DISSERTAÇÃO
LUSTOSA, Flávia Oliveira dos Santos [1], COLLICCHIO, Erich [2]
LUSTOSA, Flávia Oliveira dos Santos. COLLICCHIO, Erich. Uso de geotecnologia na análise da eucaliptocultura na Região Norte do Tocantins. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 06, Ed. 01, Vol. 06, pp. 179-215. Janeiro de 2021. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-ambiental/uso-de-geotecnologia
RESUMO
A floresta plantada representa diversos produtos e subprodutos presentes na sociedade como celulose, papel, painéis de madeira, pisos laminados, carvão vegetal e biomassa, bem como oferece diversos serviços ambientais. No Estado do Tocantins, desde 2007, houve uma intensificação de projetos ligados à silvicultura, principalmente na região do Bico do Papagaio, para fins de produção de carvão vegetal como biorredutor renovável, insumo do setor siderúrgico. Esta pesquisa teve como objetivo analisar a dinâmica das áreas de cultivo de eucalipto, na região do Bico do Papagaio. A aquisição e processamento de imagens de satélite com técnicas de sensoriamento remoto para os anos de 2006 e 2019 possibilitou a identificação dos cultivos de eucalipto existentes em cada ano. Os estudos dos potenciais agroenergéticos regionais são fundamentais ao desenvolvimento da espécie Eucalyptus na região.
Palavras-chave: Eucalyptus, biorredutor renovável, sensoriamento remoto.
1. INTRODUÇÃO
A floresta plantada representa diversos produtos e subprodutos presentes na sociedade como celulose, papel, painéis de madeira, pisos laminados, carvão vegetal e biomassa, bem como oferece diversos serviços ambientais como a regulação dos ciclos hidrológicos, o controle da erosão e da qualidade do solo, a conservação da biodiversidade, a provisão de oxigênio para o planeta e a contribuição no tocante à mitigação dos efeitos das mudanças climáticas.
O eucalipto uma espécie florestal relevante para o país, contribuindo com a geração de emprego e renda no meio rural e urbano, com participação expressiva na balança comercial, em decorrência dos seus principais produtos: celulose e o papel, destinados ao mercado internacional (MOREIRA; SIMIONI; OLIVEIRA, 2017).
De acordo com Brasil (2015), o uso comercial de eucaliptos teve início do século XX com a implantação de florestas plantadas no território nacional, sendo que os grandes avanços com demandas em larga escala tiveram início a partir de 1949. Destaque para a atuação da Companhia Siderúrgica Belgo Mineira e seu principal produto, eucalipto.
Desde então, o Brasil tem apostado em pesquisas de melhoramento genético para produção de clones que possam atender às condições de clima e variações dos tipos de solos existentes no país, tudo isso com o intuito de aumentar a produtividade florestal (FOELKEL, 2005).
Assim o primeiro segmento a se destacar é o de celulose e papel, com um total de área de floresta plantada de 7,83 milhões de hectares em 2018, 0,1% a menos comparado ao ano anterior. O segundo em evidência, são os proprietários independentes e pequenos e médios produtores do programa de fomento florestal, com 28% do total de florestas plantadas no país e investimentos em plantios florestais destinados à comercialização de madeira in natura. Na terceira posição está o segmento de siderurgia a carvão vegetal que representa 12% das áreas plantadas, visando suprir as siderúrgicas na produção de aço a partir do carvão vegetal com 4,5 milhões de toneladas (IBÁ, 2019).
O setor brasileiro produtor de ferro-gusa tem alta demanda de carvão vegetal que é utilizado como agente redutor na fabricação do ferro-gusa e como fonte de energia (MOTA, 2013).
As indústrias siderúrgicas enfrentam inúmeros problemas relacionados à heterogeneidade do carvão vegetal em decorrência das variações nas características do produto ligadas às condições do processo de carbonização e às características da madeira utilizada, como a espécie, as características químicas e a idade. Este fator força as indústrias a investirem em floresta plantadas, garantindo que a matéria prima para a produção de carvão vegetal esteja dentro dos padrões necessários para um aço de qualidade (FIGUEIREDO et al., 2018).
O setor de silvicultura tem investido no Estado do Tocantins desde 2007 e tem como principais espécies plantadas: eucalipto (Eucalyptus spp), a teca (Tectonagrandis) e o guanandi (Callophyllum brasiliense), com destaque para o plantio de eucalipto em proporção de área plantada (EMBRAPA, 2014).
O Estado do Tocantins possui uma área total de 119.871 ha de eucalipto (IBÁ, 2019), destas 44.305 há pertencem à Região do Bico do Papagaio. Dados apontam que a produção de carvão vegetal foi de 6.316 toneladas em 2018, sendo 119 toneladas produzidas na Região do Bico do Papagaio (IBGE, 2019).
Mesmo com os crescentes investimentos no Estado, não se tem um mapeamento das áreas de florestas plantadas, em especial de eucalipto, com suas localizações e uma base de dados acessíveis. Esta informação poderia nortear a aplicação de investimentos, tomadas de decisões e até mesmo apoiar no desenvolvimento de pesquisas. No tocante a este fato, a aplicação de tecnologias geoespaciais e ferramentas de sensoriamento remoto podem preencher esta lacuna.
O uso das técnicas de sensoriamento remoto, de acordo com Borges et al. (2018), aplicadas na vegetação agiliza a compreensão da “aparência” do objeto, ou seja, é produto derivado da interpretação do pesquisador relacionado à reflectância do objeto na imagem, fruto de um processo complexo que envolve fatores ambientais. Tal análise garante uma maior rapidez e redução dos custos com levantamentos de áreas.
Deste modo, o presente trabalho visou analisar a dinâmica das áreas de florestas plantadas de eucalipto na região do Bico do Papagaio no Estado do Tocantins, que poderão destinar à produção de carvão vegetal, utilizando técnicas de sensoriamento remoto com análise espectral multitemporal da área de estudo.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 CONTEXTO DO EUCALIPTO
Originária do grego, a palavra eucalipto quer dizer: eu (= bem) e kalipto (= cobrir), remetendo ao seu modelo de estrutura globular em seus frutos, com função de proteção para as suas sementes. A espécie arbórea é originária da Austrália e pertencia à família das Mirtáceas, sendo predominante na paisagem natural do seu país. Já foram identificadas mais de 600 espécies, tendo têm ocorrência natural fora do seu território o Eucalyptus urophylla e E. deglupta. Com um variado número de híbridos, a espécie adaptou-se facilmente às condições climáticas do Brasil (FREITAS JÚNIOR, 2011).
O Chile foi o primeiro país na América do Sul a introduzir a cultura do eucalipto seguido da Argentina e o Uruguai, sendo considerado um marco na disseminação de semente de eucaliptos no mundo o início do século XIX, (MORA; GARCIA, 2000).
Segundo Foelkel (2005), Edmundo Navarro de Andrade, considerado o pai da eucalipto cultura no Brasil, em sua trajetória fez diversa observações em seus livros sobre os eucaliptos. Mesmo utilizando uma linguagem coloquial na redação seus livros ainda são atuais, mas pouco consultados pela nova geração de silvicultores e acadêmicos.
Data-se que os primeiros estudos com o eucalipto no Brasil só foram iniciados em 1904 por Edmundo Navarro de Andrade no Horto Florestal de Rio Claro, pertencente à ex-Companhia Paulista de Estradas de Ferro. Contudo, foi a partir da promulgação da Lei de Incentivos Fiscais ao Reflorestamento, Lei nº. 5.106 de 1966, que ocorreu o crescimento da área reflorestada no país. Grande contribuição ocorreu também com o Plano Nacional de Desenvolvimento (II PND) criado pelo Governo Federal em meados da década de 1970 (EMBRAPA, 2014).
A partir da percepção de que o eucalipto pode configurar uma eficiente fonte de biomassa para produção de energia, fica evidente a necessidade de conhecer com mais profundidade a dinâmica da cadeia produtiva da lenha de eucalipto, a fim de potencializar seu uso para finalidades energéticas e também identificar os fatores que são limitantes ao seu melhor desempenho competitivo. Alguns estudos brasileiros, com ênfase em cadeias produtivas, apresentaram importantes contribuições para o conhecimento mais integrado dos problemas e vantagens comparativas em diferentes setores, de modo a auxiliar na análise de gargalos e na elaboração de cenários futuros com distintos fatores críticos do processo produtivo.
Como exemplo, tem-se a análise do complexo agroindustrial do biodiesel brasileiro da cadeia produtiva do carvão vegetal, da madeira de eucalipto e da biomassa de origem florestal (MOTA, 2013).
Os cultivos no Brasil de eucalipto incluem as seguintes espécies: Eucalyptus grandis, Eucalyptus camaldulensis, Eucalyptus saligna e o Eucalyptus urophylla, entre outras. São também desenvolvidos cruzamentos entre as espécies buscando aquelas com características adaptadas às condições de ambientes e produtividades desejadas resultando em híbridos como o E. grandis X E. urophylla (FEPAF, 2008).
Conforme indicadores gerados pelas principais empresas do setor florestal, o Brasil liderou o ranking global de produtividade florestal em 2018, com uma média de 36,0 m³/ha ao ano para os plantios de eucalipto (IBÁ, 2019).
A Tabela 1 apresenta o histórico de área plantada com eucalipto, no período de 2012 a 2018.
Tabela 1 – Área plantada de eucalipto (ha) no Brasil por estado, no período de 2012 a 2018
Dados do IBÁ (2019), apontam que o Estado de Minas Gerais, que detém a maior área de floresta plantada do país, mesmo com a redução de 5,17% em 2018, se comparada à proporção de área em 2012. Já o Estado do Tocantins, para o mesmo período, registrou um incremento de área de 9,97%, isso representou um acréscimo considerável em comparação a outros estados.
2.1.1 O CULTIVO DO EUCALIPTO NO ESTADO DO TOCANTINS E REGIÃO DO BICO DO PAPAGAIO
Para Tocantins (2015) o Estado tem potencial para o crescimento de áreas de florestas e o eucalipto tem ampla capacidade de adaptação na região, em decorrência das condições edafoclimáticas. A principais espécies de eucalipto plantadas regionalmente são E. grandis, E. brassiana, E. urophylla, E. camaldulensis e E. tereticornis, na forma de híbridos intra ou interespecíficos. Os principais híbridos são: urophylla (I-224), ou de híbridos comerciais interespecíficos, em particular entre E. urophylla x E. grandis (I-144 e A-217); E. urophylla x E. tereticornis (MA2000); E. grandis x E. brassiana (MA2006), E. urophylla x E. camaldulensis (VM01), E. grandis x E. camaldulensis (I-277).
Cerca de 44% da área de floresta plantada de eucalipto está na região do Bico do Papagaio. A finalidade principal desta floresta é suprir as demandas das indústrias siderúrgicas e de celulose implantadas nos estados do Pará e Maranhão (DUARTE; COLLICCHIO, 2020).
De acordo com IBÁ (2019), o Estado contava com 119.871 hectares de eucalipto, e grande parcela do plantio em fase de corte e sem perspectiva de destinação comercial dada a frustração da expectativa de implantação de indústria de celulose no Estado, bem como a redução da demanda por parte dos produtores de gusa, um dos consumidores da floresta plantadas. Outro segmento que adensou ainda mais a área de plantio de eucalipto na região norte do Estado do Tocantins foi a operação da fábrica de celulose Suzano, atraindo novos produtores (FIETO, 2018).
A produtividade do eucalipto no Tocantins é bem menor, girando em torno de 22 a 23 m³/ha.ano, inferior à média nacional que é 36 m³/ha.ano, a média estadual está aquém do potencial alcançado pela cultura em outros lugares do Brasil (IBÁ, 2019).
Desde 1979 a Suzano pesquisa a adaptabilidade de diferentes gerações de clones de eucalipto ao clima do Maranhão possibilitando a seleção de clones com maior produtividade e melhor capacidade de adaptação. Nos últimos anos, após mais de 5.000 clones testados, os resultados de produtividade de 10 m³/ha/ano chegou a 35 m³/ha/ano (SUZANO, 2017).
A Figura 1 mostra a distribuição geográfica das empresas produtoras de celulose e papel no território nacional.
Figura 1 – Distribuição geográfica das indústrias de celulose e papel no Brasil
A indústria de celulose e papel que exerce influência nas áreas de plantios florestais está localizada na divisa dos estados do Tocantins e Maranhão. Sendo ainda pouco desenvolvido em comparação aos estados das regiões Sul e Sudeste. Estes estados possuem uma maior concentração de indústrias do setor.
A FIETO (2018) aponta o crescimento do setor de siderurgia na região, com plantios de eucalipto voltados para a produção de carvão vegetal, principalmente com uma produção que dedicada a atender empresa siderúrgica em Marabá – PA.
2.2 CARVÃO VEGETAL DE EUCALIPTO
2.2.1 PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL NO BRASIL
De acordo com IBÁ (2019) o Brasil é responsável por cerca de 11% da produção mundial de carvão vegetal, sendo parte da produção, cerca de 4,6 milhões de toneladas demandada como insumo da indústria siderúrgica. Com destaque para o fornecimento de madeira de plantios florestais. Conforme gráfico com evolução da participação de madeira com origem em floresta plantada na produção de carvão vegetal, apresentado na Figura 2.
Figura 2 – Evolução da contribuição da madeira de floresta plantada na produção de carvão vegetal
De acordo com IBGE (2019), a produção anual de carvão vegetal no Brasil teve um incremento de 18,9% em 2018. Tal aumento foi reflexo de desempenho da indústria siderúrgica, aumentado o preço médio praticado no mercado, com consequente incentivo aos produtores. Assim, a produção de carvão vegetal alcançou R$ 4,1 bilhões no ano, com destaque para mais de 6 milhões de toneladas de carvão vegetal produzidas no de 2014. A Figura 3 apresenta a evolução da produção de carvão vegetal no Brasil nos últimos anos.
Figura 3 – Evolução da produção de carvão vegetal no Brasil
Santos e Hatakeyama (2012) estimam que a produtividade do eucalipto na produção de carvão vegetal, com umidade em torno de 30%, pode atingir de 22 a 26 t/ha.ano.
O Brasil é o maior produtor de ferro-gusa e carvoeiro consumidor no mundo, exclusivamente, no uso de carvão vegetal em larga escala como biorredutor na indústria do aço, tornando o carvão vegetal um insumo essencial para as siderúrgicas (HEIMANN; DRESCH; ALMEIDA, 2015).
Na produção do ferro-gusa são necessários, além de outros fatores, minério de ferro e carvão de qualidade, o que representa cerca de quase da metade dos custos de produção. A indústria siderúrgica brasileira tem que lidar também com a heterogeneidade do carvão vegetal utilizado na fabricação do aço em termos de suas características físicas, químicas e mecânicas e o baixo rendimento nos processos de carbonização utilizados. Os rendimentos e a heterogeneidade do carvão vegetal são decorrentes das variações do lenho e do processo de carbonização (VIEIRA et al., 2013).
A produção do aço inicia durante o processo de redução com carvão vegetal, ou seja, os materiais carregados no alto-forno – minério de ferro, carvão vegetal e fundentes (quartzo, calcário, dolomita etc.) – transformam-se nos produtos: ferro-gusa (ou ferro de primeira fusão), escória, gás de alto-forno e poeira. À medida que a carga desce no interior do forno, há formação dos gases redução dos óxidos de ferro, dada a queima do carvão vegetal. O oxigênio, que estava combinado com o ferro do minério passa, sob a forma de óxidos de carbono, é gaseificado, deixando assim o ferro livre. As demais reações químicas e a fusão da ganga e dos fundentes acompanham o processo e formam a escória (CAMIOTO; REBELATTO, 2014).
A quantidade de carvão vegetal no Estado do Tocantins, pode ser expressa com os valores da produção da extração vegetal e silvicultura, segundo dados do IBGE (2019). Estes valores são informados em toneladas (t) na Figura 4.
Figura 4 – Evolução da produção de carvão vegetal do Estado do Tocantins no período de 2006 a 2018 em toneladas
Os dados apontam para uma produção média no período de 2006 a 2013, em torno de 24.000 toneladas. Em 2014 a produção de carvão vegetal no Estado atingiu seu pico máximo, 106.718 toneladas, declinando no ano seguinte para 70.156 toneladas, porém superando a média no período de 2006 a 2014. Nos dois anos subsequentes (2016 e 2017), não foram registradas produções, sendo que em 2018 produziu-se apenas 140 toneladas.
Para Simioni et al. (2017), a queda da produção de carvão vegetal pode ser justificada pela diminuição das exportações de ferro gusa nos últimos anos, provocando perda da competitividade no mercado internacional. Forçando a indústria siderúrgica a adquirir carvão vegetal com valores abaixo do mercado, sendo este, muitas vezes proveniente de floresta nativa.
O processo de carbonização da madeira ou carvoejamento da madeira de eucalipto é de grande relevância para o setor de siderurgia, em decorrência da substituição da madeira nativa, pela de florestas plantadas na produção de ferro. O carvão vegetal, pode ser utilizado ainda em outros setores como: fornos industriais ou comerciais em padarias, pizzarias e churrascarias (EMBRAPA, 2014).
Em busca de uma maior produtividade e qualidade do carvão vegetal, nos últimos 20 anos, os fornos de alvenaria utilizados na carbonização da madeira passaram por grandes alterações. Fornos retangulares foram construídos com tijolo maciço cerâmico e aumentaram a capacidade volumétrica desses fornos, bem como a mecanização das operações de carregamento e descarregamento (OLIVEIRA et al., 2015).
Ao serem comparados os diferentes tipos de fornos (superfície com chaminé, “rabo quente” e cilindros verticais) para a produção de carvão, concluiu-se que os fornos tipo cilindro vertical proporcionam maior rendimento e melhor qualidade do carvão vegetal produzido, em decorrência do melhor controle do processo de carbonização, além da redução da emissão de gases (SOUZA et al., 2016).
Na produção de carvão vegetal a tecnologia mais utilizada são fornos de barro, no entanto, tais fornos proporcionam baixo rendimento e eficácia no aproveitamento da madeira e dos gases de sua combustão. As novas demandas que visam o aumento da qualidade e eficiência ambiental apontam para a instalação de fornos modernos de carbonização, podendo contribuir para melhorias no desempenho do processo e com isso atraindo a adesão de grandes empresas em busca de menor emissão de gases e aproveitamento de seus coprodutos (SIMIONI et al., 2017).
Mesmo o Estado do Tocantins possuindo uma produção de carvão vegetal considerável, existem dois fatores que de acordo com FIETO (2019), inviabilizam a instalação de indústrias siderúrgicas na região, sendo eles: proximidade com jazidas de exploração de minério de ferro e distância considerável em relação aos portos marítimos para exportação do ferro gusa ou aço. Outras possibilidades de comercialização da madeira, para as indústrias em estados vizinhos, podem chocar com os altos custos com logística de transporte.
O acompanhamento dos cultivos de eucalipto para produção de carvão vegetal em escala macro pode ser viabilizado por geotecnologias ou técnicas de sensoriamento remoto. Segundo Pontes e Freitas (2015), tal monitoramento viabiliza estimar com maior agilidade a produção e produtividade das áreas de cultivo implantadas.
Para Daldegan Sobrinho (2016), a adoção de política pública específica para o setor, viabiliza a promoção da estrutura da cadeia da restauração da florestal nativa, tendo com princípio exigências legais e metas estabelecidas pelo governo. Conforme descrito em seu Art. 58:
Art. 58 – Assegurado o controle e a fiscalização dos órgãos ambientais competentes dos respectivos planos ou projetos, assim como as obrigações do detentor do imóvel, o poder público poderá instituir programa de apoio técnico e incentivos financeiros, podendo incluir medidas indutoras e linhas de financiamento para atender, prioritariamente, os imóveis a que se refere o inciso V do caput do Art. 3°, nas iniciativas de:
VII – produção de mudas e sementes (BRASIL, 2012).
2.3 GEOTECNOLOGIA NO MAPEAMENTO DE ÁREAS DE CULTIVO
De acordo com Florenzano (2011), a evolução da ciência e tecnologia espacial permitiu o avanço na obtenção de imagens de satélites e outros tipos de dados da superfície terrestre, registrados conforme a energia é refletida ou emitida pela superfície, sendo captada por sensores remotos, que dependendo dos níveis de energia registrados podem diferenciar os alvos existentes na superfície terrestre.
Para Fitz (2008) a técnica que capta e registra por meio de sensores a energia refletida ou absorvida pela superfície terrestre, sem contato direto, pode ser conceituada como sensoriamento remoto. Tais sensores são dispositivos capazes de captar a energia refletida ou emitida por uma superfície ou alvo, conforme esquematizado na Figura 5.
Figura 5 – Obtenção de imagem por sensoriamento remoto
Para a análise das características espectrais dos objetos e suas propriedades físico-químicas, os dados de sensoriamento remoto são fundamentais. Com princípio na aplicação das técnicas de sensoriamento remoto, envolvendo características espectrais de objetos com as propriedades físico-químicas, uma vez que o processo de interação da radiação eletromagnética com os objetos alvo ocorre por apenas uma variável radiométrica e fatores de reflectância. Sendo estes explicados por diferentes aspectos, além dos físico-químicos, já mencionados. Existem também, os geométricos de iluminação, a radiação solar e fatores ligados à visada, que registra o grau de intensidade da radiação refletida pelos alvos. Assim, as caracterizações espectrais desejadas são de caráter ambíguo em relação à intensidade da radiação eletromagnética refletida pelos objetos (PONZONI et al., 2015).
Formaggio e Sanches (2017) afirmam que a incidência da energia solar sobre a superfície terrestre pode sofrer interações de três tipos: absortância, transmitância e reflectância. As interações e trocas de energia ocorrem em virtude da energia que é carregada pelas ondas eletromagnéticas entres os átomos e moléculas que podem variar conforme as características dos objetos ou alvos sensoriados e resultar em um comportamento, chamado resposta espectral. Com base nessas respostas ou leituras, parte-se para o processo de interpretação visual da imagem resultante da interação dos sensores orbitais, com extração das informações obtidas dos alvos de superfície ou resposta espectral, como demonstrado na Figura 6.
Figura 6 – Curva espectral de vegetação, da água e do solo
A imagem digital é compreendida como uma função de duas dimensões da intensidade de luz que é refletida ou emitida por uma cena, na forma I (x, y), onde os valores de I representam, em cada coordenada espacial (x, y), a intensidade da imagem nesse ponto. Tal intensidade é demonstrada por um valor inteiro, não-negativo e finito, chamado nível de cinza. Assim, as características relacionadas com o padrão de variabilidade das classes de cobertura e uso do solo podem ser obtidas pela análise do nível de cinza de uma banda, com trabalhos que envolvam estudos do comportamento espectral dos alvos, nas várias bandas dos satélites de sensoriamento remoto, apresentando dados relevantes do arranjo estrutural dos objetos na imagem e seu relacionamento com o ambiente (LORENÇO; LANDIM, 2003).
Imagens obtidas por sensores remotos, qualquer que seja o seu processo de formação, sua superfície emite energia, gerando registros específico de cada alvo observados na imagem, que dependem de elementos básicos com: tonalidade/cor, textura, tamanho, forma, sombra, altura, padrão e localização (FLORENZANO, 2011).
Sousa et al. (2015) consideram que cor e tonalidade são características dos elementos que expressam as propriedades espectrais dos objetos. Alguns elementos como tamanho, forma e padrão podem fornecem informações sobre as propriedades espaciais dos objetos. Desta maneira, os alvos naturais como matas e campos, apresentam irregularidade em sua forma. Em intervenções antrópicas, geralmente, as formas geométricas e tamanhos são mais regulares. Outros elementos como textura, podem fornecer informações em decorrência da rugosidade apresentada.
Na caracterização de estruturas florestais podem ser utilizados métodos de processamento de imagens de satélites, por meio de técnicas de sensoriamento remoto aplicadas na quantificação de áreas e estimativa de biomassa (HENTZ et al., 2014).
Quando técnicas de sensoriamento remoto são aplicadas a métodos de quantificações em floresta plantadas, estas exprimem resultados satisfatórios em se tratando de apenas um gênero florestal, pois imagens de satélite de alta resolução combinadas com valores de irradiância e reflectância podem levar a valores de estimativa de biomassas (FERRAZ et al., 2014).
Para Rosan e Alcântara (2016) o uso do sensoriamento remoto permite acompanhar mudanças, por meio da análise dos padrões de mudanças do uso e cobertura da terra, pois as ferramentas permitem a aquisição de imagens de satélite das áreas de interesse com resolução espacial e temporal adequadas para cada tipo de levantamento.
Santos e Piroli (2015) afirmam que a aplicação de técnicas de geoprocessamento combinadas com sensoriamento remoto e os sistemas de informações geográficas permitem a realização de análises que podem demonstrar a capacidade de contribuição para a detecção de mudanças no uso e cobertura da terra.
Para Borges et al. (2018), o sensoriamento aplicado, aliado à análise de imagens, mostrou-se positivo, uma vez que aponta de forma evidente, a ocorrência de plantios de eucalipto, em decorrência do seu formato geométrico, em mosaicos, distinguindo-se precisamente das demais áreas.
Tem-se como exemplo a utilização da técnica de sensoriamento remoto na verificação da dinâmica das áreas de plantio de eucalipto no município de Carrancas – MG, que se mostrou eficaz, possibilitando o levantamento da evolução das áreas ocupadas, a taxa de crescimento da atividade, o aumento percentual dos cultivos e a participação dos plantios em relação à área total do município (MOURA; ZAIDAN, 2017).
3. METODOLOGIA
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo está localizada na região do Bico do Papagaio no extremo norte do Estado do Tocantins, conforme Figura 7.
Figura 7 – Localização da área de estudo, denominada Região do Bico do Papagaio
Pertencem à esta região 25 municípios sendo eles: Aguiarnópolis, Ananás, Angico, Araguatins, Augustinópolis, Axixá do Tocantins, Buriti do Tocantins, Cachoeirinha, Carrasco Bonito, Darcinópolis, Esperantina, Itaguatins, Luzinópolis, Maurilândia do Tocantins, Nazaré, Palmeiras do Tocantins, Praia Norte, Riachinho, Sampaio, Santa Terezinha do Tocantins, São Bento do Tocantins, São Miguel do Tocantins, São Sebastião do Tocantins, Sítio Novo do Tocantins e Tocantinópolis (TOCANTINS, 2019).
A região do Bico do Papagaio possui uma área de 1.576.795,88 ha, sendo abrangida por dois biomas predominantes: o Cerrado na maior parte do seu território e o Amazônia. O clima regional é classificado como Tropical, apresentando temperaturas que variam entre 20ºC a 40ºC e precipitação anual média com intervalo de 1000 a 2000 mm. As classes de solos predominantes são, Latossolo Vermelho-Amarelo, em maior proporção, Neossolo Quartzarênico, Chernossolo Argilúvico e Plintossolo Pétrico. O relevo da região associa-se às unidades: Planalto do Interflúvio Araguaia-Tocantins; Chapadas do Meio Norte; Depressão do Araguaia. Tais unidades mostram modelados de dissecação (aguçados, convexos e tabulares) e, na área, também ocorrem formas de acumulação (planícies fluviais) com altitudes variando entre 200 a 300 m (DIAS; MATTOS, 2009).
Esta região é de interesse de empresas siderúrgicas e de indústrias de papel e celulose, localizadas especialmente nos estados do Pará e do Maranhão, as quais utilizam o carvão vegetal e madeira provenientes de cultivos de eucaliptos cultivados nesta região de estudo.
3.2 ANÁLISE DA DINÂMICA DA ÁREA DE PRODUÇÃO DE EUCALIPTO
3.2.1 AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE IMAGENS
Para o levantamento dos dados foram realizadas aquisições de imagens de satélite Landsat-5 e Landsat-8 para os anos de 2006 e 2019, entre os meses de julho a setembro de cada ano, adotando como critério a ausência de nuvens.
No satélite Landsat-5 a partir das informações espectrais do sensor Thematic Mapper (TM) com imagens adquiridas no endereço: http://www.dgi.inpe.br/CDSR/ pertencente à Divisão de Geração de Imagens (DIDGI) que faz parte da Coordenação-Geral de Observação da Terra (CGOBT) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), com atividades da DIDGI concentradas na recepção, gravação, processamento, armazenamento e distribuição de imagens e dados de satélites de sensoriamento remoto, meteorológicos e científicos.
Outro sensor multiespectral utilizado é o Operational Land Imager (OLI) do satélite Landsat-8 com imagens a serem adquiridas por meio do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) disponível no endereço eletrônico http://earthexplorer.usgs.gov.
Após aquisição das imagens foram realizados os processamentos digitais utilizando o programa ArcGIS, com início na fase de pré-processamento, com uma composição colorida das bandas das bandas 1 (0,45 – 0,52 µm), 2 (0,50 – 0,60 µm) e 3 (0,63 – 0,69 µm) do Landsat-5 em escala 1:50.000. No caso do Landsat-8 foram as seguintes bandas na composição: 3 (0,53 – 0,59 µm), 4 (0,64 – 0,67 µm) e 5 (0,85 – 0,88 µm), com imagens em escala 1:25.000. As bandas utilizadas para os dois satélites possuem resolução espacial de 30 metros.
A aquisição de imagens para os anos de 2006 e 2019 compreendeu um total de 6 cenas relacionadas de acordo com as órbitas/pontos, satélite e datas referentes ao período de captura de cada cena de acordo com o esquematizado no Quadro 1.
Quadro 1 – Imagens do satélite Landsat obtidas pelo USGS conforme órbita/ponto, satélite e data
| Órbita/Ponto | Satélite | Data |
| 222/65 | Landsat-5 | 01/07/06 |
| Landsat-8 | 07/09/19 | |
| 222/64 | Landsat-5 | 17/07/06 |
| Landsat-8 | 21/07/19 | |
| 223/64 | Landsat-5 | 08/09/06 |
| Landsat-8 | 13/08/19 |
Fonte: USGS (2019)
O uso da ferramenta Image Analysis, do aplicativo ArcMap do pacote de software ArcGis®, permitiu a edição do histograma da imagem para estabelecer um realce único para imagens orbitais ou dias diferentes. A Figura 9 apresenta de forma resumida os processos.
O uso da ferramenta Image Analysis, do aplicativo ArcMap do pacote de software ArcGis®, permitiu a edição do histograma da imagem para estabelecer um realce único para imagens orbitais ou dias diferentes. A Figura 9 apresenta de forma resumida os processos.
Com o propósito de levantar dados consistentes da área de estudo foram visitadas áreas de produção de eucalipto das empresas do setor de siderurgia estabelecidas na região, coletando coordenadas geográficas com GPS, que posteriormente auxiliaram na classificação das imagens (Figura 8).
Figura 8 – Coleta de coordenadas com GPS em cultivo no município de Darcinópolis (TO) (a) e fornos em São Bento do Tocantins (TO) (b)
3.2.2 INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS E GERAÇÃO DOS MAPAS
Para classificação das imagens foi utilizado o método de interpretação de imagens, que para Florenzano (2011), consiste em interpretar imagens obtidas por sensores remotos, contendo informações a serem analisadas.
Nesse processo alguns objetos podem ser identificados com maior facilidade com: relevo, drenagem, água, cobertura vegetal e uso da terra. Alguns elementos são considerados básicos no momento de interpretar uma imagem como: a tonalidade/cor, textura, tamanho, forma, sombra, altura, padrão e localização. Assim, foi utilizada uma chave de interpretação.
A interpretação ou classificação digital da imagem consistiu em rotular um grupo de pixels de características semelhantes, como uma classe de identificação daquela porção de território. Sendo, o mapeamento do uso e da cobertura da terra a ser interpretado de duas maneiras: visualmente ou automatizada por meio de algoritmos classificadores (ALMEIDA et al., 2018). Para a presente pesquisa foi utilizado o método de classificação visual, com assistência de chaves de interpretação.
Na Figura 9 pode ser visualizada as etapas realizadas durante a fase de análise das imagens de satélites, até a geração final dos mapas.
Figura 9 – Fluxograma das etapas de processamento das imagens de satélite
Para a interpretação foram utilizados os Quadro 2 e 3, que apresentam modelos de chaves de interpretação utilizados na identificação de objetos e feições representadas. O que para Melo et al. (2017), pode auxiliar os usuários a interpretarem as feições existentes na imagem, sendo eficaz, pois proporciona análise e comparação dos elementos visuais presentes, sendo o método uma etapa importante na realização das análises de imagens da área de estudo.
O Quadro 2 representa um modelo de chave de interpretação gerada após a composição colorida para as imagens obtida através do sensor TM Landsat-5 para o ano de 2006, 1(R), 2(G) e 3(B).
Quadro 2 – Modelo de chave de interpretação de objetos e feições representadas em imagens TM Landsat-5, 1(R), 2(G) e 3(B)
No decorrer da análise das imagens de satélite Landsat-5, por diversas vezes se recorreu a esta amostra para comparar com possíveis feições a serem encontradas nas imagens.
Já o Quadro 3, exibe o modelo de chave de interpretação obtido posteriormente ao realizar a composição colorida das imagens OLI Landsat-8 para o ano de 2019, 5(R), 4(G) e 3(B).
Quadro 3 – Modelo de chave de interpretação de objetos e feições representadas em imagens OLI Landsat-8, 5(R), 4(G) e 3(B)
A utilização da chave de interpretação presente no do Quadro 3 trouxe maior agilidade ao processo de interpretação e permitiu eliminação de possíveis equívocos no decorrer das análises.
Assim, após a classificação visual das imagens com telas comparativas simultâneas do ArcMap e imagens geradas pelo Google Earth (Figura 10) foram produzidos mapas contendo as áreas identificadas com cultivo de eucalipto (em hectares), em cada um dos municípios localizados na região do Bico do Papagaio, em escala 1:1.000.000, georreferenciadas no sistema de coordenadas Universal Transversa de Mercator (UTM) SGR WSG84.
Figura 10 – Classificação visual com telas comparativas simultâneas do ArcMap e Google Earth
A disposição das telas para as mesmas áreas, com ferramentas diferentes, conferiu celeridade ao processo e possibilitou a checagem das feições analisadas, tanto para as imagens de 2006, como para 2019.
O espelho da identificação de cada uma das áreas, onde foram detectados cultivos de eucalipto inseridas na área de estudo.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 DINÂMICA DE ÁREA DE CULTIVO DO EUCALIPTO NA REGIÃO DO BICO DO PAPAGAIO NO PERÍODO DE 2006 E 2019
Conforme análise das imagens Landsat-5 e Landsat-8, os dados de áreas levantadas foram agrupados por município, conforme apresentado na Tabelas 2.
A Tabela 2 apresenta o quantitativo e respectiva porcentagem das áreas cultivadas com eucalipto, por município na região do Bico do Papagaio em 2006 e que a área total de cultivo identificada foi de 9.180,15 ha.
Tabela 2 – Evolução da área cultivo de eucalipto na região do Bico do Papagaio, por município, no período de 2006 e 2019
| Municípios com cultivo | Área (ha) | Variação (%) | |
| 2006 | 2019 | ||
| Aguiarnópolis | 110,55 | 262,25 | 137,22 |
| Ananás | – | 5.744,78 | – |
| Angico | – | 2.407,68 | – |
| Araguatins | 3.337,17 | 5.870,19 | 75,90 |
| Axixá do Tocantins | – | 46,83 | – |
| Cachoeirinha | – | 449,03 | – |
| Darcinópolis | 329,71 | 5.003,50 | 1.417,55 |
| Itaguatins | – | 85,36 | – |
| Luzinópolis | – | 1.297,50 | – |
| Nazaré | – | 533,44 | – |
| Palmeiras do Tocantins | – | 1.241,12 | – |
| Riachinho | – | 1.219,60 | – |
| São Bento do Tocantins | 5.402,72 | 11.026,71 | 104,10 |
| São Miguel do Tocantins | – | 1.891,00 | – |
| Área total | 9.180,15 | 37.078,99 | 403,90 |
Fonte: autor
Percebe-se que foram identificadas áreas ocupadas com o referido cultivo florestal, em apenas quatro municípios.
Observou-se que o município com maior área de cultivo foi o de São Bento do Tocantins, com 5.402,72 ha, o correspondente a 58,85% do total mapeado na região para aquele ano, conforme informação obtida em visita in loco realizada às áreas de cultivo de eucalipto na região, em agosto de 2019, especificamente em uma empresa ligada ao ramo da siderurgia, com unidade de produção de carvão vegetal ou redutor bioenergético, próximo às áreas de cultivo. Outra informação averiguada in loco é que a empresa possuía áreas de floresta plantada com cerca de 15 anos de idade, apontadas pelo empreendimento como os primeiros talhões plantados na região. Tal informação justifica a grande parcela de contribuição desse município, podendo ser considerado um dos pioneiros para a atividade de silvicultura na região.
Outros três municípios, Aguiarnópolis, Araguatins e Darcinópolis, no ano de 2006 plantaram eucalipto, com destaque para Araguatins, que apresentou uma área de 3.337,17 ha, representando 36,35% do total cultivado. Os municípios de Aguiarnópolis e Darcinópolis tiveram contribuições discretas com relação ao cultivo de eucalipto no ano analisado, correspondendo juntos a apenas 4,79% do total plantado na região (Tabela 2).
Em estudo realizado por Paz et al. (2020), após análise de imagens de satélite, referentes ao ano de 2007, observaram que o município de Araguatins possuía 3.771,39 ha de floresta plantada, mostrando uma diferença positiva o equivalente a 434,22 ha, de 2006 para 2007. Apesar dos autores não identificarem se essa área se referia ao eucalipto, é provável que seja, pois não realizaram visitas in loco na região para discriminar as possíveis espécies florestais cultivadas localmente.
Os mesmos autores identificaram no município de São Miguel do Tocantins, em 2007, uma área de 1.329,12 ha de floresta plantada. Contudo no presente estudo, no ano anterior (2006), não foi verificado nenhum cultivo florestal, em especial no que tange ao eucalipto. Possivelmente, em 2007 ocorreu a implantação desse cultivo florestal, que também pode ser o eucalipto.
Na Figura 11 é possível visualizar que em 2006, havia uma maior concentração das áreas de cultivo de eucalipto identificas na divisa dos municípios de Araguatins e São Bento do Tocantins. Para a mesma localidade para o ano de 2007, Paz et al. (2020), identificou áreas de florestas comerciais, configurando expansão e consolidação dos cultivos na região.
Figura 11 – Áreas de cultivo de eucalipto na região do Bico do Papagaio em 2006
Ainda considerando a Tabela 2, observa-se que o cultivo de eucalipto avançou para outros 10 municípios da região, e incrementou significativamente as áreas de cultivo preexistentes em 2006, como Araguatins, Darcinópolis e São Bento do Tocantins.
A área total de cultivo de eucalipto identificada no ano de 2019, na região do Bico do Papagaio, atingiu 37.078,99 ha.
Pela Tabela 2, nota-se que os quatro municípios que se destacaram com maiores áreas de cultivo foram: São Bento do Tocantins (11.026,71 ha), Araguatins, Ananás e Darcinópolis, com áreas superiores a 5.000 ha e Angico (2.407,68 ha).
No caso de São Bento do Tocantins, em 2019 foi quantificada uma área de 11.026,71 ha, representando um acréscimo de área de 104,09%. O aumento acentuado pode ser justificado pela atividade de empresas de silvicultura, ligadas ao ramo de siderurgia, que têm como principal insumo utilizado em seu processo industrial, o carvão vegetal. Em seu website a empresa informa que o segmento florestal, fundado em 2006, localizado no município de São Bento do Tocantins (TO), produz redutor bioenergético para atender uma siderúrgica, da própria empresa, em Marabá (PA) (SINOBRAS, 2020).
O município de São Bento do Tocantins em 2014, de acordo com Tocantins (2015), apresentava uma área de floresta plantada de 16.980 ha, sendo 12,96% do percentual da época para todo o Estado, ficando atrás somente do município de Brejinho de Nazaré, com 18.614 ha, que representava 14,22% do total. Nesse sentido, infere-se que para o município com a maior área de floresta plantada em 2019, conforme valores levantados na presente pesquisa, houve um decréscimo de 5.953,29 ha, o que representa uma supressão de 35,06%.
Entende-se que o decréscimo de algumas áreas é um processo normal para um setor em constante mudanças, mas também em virtude do ciclo de corte da espécie para a produção de carvão vegetal.
A necessidade por ampliação das áreas de cultivos florestais na região só vem crescendo. Um exemplo disso é o município de Darcinópolis, que em 2006 possuía uma área ocupada pelos cultivos florestais de 329,71 ha, o que representava na época apenas 3,59% do total. Atualmente, o mesmo município possui uma área de 5.003,50 ha dedicados ao setor florestal. O que em termos de incremento representa 1417,55%, refletindo a grande demanda de tal município por empresa do setor siderúrgico, para produção de carvão vegetal e posterior envio do redutor para uma siderúrgica situada em Açailândia (MA).
A distribuição dos cultivos de eucalipto no Tocantins por região, conforme Tocantins (2015), apresentava a região do Bico do Papagaio com um total de 31.345,77 ha. Na mesma região em 2017, a área plantada foi 38.153 ha, conforme informado pelo IBGE (2017) e em 2019, com resultados do presente estudo, a área total observada foi de 37.078,99 ha. Isso evidencia que a região obteve um acréscimo de cerca de 18,29% das áreas plantadas de eucalipto de 2015 para 2017 e uma leve redução ou estabilização da área de cultivo de 2017 para 2019, mostrando a estagnação do setor siderúrgico nacional, devido a tendência mundial de desaceleração, conforme relatado pela FIETO (2018) e Duarte; Collicchio (2020).
Destaca-se que a área de produção de eucalipto no Estado do Tocantins, foi de 119.871 ha (IBÁ, 2019) e o observado no presente estudo na região do Bico do Papagaio em 2019, foi de 37.078,99 ha, correspondendo a cerca de 31% da área total do Tocantins em 2018.
Na Figura 12 é possível observar as áreas de cultivo de eucalipto na região do Bico do Papagaio em 2019. Percebe-se que dos 25 municípios analisados, em apenas 11 municípios não tiveram áreas dedicadas à produção de eucalipto.
Figura 12 – Cultivos de eucalipto identificados na Região do Bico do Papagaio em 2019
As áreas ocupadas por cultivos de eucalipto na região do Bico do Papagaio só têm aumentado, considerando o que é demandado para produção de carvão vegetal, principalmente, em relação aos municípios de São Bento do Tocantins e Darcinópolis, fato este que fica evidente na presente pesquisa. Confirmando essa tendência, tem-se os dados referentes à ocupação de áreas plantadas com eucalipto para o Estado, com 44.310 ha e 119.871 ha, para os anos de 2009 e 2018, respectivamente. Conforme Relatório Anual da Indústria Brasileira de Árvores (IBÁ, 2019).
De acordo com a Tabela 2, em termos de percentual de crescimento de área, o município de Darcinópolis se destacou pelo maior índice de crescimento (403,90%). Porém quando comparado, a quantidade total de área cultivada com eucalipto por município, São Bento do Tocantins apresentou uma maior área tanto em 2006, como em 2019, sendo que o seu crescimento entre 2006 e 2019, foi de 104,10%.
A Figura 13 apresenta as áreas de cultivo de eucalipto especializadas por município e para os anos de 2006 e 2019, bem como a evolução da ocupação de áreas pelo cultivo de 2006 (Figura 13a) a 2019 (Figura 13b), onde é possível verificar um aumento significativo na expansão das áreas ocupadas por cultivos de eucalipto.
Figura 13 – Cultivos de eucalipto identificados na Região do Bico do Papagaio em 2006 (a) e 2019 (b)
Constata-se pela Figura 13, que a expansão das áreas de cultivo de eucalipto no período de estudo, ocorreu nos sentidos oeste – centro e oeste – sul – sudeste e numa pequena porção à nordeste da região, envolvendo portanto, 14 municípios produtores, correspondendo a 56% dos municípios da região.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A identificação e mapeamento das áreas de cultivo de eucalipto na Região do Bico do Papagaio, com imagens de satélite para os anos de 2006 e 2019, possibilitou estabelecer uma dinâmica de crescimento significativa para a cultura, principalmente para nos municípios de São Bento do Tocantins e Darcinópolis.
Fatores como a atuação de empresas siderúrgica, com indicativo para o suprimento de carvão vegetal e indústria de papel e celulose, podem ser apontados como preponderante ao incremento de áreas com eucalipto. Tais números mostraram-se positivos, mesmo com as reduções ou estabilizações sofridas pelo setor siderúrgico nos últimos três anos, em decorrência da desaceleração no mercado mundial.
Considerando a capacidade instalada para a produção das indústrias siderúrgicas atendidas na região, em relação à área plantada e a quantidade de carvão vegetal produzida, verificou-se uma demanda de áreas de cultivos bem superior ao que foi identificado, o que sugere que estas indústrias não são autossuficientes na produção de carvão vegetal. E caso ocorra uma retomada de crescimento do mercado do aço, a necessidade de ampliação e fortalecimento do setor no contexto regional seria de suma importância.
Desta maneira, a região estudada possui complexos elementos para o desenvolvimento da silvicultura do Estado na Região do Bico do Papagaio. A condução de pesquisas e levantamentos, como os realizados nesta pesquisa podem dar suporte e auxiliar a tomada de decisões, direcionando investimentos públicos e privados de maneira mais assertiva, incrementando o potencial agro energético local e regional.
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[1] Mestre em Agroenergia, Pós-graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho e graduada em Engenharia Ambiental.
[2] Orientador. Doutorado em Ecologia Aplicada. Mestrado em Genética e Melhoramento de Plantas. Especialização em Engenharia da Irrigação. Graduação em Engenharia Agronômica.
Enviado: Janeiro, 2021.
Aprovado: Janeiro, 2021.
