Poluição agrícola - Agricultural pollution
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A poluição agrícola refere-se a subprodutos bióticos e abióticos de práticas agrícolas que resultam na contaminação ou degradação do meio ambiente e dos ecossistemas circundantes e / ou causam danos aos seres humanos e seus interesses econômicos. A poluição pode vir de uma variedade de fontes, variando de fonte pontual de poluição da água (de um único ponto de descarga) a causas mais difusas no nível da paisagem, também conhecidas como poluição de fonte difusa e poluição do ar . Uma vez no meio ambiente, esses poluentes podem ter efeitos diretos nos ecossistemas circundantes, ou seja, matando a vida selvagem local ou contaminando a água potável, e efeitos a jusante, como zonas mortas causadas pelo escoamento agrícola que se concentram em grandes corpos d'água.
As práticas de gestão, ou o desconhecimento delas, desempenham um papel crucial na quantidade e no impacto desses poluentes. As técnicas de manejo vão desde o manejo e alojamento dos animais até a disseminação de pesticidas e fertilizantes nas práticas agrícolas globais. As más práticas de manejo incluem operações de alimentação de animais mal administradas, sobrepastoreio, aração, fertilizantes e uso impróprio, excessivo ou mal cronometrado de pesticidas.
Os poluentes da agricultura afetam muito a qualidade da água e podem ser encontrados em lagos, rios, pântanos , estuários e lençóis freáticos . Os poluentes da agricultura incluem sedimentos, nutrientes, patógenos, pesticidas, metais e sais. A pecuária tem um impacto desproporcional sobre os poluentes que entram no meio ambiente . Bactérias e patógenos no esterco podem chegar aos riachos e lençóis freáticos se o pastoreio, o armazenamento de esterco em lagoas e a aplicação de esterco nos campos não forem manejados de maneira adequada. A poluição do ar causada pela agricultura por meio de mudanças no uso da terra e práticas de agricultura animal tem um impacto descomunal sobre a mudança climática , e lidar com essas preocupações foi uma parte central do Relatório Especial do IPCC sobre Mudança Climática e Terra .
Fontes abióticas
Pesticidas
Pesticidas e herbicidas são aplicados em terras agrícolas para controlar pragas que prejudicam a produção agrícola. A contaminação do solo pode ocorrer quando os pesticidas persistem e se acumulam no solo, o que pode alterar os processos microbianos , aumentar a absorção do produto químico pelas plantas e são tóxicos para os organismos do solo . A extensão em que os pesticidas e herbicidas persistem depende da química única do composto, que afeta a dinâmica de sorção e o destino e transporte resultantes no ambiente do solo. Os pesticidas também podem se acumular em animais que comem pragas e organismos do solo contaminados. Além disso, os pesticidas podem ser mais prejudiciais aos insetos benéficos, como os polinizadores, e aos inimigos naturais das pragas (ou seja, insetos que atacam ou parasitam as pragas) do que as próprias pragas-alvo.
Lixiviação de pesticidas
A lixiviação de pesticidas ocorre quando os pesticidas se misturam com a água e se movem pelo solo, contaminando as águas subterrâneas . A quantidade de lixiviação está correlacionada com as características particulares do solo e dos pesticidas e com o grau de chuva e irrigação. A lixiviação é mais provável de acontecer se usar um pesticida solúvel em água, quando o solo tende a ter textura arenosa; se ocorrer rega excessiva logo após a aplicação de pesticidas; se a capacidade de adsorção do pesticida ao solo for baixa. A lixiviação pode se originar não apenas de campos tratados, mas também de áreas de mistura de pesticidas, locais de lavagem de máquinas de aplicação de pesticidas ou áreas de disposição.
Fertilizantes
Os fertilizantes são usados para fornecer às safras fontes adicionais de nutrientes, como nitrogênio, fósforo e potássio, que promovem o crescimento das plantas e aumentam a produtividade das lavouras. Embora sejam benéficos para o crescimento das plantas, eles também podem interromper os ciclos biogeoquímicos de nutrientes naturais e minerais e representar riscos para a saúde humana e ecológica.
Azoto
Os fertilizantes de nitrogênio fornecem às plantas formas de nitrogênio biologicamente disponíveis para absorção pelas plantas; nomeadamente NO 3 - (nitrato) e NH 4 + (amónio). Isso aumenta o rendimento da colheita e a produtividade agrícola, mas também pode afetar negativamente as águas subterrâneas e superficiais, poluir a atmosfera e degradar a saúde do solo . Nem todos os nutrientes aplicados por meio de fertilizantes são absorvidos pelas lavouras, e o restante se acumula no solo ou é perdido como escoamento . É muito mais provável que os fertilizantes de nitrato sejam perdidos para o perfil do solo através do escoamento devido à sua alta solubilidade e cargas semelhantes entre a molécula e as partículas de argila carregadas negativamente. Altas taxas de aplicação de fertilizantes contendo nitrogênio combinadas com a alta solubilidade do nitrato em água levam ao aumento do escoamento para as águas superficiais, bem como à lixiviação para as águas subterrâneas, causando, assim, a poluição das águas subterrâneas . Níveis de nitrato acima de 10 mg / L (10 ppm) em águas subterrâneas podem causar " síndrome do bebê azul " (metemoglobinemia adquirida) em bebês e possivelmente doenças da tireoide e vários tipos de câncer. A fixação de nitrogênio, que cobre o nitrogênio atmosférico (N 2 ) para as formas mais disponíveis biologicamente, e a desnitrificação, que converte compostos de nitrogênio disponíveis biologicamente em N 2 e N 2 O, são dois dos processos metabólicos mais importantes envolvidos no ciclo do nitrogênio porque são as maiores entradas e saídas de nitrogênio para os ecossistemas. Eles permitem que o nitrogênio flua entre a atmosfera (que é cerca de 78% de nitrogênio) e a biosfera. Outros processos significativos no ciclo do nitrogênio são a nitrificação e a amonificação, que transformam o amônio em nitrato ou nitrito e a matéria orgânica em amônia, respectivamente. Como esses processos mantêm as concentrações de nitrogênio relativamente estáveis na maioria dos ecossistemas, um grande influxo de nitrogênio do escoamento agrícola pode causar sérios distúrbios. Um resultado comum disso em ecossistemas aquáticos é a eutrofização, que por sua vez cria condições de hipóxia e anóxia - ambas mortais e / ou prejudiciais para muitas espécies. A fertilização com nitrogênio também pode liberar gases NH 3 na atmosfera, que podem então ser convertidos em compostos NO x . Uma quantidade maior de compostos de NO x na atmosfera pode resultar na acidificação dos ecossistemas aquáticos e causar vários problemas respiratórios em humanos. A fertilização também pode liberar N 2 O, que é um gás de efeito estufa e pode facilitar a destruição do ozônio (O 3 ) na estratosfera. Solos que recebem fertilizantes de nitrogênio também podem ser danificados. Um aumento no nitrogênio disponível para as plantas aumentará a produção primária líquida de uma cultura e, eventualmente, a atividade microbiana do solo aumentará como resultado das maiores entradas de nitrogênio de fertilizantes e compostos de carbono através da biomassa decomposta. Por causa do aumento da decomposição no solo, seu conteúdo de matéria orgânica se esgota, o que resulta em menor saúde geral do solo.
Uma alternativa aos fertilizantes de nitrogênio padrão são os fertilizantes de eficiência aprimorada (EEF) . Existem vários tipos de EEFs, mas eles geralmente se enquadram em duas categorias, fertilizantes de liberação lenta ou fertilizantes inibidores de nitrificação. Os fertilizantes de liberação lenta são revestidos por um polímero que retarda e retarda a liberação de nitrogênio nos sistemas agrícolas. Os inibidores de nitrificação são fertilizantes que são revestidos por um composto de enxofre que é muito hidrofóbico, o que ajuda a retardar a liberação de nitrogênio. Os EEFs fornecem um fluxo mais baixo e estável de nitrogênio para o solo e podem reduzir a lixiviação de nitrogênio e a volatilização de compostos NO x , no entanto, a literatura científica mostra eficácia e ineficácia na redução da poluição por nitrogênio.
Fósforo
A forma mais comum de fertilizante fosfatado usado em práticas agrícolas é o fosfato (PO 4 3- ), e é aplicado em compostos sintéticos que incorporam PO 4 3- ou em formas orgânicas como esterco e composto. O fósforo é um nutriente essencial em todos os organismos devido aos papéis que desempenha nas funções celulares e metabólicas, como a produção de ácido nucléico e as transferências de energia metabólica. No entanto, a maioria dos organismos, incluindo culturas agrícolas, requerem apenas uma pequena quantidade de fósforo porque evoluíram em ecossistemas com quantidades relativamente baixas dele. As populações microbianas nos solos são capazes de converter as formas orgânicas do fósforo em formas solúveis disponíveis nas plantas, como o fosfato. Esta etapa geralmente é contornada com fertilizantes inorgânicos porque é aplicado como fosfato ou outras formas disponíveis nas plantas. Qualquer fósforo que não seja absorvido pelas plantas é adsorvido às partículas do solo, o que o ajuda a permanecer no lugar. Por causa disso, ele normalmente entra nas águas superficiais quando as partículas do solo ao qual está ligado sofrem erosão como resultado da precipitação ou escoamento de águas pluviais. A quantidade que entra nas águas superficiais é relativamente baixa em comparação à quantidade que é aplicada como fertilizante, mas como atua como um nutriente limitante na maioria dos ambientes, mesmo uma pequena quantidade pode interromper os ciclos biogeoquímicos naturais do fósforo de um ecossistema. Embora o nitrogênio desempenhe um papel na proliferação de algas e cianobactérias que causam eutrofização, o excesso de fósforo é considerado o maior fator contribuinte, devido ao fato de que o fósforo é frequentemente o nutriente mais limitante, especialmente em águas doces. Além de esgotar os níveis de oxigênio nas águas superficiais, a proliferação de algas e cianobactérias pode produzir cianotoxinas que são prejudiciais à saúde humana e animal, bem como a muitos organismos aquáticos.
A concentração de cádmio em fertilizantes contendo fósforo varia consideravelmente e pode ser problemática. Por exemplo, o fertilizante de fosfato de monoamônio pode ter um teor de cádmio tão baixo quanto 0,14 mg / kg ou tão alto quanto 50,9 mg / kg. Isso ocorre porque a rocha fosfática usada em sua fabricação pode conter até 188 mg / kg de cádmio (exemplos são depósitos em Nauru e nas ilhas de Natal). O uso contínuo de fertilizantes com alto teor de cádmio pode contaminar o solo e as plantas. Os limites para o teor de cádmio dos fertilizantes fosfatados foram considerados pela Comissão Europeia . Os produtores de fertilizantes contendo fósforo agora selecionam a rocha fosfática com base no teor de cádmio. Rochas de fosfato contêm altos níveis de flúor . Conseqüentemente, o uso generalizado de fertilizantes fosfatados aumentou as concentrações de fluoreto no solo. Foi descoberto que a contaminação de alimentos por fertilizantes é de pouca preocupação, pois as plantas acumulam pouco flúor do solo; mais preocupante é a possibilidade de toxicidade do flúor para animais que ingerem solos contaminados. Também podem ser preocupantes os efeitos do flúor nos microrganismos do solo.
- Cádmio
A concentração de cádmio em fertilizantes contendo fósforo varia consideravelmente e pode ser problemática. Por exemplo, o fertilizante de fosfato de monoamônio pode ter um teor de cádmio tão baixo quanto 0,14 mg / kg ou tão alto quanto 50,9 mg / kg. Isso ocorre porque a rocha fosfática usada em sua fabricação pode conter até 188 mg / kg de cádmio (exemplos são depósitos em Nauru e nas ilhas de Natal). O uso contínuo de fertilizantes com alto teor de cádmio pode contaminar o solo e as plantas. Os limites para o teor de cádmio dos fertilizantes fosfatados foram considerados pela Comissão Europeia . Os produtores de fertilizantes contendo fósforo agora selecionam a rocha fosfática com base no teor de cádmio.
- Fluoreto
As rochas fosfáticas contêm altos níveis de flúor . Conseqüentemente, o uso generalizado de fertilizantes fosfatados aumentou as concentrações de fluoreto no solo. Foi descoberto que a contaminação de alimentos por fertilizantes é de pouca preocupação, pois as plantas acumulam pouco flúor do solo; mais preocupante é a possibilidade de toxicidade do flúor para animais que ingerem solos contaminados. Também podem ser preocupantes os efeitos do flúor nos microrganismos do solo.
- Elementos radioativos
O conteúdo radioativo dos fertilizantes varia consideravelmente e depende tanto de suas concentrações no mineral original quanto do processo de produção do fertilizante. As concentrações de urânio-238 podem variar de 7 a 100 pCi / g em rocha fosfática e de 1 a 67 pCi / g em fertilizantes fosfatados. Onde altas taxas anuais de fertilizante de fósforo são usadas, isso pode resultar em concentrações de urânio-238 nos solos e nas águas de drenagem que são várias vezes maiores do que as normalmente presentes. No entanto, o impacto desses aumentos no risco para a saúde humana da contaminação de alimentos por radionuclídeos é muito pequeno (menos de 0,05 mSv / ano).
Contaminantes orgânicos
Estrume e biossólidos contêm muitos nutrientes consumidos por animais e humanos na forma de alimentos. A prática de devolver esses resíduos a terras agrícolas apresenta uma oportunidade para reciclar os nutrientes do solo. O desafio é que adubos e biossólidos contêm não apenas nutrientes como carbono, nitrogênio e fósforo, mas também podem conter contaminantes, incluindo produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais (PPCPs). Há uma grande variedade e grande quantidade de PPCPs consumidos por humanos e animais, e cada um possui uma química única em ambientes terrestres e aquáticos. Como tal, nem todos foram avaliados quanto aos seus efeitos no solo, na água e na qualidade do ar. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) pesquisou lodo de esgoto de estações de tratamento de águas residuais nos EUA para avaliar os níveis de vários PPCPs presentes.
Metais
Os principais insumos de metais pesados (por exemplo, chumbo, cádmio, arsênico, mercúrio) em sistemas agrícolas são fertilizantes, resíduos orgânicos como estrume e resíduos de subprodutos industriais. Os fertilizantes inorgânicos representam especialmente uma via importante para os metais pesados entrarem no solo. Algumas técnicas agrícolas, como irrigação, podem levar ao acúmulo de selênio (Se) que ocorre naturalmente no solo, o que pode resultar em reservatórios de água a jusante contendo concentrações de selênio que são tóxicas para a vida selvagem, gado e humanos. Esse processo é conhecido como "Efeito Kesterson", homônimo em homenagem ao Reservatório Kesterson no Vale de San Joaquin (Califórnia, EUA), que foi declarado um depósito de lixo tóxico em 1987. Os metais pesados presentes no meio ambiente podem ser absorvidos pelas plantas , o que pode representar riscos para a saúde humana no caso de consumo de plantas afetadas. Alguns metais são essenciais para o crescimento das plantas, no entanto, uma abundância pode ter efeitos adversos na saúde das plantas.
Resíduos da indústria siderúrgica , que muitas vezes são reciclados em fertilizantes devido aos seus altos níveis de zinco (essencial para o crescimento das plantas), também podem incluir os seguintes metais tóxicos: chumbo , arsênico , cádmio, cromo e níquel . Os elementos tóxicos mais comuns neste tipo de fertilizante são mercúrio , chumbo e arsênico. Essas impurezas potencialmente prejudiciais podem ser removidas durante a produção de fertilizantes; no entanto, isso aumenta significativamente o custo do fertilizante. Os fertilizantes altamente puros estão amplamente disponíveis e talvez sejam mais conhecidos como os fertilizantes altamente solúveis em água que contêm corantes azuis. Fertilizantes como esses são comumente usados em residências, como o Miracle-Gro . Esses fertilizantes altamente solúveis em água são usados no negócio de viveiros de plantas e estão disponíveis em embalagens maiores a um custo significativamente menor do que as quantidades de varejo. Existem também alguns fertilizantes granulares de jardim baratos feitos com ingredientes de alta pureza, limitando a produção.
Gestão de terras
Erosão e sedimentação do solo
A agricultura contribui muito para a erosão do solo e a deposição de sedimentos por meio do manejo intensivo ou cobertura ineficiente da terra. Estima-se que a degradação dos solos agrícolas está levando a um declínio irreversível da fertilidade em cerca de 6 milhões de hectares de terras férteis a cada ano. O acúmulo de sedimentos (ou seja, sedimentação) na água de escoamento afeta a qualidade da água de várias maneiras. A sedimentação pode diminuir a capacidade de transporte de valas, riachos, rios e canais de navegação. Também pode limitar a quantidade de luz que penetra na água, o que afeta a biota aquática. A turbidez resultante da sedimentação pode interferir nos hábitos alimentares dos peixes, afetando a dinâmica populacional. A sedimentação também afeta o transporte e o acúmulo de poluentes, incluindo fósforo e vários pesticidas.
Preparo do solo e emissões de óxido nitroso
Os processos biogeoquímicos naturais do solo resultam na emissão de vários gases de efeito estufa, incluindo o óxido nitroso. As práticas de gestão agrícola podem afetar os níveis de emissão. Por exemplo, os níveis de cultivo também mostraram afetar as emissões de óxido nitroso .
Fontes bióticas
Gases de efeito estufa de resíduos fecais
A Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO) previu que 18% dos gases de efeito estufa antropogênicos vêm direta ou indiretamente da pecuária mundial. Este relatório também sugeriu que as emissões da pecuária foram maiores do que as do setor de transporte. Embora a pecuária atualmente desempenhe um papel na produção de emissões de gases de efeito estufa , as estimativas foram consideradas uma deturpação. Embora a FAO tenha usado uma avaliação do ciclo de vida da pecuária (ou seja, todos os aspectos, incluindo as emissões do cultivo de alimentos para ração, transporte para o abate, etc.), ela não aplicou a mesma avaliação para o setor de transporte.
Um modelo PNAS mostrou que mesmo se os animais fossem completamente removidos da agricultura e das dietas dos EUA, as emissões de GEE dos EUA seriam reduzidas em apenas 2,6% (ou 28% das emissões de GEE agrícolas). Isso ocorre devido à necessidade de substituir estrume animal por fertilizantes e para substituir também outros coprodutos animais, e porque o gado agora usa alimentos não comestíveis e subprodutos de processamento de fibras. Além disso, as pessoas sofreriam com um maior número de deficiências de nutrientes essenciais, embora obtivessem um maior excesso de energia, possivelmente levando a uma maior obesidade.
Biopesticidas
Biopesticidas são pesticidas derivados de materiais naturais (animais, plantas, microrganismos, certos minerais). Como alternativa aos pesticidas tradicionais, os biopesticidas podem reduzir a poluição agrícola geral porque são seguros para o manuseio, geralmente não afetam fortemente invertebrados ou vertebrados benéficos e têm um curto tempo residual. No entanto, existem algumas preocupações de que os biopesticidas podem ter impactos negativos sobre as populações de espécies não-alvo.
Nos Estados Unidos, os biopesticidas são regulamentados pela EPA. Como os biopesticidas são menos prejudiciais e têm menos efeitos ambientais do que outros pesticidas, a agência não exige tantos dados para registrar seu uso. Muitos biopesticidas são permitidos pelo Programa Orgânico Nacional , Departamento de Agricultura dos Estados Unidos , normas para produção de safras orgânicas.
Espécies introduzidas
Espécies invasivas
A crescente globalização da agricultura resultou no transporte acidental de pragas, ervas daninhas e doenças para novas áreas. Se eles se estabelecerem, eles se tornam uma espécie invasora que pode impactar as populações de espécies nativas e ameaçar a produção agrícola. Por exemplo, o transporte de zangões criados na Europa e enviados para os Estados Unidos e / ou Canadá para uso como polinizadores comerciais levou à introdução de um parasita do Velho Mundo no Novo Mundo. Esta introdução pode desempenhar um papel importante no recente declínio das abelhas nativas na América do Norte. As espécies introduzidas na agricultura também podem hibridizar com espécies nativas, resultando em um declínio da biodiversidade genética e ameaçando a produção agrícola.
A perturbação do habitat (ecologia) associada às próprias práticas agrícolas também pode facilitar o estabelecimento desses organismos introduzidos. Maquinaria, gado e forragem contaminados e sementes de pastagens ou colheitas contaminadas também podem levar à disseminação de ervas daninhas.
Quarentenas (veja biossegurança ) são uma forma pela qual a prevenção da disseminação de espécies invasoras pode ser regulamentada em nível de política. A quarentena é um instrumento legal que restringe a movimentação de material infestado de áreas onde uma espécie invasora está presente para áreas nas quais ela está ausente. A Organização Mundial do Comércio tem regulamentos internacionais relativos à quarentena de pragas e doenças no âmbito do Acordo sobre a Aplicação de Medidas Sanitárias e Fitossanitárias . Cada país costuma ter seus próprios regulamentos de quarentena. Nos Estados Unidos, por exemplo, o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos / Serviço de Inspeção de Saúde Animal e Vegetal (USDA / APHIS) administra quarentenas domésticas (dentro dos Estados Unidos) e estrangeiras (importações de fora dos Estados Unidos). Essas quarentenas são aplicadas por inspetores nas fronteiras estaduais e nos portos de entrada.
Controle biológico
O uso de agentes de controle biológico de pragas , ou o uso de predadores, parasitóides , parasitas e patógenos para controlar pragas agrícolas, tem o potencial de reduzir a poluição agrícola associada a outras técnicas de controle de pragas, como o uso de pesticidas. Os méritos da introdução de agentes de biocontrole não nativos têm sido amplamente debatidos. Uma vez liberado, a introdução de um agente de controle biológico pode ser irreversível. Os problemas ecológicos potenciais podem incluir a dispersão de habitats agrícolas em ambientes naturais e troca de hospedeiro ou adaptação para utilizar uma espécie nativa. Além disso, pode ser difícil prever os resultados da interação em ecossistemas complexos e os impactos ecológicos potenciais antes da liberação. Um exemplo de programa de biocontrole que resultou em danos ecológicos ocorreu na América do Norte, onde um parasitóide de borboletas foi introduzido para controlar a mariposa cigana e a mariposa. Este parasitóide é capaz de utilizar muitas espécies hospedeiras de borboletas e provavelmente resultou no declínio e extirpação de várias espécies nativas da mariposa-da-seda.
A exploração internacional de potenciais agentes de controle biológico é auxiliada por agências como o Laboratório de Controle Biológico Europeu, o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos / Serviço de Pesquisa Agrícola (USDA / ARS), o Instituto de Controle Biológico da Comunidade Britânica e a Organização Internacional para o Controle Biológico de Nocivos Plantas e animais. A fim de prevenir a poluição agrícola, quarentena e extensa pesquisa sobre a eficácia potencial do organismo e os impactos ecológicos são necessários antes da introdução. Se aprovado, são feitas tentativas para colonizar e dispersar o agente de controle biológico em ambientes agrícolas apropriados. Avaliações contínuas sobre sua eficácia são conduzidas.
Organismos geneticamente modificados (OGM)
Contaminação genética e efeitos ecológicos
As safras de OGM podem, no entanto, resultar na contaminação genética de espécies de plantas nativas por meio da hibridização. Isso pode levar ao aumento da erva daninha da planta ou à extinção das espécies nativas. Além disso, a própria planta transgênica pode se tornar uma erva daninha se a modificação melhorar sua aptidão em um determinado ambiente.
Também existem preocupações de que organismos não-alvo, como polinizadores e inimigos naturais, possam ser envenenados pela ingestão acidental de plantas produtoras de Bt. Um estudo recente que testou os efeitos do pólen do milho Bt espalhado nas plantas de erva-leiteira na alimentação das larvas da borboleta monarca descobriu que a ameaça às populações da monarca era baixa.
O uso de plantas de cultivo OGM projetadas para resistência a herbicidas também pode aumentar indiretamente a quantidade de poluição agrícola associada ao uso de herbicidas . Por exemplo, o aumento do uso de herbicida em campos de milho resistentes a herbicidas no meio-oeste dos Estados Unidos está diminuindo a quantidade de erva-leiteira disponível para larvas de borboleta monarca .
A regulamentação da liberação de organismos geneticamente modificados varia de acordo com o tipo de organismo e o país em questão.
OGM como ferramenta de redução da poluição
Embora possa haver algumas preocupações em relação ao uso de produtos GM, também pode ser a solução para alguns dos problemas existentes de poluição da pecuária. Uma das principais fontes de poluição, especialmente a deriva de vitaminas e minerais nos solos, provém da falta de eficiência digestiva dos animais. Ao melhorar a eficiência digestiva, é possível minimizar o custo da produção animal e os danos ambientais. Um exemplo de sucesso desta tecnologia e sua aplicação potencial é o Enviropig .
O Enviropig é um porco Yorkshire geneticamente modificado que expressa fitase em sua saliva. Grãos, como milho e trigo, possuem fósforo que é ligado em uma forma naturalmente indigerível conhecida como ácido fítico. Fósforo , um nutriente essencial para suínos, é então adicionado à dieta, uma vez que não pode ser decomposto no trato digestivo dos suínos. Como resultado, quase todo o fósforo encontrado naturalmente no grão é desperdiçado nas fezes e pode contribuir para níveis elevados no solo. A fitase é uma enzima capaz de quebrar o ácido fítico, de outra forma indigestível, tornando-o disponível para o porco. A capacidade do Enviropig de digerir o fósforo dos grãos elimina o desperdício desse fósforo natural (redução de 20-60%), ao mesmo tempo que elimina a necessidade de suplementar o nutriente na ração.
Manejo animal
Manejo de estrume
Um dos principais contribuintes para a poluição do ar, do solo e da água são os dejetos animais. De acordo com um relatório de 2005 do USDA, mais de 335 milhões de toneladas de resíduos de "matéria seca" (os resíduos após a remoção da água) são produzidos anualmente em fazendas nos Estados Unidos. As operações de alimentação animal produzem cerca de 100 vezes mais estrume do que a quantidade de lodo de esgoto humano processado nas estações de tratamento de águas residuais municipais dos EUA a cada ano. A poluição de fonte difusa de fertilizantes agrícolas é mais difícil de rastrear, monitorar e controlar. Altas concentrações de nitrato são encontradas em águas subterrâneas e podem chegar a 50 mg / litro (o limite da Diretiva da UE). Em valas e cursos de rios, a poluição de nutrientes por fertilizantes causa eutrofização. Isso é pior no inverno, depois que a lavra no outono liberou uma onda de nitratos; as chuvas de inverno são mais intensas, aumentando o escoamento e a lixiviação, e há menor absorção pelas plantas. A EPA sugere que uma fazenda de gado leiteiro com 2.500 vacas produz tantos resíduos quanto uma cidade com cerca de 411.000 residentes. O Conselho de Pesquisa Nacional dos EUA identificou odores como o problema de emissão animal mais significativo em nível local. Diferentes sistemas de animais adotaram diversos procedimentos de gerenciamento de resíduos para lidar com a grande quantidade de resíduos produzidos anualmente.
As vantagens do tratamento de esterco são a redução da quantidade de esterco que precisa ser transportada e aplicada nas lavouras, bem como a redução da compactação do solo. Os nutrientes também são reduzidos, o que significa que menos terras cultiváveis são necessárias para que o estrume seja espalhado. O tratamento de esterco também pode reduzir o risco de saúde humana e riscos de biossegurança, reduzindo a quantidade de patógenos presentes no esterco. O esterco ou chorume animal não diluído é cem vezes mais concentrado do que o esgoto doméstico e pode transportar um parasita intestinal, o Cryptosporidium , que é difícil de detectar, mas pode ser transmitido aos humanos. O licor de silagem (de grama úmida fermentada) é ainda mais forte do que a lama, com um pH baixo e uma demanda biológica de oxigênio muito alta. Com um pH baixo, o licor de silagem pode ser altamente corrosivo; pode atacar materiais sintéticos, causando danos ao equipamento de armazenamento e levando a derramamento acidental. Todas essas vantagens podem ser otimizadas usando o sistema de gerenciamento de dejetos certo na fazenda certa com base nos recursos disponíveis.
Tratamento de estrume
Compostagem
A compostagem é um sistema de gerenciamento de esterco sólido que depende de esterco sólido de currais com camas ou de sólidos de um separador de esterco líquido. Existem dois métodos de compostagem, ativo e passivo. O estrume é agitado periodicamente durante a compostagem ativa, enquanto na compostagem passiva não. Constatou-se que a compostagem passiva apresenta menores emissões de gases de efeito estufa devido à decomposição incompleta e menores taxas de difusão de gás.
Separação sólido-líquido
O estrume pode ser separado mecanicamente em uma porção sólida e outra líquida para facilitar o manejo. Líquidos (4-8% de matéria seca) podem ser usados facilmente em sistemas de bomba para distribuição conveniente sobre as safras e a fração sólida (15-30% de matéria seca) pode ser usada como forro de baias, espalhar nas safras, compostagem ou exportada.
Digestão anaeróbica e lagoas
A digestão anaeróbia é o tratamento biológico de dejetos animais líquidos por meio de bactérias em uma área sem ar, que promove a decomposição de sólidos orgânicos. A água quente é usada para aquecer os resíduos, a fim de aumentar a taxa de produção de biogás . O líquido restante é rico em nutrientes e pode ser usado nos campos como fertilizante e gás metano, que pode ser queimado diretamente no fogão a biogás ou em um motor gerador para produzir eletricidade e calor. O metano é cerca de 20 vezes mais potente como gás de efeito estufa do que o dióxido de carbono, que tem efeitos ambientais negativos significativos se não for controlado adequadamente. O tratamento anaeróbio de resíduos é o melhor método para controlar o odor associado ao gerenciamento de dejetos.
As lagoas de tratamento biológico também usam a digestão anaeróbica para quebrar os sólidos, mas em um ritmo muito mais lento. As lagoas são mantidas em temperatura ambiente, ao contrário dos tanques de digestão aquecidos. As lagoas requerem grandes áreas de terra e grandes volumes de diluição para funcionar corretamente, portanto, não funcionam bem em muitos climas no norte dos Estados Unidos. As lagoas também oferecem o benefício de reduzir o odor e o biogás é disponibilizado para aquecimento e energia elétrica.
Estudos têm demonstrado que as emissões de GEE são reduzidas usando sistemas de digestão aeróbia. As reduções e créditos de emissões de GEE podem ajudar a compensar o custo mais alto de instalação de tecnologias aeróbias mais limpas e facilitar a adoção pelo produtor de tecnologias ambientalmente superiores para substituir as lagoas anaeróbias atuais.
Veja também
Referências
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Este artigo incorpora material de domínio público do documento do Serviço de Pesquisa do Congresso : Jasper Womach. "Relatório para o Congresso: Agricultura: Um Glossário de Termos, Programas e Leis, Edição de 2005" (PDF) .