No Brasil o etanol é considerado a melhor escolha para reduzir as dependências dos combustíveis fósseis. Para atender as metas de produção desse combustível renovável, fontes de materiais lignocelulósicos podem ser utilizadas com o intuito de se aproveitar a fração celulósica para obtenção de açúcar fermentável. Contudo, é preciso desenvolver métodos de pré-tratamento eficientes e economicamente viáveis custo para reduzir a recalcitrância da biomassa vegetal in natura, aumentando dessa forma a eficiência da etapa de hidrólise enzimática. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do pré-tratamento por explosão a vapor e do pré-tratamento com ácido diluído, seguidos ou não de uma etapa de deslignificação alcalina, na hidrólise enzimática da palha de cana-de-açúcar. O pré-tratamento por explosão a vapor foi realizado em reator de 2,5 m3 sob temperaturas de 180 °C, 190 °C e 200 °C, por 15 min. O pré-tratamento com ácido diluído (1% m:m) foi feito em reator rotatório de 20 L a 180 °C, 185 °C, 190 °C e 195 °C, por 10 min. A etapa de deslignificação com NaOH (1% m:v) foi feita a 100 °C, por 1 h, em reator de 350 L para a palha pré-tratada por explosão a vapor e em ampolas de 500 mL para a palha de cana pré-tratada com ácido diluído. Amostras de todos os tratamentos foram analisadas por FTIR e MEV. Foram feitos ensaios de hidrólise enzimática utilizando Celluclast 1.5L (15 FPU/g de amostra) e β-Glucosidase (10 UI/g de amostra). Os hidrolisados enzimáticos foram usados em testes de fermentabilidade conduzidos a 30 °C por 48 h utilizando S. cerevisiae UFPEDA 1238. Através de ambos pré-tratamentos foi possível remover mais de 90% de hemicelulose. O pré-tratamento com ácido diluído provocou uma maior degradação da celulose em relação ao pré-tratamento por explosão a vapor, bem como uma maior solubilização da lignina. A etapa de deslignificação alcalina somada ao pré-tratamento contribuiu para a remoção de até 80% da lignina. Análises de FTIR e MEV revelaram alterações das bandas de vibração dos grupamentos químicos e mudanças morfológicas das amostras tratadas em relação à palha in natura. O pré-tratamento por explosão a vapor a 200 °C promoveu a maior conversão enzimática (80%) e esse percentual foi aumentado para 85% pela aplicação da deslignificação alcalina. A fermentação dos hidrolisados enzimáticos se mostrou satisfatória, apresentando percentuais de eficiência acima de 70%. / In Brazil, ethanol is considered the best alternative to reduce dependence on fossil fuels. In order to enhance the production of this renewable fuel, lignocellulosic materials must be used with the goal of harnessing the cellulosic fraction to obtain fermentable sugar. However, an efficient pretreatment method to reduce recalcitrance of raw material is required for increasing the efficiency of enzymatic hydrolysis. This study aimed to evaluate the effect of two pretreatments, steam explosion and dilute acid, followed or not by an alkaline delignification, on enzymatic hydrolysis of sugarcane straw. Steam explosion was conducted in 2.5 m3 reactor at temperatures of 180 °C, 190 °C and 200 °C for 15 min. Dilute acid pretreatment was carried out in 20 L reactor at 180 °C, 185 °C, 190 °C and 195 °C for 10 min, using H2SO4 (1% w:w). Alkaline delignification was made with NaOH (1% w:v) at 100 °C for 1 h. Samples of all treatments were analyzed by FTIR and SEM. Enzymatic hydrolysis was performed with commercial cellulase Celluclast 1.5L (15 FPU/w of sample) and β-Glucosidase (10 IU/w of sample). Alcoholic fermentation by S. cerevisiae UFPEDA 1238 was conducted at 30 °C for 48 h. The pretreatments studied were able to remove over 90% of hemicellulose fraction. Higher degradation of cellulose and lignin fractions was observed during diluted acid pretreatment. Alkaline delignification contributed to the removal of more than 80% of lignin. FTIR and SEM analysis revealed changes in the vibration bands of chemical groups and morphological variation of the treated samples compared to raw material. Steam explosion at 200 °C promoted the higher enzymatic conversion (80%) and this percentage was increased to 85% by application of alkaline delignification. Fermentation tests efficiency was above than 70%.

Este trabalho descreve a utilização de GC×GC/qMS para a caracterização de bio-óleo obtido a partir da pirólise de palha de cana-de-açúcar e de suas frações resultantes do fracionamento usando solventes pressurizados. É o primeiro uso desta técnica com analisador quadrupolar para a caracterização de bio-óleo. A GC×GC/qMS aliada a algumas ferramentas computacionais, permitiu a identificação e classificação dos compostos de acordo com diversos fatores como a classe química, o número de átomos de carbono, o número de substituintes na cadeia carbônica, o massa molecular e os picos principais no espectro de massas. Utilizou-se também o sistema de LTPRI (índice de retenção linear com temperatura programada) para a confirmação da identificação de alguns dos compostos no bio-óleo e nas frações. Verificou-se um número total de 331 compostos tentativamente identificados no bio-óleo bruto e destes 166 foram confirmados por identificação LTPRI, em sua maioria compostos polares. A análise quantitativa comprovou que o bio-óleo de palha de cana-de-açúcar estudado é composto majoritariamente por fenóis (2-metilfenol, 3,4-dimetilfenol e 4-metilcatecol), além de aldeidos (4-hidróxibenzaldeído e siringaldeído), os quais após o fracionamento puderam ter suas concentrações determinadas na amostra de forma inequívoca pela técnica de cromatografia gasosa. O passo de fracionamento promoveu uma melhor seletividade dos compostos nas frações, permitindo a identificação de um maior número de compostos, assim como suas quantificações. / This work describes the use of GC×GC/qMS for the characterization of bio-oil from the pyrolysis of sugar cane straw and its fractions using pressurized solvent fractionation. This is the first use of this technique for a bio-oil characterization. The GC×GC/qMS allied to some computational tools, allowed the identification and classification of the compounds according manyfactors as chemical class, number of carbons, number of substituents in the carbonic side chain, molecular weight and main peaks in the mass fragmentation spectra. It was used also the LTPRI (linear-temperature-programmed retention index) system for the confirmation of identification of some of the compounds in the bio-oil and fractions. It was found a total number of 331 compounds tentatively identified in the crude bio-oil and 166 were confirmed by LTPRI identification, mostly polar compounds. The quantitative analysis showed that the bio-oil of sugar cane straw is composed mainly by phenols (Phenol, 2-methyl, Phenol, 3,4-dimethyl and Catechol, 4-methyl) and also by the aldehydes Benzaldehyde (4-hydroxy and Syringaldehyde), which after fractionation might have their concentrations determined in the sample so unequivocal by gas chromatography. The step of fractionation stimulated a better selectivity of the compounds in the fractions, permitting the identification of a larger number of compounds, as well as their concentrations.

A crescente demanda por tecnologias que produzam biocombustíveis de maneira sustentável vem incentivando a utilização de diversos materiais lignocelulósicos para tal finalidade. O objetivo deste trabalho foi comparar o potencial de produção de açúcares (glicose e xilose) da palha e do bagaço de cana-de-açúcar. Inicialmente, as duas biomassas foram caracterizadas, mostrando percentuais muito similares de celulose e hemicelulose (42,1% e 22,6% para o bagaço e 39,2% e 22,7% para a palha, respectivamente). Isto evidencia potenciais similares de produção de açúcares. Posteriormente, foram realizados experimentos em laboratório para comparar os resultados de rendimento de xilose e produção de furfural após as reações de hidrólise ácida das duas biomassas, com o intuito de verificar se este processo, comumente utilizado para o bagaço, pode ser utilizado para a palha. As variáveis que foram avaliadas foram a concentração de ácido (0,5-3,0%m/m), o tempo reacional (15-60min) e a relação sólido-líquido (RSL - 0,1-0,2m/m). Concentrações de 42,72g/L e de 41,31g/L de xilose foram encontradas para a palha e para o bagaço, respectivamente, alcançando rendimentos de xilose superiores a 80%, em reações em laboratório. Também foram realizados ensaios de hidrólise ácida em planta piloto e de hidrólise enzimática em laboratório para avaliar os resultados de rendimento de glicose da palha. Os resultados de rendimento de xilose e produção de inibidores para estas reações foram avaliados e comparados com os dados obtidos em laboratório. Concentrações de 35,2g/Lde xilose e de 27,3g/L de glicose foram encontradas para a palha, alcançando rendimentos de xilose próximos a 100% e de glicose superiores a 64%, em reações de pré-tratamento em planta piloto e em reações de hidrólise enzimática em laboratório. Os resultados evidenciaram que as variáveis concentração de ácido e relação sólido:líquido são as mais influenciam na produção de xilose e glicose / The growing demand for technologies that produce sustainable biofuels encourages the use of various lignocellulosic materials for this purpose. The aim of this study was to compare the potential production of sugars (glucose and xylose) from sugarcane straw and bagasse. First, the biomasses were characterized, showing very similar percentage of cellulose and hemicellulose (42.1% and 22.6% for the bagasse and 39.2% and 22.7% for the straw, respectively). This is a evidence that the potential of sugar production for bagasse and straw are almost the same. Laboratory experiments were carried out to compare the results of xylose yield and production of furfural after acid hydrolysis reactions for both biomasses in order to determine whether this process, commonly used for bagasse, can be used for straw. The variables that were evaluated were acid concentration (0.5 to 3.0 wt.%), reaction time (15-60min) and liquid-solid ratio (RSL - 0.1-0.2 wt.%). Concentrations of 42.72 g/L to 41.31 g/L of xylose were found to straw and bagasse, respectively, reaching xylose yields higher than 80% in laboratory reactions. Also acid hydrolysis reactions in pilot plant and enzymatic hydrolysis reactions in laboratory were carried out to evaluate the results of straw glucose yields. Also the results of xylose yields and production of inhibitors for these reactions were evaluated and compared to the data obtained in the laboratory. Concentrations of 35.2g/L of xylose and 27.3g/L of glucose were found for straw, reaching xylose yields close to 100% and glucose yields up to 64%, in pretreatment reactions in pilot plant and in enzymatic hydrolysis reactions in the laboratory. It was observed that acid concentration and solid: liquid ratio are the variables that most influence in the results of formation of xylose and glucose

A crescente demanda por tecnologias que produzam biocombustíveis de maneira sustentável vem incentivando a utilização de diversos materiais lignocelulósicos para tal finalidade. O objetivo deste trabalho foi comparar o potencial de produção de açúcares (glicose e xilose) da palha e do bagaço de cana-de-açúcar. Inicialmente, as duas biomassas foram caracterizadas, mostrando percentuais muito similares de celulose e hemicelulose (42,1% e 22,6% para o bagaço e 39,2% e 22,7% para a palha, respectivamente). Isto evidencia potenciais similares de produção de açúcares. Posteriormente, foram realizados experimentos em laboratório para comparar os resultados de rendimento de xilose e produção de furfural após as reações de hidrólise ácida das duas biomassas, com o intuito de verificar se este processo, comumente utilizado para o bagaço, pode ser utilizado para a palha. As variáveis que foram avaliadas foram a concentração de ácido (0,5-3,0%m/m), o tempo reacional (15-60min) e a relação sólido-líquido (RSL - 0,1-0,2m/m). Concentrações de 42,72g/L e de 41,31g/L de xilose foram encontradas para a palha e para o bagaço, respectivamente, alcançando rendimentos de xilose superiores a 80%, em reações em laboratório. Também foram realizados ensaios de hidrólise ácida em planta piloto e de hidrólise enzimática em laboratório para avaliar os resultados de rendimento de glicose da palha. Os resultados de rendimento de xilose e produção de inibidores para estas reações foram avaliados e comparados com os dados obtidos em laboratório. Concentrações de 35,2g/Lde xilose e de 27,3g/L de glicose foram encontradas para a palha, alcançando rendimentos de xilose próximos a 100% e de glicose superiores a 64%, em reações de pré-tratamento em planta piloto e em reações de hidrólise enzimática em laboratório. Os resultados evidenciaram que as variáveis concentração de ácido e relação sólido:líquido são as mais influenciam na produção de xilose e glicose / The growing demand for technologies that produce sustainable biofuels encourages the use of various lignocellulosic materials for this purpose. The aim of this study was to compare the potential production of sugars (glucose and xylose) from sugarcane straw and bagasse. First, the biomasses were characterized, showing very similar percentage of cellulose and hemicellulose (42.1% and 22.6% for the bagasse and 39.2% and 22.7% for the straw, respectively). This is a evidence that the potential of sugar production for bagasse and straw are almost the same. Laboratory experiments were carried out to compare the results of xylose yield and production of furfural after acid hydrolysis reactions for both biomasses in order to determine whether this process, commonly used for bagasse, can be used for straw. The variables that were evaluated were acid concentration (0.5 to 3.0 wt.%), reaction time (15-60min) and liquid-solid ratio (RSL - 0.1-0.2 wt.%). Concentrations of 42.72 g/L to 41.31 g/L of xylose were found to straw and bagasse, respectively, reaching xylose yields higher than 80% in laboratory reactions. Also acid hydrolysis reactions in pilot plant and enzymatic hydrolysis reactions in laboratory were carried out to evaluate the results of straw glucose yields. Also the results of xylose yields and production of inhibitors for these reactions were evaluated and compared to the data obtained in the laboratory. Concentrations of 35.2g/L of xylose and 27.3g/L of glucose were found for straw, reaching xylose yields close to 100% and glucose yields up to 64%, in pretreatment reactions in pilot plant and in enzymatic hydrolysis reactions in the laboratory. It was observed that acid concentration and solid: liquid ratio are the variables that most influence in the results of formation of xylose and glucose

Este trabalho descreve a utilização de GC×GC/qMS para a caracterização de bio-óleo obtido a partir da pirólise de palha de cana-de-açúcar e de suas frações resultantes do fracionamento usando solventes pressurizados. É o primeiro uso desta técnica com analisador quadrupolar para a caracterização de bio-óleo. A GC×GC/qMS aliada a algumas ferramentas computacionais, permitiu a identificação e classificação dos compostos de acordo com diversos fatores como a classe química, o número de átomos de carbono, o número de substituintes na cadeia carbônica, o massa molecular e os picos principais no espectro de massas. Utilizou-se também o sistema de LTPRI (índice de retenção linear com temperatura programada) para a confirmação da identificação de alguns dos compostos no bio-óleo e nas frações. Verificou-se um número total de 331 compostos tentativamente identificados no bio-óleo bruto e destes 166 foram confirmados por identificação LTPRI, em sua maioria compostos polares. A análise quantitativa comprovou que o bio-óleo de palha de cana-de-açúcar estudado é composto majoritariamente por fenóis (2-metilfenol, 3,4-dimetilfenol e 4-metilcatecol), além de aldeidos (4-hidróxibenzaldeído e siringaldeído), os quais após o fracionamento puderam ter suas concentrações determinadas na amostra de forma inequívoca pela técnica de cromatografia gasosa. O passo de fracionamento promoveu uma melhor seletividade dos compostos nas frações, permitindo a identificação de um maior número de compostos, assim como suas quantificações. / This work describes the use of GC×GC/qMS for the characterization of bio-oil from the pyrolysis of sugar cane straw and its fractions using pressurized solvent fractionation. This is the first use of this technique for a bio-oil characterization. The GC×GC/qMS allied to some computational tools, allowed the identification and classification of the compounds according manyfactors as chemical class, number of carbons, number of substituents in the carbonic side chain, molecular weight and main peaks in the mass fragmentation spectra. It was used also the LTPRI (linear-temperature-programmed retention index) system for the confirmation of identification of some of the compounds in the bio-oil and fractions. It was found a total number of 331 compounds tentatively identified in the crude bio-oil and 166 were confirmed by LTPRI identification, mostly polar compounds. The quantitative analysis showed that the bio-oil of sugar cane straw is composed mainly by phenols (Phenol, 2-methyl, Phenol, 3,4-dimethyl and Catechol, 4-methyl) and also by the aldehydes Benzaldehyde (4-hydroxy and Syringaldehyde), which after fractionation might have their concentrations determined in the sample so unequivocal by gas chromatography. The step of fractionation stimulated a better selectivity of the compounds in the fractions, permitting the identification of a larger number of compounds, as well as their concentrations.

O presente trabalho foi desenvolvido a partir de um experimento de campo, conduzido no período de setembro de 2000 a maio de 2001, na região canavieira de Piracicaba (SP), com a terceira soca da variedade SP 80-1842, cultivada em ARGISSOLO VERMELHO-AMARELO distrófico arenoso e colhida sem queima e mecanicamente. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência agronômica de diferentes fontes nitrogenadas em sistema de colheita de cana crua por meio de: a) medidas das perdas de nitrogênio por volatilização da amônia; b) avaliação do estado nutricional das plantas; c) avaliação de atributos químicos do solo; d) avaliação da produção de colmos e de açúcar; e) ava liação de atributos tecnológicos do caldo. A dose de nitrogênio foi 100 kg ha -1 de N em todos tratamentos, que também receberam 150 kg ha -1 de K2O aplicados como KCl. Utilizou-se o delineamento experimental em blocos completos casualizados, com sete níveis de fator em cinco repetições. Os fatores foram: T0 - testemunha, T1 - uréia, T2 - uran, T3- uréia + sulfato de amônio, T4 - Ajifer, T5 - uréia + gesso aplicados na superfície e T6 - Uréia incorporada. Perdas por volatilização de amônia foram avaliadas em T0, T1, T2, T3 e T4 por meio de coletores semi-aberto estáticos colocados em cada uma das parcelas em que estudou-se a volatilização. Foram colocadas seis bases distintas para cada coletor, onde aplicou-se as fontes nitrogenadas na dose de 100 kg ha -1 de N. O N-NH3 volatilizado foi retido em espumas embebidas em solução ácida e extraído com solução de KCl para posterior quantificação das perdas. Avaliações do estado nutricional das plantas, de atributos químicos do solo, de produtividade e qualidade foram efetuadas em todos tratamentos. A avaliação do estado nutricional foi feita pela análise química dos teores de nutrientes nas folhas que foram amostradas quatro meses após brotação das soqueiras. Atributos químicos do solo foram avaliados por meio de análises laboratoriais de amostras coletadas nas camadas de 0 a 5 e 5 a 10 cm de profundidade, aos três e cinco meses após aplicação dos tratamentos. A produção de colmos por hectare foi avaliada por ocasião da colheita, da mesma forma que atributos tecnológicos do caldo. Analisou-se teores de nutrientes na palha que foi amostrada aleatoriamente fora das parcelas em que aplicou-se a adubação nitrogenada. Os resultados mostraram que os tratamentos T1 e T3 apresentaram perdas por volatilização de aproximadamente 35% do N aplicado e que os tratamentos T2 e T4 apresentaram perdas de aproximadamente 15% e 9% do N aplicado, respectivamente. Teores foliares de N foram inversamente proporcionais às perdas por volatilização. A adubação nitrogenada e presença de palha aumentaram o teor de matéria orgânica nos 10 primeiros centímetros de solo. Sem a influência da adubação nitrogenada, ocorreu redução de 50% na massa seca da palhada. Não houve liberação de N e S mas a redução nas relações C/N e C/S indicou possibilidade de mineralização de nitrogênio e enxofre do resíduo vegetal. As soqueiras responderam em produtividade à adubação nitrogenada e às perdas ocorridas por volatilização de N-NH3. / The present work was advanced by a field experiment that was conducted from September 2000 to May 2001 in Piracicaba cane region with the variety SP 80-1842 in the third sugarcane cut, tilled in Arenic Kanhaplodults and with mechanical harvest without burning. The aim of this study was to evaluate the agronomic efficiency from nitrogen sources in sugarcane harvest system without burning. The efficiency was evaluated through: a) measure of N-NH3 losses, b) plant nutritional condition evaluations, c) soil chemical attribute evaluations, d) stem and sugar productions, e) sugarcane juice technological attribute evaluations. The nitrogen dose was standardized in 100 kg ha -1 in every treatment and in the same way to potassium fertilizer which dose was standardized in 150 kg ha -1 of K2O supplied by KCl. The experimental design was in complete randomized blocks with seven factor levels in five replications. The factors were: T0 – Control, T1 – Urea, T2 – Uan, T3 – Urea + ammonia sulfate, T4 – Ajifer, T5 – Urea + gypsum, T6 – Incorporated urea. Losses by ammonia volatilization were evaluated in the treatments T0, T1, T2, T3 and T4 by static semi-open NH3 collectors that were set in each experimental plot where N-NH3 losses were measured. Six different bases were set to each collector, which were applied dose to fit 100 kg ha –1 of nitrogen by different sources. The N-NH3 was collected by foam absorbers soaked in acid solution after that was extracted by KCl solution to be quantified later. Plant nutritional conditions, soil chemical attributes, productivity and quality were evaluated in every treatment. The plant nutritional conditions were evaluated by leaf chemical analysis and the leaves were sampled four months after the sugarcane sprout. Soil chemical attributes were evaluated by samples laboratories analyses and the samples were collected in 0-5 and 5-10 cm of depth four and six months after treatments application. The stem and sugar productivity and juice technological attributes were measured after the harvest. The straw was randomized sampled outside experimental plots and its nutrients content was determinate. The results showed that N-NH3 losses were nearly 35% of the nitroge n applied to T1 and T3 and losses in T2 and T4 were low, nearly 15% and 9%. The leaf diagnosis showed that leaves nitrogen content in treatments with low nitrogen losses was bigger than treatments where nitrogen losses were high. Nitrogen sources applied over the straw resulted in organic matter increase at the soil surface. It didn't happen straw nitrogen and sulfur liberation but the decrease in C/N and C/S relation indicated the possibility to happen nitrogen and sulfur liberation from the vegetal residue. The stalks of sugarcane answered in productivity to nitrogen fertilizer and to nitrogen losses.

Este trabalho descreve a utilização de GC×GC/qMS para a caracterização de bio-óleo obtido a partir da pirólise de palha de cana-de-açúcar e de suas frações resultantes do fracionamento usando solventes pressurizados. É o primeiro uso desta técnica com analisador quadrupolar para a caracterização de bio-óleo. A GC×GC/qMS aliada a algumas ferramentas computacionais, permitiu a identificação e classificação dos compostos de acordo com diversos fatores como a classe química, o número de átomos de carbono, o número de substituintes na cadeia carbônica, o massa molecular e os picos principais no espectro de massas. Utilizou-se também o sistema de LTPRI (índice de retenção linear com temperatura programada) para a confirmação da identificação de alguns dos compostos no bio-óleo e nas frações. Verificou-se um número total de 331 compostos tentativamente identificados no bio-óleo bruto e destes 166 foram confirmados por identificação LTPRI, em sua maioria compostos polares. A análise quantitativa comprovou que o bio-óleo de palha de cana-de-açúcar estudado é composto majoritariamente por fenóis (2-metilfenol, 3,4-dimetilfenol e 4-metilcatecol), além de aldeidos (4-hidróxibenzaldeído e siringaldeído), os quais após o fracionamento puderam ter suas concentrações determinadas na amostra de forma inequívoca pela técnica de cromatografia gasosa. O passo de fracionamento promoveu uma melhor seletividade dos compostos nas frações, permitindo a identificação de um maior número de compostos, assim como suas quantificações. / This work describes the use of GC×GC/qMS for the characterization of bio-oil from the pyrolysis of sugar cane straw and its fractions using pressurized solvent fractionation. This is the first use of this technique for a bio-oil characterization. The GC×GC/qMS allied to some computational tools, allowed the identification and classification of the compounds according manyfactors as chemical class, number of carbons, number of substituents in the carbonic side chain, molecular weight and main peaks in the mass fragmentation spectra. It was used also the LTPRI (linear-temperature-programmed retention index) system for the confirmation of identification of some of the compounds in the bio-oil and fractions. It was found a total number of 331 compounds tentatively identified in the crude bio-oil and 166 were confirmed by LTPRI identification, mostly polar compounds. The quantitative analysis showed that the bio-oil of sugar cane straw is composed mainly by phenols (Phenol, 2-methyl, Phenol, 3,4-dimethyl and Catechol, 4-methyl) and also by the aldehydes Benzaldehyde (4-hydroxy and Syringaldehyde), which after fractionation might have their concentrations determined in the sample so unequivocal by gas chromatography. The step of fractionation stimulated a better selectivity of the compounds in the fractions, permitting the identification of a larger number of compounds, as well as their concentrations.

The usage of crop residues, among other lignocellulosic biomass, has being considered a promising alternative feedstock for bioenergy (i.e., second generation ethanol - ethanol 2G and bioelectricity) production. With the adoption of sugarcane-mechanical harvesting in Brazil, in average 15 Mg ha-1 of straw are left on the field annually. Partial straw removal for bioenergy production has become a common practice, while partial straw retention on the field ensures several benefits for the soil-plant system. Efforts have being done in order to establish the best route to straw recovery from the field and defining the amount which meeting both needs. Thus, the aims of this study were: i) to establish a step-by-step guidelines to straw recovery from the field; ii) to determine the implications of increasing rates of straw removal on plant growth, stalk yield and stalk industrial quality; iii) to evaluate the effectiveness of straw-blanket raking practice on plant growth and yield, and iv) to use Soil Management Assessment Framework (SMAF) as a tool to perform an integrated approach of soil quality (SQ) under different rates of straw removal. To achieve the proposed goals, a 2-years experiment was set up within the dry and wet seasons at Valparaíso and Capivari, São Paulo, locations with different edaphoclimatic conditions. Increases of primary extractor fan\'s velocity on the harvester lead to placement and removal of straw rates proportionally to 0, 25, 50, 75 e 100%. After two years, parameters associated to the soil- chemical [(Phosphorus-P, Potassium-K and pH), physical-(bulk density) and biological- (microbial biomass carbon-MBC and SOC)] attributes were analyzed within the 0-5, 5-10, 10-20 and 20-30 cm. Under colder climatic condition, plant tillering improved by the increasing rates of straw removal, however plant growth and stalk yield are slightly affected by the straw management. Stalk harvested in the dry season presented higher industrial quality than those harvested within the wet season but this parameter is unaffected by straw removal. Further, under colder climatic condition, to rake the straw blanket enhanced plant tillering while plant growth and stalk yield were not influenced by raking the straw blanket. No straw removal increases P content on plant tissue, regardless of blanket management, especially under the poorest inherent soil condition. The SMAF tool was able to detect changes on soil quality under different rates of straw removal and Oxisol responds faster to straw removal management than Ultisol in the short term. Total straw removal leaded to Oxisoil physical quality degradation; among the soil attributes, soil-physical attribute within the 0-10 cm is correlated with stalk yield. The partial straw removal for bioenergy production leads to the optimization on sugarcane biomass usage. However, the appropriate rate of straw to be removed is site specific and ranged 4-9 Mg ha-1 under the conditions in which this study was performed. The stalk yield was unaffected by raking the straw blanket. The monitoring of SOC, adoption of traffic controller and application of subproducts from the sugarcane industry are strategies to increase soil quality and, consequently, the sustainability of the crop cultivation. / O uso de resíduos culturais, dentre outros tipos de biomassa lignocelulósica, tem sido considerado uma alternativa promissora para produção de bioenergia (etanol de segunda geração e bioeletricidade). Com a implementação da colheita mecanizada da cana-de-açúcar no Brasil, em média 15 Mg ha-1 palha são deixadas no campo anualmente. A utilização de parte deste resíduo para produção de bioenergia tem se tornado uma prática comum, enquanto a manutenção de parte da palha no campo viabiliza vários benefícios ao sistema solo-planta. Esforços têm sido feitos a fim de estabelecer a melhor rota para remoção da palha do campo e definir a quantidade que atenda ambas demandas. Assim, os objetivos deste estudo foram: i) estabelecer um guia que viabilize a remoção de diferentes taxas de palha; ii) determinar as implicações oriundas da remoção de taxas de palha no crescimento, produtividade e qualidade tecnológica de colmos; iii) avaliar a eficácia do enleiramento da camada de palha sobre o crescimento e produtividade da cultura e, iv) utilizar Soil Management Assessment Framework (SMAF) como ferramenta para avaliar de modo integrado os efeitos da remoção de diferentes taxas de remoção de palha sobre a qualidade do solo (QS). Para tanto, foram conduzidos quatro ensaios, sendo um na estação seca e outro na estação úmida em dois locais: Capivarí e Valparaíso, SP; locais com diferentes condições edafoclimáticas. Crescentes rotações no extrator primário da colhedora viabilizaram a deposição e remoção de taxas de palha proporcionais a 0, 25, 50, 75 e 100%. Após dois anos, análises de parâmetros associados aos atributos químicos [(P, K, pH), físicos (densidade) e biológicos (carbono da biomassa microbiana - MBC e SOC)] do solo foram realizadas nas profundidades 0- 5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm. Em condições climática mais fria, a remoção de crescentes quantidades de palha melhora o perfilhamento da cultura; entretanto, o crescimento e produtividade de colmo são pouco afetadas pelo manejo da palha. A qualidade tecnológica de colmos colhidos na época seca é superior aos colhidos na época úmida, entretanto, este parâmetro não é afetado pela remoção de crescentes quantidades de palha. Sobre condições climática mais fria, o perfilhamento é beneficiado pelo enleiramento da palha, ao passo que tanto o crescimento quanto a produtividade são insensíveis à essa prática. A retenção da palha aumenta o conteúdo de P no tecido vegetal, especialmente em solo naturalmente pouco fértil. A SMAF foi capaz de detectar alterações na QS em função da remoção de taxas de palha; sendo o Latossolo Vermelho distrófico típico o mais afetado pela remoção da palha em relação ao Argissolo Vermelho- Amarelo distrófico típico em curto prazo. A remoção total da palha promoveu degradação física do primeiro tipo de solo; dentre os atributos do solo avaliados, o atributo físico na profundidade 0-10 cm está correlacionado com a produtividade da cultura. A remoção parcial da palha de canade- açúcar para produção de bioenergia promove otimização no uso da biomassa da cultura. Entretanto, a taxa de palha a ser removida é intrínseca para cada local e variou de 4-9 Mg ha-1 neste estudo. A produtividade é insensível ao enleiramento da palha. O monitoramento nos teores de carbono do solo, a adoção do controle de tráfego de máquinas e a aplicação de resíduos da agroindústria canavieira podem ser estratégias adotadas para melhorar a QS e, por consequência, a sustentabilidade de cultivo da cana-de-açúcar.

Após as crises de petróleo ocorridas no século passado, vários países buscaram o desenvolvimento de novos combustíveis a fim de reduzir a dependência deste recurso natural. O Brasil foi um deles e criou o Programa Nacional do Álcool (Pró-Álcool) para incentivar a produção de etanol. Hoje, mais de 80% da frota nacional de veículos rodam ou somente com etanol ou com a mistura de gasolina e etanol. Para atender a crescente demanda de etanol, sem competir com áreas cultiváveis voltadas para produção de alimentos, fontes de materiais lignocelulósicos podem ser utilizadas com o intuito de se aproveitar a fração celulósica para obtenção de açúcar fermentável. Neste trabalho propôs-se avaliar o efeito de tecnologias de pré-tratamento dos subprodutos sucroalcooleiros (bagaço e palha de cana), seguida ou não de uma etapa de deslignificação, sobre a conversão enzimática da celulose de cada biomassa vegetal. Os materiais lignocelulósicos foram pré-tratados por explosão a vapor (bagaço), impregnação a vapor (palha) e por ultrassom (bagaço e palha). A etapa de pré-tratamento por explosão a vapor foi realizada no reator industrial de 5 m3 sob a condição de 200°C por 7min, das Usinas de Açúcar, Álcool e Biodiesel Vale do Rosário. A etapa de pré-tratamento por impregnação de vapor foi realizada em reator de 20 L sob as condições de 180, 185, 190, 195 °C por 10 min e 190°C por 15 min. Já a etapa de pré-tratamento por ultrassom foi realizada em banho de ultrassom a 55°C por 40 min e radiação de 40 kHz/120W. Os materiais pré-tratados foram deslignificados sob a condição de NaOH 1% (m/v), 100°C por 1h, variando somente o tamanho reator em função da quantidade de biomassa disponível. Para o bagaço explodido a vapor, a deslignificação organosolv também foi testada, variando as condições numa matriz de planejamento L18 de Taguchi. Os ensaios de hidrólise enzimática foram realizados empregando Celluclast 1.5L (15 FPU/g de amostra) e ?-Glucosidase (10 UI/g de amostra). Das três técnicas de pré-tratamento avaliadas (explosão a vapor, impregnação a vapor e ultrassom), somente os métodos baseados em vapor foram eficientes na desagregação dos constituintes dos subprodutos sucroalcooleiros. Esses métodos foram capazes de remover grande parte da hemicelulose (acima de 70%) e uma parte da lignina (<40%), elevando a digestibilidade da celulose pelas enzimas celulolíticas (conversão de 66 a 68%). O método de pré-tratamento com ultrassom provocou o aumento da recalcitrância dos materiais lignocelulósicos tanto para o agente deslignificante (soda cáustica) como para as celulases, sendo, portanto, um método não indicado, dentro da faixa das condições avaliadas, para um processo de conversão dos subprodutos sucroalcooleiros em açúcares fermentáveis. A etapa de deslignificação com soda cáustica foi essencial para elevar a digestibilidade dos materiais lignocelulósicos pré-tratados por explosão a vapor ou com ultrassom. Entretanto, para a palha pré-tratada hidrotermicamente, a etapa de extração alcalina não promoveu um efeito positivo sobre a conversão enzimática de celulose. De forma geral, observou-se que o bagaço de cana apresenta um potencial ligeiramente maior para conversão em açúcares fermentáveis em comparação com a palha de cana. / After the oil crises occurred in the last century, many countries have been to develop new fuels to reduce dependence on this natural resource. Brazil was one of them and created the National Alcohol Program (Pro-álcool) to promote the production of ethanol. Today, more than 80% of the national vehicles run on ethanol or with a mixture of gasoline and ethanol. To supply the growing demand for ethanol, without it to affect the food production farmland, sources of lignocellulosic materials can be used in order to take advantage of the cellulosic fraction for production of fermentable sugar. This work had objective to evaluate the effect of pretreatment technologies of sugarcane byproducts (bagasse and straw), followed or not by a stage of delignification, on the cellulose enzymatic conversion of each biomass. The lignocellulosic materials were pretreated by steam explosion (bagasse), vapor impregnation (straw) and ultrasound (bagasse and straw). The steam explosion pretreatment was carried out in 5 m3 industrial reactor under the condition of 200 °C for 7 min, from Usinas de Açúcar, Álcool e Biodiesel Vale do Rosário. The steam impregnation pretreatment was carried out in 20 L reactor under conditions of 180, 185, 190, 195 °C for 10 min and 190 °C for 15 min. The ultrasound pretreatment was performed in the ultrasonic bath at 55 °C for 40 min and 40 kHz/120W radiation. The pretreated materials were deslignified on condition of 1% (w/v) NaOH, 100 °C for 1 h, using different sizes of reactors due to amount of biomass available. For the steam exploded bagasse, one stage of organosolv delignification was also tested varying the conditions in a L18 Taguchi matrix. The enzymatic hydrolysis tests were performed using Celluclast 1.5L (15 FPU/g of material) and ?-Glucosidase (10 IU/g of material). From three pretreatment techniques evaluated (steam explosion, steam impregnation and ultrasonic), only the vapor-based methods were efficient in the breakdown of the constituents of sugarcane byproducts. These methods were able to remove most of the hemicellulose (above 70%) and a part of the lignin (<40%), increasing the cellulose digestibility by cellulolytic enzymes (conversion 66-68%). The ultrasound pretreatment increases the recalcitrance of lignocellulosic materials both for the caustic soda and for cellulases. Therefore, this pretreatment method is not indicated, within the conditions range assessed, for a conversion process of sugarcane byproducts to fermentable sugars. The delignification stage with caustic soda was essential to increase the digestibility of lignocellulosic materials pretreated by steam explosion or ultrasound. However, for the straw pretreated hydrothermically, the alkaline extraction did not cause a positive effect on the enzymatic conversion of cellulose. Overall, it was observed that sugarcane bagasse has a slightly higher potential for conversion to fermentable sugars in relation to sugarcane straw.

Uma das alternativas para aumentar a participação das fontes renováveis na matriz energética brasileira é a utilização do etanol. Este pode ser obtido a partir de diversas matérias primas, que no Brasil destaca-se a produção a partir da cana de açúcar. No processo de produção de etanol há vários resíduos que já vem sendo utilizados como co-produtos. De acordo com a literatura é reduzido o volume de estudos acerca do aproveitamento da palha da cana de açúcar como elemento de viabilização para cadeia produtiva. Uma das alternativas para sua utilização seria a fabricação de novos materiais compósitos. Esses materiais são uma alternativa interessante para a substituição dos materiais sintéticos amplamente utilizados pela sociedade atual, pois, além de apresentarem menor custo de produção pode reduzir a poluição causada pelos materiais sintéticos. Diante do exposto, este trabalho propõe a produção de materiais compósitos confeccionados a partir de um resíduo agroenergético da produção de etanol, a palha da cana-de-açúcar, juntamente com resina. Foram produzidos materiais com diferentes proporções de palha/resina (50/50, 30/70 e 10/90). Para a caracterização do novo material obtido foram realizados testes de densidade, umidade, absorção de água e inchamento, ensaios de compressão e flexão estática. Os resultados mostraram que os materiais obtidos apresentam propriedades físicas satisfatórias. Quanto às propriedades mecânicas, a tensão de ruptura atingiu valores entre 0,21 e 1,3 MPa, o módulo de elasticidade variou entre 760,77 e 2.500,20 MPa e o módulo de ruptura entre 1,19 a 4,17 MPa / One of the alternatives for increasing the participation of renewable sources in the Brazilian energy matrix is the use of ethanol. This can be obtained from various raw materials, which in Brazil is the production from sugarcane that stands out. In the ethanol production process there are several waste which has been used as co-products. According to the literature about GMPs, practically no studies exist on sugarcane straw as an element of feasibility to production chain. One of the alternatives for its use would be the manufacture of new composite materials. These materials are an interesting alternative to the replacement of synthetic materials widely used by current society, because, besides having a lower cost of production, it can also reduce pollution by synthetic materials. Given the above, this paper proposes the production of composite materials made from a agroenergy residue in the production of ethanol from sugarcane straw, along with resin. Materials were produced with different proportions of straw/resin (50/50, 30/70 and 10/90). For the characterization of the new material obtained were performed tests of density, humidity, water absorption and swelling, compression and bending. The results showed that the materials obtained have satisfactory physical properties. Regarding mechanical properties, the breakdown voltage reached values between 0.21 and 1.3 MPa, the modulus of elasticity ranged between 2,500 and 760.77 MPa and the modulus of rupture between 1.19 to 4.17 MPa.