Gestão de cinzas de biomassa e avaliação do potencial fertilizante

Abstract

A gestão das cinzas de biomassa é um desafio com que se deparam atualmente as várias unidades industriais dedicadas à produção de energia a partir daquele combustível renovável. Uma opção de gestão destas cinzas é a sua aplicação no solo como fertilizante. O principal objetivo deste trabalho é contabilizar as incidências ambientais dessa opção de gestão. Assim, foram selecionadas três tipos de cinzas de biomassa: Eucalyptus sp., Quercus pyrenaica e Pinus pinaster e determinada a sua composição química, nomeadamente as concentrações de N, K, P, Ca, Mg, Na, Mn, Fe, N, S e Cl no sólido e no lixiviado. O potássio é o nutriente mais abundante nas três cinzas. Foi efetuado um estudo de AICV relativo à substituição de adubos químicos por cinzas de biomassa, no plano de fertilização da cultura agrícola “milho grão”. Foram propostos quatro cenários: um cenário base, onde o plano de fertilização é exclusivo com adubos químicos e os cenários 1, 2 e 3 onde são incluídas as cinzas de biomassa nos planos de fertilização, onde se asseguram as necessidades de N, P2O5 e K2O, respetivamente. O estudo AICV teve duas abordagens: uma baseada na concentração de nutrientes no sólido (cenários “a”) e outra baseada na fração de nutrientes solubilizada (cenários “b”). Neste estudo foi utilizada uma base de dados: Ecoinvent® v2.2 e o Código de Boas Práticas Agrícolas. Foram selecionadas cinco categorias de impacte: alterações climáticas (AC), formação de oxidantes fotoquímicos (FOF), acidificação (ACi), eutrofização (EU) e depleção de recursos abióticos (DA). Usando o cenário base como referência, foram determinadas as incidências ambientais evitadas. No cenário 3a têm-se poupanças médias nas várias categorias de impacte de 7% AC, 12% FOF, 8% ACi, 6% EU e 12% DA e no cenário 3b de 12% AC, 11% FOF, 9% ACi, 5% EU e 16% DA. Relativamente às quantidades de cinza de biomassa a aplicar no solo, neste cenário têm-se valores na ordem dos 1×103 kg j.ha-1 (onde j é o fertilizante). Os cenários 1a e 2b apresentam poupanças de incidências ambientais máximas devido à cinza satisfazer todas as necessidades da cultura. Apesar destas poupanças, existe um excesso de N e de P2O5 nos respetivos planos de fertilização. Independentemente da análise ser baseada no sólido ou no lixiviado, os cenários 1 e 2 apresentam um excesso acentuado de K2O. Os resultados deste estudo indicam que as cinzas da queima de biomassa poderão ser valorizadas fazendo parte integrante dos planos de fertilização, com consequentes poupanças de recursos naturais e emissões para o ambiente.

Currently the management of biomass ashes is a challenge facing the various industrial units dedicated to the production of energy from that renewable fuel. One of the management options to these ashes is their application on the soil as fertilizer. The main goal of the present work is to account the environmental impacts of that management alternative. Thus, it was selected three types of biomass ashes: Eucalyptus sp., Quercus pyrenaica and Pinus pinaster and their chemical composition was determined, namely in terms of N, K, P, Ca, Mg, Na, Mn, Fe, N, S and Cl concentrations in the solid and in their leachate. The potassium is the most abundant nutrient in the three ashes. It was performed an LCIA study concerning the replacement of chemical fertilizers by biomass ashes, in a crop “corn grains” fertilization plan. Four scenarios were proposed: the baseline scenario, where the fertilization plan is exclusively with chemical fertilizers and scenarios 1, 2 and 3 where the biomass ashes are included in the fertilization plans to ensure the needs of N, P2O5 and K2O respectively. The LCIA study had two approaches: one based on the concentration of nutrients in the solid (scenarios “a”) and the other based on the fraction of nutrients mobilized to the leachate (scenarios “b”). In this study one used the database Ecoinvent® v2.2 and the Code of Good Agricultural Practices. Five impact categories were assessed: climate change (AC), photochemical oxidant creation (FOF), acidification (ACi), eutrophication (EU) and abiotic resource depletion (DA). Using the baseline scenario as the reference scenario, the environmental impacts avoided were computed. For scenario 3a the average savings in the various categories of impact were 7% AC, 12% FOF, 8% ACi, 6% EU and 12% DA and for scenario 3b were 12% AC, 11% FOF, 9% ACi, 5% EU and 16% DA. Regarding the amounts of biomass ashes to apply on soil, this scenario has values of the order of 1×103 kg j.ha-1 (where j is the fertilizer). The scenarios 1a and 2b have maximum savings of environmental impacts because the ashes assure all the needs of the crop. Despite of these savings, there is an excess of N and P2O5 in the respective fertilization plans. Regardless of the analysis is based on the leachate or on the solid concentration, scenarios 1 and 2 have marked excess of K2O. The results of this study indicate that the biomass ashes can be valued making part of fertilization plans, with subsequent savings of natural resources and emissions to the environment.