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Colheita da cana para produção de açúcar e etanol


A colheita da cana-de-açúcar no Brasil está em franca evolução, do sistema tradicional de colheita manual de cana inteira com queima prévia do canavial, para o sistema de colheita mecanizada de cana picada sem queima do canavial. A principal razão para esta transição está nas leis Federal e Estadual (para São Paulo) que estabelecem cronogramas para a redução e fim das queimadas nos canaviais. O gráfico abaixo mostra a evolução da colheita de cana crua no estado de São Paulo e na região Centro-Sul, no período de 2003 a 2007.

Evolução da colheita de cana sem queima prévia, cana crua, em São Paulo e Centro-Sul.

Evolução da colheita de cana sem queima prévia, cana crua, em São Paulo e Centro-Sul. Valores até 08/2007. Fonte: CTC – UNICA (2008)

Sistema de colheita mecanizada de cana picada

O sistema australiano de colheita de cana picada, atualmente em fase de implantação no Brasil, apresenta sérias restrições para ser considerado como a tecnologia do futuro no horizonte atual de grande expansão do setor canavieiro. As duas restrições principais desse sistema de colheita são suas incompatibilidades com o plantio direto em função da compactação gerada pelo tráfego intenso e sua incapacidade de colher eficientemente o palhiço com qualidade e custo atrativos para sua integração ao processo de produção de etanol. Uma terceira restrição importante está associada à incapacidade de as colhedoras de uma linha operarem em terrenos com inclinação superior a 12%. Assim, aceita-se, atualmente, que a expansão da cana-de-açúcar deva acontecer em áreas planas.

No próximo gráfico verifica-se que o estado de Mato Grosso concentra o maior índice de colheita mecânica e também de colheita de cana sem queima prévia, cana crua, 78% e 69%, respectivamente. Em seguida, aparece o estado de São Paulo, com 60% da colheita realizada mecanicamente e 49% da cana colhida sem queima prévia. A diferença entre o percentual de cana colhida mecanicamente e cana colhida sem queima prévia se dá em decorrência da colheita mecanizada de cana queimada.

Colheita mecânica e colheita de cana sem queima prévia - Safra 2008/09 – dados até junho/2008

Colheita mecânica e colheita de cana sem queima prévia - Safra 2008/09 – dados até junho/2008. CTC (2008)

O conceito atual de mecanização, com restrição à declividade superior a 12%, já bastante consolidado, foi de fato imposto pelos equipamentos de colheita. Fatores positivos como solo fértil, curta distância até a indústria, proximidade de rodovias asfaltadas e a presença de fornecedores culturalmente adaptados à produção da cana, deixam, frequentemente, de ser aproveitados em função do fator declividade do terreno. No entanto, a engenharia de veículos fora de estrada dispõe, atualmente, de recursos como tração e direção em quatro rodas, adequados para garantir, com custos competitivos, a mobilidade das colhedoras em áreas com inclinações muito superiores ao limite de 12%.

O sistema de cana picada, mesmo sendo uma tecnologia ainda muito jovem, tende a se consolidar como o processo padrão para a colheita da cana-de-açúcar no mundo, embora apresente limitações que justificam sua reformulação, como: perdas elevadas de matéria-prima, baixa qualidade da matéria-prima (palhiço e terra), elevado investimento, baixa estabilidade direcional e ao tombamento das colhedoras, danos às soqueiras e ao solo. Atualmente, é possível, também, relacionar várias vantagens desse sistema de colheita. São elas: permitir a colheita da cana crua e, dessa forma, viabilizar a produção perante a legislação ambiental vigente; apresentar custos de colheita competitivos e ser a única opção disponível no mercado com oferta de peças e serviços suficientes para viabilizar as operações. Mesmo assim, olhando para o futuro promissor da agroindústria canavieira, cabe uma análise mais crítica da colheita que promova caminhos tecnológicos alternativos.

Aspectos positivos e negativos da colheita mecanizada

A colheita da cana envolve cinco operações muito simples: o corte dos colmos na base, o corte dos ponteiros, a alimentação dos colmos para o interior da colhedora, a retirada das folhas e a picagem (opcional). No entanto, ainda hoje existe uma carência preocupante de processos para efetuar essas operações eficientemente. O corte de base, se realizado manualmente, envolve problemas ergonômicos que afastam a mão de obra dos canaviais e continua a gerar tensões entre produtores e agremiações de cortadores. O corte de base mecanizado está associado a perdas importantes e contaminação da matéria-prima com terra, além de demandar potência em níveis 30 a 40 vezes superiores aos necessários para o corte dos colmos propriamente ditos. O corte dos ponteiros frequentemente não é realizado. No caso da colheita mecânica, por deficiência dos mecanismos responsáveis por essa função; e no corte manual, porque prejudica a produtividade do cortador.

O despalhamento foi historicamente resolvido com a queima, mas na medida em que a legislação impede essa prática, verifica-se um aumento dos custos pelo baixo rendimento no corte manual e pela baixa eficiência e altas perdas no corte mecânico. Deve-se considerar que, dependendo das condições do canavial e das opções feitas para operar as colhedoras, com relação ao nível de impurezas, qualidade do corte de base e velocidade de deslocamento, a soma das perdas visíveis e invisíveis estará, na maioria dos casos, entre 5% e 10 %. Considerando os custos já incorridos na produção da cana até o momento da colheita, assim como o impacto dessas perdas na demanda de áreas para plantio, pode-se considerar como inaceitável esse nível de perdas.

O tráfego intenso dos equipamentos de colheita e transporte nas entrelinhas de plantio representa, também, uma restrição importante deste sistema de colheita. Já de longa data, os especialistas em solos orientam conservar a estrutura do solo para conseguir manter níveis de produtividade elevados. A colheita mecânica praticada atualmente não está alinhada com essa recomendação. Produzir com um mínimo de interação com o meio é o grande desafio da sustentabilidade.

Remoção de colmos da plantação

O processo de colheita da cana-de-açúcar envolve uma sequência de operações, entre as quais se encontra a alimentação da colhedora, que consiste na remoção dos colmos da plantação e sua introdução no equipamento, para que posteriormente sejam efetuadas as operações de picagem e despalhamento. Existem dificuldades para se retirar os colmos de um canavial de alta produtividade, onde estes se encontram tombados de forma aleatória em várias direções. Soma-se a essa condição adversa o fato de os colmos serem frequentemente curvos como consequência do crescimento, que continua na direção vertical, mesmo que o colmo esteja aproximadamente na direção horizontal após o tombamento.

Uma análise mais detalhada do processo de alimentação das colhedoras de cana picada permite uma melhor identificação de suas deficiências, como também viabiliza a colocação de proposições alternativas que atendam mais eficientemente os requisitos de corte rente ao solo e ordenamento paralelo dos colmos para o transporte ou a picagem.

A tecnologia de colheita de cana picada empregada atualmente utiliza um processo de alimentação complexo, composto de cinco etapas que envolvem mecanismos motorizados em cada uma delas. A representação esquemática da colhedora de cana picada da Figura 2-17 permite identificar as cinco etapas do processo de alimentação (BRAUNBECK E CORTEZ, 1999):

  1. Levantamento e alinhamento: um par de separadores-levantadores helicoidais elevam e empurram os colmos ainda presos à raiz;
  2. Tombamento: um defletor ou batedor rotativo efetua o tombamento dos colmos no sentido do avanço para viabilizar sua entrada na máquina;
  3. Corte de base e alimentação: um par de discos com facas periféricas que giram em sentidos opostos efetua o corte de base e auxilia na alimentação;
  4. Levantamento: um rolo aletado levanta o extremo inferior dos colmos e os conduz até o primeiro par de rolos puxadores;
  5. Puxamento: uma cascata de rolos limpadores puxa e completa o ordenamento paralelo dos colmos, transportando-os até o picador.

O processo de remoção de colmos da plantação, e sua introdução na colhedora, apresenta, atualmente, duas limitações importantes: perdas de matéria-prima significativas e elevada demanda de potência, peso e custo de equipamentos. Torna-se evidente, então, a necessidade do desenvolvimento de princípios de remoção mais simples e eficientes compatíveis com a operação.

Etapas do processo de alimentação da colhedora de cana picada

Etapas do processo de alimentação da colhedora de cana picada

Colheita em terrenos inclinados com recursos de tração e direção utilizados em veículos fora de estrada

A mecanização total ou parcial se apresenta, atualmente, como a única opção para a colheita da cana, tanto do ponto de vista ergonômico quanto econômico e, principalmente, do ponto de vista legal e ambiental, já que apenas o corte mecânico viabiliza a colheita sem queima prévia, o que por sua vez viabiliza o aproveitamento do palhiço. A evolução lenta da colheita mecânica no estado de São Paulo e no Brasil permite concluir, mesmo sem abordar detalhes técnicos, que as soluções tecnológicas disponíveis não são suficientemente competitivas para atrair os usuários, ou seja, existem limitadores, como o elevado investimento e a restrição para operar em terreno inclinado, que retardam sua implantação. A movimentação de equipamentos autopropelidos em terrenos inclinados pode apresentar dificuldades associadas com o tipo de solo, a inclinação do terreno, o tipo de rodeiros utilizados e a largura do equipamento.

A aplicação do tráfego controlado na cana-de-açúcar, com os recursos atuais de mecanização e espaçamentos de plantio praticados, demanda a existência de faixas adjacentes e alternadas com largura de 700mm para a planta e 800mm para o tráfego. Dado o número e o porte dos veículos que participam das operações de colheita e transporte, pode-se observar que é necessário um recurso de controle direcional bastante eficiente para que as referidas faixas sejam mantidas dentro de suas funções específicas de tráfego e produção e dessa forma sejam preservadas as condições tão antagônicas exigidas delas. Os veículos de esteira ou de pneus, com recursos de direção em apenas um eixo, não permitem efetuar um controle direcional eficiente e compatível com a prática do controle de tráfego. Os veículos com direção nas quatro rodas podem operar nos modos de “giro” e “paralelo”, como ilustrado a seguir. O modo de giro permite efetuar trajetórias curvas com raios muito reduzidos. No modo paralelo o veículo pode se deslocar transversalmente, paralelamente a si mesmo, para compensar deslizamentos laterais em terrenos inclinados, sem mudar a orientação de tangência com as linhas de plantio.

Modos de operação direcional do veículo com direção nas quatro rodas

Modos de operação direcional do veículo com direção nas quatro rodas

O comportamento direcional descrito é exclusivo dos veículos de pneus com direção nas quatro rodas. A disponibilidade atual de transmissões hidrostáticas e redutores planetários de roda viabilizam a fabricação da referida configuração de mecanismo direcional, sempre utilizando componentes facilmente fornecidos no mercado nacional ou importados.

A análise apresentada sobre movimentação de veículos autopropelidos de colheita, e outros, em terrenos inclinados, permite extrair algumas conclusões finais:

  • Grande parte dos equipamentos utilizados atualmente no setor canavieiro, tais como tratores, carregadoras, caminhões e colhedoras de pneus, apresentam mecanismos de direção apenas no eixo dianteiro, ou seja, não existe recurso de controle de direção no eixo traseiro que permita ao operador acompanhar eficientemente as linhas de cana tanto na colheita quanto no carregamento, ou nos tratos culturais, quando o terreno apresenta declividade superior a 12%;
  • A grande deformação dos pneus agrícolas é uma característica desejável imposta ao projeto para se conseguir maior área de contato com o solo e dessa forma reduzir a pressão sobre eles. A baixa rigidez da estrutura do pneu, desejável do ponto de vista da compactação do solo, prejudica a estabilidade direcional de veículos que utilizam eixos sem mecanismo de direção. A separação das faixas de cultivo e tráfego, juntamente com a utilização de recursos de direção em todos os eixos do veículo, permitem elevar a restrição de declividade máxima do atual nível de 12% para valores superiores a 30% ou até o limite físico imposto pelo atrito pneu-solo, que é superior a esses valores;
  • A largura de corte das atuais colhedoras de cana picada deveria ser aumentada de uma para duas linhas com dois objetivos muito claros: aumentar a estabilidade ao tombamento e reduzir em 50% o tráfego sobre o canavial, atenuando suas consequências negativas econômicas e ambientais.