Thesis (MBA (Business Management))--University of Stellenbosch, 2010.

Biomass is one of the most promising replacements for fossil fuels as a feedstock for chemical and transportation fuel production. The combination of low vapor pressure and high polarity of most biomass derived molecules makes water the ideal solvent for biomass upgrading reaction schemes. Metal oxide and metal oxide supported catalysts are heavily used in oil refining and petrochemical production, and are capable of upgrading biomass molecules as well. However, the surface chemistries that dictate the behavior of aqueous phase biomass upgrading reactions over metal oxide catalysts are not nearly as well understood as in the case of gas phase hydrocarbon refining systems. This dissertation aims to investigate the surface chemistries of biomass derived oxygenate molecules on metal oxide and metal oxide supported metal catalysts. There are three main objectives in this dissertation: to understand how two and three carbon polyols interact with metal oxide surfaces, to elucidate the role of various surface sites on polyol-metal oxide interactions, and to discover the surface species of kinetic importance in aqueous phase reforming reactions of biomass molecules. Transmission infrared spectroscopy and density functional theory modeling were the major techniques used to demonstrate that polyols with alcohol groups on the first and third carbons, 1,3-propanediol and glycerol, form a multidentate surface species with a bridging alkoxide bond and an acid/base interaction through their two primary alcohol groups with Lewis acid sites of g-Al₂O₃. These interactions occur in the presence of bulk water. Polyols with alcohol groups only on the first and second carbons, ethylene glycol and 1,2-propanediol, only formed alkoxy bonds with the g-Al₂O₃ surface when bulk water was not coadsorbed, and these bonds were removed by re-adsorbing water. Glycerol also forms the same surface species on other metal oxides with strong Lewis acidic character: TiO₂ anatase, ZrO₂, and CeO₂. Glycerol only forms hydrogen bonds with MgO, which lacks strongly Lewis acidic sites. Basic surface hydroxyls and surface oxygen atoms of the metal oxides only played a minor role in interacting with the adsorbed glycerol. In-situ attenuated total reflectance infrared spectroscopy demonstrated that the aqueous phase reforming of glycerol over a 5 wt% Pt on g-Al₂O₃ catalyst is hindered by residual platinum bound hydrogen or oxygen atoms from commonly utilized catalyst reduction or cleaning procedures, respectively. A pretreatment consisting of multiple iterations of dissolved oxygen, dissolved hydrogen, and dissolved helium in water flow periods provides the cleanest Pt surface for monitoring carbon monoxide formation dynamics, and allows for observing the rate limiting step of the aqueous phase reforming reactions water-gas shift removal of Pt bound carbon monoxide. The bridging bound carbon monoxide is preferentially removed over the linearly bound species via water gas shift reactions even at room temperature.

The aim of my Master Thesis is to provide the reader a holistic picture about the current situation on the renewable energy market, specifically in the area of biomass energy. Firstly, the complex research, which had been conducted by the European Union, Czech government and individual research groups, was examined to make a comprehensive overview about the Czech energy mix of renewable sources. Secondly, the biomass energy fundamentals were elaborated in more details to provide the reader solid insights into the biomass origins, methods of energy conversion as well as its current market circumstances. Next, the financing structure of biomass energy projects together with SWOT analysis on biomass was conducted based on the personal work experience from the Department of Renewable Energy Financing at xxxxxxxxxx bank and the available analytical materials. Consequently, the recommendations for potential biomass investors were concisely described together with the market prediction and possible outlook that was suggested based on the previous analysis.

Um dos fatores que ainda retarda o uso do palhiço remanescente da colheita mecanizada para cogeração de energia é a falta de conhecimento de processos ou sistemas que viabilizem a retirada e transporte desse material até as unidades de cogeração. O objetivo desse trabalho foi estudar os desempenhos técnico, econômico e energético de uma enfardadora, em diferentes condições de distribuição de palhiço na superfície, buscando viabilizar o recolhimento do palhiço remanescente da colheita mecanizada. O ensaio foi realizado na Usina Iracema, município de Iracemápolis-SP, em área de cana-de-açúcar, colhida mecanicamente. A área foi dividida em três subáreas., com cinco repetições de 15 fardos cada. Os tratamentos utilizados foram: T1- palhiço in natura, sem enleiramento; T2- palhiço com enleiramento simples; T3- palhiço com enleiramento duplo. As principais avaliações foram: força na barra de tração, potência, velocidade efetiva, consumo de combustível, capacidades de produção e de campo efetivas, custos efetivos para o enfardamento, eficiência energética do enfardamento e potencial energético do palhiço recolhido. Os resultados mostraram que a demanda de força na barra para tracionar a enfardadora não mostrou diferenças entre os tratamentos e variou de 344,21 a 369,43 kgf, a demanda de potência exigida para o deslocamento do conjunto foi baixa podendo, dessa forma, reservar a maior parcela para o acionamento da TDP. Houve diferenças significativas nas velocidades operacionais, com valor de 4,9 km.h-1 no enfardamento sem enleiramento, 2,45 km.h-1 no enfardamento com leiras simples e 1,73 km.h-1 no enfardamento com enleiramento duplo. A capacidade de produção efetiva no tratamento T1 foi de 6,55 t.h-1, 8,1 t.h-1 no T2 e 5,81 t.h-1 no T3. A capacidade de campo efetiva foi de 7,75 t.ha-1 no T1; 9,2 t.ha-1 no T2 e 7,54 t.ha-1. O consumo horário de combustível no T1 foi de 7,86 l.h-1, no T2 foi de 7,48 l.h-1 e no T3 de 6,54 l.h-1. O consumo por tonelada de palhiço recolhido foi menor no tratamento T2 (0,92 l.t-1), seguido do T3 (1,13 l.t-1) e do T1 (1,20 l.t-1). O Tratamento T2 apresentou menor custo por tonelada de palhiço recolhido (7,45 R$.t-1), o custo no T1 foi de 9,33 R$.t-1 e no T3 foi de 10,49 R$.t-1. A eficiência energética da operação de enfardamento no T1 foi de 99,62%, no T2 foi de 99,71% e no T3 foi 99,64%. O potencial energético do palhiço recolhido no T1 foi 9,92 EBP.ha-1, no T2 foi 11,77 EBP.ha-1 e no T3 foi de 9,65 EBP.ha- 1. Diante dos resultados, pode concluir que: o enleiramento reduziu o teor de umidade do palhiço; a demanda de força de tração e de potência para tracionar a enfardadora foram pequenas; o sistema de recolhimento de palhiço em leiras simples apresentou melhor desempenho econômico e energético; por se tratar de uma enfardadora de baixa capacidade efetiva é inapropriada para operação em grandes áreas; considerando-se as inúmeras variáveis, intervenientes nos 3 tratamentos, entende-se que a melhor opção para o uso desta enfardadora é operação em área com enleiramento simples do palhiço. / One of the factors that still delay the use of the residue of sugar cane mechanical harvest for energy cogeneration is the lack of knowledge of processes or systems that allow the materials removal and transportation to the cogenerations place. The objective of this research was study the performances technical, economic and energetic of a bailing, in different conditions of distribution of sugar cane residue on the surface, trying to make viable the collection of the remaining mechanized harvest. The test was realized at sugar cane mill Iracema, located in Iracemápolis-SP, in an area of sugar cane, mechanically harvested. The area was divided into three sub-areas, with five replicates of 15 bales each. The treatments were: T1-sugar cane residue \"in natura\", without row; T2-sugar cane residue with simple row; T3-sugar cane residue with double row. The main evaluations were: force on traction bar, power, effective speed, fuel consumption, capacitys production and effectives field, bailings effectives costs, bailings energetic efficiency and energetic potential of the sugar cane residue bailed. The results showed that the force demand on traction bar to pull the baler showed no differences between the treatments and ranged from 344.21 to 369.43 kgf, the power demand required for the displacement the tractor and the baler was low and, thus, reserve the largest portion to operate the PTO. There were significant differences in operating speeds, with a value of 4.9 km.h-1 on baling without row, 2.45 km.h-1 on baling with simple row and 1.73 km.h-1 on baling with double row. The effective production capacity in the T1 was 6.55 t.h-1, 8.1 t.h-1 in T2 and 5.81 t.h-1 in T3. The effective field capacity was 7.75 t.ha-1 in T1, 9.2 t.ha-1 in T2 and 7.54 t.ha-1. The hourly consumption of fuel at T1 was 7.86 l.h-1 in T2 was 7.48 l.h-1 and T3 of 6.54 l.h-1. The consumption per ton of sugar cane residue collected was lower in treatment T2 (0.92 l.t-1), followed by T3 (1.13 l.t-1) and T1 (1.20 l.t-1). The treatment T2 had lower cost per ton of sugar cane residue baled (7.45.R$.t-1), the cost in T1 was 9.33 R$.t-1 and T3 was 10.49 R$.t-1. The energetic efficiency of the baling operation in T1 was 99.62% at T2 was 99.71% and 99.64% in T3. The energetic potential of the sugar cane residue baled at T1 was 9.92 EBP.ha-1 in T2 was 11.77 EBP.ha-1 and T3 was 9.65 EBP.ha-1. The results may conclude that: the rows operation reduced the sugar cane residue humidity, the demand of the traction force and power to pull the baler were small, the simple rows was the system that showed better performance and energy economic; the baler had a small effective capacity for this is inappropriate for large areas; considering the many variables that affects the treatments, understood that the best option for the use of this baler is operating in sugar cane residues areas with simple rows.

A crescente demanda por alimento e o aumento do uso de energias renováveis exigem cada vez mais o aumento da produtividade agrícola. Neste cenário, ferramentas e metodologias que possam monitorar as dinâmicas de sistemas agrícolas, são cada vez mais necessárias. Esse trabalho propõe a investigação da interferência de fluxos de energia de origem antrópica na produtividade por meio da biomassa obtida. Tendo como referência os estudos de Schneider e Kay (1992) sobre eficiência e transferência energética entre níveis tróficos e seus efeitos nos ecossistemas, os estudos foram concentrados em três áreas de diferentes características quanto às ações antrópicas: cana-de-açúcar, eucalipto e floresta natural. Utilizando cálculos de balanço energético por fluxo de massa e o balanço radiométrico, buscou-se verificar se a entrada de energia via atividades agrícolas, afetou a capacidade de degradação energética do cultivo e sua conversão em biomassa. Os estudos radiométricos foram realizados a partir dos valores de onda longa emitida e onda curta incidente, extraídos das imagens de satélite Lansat 5 por meio do algoritmo de SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land), que ainda forneceu os dados de saldo de radiação para complemento dos estudos. Os resultados obtidos indicaram que a entrada de energia antrópica nos sistemas não alterou os valores referentes à degradação energética, independentemente da cultura analisada. / The growing demand for food and increased use of renewable energies increasingly require increasing agricultural productivity. In this scenario, tools and methodologies that can monitor the dynamics of agricultural systems, are increasingly necessary. This study proposes to investigate the interference of energy flows of anthropic origin in productivity through biomass obtained. With reference to the studies of Schneider and Kay (1992) on efficiency and energy transfer through trophic levels and their effects on ecosystems, those studies were concentrated in three areas with different characteristics regarding human actions: sugarcane, eucalyptus and natural forest. Were used calculations to energy balance by mass flow and radiometric balance, intending to determine whether the energy input via agricultural activities affected the capacity of degradation of energy crops and their conversion into biomass. The radiometric studies were performed using the values emitted longwave and shortwave incident, taken from Lansat 5 satellite images, through algorithm SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land), which also provided additional net radiation values for the studies. The results indicates that input of anthropic energy in the systems, did not alter the values for the degradation of energy, regardless of the analyzed culture.

O Brasil é um país tropical em desenvolvimento com abundantes recursos em biomassa. A cana-de-açúcar é, primariamente, produzida para a obtenção de álcool e açúcar. Atualmente, os canaviais são queimados como prática de pré-colheita. Abandonando-se essa prática, o palhiço constituído por ponteiros, folhas verdes, palhas e frações de colmos remanescentes após operações de colheita, poderia ser recolhido e utilizado para produção de vapor visando geração de energia elétrica, nas próprias usinas e destilarias. Este estudo teve o objetivo de mapear o palhiço remanescente da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, sem queima prévia, resultante do enfardamento do material por meio de duas diferentes enfardadoras (de fardos cilíndricos e prismáticos), utilizando-se os conceitos da Agricultura de Precisão. Essa atividade permitiu quantificar a massa de palhiço recolhido, sua umidade e o seu equivalente energético em barris de petróleo. A área objeto do estudo pertence à Usina Costa Pinto, município de Piracicaba, SP (22º40’30"S, 47º36’38"W). A produtividade foi estimada pela pesagem direta dos fardos, através de célula de carga e pela medição da área de origem do material enfardado. Foram realizadas determinações para os dois tipos de enfardamento resultantes da operação em áreas com três diferentes tipos de enleiramento, que diferiram entre si em relação à massa de palhiço acumulada nas leiras. Os resultados obtidos médios para massa e volume dos fardos foram de 336,4kg e 1,54m 3 para os prismáticos e de 452,9kg e 2,72m 3 para os cilíndricos. Pelos mapas obtidos observou-se que a quantidade de palhiço enfardado, sobre a área, variou de 6,0 a 15,0Mg.ha -1 ; sua umidade variou de 14,68 a 30,50% e o seu equivalente energético estimado foi de 6,33 a 17,80 barris de petróleo por hectare, todos numa distribuição não homogênea. A técnica adotada para geração de mapas para este tipo de matéria-prima mostrou-se adequada. / Brazil is a developing tropical country with abundant potential for production of biomass. The sugar cane is primarily produced to obtain alcohol and sugar. Currently the sugar cane fields are burned as a pre-harvest practice. If such practice is abandoned, the trash (green leaves, tops and straws left after harvesting) could be collected and used for vapor production for electric energy generation in the sugar mills and distilleries. The objective of this study was to map the remaining trash of the mechanically harvested raw sugar cane, not burned, as a result from bailing the material with two different balers (in cylindrical and prismatic packs), using the Precision Agriculture concepts. This activity allowed to measure the sugar cane trash mass bailed, the moisture content and the energetic equivalent, in petroleum barrels. The studied area belongs to Costa Pinto Sugar Mill, in the Piracicaba county, SP (22º40’30"S, 47º36’38"W). The yield was estimated by direct weighing the bails using a load cell and measuring the area of origin of the baled material. Determinations were carried out in two different bailing process that were made from three different raking process that differed in the amount of material taken to produce the desired sugar cane trash row. The average results for mass and volume were 336.4kg with an 1.54m 3 for prismatic bales and 452.9kg and 2.72m 3 for cylindrical bales. Using the obtained maps it was observed that the sugar cane bailed trash yield on the area varied from 6.0 to 15.0Mg.ha -1 , the moisture content varied from 14.68 up to 30.50% and the energetic equivalent was estimated from 6.33 up to 17.80 petroleum barrels per hectare, both in a non homogeneous distribution. The technique adopted to generate the maps for this type of raw material revealed itself adequate.

O setor florestal apresenta grande importância econômica no Brasil, representando uma significativa parcela no PIB, nas exportações e na geração de empregos. As florestas fornecem matéria prima para a produção de energia ou celulose e são avaliadas, normalmente, por um enfoque econômico, que, isoladamente, não traz a sustentabilidade do setor. Para se avaliar a sustentabilidade, análises sistêmicas e de fluxo de material são algumas das alternativas. O fluxo de material fornece subsídios às metodologias que abordam os diversos aspectos da sustentabilidade, como por exemplo, a análise de energia, a síntese de emergia e análises integradas de aspectos sociais, econômicos e ambientais. Tendo em vista a importância da área florestal e a falta de estudos que permitam uma avaliação sistêmica dessa atividade, esse trabalho teve por objetivo avaliar a sustentabilidade energética de um sistema de produção. Para tanto, elaborou-se um modelo para determinar o fluxo de material, referente aos insumos utilizados indiretamente nas operações mecanizadas do sistema de produção: mão-de-obra, combustível e depreciação material do maquinário. Através desse modelo avaliou-se o cenário básico, que utiliza calcário na correção da acidez do solo e suas alternativas: cinzas e biossólido. Com base nesses resultados, avaliou-se o sistema através da análise de energia e da síntese de emergia. A análise de energia aborda os fluxos energéticos dos insumos aplicados e o dos produtos obtidos, possibilitando a determinação da lucratividade energética (EROI), o ganho líquido (balanço de energia) e a intensidade energética do sistema de produção. A síntese de emergia contempla os recursos naturais renováveis e os não-renováveis, além dos recursos adquiridos no mercado. Essa análise e síntese estabeleceram os fluxos de recursos, identificando seus principais fatores de produção e os indicadores que têm potencial de uso na tomada de decisão de empresas florestais. Utilizou-se da análise de sensibilidade para avaliar o efeito dos fatores de produção na sustentabilidade do sistema. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de produção apresenta uma maior sustentabilidade energética quando comparado com os sistemas de produção menos intensificados. Para a análise de energia, o combustível foi o fator com maior participação na energia de entrada, com os fertilizantes e herbicidas na sequência. Na síntese de emergia, um recurso renovável, evapotranspiração, foi o principal fator. Quando considerou-se os fatores exógenos ao sistema na síntese, o combustível, os fertilizantes e os corretores de acidez foram os principais. Nas duas metodologias, a colheita foi a operação mais demandante de recursos e as alternativas ao calcário pioraram o desempenho energético do sistema. Ressalta-se que as avaliações dessas alternativas não consideraram os benefícios indiretos em não se descartar os resíduos utilizados no ambiente, indicando um caminho para novos estudos. Para se elevar a sustentabilidade, deve-se melhorar a eficiência da colheita e reduzir o uso de insumos com menor redução proporcional da produtividade. Ambas as metodologias deveriam ser consideradas na avaliação de sistemas produtivos, pois tratam de uso de recursos ambientais e exógenos e quantificam a intensidade energética dos produtos, permitindo comparações. / The forestry sector is very important to the Brazilian economy, representing a significant share of the GDP, exports and employment generation. Forests supply raw material for energy and cellulose production and are usually evaluated through an economical approach, which, alone, does not reflect the sustainability of the sector. In order to evaluate sustainability, system and material flow analyses are some alternatives. The material flow gives subsidy to methodologies that approach the several aspects of sustainability, such as, energy analysis, emergy synthesis and analysis integrating social, economic and environmental aspects. Due to the importance of the forestry sector, the lack of studies that systemically evaluate this activity, this study aimed to evaluate the energetic sustainability of a production system. So, one elaborated a model to determine the material flow, regarding the inputs indirectly applied in the mechanized operations in the production system: labor, fuel and material depreciation of machinery. This model evaluated the basic scenario, which uses lime to control soil acidity, and its alternatives: ashes and sludge. Based on the obtained results, the system was evaluated through energy analysis and emergy synthesis. The energy analysis approaches the energy flows of the applied inputs and the obtained products, propitiating the determination of the energetic profitability (EROI), the net gain (energy balance) and the energetic intensity of the production system. The emergy synthesis ranges the renewable and non-renewable natural resources, besides those acquired in the market. This analysis and this synthesis establish the resource flows and identified the main production factors and present indicators with potential use in the decision making of forestry enterprises. The sensitivity analysis evaluated the effect of the production factors in the system's sustainability. The obtained results showed that the studied production system presents higher energetic sustainability than some systems with less intensification. In the energy analysis, fuel was the main factor in the energy input, followed by fertilizers and herbicides. In the emergy synthesis, evapotranspiration, a renewable resource, was the main factor. Considering the factors exogenous to the system, fuel, fertilizers and soil acidity correctors were the main ones. In both methodologies, harvesting was the more demanding operation and the alternatives to liming decreased the energetic performance of the system. One should highlight that in the evaluating of both alternatives, no indirect benefit was considered, such as the avoidance of dumping those materials. This indicates new possibilities of studies. In order to increase sustainability, one should improve the harvest efficiency and reduce use of the agricultural inputs with less proportional reduction of the yield. Both methodologies should de considered in the evaluation of productive systems since they approach the use of environmental and exogenous resources; they quantify the intensity of products and allow comparisons among systems.

Um dos fatores que ainda retarda o uso do palhiço remanescente da colheita mecanizada para cogeração de energia é a falta de conhecimento de processos ou sistemas que viabilizem a retirada e transporte desse material até as unidades de cogeração. O objetivo desse trabalho foi estudar os desempenhos técnico, econômico e energético de uma enfardadora, em diferentes condições de distribuição de palhiço na superfície, buscando viabilizar o recolhimento do palhiço remanescente da colheita mecanizada. O ensaio foi realizado na Usina Iracema, município de Iracemápolis-SP, em área de cana-de-açúcar, colhida mecanicamente. A área foi dividida em três subáreas., com cinco repetições de 15 fardos cada. Os tratamentos utilizados foram: T1- palhiço in natura, sem enleiramento; T2- palhiço com enleiramento simples; T3- palhiço com enleiramento duplo. As principais avaliações foram: força na barra de tração, potência, velocidade efetiva, consumo de combustível, capacidades de produção e de campo efetivas, custos efetivos para o enfardamento, eficiência energética do enfardamento e potencial energético do palhiço recolhido. Os resultados mostraram que a demanda de força na barra para tracionar a enfardadora não mostrou diferenças entre os tratamentos e variou de 344,21 a 369,43 kgf, a demanda de potência exigida para o deslocamento do conjunto foi baixa podendo, dessa forma, reservar a maior parcela para o acionamento da TDP. Houve diferenças significativas nas velocidades operacionais, com valor de 4,9 km.h-1 no enfardamento sem enleiramento, 2,45 km.h-1 no enfardamento com leiras simples e 1,73 km.h-1 no enfardamento com enleiramento duplo. A capacidade de produção efetiva no tratamento T1 foi de 6,55 t.h-1, 8,1 t.h-1 no T2 e 5,81 t.h-1 no T3. A capacidade de campo efetiva foi de 7,75 t.ha-1 no T1; 9,2 t.ha-1 no T2 e 7,54 t.ha-1. O consumo horário de combustível no T1 foi de 7,86 l.h-1, no T2 foi de 7,48 l.h-1 e no T3 de 6,54 l.h-1. O consumo por tonelada de palhiço recolhido foi menor no tratamento T2 (0,92 l.t-1), seguido do T3 (1,13 l.t-1) e do T1 (1,20 l.t-1). O Tratamento T2 apresentou menor custo por tonelada de palhiço recolhido (7,45 R$.t-1), o custo no T1 foi de 9,33 R$.t-1 e no T3 foi de 10,49 R$.t-1. A eficiência energética da operação de enfardamento no T1 foi de 99,62%, no T2 foi de 99,71% e no T3 foi 99,64%. O potencial energético do palhiço recolhido no T1 foi 9,92 EBP.ha-1, no T2 foi 11,77 EBP.ha-1 e no T3 foi de 9,65 EBP.ha- 1. Diante dos resultados, pode concluir que: o enleiramento reduziu o teor de umidade do palhiço; a demanda de força de tração e de potência para tracionar a enfardadora foram pequenas; o sistema de recolhimento de palhiço em leiras simples apresentou melhor desempenho econômico e energético; por se tratar de uma enfardadora de baixa capacidade efetiva é inapropriada para operação em grandes áreas; considerando-se as inúmeras variáveis, intervenientes nos 3 tratamentos, entende-se que a melhor opção para o uso desta enfardadora é operação em área com enleiramento simples do palhiço. / One of the factors that still delay the use of the residue of sugar cane mechanical harvest for energy cogeneration is the lack of knowledge of processes or systems that allow the materials removal and transportation to the cogenerations place. The objective of this research was study the performances technical, economic and energetic of a bailing, in different conditions of distribution of sugar cane residue on the surface, trying to make viable the collection of the remaining mechanized harvest. The test was realized at sugar cane mill Iracema, located in Iracemápolis-SP, in an area of sugar cane, mechanically harvested. The area was divided into three sub-areas, with five replicates of 15 bales each. The treatments were: T1-sugar cane residue \"in natura\", without row; T2-sugar cane residue with simple row; T3-sugar cane residue with double row. The main evaluations were: force on traction bar, power, effective speed, fuel consumption, capacitys production and effectives field, bailings effectives costs, bailings energetic efficiency and energetic potential of the sugar cane residue bailed. The results showed that the force demand on traction bar to pull the baler showed no differences between the treatments and ranged from 344.21 to 369.43 kgf, the power demand required for the displacement the tractor and the baler was low and, thus, reserve the largest portion to operate the PTO. There were significant differences in operating speeds, with a value of 4.9 km.h-1 on baling without row, 2.45 km.h-1 on baling with simple row and 1.73 km.h-1 on baling with double row. The effective production capacity in the T1 was 6.55 t.h-1, 8.1 t.h-1 in T2 and 5.81 t.h-1 in T3. The effective field capacity was 7.75 t.ha-1 in T1, 9.2 t.ha-1 in T2 and 7.54 t.ha-1. The hourly consumption of fuel at T1 was 7.86 l.h-1 in T2 was 7.48 l.h-1 and T3 of 6.54 l.h-1. The consumption per ton of sugar cane residue collected was lower in treatment T2 (0.92 l.t-1), followed by T3 (1.13 l.t-1) and T1 (1.20 l.t-1). The treatment T2 had lower cost per ton of sugar cane residue baled (7.45.R$.t-1), the cost in T1 was 9.33 R$.t-1 and T3 was 10.49 R$.t-1. The energetic efficiency of the baling operation in T1 was 99.62% at T2 was 99.71% and 99.64% in T3. The energetic potential of the sugar cane residue baled at T1 was 9.92 EBP.ha-1 in T2 was 11.77 EBP.ha-1 and T3 was 9.65 EBP.ha-1. The results may conclude that: the rows operation reduced the sugar cane residue humidity, the demand of the traction force and power to pull the baler were small, the simple rows was the system that showed better performance and energy economic; the baler had a small effective capacity for this is inappropriate for large areas; considering the many variables that affects the treatments, understood that the best option for the use of this baler is operating in sugar cane residues areas with simple rows.

A crescente demanda por alimento e o aumento do uso de energias renováveis exigem cada vez mais o aumento da produtividade agrícola. Neste cenário, ferramentas e metodologias que possam monitorar as dinâmicas de sistemas agrícolas, são cada vez mais necessárias. Esse trabalho propõe a investigação da interferência de fluxos de energia de origem antrópica na produtividade por meio da biomassa obtida. Tendo como referência os estudos de Schneider e Kay (1992) sobre eficiência e transferência energética entre níveis tróficos e seus efeitos nos ecossistemas, os estudos foram concentrados em três áreas de diferentes características quanto às ações antrópicas: cana-de-açúcar, eucalipto e floresta natural. Utilizando cálculos de balanço energético por fluxo de massa e o balanço radiométrico, buscou-se verificar se a entrada de energia via atividades agrícolas, afetou a capacidade de degradação energética do cultivo e sua conversão em biomassa. Os estudos radiométricos foram realizados a partir dos valores de onda longa emitida e onda curta incidente, extraídos das imagens de satélite Lansat 5 por meio do algoritmo de SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land), que ainda forneceu os dados de saldo de radiação para complemento dos estudos. Os resultados obtidos indicaram que a entrada de energia antrópica nos sistemas não alterou os valores referentes à degradação energética, independentemente da cultura analisada. / The growing demand for food and increased use of renewable energies increasingly require increasing agricultural productivity. In this scenario, tools and methodologies that can monitor the dynamics of agricultural systems, are increasingly necessary. This study proposes to investigate the interference of energy flows of anthropic origin in productivity through biomass obtained. With reference to the studies of Schneider and Kay (1992) on efficiency and energy transfer through trophic levels and their effects on ecosystems, those studies were concentrated in three areas with different characteristics regarding human actions: sugarcane, eucalyptus and natural forest. Were used calculations to energy balance by mass flow and radiometric balance, intending to determine whether the energy input via agricultural activities affected the capacity of degradation of energy crops and their conversion into biomass. The radiometric studies were performed using the values emitted longwave and shortwave incident, taken from Lansat 5 satellite images, through algorithm SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land), which also provided additional net radiation values for the studies. The results indicates that input of anthropic energy in the systems, did not alter the values for the degradation of energy, regardless of the analyzed culture.

O Brasil é um país tropical em desenvolvimento com abundantes recursos em biomassa. A cana-de-açúcar é, primariamente, produzida para a obtenção de álcool e açúcar. Atualmente, os canaviais são queimados como prática de pré-colheita. Abandonando-se essa prática, o palhiço constituído por ponteiros, folhas verdes, palhas e frações de colmos remanescentes após operações de colheita, poderia ser recolhido e utilizado para produção de vapor visando geração de energia elétrica, nas próprias usinas e destilarias. Este estudo teve o objetivo de mapear o palhiço remanescente da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, sem queima prévia, resultante do enfardamento do material por meio de duas diferentes enfardadoras (de fardos cilíndricos e prismáticos), utilizando-se os conceitos da Agricultura de Precisão. Essa atividade permitiu quantificar a massa de palhiço recolhido, sua umidade e o seu equivalente energético em barris de petróleo. A área objeto do estudo pertence à Usina Costa Pinto, município de Piracicaba, SP (22º40’30”S, 47º36’38”W). A produtividade foi estimada pela pesagem direta dos fardos, através de célula de carga e pela medição da área de origem do material enfardado. Foram realizadas determinações para os dois tipos de enfardamento resultantes da operação em áreas com três diferentes tipos de enleiramento, que diferiram entre si em relação à massa de palhiço acumulada nas leiras. Os resultados obtidos médios para massa e volume dos fardos foram de 336,4kg e 1,54m 3 para os prismáticos e de 452,9kg e 2,72m 3 para os cilíndricos. Pelos mapas obtidos observou-se que a quantidade de palhiço enfardado, sobre a área, variou de 6,0 a 15,0Mg.ha -1 ; sua umidade variou de 14,68 a 30,50% e o seu equivalente energético estimado foi de 6,33 a 17,80 barris de petróleo por hectare, todos numa distribuição não homogênea. A técnica adotada para geração de mapas para este tipo de matéria-prima mostrou-se adequada. / Brazil is a developing tropical country with abundant potential for production of biomass. The sugar cane is primarily produced to obtain alcohol and sugar. Currently the sugar cane fields are burned as a pre-harvest practice. If such practice is abandoned, the trash (green leaves, tops and straws left after harvesting) could be collected and used for vapor production for electric energy generation in the sugar mills and distilleries. The objective of this study was to map the remaining trash of the mechanically harvested raw sugar cane, not burned, as a result from bailing the material with two different balers (in cylindrical and prismatic packs), using the Precision Agriculture concepts. This activity allowed to measure the sugar cane trash mass bailed, the moisture content and the energetic equivalent, in petroleum barrels. The studied area belongs to Costa Pinto Sugar Mill, in the Piracicaba county, SP (22º40’30”S, 47º36’38”W). The yield was estimated by direct weighing the bails using a load cell and measuring the area of origin of the baled material. Determinations were carried out in two different bailing process that were made from three different raking process that differed in the amount of material taken to produce the desired sugar cane trash row. The average results for mass and volume were 336.4kg with an 1.54m 3 for prismatic bales and 452.9kg and 2.72m 3 for cylindrical bales. Using the obtained maps it was observed that the sugar cane bailed trash yield on the area varied from 6.0 to 15.0Mg.ha -1 , the moisture content varied from 14.68 up to 30.50% and the energetic equivalent was estimated from 6.33 up to 17.80 petroleum barrels per hectare, both in a non homogeneous distribution. The technique adopted to generate the maps for this type of raw material revealed itself adequate.