Análise energética na aqüicultura: cultivo de bagre no Alabama, EUA.

Enrique Ortega, Faculdade de Engenharia de AlimentosUnicampE-mail: ortega@fea.unicamp.brVIII EnBraPOALaguna, SC, 22 de outubro de 2004

Histórico

A criação de bagre nos Estados Unidos começou nos anos 40 e rapidamente se transformou na atividade aquícola mais importante.

A maioria dos viveiros estão no Centro Oeste do Alabama. Essa atividade tem vivido várias décadas de crescimento econômico.

Inovações e expansãoO uso de ração balanceada de boa qualidade permitiu um aumento da produtividade (maior densidade de peixes) e também houve avanços no tratamento das doenças e nas práticas do manejo da água.

A adoção dessas técnicas aumentou o lucro e motivou o crescimento da área cultivada.

Críticas e riscos

• Porém, nos duas últimas décadas, a criação de bagre recibiu muitas críticas, foram levantados muitos questiõnamentos sobre as técnicas adotadas pelos produtores.

• A população percebe que a sustentabilidade ecológica está diminuíndo e que o impacto ambiental aumenta e perjudica outras atividades dentro da bacia hidrográfica.

Pontos a ser discutidos

Preocupa o alto potencial poluidor da ração com alto nível de proteínas (N,P).

Gera suspeitas tanto a quantidade quanto a qualidade das substâncias químicas adicionadas aos tanques.

Também se questiona e o alto consumo de energia elétrica para o enchimento e aeração dos viveiros.

Se desconhece e preocupa o impacto causado pela sal usada para reduzir a intoxicação devida ao nitrito.

O fosfato é sedimentado no fundo dos tanques de cultivo de bagre e fica inerte, mais até 66% do fosfato das rações pode sedimentar!

Se a depesca de arrastão não é devidamente feita, os sólidos dos sedimentos (P) se tornam suspensos e podem sair do tanque e ir para os córregos e rios, causando problemas de eutroficação e a consequente perda da potabilidade da água.

A renovabilidade ou sustentabilidade é determinada pela proporção de energia renovável utilizada em relação ao total de energia consumida. Essa aquicultura se torna cada vez mais insustentável.

A renovabilidade pode ser medida pela metodologia emergética. Neste trabalho se mostram os resultados da aplicação dessa metodologia.

Mudanças na Aquicultura

Perda de sustentabilidade

Perda de competitividade

Opção 1: Nova Revolução Verde(uso de mais insumos derivados de recursos energéticos fósseis)

versus

Opção 2: Eco-aquicultura

(Agenda 21, Planejamento Ecossistêmico Regional, ... e algo

mais!)

ANALISE EMERGÉTICA

Uma metodologia de análise de ecossistemas muito útil porque considera toda a energia utilizada na Biosfera para a produção de um recurso.

Parte dessa energia pode vir de outras regiões e de outros tempos.

Os valores dos fluxos dos recursos da natureza podem ser convertidos em fluxos de energia solar equivalente ou emergia. O nome do fator de conversão é transformidade solar.

A conversão de todos os fluxos a energia solar equivalente permite a comparação de sistemas (Odum 1971, 1983, 1996).

Emergia, escrita com “m”, é definida como toda a energia disponível utilizada em ecossistemas, para a produção de um recurso.

Trata-se do “custo energético” da produção de um recurso ou em outras palavras, da “memória energética” (Scienceman, 1987; Odum, 1986).

Os resultados da Análise Emergética fornecem informações científicas para :- Medir a sustentabilidade;- Definir políticas de proteção ambiental;- Estabelecer taxas para a água;- Estabelecer taxas para a poluição, - Orientar a gestão de bacias.

• Productividade = 3500-5000 kg peixe/ha/ano• Tamanho da fazenda = 4-60 ha

(80% da área ocupada com lagoas)(tamanho mais economico = 40 ha)

• Tamanho do viveiro = 0,1-15 ha (média 5 ha)• Trabalho familiar

Dados da criação de bagres no Centro Oeste do Alabama

• Drenagem completa em 7,5 anos.• Consumo do aerador: 2000 kWh/ha• Produtos: sal, cal, fertilizantes,

alguicidas.• Bombeamento (água): 1300 kWh/ha• Ração: pelets produzidos na região.• Efluentes com sólidos solúveis e

suspensos um pouco acima dos padrões aceitáveis!

Fazendas de criação de bagre

O orçamento da fazenda aquicola inclui: a construção e manutenção de tanques, a produção ou compra de alevinos, a alimentação mecanizada do peixe, o transporte de suprimentos e outros produtos, além do consumo da família do aquicultor.

INFRAESTRUTURA

Viveiros de produção de bagre

Tubo de drenagem do excedente de água

Aerador

Um agitador elétrico e um mecânico

Ração balanceada

Fábrica de ração

e

alimentador mecânico

Colheita mecanizada

Colheita manual (não usada)

Análise dos sistemas de produção

ANALISE EMERGÉTICA

Permite comparar fluxos diferentes.

Mesmas unidades

Joules de energia

solar equivalente

(seJ)

Contribuições da natureza

Insumos e serviços da economia

Fluxo de energia

Fluxo de emergia

x Transformidade =

DIAGRAMA EMERGÉTICO

solarenergy

wind

rain

green area

catfish pond

fish

aerator

fingerlings

watershed water

sediments

feed chemicalproducts

aquacultureinfra-

struture

water fromsub soil

pump

electricityfarm and

house infra-struture

governmentservices(taxes)

familyconsumption

infra-structure,measuring instruments

barn,tractor, feederdraining channels,

electric net

$

seining

processingplant

price

privateservices

catfish

water stream with organic matterand sediment

aquifer stream withsoluble solids

$

water infiltrationin local aquifer

family

pond overflow

pond infiltration

bio -div.

albedo(unused)

Fluxo Energia (J/ano/ha)

Massa (kg/ano/ha)

Dinheiro ($/anoha)

Transformidade

sej/unidade

Emergia(sej/ha/ano)

1,E+13

RecursosRenováveis

RecursosNão-

renováveis

Materiais da economia

Serviços da economia

Contabilidade Emergética:

Fluxo Energia (J/a/ha)Massa (kg/a/ha)Dinheiro ($/a/ha)

Transformidade sej/unidade

Emergia1,E+13 sej/ha/a

Chuva 1,33 m3/m2 ano 4,94E10 x 18200 119,9

Água da bacia 0,64 m3/m2 ano 4,94E10 x 4,85E4 153,2

Água de poço (total)

0,42 m3/m2 ano 4,94E10 x 4,85E4 100,5

Água de poço (inicial)

0,30 m3/m2 ano 4,94E10 x 4,85E4 71,8

Sedimentos naturais

3076 Kg/a/ha 9,04E05 x 7,38E4 20,5

Fluxo

Energia (J/ano/ha)

Massa (kg/ano/ha)

Dinheiro ($/ano/ha)

Transformidade sej/unidade

Emergia(sej/ha/ano)

1,E+13

Perda de solo 0 Kg/ano/ha 0 0

Fluxo

Energia (J/ano/ha)

Massa (kg/ano/ha)

Dinheiro ($/ano/ha)

Transformidade sej/unidade

Emergia(sej/ha/ano)

1,E+13

Lagoas e canais

160,0 $/ano/ha 1,25E+12 20,0

Casa e celeiro 160,0 $/ano/ha 1,25E+12 20,0

Maquinário 160,0 $/ano/ha 1,25E+12 20,0

Alevinos3 500,0

peixe/ano/ha1,25E+12 21,9

Ração balanceada

6 250,0 Kg/ano/ha3,39E06 x 2,00E05

423,8

Cal 113,0 Kg/ano/ha 1,00E+12 11,3

Fertilizantes 12,0 Kg/ano/ha 1,10E+12 1,3

Fluxo

Energia (J/ano/ha)

Massa (kg/ano/ha)

Dinheiro ($/ano/ha)

Transformidade sej/unidade

Emergia(sej/ha/ano)

1,E+13

Herbicidas 0,5 Kg/ano/ha 8,24E+14 42,8Pesticidas (CuSO4)

30,0 Kg/ano/ha 1,48E+13 44,4

NaCl (controle nitrito)

800,0 Kg/ano/ha 1,00E+12 80,0

Outros produtos

15,0 $/ano/ha 1,25E+12 1,9

Eletricidade3 000,0

KWh/ano/ha1 000,00 x 2,00E05

0,1

Combustível 230,0 Kg/ano/ha4,48E07 x 6,60E04

68,0

Consumo familiar

Energia (J/ano/ha)Massa (kg/ano/ha)Dinheiro ($/ano/ha)

Transformidade sej/unidade

Emergia(sej/ha/ano)

1,E+13

Água 36 000,0 Kg/ano/ha 4940,00 x 1,00E05 1,8

Eletricidade 4 000,0 KWh/ano/ha 1 000,00 x 2,00E05 0,1

Alimentação 116,8 Kg/ano/ha 1,02E07 x 5,00E05 59,4

Vestimenta 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0

Saúde 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0

Educação 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0

Lazer 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0

Telefone 30,0 $/ano/ha 1,25E+12 3,8

Combustivel 200,0 $/ano/ha 1,25E+12 25,0

FluxoEnergia (J/ano/ha)Massa (kg/ano/ha)Dinheiro ($/ano/ha)

Transformidade sej/unidade

Emergia(sej/ha/ano)

1,E+13

Mão de obra exrterna 50,0 $/ano/ha 1,25E+12 6,3

Administração externa

120,0 $/ano/ha 1,25E+12 15,0

Serviços públicos 100,0 $/ano/ha 1,25E+12 12,5

Seguros 50,0 $/ano/ha 1,25E+12 6,3

Subsídios 0,0 $/ano/ha 1,25E+12 0,0

Empréstimos 100,0 $/ano/ha 1,25E+12 12,5

Fluxo agregadoEmergia

(sej/ha/ano) 1,E+13

Recursos Renováveis R = 466,0

Recursos Não – renováveis N = 0,0

Materiais da economia M = 755,5

Serviços da economia S = 182,5

Somatória dos fluxos Y = 1404,0

Peixe 12 767 unidades

Peso por unidade 0,4 Kg/unidade

Massa produzida 5 107 Kg/ano/ha

Fator de conversão

5,65 E+06 J/Kg

Energia 2,89 E+10 J/ha/ano

Produção:

Preço por unidade 1,76 US$/Kg

Vendas 9 000 US$/ano/ha

Preço:

Emergia do produto

1,4 E+16

Emergia das vendas

1,1 E+16

Emergias totais de entrada e saída:

R = 466,0 N = 0,0 I = 466,0

Fluxos emergéticos agregados (vezes 1016)

M = 755,5 S = 182,5 F = 938,0

Y = 1404,0

Diagrama de fluxos agregados

Índices emergéticos:

TR = Y/Qp Transformidade 486510

EYR= Y/F Razão de Rendimento Emergético 1,50

EIR= F/I Razão de Investimento Emergético 2,01

ELR= (N+F)/R Razão de Carga Ambiental 2,01

%R= 100 (R/Y) Renovabilidade (%) 33,2

ER = Epro/ E$ Razão de Troca Emergética 1,25

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Rentabilidade econômica:

Renda líquida Vendas – Custo econômico 2054 -------------- = --------------------------------- = -------- = 29,6Gastos anuais Custo de Produção Econômica 6945

Perdas do sistema (causam externalidades):

FluxoEnergia (J/ano/ha)Massa (kg/ano/ha)Dinheiro ($/ano/ha)

Transformidade sej/unidade

Emergia(sej/ha/ano)

1,E+13Evaporação da

água1,17 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 280,6

Infiltração de água

0,56 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 133,2

Transbordamento 0,44 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 104,9Captação de água 0,20 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 47,6

Outros usos da água

0,32 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 76,6

Sólidos suspensos 2744,0 Kg/ano/ha 9,04E+05 x 7,38E+04 18,3Fertilizantes 8,4 Kg/ano/ha 1,10E+12 0,9

Outros produtos 3,0 $/ano/ha 1,25E+12 0,4

Emergia total

perdida

662,5

RENOVABILIDADE

% R = 100 (R/Y) = 33%

R = Emergia dos recursos renováveis.

Y = Emergia total usada

A renovabilidade é maior que a dos sistemas agrícolas convencionais. Pode ser melhorada em diversas formas. Deve discutir-se sobre as Práticas de Manejo Recomendaveis (BMP).

Um dos problemas nas próximas décadas será a carência de combustíveis fósseis (petróleo) que é atualmente a base da maioria dos sistemas produtivos em todo o mundo.

Então, sistemas de produção com baixo percentual de índice de renovabilidade acarretarão sérios problemas no futuro.

A energia eólica, captada em terra, poderia ser usada em bombas d’água para aereação.

A integração da aquicultura com outras atividades rurais tais como a agricultura ecológica, a silvicultura e a criação de outros animais (galinhas e porcos), pode fornecer meios de diminuir o uso de ração comercial. Pode adotar-se a policultura de peixes.

RENDIMENTO EMERGÉTICO

EYR = Y/F = 1,0 + (I/F) = 1.23

Y = Emergia total mobilizada = I + F

F = Contribuição da Economia (materiais e serviços)

Saldo energético pequeno, pode ser melhorado de diversas maneiras, sobre tudo com a integração com outros ecossistemas através do Planejamento e da Gestão Regional.

TAXA DE INVESTIMENTO EMERGÈTICO

EIR = F/I = 4.83

F = M+S = materiais e serviços pagos

I = R+N = recursos naturais renováveis

e não renováveis.

Um pouco menor que o valor médio para a agricultura convencional. Para ser melhorado deve haver políticas fortes de Desenvolvimento Sustentável (Agenda 21) e Planejamento Regional.

Quando o EIR do cultivo de bagre (4,8) é comparado a outros sistemas de produção animal dos EUA obtém-se a indicação de que a indústria do bagre tem melhor competitividade do que as criações de galinha, porcos e gado que têm EIR maior (12); mais corre o risco de não pode competir com aquicultura de países periféricos.

A agricultura e a a quicultura dos EUA poderiam encarar os problemas ocasionados pela abertura de mercado em conseqüência da globalização, mas não o fazem de forma positiva. Os sistemas de produção baseados em recursos fósseis não tem condições de competir com a aquicultura de outros países que são usam um investimento econômico menor (F) e contam com grande contribuição natural (I). Assim, correm o risco de ir a falência se não forem protegidos mediante subsídio, travas alfandegarias e o controles dos produtores externos.

A criação de bagres nos EUA pode aumentar a sustentabilidade, através da adoção de tecnologias simples e apropriadas e políticas ambientais.

Uma formas para alcançar um impacto ambiental menor é a aplicação das Melhores Práticas de Manejo (BMP’s) propostas por Boyd (1998).

1. Reduzir a erosão e suas conseqüências sobre as perdas de solo e sobre a deterioração da qualidade da água, por meio da proteção das áreas adjacentes aos tanques de criação e reduzindo as áreas expostas das bordas.

2. Minimizar a erosão do fundo dos tanques e nas margens causada pela aeração incorreta.

BMPs propostas por Claude Boyd

3. Evitar o desperdício de água durante a pesca;

4. Evitar que os tanques fiquem vazios durante o inverno;

5. Fechar as válvulas quando o tanque estiver vazio e ao renovar a terraplanagem;

6. Usar o sedimento do tanque na terraplanagem.

7. Estender o cano de drenagem além das margens, de preferência até os rios;

8. Construir canais para diminuir a erosão;

9. Usar estruturas de concreto para reduzir a corrente de água ao longo dos canais de drenagem

10.Liberar os efluentes do tanque em fossas naturais.

TAXA DE INTERCÂMBIO DE EMERGIA

EER=Y/($ * sej/$ ) = 2.23

Y = Emergia contida no produto.

($)(sej/$) = Emergia contida no dinheiro recevido pelas vendas do produto

Pode ser melhorada por BMPs e educação ampliada dos produtores visando a auto-organização, para atuar nos foros de comercio nacional e internacional e participar da discussão das politicas públicas sobre meio ambiente e economia.

TRANSFORMIDADE

Tr = Y/Qp = 8.7 x 105 sej/J

Y = Emergia usada para produzir um recurso

Qp = Energia disponível em um kg de bagre

Valor esperado, talvez possa ser aprimorado em novos cálculos no futuro.

O índice de transformidade obtido para a produção de bagre no Alabama foi, 870.000 sej/J, e é um pouco menor do que índices de transformidade de outros sistemas de produção animal dos EUA, como por exemplo, frangos, porcos e vacas leiteiras (1.500.000 sej/J).

Recomendações

Claude Boyd

Julio Queiroz

José Maria Gusman

Enrique Ortega

Aparentemente a quantidade de sal adicionada aos tanques não elevou a concentração de cloreto acima dos níveis tolerados pelas espécies nativas de água doce da região (Boyd, 1999). Assume-se no momento que se a concentração de cloreto de sódio nas águas dos tanques for controlada pelo aquicultor, o impacto nos lençóis freáticos será baixo. Mas pesquisas independentes são necessárias!

A dependência de recursos não renováveis tem como componente principal o petróleo e seus derivados, como fertilizantes, pesticidas e produtos químicos.

Atualmente, muitos sistemas produtivos ainda estão em operação porque alguns países controlam fortemente o preço do petróleo, criando subsídios para todos os produtos obtidos dele, direta e indiretamente.

Contudo, este recurso é limitado e há perspectivas que apontam para uma crise num futuro próximo.

De acordo com especialistas, como Campbell (1997), a próxima crise do petróleo não pode ser evitada e estratégias para reduzir a dependência do mesmo devem ser tomadas, levando em consideração os novos formas de planejamento e modelos de produção e consumo.

Recursos não renováveis (petróeo).

Sistemas de aquicultura realmente mais eficientes e renováveis

Planejamento e Gestão Regional e Global

Boas Práticas de Manejo (BMPs)

Sistemas agrícolas dos EUA (incluindo a Aquicultura)

Resumo das BMP’s - I

1. Diminuir a densidade e a alimentação.2. Conservar a água. 3. Preferir os tanques (cavados) aos reservatórios de parede (tipo represa).4. Alimentação com menos proteína.5. Proteção das bordas dos viveiros6. Proteção da microbacia

Resumo das BMP’s - II 7. Não esvaziar a água imediatamente após a colheita (depesca final)

8. Colocar os aereadores mecânicos em posições que minimizem a erosão do fundo e das bordas do tanque

9. Integração com outras atividades humanas (produção de milho, arroz, silvicultura, gado, porcos, aves) e ecossistemas (alagados, florestas).

Resultados esperados das BMPs

•Reduzir as perdas de solo e água por erosao, trasbordos, escoamento superficial, evaporacão, etc.

•Maiores taxas de conversão (aumento da eficiência da alimentação)

•Melhor qualidade da água (efluentes com menos [N] e [P]) (menor eutroficaçào das lagoas e córregos)

Menos custos e externalidades

AGENDA 21

Compromisso com o planeta.

As recomendações existentes para a adoção de sistemas de agricultura mais sustentáveis, sugeridas pela Agenda 21, a nível global e a nivel nacional e regional, poderiam servir de guia para serem feitos ajustes progressivos.

Esses ajustes levarão a redução de impactos ambientais e sociais causados pelos sistemas de produção atuais de todo o mundo.

Os sistemas de aquicultura são um caminho para a produção de proteína animal de boa qualidade.

Possibilidade de integração de sistemas

AQUICULTURA CONVENCIONAL

Proteina animal de boa qualidade para atender a

demanda de peixe

Possibilidade de reciclagem de nutrientes

ECO-AQUICULTURA1. Estudo do potencial produtivo de especies

locais e de viveiros e opções de alimentação e densidade adequados.

2. Trabalhar a nivel de bacia hidrográfica e em equipes interdisciplinares. Usar a modelagem e as técnicas computacionais para simular cenários futuros de acordo com diversas políticas públicas.

3. Desenvolver a certificação de qualidade e sustentabilidade, com garantia de sanidade.

4. Criar a Redes locais da Rede Brasileira de Ecoaquicultura.

5. Interagir com grupos internacionais com interesses similares.

6. Quantificar as externalidades!

É importante discutir sistêmicamente a aquicultura local junto com a globalização e a mundialização (Agenda 21)

É uma tarefa difícil ...mas necessária!Obrigado pela atenção, fico a disposiçãowww.unicamp.br/fea/ortega/