Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-31Bitstream added on 2014-06-13T21:00:04Z : No. of bitstreams: 1 kabbach_lga_me_ilha.pdf: 1304137 bytes, checksum: 4d27a1647eb7faec1daae444b78ae6ed (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo que quantificasse o impacto gerado pelo transporte da palha para a indústria no dimensionamento da frota, no valor dos investimentos iniciais para aquisição dos equipamentos do corte, carregamento e transporte (CCT) mecanizados da cana-de-açúcar picada sem queima e na viabilidade econômica dessas operações. Os estudos foram conduzidos em parceria com uma empresa do setor sucroalcooleiro localizada na região Oeste do Estado de São Paulo, durante os anos de 2007 e 2008. A metodologia proposta foi composta pelo acompanhamento das atividades rotineiras da empresa, visando à obtenção de dados reais de campo. Os equipamentos utilizados nas operações foram divididos em sistemas: corte mecânico, carregamento, transporte e apoio. Se for opção da empresa a colheita integral da cana-de-açúcar sem a separação da palha do colmo no campo, os equipamentos industriais deverão ser adequados para a realização da separação da palha do colmo a seco. Ao se simular os dois tipos de colheita mecanizada (com e sem palha) se obtêm duas configurações diferentes para a quantidade de ART perdido com acréscimo de palha na moagem, assim como quantidades diferentes de geração de energia para venda. Para a análise de viabilidade econômica dos dois sistemas estudados, foi estruturado um fluxo de caixa, onde é possível verificar os valores das entradas e saídas dos recursos e produtos. Os resultados mostram que a presença da palha interfere no dimensionamento dos equipamentos envolvidos do CCT, fazendo assim, com que os investimentos sejam diferentes. O custo operacional total (COT) em R$/hectare também foi mais oneroso no sistema em que não se separa a palha dos colmos devido à redução na capacidade de campo. O aumento do potencial de exportação de energia elétrica, devido à presença da palha na indústria, faz com que... / This study had the goal to quantify the impact generated by the transport of straw to factory in the fleet sizing, value of initial investments for equipment purchase involved in cut, loading and transportation (CCT) mechanized of chopped sugarcane without burning and in the economic viability of these operations. The studies were conducted in partnership with a company located in Western part of São Paulo State, during the years 2007 and 2008. The proposed methodology was composed of monitoring the daily activities of this company, aiming at collecting real field data. The equipment used in operations were divided into systems: mechanical cutting, loading, transportation and support. If the company chose the sugarcane harvesting without separating the straw in the field, the industrial equipment expected to change. By simulating the two types of mechanical harvesting (with and without straw) gets two different settings for the amount of lost ART with straw increase in the crushing, as well different amounts of power generation for sale. For the analysis of economic feasibility of the two systems studied, was structured cash flow, where it‟s possible checking the values of inputs and outputs of resources and products. The results showed that the presence of straw interferes in the equipment sizing involved in the CCT, making the investments different. The total operational cost (COT) in R$/hectare was also more expensive in the system that does not separate the straw due to the reduction in the field capacity. The increase in the export potential of electricity, due to the presence of straw in the factory, makes this system feasible, thus covering the difference found between the investment and the operational costs

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-01-19Bitstream added on 2014-06-13T19:40:03Z : No. of bitstreams: 1 tokura_lk_dr_botfca.pdf: 1103503 bytes, checksum: c13458e08e332be0ff5bbff0fa6c279c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de pontas de pulverização e da palha de milheto na deposição da calda aplicada sobre seis espécies de plantas daninhas. Foram utilizadas cinco pontas de pulverização (XR 11002; TJ60 11002; AI 110015; TJ60 11006 e TX-VK8), seis espécies de plantas daninhas (Ipomoea grandifolia; Euphorbia heterophylla; Commelina benghalensis; Bidens pilosa; Brachiaria plantaginea e Sida rhombifolia) e a condição sem e com presença de 5t.ha-1 de palha de milheto na deposição da calda aplicada. As pulverizações nas plântulas foram realizadas em pósemergência inicial (duas a quatro folhas) utilizando o corante FDC-1 Azul Brilhante (concentração de 0,8%), como solução traçadora. A pressão e o volume de aplicação (L.h-1) para cada ponta de pulverização foram realizados de acordo com as informações fornecidas pelo fabricante. No primeiro estudo foram realizados seis experimentos, sendo que 10 plântulas de cada espécie foram lavadas com 50mL de água destilada e a quantidade de solução tracadora estimada em densidade óptica de 630nm. No segundo estudo, cada plântula foi lavada com 25mL de água destilada permitindo estabelecer a quantidade de solução traçadora ou a solução de aplicação depositada em cada planta. Todos os experimentos foram realizados em delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições e 10 plântulas de cada espécie em esquema fatorial 2x5 e as médias comparadas pelo teste t ao nível de 5% de probabilidade. No segundo estudo, os valores de deposição foram ajustados ao modelo de Gompertz. Em termos médios, a presença de 5t.ha-1 de palha de milheto reduziu em 20,12%, a 2 deposição de calda de aplicação na condição de pós-emergência inicial. A grande variabilidade dos depósitos unitários inviabiliza a comparação das pontas a partir de valores médios, modais ou medianos para... . / The aim of this reserch was to evaluate the effects of pearl millet on the deposition of application solution on six weed species. It were studyed five nozzle tip types (XR 11002; TJ60 11002; AI 110015; TJ60 11006 and TX-VK8), six weed species (Ipomoea grandifolia; Euphorbia heterophylla; Commelina benghalensis; Bidens pilosa; Brachiaria plantaginea and Sida rhombifolia) and the conditions without and with 5t.ha-1 of pearl millet mulch. The applications were carried out in early post-emergence (two and four leaves) using the dye FDC-1 (at the concentration of 0,8%) as a tracer. The pressure and the application volume (L.ha-1) were selected for each nozzle tip types according to the information of the dealers. In the first set of six experiments, ten plants of each species were 4 washed in destilled water and the amount of traces was stimated by the aplical density at 630nm. In the second set of experiments, each plant was washed in destilled water allowing to stablish the ammount of tracer or application solution deposited on each plant. All the experiments were designed completelly randomized with four replications and ten plants of each species per plot. In average, the presence of 5t.ha-1 of pearl millet mulch reduced in 20,12% the deposition in early post-emergence. The great variability of the unitary deposits makes unfeasible the comparison of the application technologies using mean, modal and median values. The most apropriate characteristics to compare of the quality of the applications accomplished with different points, correspond to the functions of non accumulated frequencies and the values of deposits associated to the lowest percentis of the accumulated frequencies. In the presence of mulch, the species of E. heterophylla, B. pilosa, B. plantaginea and S. rhombifolia were the most difficult be reached by the application droplets. For these species, the best results... (Complete abstract, click electronic address below).

Este trabalho tem como objetivo analisar a influencia da configuração física do sistema de espalhamento de palha em colheitadeira de grãos na eficiência do espalhamento da palha, visando cobertura mais uniforme do solo de cultivo. Tal processo produzirá melhoramentos no próximo plantio, pois espalhamento mais uniforme de palha evita perdas de nutrientes do solo por incidência luz solar, assim como previne erosão hídrica e eólica. Para analisar a influencia dos parâmetros da configuração física do sistema espalhador de palha foram realizados testes alterando parâmetros como quantidade de pás, ângulo de pás, rotação dos rotores, diâmetro dos rotores, defletor central e vazão de material. Devido à importância econômica no cenário nacional e mundial, utilizou-se a cultura de soja e os testes foram realizados em laboratório seguindo as normas da Sociedade Americana de Engenheiros Agrícolas e Biológicos (ASAE). O trabalho visa fornecer dados que auxiliem designers no desenvolvimento de novos projetos de gerenciamento de resíduos, de modo que venham a aumentar a eficiência desses sistemas, contribuindo com o crescimento da agricultura em no país. Os resultados apontam que a geometria do defletor central apresenta o parâmetro de maior influencia na uniformidade de cobertura da palha ao solo. / The objective of this work is to analyze the influence of the physical configuration of the straw spread system in grain harvester on the efficiency of the straw spread, aiming at a more uniform coverage of the crop soil. This process will produce improvements in the next planting, because more uniform straw spread prevents soil nutrient losses by sunlight, as well as prevent water and wind erosion. In order to analyze the influence of the parameters of the physical configuration of the straw spreader system, tests were performed changing parameters such as blade quantity, blade angle, rotor rotation, rotor diameter, central deflector and material flow. Due to the economic importance in the national and world scenario, the soybean crop was used and the tests were carried out in laboratory according to the standards of the American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASAE). The work aims to provide data to assist designers in the development of new waste management projects, so that they will increase the efficiency of these systems, contributing to the growth of agriculture in the country. The results indicate that the geometry of the central baffle presents the parameter of greatest influence on the uniformity of covering of the straw to the soil.

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.

Emissões de N2 e N2O reduzem a eficiência da adubação e podem causar danos ambientais. O método do traçador isotópico (15N) é indicado para medições de N2 e N2O, masnão há relatos de sua utilização no Brasil na quantificação desses gases.O objetivo deste estudo foi adaptar o método do traçador 15N às condições brasileiras para quantificar N2 e N2O derivados do fertilizante aplicado à cana-de-açúcar. Para o ajuste do métodoforam conduzidos três experimentos: um em condições controladas e dois em condições de campo. Em ambiente controlado foram utilizados três solos com diferentes classes texturais. A influência da umidade (40, 60 e 80% da capacidade máxima de retenção de água - CMRA) e da adição ou não de dextrose (500 mgkg-1 de C), foram outros parâmetros avaliados. O K15NO3enriquecido em 23,24% em átomos de 15N foi a fonte de N (100 mg kg-1 de N) utilizada. Os trabalhos de campo foram realizados em Latossolo Vermelho da região de Piracicaba-SP, em área de canade- açúcar sem despalha a fogo. No segundo experimento, foram testadas: fontes de N (15ureia e 15NH4 15NO3, ambos com 31,9% em átomos de 15N); doses de N (55 e 110 kg ha-1); com e sem vinhaça (100 m3 ha-1). No terceiro foram testadas doses de N (70 e 140 kg ha-1)na forma de 15NH4 15NO3; doses de vinhaça (75 e 150 m3 ha-1); com e sem a cobertura de palha (11 Mg ha-1). Em cada experimento, buscou-se aprimorar o protocolo de coleta, preparo e análise dos gases. No primeiro experimento observou-se que somente tratamentos com dextrose emitiram N2O, sendo as emissões aumentadas com a elevação da CMRA de 40 para 60%.Perdas de N (N2 + N2O) do K15NO3variaram de 0,04 a 48,26%. No segundo experimento não foram observadas emissões nos tratamentos com 15ureia. Nos tratamentos com 15NH4 15NO3, somente N2O foi detectado.A vinhaça potencializou as emissões de N2O, mas os fatores de emissão ficaram abaixo de 0,4%. A não detecção do N2 levantou a hipótese que o enriquecimento isotópico dos fertilizantes foi insuficiente para marcar o N2 do interior das câmaras. Então, no último experimento, utilizou-se o 15NH4 15NO3enriquecido a 98 e a 10,43% para as determinações de N2 e N2O, respectivamente. Neste experimento a manutenção da palha intensificou as emissões de N2O proveniente do 15NH4 15NO3; a umidade, a temperatura, o Nmineral e o C-lábil do solo não apresentaram correlações significativas com emissões de N2O. Os fatores de emissão foram inferiores a 0,2%. No último experimento, também não foi detectado o N2, sugerindo que o N2O tenha sido o produto final da desnitrificação nos experimentos de campo. Os resultados mostraram que as adaptações realizadas no método do traçador 15N foram eficazes para a quantificação dos gases. Outras adaptações, entretanto, deverão surgir à medida que a adoção do método do traçador 15N se intensifique no Brasil / N2 and N2O emissions decrease the fertilization efficiency and can cause environmental damages. The 15N tracer method is used to measure N2 and N2O emissions, but there are no reports of its application in Brazil. The objective of the present study was to adapt the 15N tracer method to Brazilian conditions to quantify the N2 and N2O from fertilizers applied in sugarcane crop. Three experiments were conducted to adjusting the method: one in controlled conditions and the others in field. In controlled conditions, three soils with distinct textural class were evaluated. It was measured the moisture content (40, 60 and 80 % of water holding capacity - CMRA) and two levels of dextrose (0 and 500 mg C kg-1). K15NO3 (23.24 atom% 15N) was the N source used (100 mg kg-1). The field experiments were carried out on a RhodicDystrudox in Piracicaba region, Sao Paulo state. In the second experiment, two N sources (urea and NH4NO3, both with 31.9 atom% 15N), two N levels (55 and 110 kg ha-1) and two vinasse addition levels (0 and 100 m³ ha-1) were evaluated. In the third experiment, two N levels (70 and 140 kg ha-1) using 15NH4 15NO3 as N source, two vinasse levels (75 and 150 m³ ha-1) and the presence (11 Mg ha-1) or not of straw covering were evaluated. In each experiment, we try to improve our sampling protocol, gases preparing and analysis based on the limitations detected. In the first experiment, the N2O emissions occurred only in dextrose presence and were increased when the CMRA was raised to 60%. The N losses (N2+N2O) from K15NO3 varied from 0.04 to 48.26%. In the second experiment, it was not observed N2O emission with urea fertilization. In the treatments with NH4NO3 fertilization, it was only observed N2O emission. The vinasse application potentiated the N2O emissions, but the emissions factors were below 0.4 %. We believed that fertilizer isotopic enrichment was not sufficient to label the N2 inside chambers and because of this it was not possible measure N2 emission. So, in the last experiment, we used the 15NH4 15NO3 enriched with 98 and 10.43 atom% 15N to measure the N2 and N2O emission, respectively. In the same experiment, the straw maintenance on soil surface increased the N2O emissions from NH4NO3. The moisture, temperature, N-mineral and the C-labile were not significantly correlated with N2O emissions. The emissions factors were under of 0.2%. In the last experiment, likewise, it was not detected N2 emission, suggesting that the final product from denitrification was N2O in field experiments. Our results showed that adaptations realized in 15N tracer method were effective to quantify gases emissions. However, others adaptations can arise as result of intensification in adoption of 15N tracer method in Brazil

Concerns about global warming and climate change have triggered a growing demand for renewable energy. In this scenario, the interest in using sugarcane straw as raw material for energy production has increased. However, straw plays an important role in maintaining soil quality. In addition, uncertainties as to produced straw amount and the straw removal impact on the stalk yield have raised doubts as to the use this raw material. In this sense, the objective this study was evaluate the short-term (2-year) the sugarcane straw removal impacts on soil and yield modeling of sugarcane stalk and straw, using soil attributes of different layers. Two experiments were carried out in São Paulo state, Brazil: one at Capivari (sandy clay loam soil) and another at Valparaíso (sandy loam soil). We have tested five rates of straw removal (i.e., equivalent to 0, 25, 50, 75 and 100 %). Soil samples were taken from 0-2.5, 2.5-5, 5-10, 10-20 and 20-30 cm layers to analyze pH, total C and N, P, K, Ca, Mg, bulk density and soil penetration resistance. Plant samples were collected to determine the straw and stalk yield. The impacts caused by straw removal differed between the areas, however, they concentrated on the more soil superficial layer. In sandy clay loam soil, straw removal led to organic carbon depletion and soil compaction, while in the sandy loam soil the chemical attributes (i.e. Ca and Mg contents) were the most impacted. In general, the results suggest that straw removal causes reduction more significant in soil quality for the sandy clay loam soil. The results indicate the possibility to remove about half-straw amount deposited on soil\'s surface (8.7 Mg ha-1 straw remaining) without causing severe implications on the quality of this soil. In contrast, although any amount of straw was sufficient to cause alterations the quality of the sandy loam soil, these impacts were less intense and are not magnified with the increase of straw removal. It was possible to model sugarcane straw and stalk yield using soil attributes. The 0-20 cm layer was the most important layer in the stalk yield definition, whereas the 0-5 cm layer, which the impacts caused by the straw removal were concentrated, was less important. Thus, we noticed that impacts caused to soil by straw removal have little influence on crop productivity. Straw prediction has proved more complex and possibly requires additional information (e.g crop and climate information) for good results to be obtained. Overall, the results suggest that the planned removal of straw for energy purposes can occur in a sustainable way, but should take into account site conditions, e.g soil properties. However, long-term research with different approaches is still necessary, both to follow up and confirm our results, and to develop ways to reduce damage caused by this activity. / Preocupações acerca do aquecimento global e mudanças climáticas tem provocado uma crescente demanda por energias renováveis. Nesse cenário, tem aumentado o interesse em utilizar a palha de cana-de-açúcar como matéria prima para produção de energia. Contudo, a palha desempenha importante papel na manutenção da qualidade do solo. Aliado a isso, incertezas quanto a quantidade de palha produzida e o impacto da remoção da palha na produção de colmos tem levantado duvidas quanto ao uso dessa matéria prima. Nesse sentido, o objetivo desse estudo foi avaliar a curto prazo (2 anos) os impactos da remoção da palha de cana-de-açucar no solo, e modelar a produção de palha e colmo de cana-de-açucar utilizando atributos do solo de diferentes camadas. Para tanto, foram conduzidos dois experimentos nos municípios de Capivari (solo de textura média) e Valparaíso (solo de textura arenosa), estado de São Paulo, Brasil. Foram testados cinco taxas de remoção de palha (i.e., equivalentes a 0, 25, 50, 75 e 100 %). Amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-2,5, 2,5-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm de profundidade para determinação de C, N, pH, P, K, Ca, Mg, densidade do solo e resistência do solo a penetração. Amostras de planta foram coletadas para determinar a produção de colmo e palha. Os impactos causados pela remoção da palha diferiu entre as áreas, no entato, se concentraram na camada mais superficial do solo. No solo de textura média a remoção da palha levou a depleção do carbono orgânico e a compactação do solo, enquanto que, no solo de textura arenosa os atributos químicos (i.e teores de Ca e Mg) foram os mais impactados. Os resultados indicam a possibilidade de remover cerca de metade da quantidade de palha depositada sobre o solo (8.7 Mg ha-1 palha remanecente) sem causar graves implicações na qualidade deste solo. Em contraste, no solo de textura arenosa, qualquer quantidade de palha foi suficiente para causar alterações na qualidade do solo, contudo, essas alterações foram menos intensas e não aumentaram com as taxas de remoção da palha. Foi possível modelar a produção de colmo e palha de cana-de-açucar utilizando atributos do solo. A camada 0-20 cm foi a mais importante na definição da produção de colmos, ao passo que a camada 0-5 cm, camada em que se concentra os impactos causados pela remoção da palha, foi menos importante. Assim, notamos que os impactos causados ao solo pela remoção da palha tem pouca influencia na produtividade da cultura. A predição da palha se mostrou mais complexa e possivelmente requer informações adicionas (e.g informações da cultivar e de clima) para que bons resultados sejam obtidos. No geral, os resultados sugerem que a remoção planejada da palha para fins energéticos pode ocorre de maneira susutentável, porém deve levar em conta condições locais, e.g propriedades do solo. Contudo, pesquisas de longo prazo com diferentes abordagens ainda são necessárias, tanto para acompanhar e confirmar nossos resultados, como para desenvolver soluções que atenuem os danos causados por esta atividade.

Orientador: Arnaldo César da Silva Walter / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:40:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_DaniloJose_M.pdf: 1240411 bytes, checksum: 5887d6534bb4ffb2821f350141189bab (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Atualmente, os sistemas de cogeração das usinas de açúcar e etanol operam com o bagaço de cana disponível, mas há perspectivas de que no futuro seja possível a produção de etanol a partir da sua hidrólise, devido à grande disponibilidade nas usinas e a seu baixo custo. Há, então, interesse na análise da operação dos sistemas de cogeração utilizando apenas a palha da cana, cuja disponibilidade aumenta na medida em que avança a colheita mecanizada. Ocorre que a palha é uma biomassa potencialmente problemática se a geração de vapor ocorrer a temperaturas elevadas, podendo haver a formação de depósitos, incrustações e corrosão das superfícies de troca térmica. Os pré-tratamentos convencionais impõem a lavagem da biomassa, para redução da concentração de alguns inorgânicos críticos, mas tal alternativa não é adequada dos pontos de vista ambiental, econômico e energético. Nesta dissertação foram consideradas duas configurações alternativas dos sistemas de cogeração. No Caso 1, que corresponde a uma solução elementar e mais segura, a geração de vapor ocorre a temperaturas abaixo de 400°C, e a pressões compatíveis. Já no Caso 2, a geração de vapor só com queima da palha ocorre a pressões elevadas, mas sempre com temperaturas abaixo de 400°C, e o superaquecimento externo do vapor é feito com queima do biogás produzido no processo de biodigestão da vinhaça. Em ambos os casos foram impostas condições de contorno que correspondem à disponibilidade máxima de palha de cana (50% da existente no campo), necessidade de atendimento da demanda de vapor de processo, e geração de eletricidade para, no mínimo, garantir a auto-suficiência da unidade industrial. O Caso 2 tem vantagens em um contexto em que há necessidade de produção de eletricidade excedente e quando a opção é economicamente viável. A análise de viabilidade econômica não era objetivo desta dissertação. A produção de eletricidade excedente no Caso 2 é considerável, tendo em conta a baixa disponibilidade de biomassa, mas os resultados podem ser melhorados, já que não foi feita a otimização do sistema do ponto de vista termodinâmico / Abstract: Currently, the cogeneration systems installed in sugarcane mills operate only burning sugarcane bagasse but in the future this biomass can be used as raw material for the production ethanol through the hydrolysis. Sugarcane bagasse has been considered for hydrolysis due to its availability at the mill site and to its lower cost. As consequence, there is interest on assessing cogeneration systems only burning sugarcane trash, also because its availability is increasing due to the continuous growth of the mechanized harvesting. However, burning sugarcane trash could be problematic if steam is raised at high temperatures, and operational problems as slagging, fouling and corrosion of the heat transfer surfaces are predicted. The conventional pre-treatment for reducing the concentration of critical inorganic components are mostly based on leaching; this process seems inadequate from an environmental, economic and energetic point of view. In this dissertation two alternative cogeneration systems were analyzed. The so-called Case 1 is a basic solution that allows the reduction of operational risks, in which steam is raised at temperatures below 400°C and at compatible pressures. In Case 2 steam is raised at temperatures below 400°C but at high pressures, and is subsequently superheated outside the boiler, using as fuel the biogas produced from vinasse biodigestion. In both cases the conditions imposed are: maximum sugarcane trash availability corresponds to 50% of the amount available at the field, before harvesting; steam demand shall be always matched; and electricity production should be enough, at least, for matching the industrial demand. Case 2 has advantages in case surplus electricity is necessary and in case of economic feasibility, but this was not an aim in this dissertation. Surplus electricity in Case 2 can be considered significant, taking into account the constraints regarding sugarcane availability. Case 2 results could be improved as the analyzed cogeneration system was not optimized from a thermodynamic point of view / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

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.

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o potencial de linhagens termotolerantes da espécie Kluyveromyces marxianus para produção de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz. Foi também objetivo deste trabalho estabelecer condições de tratamento alcalino diluído (desacetilação) previamente ao processo de hidrólise ácida da palha de arroz com vistas à obtenção de um hidrolisado com menor toxicidade. Numa primeira etapa do trabalho, foram avaliadas 4 cepas de K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y- 265 e Y-8287) quanto a produção de xilitol em meio semidefinido variando a temperatura de 30 a 40 °C. Com base nos resultados obtidos, foi selecionada a linhagem Y-6373, que apresentou os maiores valores de conversão de xilose em xilitol (YP/S = 0,70 g/g) e produtividade volumétrica (QP = 0,60 g/L.h) na temperatura de 40 °C. Esta linhagem foi então utilizada nos ensaios fermentativos a partir dos hidrolisados obtidos. Para obtenção do hidrolisado hemicelulósico, a palha de arroz foi primeiramente submetida a um tratamento alcalino, em escala de frascos Erlenmeyer, onde se avaliou o efeito da temperatura (50 - 70 °C) e da carga de NaOH (20 - 80 mg/g de biomassa) sobre a remoção de grupos acetil. De acordo com o modelo obtido, a máxima remoção de acetil (97,2 ± 3,4%) pôde ser alcançada empregando 70 °C; 80 mg de NaOH /g de palha por 45 min. Nestas condições do processo, o modelo previu remoções de lignina e de cinzas de 41,3 ± 4,3 e 62,3 ± 5,3%, respectivamente, sem perda significativa das frações açucaradas. Em maior escala (reator de 50L), o tratamento alcalino mostrou resultados de remoção de acetil próximos aos previstos pelo modelo. Com a palha desacetilada, foram então realizados ensaios de hidrólise ácida variando a concentração de H2SO4 (0,5 - 1,5% m/v) e tempo de residência (30 - 90 min) visando estabelecer as condições que maximizem a eficiência de hidrólise da hemicelulose (EHH). Nas condições otimizadas, (H2SO4 1,0% m/v e 85 minutos) foi alcançada uma EHH de 75% em frascos e de 76% em reator. Os resultados referentes à fermentabilidade do hidrolisado empregando a K. marxinuas Y-6373 demonstraram que independentemente da suplementação nutricional, a conversão de xilose em xilitol foi elevada ~ 0,87 g/g e superior a obtida em meio semidefinido contendo apenas xilose como fonte de carbono, porém os valores de produtividade volumétrica foram cerca de 6,5 vezes inferiores ~ 0,13 g/L.h, devido a baixa eficiência de utilização da xilose (XC) ~ 20%, após 72 h de cultivo. A fermentabilidade dos hidrolisados foi melhorada após o procedimento de destoxificação e os resultados variaram com o método empregado. Os melhores resultados foram obtidos em hidrolisado tratado com CaO (YP/S= 0,74 g/g; QP = 0,32 g/L.h e XC =92%). Neste trabalho, foi também demonstrado o efeito repressivo da glicose sobre a assimilação e conversão da xilose em xilitol por K. marxianus, uma vez que em meio semidefinido simulando as concentrações de xilose e glicose presentes no hidrolisado, os valores de XC e YP/S foram reduzidos em torno de 40%. De uma forma geral, conclui-se que a linhagem de K. marxianus selecionada neste estudo, apresenta grande potencial para a produção de xilitol em elevadas temperaturas, porém são ainda necessários estudos para otimizar as condições de produção de xilitol a partir de hidrolisados hemicelulósicos. / In this work the potential of thermotolerant strains of Kluyveromyces marxianus to produce xylitol from rice straw hemicellulosic hydrolyzed was evaluated. In addition, were also established conditions of diluted alkaline treatment (deacetylation) previously to the process of rice straw acid hydrolysis, aiming to decrease the toxicity of the hydrolysate . Initially, four yeast strains of K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y-2265 e Y-8287) were evaluated regarding to the xylitol production in a semi-defined medium, varying the temperature from 30 to 40 ºC. From these results, the strain Y-6373 was selected, due to high values of xylose conversion into xylitol (YP/S = 0.70 g/g) and volumetric productivity (QP = 0.60 g/L.h) at 40ºC. This strain was thus used in the fermentative tests employing the hemicellulosic hydrolysate obtained. The hemicellulosic hydrolysate of rice straw was prepared in two steps; firstly the rice straw was submitted to the alkaline treatment, which was carried out in Erlenmeyer flasks scale. In these experiments, the effects of temperature from 50 to 70 °C and NaOH load from 20 to 80 mg/g biomass on the removal of acetyl groups were evaluated. According to the model obtained, the maximum acetyl removal (97.2 ±3.4%) could be achieved by employing 70 ºC; 80 mg of NaOH/g of straw during 45 minutes. Under these conditions, the model predicted lignin and ashes removals of 41.3±4.3 and 62.3±5.3%, respectively, without significant loss of sugars. On a large scale (reactor of 50L), the alkaline treatment showed outcomes of acetyl removal near the ones predicted by the model. After, the deacetylating straw was submitted to acid hydrolysis process, varying the H2SO4 concentration from 0.5 to 1.5% w/v, and the residence time from 30 to 90 minutes, aiming to stablish the conditions that maximize the efficiency of hemicellulose hydrolysis (EHH). Under optimized conditions, (H2SO4 1.0% w/v and 85 minutes) 75% EHH was achieved in Erlenmeyers flasks and 76% in reactor. As regarding the hydrolysate fermentability employing K. marxinuas Y-6373, the results showed that, regardless of the nutritional supplementation, the conversion of xylose into xylitol was high ~ 0.87 g/g and superior in relation to the one obtained at a semidefined medium containing only xylose as a carbon source. Nevertheless, the values ofvolumetric productivity were approximately 6.5 times inferior ~ 0.13 g/L.h, due to the lowefficiency of xylose consumption (XC) ~ 20%, after 72h of cultivation. The hydrolysate fermentability was improved after detoxification and the results varied with the method employed. The best results were obtained on hydrolysate treated with CaO (YP/S= 0.74 g/g; QP = 0.32 g/L.h and XC = 92%). The glucose effect was further examined in semi-defined medium. The results showed that xylose assimilation and xylitol production by K. marxianus was repressed by glucose, since in a semi-defined media simulating the concentrations of xylose/glucose found in the hydrolyzed, the values of XC e YP/S were reduced in approximately 40%. Based on the results, was concluded that the strain of K. marxianus selected on this study, presents a great potential to produce xylitol at elevated temperatures. However, studies are still necessary to optimize the conditions of this bioconversion from the hemicellulosic hydrolysate.

As soqueiras de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) são colhidas anualmente, momento em que são expostas a uma grande interferência negativa interespecífica das plantas daninhas, sendo essencial o manejo destas plantas para obtenção de uma produtivade economicamente rentável da cultura. Comumente este controle é feito com a aplicação de herbicidas residuais em condições de pré ou pós-plantio através da recomendação de acordo com a infestação local. Apesar da existência de várias opções de controle químico de plantas daninhas em pré-emergência na cultura da cana-de-açúcar, novas opções de formulaçõoes de herbicidas são necessárias. Sendo assim, esta pesquisa teve o objetivo de estudar uma nova associação de moléculas, imazapic e imazapyr, para o controle das plantas daninhas em cana-de-açúcar, através da avaliação da influência de parâmetros de solo e culturais, na eficácia de controle de plantas daninhas e seletividade para a cultura. Para este propóstito foram conduzidos experimentos em condições de campo e casa de vegetação. Em condições de campo, em agosto de 2012 foram instalados experimentos em áreas de solos arenoso e argiloso com e sem palhada, para avaliação da eficácia da associação de imazapic e imazapyr no controle de plantas daninhas e da seletividade à cultura, no qual as menores doses testadas de (imazapic + imazapyr), em todas as situações continuaram eficientes no controle da comunidade infestante até 120 dias após a aplicação, equiparando estatisticamente aos tratamentos com maiores doses, aos tratamentos associados ao tebuthiuron e aos padrões, com a ausência de sintomas fitotóxicos nas variedades. Para avaliação da fitotoxidade foram instalados três experimentos durante o mês de novembro de 2012 sobre soqueira de 2º corte, nos quais foram feitas aplicações do (imazapic + imazapyr) isolado e associados a outros herbicidas nos estádios de pré-emergência total, pós-inicial e pós-tardia da cultura, sendo possível observar a seletividade quando aplicada a dose (80,25 + 26,25 g imazapic + imazapyr ha-1) na modalidade de pré-emergência, como também quando associada ao tebuthiuron, metribuzin e clomazone. Foram realizados estudos em casa de vegetação para avaliação de características do herbicida quanto à capacidade de lixiviação pela palha em relação à precipitação, quanto ao período residual durante época seca, quanto à lixiviação do herbicida da superfície às diferentes camadas de solo, e quanto ao controle de espécies daninhas em diferentes texturas de solo. Volumes de 10 e 20 mm de água foram suficientes para promover a transposição do herbicida sobre a camada de palha em solo argiloso e médio-arenoso, respectivamente, apresentando atividade do (imazapic + imazapyr) no controle do bioindicador mesmo após 120 dias sem irrigação após a aplicação do herbicida, quando aplicado sobre a palha ou sobre o solo. A presença do herbicida foi observada até a camada 10-20 cm de profundidade, pelos índices de controle do bioindicador resultantes da lixiviação, e do efeito residual em solo arenoso e argiloso aos 75 e 90 dias após a aplicação, sendo de um modo geral as associações (imazapic + imazapyr) + clomazone e (imazapic + imazapyr) + tebuthiuron foram as mais eficientes no controle das espécies daninhas estudadas. / The weed management is essential in sugarcane crop. After the harvest, sugarcane ratoons are exposed to interspecific weed competition, and its control usually is done with residual herbicides in pre or post-planting according to the local infestation. Although there are several options for weed chemical control inn sugar cane, new options of formulations are needed. Thus, this research aimed to study the imazapic and imazapyr association through the evaluation of soil parameters influence, the efficacy of weed control and selectivity for the sugar cane. For this purpose field and greenhouse experiments were conducted. In August 2012, field experiments were conducted in sandy and clay soils areas, with and without crop residues to evaluate the effectiveness of imazapic + imazapyr on weed control and selectivity to sugarcane, in which the lower doses tested of imazapic + imazapyr were enough to control the weeds until 120 day after application equating to higher doses in association to tebuthiuron and standard treatments, without phytotoxic symptons in the studied varieties. To evaluate the phytotoxicity, three experiments were installed in november 2012 on second ratoon, Imazapic + imazapyr was selective when applied at 80.25 + 26.25 g ha-1 in pre-emergence, as well as associated with tebuthiuron, metribuzin and clomazone. In early post-emergence, selectivity was noted when applied at 80.25 + 26.25 g imazapic + imazapyr ha-1, as by the association of this rate with the herbicides clomazone and isoxaflutole. However, the application in late post-emergence proved to be non-selective for any use of the association of the herbicides imazapic + imazapyr. Other studies were conducted in a greenhouse to evaluate the the herbicide association ability to leach the straw in relation to rainfall volume, the residual period during the dry season, the herbicide leaching from the surface into different layers of soil as the weed species control in different soil textures. Simulated rainfall volumes from 10 to 20 mm were sufficient to promote herbicide transposition through the straw to clay and mediumsandy soil, respectively. Imazapic + imazapyr effects on bio-indicator showed that even after 120 days of drought conditions after application, when applied on straw or to the soil. Imazapic + imazapyr were able to leach in the sandy and clay soils up to 10-20 cm deep layer, and residual effect at 75 and 90 days after application in sandy and clay soil. Generally, better weed control levels were obtained by the association of imazapic, imazapyr and clomazone, and imazapic, imazapyr and tebuthiuron.