O agronegócio do biodiesel: potencialidades e limitações da utilização da glicerina (co-produto) na alimentação de suínos e de aves

1. INTRODUÇÃO

No Brasil, a avicultura e a suinocultura são atividades importantes economicamente e indispensáveis na dieta alimentar da maioria da população. O país é o terceiro maior produtor e o primeiro exportador mundial de frangos de corte, e o quarto maior produtor e exportador de suínos. Tanto os suínos como os frangos de corte, têm a sua alimentação baseada no consumo de milho e farelo de soja. São ainda agregados minerais e vitaminas, para compor as dietas de cada fase produtiva dos animais, conforme suas exigências nutricionais. A energia é o componente mais caro destas dietas animais, cujo preço teve elevações recentes importantes, face ao uso de milho e outros grãos para a produção de energia (etanol e biodiesel), causando aumento considerável nos custos de produção da carne de aves e de suínos, visto que a alimentação representa cerca de 70 a 75% dos custos totais de produção. Ao mesmo tempo, o preço do petróleo aumentou muito, motivado pelas economias que crescem em ritmo acelerado, pelo aumento da capacidade de consumo e aumento da população mundial.

Neste cenário, novos estudos sobre o emprego de fontes renováveis de energia têm sido intensificados nos últimos anos, motivados especialmente pela escassez e alta do preço do petróleo bem como pelas preocupações sobre as mudanças climáticas globais. Dentre as fontes renováveis, tem recebido grande atenção a produção de biodiesel. Entretanto, o aumento da produção de biodiesel poderá ser adequadamente viabilizado se forem encontradas novas aplicações para o subproduto gerado, o glicerol bruto, ou glicerina¹, visto que para 90 m3 de biodiesel produzidos pela reação de transesterificação de óleos vegetais, são gerados 10 m3 de glicerol bruto (GONÇALVES, 2006).

Na indústria, várias são as aplicações da glicerina quando purificada, dentre as quais se destacam os usos em tabaco, alimentos, bebidas e cosméticos. No entanto, são necessários processos complexos e de alto custo para que essa matéria-prima alcance as exigências em grau de pureza necessária para estes fins. Uma possível alternativa de baixo custo é a utilização deste subproduto na alimentação animal. De acordo com os estudos de Peres et al., (2005), a adição de glicerol na dieta de suínos em crescimento e terminação não afetou o desempenho e a qualidade da carne dos animais. Resultados semelhantes são encontrados em pesquisas com frangos de corte e poedeiras.

Segundo Penz Jr. & Gianfelice (2008), o uso de fontes alternativas de energia para atender as necessidades dos seres humanos poderá colocar em risco o suprimento para a alimentação humana e animal. Ao mesmo tempo, a produção de energia a partir de gorduras animais e vegetais resultará na disponibilização de glicerina, que pode ser utilizada na alimentação animal, pois os atuais usos possivelmente não serão suficientes e/ou economicamente adequados. Com o aumento do custo da energia das dietas, principalmente de monogástricos (suínos e aves), que está sendo causado pela competição com a produção de combustíveis, as dietas estão ficando muito caras, visto que a energia é o componente nutricional mais caro destas dietas.

Historicamente, as cadeias produtivas de suínos e de aves, têm experimentado diversos períodos de instabilidade, em função do baixo preço do produto (carne suína, de frangos e ovos) associado aos elevados custos de produção. Os ingredientes mais utilizados nas dietas de suínos e também de aves (frangos de corte e postura), o milho e o farelo de soja, tiveram elevação de preço, refletindo na margem de lucro principalmente do suinocultor e do avicultor, com também da indústria. Neste sentido, pesquisas envolvendo a utilização de alimentos alternativos são demandadas, com destaque para subprodutos ou resíduos, para a elucidação de novas formas de utilização de produtos e subprodutos e das limitações destes materiais para as diferentes categorias e espécies animais. Resultados preliminares de diversos autores, apresentados no capítulo 4 – Glicerina na alimentação de suínos e aves - mostraram que a glicerina pode ser uma fonte eficiente de energia em dietas de suínos e de aves, respeitados certos limites de inclusão e qualidade desta matéria prima.

Dessa maneira, os autores tiveram com o presente trabalho o objetivo de discutir o potencial de utilização da glicerina nas dietas de suínos e de aves, ante ao conhecimento disponível na atualidade. Para atingir este objetivo, foi feita uma ampla revisão bibliográfica, em trabalhos nacionais e internacionais, para a obtenção dos dados e subsídios necessários para discutir o tema.

2 – A CADEIA PRODUTIVA DO BIODIESEL

2.1 – O desenvolvimento do biodiesel

Hoje, o Brasil já é referência mundial na produção e uso de combustíveis limpos e renováveis. Um exemplo é o Proálcool, que foi implementado na década de 70 e que foi o maior programa de substituição de combustíveis derivados do petróleo por um combustível renovável do mundo. E essa experiência adquirida pelo Brasil com o Proálcool certamente favorecerá o desenvolvimento do mercado brasileiro de biodiesel.

Há de se destacar que o Brasil conta com o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), que determinou que no início de 2008 entrasse em vigor a utilização do B2, que é a mistura de 2% de biodiesel ao diesel de petróleo. A produção Brasileira de biodiesel está a passos largos. A Petrobrás, através de leilões, garante a compra de todo o biodiesel produzido. Como boa parte do diesel consumido no Brasil é importado, esse programa certamente fará com que diminua a importação, favorecendo a balança comercial brasileira.

Vários são os motivos do interesse brasileiro nos biocombustíveis. Pode-se destacar a questão dos preços do petróleo em nível mundial. Outro motivo está relacionado com o fato do petróleo ser uma fonte de energia escassa e não renovável, sendo que o petróleo vai acabar, segundo algumas estimativas, nos próximos 40 – 50 anos, reforçando a necessidade pela busca e de pesquisas de novas fontes alternativas. Uma terceira razão é a questão ambiental. Atualmente a matriz energética mundial é composta por 35% de petróleo, 23% de carvão e 21% de gás natural. Os dez países mais ricos consomem 80% desta energia. O maior problema ambiental está no aquecimento global, causado pelo aumento da concentração de dióxido de carbono. A temperatura média da terra teve uma elevação de 0,6 graus centígrados no século XX e vem subindo gradativamente desde a revolução industrial. Atualmente, o protocolo de Kyoto é um instrumento existente na tentativa de se reduzir as emissões de gases nocivos. Na questão da emissão de gases do efeito estufa, Hill et al. (2006) realizaram estudo sobre os custos energéticos, econômicos e ambientais do biodiesel, sendo que uma das conclusões foi de que o biodiesel emite 59% do equivalente dos gases do efeito estufa emitidos pelo diesel. No mesmo estudo, os autores avaliaram o balanço energético e verificaram que o biodiesel produz 93% a mais de energia utilizável do que a energia necessária para a sua produção.

No Brasil, o consumo de energias renováveis é grande se comparado com outros países (45% contra 14% do mundo) e, após o protocolo de Kyoto, estes dados devem aumentar, pelo menos em termos absolutos.

2.2 - O biodiesel como combustível

Expedito (2003) define biodiesel como um combustível renovável, biodegradável e ambientalmente correto. Sua constituição é uma mistura de ésteres etílicos ou metílicos de ácidos graxos, obtidos pela transesterificação de quaisquer triglicerídeos com álcool de cadeia curta, metanol ou etanol. O tipo de óleo para produção do biodiesel pode ser obtido de vegetais, gorduras animais e resíduos industriais e domésticos. Na área vegetal, as principais fontes de óleo são: soja, girassol, amendoim, colza, canola, palma (dendê), algodão e mamona. Na área animal, o sebo de boi, a gordura de frango e os suínos são as principais fontes de óleo para produção do biodiesel. O processo de produção do biodiesel pode ser de origem vegetal, animal, resíduo agroindustrial, de restaurante industrial e de rede de "fast food". Esses materiais reagem com etanol ou metanol, catalisadores (Hidróxido de Potássio ou Hidróxido de sódio) e corretor de acidez. O resultado dessa reação química é a obtenção do biodiesel bruto e da glicerina bruta, que em seguida são refinados, armazenados e transportados até distribuidoras para a mistura.

Kuked et al. (2002) constataram a dificuldade de separar as fases na reação de transesterificação do óleo de soja degomado com rota etílica. Contudo, o óleo refinado obteve excelente resultado técnico e é comparável à transesterificação metílica. No Brasil, a utilização dos óleos vegetais puros como combustíveis não está autorizada. A lei que regulamenta o biodiesel no Brasil é a lei nº. 11.097, de janeiro de 2005. Nela estão especificadas todas as regras de produção e comercialização de Biodiesel.

O maior produtor de biodiesel no mundo é a Alemanha, sendo que a Europa como um todo possui grande interesse em melhorar as tecnologias na produção, além de aumentar o consumo. As metas são bastante grandes, até 2010, 5,75% de todo o combustível consumido deve ser proveniente de fontes renováveis. A França é tida como a segunda maior produtora de biodiesel do mundo, seguido pela Itália, na terceira posição. No Brasil, maior consumidor de etanol, a demanda em 2006 foi de 17,7 bilhões de litros, sendo 9,4 bilhões do tipo anidro (misturado à gasolina) e 8,3 bilhões do tipo hidratado.

Hill et al. (2006) destacam que os biocombustíveis para serem viáveis, devem fornecer benefícios ambientais, serem economicamente competitivos e ainda serem produzidos em larga escala, sem comprometer a produção de alimentos. Além disso, devese ainda considerar a questão da adequada utilização dos co-produtos resultantes da produção do biodiesel.

O Brasil apresenta condições naturais favoráveis para se tornar um importante produtor internacional de biodiesel, em função de possuir grandes áreas disponíveis para a agricultura, com condições de solo e clima adequados ao plantio de oleaginosas, utilizadas para a produção deste. Como em muitos países consumidores há limitações no aumento da sua produção, as exportações brasileiras poderão ser beneficiadas. Como exemplo, cita-se a união européia, que tem metas para o consumo de biodiesel, mas prevêem que não conseguirão atingir a produção necessária para cumprir a meta.

2.3 – Co-produtos do biodiesel e seus destinos

Uma conseqüência da crescente produção de biodiesel é o aumento da demanda por óleos vegetais e gorduras animais, usualmente utilizados na alimentação animal como fonte do componente de maior custo das rações: a energia utilizável pelos animais. Coincidentemente ou não, neste novo panorama nacional e mundial, as fontes de gordura como o óleo de soja alcançaram desde o final de 2007 os patamares mais altos de custo nos últimos quatro anos (CEPEA, 2008). Por outro lado, a produção do biodiesel a partir do óleo extraído de frutos e sementes oleaginosos deverá aumentar a oferta de subprodutos (farelos e tortas) de baixo conteúdo energético, cujo aumento na utilização é limitado na alimentação de suínos e de aves. Já a glicerina é aparentemente o único co-produto associado à cadeia produtiva do biodiesel que tem maior valor energético, podendo contribuir favoravelmente em dietas para suínos e aves, neste panorama de aumento do custo alimentar da energia.

Até 2003 a produção anual mundial de glicerina era inferior a um milhão de toneladas/ano, para 2008 há a estimativa de dois milhões de toneladas e de dois e meio milhões de toneladas em 2010, das quais 65% serão provenientes da cadeia do biodiesel (USDA, 2007). No Brasil, a produção de glicerina em 2008 deverá ser superior a 80 mil toneladas, sendo mais da metade oriunda de plantas de biodiesel (BIODIESEL.BR 2008). Esta produção já é muito superior ao que pode absorver o mercado tradicional da glicerina, que não passa das 30 mil toneladas/ano (ABIQUIM, 2007). A produção de glicerina deverá ultrapassar as 200 mil/ton/ano a partir de 2010, quando a produção de biodiesel chegar na meta de 5% do diesel nacional. A produção de rações para aves e suínos representa no Brasil mais de 80% do total de rações animais produzido, sendo estimativas para 2009 mais de 32 milhões de toneladas para a avicultura e mais de quinze milhões de toneladas para a suinocultura, num total de aproximadamente 48 milhões de toneladas/ano (SINDIRAÇÕES, 2008).

Se a glicerina originada da produção do biodiesel for utilizada na razão de apenas 1% destas rações, isto representaria um consumo potencial de aproximadamente 480 mil toneladas/ano. Sabendo-se que o glicerol pode ser usado nestas rações em porcentagens bem maiores (aproximadamente 5%), estas rações podem representar o maior escoadouro potencial para o excesso de glicerol originado na cadeia produtiva do biodiesel.

Resultados preliminares têm mostrado que a glicerina pode ser uma fonte de energia eficiente nas dietas de aves e suínos (VIEIRA et al, 2008). Há o entendimento entre os cientistas de que o glicerol facilmente se distribui no organismo, pela rápida difusão. Entretanto, segundo Bergman (1968), tem sido visto em animais em jejum que as concentrações de ácidos graxos e glicerol são similares na corrente sanguínea imaginando que ambos têm distribuição similar.

3 – CARACTERIZAÇÃO, OBTENÇÃO E UTILIDADES DA GLICERINA

A glicerina é uma substância solúvel em água, viscosa, sem odor e com sabor doce. É derivada tanto de fontes naturais, constituindo cerca de 10% dos triglicerídios das gorduras animais e dos óleos vegetais, quanto da indústria petroquímica. É obtida de triglicerídios a partir do processo de produção de sabões, do isolamento dos ácidos graxos e, atualmente, pela transesterificação, durante a obtenção do biodiesel. No estado puro anidro, a glicerina tem uma gravidade específica de 1,263 kg/dl (20°C), uma viscosidade de 1,311 cps a 20ºC em solução a 10%, um ponto de fusão de 17,8°C e um ponto de ebulição de 290°C, podendo sofrer um processo de decomposição quando em temperatura de ebulição (MERCK INDEX, 1989).

O aumento do preço do petróleo estimulou a produção de biodiesel a partir de diferentes óleos como o de soja, de canola, de mamona, de girassol e de origem animal. Para 2010, o objetivo estabelecido para a Comunidade Européia é a adição de 5,75% de biodiesel nos combustíveis regulares (PIESKER & DERSJANT-LI. 2006). No Brasil, a lei 11.097, de 13 de janeiro de 2005, proporcionou incentivo às empresas produtoras de biodiesel e tornou obrigatória a adição de 2% de biodiesel no óleo diesel vendido no país a partir de 2008. Já em 2013, o percentual deverá ser aumentado para 5%. Esta situação exigirá a produção interna de mais de 2 bilhões de litros de biodiesel por ano (DUARTE et al., 2006)

O emprego de glicerina na alimentação de suínos é apresentado, por exemplo, no trabalho de Holtkamp et al. (2007). Os autores relataram que o glicerol cru, proveniente da produção de biodiesel, contém aproximadamente 85% de glicerol, 10% de água e 3-7% de sais. Possui energia bruta na faixa de 3600 a 3750 kcal/kg, dependendo de sua pureza (glicerol puro contém 4305 kcal/kg de energia bruta). Os estudos desenvolvidos pelos pesquisadores com suínos na fase de engorda indicaram que o glicerol é altamente palatável e digestível, podendo ser adicionado em 10% na ração, melhorando a sua alimentação e mantendo o desempenho de crescimento.

A diferença de valores de energia bruta das amostras é uma maneira indireta de estabelecer a eficiência do processo de produção de biodiesel. Kerr et al. (2008) mencionaram que a qualidade do glicerol obtido da reação química depende do equipamento empregado. Quanto menor o valor de energia mais eficiente é a transformação, ficando como produto final somente glicerol e não parte de glicerol e parte de triglicerídios intactos. Também o nível de sódio do glicerol deve ser avaliado para incluí-lo como nutriente quando da formulação. Sob o ponto de vista da formulação, as variações de energia e de sódio, associadas à variação do metanol, podem ser restritivas ao uso irrestrito do glicerol como alternativa para a alimentação animal.

O glicerol pode ser considerado uma fonte adequada de energia, pois quando as gorduras são digeridas, normalmente são obtidas duas moléculas de ácidos graxos e uma molécula de monoglicerídio. Quando a digestão é completa, são obtidas três moléculas de ácidos graxos e uma molécula de glicerol, sendo esta última molécula, por seu baixo peso molecular, facilmente absorvida por difusão. Quando já absorvido, o glicerol pode ser convertido em glicose via gliconeogênese, ou oxidado, para a produção de energia, via glicólise e ciclo de Krebs (ROBERGS E GRIFFIN, 1998), sendo que o metabolismo do glicerol predominantemente ocorre no fígado e nos rins.

O glicerol, além de ser uma fonte energética, pode ser empregado nas dietas para melhorar a qualidade dos peletes (granulado) das rações. Groesbeck (2002), trabalhando com dietas de suínos, demonstrou que a inclusão de glicerol melhorou a qualidade dos peletes e diminuiu o custo energético da peletização, obtendo os melhores resultados com 3 e 6% de glicerol adicionado. O glicerol também pode reduzir o pó das dietas e dos suplementos minerais e vitamínicos. Pelo seu sabor adocicado, pode servir para melhorar o sabor das dietas (PIESKER E DERSJANT-LI, 2006).

A mistura de uma fonte de óleo com um álcool (normalmente metanol) e um catalisador (Hidróxido de sódio ou potássio) possibilita a ruptura das moléculas de triglicerídios em metil ésteres, chamados de biodiesel, e glicerol (glicerina ou 1,2,3- propanotriol). Para cada litro de biodiesel produzido, aproximadamente 80 g de glicerol são obtidos (KERR et al., 2008). O glicerol tem mais de 1500 aplicações, desde cosméticos e produtos farmacêuticos até alimentos e outros (PIESKER E DERSJANT-LI, 2006). Na Comunidade Européia, o glicerol está registrado como aditivo de alimento, sem limite de inclusão (No 1831/2003) (PIESKER E DERSJANT-LI, 2006).

Quanto à variabilidade, o valor de energia bruta deste subproduto está entre 3600 e 4600 kcal/kg. As fontes de variação desta energia são a presença de umidade, minerais e óleo na glicerina resultante da produção de biodiesel, cuja variação ainda é uma realidade nesta etapa de desenvolvimento desta produção.

A obtenção do biodiesel e do glicerol ocorre de acordo com o diagrama apresentado a seguir:

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A estrutura química e a apresentação visual da glicerina pura e também a glicerina bruta (contendo ainda impurezas), estão apresentadas na figura 01.

Figura 01: Estrutura química da Glicerina (A), Glicerina Pura (B) e glicerina Bruta(C)

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4 – GLICERIA NA ALIMENTAÇÃO DE SUÍNOS E AVES

Na literatura atual, encontramos poucos trabalhos disponíveis, porém alguns trabalhos já estão publicados, mostrando efeitos da glicerina, oriunda de diferentes fontes e características, sobre o desempenho, características de carcaça e da carne de suínos e aves, bem como sobre características químicas e valores energéticos da glicerina.

O glicerol pode ser considerado uma fonte adequada de energia, pois quando as gorduras são digeridas, normalmente são obtidas duas moléculas de ácidos graxos e uma molécula de monoglicerídio. Quando a digestão é total, são obtidas três moléculas de ácidos graxos e uma molécula de glicerol. Esta última molécula, por seu baixo peso molecular, é facilmente absorvida por difusão. Uma vez absorvido, o glicerol pode ser convertido em glicose, via gliconeogênese, ou oxidado, para a produção de energia, via glicólise e ciclo de Krebs (ROBERGS E GRIFFIN, 1998). O metabolismo do glicerol predominantemente ocorre no fígado e nos rins.

Em frangos, demonstrou-se que animais com até 16 dias de idade, o glicerol pode ser usado em até 10%. Entretanto, quando o glicerol for usado em todas as dietas, até o abate, este nível não deverá ultrapassar 5% pois afeta o consumo da dieta (WALDROUP 2006). Já o nível de 10% na dieta comprometeu a qualidade da carcaça. O autor sugeriu que este ingrediente também deverá ser avaliado quanto à aparência física das dietas e a sua ação quanto a qualidade dos peletes. Cerrate et al. (2006) confirmaram as observações de Waldroup (2006) quando verificaram que a inclusão de 10% de glicerol comprometeu o desempenho e o rendimento de carcaça de frangos Cobb 500. Entretanto, quando os autores empregaram 2,5 e 5% de glicerol, não observaram perda de desempenho dos frangos e os rendimentos de peito e de coxa e sobre coxa aumentaram, quando comparados com frangos que não foram alimentados com glicerol (0%). Cerrate et al. (2006) comentaram que as perdas de desempenho e de qualidade de carcaça dos frangos alimentados com as dietas contendo 10% de glicerol podem ter sido devidas à dificuldade delas de fluir nos comedouros, uma vez que a qualidade dos peletes (granulado) ficou prejudicada. O valor de energia considerado nas formulações foi de 3527 kcal EM / kg, sendo o valor de energia bruta de 3596 kcal /kg.

Dozier et al. (2008) determinaram a EMAn (energia metabolizável aparente corrigida para retenção de nitrogênio) do glicerol em frangos com diferentes idades. Os valores encontrados foram 3621 kcal/kg, para frangos de 4 a 11 dias de idade, 3331 kcal/kg, para frangos com 17 a 24 dias de idade e 3349 kcal/kg para frangos com 38 a 45 dias de idade. Estes valores se aproximaram dos valores de energia bruta do glicerol, o que permite inferir que este ingrediente tem alta digestibilidade. A diferença entre o valor de energia metabolizável encontrado na primeira fase com os das outras duas fases pode ter sido devida à idade ou também à metodologia usada para a determinação da energia. Na primeira fase foi usado o procedimento de substituição da dieta basal por glicerol (6%) e nas duas outras fases foi usado o procedimento de substituição crescente da dieta basal por glicerol (0,3,6 e 9%).

Em poedeiras, Lammers et al. (2008), trabalhando com a inclusão de glicerol em até 15% (87% de glicerol, 9% de água, 0,03% de metanol, 1,26% de sódio e 3625 kcal/kg de energia bruta), identificaram que aves da linhagem Hy Line W36, com 40 semanas de idade, não tiveram suas características produtivas afetadas (produção de ovo, massa de ovo, consumo de alimento) e a energia metabolizável aparente daquela fonte de glicerol foi de 3,805 kcal/kg, superior aos valores normalmente usados para o milho, nas dietas para estas aves.

Tabela 01: Energia Metabolizável (kcal/kg) do glicerol puro em diferentes espécies

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Entretanto, avaliando o valor de energia metabolizável do glicerol, considerando dados de vários autores, observa-se que os valores de energia metabolizável do glicerol puro para frangos de corte, poedeiras e suínos variaram de acordo com a sua inclusão na dieta, nos diversos experimentos considerados. Os valores observados pelos autores encontram-se na tabela 01. Os autores sugeriram que esta redução da energia metabolizável ocorre por não haver reabsorção renal de glicerol, sendo o excesso excretado pela urina.

5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

A produção de energia a partir de cereais e do óleo, vegetal ou animal, proporciona grande disponibilidade de glicerol que poderá ser usado na alimentação animal. Com o aumento da produção mundial de biodiesel, possivelmente não serão suficientes ou economicamente adequados os atuais destinos deste co-produto, para possibilitar sucesso nos programas de produção de biodiesel, tanto em empresas públicas como em privadas.

O uso de fontes alternativas de energia para atender as necessidades dos seres humanos poderá colocar em risco o seu suprimento para a alimentação humana e animal, visto que parte dos grãos estão sendo e serão utilizados para produção de energia, diminuindo a sua disponibilidade e aumentando os seus preços.

Vários trabalhos de pesquisa mostraram que a glicerina, sub-produto da produção de biodiesel, pode ser utilizada como ingrediente energético de rações de suínos em crescimento e terminação até o nível máximo de 8 - 10%, sem afetar sensivelmente o desempenho e as características da carcaça e da carne.

Com frangos de corte, verificou-se que o nível máximo de inclusão nas dietas destes animais está abaixo dos 10%. Níveis mais elevados provocam produção de excretas líquidas (diarréia). Pela sua variabilidade, há a necessidade de mais análises e melhor caracterização e padronização do produto, para determinar melhor o seu potencial nutricional. Sabe-se também que o valor nutricional da glicerina para frangos de corte, e também para outros animais, depende do nível de inclusão na dieta, sendo então difícil usar este ingrediente numa matriz nutricional convencional na indústria.

Há grande lacuna para pesquisas, para elucidar aspectos do metabolismo e utilização da glicerina pelo organismo dos suínos e das aves. Portanto, novas pesquisas são necessárias nesta área.

6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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