Emissões associadas à queima da palha da cana-de-açúcar no estado de São Paulo e seus impactos na qualidade do ar

• Main Author: Daniela de Azeredo França
• Other Authors: Bernardo Friedrich Theodor Rudorff
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2013
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/05.17.17.43

A cana-de-açúcar é uma matéria-prima importante para a economia brasileira, usada para produzir açúcar e etanol praticamente na mesma proporção. O estado de São Paulo é o maior produtor desta cultura e é responsável por cerca de 60\% da produção brasileira, com uma área cultivada em torno de 5,4 Mha em 2011. A colheita da cana-de-açúcar pode ser realizada com ou sem a prática da queima da palha. De 2006 a 2010, cerca de 2 milhões de hectares foram colhidos anualmente com a prática da queima, a qual emite material particulado, gases de efeito estufa e precursores do ozônio troposférico para a atmosfera. A geração de inventários de emissões críveis tem um papel fundamental para o monitoramento da efetividade das políticas de redução da prática da queima, sobretudo quanto aos seus impactos na qualidade do ar. Este trabalho visou gerar informações que permitam avaliar os impactos na qualidade do ar da queima da palha-de-açúcar durante a colheita. Numa primeira fase, os fatores de emissão dos principais gases traço e material particulado para a queima da palha da cana, foram estimados a partir de medidas realizadas em laboratório. Os valores médios estimados para os fatores de emissão (g kg$^{-1}$ de biomassa seca queimada) corresponderam a 1.303 $\pm$ 218 para CO$_{2}$, 65 $\pm$ 14 para CO, 1,5 $\pm$ 0,4 para NO$_{X}$, 16 $\pm$ 6 para UHC e 2,6 $\pm$ 1,6 para PM$_{2,5}$. Posteriormente, as emissões de poluentes anuais (de 2006 a 2011), associadas a esta prática no estado de São Paulo, foram estimadas por meio de técnicas de sensoriamento remoto e modelagem numérica. Os valores médios estimados para as emissões (Gg/ano) no estado de São Paulo, de 2006 a 2011, foram 1.130 $\pm$ 152 para CO, 26 $\pm$ 4 para NO$_{X}$, 16 $\pm$ 2 para CH$_{4}$, 45 $\pm$ 6 para PM$_{2,5,}$ 120 $\pm$ 16 para PM$_{10}$ e 154 $\pm$ 21 para NMHC (hidrocarbonetos não-metanos). Finalmente, os impactos na qualidade do ar foram estudados utilizando um modelo numérico de transporte e química da atmosfera. Os resultados deste estudo mostraram que a resolução espacial de 10 km é suficiente para simular consistentemente o ciclo diurno e a variabilidade mensal dos principais poluentes considerados neste trabalho: CO, NO$_{X}$ e O$_{3}$. Os efeitos das emissões associadas à prática da queima da palha da cana-de-açúcar podem exceder a escala local e afetar também a composição química da atmosfera em estados vizinhos, em especial, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais e Paraná. As estimativas de emissões para o estado de SP indicam um decréscimo da contribuição da queima da palha da cana na concentração de poluentes na atmosfera para o ano de 2011 em relação a 2006, compatível com a redução da prática da colheita com queima no estado de SP, indicando que as medidas tomadas pelo governo para a mitigação das emissões associadas à queima da palha de cana-de-açúcar no estado de São Paulo estão se tornando eficazes. === Sugarcane is a relevant feedstock for the Brazilian economy used to produce sugar and ethanol in almost equal proportions. The state of São Paulo is the largest sugarcane producer and is responsible for almost 60\% of the Brazilian production, owning a cultivated area of about 5.4 Mha in 2011. The sugarcane harvest can be performed either with or without the pre-harvest straw burning practice. Close to 2 Mha have been annually harvested from 2006 to 2010 with the pre-harvest burning practice that emits particulate material, greenhouse gases and tropospheric ozone precursors to the atmosphere. The generation of reliable emission inventories is crucial for assessing the related environmental impacts. This work aimed to generate information to assess the impacts of sugarcane straw burning during harvest on air quality. Initially, sugarcane straw burning emission factors for some trace gases and particulate material were estimated in the laboratory. Average estimated values for emission factors (g kg$^{-1}$ of burned dry biomass) were 1,303 $\pm$ 218 for CO$_{2}$, 65 $\pm$ 14 for CO, 1.5 $\pm$ 0.4 for NO$_{X}$, 16 $\pm$ 6 for UHC, and 2.6 $\pm$ 1.6 for PM$_{2.5.}$ Thereafter, the annual emissions of pollutants (from 2006 to 2011) associated with the pre-harvest sugarcane burning practice in the state of São Paulo were estimated through remote sensing techniques and numerical modeling. Average estimated values for emissions (Gg/year) in the state of São Paulo from 2006 to 2011 were 1,130 $\pm$ 152 for CO, 26 $\pm$ 4 for NO$_{X}$, 16 $\pm$ 2 for CH$_{4}$, 45 $\pm$ 6 for PM$_{2.5}$, 120 $\pm$ 16 for PM$_{10}$ and 154 $\pm$ 21 for NMHC (non-methane-hydrocarbons). Finally, the impacts on air quality were studied using a numerical atmospheric chemistry model. The results of this study showed that the spatial resolution of 10 km is enough to consistently simulate the diurnal cycle and the monthly variability of the main pollutants considered in this paper: CO, NO$_{X}$ and O$_{3}$. The effects of the emissions associated with the practice of sugarcane straw burning may exceed the local level and also affect the chemical composition of the atmosphere in neighboring states, in particular, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais and Paraná. Emissions estimates for the state of São Paulo indicate a decrease of the contribution of the sugarcane straw burning in the concentration of pollutants in the atmosphere for the year 2011 in relation to 2006, consistent with the reduction in the practice of sugarcane straw burning in the state of São Paulo, indicating that that the measures taken by the government to reduce sugarcane straw burning emissions in the state of São Paulo are becoming effective.