Desempenho ambiental de sistemas agrícolas e florestais com base na avaliação do ciclo de vida

Abstract

A produção agrícola e florestal no Brasil se destaca em relação a outros países devido às condições edafoclimáticas brasileiras, aproveitamento de áreas degradadas e uso de tecnologias agrícola e florestal. No entanto, ocorre uma série de operações de manejo que provocam impactos ambientais, decorrentes principalmente do uso indiscriminado de fertilizantes sintéticos, combustíveis fósseis, água e energia elétrica. Conhecer o desempenho ambiental desses processos agrícolas e ambientais, possibilita identificar novas rotas de materiais e produtos para atender requisitos ambientais cada vez mais rigorosos, restringindo o uso de recursos naturais e emissões para o ambiente. Essa tese está organizada em quatro capítulos, cada um com introdução, desenvolvimento, referências e apêndices independentes. O capítulo I apresenta uma revisão abordando os principais efeitos ambientais da produção agrícola e florestal, enfocando as emissões de CO2 para a atmosfera. O capítulo II no formato de artigo é o extrato de uma publicação no Journal of Cleaner Production avaliando o desempenho ambiental e econômico da produção de cenoura irrigada no Semiárido brasileiro. O capítulo III, também do formato de artigo, não publicado até a defesa desta tese, é um estudo do desempenho ambiental e econômico da produção de eucalipto de ciclo curto, incluindo a análise de um sistema alternativo de produção florestal integrada com lavoura e pecuária. No capítulo IV são apresentadas as considerações gerais a respeito dos dois estudos. Nesse contexto, o objetivo geral desse trabalho foi apresentar uma nova abordagem analítica para a avaliação ambiental e econômica de sistemas agrícolas e florestais, integrando Produção mais Limpa (PmaisL) e Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), para fornecer informações mais detalhadas do cultivo de cenoura irrigada e da produção de eucalipto, utilizando dados coletados no local e uma análise do ciclo de vida. A utilização de PmaisL e ACV é vantajosa porque combina aspectos complementares dessas duas ferramentas, e, por ser aberta quanto ao seu processo de desenvolvimento, pode ser incrementada a partir de novos estudos que agreguem valor e potencializem os benefícios de cada um dos métodos. O uso combinado dos dois métodos mostrou-se viável à medida que a ACV identifica os principais pontos de impacto ambiental do sistema analisado, enquanto PmaisL apóia práticas que reduzem custos e o uso de insumos como água, energia, fertilizantes, sementes e pesticidas. A Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida foi realizada usando o Método do Sistema de Dados do Ciclo de Vida de Referência (ILCD, 2011), incluindo a incerteza dos dados. Os potenciais impactos ambientais do cultivo da cenoura estão relacionados ao uso de fertilizantes nitrogenados. Verificou-se também que a água e a energia elétrica consumidas durante a irrigação são demasiadamente desperdiçadas. As medidas de PmaisL forneceram maior nível de conformidade com os requisitos técnicos para o sistema estudado e provou ser mais econômica e ambientalmente eficiente do que as práticas de 'fim de tubo'. Os principais resultados para os sistemas de produto do eucalipto, incluindo uma análise de sensibilidade, mostraram que o preparo do solo, as emissões de insumos no campo e a colheita da madeira foram responsáveis pelas maiores contribuições dos impactos. Considerando a média das entradas no sistema, a implantação de um sistema de Integração-Lavoura-Pecuária-Floresta reduziria o uso dos insumos e aumentaria a receita bruta em relação ao sistema de produção convencional. O uso complementar de PmaisL e ACV mostrou que as boas práticas operacionais podem reduzir os potenciais impactos ambientais e os custos de produção dos sistemas analisados, dando suporte a uma produção mais sustentável para as condições analisadas.

Agricultural and forestry production in Brazil stands out in relation to other countries due to the country’s edaphoclimatic conditions, the use of degraded areas and the use of agricultural and forestry technologies. However, the management of these resources causes environmental impacts, mainly due to the indiscriminate use of synthetic fertilizers, fossil fuels, water and electricity. Knowledge of the environmental performance of these agricultural and environmental processes enables us to identify new material and product routes to meet increasingly stringent environmental requirements, restricting the use of natural resources and emissions to the environment. This thesis is organized into four chapters, each with an independent introduction, development, references and appendices. Chapter I presents a review addressing the main environmental effects of agricultural and forestry production, focusing on CO2 emissions into the atmosphere. Chapter II in article format is an excerpt from a publication in the Journal of Cleaner Production assessing the environmental and economic performance of irrigated carrot production in the Brazilian semiarid. Chapter III, also in article format, unpublished until the defense of this thesis, is a study of the environmental and economic performance of short-cycle eucalyptus production, including an analysis of an alternative forest production system integrated with farming and livestock. Chapter IV presents the general considerations regarding the two studies. The overall objective of this paper is to present a new analytical approach for the environmental and economic assessment of agricultural and forestry systems. This approach integrate Cleaner Production (CP) and Life Cycle Assessment (LCA) to provide more detailed crop information of irrigated carrots and eucalyptus production, using data collected on site and including a life cycle analysis. The use of CP and LCA is advantageous because it combines complementary aspects of these two tools and they are open about the development process, can be expand from new studies that add value and enhance the benefits of each method. The combined use of both methods has proven feasible as LCA identifies the key environmental impact points of the system under analysis, while CP supports practices that reduce costs and the use of inputs such as water, energy, fertilizers, seeds and pesticides. Life Cycle Impact Assessment was performed using the Reference Lifecycle Data System Method (ILCD, 2011), including data uncertainty. Potential environmental impacts of carrot cultivation are related to the use of nitrogen fertilizers. It has also been found that water and electricity consumed during irrigation are also wasted. CP measures provided a higher level of compliance with the technical requirements for the system studied and proved to be more economical and environmentally efficient than end of pipe practices. The main results for the eucalyptus production systems, including a sensitivity analysis, showed that soil tillage, field input emissions and timber harvesting were responsible for the largest impact contributions. Considering the average input to the system, the implementation of a Crop-livestock-forestry integration system would reduce the use of inputs and increase gross revenue compared to the conventional production system. The complementary use of CP and LCA has shown that good operating practices can reduce the potential environmental impacts and production costs of the systems analyzed, supporting more sustainable production for the conditions analyzed.