Energy efficiency and emissions of CO2, CH4, and N2O in organic and conventional rice production / Eficiência energética e emissões de CO2, CH4 e N2O em arroz sob cultivo orgânico e convencional

ABSTRACT

Rice is the second-most produced cereal worldwide and actively contributes to greenhouse gas (GHG) emissions, particularly methane, especially under deepwater production. Assessments of energy efficiency (EE) and GHG emissions can indicate the sustainability level of agrosystems and support decisions related to the reduction of production costs and environmental pollution. This study aimed to assess both EE and GHG emissions in organic and conventional rice production in the Southern region of Brazil. For this study, eight rice fields were evaluated. Energy inputs and outputs were calculated by multiplying the production input amounts by their respective calorific values or energy coefficients at each stage of production. EE was determined using the ratio between the total energy output and the total energy consumed during the production process. GHG emissions were estimated using the principles of the lifecycle assessment methodology in addition to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) recommendations. Each 1.0 MJ consumed during the production of organic and conventional rice produced renewable energy averages of 10.5 MJ and 7.90 MJ, respectively, as grains. The primary energy expenses for organic rice were represented by seeds, fuel, tractors, and agricultural machinery and implements, and those for conventional rice were seeds, fuel, and fertilizers. Each kilogram of organic and conventional rice produced accounted for the emission of 0.21 and 0.32 kg of CO2eq, respectively, during the production cycles and delivery to the warehouse, with seeds, fuel, and fertilizers being the main sources of CO2eq emissions to the atmosphere.

RESUMO

O arroz é o segundo cereal mais cultivado no mundo e contribui ativamente nas emissões de GEE, principalmente em áreas produzidas sob inundação, com destaque para a produção de gás metano. A eficiência energética (EE) e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) podem indicar o nível de sustentabilidade dos agrossistemas e a tomada de decisões relativas à redução dos custos de produção e poluição do ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a EE e emissões de GEE nas culturas do arroz sob cultivo orgânico e convencional na região sul do Brasil. Para isso, foram avaliadas oito áreas de arroz. As entradas e saídas de energia foram calculadas pela multiplicação da quantidade de produtos utilizados para a produção de arroz pelos seus respectivos poderes caloríficos ou coeficientes energéticos em cada etapa de produção. A EE foi obtida pela razão entre a quantidade de energia total de saída e o consumo total de energia durante o processo produtivo. Para estimar a emissão de GEE, foram aplicados princípios da metodologia de avaliação do ciclo de vida e recomendações do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Para cada 1,0 MJ de energia consumida na produção orgânica de arroz sob os sistemas orgânico e convencional, se produziram respectivamente em média, 10,5 MJ e 7,90 MJ de energia renovável, na forma de grãos. Os principais gastos energéticos no arroz orgânico foram com sementes, combustível, tratores, máquinas e implementos agrícolas e para o arroz convencional foram sementes, combustível e fertilizantes. Para cada 1 kg de grãos dos sistemas orgânicos e convencional são emitidos respectivamente 0,21 e 0,32 kg de CO2eq durante seus ciclos de produção e entrega no armazém, sendo as sementes, combustíveis e fertilizantes as principais fontes de emissão de CO2eq à atmosfera.