Mise en situation
3.1 Le comportement des coûts
A preocupação pelo ambiente, que assumiu especial importância a partir do final do século passado, obrigou à tomada de decisões para a utilização dos recursos de uma maneira mais sustentável, traduzindo-se na atual estratégia europeia de bioeconomia (CE, 2018) e economia circular (CE, 2015). Em 2015, a Comissão Europeia (CE, 2015) adotou um conjunto de medidas que incluem propostas legislativas para estimular a transição da Europa para uma economia circular, com os objetivos de impulsionar a competitividade global, fomentar o crescimento económico sustentável e gerar novos empregos. Estas medidas abrangem todo o ciclo de vida e cadeia de valor dos produtos, desde a produção até à gestão dos resíduos e ao mercado de matérias primas secundárias.
Em matéria de resíduos, este plano de ação procura fechar o ciclo de vida dos produtos, através de uma maior reciclagem e reutilização, trazendo mais benefícios tanto para o ambiente, como para a economia. Neste sentido, a aplicação ao solo de resíduos de pecuária, resíduos de vegetais, resíduos de agroindústrias e a fração biodegradável dos resíduos sólidos urbanos, pode ser considerada uma boa prática na área da economia circular e é fundamental na produtividade dos sistemas agrícolas como fonte de nutrientes e/ou de matéria orgânica.
De acordo com os dados do último recenseamento agrícola nacional de 2009 em Portugal (INE, 2011), o destino mais comum dos resíduos de pecuária é a sua utilização como
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corretivos ou fertilizantes orgânicos. Das explorações nacionais, que referem qual o destino destes resíduos, cerca de 95% utilizam-nos no solo. No que se refere aos subprodutos e detritos vegetais, provenientes das atividades agrícolas, também o destino mais corrente é a sua incorporação ao solo, uma vez que podem contribuir para a manutenção ou melhoria do teor de matéria orgânica. Segundo o INE (2011), cerca de 73% das explorações incorpora os restos de culturas hortícolas, 74% procede, de igual modo, com os restolhos e em 62% das explorações, as palhas produzidas têm como principal destino as camas ou a alimentação animal. A venda destes subprodutos e detritos, quer para aproveitamento energético, quer para outros fins, não tem expressão como destino final. Os resíduos sólidos produzidos nas agroindústrias são, na sua maioria, biodegradáveis e, muitas vezes, podem ser considerados subprodutos suscetíveis de aproveitamento. Pertencem a esta categoria, os resíduos das indústrias do vinho e do azeite, dominantes nas regiões do sul da Europa e com importância económica crescente a nível nacional. Portugal apresentou, no ano de 2017, uma produção de azeite de 1,47 milhões de hectolitros e de 6,6 milhões de hectolitros de vinho (INE, 2018; OIV, 2017). Relativamente aos resíduos urbanos biodegradáveis, a Diretiva 1999/31/CE do Conselho, de 26 de abril, veio obrigar os Estados-membros a desviar estes resíduos de aterro, de forma a reduzir os efeitos negativos sobre o ambiente, resultantes da sua deposição. O cumprimento das metas propostas, conjugado com a obrigatoriedade da recolha seletiva de bio resíduos a partir de 2023, fará com que nos próximos anos aumente a produção de compostados destes materiais.
Para a valorização agrícola dos resíduos orgânicos é especialmente importante contabilizar o azoto (N) mineral proveniente da mineralização do N orgânico, de modo a evitar os efeitos adversos da aplicação em excesso deste nutriente e a melhorar a sincronização entre a sua disponibilidade e as necessidades das plantas. Entre outros efeitos adversos, destacam-se: o aumento das perdas de N por volatilização, particularmente quando são aplicados à superfície do solo resíduos ricos em N mineral ou N orgânico facilmente mineralizável; o aumento do potencial de desnitrificação, uma vez que são uma fonte de carbono disponível; o aumento das emissões de N2O e NOx devido principalmente à retenção de humidade do solo (Kool et al.,
2011); e o aumento da lixiviação de nitratos, a partir de resíduos orgânicos com um potencial elevado de mineralização, especialmente em zonas de regime mais húmidos. A Diretiva dos Nitratos (Diretiva 91/676/CEE) estabeleceu para as zonas vulneráveis, uma aplicação limite de 170 kg N ha-1 ano-1 para os estrumes animais, mas a utilização de outros resíduos orgânicos na
3 Apesar de todas estas limitações e da necessidade de uma utilização mais eficiente destes recursos, não existe uma metodologia generalizada e precisa para a previsão do azoto mineral obtido pela mineralização dos resíduos orgânicos. Os métodos químicos, capazes de caraterizar os resíduos e de quantificar frações de N que se correlacionem com o N mineralizado (Safarzadeh et al., 2010) e os métodos de incubação de curta duração, em condições de aerobiose ou anaerobiose, têm sido muito utilizados, uma vez que demonstraram potencial de correlação com os estudos de campo, estufa e outras incubações de longa duração (Bordoloi et al., 2013). Uma vez que os processos de mineralização – imobilização de N são, sobretudo, influenciados pela composição química inicial dos materiais orgânicos, é fundamental conhecer quais as caraterísticas mais determinantes, que poderão ser usadas na previsão daqueles processos. Também a mineralização ocorrida nas incubações de curta duração, por assentarem na dinâmica das frações mais lábeis, poderão ser um bom indicador da mineralização de curto/médio prazo, que deverá ser contabilizada nos processos de fertilização. As frações mais estáveis não serão tão afetadas pela aplicação dos resíduos, contando sobretudo para uma fração mais estrutural da matéria orgânica do solo (Stumpe et al., 2012). Estes métodos têm sido utilizados, quer como indicadores da disponibilidade de azoto para as plantas, quer como métodos de referência para métodos químicos, tendo como principais vantagens o facto de serem mais simples, rápidos e com menores custos associados.
1.2 - Objetivos
Tendo em consideração os aspetos referidos anteriormente, partiu-se da hipótese de trabalho que os parâmetros da composição química inicial dos resíduos aplicados ao solo, não isoladamente, mas em conjunto, afetam o potencial de mineralização do N orgânico. Para isso, utilizaram-se vinte e oito resíduos orgânicos, exemplificativos da diversidade de resíduos a nível nacional, e desenvolveu-se o trabalho experimental com os seguintes objetivos específicos:
comparar a mineralização líquida aparente produzida, em incubações de curta duração, com as caraterísticas iniciais dos resíduos, desenvolvendo um método simples e rápido que sirva como indicador do potencial de mineralização do N orgânico dos resíduos; avaliar se o método de extração química com KCl 2M aplicado diretamente aos resíduos
orgânicos, extrai frações minerais e orgânicas com significado biológico e indicativas do processo de mineralização;
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avaliar se a utilização de uma membrana fixadora de N-NH3 pode melhorar a coerência
e a homogeneidade dos resultados das incubações em sistemas aberto face ao sistema fechado;
agrupar os resíduos por classes de potencial de mineralização, tendo em conta a sua composição química inicial e a mineralização em incubações de referência de curta duração;
testar uma árvore de decisão, como ferramenta de suporte à decisão, para a aplicação dos resíduos ao solo e consequente saldo de mineralização de azoto.
1.3 - Organização da tese
O trabalho escrito está estruturado em 5 capítulos, correspondendo este capítulo 1 à introdução com a justificação do tema, a hipótese de trabalho, os objetivos e a organização da tese. A revisão bibliográfica, desenvolvida ao longo do capítulo 2, está dividida em quatro seções, com o estado do conhecimento da área em que o estudo se situa. Na primeira secção faz-se uma breve referência à importância do azoto e nas duas seguintes aborda-se o tipo de resíduos orgânicos, os principais impactos quando aplicados ao solo e os processos de decomposição e mineralização de N a partir destes. Na última secção é dado maior destaque aos métodos de previsão da mineralização do N orgânico a partir dos resíduos. No capítulo 3 são apresentados os materiais e as metodologias empregues na parte experimental deste trabalho, onde se incluem as metodologias utilizadas na caraterização dos resíduos e ainda a descrição das incubações e as condições em que decorreram.
O capítulo 4, de resultados e discussão, está subdividido em seis secções. Na primeira secção, apresentam-se e discutem-se os resultados da caraterização inicial de todos os resíduos. Na segunda secção, faz-se a caraterização dos resíduos pelo método de KCl 2M diretamente nos resíduos orgânicos. Nas três seções seguintes são discutidos os resultados das incubações de curta duração, aeróbio, em suspensão aquosa e em suspensão com tampão fosfato, e são estudadas as relações destes métodos com os parâmetros químicos obtidos nas duas primeiras secções. Na última secção, efetuou-se a validação de uma árvore de decisão, parametrizada por Lashermes et al. (2010), onde se efetuou um agrupamento dos resíduos com base no seu potencial de mineralização de N orgânico. Finalmente, o último capítulo respeita às conclusões gerais decorrentes dos resultados obtidos.
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