Orientador: Luciana Rossini Pinto / Resumo: No cenário atual, é crescente a busca por novas fontes de energia renovável, sendo a cana-de-açúcar uma das culturas de destaque, não apenas pela produção de açúcar e etanol como também pela co-geração de energia elétrica. Esforços no sentido de utilizar a cana integralmente vêm sendo realizados nos últimos anos pelos Programas de Melhoramento Genético de Cana-de-Açúcar no Brasil, que têm focado no desenvolvimento das chamadas “cana-energia”, as quais apresentam maior quantidade de fibra que as cultivares convencionais. Tanto para a geração de novas cultivares convencionais, como de cana-energia, é necessário que haja conhecimento da variabilidade genética e fenotípica em um banco de germoplasma para uma maior eficiência no uso dos recursos genéticos disponíveis. O Programa de Melhoramento Genético de Cana-de-Açúcar do Instituto Agronômico (IAC) importou diversos acessos do Complexo Saccharum, principalmente acessos de S. spontaneum para compor a sua coleção de germoplasma básico. No presente trabalho, pretendeu-se avaliar a diversidade genética, através de 12 pares de primers microssatélites (SSR - Single Sequence Repeats) de um grupo de genótipos compostos por acessos de S. spontaneum, S. officinarum, cultivares de cana-energia e cultivares comerciais. Os resultados mostraram a separação de todos os genótipos em dois grupos principais: Grupo 1 formado por acessos de S. spontaneum e Grupo 2 formado pelo restante dos acessos, com 7,31% (P<0,001) da variabilidade total distrib... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the current scenario, the search for new sources of renewable energy is increasing, and sugarcane is one of the most important crops not only for the production of sugar and ethanol but also for electric energy co-generation. Efforts to use whole sugarcane have been carried out in recent years by the Sugarcane Breeding Programs in Brazil, which have focused on the development of "energy cane", which present a greater amount of fiber than the conventional cultivars. In order to obtain new conventional and energy-cane cultivars, it is important to measure the genetic and phenotipic variability of a germplasm bank, to promote a greater efficiency in the use of available genetic resources. The Sugarcane Breeding Program of the Agronomic Institute (IAC) has imported accessions from the Saccharum Complex to compose its basic germplasm collection. The present work aimed to evaluate the genetic diversity by using 12 microsatellite primers pairs (SSR - Single Sequence Repeats) of a group of accessions from S. spontaneum, S. officinarum energy-cane cultivars and commercial cultivars. The results showed the division of all accessions in two main groups: Group 1 formed by accessions from S. spontaneum, and Group 2 by the remaining accessions, with 7.31% (P <0.001) of the total variability found between these groups. In the phylogenetic analysis, the genotypes were grouped according to their genealogies, forming subgroups for each species. The average pair-wise dissimilarity was 0.73. ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O uso da biomassa como fonte de energia elétrica corresponde a uma alternativa de grande importância para o planejamento estratégico do crescimento econômico de diversos países. A vasta extensão territorial e o clima favorável ao desenvolvimento da agricultura no Brasil trazem como vantagem o poder de planejar sua matriz energética utilizando variadas fontes primárias renováveis. A cana-de-açúcar destaca-se pela rusticidade e grande produtividade. O bagaço como um subproduto resultante do processamento da cana é utilizado como fonte para a cogeração de energia e pode contribuir significativamente para a descentralização das fontes de energia nacional. Com o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração, a busca pela maior produção de biomassa ganha relevância. Os programas de melhoramento identificaram que se caso com redução de 25 a 35% da sacarose na cana, a planta teria um potencial de aumento de mais de 100% da biomassa. Os híbridos derivados de programas de melhoramento da espécie Saccharum spp., direcionados exclusivamente para a produção de biomassa, foram denominados de cana energia. Tendo em vista o potencial de produtividade da cultura e consequentemente de geração de energia, torna-se necessário conhecer se esse potencial se traduz em resultado econômico. Com esse enfoque, o objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade econômica da produção de biomassa da cana energia. Para tanto foi desenvolvido um modelo em planilha eletrônica e o modelo foi empregado na simulação de cenários e alternativas. A planilha integra modelos de balanço hídrico, produtividade da cultura e distribuição de chuvas, e suas relações com aspectos econômicos e produtivos. O preço de venda da biomassa, a produtividade da cultura e a distância de transporte se mostraram como os itens que mais influem sobre os indicadores de viabilidade econômica. Diferentemente da eficiência gerencial, a eficiência de campo corresponde a um fator de grande importância a ser considerado para reduzir o custo de produção. A análise da área de colheita como uma variável crítica indicou que existem módulos ideais para a utilização de máquinas agrícolas, reduzindo o seu custo operacional devido ao uso melhor atribuído das máquinas na propriedade. A análise da textura do solo como variável crítica mostrou que o cultivo da planta em diferentes tipos de solos reflete em diferentes custos operacionais, produtividade potencial e no montante de investimento. O ano de reforma corresponde a um fator crítico para a viabilização da atividade. Para o cenário base, o indicador de atratividade financeira apresenta um Valor Presente Líquido de 6,4 milhões de reais e uma Taxa Interna de Retorno de 15,2%, com um horizonte de 20 anos de produção. As análises de sensibilidade mostram que as variáveis que mais impactam nos indicadores de viabilidade econômica financeira são o preço de venda da biomassa e a produtividade média da lavoura. / The use of biomass as energy source is an alternative of great importance to the strategic planning of growth for any economy in the world. The vast territory and favorable climate for Brazilian agriculture development, brings advantage to plan its energy matrix using various renewable primary sources. The sugarcane is highlighted by its rusticity and large amount of biomass generated by area. Since the bagasse is a sugarcane by product, it can be used as a source for energy cogeneration, which can significantly contribute to the strengthening of the Brazilian energy matrix. Genetic improvement of the culture has always sought the highest sucrose content, due to the needs of the industrial process. With the development of second generation ethanol technology, the quest for higher biomass production becomes important. If the cane were fully harvested, the total biomass would be increased in more than 100%, with a loss of 25 to 35% in sucrose. The hybrids derived from Saccharum spp. breeding programs directed exclusively for biomass production were named energy cane. Considering the potential crop yield and consequently the energy generation, it is very important to know if this potential is related to economic results. Therefore, the aim of this study was to develop a model to analyze the economic feasibility of biomass production from energy cane. It was developed an electronic spreadsheet and the model was used in different scenarios and alternatives. In the base scenario, the financial attractiveness indicators shows a Net Present Value of 6.4 million and an Internal Rate of Return of 15.2%, in 20 years of production. Sensitivity analyzes shows that the variables that most impact the financial viability of economic indicators are the sales price of biomass and the average productivity of the crop.

O setor sucroenergético apresenta importância consolidada no agronegócio no Brasil, seja pela expressiva quantidade de empregos gerados ou pela sua característica e capacidade de produzir com sustentabilidade, em um momento onde o aumento da demanda mundial por fontes energéticas renováveis é uma realidade. Os principais produtos obtidos da cana-de-açúcar são: o açúcar, o etanol, a bioeletricidade e o biogás. Nesse cenário, o conceito de cana energia é retomado, buscando elevar a eficiência energética do setor e adicionar novos processos para agregar maior valor, como o caso da produção de etanol celulósico e biogás. Os materiais de cana energia atuais são obtidos por meio do cruzamento entre variedades de cana sacarose e espécies mais rústicas do gênero Saccharum. O resultado normalmente consiste em um material com elevada produção de biomassa por unidade de área, possuindo baixa exigência de condições edafoclimáticas, com colmos de menor diâmetro, menores teores de sacarose e maior acúmulo de açúcares redutores. Materiais genéticos com essas características podem ser utilizados em áreas comerciais, melhorando o balanço energético do processo e possibilitando que as safras sejam estendidas. No presente trabalho, foram investigados três clones de cana energia (C33, C34 e C35) e uma variedade de cana sacarose (IACSP942094), com o objetivo de estudar a variação da maturação desses materiais e obter as curvas de maturação de cada material genético. O estudo foi conduzido na Estação Experimental do Centro de Cana, em Ribeirão Preto. Os materiais de cana energia e cana sacarose supracitados foram avaliados no período de meados de maio até o final de setembro de 2018. Os parâmetros analisados foram massa de cana, teor de fibra, pol, brix, açúcares redutores e açúcares redutores totais. Os clones de cana energia apresentaram produtividade média de 200 t ha-1 e indo de 27,5 a 50,67 t de fibra ha-1, contra 103 t ha-1 e 14 t de fibra ha-1 na cana sacarose. Os clones apresentaram teores de AR de 3 a 5 % até o ápice das curvas de maturação no final de agosto e 1,2 % no final das coletas, contra um valor médio de 0,5 % na cana sacarose. Em termos de ART os clones apresentaram valores médios de 8,45 a 14,94 % contra um 14,85 a 26,29 % na cana sacarose. Entretanto, os clones de cana energia apresentaram uma média de 24,54 t de ART ha-1 contra 23,71 t de ART ha-1 da cana sacarose, destacando-se o material C35 que obteve 27,37 t de ART ha-1. Por meio das curvas de maturação, conclui-se que, os clones de cana energia avaliados possuem potencial competitivo para colheita do início ao meio de safra com objetivo de produção de etanol e energia ou no final para a produção de açúcar apresentando maior flexibilidade no manejo em relação a cana sacarose. Essas características são baseadas nas diferentes estratégias de manejo adotadas. / The sugarcane industry has a consolidated importance in the agribusiness of Brazil, either by the expressive quantity of jobs generated or by its characteristic and capacity to produce in sustainable ways, in a moment where the world demand an increase for renewable energy sources. The main products obtained from sugarcane are sugar, ethanol, bioelectricity and biogas. In this scenario, the concept of energy cane returns, seeking to increase the energy efficiency of the agro-industrial energy sector and add new processes to generate value, such as the case of cellulosic ethanol and biogas production. Current energy cane materials are obtained by crossing between conventional cane varieties and more rustic species of the Saccharum genus. The result usually consists of a material with high production of biomass per unit area, having a low requirement of edaphoclimatic conditions, with lower diameter stems, lower sucrose content and higher accumulation of reducing sugars. Genetic materials with these characteristics can be used in commercial areas, improving the energy balance of the process and allowing the harvests to be extended. In the present work, three energy cane clones (C33, C34 and C35) and a sugarcane variety (IACSP942094) were investigated to study the maturation variation of these materials and to obtain the curves of maturation of each genetic material. The study was conducted at the Experimental Station of the \"Centro de Cana\", in Ribeirão Preto. The energy cane and sugarcane materials mentioned above were evaluated in the period from mid-May to the end of September, 2018. The parameters analyzed were cane mass, fiber content, pol, brix, reducing sugars and total reducing sugars. The energy cane clones presented an average yield of 200 t ha-1 and 27.5 to 50.67 t ha-1 of fiber, against 103 t ha-1 and 14 t ha-1 of fiber in conventional sugarcane. The clones presented reducing sugars contents of 3 to 5% until the apex of the maturation curves at the end of august and 1.2% at the end of the analyses period against an average value of 0.5% in sugarcane sucrose. In terms of total reducing sugars, the clones presented mean values of 8.45 to 14.94% against a 14.85 to 26.29% in conventional sugarcane. However, energy cane clones presented an average of 24.54 t of total reducing sugars ha-1 against 23.71 t of total reducing sugars ha-1 of conventional sugarcane, especially C35 material that obtained 27.37 t of total reducing sugars ha-1. Through the maturation curves, it can be concluded that the energy cane clones have competitive potential for the beginning to the medium harvest for ethanol and energy production or at the end of the harvest for sugar production, presenting greater flexibility in handling in relation to sugarcane. These characteristics are based on the different management strategies adopted.

O uso da biomassa como fonte de energia elétrica corresponde a uma alternativa de grande importância para o planejamento estratégico do crescimento econômico de diversos países. A vasta extensão territorial e o clima favorável ao desenvolvimento da agricultura no Brasil trazem como vantagem o poder de planejar sua matriz energética utilizando variadas fontes primárias renováveis. A cana-de-açúcar destaca-se pela rusticidade e grande produtividade. O bagaço como um subproduto resultante do processamento da cana é utilizado como fonte para a cogeração de energia e pode contribuir significativamente para a descentralização das fontes de energia nacional. Com o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração, a busca pela maior produção de biomassa ganha relevância. Os programas de melhoramento identificaram que se caso com redução de 25 a 35% da sacarose na cana, a planta teria um potencial de aumento de mais de 100% da biomassa. Os híbridos derivados de programas de melhoramento da espécie Saccharum spp., direcionados exclusivamente para a produção de biomassa, foram denominados de cana energia. Tendo em vista o potencial de produtividade da cultura e consequentemente de geração de energia, torna-se necessário conhecer se esse potencial se traduz em resultado econômico. Com esse enfoque, o objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade econômica da produção de biomassa da cana energia. Para tanto foi desenvolvido um modelo em planilha eletrônica e o modelo foi empregado na simulação de cenários e alternativas. A planilha integra modelos de balanço hídrico, produtividade da cultura e distribuição de chuvas, e suas relações com aspectos econômicos e produtivos. O preço de venda da biomassa, a produtividade da cultura e a distância de transporte se mostraram como os itens que mais influem sobre os indicadores de viabilidade econômica. Diferentemente da eficiência gerencial, a eficiência de campo corresponde a um fator de grande importância a ser considerado para reduzir o custo de produção. A análise da área de colheita como uma variável crítica indicou que existem módulos ideais para a utilização de máquinas agrícolas, reduzindo o seu custo operacional devido ao uso melhor atribuído das máquinas na propriedade. A análise da textura do solo como variável crítica mostrou que o cultivo da planta em diferentes tipos de solos reflete em diferentes custos operacionais, produtividade potencial e no montante de investimento. O ano de reforma corresponde a um fator crítico para a viabilização da atividade. Para o cenário base, o indicador de atratividade financeira apresenta um Valor Presente Líquido de 6,4 milhões de reais e uma Taxa Interna de Retorno de 15,2%, com um horizonte de 20 anos de produção. As análises de sensibilidade mostram que as variáveis que mais impactam nos indicadores de viabilidade econômica financeira são o preço de venda da biomassa e a produtividade média da lavoura. / The use of biomass as energy source is an alternative of great importance to the strategic planning of growth for any economy in the world. The vast territory and favorable climate for Brazilian agriculture development, brings advantage to plan its energy matrix using various renewable primary sources. The sugarcane is highlighted by its rusticity and large amount of biomass generated by area. Since the bagasse is a sugarcane by product, it can be used as a source for energy cogeneration, which can significantly contribute to the strengthening of the Brazilian energy matrix. Genetic improvement of the culture has always sought the highest sucrose content, due to the needs of the industrial process. With the development of second generation ethanol technology, the quest for higher biomass production becomes important. If the cane were fully harvested, the total biomass would be increased in more than 100%, with a loss of 25 to 35% in sucrose. The hybrids derived from Saccharum spp. breeding programs directed exclusively for biomass production were named energy cane. Considering the potential crop yield and consequently the energy generation, it is very important to know if this potential is related to economic results. Therefore, the aim of this study was to develop a model to analyze the economic feasibility of biomass production from energy cane. It was developed an electronic spreadsheet and the model was used in different scenarios and alternatives. In the base scenario, the financial attractiveness indicators shows a Net Present Value of 6.4 million and an Internal Rate of Return of 15.2%, in 20 years of production. Sensitivity analyzes shows that the variables that most impact the financial viability of economic indicators are the sales price of biomass and the average productivity of the crop.

The large availability of marginal agricultural areas in Brazil allows the cultivation of energy crops to produce biomass dedicated to the production of electricity, ethanol and second generation biochemicals, fundamental for facing a series of problems related to the sustainability of the planet and the energy supply national. In this context, energy cane, a more rustic type of sugarcane with a very high potential for biomass production, is one of the most important alternatives among energy crops. In 2012, GranBio, a pioneer group in 2G ethanol in Brazil, started a genetic improvement program focused on the development of sugarcane cultivars with high biomass productivity, high fiber content, low production cost, and characteristics that allow it to occupy the more than 32 million hectares of marginal agricultural areas in the country. After four years of work, the cultivar VERTIX 2 has been registered and protected with the Ministry of Agriculture, Livestock and Food Supply. This work will describe the stages of development, registration and protection of this new energy cane cultivar, which produced 97% more green mass, 108% more dry mass, 57% more fiber and 35% less solids soluble in relation to the commercial standard of sugarcane, cultivar RB92579. / A grande disponibilidade de áreas agrícolas marginais no Brasil, possibilita o cultivo de culturas energéticas para produzir biomassa dedicada a produção de energia elétrica, etanol e bioquímicos de segunda geração, fundamentais para o enfrentamento de uma série de problemas ligados a sustentabilidade do planeta e ao suprimento energético nacional. Neste contexto a cana-energia, tipo de cana-deaçúcar mais rústica e com altíssimo potencial de produção de biomassa coloca-se como uma das mais importantes alternativas dentre as culturas energéticas. Em 2012, a GranBio, grupo pioneiro em etanol 2G no Brasil, iniciou um programa de melhoramento genético com foco no desenvolvimento de cultivares de cana-energia com alta produtividade de biomassa, alto teor de fibras, baixo custo de produção, e com características que lhe permitissem ocupar os mais de 32 milhões de hectares de áreas agrícolas marginais no país. Após quatro anos de trabalho, foi registrada e protegida junto ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a cultivar VERTIX 2. Neste trabalho serão descritas as etapas do desenvolvimento, registro e proteção desta nova cultivar de cana-energia, que produziu 97% mais massa verde, 108% mais massa seca, 57% mais fibra e 35% menos sólidos solúveis em relação ao padrão comercial de cana-de-açúcar, a cultivar RB92579.

Submitted by Amanda Suellen Caversan null (amandasc.unesp@gmail.com) on 2017-12-19T18:21:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Amanda Caversan.pdf: 1439142 bytes, checksum: 03e9b454d63ef915e801e08bb4968f11 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2017-12-20T13:03:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 caversan_as_me_bauru.pdf: 1439142 bytes, checksum: 03e9b454d63ef915e801e08bb4968f11 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-20T13:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 caversan_as_me_bauru.pdf: 1439142 bytes, checksum: 03e9b454d63ef915e801e08bb4968f11 (MD5) Previous issue date: 2017-10-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A cana-de-açúcar é matéria prima de destaque na produção de açúcar, etanol e energia. Isto é devido a grande demanda por estes produtos no Brasil e no mundo. Mas o problema atual é que a cana-de-açúcar atingiu uma extensa área agrícola e para o atendimento total da demanda desses produtos ainda é necessário maior extensão desta área, o que não é viável a países, como exemplo o Brasil, principalmente, devido a questões ambientais e de áreas destinadas ao plantio. Dessa forma, melhoristas estão desenvolvendo uma nova variedade de cana, a cana-energia, com a qual se espera suprir as necessidades de demanda que as variedades de cana-de-açúcar tradicionais não conseguem. Estima-se que a produção de etanol e energia a partir da cana-energia seja maior que a da cana-de-açúcar. Neste contexto, este trabalho traz uma proposta de planejamento otimizado, em que se utilizam as variedades de cana-de-açúcar para a produção de açúcar e as variedades de cana-energia para a produção de etanol e energia, a partir de sua massa seca. Para isso neste trabalho apresenta-se um modelo matemático de otimização para o planejamento do plantio e da colheita das variedades de cana-de-açúcar e de cana-energia, que tem como objetivo maximizar a produção de sacarose e a produção energia. No modelo proposto são consideradas restrições técnicas de usinas sucroenergéticas de demandas mensais na produção de sacarose e massa seca, e de capacidade máxima mensal de moagem. Para a validação do modelo foi adaptada a inserção da variedade de cana-energia ao modelo proposto na literatura. Os resultados obtidos mostram o momento ideal para o plantio e para a colheita das variedades respeitando as demandas de produção e capacidade de moagem e a metodologia proposta tem potencial para auxiliar os gestores no gerenciamento das usinas sucroenergéticas. / The sugarcane is an outstanding raw material for the production of sugar, ethanol and energy. This is due to the great demand for these products in Brazil and in the world. But the current problem is that sugar cane has reached an extensive agricultural area and, for the total attendance of the demand of these products, it is still necessary to extend this area, which is not feasible for countries, such as Brazil, due to, mainly, environmental questions and of harvesting demanded area. In this way, researchers are developing a new variety of sugarcane, the energy cane, to which is expected to attend the necessary demand that the traditional sugarcane varieties can not attend. It is estimated that the production of ethanol and energy from sugar cane is higher than sugarcane. In this context, this work presents a proposal for optimized planning, in which sugarcane varieties are used for the production of sugar and sugarcane varieties for the production of ethanol and energy, based on its biomass energy. For this purpose, a mathematical model of optimization will be presented for planting and harvesting sugarcane and energy varieties, whose objective is to maximize sucrose and energy production. In the proposed model are considered operational constraints of the mill and monthly demands attendance, in the sucrose and biomass energy production and maximum monthly milling capacity. For the validation of the model, it was adapted the insertion of the energy cane variety to the model proposed in the literature. The results show the ideal time for planting and harvesting the varieties, respecting the demands of production and milling capacity and the proposed methodology have potential to assist managers in the management of the mill.