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Energia na Agricultura  
Na agricultura produzimos ou transformamos a energia?
Realizamos operaš§es que convertem energia de uma forma em outra
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Daniel Albiero
14/10/2010

 

A palavra energia vem do grego: en= en ( em ) + ergon =ergon ( trabalho )  Energeia=Energéia (trabalho em ação). Portanto pela própria formação da palavra percebe-se que a “energéia” é o princípio ativo de qualquer sistema, seja ele um sistema biológico, ambiental ou físico. Platão (427 a.C/347 a.C.) já dizia: Se não existisse energéia, não existiria nada, assim a importância da energia na sociedade, tanto nos tempos antigos como atualmente é muito grande.

O conceito de energia somente começou a ser delineado de forma “precisa” no século XIX, quando os físicos a definiram como a capacidade de “algo” fazer “algo”. Atualmente a definição mais aceita é de Halliday (2008) que a define como a quantidade escalar (valor da energia) associada com o estado (condição) de um ou mais objetos. A bem da verdade o conceito de energia é altamente abstrato e se uma criança de 5 anos fizer 5 perguntas (por quês?) seguidas a qualquer físico, este terá que admitir que não sabe o que é a energia!

No entanto a ciência munida com o método científico, embora engatinhe nos conceitos mais básicos, consegue definir leis universais que possibilitam a compreensão da natureza. E em termos de energia a lei mais importante e incontestável é o princípio da conservação da energia: “A energia pode ser transformada de um tipo para outro, mas a quantidade total é sempre a mesma”, ou seja, a energia não pode ser destruída nem criada, mas somente transformada.

Neste contexto quando se escreve ou se fala de energia na agricultura estamos nos referindo a sistemas agrícolas onde ocorrem transformações de energia!! De forma mais simples e clara, não geramos, não consumimos, não produzimos energia na agricultura, somente realizamos operações que em ultima estância convertem energia de uma forma em outra.

Quando “consumimos” álcool etílico proveniente da cana-de-açúcar em nossos carros, na verdade estamos realizando inúmeras transformações energéticas que envolvem inúmeros processos que em ultima análise não consomem a energia do álcool etílico, mas somente a transforma em movimento mecânico do motor, que chamamos de energia útil e por outro lado o mesmo motor ocasiona o aquecimento do bloco do motor, o ruído do motor, o aumento de temperatura dos gases de escape e etc., que chamamos de energia desperdiçada.

O grande mote em todas as transformações da energia na agricultura não é a quantidade de energia transformada, mas sim a eficiência destas transformações, que está relacionada com o custo-benefício destas. Uma forma de medir esta eficiência é através do balanço energético da transformação. Por exemplo, ao se analisar a produção de álcool proveniente de milho em comparação ao álcool de cana-de-açúcar tem-se que para cada unidade de energia proveniente do álcool de milho é necessária a transformação 0,81 unidades de energia do petróleo, ou seja, o balanço energético é de 1: 1,24, enquanto que para a cana-de-açúcar a cada unidade de energia proveniente da cana é necessária a conversão de 0,124 unidades de energia do petróleo, portanto o balanço energético é de 1: 8,06. Neste exemplo fica claro que a energia proveniente do álcool de cana-de-açúcar tem um custo-benefício muito melhor do que o álcool de milho.

Na verdade as questões de energia na agricultura sempre vão se deparar com comparações de custo-benefício técnicas e econômicas, mas não menos importantes são as dimensões ambientais e sociais que a sociedade cada vez mais exige. Nesta série de artigos sobre energia na agricultura do Portal Dia de Campo pretendo focar as fontes de energia utilizadas na agricultura, suas formas, suas transformações, eficiências e inovações úteis ao agronegócio brasileiro.
 

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Uriel Manteroni
23/10/2010 - 16:24
Caro Prof. Daniel,

NĎo entendi o conceito de balan■o de energia. O senhor afirma que nĎo podemos criar nem destruir a energia, mas em seu texto o senhor fala que o balan■o de energia da cana-de-a■Ěcar ┌ 1:8, ou seja 1 unidade de petrżleo produz 8 unidades de ▀lcool? Isto nĎo ┌ produ■Ďo de energia? Obrigado.

Daniel Albiero
23/10/2010 - 18:30
Resposta a Uriel Manteroni:

Ol▀ Uriel,

Muito obrigado por seu coment▀rio.

Vou tentar sanar sua dĚvida da melhor forma possŢvel. Em primeiro lugar eu reafirmo o que escrevi a respeito da conserva■Ďo da energia. A ci█ncia nĎo tem muitas certezas Uriel, mas em rela■Ďo a conserva■Ďo de energia pode acreditar ┌ uma certeza fortemente lastreada!! e por dados cientŢficos!!! Exaustivamente obtidos analisados e testados!!

Este conceito (balan■o de energia) ┌ um conceito simples Uriel, mas de difŢcil c▀lculo. O balan■o de energia envolve uma conta de divisĎo, tudo que SAI dividido por tudo que ENTRA no sistema, assim ao se dividir 1 (energia do ▀lcool) por 0,124 (energia do petrżleo), tem-se 8,06. + difŢcil calcular o balan■o de energia porque ┌ uma tarefa ▀rdua medir todas as entradas de energia em um sistema, no caso do ▀lcool de cana: os processos agrŢcolas envolvidos, a destilaria, o transporte, etc. A aparente transgressĎo da lei da conserva■Ďo da energia neste balan■o energ┌tico ┌ devido a voc█ nĎo considerar o sistema de forma global. Simplificando voc█ esquece que o ▀lcool de cana somente existe porque o homem converteu o a■Ěcar em ▀lcool atrav┌s de uma destilaria, mas o a■Ěcar somente existe porque a natureza converteu mol┌culas e luz solar em a■Ěcar atrav┌s da fotossŢntese, enfim... a energia proveniente do sol ┌ armazenada no a■Ěcar, se fizermos todas as contas at┌ os Ěltimos detalhes (inclusive considerando as energias desperdi■adas) voc█ ver▀ que a conta fecha e que o princŢpio da conserva■Ďo de energia prevalece. No entanto ao se fazer o balan■o energ┌tico ˘t┌cnico÷ nĎo consideramos a luz solar, mas somente as entradas em petrżleo (e seus equivalentes) e a saŢda em ▀lcool.

Neste contexto nżs temos o custo-benefŢcio, ou seja, que fonte de energia, em termos de transforma■Ďo energ┌tica, nos oferece menos custos econÂmicos, ambientais e sociais? No caso de meu exemplo o ▀lcool de cana tem um melhor custo benefŢcio do que o ▀lcool de milho, porque a energia concentrada do petrżleo quando utilizada para a produ■Ďo de ▀lcool de cana "rende" quase 8 vezes mais do que o ▀lcool de milho.

Espero que tenha respondido sua dĚvida.

Uirß do Amaral
25/10/2010 - 15:41
Prezado Prof. Daniel,

Adorei a abordagem feita sobre o assunto.
Quando se pensa em sequestro de carbono/estoque de carbono no solo, qual a rela■Ďo de entrada e saŢda de energia...e se exite efeito da entropia nesses processos?

Daniel Albiero
25/10/2010 - 23:23
Resposta a Uir▀ do Amaral:

Ol▀ Uir▀,

Obrigado por seu coment▀rio.

Bem, sua questĎo envolve dois conceitos distintos, que estĎo relacionados mas nĎo de forma simples: 1-Sequestro de carbono-estoque de carbono no solo e 2-entropia de processos.

O conceito de sequestro de carbono ┌ um termo t┌cnico que ficou famoso depois da confer█ncia de Kioto, e sua fama veio de uma esperan■a de diminuir os efeito do g▀s carbÂnico (Inorgďnico) no processo de aquecimento global atrav┌s do efeito estufa. A discussĎo sobre o sequestro de carbono paira em muitas controv┌rsias, pol█micas e dĚvidas, tanto t┌cnicas como econÂmicas, para nĎo dizer polŢticas. Muito do que ┌ escrito nĎo ┌ "imparcial" como deveria ser (a ci█ncia?), pois diversas questžes geopolŢticas estĎo envolvidas. Mas sendo "estritamente" t┌cnico na resposta, ┌ precisa pontuar o conceito de sequestro de carbono, que pode ser definido simplificadamente como: a absor■Ďo de g▀s carbÂnico Inorgďnico da atmosfera por diversos agente tais como florestas nativas ou comerciais, culturas agrŢcolas, sistemas agroflorestais, recupera■Ďo de ▀reas degradadas e etc., que irĎo atuar no fim das contas em fun■Ďo da fotossŢntese, transformando este carbono Inorgďnico em carbono Orgďnico. A questĎo do estoque de carbono no solo j▀ parte do pressuposto que existe uma quantidade de carbono Orgďnico no solo que deve ser mantida e se possŢvel aumentada atrav┌s da incorpora■Ďo dos restos vegetais, no entanto deve-se tomar cuidado com a decomposi■Ďo ou tecnicamente falando com a mineraliza■Ďo deste carbono Orgďnico, pois se certas condi■žes limites forem ultrapassadas o estoque diminui em vez de aumentar, estas condi■žes dependem do clima, do tipo de solo, da fertilidade deste solo, do manejo que se faz da cultura e do solo e ┌ claro do tipo de resŢduo vegetal.

Muito bem Uir▀, por qu█ me delonguei tanto na defini■Ďo destes termos? Porque quando se escreve ou se fala de sequestro de carbono as questžes de balan■o energ┌tico sĎo um fim, nĎo um come■o, ou seja se faz estudos de sequestro de carbono para se quantificar entradas e ou saŢdas de energia (proveniente da rela■Ďo carbono Inorgďnico/carbono Orgďnico) para se quantificar um balan■o energ┌tico maior, por exemplo do plantio direto de soja, portanto no balan■o energ┌tico de soja no SPD, as "entradas" e "saŢdas" de carbono Orgďnico e Inorgďnico sĎo contabilizadas separadamente no balan■o, de tal forma que constituirĎo adi■žes ou subtra■žes na conta global do balan■o energ┌tico geral. Portanto quando se escreve que tal cultura "absorveu" x toneladas de carbono este valor ┌ contabilizado em termos de energia no balan■o energ┌tico final, nĎo em um balan■o energ┌tico do solo por exemplo. O que existe sim, ┌ um balan■o de carbono, que est▀ intimamente ligado ao ciclo de carbono na atmosfera (que est▀ na moda hoje com o aquecimento global), portanto pensando em estoque de carbono no solo, o que se contabiliza, ┌ em fun■Ďo de tal cultura em tal situa■Ďo edafo-clim▀tica, ou seja quanto de carbono Orgďnico existia no solo antes e depois da implanta■Ďo desta cultura, mas estamos falando de toneladas de carbono, nĎo de Mega Joules de energia. + claro que vc poderia contabilizar as toneladas de carbono como energia, mas nĎo ┌ usual se realizar um balan■o energ┌tico tĎo localizado (balan■o energ┌tico somente do carbono do solo).

Quanto a entropia, Ual...!!!, vc foi longe...!! NĎo vou me arrisca a pontuar o que ┌ entropia Uir▀, porque o conceito de entropia est▀ na mesma categoria do conceito de energia. Ou seja, nem os fŢsicos-termodinamicistas sabem!! Por incrŢvel que pareca, sua pergunta em rela■Ďo a entropia pode se enveredar tanto para questžes t┌cnicas como para questžes filosżficas!!! Existe efeito da entropia no balan■o de energia, ou no sequestro de carbono? Claro, ali▀s filosoficamente falando Uir▀, a entropia meu amigo tem efeito em tudo no universo!!! Desde o nascimento at┌ a morte de tudo: de voc█, de mim, de uma ▀rvore, de uma estrela, de uma gal▀xia, e talvez at┌ do universo (uma corrente (nĎo negligenci▀vel) de cosmżlogos garante que o universo vai acabar um dia!!!). Quando se fala de entropia Uir▀, estamos falando da segunda lei da termodinďmica, e pode acreditar, nesta lei todo mundo acredita, e se refere a irreversibilidade dos sistemas (traduzindo em um ditado popular: "quando a gente nasce, a gente j▀ come■a a morrer), nunca vi, e acho que nunca vou ver algu┌m que nasce velho e morre bebe!!. Simplificando, a segunda lei da termodinďmica (vulgo entropia) diz que todo sistema sempre tende a desorganiza■Ďo e que ┌ impossŢvel o contr▀rio. A matem▀tica e a fŢsica envolvida nesta frase Uir▀, nĎo de forma alguma trivial, e qualquer professor de termodinďmica passa umas boas aulas tentando esclarec█-la de forma cientŢfica, e por qu█ ┌ tĎo difŢcil, porque no fundo a entropia vai para o lado da filosofia, assim como a energia, enfim...Parando de viajar...Normalmente quando se escreve sobre entropia em questžes de sequestro de carbono, est▀ se referindo a uma medida termodinďmica que tamb┌m se chama entropia e ┌ uma propriedade do sistema, esta propriedade Uir▀ ┌ um "nĚmero" ou se preferir ┌ uma "quantidade" intrinseca do sistema e ┌ independente do "caminho" que seu sistema percorre, somente importa o inŢcio e o final desta quantidade, por exemplo se vc derruba um copo de vidro no chĎo e o copo se quebra, a entropia deste copo ┌ calculada somente em fun■Ďo do grau de organiza■Ďo do copo antes de quebrar e depois de quebrar, nĎo importa se no meio do caminho vc tentou salvar seu copa e bateu com a mĎo nele e ele se quebrou em 2 partes antes de atingir o chĎo, o que importa ┌ que antes de cair ele era um copo, depois se tornou 40 cacos!! Bem encurtando a histżria quando ocorre o sequestro de carbono, ocorre uma diminui■Ďo momentďnea da entropia, pois, o carbono do g▀s carbÂnico tinha uma entropia, mas ao ser absorvido pela planta, e apżs as rea■žes bioquŢmicas e a atua■Ďo da luz solar, ele se torna um carbono de uma mol┌cula complexa de glicose, que ┌ muito mais "organizada" do que uma mol┌cula de g▀s carbÂnico, ou seja este carbono foi complexado, a entropia diminuiu, entĎo a fim da vida do vegetal, este carbono pode estar em alguma estrutura de algum resŢduo que ser▀ incorporado ao solo e por l▀ ficar▀...a entropia ainda ┌ menor do que a inicial, entĎo neste contexto, sim, a entropia tem efeito no sequestro de carbono, assim como no balan■o energ┌tico pois, ela entra na conta de uma forma ou de outra, pois a energia interna de qualquer sistema ┌ fun■Ďo da entalpia (outra loucura-por favor nĎo pergunte sobre ela!) e da entropia. Mas nĎo se iluda, mais tarde ou mais cedo a segunda lei da termo vencer▀ e aquele carbono vai perder "sua complexidade" e tender▀ a aumentar a sua entropia , at┌ mais do que quando ele estava apenas na atmosfera como g▀s carbÂnico.

Espero que eu tenha respondido sua pergunta.

Julio Centeno
26/10/2010 - 14:36
Eu gostaria de fazer dois coment▀rios.
O primeiro ┌ sobre o balan■o energ┌tico. Creio que o colega ir▀ concordar que qualquer troca de estado energ┌tico produz uma perda de energia e que portanto, nĎo pode existir balan■o energ┌tico positivo.

O segundo coment▀rio, ┌ sobre a expressĎo energia renov▀vel utilizada frequentemente em referencia aos combustŢveis "verdes". Esquecemos que eles utilizam fertilizantes, que al┌m de nĎo renov▀veis, deveriam ser destinados a fins mais nobres - como o de produzir alimentos. NĎo quero, de forma alguma, desconsiderar a validade do esfor■o de utiliza■Ďo dos combustŢveis "verdes" - eles teem seu m┌rito neste momento. No entanto, alardear que eles sĎo renov▀veis j▀ ┌ demais.
Abra■os e parab┌ns pela escolha do assunto.

Daniel Albiero
26/10/2010 - 20:39
Resposta a JĚlio Centeno:

Ol▀ JĚlio,

Obrigado por seus coment▀rios.

Em rela■Ďo ao balan■o energ┌tico, voc█ est▀ absolutamente certo. Se forem realizadas todas as contas de forma global, desde o c▀lculo da rea■Ďo nuclear do sol at┌ os litros de ▀lcool, com todos os detalhes, todas as entradas e saŢdas, e analisando as condi■žes de contorno vari▀veis e transientes em um sistema tĎo complexo...na melhor das hipżteses, pensando em um mundo dos sonhos (imagin▀rio!!) no m▀ximo se consegue zerar o c▀lculo de energia lŢquida, ou seja ele ┌ nulo (mas isto somente se o universo tivesse processos reversŢveis-o que nĎo ┌ o caso), portanto de forma global e termodinamicamente escrevendo, devido a segunda lei da termodinďmica ( aumento da entropia), o balan■o energ┌tico em qualquer sistema humano ser▀ sempre menor do que um, ou se preferir a c▀lculo da energia lŢquida sempre ser▀ negativo, pelo Ěnico e simples fato que qualquer coisa que o homem fa■a sempre gerar▀ "desperdŢcio" de energia. No entanto vou provocar voc█...ultimamente com os avan■os da mecďnica quďntica e da relatividade, muito de nossa fŢsica tem sido colocada em questĎo, e muitos cientistas tem encontrado condi■žes de contorno (principalmente pensando em cosmologia-gravidade quďntica/t▀quions) em que as entradas e saŢdas nĎo seguem a segunda lei, nĎo pelo menos do jeito que a gente est▀ acostumado, e nĎo podemos esquecer que desde os tempos de Sżcrates os homens tentam construir uma m▀quina motocontŢnua, algumas at┌ bem interessantes, ser▀ que um dia nĎo chegaremos l▀? No entanto o balan■o energ┌tico como m┌todo de compara■Ďo entre efici█ncias de transforma■žes energ┌tica ┌ muito Ětil, mesmo que se limite a certos "trechos" do sistema.

Em rela■Ďo ao seu segundo coment▀rio, apenas considerando questžes t┌cnicas tamb┌m concordo!! Realmente se nossa cana ou milho realmente gerassem energia renov▀vel no sentido estrito, estarŢamos infringindo a segunda lei, nĎo somente pela questĎo do fertilizante, mas principalmente pelo balan■o energ┌tico, poderŢamos considerar os combustŢveis "verdes" como sistemas agrŢcolas que fecham um ciclo ou seja, se "renovam" continuamente, mas nesta hipżtese terŢamos que aceitar que este ciclo se fecha perfeitamente sem perdas, o que nĎo ┌ verdade. No entanto creio que a palavra renov▀vel seja uma contraposi■Ďo a palavra fżssil, em outras palavras estamos discutindo terminologia...que pode ser uma discussĎo bem pol█mica (colhedora ou colheitadeira?), enfim...

Daniel Lima Rodrigues
02/03/2015 - 23:13
Muito bacana sua matÚria professor, inclusive e inspirador poder perceber que a enÚrgia ainda Ú hoje algo sem definišŃo, isso deve deixar muito fÝsico pirado e instigado, atrßs de descrever uma definišŃo que nŃo se perca nos labirintos das termologias e possua sua prˇpria "filologia" ou seja, que possua um nexo sem se enrolar nos emaranhados da fÝsica. E o artigo me faz pensar tambÚm que ainda temos um vasto campo de discussŃo sobre o uso de energias que possua um ˇtimo custo benefÝcio sem desperdÝcios e sendo eficiente no que se refere ao respeito ecolˇgico.

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