Impactes ambientais no uso de cinzas na fertirrigação de plantas hortícolas

Abstract

Na estratégia nacional para a energia, no Horizonte 2020 visa a diminuição da dependência de Portugal dos combustíveis fósseis e ainda o cumprimento de metas europeias estabelecidas no contexto das alterações climáticas. Como tal, é enaltecida a promoção e prioridade de recursos energéticos renováveis na política energia nacional. Neste enquadramento, tem sido crescente o uso da biomassa florestal como combustível em processos de conversão energética e com isso acarreta inevitavelmente a geração de cinzas cuja gestão carece de um quadro legal. Atualmente, este subproduto é encarado comummente como um resíduo e eliminado em aterro. Os impactes ambientais e económicos inerentes a esta prática, aliados às propriedades intrínsecas das cinzas têm fomentado o desenvolvimento de opções de valorização, dentro das quais se inclui a reciclagem de nutrientes pela aplicação das cinzas no solo. Por outro lado, existe outra técnica de fertilização, denominada fertirrigação, na qual os nutrientes são fornecidos às plantas na forma dissolvida, normalmente com maior eficiência e menores impactes ambientais e económicos. Assim, os lixiviados (soluções aquosas com os constituintes solúveis) das cinzas de biomassa poderão ser usados na fertirrigação, porém esta opção carece de ensaios laboratoriais e/ou a outra escala, bem como de uma avaliação dos potenciais impactes ambientais e económicos. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar de forma comparada os impactes ambientais da valorização do lixiviado de cinzas de biomassa, num sistema de cultivo hidropónico em estufa, de uma espécie hortícola - alface. A ferramenta usada foi a Avaliação do Ciclo de Vida. Para tal, foram definidos dois cenários principais: (i) cenário convencional onde as cinzas são depositadas em aterro e são usados exclusivamente fertilizantes químicos na produção hidropónica, e (ii) cenário alternativo, com a valorização das cinzas (de fundo ou volantes), como fonte parcial de nutrientes no plano de fertilização. Foi adotada a metodologia CML 2001 baseline no cálculo dos impactes, nas categorias: depleção de recursos abióticos, acidificação, alterações climáticas, formação de agentes fotoquímicos e eutrofização. Na análise de inventário foram utilizadas informações in situ de uma unidade industrial onde é usada fertirrigação no cultivo de hortícolas, da base de dados Ecoinvent v3.3 e ainda estudos bibliográficos de caraterização de lixiviados de cinza de biomassa, produzida em Portugal Continental. Os resultados obtidos indicam que a produção e distribuição de eletricidade e ainda a infraestrutura “estufa”, como os principais contribuidores para as diferentes categorias de impacte. Uma possível causa para este facto poderá residir na baixa produtividade da unidade industrial considerada. Os impactes ambientais em cada categoria são muito semelhantes nos cenários estudados, todavia o cenário alternativo de valorização de cinzas volantes apresenta os menores impactes. Este trabalho pretende dar um contributo para a disponibilização de dados relativos aos potenciais impactes ambientais da produção hidropónica de espécies hortícolas, bem como informações orientadoras relativamente a uma nova opção de valorização de cinzas de biomassa.

In the national energy strategy, Horizon 2020 aims to reduce Portugal’s dependence on fossil fuels and meet European targets established in the context of climate change. Thus, the promotion and the priority of renewable energy resources in national energy policy are enhanced. In this context, the use of forest biomass as fuel in energy conversion processes has been increased as well as the production of ashes which management lacks a legal framework. Currently, this by-product is commonly classified as a waste and is usually landfilled. The environmental and economic impacts inherent to this practice, together with the intrinsic properties of the ashes, have promoted the development of recovery options, which include the recycling of nutrients by the application of ash on soil. On the other hand, there is another fertilization technique, so-called fertigation, in which nutrients are supplied to the plants in dissolved way, usually with higher efficiency and lower environmental and economic impacts. Thus, leachate (aqueous solutions with the soluble constituents) of the biomass ash can be used in fertigation. However, this option needs laboratory and/or other scaling-up tests as well as an environmental and economic impacts assessment. In this context, the present work aims to assess the environmental impacts on use of biomass ash leachate to produce horticultural species - lettuce - in a greenhouse hydroponic system . The Life Cycle Assessment tool was used and two main scenarios were defined: (i) conventional scenario where the ashes are landfilled and only chemical fertilizers are used in the hydroponic production, and (ii) alternative scenario, where the ashes (bottom and fly ashes) are used as (partial) nutrients suppliers in the fertilization plan. The CML 2001 baseline methodology was adopted in the calculation of impacts, in the categories: depletion of abiotic resources, acidification, climate change, formation of photochemical agents and eutrophication. In the inventory analysis it was used in situ data from an industrial unit where fertigation is used in horticultural cultivation, Ecoinvent v3.3 database and also bibliographic studies of characterization of biomass ash leachates, produced in Continental Portugal. The results indicate that the production and distribution of electricity and the "greenhouse" infrastructure are the main contributors to the different impact categories. One possible cause for this may be the low productivity of the plant. The environmental impacts in each category are very similar in all scenarios studied; however the alternative scenario of fly ash has the smallest impacts. This work aims to contribute to the availability of data on the potential environmental impacts of the hydroponic production of horticultural species, as well as guiding information on a new alternative biomass ash valorization option.