A difícil manutenção do equilíbrio dos elementos essenciais para o bom desenvolvimento das plantas, se iniciam pela ação de volatilização, lixiviação e na perda de solo por erosão (MALAVOLTA, VITTI e, OLIVEIRA, 1997; TAIZ e ZEIGER, 2013), parte destes infortúnios são controlados em sistema de produção alternativos, como é a hidroponia (CARMELLO et al., 2009). E não basta a análise de uma planta para saber se determinado nutriente é essencial, pelo fato das plantas serem autotróficas e absorvem do meio onde estão vegetando todo elemento que é encontrado disponível (MALAVOLTA, VITTI e OLIVEIRA, 1997). Porém, segundo os mesmos autores, a avaliação foliar é uma maneira eficiente de chegar ao estado nutricional das plantas. 28 Ainda de acordo com Malavolta, Vitti e Oliveira (1997), há dois meios para evitar insucessos na produção por deficiências ou excessos nutricionais, que seria a adaptação da planta ao meio de cultivo, ou adaptar o meio a planta cultivada. 3.4 Água na Agricultura Considerado principal e mais importante insumo para a produção agropecuária, a água tem papel fundamental na qualidade final dos alimentos (CHRISTOFIDIS, 2008; PALHARES et al., 2012). De acordo com alguns autores o setor consome grande volume de água para irrigação das lavouras, o que pode comprometer o ambiente, visto o risco de contaminantes que são levados durante o processo de irrigação (SIMÕES et al., 2001; PALHARES et al., 2012). O constante uso inadequado da água, aliada à escassez hídrica apresentada nos últimos anos em várias regiões do Brasil, seguida da alta carga poluidora, química e biológica, são pontos prejudiciais do sistema que envolvem a cadeia produtiva na agricultura (CARMO et al., 2007; BERTONCINI, 2008). A evolução de técnicas de irrigação na produção de alimentos pode ser um importante marco divisor do setor (BERTONCINI e TUNDISI, 2008). Além de estar próximo de uma boa fonte de água, é preciso preserva - lá e contar com a contribuição dos órgãos fiscalizadores para garantir a segurança alimentar no futuro (LUCAS, FOLEGATTI e DUARTE, 2010). Pesquisas apontam para o cultivo da alface com a utilização de água salobra, representativas de regiões do semiárido brasileiro, conhecido pela escassez hídrica, mostram a possibilidade do cultivo hidropônico com esse tipo de água (ALVES et al., 2011). Além da água, outros fatores podem comprometer a qualidade da produção de hortaliças, clima, fertilidade do solo, incidência de pragas e doenças e o cuidado com os tratos culturais durante o ciclo da cultura (GRASSBAUGH e BENNETT, 1998; VALARINI et al., 2011; SEABRA JUNIOR et al., 2014). É evidente a importância da evolução de tecnologias aplicadas em sistemas de irrigação para produção de alimentos, observando as características e realidades regionais que influenciam diretamente no desenvolvimento das plantas (SCALOPPI, 2014). Porém, a importância atribuída ao termo sustentabilidade é ainda 29 mais relevante no setor hídrico, que busca entre cenários e conceitos as realidades que possam garantir a sobrevivência das futuras gerações (TESTEZLAF, 2011). Um crescimento populacional combinado à má distribuição destes habitantes nas diferentes regiões traz grande preocupação pela iminente escassez da água para consumo da população e para produção agropecuária (SETTI et al., 2001; CHRISTOFIDIS, 2008). Apesar da grande capacidade de autodepuração, os recursos hídricos têm seus limites extrapolados diante da quantidade de poluentes a que é submetido, comprometendo sensivelmente o uso em determinados setores produtivos (SETTI et al., 2001). No setor agrícola, os vários conceitos utilizados para definir técnicas e métodos de irrigação em plantas, não podem ser definidos apenas pelo fornecimento de água nos diversos cultivos, devem sim serem vistos como parte de um conjunto de ações necessárias ao incremento da produção agrícola (TESTEZLAF, 2011). A importância da irrigação é datada de muito tempo, quando foi observado o melhor aspecto vegetativo de lavouras que recebiam algum tipo de complemento hídrico, principalmente em regiões de clima árido (MALAVOLTA, 1959; TESTEZLAF, 2011). Debater sobre irrigação de plantas, tema tão significativo ao bom desenvolvimento das lavouras espalhadas por diversas regiões, sem entrar no mérito dos atores envolvidos, seria de certa forma negligenciar as dificuldades do setor enfrentadas pelos produtores irrigantes (ANDRADE, 2001; CASTRO, FARIA e SILVA, 2002; SCALOPPI, 2014). Ao começar um projeto de produção agrícola, o produtor rural se depara com obstáculos que se iniciam com a precária assistência técnica oferecida por órgãos públicos federais, estaduais e municipais, que muitas vezes inviabilizam o sucesso do trabalho (FIRETTI et al., 2012). Sendo assim, a gestão dos recursos hídricos não pode ficar atrelada às políticas públicas globais nem às iniciativas exclusivamente locais, sua potencialização dependerá da capacidade dos atores envolvidos, coordenadores e executores de articular com os diversos setores da sociedade (SETTI et al., 2001). Isso pode representar um dos maiores desafios a ser superado, conciliando as mudanças político-institucionais, com a necessidade de alavancar 30 ações, definir e redirecionar políticas públicas e de investimentos (FIRETTI et al., 2012). A escolha da área a ser cultivada é também determinante ao bom encaminhamento da lavoura, solos com bons teores de nutrientes devem ser preferidos, pois leva a uma economia considerável na hora do balanceamento nutricional exigido pela cultura a ser semeada ou plantada no local (RIBEIRO et al., 2007; DANTAS et al., 2012). Com o início do preparo do solo, o produtor deve ter decidido a variedade a ser utilizada, a produtividade é importante, mas fatores climáticos devem ser observados, preferindo cultivares adaptadas à região (MALAVOLTA, 1959; SCALOPPI, 2014). De acordo com Scaloppi (2014), o uso de conjuntos tecnológicos na implantação de projetos agrícolas, direciona produtores a caminhos menos turbulentos, mas que não bastam para chegar ao sucesso esperado. Mesmo seguindo todas orientações ao bom desenvolvimento das culturas, observa se que nos últimos anos fatores climáticos têm chamado a atenção pela ocorrência da deficiência hídrica em inúmeras regiões do Brasil, fato antes preponderante apenas em regiões áridas já conhecidas no país (TESTEZLAF, 2011). Uma forma apontada para minimizar a atual crise hídrica está na redução no desperdício encontrado nas culturas irrigadas espalhadas pelo país, aumentando a eficiência da água captada das diversas fontes utilizadas para a produção (TESTEZLAF e MATSURA, 2015). A falta d’água vivida nos últimos anos traz à tona a busca por alternativas ao reaproveitamento residuais, na agricultura não é diferente, é possível citar como exemplo estudos que tentam viabilizar a utilização do esgoto doméstico tratado na produção de alimentos em plantio hidropônico, com o reaproveitamento da água e nutrientes capturados deste resíduo (CUBA et al., 2015) O emprego de resíduos orgânicos ou mesmo de alguns efluentes industriais na agricultura, quando devidamente tratados e/ ou, compostados, estão fundamentados nos elevados teores de carbono dos compostos orgânicos, dos nutrientes e água neles contidos (SILVA et al., 2003), causando o aumento da preocupação da população com relação à segurança alimentar e ambiental (ABREU JÚNIOR et al., 2005). 31 Para Cuba et al. (2015), apesar da necessidade do complemento nutricional para a utilização de resíduos na produção de plantas, há economia na aplicação de fertilizantes, sem o comprometimento no desenvolvimento das culturas. Em outro estudo, Paulus et al. (2010), apresentam resultados do emprego de água salina na produção de hortaliças em sistema hidropônico, preocupado com a demanda por água doce na implantação deste tipo de cultivo, o objetivo é dar alternativa a regiões com maior disponibilidade de água com alto grau de salinidade. Embora os autores tenham alcançado resultados que indiquem a possibilidade da utilização deste tipo de água para a produção de hortaliças, houve a redução na produtividade. Contudo, é consenso que o maior volume de água utilizada pela humanidade é empregado na produção agropecuária, o que aumenta a pressão no setor pela demanda por alimentos cada vez maior, sinalizando, assim, para uma crescente importância da irrigação para a quantidade e qualidade da produção de alimentos (SCALOPPI, 2014). A relevância da irrigação está presente nas diversas condições climáticas e culturais espalhadas pelo Brasil, sem uma definição de um sistema que atenda adequadamente a toda diversidade que envolve o setor produtivo, elevando a importância na escolha de processos que norteiem a resultados agronômicos mais satisfatórios (ANDRADE, 2001). A necessidade em buscar novas tecnologias e ferramentas para tornar sustentável o uso da irrigação, que é impactado cada vez mais pela escassez dos recursos hídricos, leva o produtor agrícola ao aperfeiçoamento por meio de sistemas mais eficientes para continuar produzindo com qualidade e a custos compatíveis para continuar na atividade (TESTEZLAF e MATSURA, 2015). Dessa forma, na expectativa da reutilização da água e nutrientes provenientes da vinhaça, pesquisadores multidisciplinares buscam alternativas ao uso deste resíduo, seja utilizando-o de forma integral ou após tratamentos específicos fundamentados em cada base experimental, com o propósito de garantir uma maior produção e melhor qualidade dos alimentos com preservação ambiental (FREGOLENTE, 2015). 32 3.5 Produção de Hortaliças A cultura tomada como base das pesquisas para obtenção dos resultados, foi a alface (Lactuca sativa L.), por ser considerada uma das hortaliças folhosas mais consumida no Brasil, sendo em algumas centrais de distribuição a que representa quase 50% de todas as folhosas comercializadas (MORETTI e MATTOS, 2006). O almeirão (Cichorium intybus) e o agrião (Nasturtium officinale) pelo valor nutricional importante à saúde humana (UNICAMP, 2011; FAO, 2013), além do ciclo produtivo mais curto, o que facilitou o monitoramento dos resultados e replicação dos experimentos para a avaliação das variáveis das plantas cultivadas. Atributos qualitativos em hortaliças são diretamente ligados por serem consumidas, em sua grande maioria in natura, sendo alvo de pesquisa que analisam a contaminação que sofrem durante o ciclo de produção (GUIMARÃES et al., 2003; SIMÕES et al., 2001) As diferentes opções de práticas no cultivo podem ser fundamentais para a preservação das propriedades organolépticas das hortaliças, capazes de influenciar na escolha por um consumo saudável (SEDIYAMA, SANTOS e LIMA, 2014). Para Baruffaldi et al. (1984), alternativas para a higienização das hortaliças são apontadas para minimizar os efeitos causados por contaminação cruzada durante o processo produtivo, manipulação e armazenamento. Segundo o mesmo autor, o uso de hipoclorito de sódio como solução desinfetante não é recente, mas mostra grande eficácia no controle parasitário em hortaliças. As hortaliças consumidas como saladas podem ser fonte de transmissão de doenças, se procedimentos básicos com a sanidade da cultura não forem adotados, mas para isso é preciso também o comprometimento dos órgãos fiscalizadores em todo processo produtivo (TAKAYANAGUI et al., 2006). Contudo, a busca por um consumo de hortaliças mais saudáveis traz à tona a necessidade do desenvolvimento de programas de produção e diversificação voltados ao incremento produtivo e de renda, objetivando os pequenos produtores, que são os mais afetados pela desinformação de novas tecnologias (CONRADO et al., 2011). 33 Os custos envolvidos na produção de hortaliças estão diretamente ligados ao sistema adotado de plantio: convencional, hidropônico, protegido ou a campo (COSTA e JUNQUEIRA, 2000). Mas os produtores nem sempre alcançam os resultados esperados no cultivo de hortaliças, e entre os aspectos apontados para o insucesso está a falta de planejamento da produção, o alto custo de acesso a novas tecnologias e a quase ausência de assistência técnica dos órgãos responsáveis para o setor (GRANDE et al., 2003; GAMA et al., 2008). A deficiência dos canais de distribuição em gerir o setor leva ao comprometimento da qualidade das hortaliças distribuídas nos pontos de comercialização final, criando setores adjacentes que acabam por conflitar com os interesses dos produtores (LOURENZANI e SILVA, 2004). Boa parte das hortaliças vem da produção de pequenos produtores, e com a crescente preocupação ambiental, o sistema de produção orgânicas está se destacando neste cenário, uma das práticas adotadas está na produção de fertilizantes orgânicos que contribuem no reaproveitamento de resíduos, além de fortalecer e melhorar a produtividade do setor (SEDIYAMA, SANTOS e LIMA, 2014). FURLANI et al. (2009a), evidenciam em vários conjuntos tecnológicos a possibilidade de sucesso no cultivo de plantas variadas sem o uso de solo, empregando materiais muitas vezes descartados em canteiros de obras espalhados pelas cidades. De acordo com Cometti et al. (2008), o controle da concentração dos níveis de CE e pH é outro ponto de destaque em cultivos hidropônicos, revela que em regiões mais quentes a necessidade na diminuição da CE, e consequente, menor uso de sais, traz vantagens em comparação ao recomendado por Furlani (1998). A Tabela 1 apresenta os diferentes níveis de concentração utilizados por Cometti et al. (2008), que evidenciam a economia dos macronutrientes aplicados na solução hidropônica em condições de temperaturas elevadas, mantendo a mesma concentração dos micronutrientes indicados por Furlani (1998), em todos os tratamentos. 34 Tabela 1 - Macronutrientes utilizados em experimento de produção hidropônica; 1Percentagem da concentração de macronutrientes da solução proposta por Furlani (1998); 2Condutividade elétrica medida com condutivímetro portátil da marca ‘Hanna®. Trat1 N-NO 3 - N-NH4 + P K Ca Mg S CE2 % Mg L - 1 (dSm - 1) 100 174,0 24,0 39,0 183,0 142,0 38,0 52,0 1,84 50 87,0 12,0 19,5 91,5 71,0 19,0 25,0 0,98 25 43,5 6,0 9,8 45,8 35,5 9,5 13,0 0,54 12,5 21,8 3,0 4,9 22,8 17,8 4,8 6,5 0,29 Fonte: Adaptado dos estudos sobre “Efeito da concentração da solução nutritiva no crescimento da alface em cultivo hidropônico-sistema NFT” (COMETTI ET AL. 2008). Apesar da redução radicular observada em situações de elevação da temperatura, não há alterações de produção de fitomassa das plantas, não havendo o comprometimento da qualidade da produção (COMETTI et al., 2008). Para Carmello (1977), o desenvolvimento das plantas em sistemas hidropônicos, depende de uma faixa adequada, algo em torno de 24ºC durante o dia e 15ºC à noite, e segundo Furlani et al. (2009b), para regiões com temperaturas elevadas, a opção é recomendar a diminuição da quantidade de sais no preparo da solução nutritiva. Contudo, segundo dados oferecidos no portal do Cepagri (Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas a Agricultura, 2016), as temperaturas tiveram oscilação de 12.9ºC em um só dia, 7/11/16, alcançando a máxima de 31ºC, e com essa realidade vivida no Brasil nos últimos anos, pode ficar difícil adequar condições para o cultivo hidropônico sem novas tecnologias que auxiliem os produtores. Para o CEPAGRI, a classificação climática de Koppen é um sistema global dos tipos climáticos, que auxilia a definição da vegetação natural de cada grande região, representando a expressão do clima predominante. 4 MATERIAL E MÉTODOS 4.1 Desenvolvimento Prático O experimento foi conduzido em ambiente protegido, no período de junho a setembro de 2016. Com área de 8 metros em sua largura por 35 metros em seu comprimento, com altura de pé direito de 3,0 metros, tendo seu ponto mais 35 elevado 6,0 metros. A área é parte do campo experimental de uma empresa do oeste paulista, localizado na Rodovia Comandante João Ribeiro de Barros, Km 510 no município de Tupã SP, orientação Leste-Oeste com coordenadas de 21º54’39.11” S, 50º35’16.14” O, altitude de 520 metros. Com cobertura em filme de polietileno de 0,10 mm de espessura com tratamento anti-UV e fechamento lateral em tela anti-afídeos. 4.2 Clima Os dados climáticos foram obtidos em site do Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas a Agricultura de Campinas (CEPAGRI), que registrou, como observa-se na Tabela 2 as oscilações ocorridas na temperatura durante a realização do experimento, mesmo nos meses de inverno, quando o habitual é verificar temperaturas próximas do ideal para o cultivo hidropônico (FURLANI et al., 2009b). Tabela 2 - Temperaturas médias, contempladas em Tupã-SP durante 2016. TEMPERATURA DO AR (C) MÊS Mínima média Máxima média Média JAN 23,0 33,0 28,0 FEV 23,0 32,0 27,0 MAR 22,0 31,0 27,0 ABR 20,0 31,0 27,0 MAI 17,0 26,0 21,0 JUN 15,0 24,0 20,0 JUL 15,0 25,0 20,0 AGO 17,0 27,0 22,0 SET 18,0 28,0 23,0 OUT 20,0 31,0 26,0 NOV 22,0 32,0 28,0 DEZ 23,0 32,0 28,0 Fonte: Cepagri, (2016). A Figura 6 apresenta o local onde foi realizado experimento, localizado em Tupã SP, estrutura com dimensões adequadas ao plantio comercial, mas utilizada para o desenvolvimento de experimentos agrícolas destinados a aplicação de novas tecnologias. 36 Figura 6 - Vista frontal do local utilizado para desenvolvimento das pesquisas. Fonte: O autor. O trabalho foi desenvolvido sob cultivo hidropônico, para a avaliação do adubo da vinhaça em comparação a formulação nutricional convencional para alface recomendada por Furlani (1998) em sistema hidropônico NFT. 4.3 Adubo de Vinhaça A vinhaça utilizada no experimento foi doada por uma agroindústria do oeste paulista, coletada e transportada para propriedade localizada em Parapuã-SP, foi armazenada em caixa com capacidade para 5000 litros para posterior tratamento em bateladas de 1000 litros, conforme resumo da patente em: PI 0606012-9 de 18 de out. 2006. “TRATAMENTO DOS RESÍDUOS DA AGROINDÚSTRIA CANAVIEIRA”. Na Figura 7 pode-se observar o local de onde é coletada a matéria prima, em canal construído para o armazenamento e distribuição da vinhaça, de agroindústria no oeste do estado de São Paulo. 37 Figura 7 - Local de coleta da vinhaça. Fonte: O autor. O processo de tratamento consiste em encaminhar a vinhaça in natura para tanques de capacidade pré-determinada, que aqui corresponde a caixas de polietileno de 1000 litros, onde adiciona-se 1% de coagulante/floculante de origem vegetal a 33% de concentração (tanino). A Figura 8 apresenta etapa fundamental para o processo de tratamento da vinhaça, que compreende ao início da coagulação, operação de formação do coagulo da parte sólida do resíduo, facilitando a separação dos sólidos presentes no composto e do líquido resultante da filtração. Figura 8 – Processo de tratamento da vinhaça que coagulada facilita a separação do líquido, produto de interesse da pesquisa. Fonte: O autor. 38 Após a primeira hora do início do processo, a vinhaça já coagulada recebe 1% de silicato de sódio (Na2O3Si), para aglutinação do composto facilitando a separação da água presente na vinhaça de seus sólidos não solúveis. Com o complemento da reação de floculação e sedimentação, que ocorre após 5 a 6 horas, o composto é filtrado, o que permite a separação sólidos/líquidos, resultando em dois subprodutos ricos em nutrientes e matéria orgânica, sem a produção de novos resíduos do processo. A parte sólida, após processo de secagem natural, apresenta em torno de 10% de umidade, e passa por triturador para a homogeneização do produto sólido. Os produtos resultantes do processo (sólido/líquido), passaram por análise Físico-Química para caracterização nutricional, para exame da possibilidade de reaproveitamento dos nutrientes antes contidos na matéria prima inicial (vinhaça), na produção de outras culturas que não a cana de açúcar, conforme objetivo proposto. Está representado na Figura 9, de forma resumida e encadeada as etapas que descrevem passo a passo o fluxo do tratamento realizado na vinhaça, processo com mínimo uso de energia, comparado aos complexos sistemas já apresentados. Figura 9 - Fluxograma da produção do adubo de vinhaça, iniciado com a coleta e armazenagem da matéria prima, 5 a 6 h de processo de tratamento, filtragem, trituração do sólido e envase do líquido. Fonte: O autor. 39 4.4 Solução Nutritiva em Hidroponia A solução hidropônica convencional utilizada nos experimentos surgiu da recomendação para cultivo da alface, mas foi utilizada como base em todas bancadas com os sais convencionais apresentados na Tabela 3 recomendada por Furlani (1998). Tabela 3 - Composição dos nutrientes utilizados para a formulação da solução hidropônica básica para alface (SC), utilizada aqui também para o agrião e almeirão. ADUBO g/1000 L Nitrato de cálcio 750 Nitrato de potássio 500 MAP – purificado 150 Sulfato de magnésio 400 Ferro quelatizado EDDHA 6% 30 Sulfato de manganês 1,5 Ácido bórico 1,5 Sulfato de zinco 0,5 Sulfato de cobre 0,15 Molibdato de sódio 0,15 Fonte: Adaptado do recomendado por Furlani (1998). Para a calibração da CE foram utilizados também formulação de uma solução de ajuste composta por três grupos de nutrientes, como poderá ser melhor observado na Tabela 4, sendo solução de ajuste (A) com K, N, P, Mg e S; solução (B) com N e Ca e solução (C) com os micronutrientes B, Zn, Cu, Mn e Fe, em adaptação a recomendação de Furlani (1998). 40 Tabela 4 - Composição da solução de ajuste para as culturas de hortaliças folhosas (SC). Solução g10L-1 Nitrato de potássio 1.200 A Fosfato monoamônico purificado 200 Sulfato de magnésio 240 B Nitrato de cálcio 600 gL-1 C Sulfato de cobre 1,0 Sulfato de zinco 2,0 Sulfato de manganês 10,0 Ácido bórico 5,0 Ferro quelatizado EDDHA 6% 20,0 Fonte: Adaptado de Furlani (1998). 4.5 Base do Custo da Solução Hidropônica Os custos dos produtos utilizados no processo de tratamento e formulação da solução hidropônica, foram baseados em orçamentos para obtenção do menor preço para estabelecer o planejamento do experimento. 4.6 Equipamentos Na área anteriormente descrita, já estavam disponíveis seis bancadas, das quais quatro bancadas individuais foram utilizadas para plantio em sistema hidropônico, compostas cada por dez canais de plantio. As bancadas têm 10 m de comprimento e capacidade para 334 mudas por bancada, utilizadas para o plantio da alface e almeirão. Outras duas com 7 m de comprimento e capacidade para 220 mudas cada, utilizada para o plantio do agrião. Cada bancada apresentava um conjunto de coletores para o retorno da solução às caixas de armazenamento, com capacidade para 310 L de solução, mas com formulação de apenas 210 L da solução nutritiva por bancada. Em cada caixa foram instaladas eletrobombas Emicol de 127 V-60Hz e 34w, ligadas em rede e acionadas por temporizador foxlux-bivolt (Figura 10b), fazendo com que a solução enviada por tubos de PVC até a parte mais alta do sistema fossem 41 distribuídas e circulasse nos canais de plantio (Figura 10a), e por gravidade voltava ao reservatório. Figura 10 - Bancadas disponibilizadas ao experimento (a) e temporizador (b), utilizado para acionamento das eletrobombas. (a) (b) Fonte: O autor. As eletrobombas foram acionadas em intervalos de quinze minutos ligada por quinze minutos em descanso, trabalhando neste sistema das 5:30 às 20:00 horas período de maior atividade metabólica das plantas (TAIZ & ZEIGER, 2013). No período noturno, que correspondeu das 20:15 às 5:30 horas, a bomba foi acionada em intervalos de três horas, funcionando por quinze minutos por acionamento, apenas para manter a umidade das raízes das plantas (CARMELLO et al., 2009). A concentração de nutrientes da solução em cada sistema foi controlada por condutivímetro de bolso da marca Hanna modelo HI96304 (Figura 11), instrumento que mede a condutividade elétrica (CE) em líquidos. Figura 11 – Modelo de condutivímetro utilizado no experimento. Fonte: O autor. 42 Nesse experimento, a leitura da condutividade serviu para determinação da absorção dos sais dissolvidos na solução convencional para nutrição das plantas, também utilizado para controle dos níveis nutricionais do sistema nutrido com SV, servindo ainda para o ajuste da solução nutritiva durante o período do ciclo vegetativo, mantendo os níveis de nutrientes adequados ao bom desenvolvimento das plantas. Outro instrumento de vital importância no cultivo hidropônico, como o já relacionado condutivímetro, é o pHmetro, neste caso, da marca Hanna modelo HI96108 (Figura 12). Com a finalidade de controle do pH da solução que em média deve permanecer entre 5,5 a 6,8, conforme recomendado por Furlani (1998). Figura 12 – Modelo de pHmetro utilizado no experimento. Fonte: O autor. O pH da solução indica a necessidade da correção e, consequentemente, da aplicação de ácido fosfórico (H3PO4) em pH alcalinos, acima de 7,2 ou hidróxido de potássio (KOH) em pH ácidos, abaixo de 5,0, com grande relevância ao manter equilibrada a absorção de nutrientes pelas plantas, como recomenda Furlani et al. (2009b). De acordo com Martinez (1999) e Furlani et al. (2009b), a solução nutritiva não tem capacidade tampão, fazendo com que o pH varie sempre, podendo haver perdas de nutrientes já absorvidos pela planta, prejudicando o crescimento das raízes, podendo também acarretar precipitações de elementos como cálcio, fósforo, ferro e manganês, tornando-os indisponíveis para as plantas. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualidade formados por quatro bancadas, duas com plantio de alface e almeirão, e duas para o 43 agrião, recebendo o tratamento composto de solução hidropônica pelo adubo SV, em comparação a solução recomendada por Furlani (1998). 4.7 Plantio A alface da variedade Vanda, da Sakata® foi escolhida por seu potencial produtivo, preferência de cultivo entre produtores, e adaptada às condições climáticas (SALA e COSTA, 2012). O agrião Gigante Redondo e almeirão pão de açúcar, também da Sakata®, pelo valor nutricional à saúde humana (UNICAMP, 2011; FAO, 2013) e com predominância de ciclos produtivos mais curtos, proporcionando vários cultivos ao longo do ano. As mudas foram cedidas por uma empresa do oeste paulista (Figura 13). Semeadas em substrato Plantimax®, em bandejas com 200 células de plantio e, disponibilizadas a partir dos trinta dias da semeadura. Figura 13 - Viveiro de mudas e fonte das hortaliças utilizadas nos experimentos. Fonte: O autor. O controle do consumo de água foi monitorado por vistorias diárias e reposição quando necessária. A primeira cultura transplantada no sistema foram a alface e almeirão (Figura 14), foram replantadas 334 mudas por bancada. 44 Para o preparo da solução de vinhaça, utilizou-se 1% de SV do volume de água e 3% de Ferro quelatizado com EDDHA 6%, formulação padronizada aos três experimentos, fixando inicialmente a CE em 1,9 mS e pH 6,5, em comparação à formulação nutricional convencional recomendada por Furlani (1998), e CE de 2,0 mS e pH 6,5. Figura 14 - Plantio da alface sob mesmas condições de ambiente. Fonte: O autor. Duas semanas após o plantio da alface e do almeirão, foi realizado o plantio do agrião, pelo fato da não disponibilidade de mudas, foram dispostas em duas bancadas com capacidade de 220 mudas cada, sendo uma bancada com solução nutritiva de SV, em comparação aos sais recomendados por Furlani (1998). Na bancada com nutrição convencional iniciou o cultivo com CE 2,0 mS e pH 6,5; com SV, iniciou com CE 2,8 mS e pH 6,5. Assim como no início do cultivo da alface, foram coletadas aleatoriamente amostras das plantas de agrião, compostas de 12 unidades por bloco experimental. A frequência desta coleta amostral foi semanal, sempre com mesmo número de plantas (12) por bancada de cultivo, que foram colhidas de forma aleatória no centro das bancadas, deixando as bordas das bancadas sem a retirada de plantas até o final do ciclo, programados para vinte e oito dias de cultivo, totalizando assim quatro coletas amostrais para realização das análises e avaliar a contribuição dos diferentes tratamentos oferecidos para nutrição das plantas, tornando-se fonte de informações relevantes a futuros trabalhos. 45 Na Figura 15 pode ser observado o bom desenvolvimento da alface e do almeirão conduzidas nas bancadas hidropônicas, iniciando o fechamento visual do perfil de cultivo. Figura 15 - Plantas com 12 dias de bancada. Fonte: O autor. 4.8 Controle da CE e pH da Solução O monitoramento da qualidade da solução para a alface e almeirão, por meio da CE e pH, revelaram a semelhança de comportamento do pH, com soluções de tendência a alcalinidade durante o cultivo, sendo necessário adição de ácido para manter a solução na melhor faixa de absorção dos nutrientes, entre 5,5 a 6,8. A CE da SC não teve alterações significativas nos primeiros dias de cultivo, observando que para a SV houve uma absorção de elementos constante durante todo ciclo do cultivo. Ao longo do desenvolvimento das culturas da alface e almeirão, a bancada que utilizou a solução convencional (SC), recomendada por Furlani (1998), necessitou da reposição dos sais para recompor a CE, utilizando para isso a solução de ajuste, com reposição de 2,5 litro de solução para ajuste (K, Mg); 2,5 litros de solução para ajuste (Ca) e 0,5 litros da solução de ajuste de micronutrientes, o resultados das leituras não apresentaram a necessidade de troca da solução, pela saturação dos sais empregados (CASTELLANE e ARAÚJO, 1994; FURLANI, 1999; CARMELLO et al., 2009), conseguindo assim completar este ciclo de produção sem a troca da solução. 46 O controle da CE na solução com adubo de vinhaça, foi ajustada pela reposição de 4 litros de SV e 15g Ferro quelatizado EDDHA 6% à solução, observando a clara evidência do consumo dos nutrientes da solução já nas primeiras leituras, permanecendo assim até o final do ciclo de produção, fato observado com menos intensidade na SC. Observando o padrão comportamental do pH para a solução nutrida com SV, pode-se notar a tendência no aumento gradativo, levando a solução à alcalinidade, com a necessidade do ajuste com ácido fosfórico (H3PO4) para voltar à normalidade recomendada por Furlani et al. (2009b). O controle da CE e pH se fez necessário toda vez que as leituras observadas foram consideradas fora dos padrões para o bom desenvolvimento das culturas sob plantio hidropônico (FURLANI, 1998). A Figura 16 apresenta a utilização dos equipamentos para o controle da solução nutritiva com o propósito de mantê-la na faixa adequada de CE, medido pelo condutivímetro, e o pH sendo controlado com o pHmetro, mantendo a boa absorção dos nutrientes pelas plantas. Figura 16 – Equipamento em uso para registro da condutividade e pH da solução hidropônica. Fonte: O autor. Na Figura 17 pode-se observar o comportamento da CE e pH registrados durante monitoramento do cultivo da alface e almeirão, facilitando a tomada de decisão para o controle da qualidade da solução, com reposição nutricional realizadas nos dias 18-28 de junho e 2 de julho, utilizando 4 L da SV durante o ciclo. Os ajustes 47 do pH foram realizados nos dias 13-17-28- de junho, 1 e 4 de julho, utilizando o total de 31 ml de H3PO4. Figura 17 - Valores registrados do pH e da condutividade elétrica (CE) da solução nutritiva de vinhaça (SV). Fonte: O autor. Na Figura 18 pode-se analisar os registros efetuados da CE e pH durante o cultivo da alface e almeirão em sistema hidropônico com solução recomendada por Furlani (1998), com reposição de nutrientes nos dias 28 de junho, 2 e 4 de julho, utilizando 2,5 L da solução de ajuste (K, Mg); 2,5 L (Ca) e 0,5 L da solução de micronutrientes. Para ajuste do pH foram utilizados 35 ml de H3PO4. Figura 18- Valores registrados de pH e CE durante o ciclo produtivo da alface e almeirão com SC. Fonte: O autor. Para a cultura do agrião, a avaliação das leituras para o pH, permaneceram com o mesmo padrão vistos antes nas culturas da alface e almeirão 1,9 1,6 1,6 2 1,8 1,5 1,8 1,6 1,5 1,4 6,7 6,2 7 6,3 6,7 6,5 6,5 6,9 7 8,2 10 /j un 11 /j un 12 /j un 13 /j un 14 /j un 15 /j un 16 /j un 17 /j un 18 /j un 19 /j un 20 /j un 21 /j un 22 /j un 23 /j un 24 /j un 25 /j un 26 /j un 27 /j un 28 /j un 29 /j un 30 /j un 01 /j ul 02 /j ul 03 /j ul 04 /j ul 05 /j ul 06 /j ul 07 /j ul 2 1,9 1,9 1,8 1,8 1,5 1,9 1,5 1,5 1,4 5,9 6,3 5,6 5,8 5,7 5,72 6,9 6,8 6,7 6,3 10 /j un 11 /j un 12 /j un 13 /j un 14 /j un 15 /j un 16 /j un 17 /j un 18 /j un 19 /j un 20 /j un 21 /j un 22 /j un 23 /j un 24 /j un 25 /j un 26 /j un 27 /j un 28 /j un 29 /j un 30 /j un 01 /j ul 02 /j ul 03 /j ul 04 /j ul 05 /j ul 06 /j ul 07 /j ul 48 em SV, apontando para absorção predominante de ânions pelas plantas, levando a solução a ficar alcalina, com potencial de prejudicar a absorção de elementos essenciais ao desenvolvimento vegetativo, havendo a necessidade de constante monitoramento e controle do pH da solução (CARMELLO et al., 2009). O ajuste do pH na SC, foi efetuado com a adição de ácido fosfórico (H3PO4), sempre que necessário durante o ciclo produtivo do agrião. Para a SC a CE se manteve inalterada nos primeiros quinze dias em 1,9 mS, sendo necessária a reposição de nutrientes por meio das soluções de ajuste a partir do décimo sexto dia. Porém, nos dois últimos controles da CE, entre os dias 30 de julho e 6 de agosto, as leituras permaneceram as mesmas, indicando a saturação da solução, pois ao contrário do início do ciclo, é no final que as plantas são mais exigentes por nutrientes para manter a massa que desenvolveram (CASTELLANE e ARAÚJO, 1994; FURLANI, 1999; CARMELLO et al., 2009). A Figura 19 apresenta os registros do controle da CE e pH da cultura do agrião, com a realização dos ajustes para o pH no dia 8 de julho, adicionando 15 ml de H3PO4. O ajuste da CE foi necessário nos dias 12 e 28 de julho, com a reposição de 1,5 L da solução de ajuste (K; Mg), 1,5 L (Ca) e 0,5 L da solução com micronutrientes. Figura 19 - Valores registrados de pH e CE durante o ciclo produtivo do agrião, com SC. Fonte: O autor. A CE para cultura do agrião utilizando a SV com leitura inicial de 2,8 mS, mesmo considerada muito alta se comparada a SC, mas, contudo, não houve problemas ocasionados por este fato, não havendo a necessidade de reposição dos nutrientes constantes, com a necessidade da adição de 2 litros de SV e 15g de Ferro 1,9 1,9 1,9 2 1,9 2,5 2,5 6,5 7,1 6,4 6,5 6,3 6,6 8,2 49 quelatizado EDDHA 6%, apenas na última semana do ciclo da planta, no período de 28 de julho a 5 de agosto. O ajuste do pH para a cultura do agrião, foram efetuados em dois momentos, no dia 12 e 30 de julho, foram realizados utilizando o total de 25 ml de H3PO4 (Figura 20). Figura 20 - Valores registrados de pH e CE da solução nutritiva da SV. Fonte: O autor. Como observado anteriormente, o controle da CE e pH na cultura do agrião se fez necessário toda vez que as leituras observadas foram consideradas fora dos padrões para o bom desenvolvimento vegetativo das plantas (FURLANI, 1998). 4.9 Características Determinadas Os componentes biométricos das culturas avaliadas foram: Número de folhas, comprimento de raiz; Fitomassa verde aérea, Fitomassa seca aérea;; Fitomassa verde de raiz; Fitomassa seca de raiz; Taxa de Clorofila e Teor de Macro e Micronutrientes. As equações de regressão linear, além de corrigirem as oscilações normais, permitem avaliar a tendência do crescimento em função dos tratamentos (BENINCASA, 2004). Para Reis e Muller (1979) e Barbieri et al. (2011), a taxa de crescimento absoluto é a variação ou incremento entre duas amostras ao longo de um determinado 2,8 2,6 2,7 2 2,2 1,9 1,7 6,5 6,6 6,7 6,4 6,7 7,2 7,9 50 período de tempo, é uma medida que pode ser usada para se ter ideia da velocidade média de crescimento ao longo do período de observação. 4.9.1 Números de folhas Após a colheita, foram separadas com auxílio de um estilete todas as folhas de cada planta de todos os tratamentos e realizou-se a contagem do número de folhas. 4.9.2 Comprimento do sistema radicular No ato da colheita, as plantas foram retiradas das bancadas de cultivo de forma manual e aleatória, mas de forma a não colher as plantas das bordas das bancadas. Realizou-se cuidadosamente a lavagem com água corrente, para evitar quebra de partes das raízes. Com o auxílio de uma régua milimétrica foi mensurado o comprimento do sistema radicular. 4.9.3 Peso verde da parte aérea Após a colheita, separou-se a parte das raízes, e com auxílio de uma balança digital graduada em 0,001 g, realizou-se a pesagem total desta parte aérea. 4.9.4 Peso seco da parte aérea Após a pesagem da matéria fresca, as amostras foram mantidas em estufa com a temperatura a 65°C com circulação de ar forçada por 72 horas, e após este processo realizou a pesagem. 4.9.5 Peso verde do sistema radicular Após a lavagem e medição do sistema radicular, com o auxílio de uma balança de precisão foram pesadas e embaladas todas as amostras. 51 4.9.6 Peso Seco do Sistema Radicular Após a lavagem e a medição do comprimento das raízes, as amostras foram mantidas em estufa com temperatura de 65°C, durante 72 horas. 4.9.7 Taxa de clorofila As medições da taxa de clorofila foram realizadas pelo equipamento ClorofiLog-CFL 1030, com a vantagem de não destruir as folhas das plantas, com método que utiliza fotodiodos que emitem três comprimentos de onda, com princípios preservadores da membrana celular baseados na absorção e reflexão foliar, facilitando a determinação com rapidez e eficiência, além de poder ser realizada a campo, auferindo os dados em tempo real (FALKER, 2008), em que se mediu a clorofila a, b e total. 4.9.8 Teor de macro e micronutrientes Para a quantificação dos teores de macro e micronutrientes, todas as folhas foram lavadas com água destilada e secas em estufa de circulação forçada de ar por 72 horas, à 65 °C. Após a secagem, foram trituradas em um moinho, acondicionadas em sacos de papel devidamente identificadas e enviadas ao Laboratório de Nutrição Mineral de plantas, no Departamento de Recursos Naturais, da Faculdade de Ciências Agronômicas-UNESP, Campus de Botucatu. Quantificou-se aos 28 DAT o teor dos macronutrientes Nitrogênio (N), Fósforo (F), Potássio (K), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), Enxofre (S), e dos micronutrientes Ferro (Fe), Boro (B), Cobre (Cu), Manganês (Mn), Zinco (Zn) e Silício (Si) no tecido vegetal da parte aérea, de acordo com a metodologia de Malavolta, Vitti e Oliveira (1997); PEREIRA, et al., (2007). 4.10 Base das Análises Físico-Química Para a execução das análises química necessárias, as amostras coletadas foram enviadas para o Laboratório Central da Faculdade de Ciências Agronômicas - FCA/UNESP de Botucatu, com o objetivo de obter a composição 52 nutricional do adubo da vinhaça e os resultados da nutrição obtida pelas plantas, oferecendo parâmetros para o aprimoramento da tecnologia e aplicação da SV. 4.10.1 Análise estatística Em todos os conjuntos de dados considerados, foi analisada a normalidade dos dados, utilizando-se o teste de Anderson Darling e verificando-se a homocedasticidade dos dados com o teste da equação da variância (ou teste de Levenn’s). A análise estatística dos resultados foi realizada por meio da análise da variância e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey (p ≤0,05). Foi utilizada também a análise de regressão linear a fim de observar o crescimento ao longo do ciclo das culturas. Em todas as análises foi considerado o nível de significância à 5% (α=0,05), e utilizando os softwares Minitab 16 e SigmaStat 3.5. 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES A pesquisa realizada em sistema de produção com a SV, apoiada em programas de nutrição mostrou que, as culturas presentes no experimento apresentaram semelhança quanto às características agronômicas avaliadas, atendendo as necessidades nutricionais das plantas, mas com o custo menor, podendo a SV já inicialmente se tornar rentável ao produtor, que deixa de usar quando do preparo da SC, grande volume de sais, com manejo restrito e desalinhado ambientalmente, fato não observado na SV, podendo ainda, representar menor risco ao meio ambiente, agregando valor à atividade rural. Os produtos resultantes do processo de tratamento alcançaram a média de 5 - 6% do adubo sólido com coloração marrom, e 94 a 95% de um líquido caramelo. 5.1 Solução Nutritiva de Vinhaça Considerando os resultados obtidos após tratamento da vinhaça, em comparação ao conquistado por Dos Santos (2012), realizada análise química, os 53 resultados são semelhantes em coloração do líquido filtrado, odor e no aumento do teor de potássio, mas com variações de pH de 7,0 a 8,0. Houve também uma real concentração dos nutrientes, com eficiência na retenção destes na massa formada no tratamento, que depois de seca formou uma rica fonte matéria orgânica, macro e micronutrientes, com residual da SV bastante significativos em elementos nutricionais, objetivo inicial deste estudo e que mostra que não houve reações indesejáveis no tratamento pelos aditivos utilizados como coagulantes nesta pesquisa. Dos Santos (2012), apresentou trabalho de tratamento e formulação de solução de vinhaça para hidroponia, um aumento aproximado de 9,2% o potássio, após o pré-tratamento, mas os demais nutrientes diminuíram. Alterações químicas observadas, ainda, segundo o mesmo autor, aconteceram devido a reações químicas provocadas pelo Ca(OH)2 e Al2(SO4)3 utilizados em sua pesquisa. O oposto aconteceu com a análise físico-química dos produtos obtidos nesta pesquisa, que apontaram para a transferência dos elementos nutricionais e matéria orgânica antes na vinhaça, para os materiais resultante do tratamento, pela inexistência de reações prejudiciais na transformação do material final. A possibilidade da utilização do líquido tratado no processo, que correspondeu 94 a 95% do total, indicou o possível reaproveitamento, que para aplicação nos experimentos realizados, recebeu a suplementação de 5% de Ca(NO3)2, sendo assim, constituída na fonte de nutrição (adubo de vinhaça), para a posterior formulação da solução experimentada, denominada a partir de agora como solução de vinhaça (SV). A Tabela 5 apresenta as concentrações dos elementos, vinhaça in natura, o resíduo líquido do tratamento e o produto sólido (Sól.), analisados pela quantidade em gramas por litro/quilo dos nutrientes presentes na matéria-prima inicial. 54 Tabela 5 - Análise físico-química da vinhaça (VN); resíduo do tratamento (RT) e do sólido, após processo de tratamento realizado. Análises VN RT. g/l Sól. g/Kg MO 25,86 8,37 378 K2O5 5,2 3,48 32,9 N 0,74797 0,14287 5,7 P2O5 0,22063 0,26435 2,6 Ca 0,52 0,44 4,9 Mg 0,85 0,175 1,8 S 1,10025 0,22061 1,3 Mn 0,00735 0,00215 0,06 Zn 0,00145 0,00065 0,023 Cu 0,0007 0,0002 0,007 Fe 0,053 0,00345 0,338 Fonte: O autor. A percepção do forte cheiro da vinhaça, com o tratamento deixa de ser um problema, pois há o clareamento do líquido resultante (Figura 21), o aroma passa a ser agradável, lembrando o caldo da cana. Figura 21 – Clareamento sofrido pelo resíduo durante o tratamento e processo de reaproveitamento, correspondendo a vinhaça (VN), vinhaça tratada e filtrada (VT) e a solução de vinhaça pronta para aplicação (SV). Fonte: O autor. A Tabela 6 apresenta o resultado analítico da SV preparada para o cultivo das plantas em sistema hidropônico. 55 Tabela 6 – Resultado da análise da concentração e composição do produto após processo de tratamento da vinhaça e preparo da solução utilizada para nutrição das plantas no sistema com vinhaça. Íon (mg L - 1) SV N 1159 K+ 3070 Ca+ 2 5970 Mg+ 2 138 Fe 0,34 Mn 0,21 Zn 0,17 Cu 0,23 Fonte: O autor com adaptação de resultados analíticos da pesquisa. O resultado da análise físico-química apontou para a possibilidade da utilização deste para a nutrição de plantas, que com a suplementação com 5% de Ca(NO3)2, formando a SV como já visto, ofereceu garantias nutricionais adicionais de 15,5% de N e 19% de Ca, suficientes para o desenvolvimento das plantas. A importância do complemento do cálcio na SV, pouco móvel em plantas, é evidente, pois pode causar distúrbios fisiológicos principalmente na alface, conhecido como Tip burn (queima das folhas), o qual é intensificado com temperaturas elevadas (BENINNI, TAKAHASHI e NEVES, 2003). 5.2 Custo da solução hidropônica Os resultados apresentados a seguir apresentam o custo de aquisição dos insumos, e participação no custo para o preparo da solução para início da produção. A Tabela 7 apresenta o custo inicial para a formulação da solução aplicada no cultivo experimental convencional, recomendado por Furlani (1998), para o preparo de 1.000 L de solução. 56 Tabela 7 - Composição e custo total da solução para a produção em sistema hidropônico convencional (SC), utilizada na pesquisa. ADUBO g/1000 L VALOR(R$) Nitrato de cálcio 750 1,50 Nitrato de potássio 500 2,72 MAP – purificado 150 0,67 Sulfato de magnésio 400 0,64 Ferro quelatizado EDDHA 6% 30 1,20 Sulfato de manganês 1,5 0,00678 Ácido bórico 1,5 0,006375 Sulfato de zinco 0,5 0,00155 Sulfato de cobre 0,15 0,001395 Molibdato de sódio 0,15 0,074 Total R$ 6,82 Fonte: O autor, adaptado de Furlani (1998). Para comparar os custos iniciais apresentados na SC, vem apresentado na Tabela 8 o custo total para a formulação de 1.000 L de solução nutritiva para o cultivo de folhosas utilizando a SV, como já comentado, foi adicionado 5% de CaNO3, com valor correspondente incluso no fertilizante de vinhaça, somando-se a essa composição o Fe para atender as necessidades da planta. Tabela 8 – Custo de 1000 L da SV aplicada para o desenvolvimento da pesquisa, incluindo transporte da matéria prima até o local do processamento. Fonte: O autor. 5.3 Eficiência do Tratamento A composição química da vinhaça e do adubo desenvolvido já visualizados na Tabela 5, pode também representam a eficácia do tratamento. A tendência dos gráficos mostrados na Figura 22, registra a efetiva recuperação dos nutrientes da vinhaça após tratamento, com retenção e separação dos macros, micronutrientes e matéria orgânica, antes contidos na vinhaça, mas que apesar dos Solução 1000 L VALOR (R$) Transp. matéria prima/L 0,01 0,10 Fertilizante de vinhaça 10,0 L R$ 2,10 Ferro quelatizado EDDHA 6% 30g R$ 1,20 Custo total R$ 3,40 57 aparentes resultados positivos não foi possível quantificar, até o momento, os nutrientes acumulados pelo processo, necessitando de estudos direcionados para esse fim. Figura 22 - Resultados analítico com tendência parecida no movimento dos gráficos. Vinhaça (VN); adubo sólido (Sol.); e resíduo do tratamento (RT). Fonte: O autor. A Figura 23, apresenta o conjunto de gráficos com os resultados de analise referentes às coletas efetuadas durante o ciclo da alface entre a SV e SC. 0 5 10 15 20 25 30 MO K2O5 N P2O5 Ca Mg S Mn Zn Cu Fe Relação de nutrientes VN -g/l 0 50 100 150 200 250 300 350 400 MO K2O5 N P2O5 Ca Mg S Mn Zn Cu Fe Sól. g/Kg 0 2 4 6 8 10 MO K2O5 N P2O5 Ca Mg S Mn Zn Cu Fe RT g/l 58 Figura 23 – Biometria da alface cultivada em sistema hidropônico. (a) F.M.V.A.: Fitomassa verde aérea (g); (b) F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); (c) N.F.: Número de folhas; (d) F.M.V.R.: Fitomassa verde de raiz (e); (d) F.M.S.R.: Fitomassa seca de raiz (g); (f) C.R.: comprimento de raiz (cm); Abreviações: SC: Solução convencional; SV: Solução vinhaça; *** significativo a 1%, as barras de erro representam o erro padrão da média (n =12) O crescimento em ambas as soluções apresentou lento até os 14 dias (DAT), o que é frequente neste período e pode ser explicado pela baixa absorção de água e de nutriente pela planta. Por outro lado, nas duas soluções, houve aumento linear e acentuado a partir daí da fitomassa verde área até os 28 DAT. Não havendo diferenças significativas para a maioria dos parâmetros avaliados, com exceção para o NF, que nas plantas submetidas a SV, observou-se melhor resultado (Tabela 9), apresentando desenvolvimento acelerado nos últimos DAT F .S .P .A . ( g) 0 2 4 6 8 10 DAT 7 14 21 28 F .M .V .A ( g) 0 50 100 150 200 250 SC SV SC = -70.70 + (7.17 * DAT) R² = 0.77*** SV = -75.80 + (7.93 * DAT) R² = 0.68*** SC = -1.42 + (0.28 * DAT) R² = 0.80*** SV = -1.08 + (0.25 * DAT) R² = 0.85*** DAT N .F . 0 5 10 15 20 25 30 SV = -2.89 + (0.81 * DAT) R² = 0.66*** SC = 0.54 + (0.58 * DAT) R² = 0.75*** 7 14 21 28 F .M V .R .( g) 0 10 20 30 40 SC = -8.25 + (1.26 * DAT) R² = 0.75*** SV = -7.62 + (1.27 * DAT) R² - 0.76*** DAT 7 14 21 28 F .M .S .R . ( g) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 SC = -0.37 + (0.059 * DAT) R² = 0.69*** SV = -0.51 + (0.073 * DAT) R² = 0.92*** DAT 7 14 21 28 C .R .( cm ) 5 10 15 20 25 30 35 40 SC = 8.65 + (0.61 * DAT) R² = 0.72*** SV = 4.22 + (0.88 * DAT) R² = 0.56*** (a) (b) (c) (d) (e) (f) 59 sete dias do ciclo, como já observado, foi na última semana o pico de desenvolvimento das culturas, mas sem apresentar significância para o restante dos parâmetros estatísticos analisados. Tabela 9 - Variáveis biométricas e teor de clorofila da cultura da alface cultivada em sistema NFT. F M.V.A.: Fitomassa verde aérea (g); F.M.S.A.: Fitomassa seca aérea (g); N.F.: Número de folhas; F.M.V.R.: Fitomassa verde de raiz (cm); F.M.S.R.: Fitomassa seca de raiz (g); C.R.: comprimento de raiz (cm); Cla: Clorofila A; Clb: Clorofila B; Clt: Clorofila total. Tratamento F.M.V.A. F.M.S.A. N.F. F.M.V.R. F.M.S.R. C.R. Cla Clb Clt SC 154.69A 6.69A 16.76B 22.85A 1.43A 25.67A 20.43A 3.40A 23.82A SV 165.14A 6.65A 22.08A 24.32A 1.50A 28.10A 19.29A 3.03A 22.32A C.V. (%) 13.12 20.53 21.69 18.24 18.71 17.35 16.16 19.66 16.04 Legendas: SC: Solução convencional; SV: Solução vinhaça; C.V.: Coeficiente de variação. Médias seguidas pelas mesmas letras maiusculas não são significativamente diferentes e acordo com teste t (p≤ 0,05). Calcúlo da média (n = 12). Não houve diferenças significativas no teor de clorofila entre as plantas SC e SV, o que aponta para a boa absorção dos elementos nitrogenados das soluções nutritivas testadas, pois o nitrogênio tem influência direta sobre o teor de clorofila (Figura 24), e com a ausência as plantas degradam as moléculas de clorofila para levar o N para as áreas em desenvolvimento das plantas (FURLANI JUNIOR et al., 1996). 60 Figura 24 - Teor de clorofila a, b e total para a cultura da alface em função dos dias após transplante. As barras de erro indicam o desvio padrão da média de 12 repetições (n= 12).Siglas: *** significativo a 1%. Na expectativa de adaptar o meio de cultivo à planta, como sugerido por Malavolta, Vitti e Oliveira (1997), são revelados os resultados com discrepâncias significativas na absorção de nutrientes pela cultura da alface, cultivadas nas soluções utilizadas no experimento, SV e SC. Observando que dos dez elementos analisados a SV teve melhor absorção de K, Mg, B, Fe e Zn, permanecendo em parâmetros semelhantes de absorção para P, N, Ca, Cu e Mn, como poderá ser observado adiante nas Figuras 25, 28 e 30. Um dos elementos mais exigidos, o potássio é essencial