Orientador: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Coorientador: Maria Lúcia Arruda de Moura Campos / Banca: Andrew George Allen / Banca: Adalgiza Fornaro / Resumo: A cultura de cana de açúcar está em contínua expansão no Brasil, principalmente no estado de São Paulo, devido à alta demanda por etanol. Grande parte da colheita é feita após a queima da palha da cana de açúcar que resulta em uma alta emissão de compostos orgânicos e inorgânicos para a atmosfera. Algumas das partículas emitidas a partir da queima da biomassa são solúveis em água e podem atuar de forma direta na formação de núcleos de condensação de nuvens. O estudo da composição química do aerossol atmosférico auxilia na compreensão da sua capacidade de nucleação de nuvens e sua influência nas mudanças climáticas. O objetivo deste trabalho foi determinar a concentração de carbono orgânico solúvel em água (COSAT) no aerossol coletado na cidade de Araraquara e Ourinhos, estado de São Paulo. Na cidade de Araraquara as amostragens foram feitas durante o período de safra de abril a novembro de 2010 de entressafra, de dezembro a março de 2011. A concentração média de COSAT no aerossol coletado durante a safra da cana de açúcar em Araraquara foi de 15,2  10,6 g m-3 (n=108) e na entressafra 5,58  2,83 g m-3 (n=34). Na época de safra, as concentrações de COSAT no aerossol foram tão elevadas quanto na Amazônia, região notoriamente conhecida pela elevada queima de biomassa. Estes resultados sugerem que a queima da palha da cana de açúcar contribui consideravelmente para a formação de partículas contendo elevado conteúdo de carbono orgânico solúvel em água. Um sistema de amostragem com dois filtros em série foi utilizado a fim de avaliar a influência de adsorção de gases orgânicos solúveis em água que ficam retidos no filtro. O sistema de amostragem de pequeno volume e de grande volume não mostraram uma boa correlação entre as concentrações de COSAT... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Crops of sugar cane is in continuous expansion in Brazil, mainly in São Paulo state, due to high demand for ethanol. Much of the harvest is done after the burning of sugar cane straw leading to a high emission of organic and inorganic compounds into the atmosphere. Some of the particles emitted from biomass burning is water soluble and can act directly in the formation of cloud condensation nuclei. The study of the chemical composition of atmospheric aerosols helps in the understanding of the ability of nucleation of clouds and their influence on climate change. The objective of this study was to determine the concentration of water-soluble organic carbon (COSA) in aerosol collected in the city of Araraquara and Ourinhos in the state of São Paulo. In the city of Araraquara samplings were made during the harvest period from April to November 2010 and non-harvest period from December to March 2011. The average concentration of COSAT in aerosol collected during the sugar cane harvest in the atmosphere of Araraquara was 15.2  10.6 g m-3 (n = 108) and after the harvest 5.58  2.83, g m-3 (n = 34). At the time of harvest, the concentrations of COSAT in aerosol were as high as in the Amazon, a region notoriously known for high biomass burning. These results suggest that the burning of sugar cane straw contributes significantly to the formation of particles containing high content of water-soluble organic carbon. A sampling system with two filters in series was used to assess the influence of adsorption of water-soluble organic gases that are retained in the filter. The sampling system of small volume and high volume did not show a good correlation between the concentrations of COSA, which can be attributed to different retention of volatile compounds in both systems. The concentrations of COSA determined in samples of atmospheric ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

As florestas tropicais desempenham um papel importante na regulação climática por sua característica funcional mais eficiente de absorver energia radiativa e transformá-la em umidade do ar superficial, que reduz a produção de calor sensível e promove resfriamento diurno. Neste sentido a antropização das áreas de vegetação nativa é uma das principais causas de modificação do clima em escalas local e regional. Esta tese visa quantificar os padrões de temperatura em áreas de coberturas florestais e nas áreas antropizadas de entornos para subsidiar informações ao entendimento dos serviços ecossistêmicos de regulação térmica. Foram utilizadas medidas da temperatura do ar com estação meteorológica em áreas de cerrado, cana-de-açúcar, eucalipto na região de Ribeirão Preto, SP e de áreas com pastagem e floresta na região da Serra do Mar na região de São Luiz do Paraitinga, SP, com dados obtidos parcialmente no intervalo de 2005 a 2018. Foram calculadas a temperatura de superfície (LST) e a temperatura aerodinâmica por meio de imagens de satélite de alta resolução e do modelo de balanço de energia por sensoriamento remoto SEBAL. Mostrou-se que a temperatura do ar máxima diurna foi maior em 1 ºC e a mínima foi menor em 3 °C sobre as áreas de cana-de-açúcar em relação ao cerrado. Para área de eucalipto, a temperatura máxima diurna foi de 1,2 °C menor e nas mínimas de 0,5°C em comparação com o cerrado. As áreas de pastagem foram mais quentes que as áreas de floresta de Mata Atlântica em 5 ºC na máxima diária e 1 ºC na mínima noturna. Os padrões da temperatura de superfície e aerodinâmica calculadas mostraram regimes semelhantes de aquecimento/resfriamento, mas com valores numéricos diferentes. A estimativa da LST na região de Mata Atlântica mostrou significativa dependência da topografia, que controlou o regime térmico médio entre 1 a 2 ºC devido ao aspecto do terreno e 2 a 4 ºC devido à altitude. A LST corrigida pela topografia mostrou uma relação de dependência com o grau de antropização florestal de Mata Atlântica. A taxa deaquecimento foi aproximadamente linear, em que cada 25 % de incremento de antropizada resultou em 1ºC de aquecimento da superfície. Nesta projeção média, o aquecimento máximo ocorre no caso de antropização total de 4ºC. A avaliação do regime térmico de superfície com modelos de balanço de energia por sensoriamento remoto, em conjunto com dados medidos de campo por estações meteorológicas adequadas, mostrou significativos indicadores dos padrões de funcionalidade climática em diferentes usos da terra na região de Cerrado e Mata Atlântica do estado de SP, que por sua vez estabelecem subsídios quantificadores ao levantamento dos serviços ecossistêmicos florestais de regulação térmica. / Tropical forests play an important role in climate regulation due to their functional feature of being more efficient in absorbing radiation and turning it in surface air humidity, that reduces sensible heat production and promotes diurnal cooling. In this sense, the anthropization of native vegetation areas is one of the main causes of climate modification in local and regional scales. This thesis aims to quantify the temperature patterns on areas of forest cover and on anthropized areas in the surroundings, using both field weather data and satellite data, in order to subsidize information for the understanding of ecosystem services in thermal regulation. We used air temperature measurements from weather stations over areas of cerrado, sugar-cane and eucalyptus in Ribeirão Preto-SP region, and over areas of pasture and forest in the Serra do Mar region, next to São Luiz do Paraitinga-SP, with data obtained from 2005 to 2018. Land surface temperature (LST) and aerodynamic temperature were calculated using high resolution satellite images and the energy budget model by remote sensing, SEBAL. It was shown that the diurnal maximum and minimum air temperatures were 1ºC larger and 3°C smaller, respectively, over sugar-cane areas in comparison to cerrado. For eucalyptus areas, the diurnal maximum and minimum temperatures were 1,2°C and 0,5°C smaller, respectively, in comparison to cerrado. Pasture areas were 5ºC and 1ºC warmer than Atlantic forest areas in the daily maximum and minimum, respectively. The calculated LST and aerodynamic temperature patterns presented similar regimes of heating/cooling, but different numeric values. The estimated LST in Atlantic forest region showed significant dependence on topography, which controlled the mean thermal regime between 1 to 2ºC due to the aspect, and 2 to 4 ºC due to altitude. The LST corrected from topography was dependent on the level of anthropization of Atlantic forest, with an approximately linear heating rate, so that each 25% of increment in the anthropization area resulted in 1ºC of surface heating. In this mean projection, the maximum heating is 4ºC and happens in the case of total anthropization. The evaluation of the surface thermal regime using energy budget models via remote sensing, along with field data provided by appropriate weather stations, showed significant indicators of the climate functionality patterns in different land uses in cerrado and Atlantic forest regions, which in turn establish quantifying subsidies to the ecosystem services of forests in regulating temperature.

O presente estudo visou avaliar alguns parâmetros de desempenho operacional das operações de enleiramento e enfardamento prismático de palhiço de cana-de-açúcar colhida mecanicamente, sem queima prévia, e de suas eficiências energéticas. Os ensaios de campo foram realizados em área da Cosan-Usina Costa Pinto, Município de Piracicaba, SP. A localização geográfica do centro do talhão é Latitude: 22 o 40’ 30’’ Sul, Longitude: 47 o 36’ 38’’ Oeste e Altitude de 605m. A variedade de cana-de-açúcar era a RB 82 5336, plantada em espaçamento de 1,40 m, em seu terceiro corte, com 11 meses de idade e apresentou uma produtividade média de colmos de 78,00 t.ha -1 . O canavial da área de estudo foi colhido por colhedora de cana-de-açúcar. O palhiço foi amostrado e analisado antes das operações de enleiramento e enfardamento. Foram obtidos, como resultados os índices médios de: folhas de 69,93%, frações de colmos de 21,44%, ponteiros de 2,27% e matéria estranha total de 6,36%. A produtividade média estimada apresentou uma grande variabilidade com coeficientes de variação 33,00%. Os valores médios obtidos do palhiço: de poderes caloríficos superiores de 18,43 MJ.kg -1 , inferior de 17,00 MJ.kg -1 e útil de 12,94 MJ.kg -1 . O potencial energético do palhiço determinado confirmou ser uma função varietal e apresentou valor médio de 342,48 GJ.ha -1 . Estimou-se para um hectare de palhiço o equivalente energético a 30,52 t de madeira, 15,16 t de carvão e de 11648,58 a 10104,17 L de óleo combustível. Foram realizados três tratamentos de enleiramentos: simples, duplo e triplo. A retirada de palhiço foi efetuada por meio de ancinho e de enfardadora prismática para fenação e foi viável do ponto de vista operacional e de eficiência energética, sendo que o enleiramento no tratamento de enleiramento simples apresentou os melhores resultados, com a maior capacidade efetiva média de 83,06 t.ha -1 , a menor média de consumo de combustível de 0,18 L.t -1 e eficiência energética positiva de 99,95%. Nas operações de enfardamento os fardos no tratamento de enleiramento triplo apresentaram a maior massa específica média de 221,11 kg.m -3 e as maiores médias de porcentagem de terra. As massas de terra no fardo aumentaram com enleiramentos sucessivos, e o tratamento de enleiramento triplo resultou em médias de terra nos fardo de 6,41%, contra 6,31% e 5,71% dos tratamentos de enleiramento duplo e simples, respectivamente. A operação de enfardamento do tratamento de enleiramento triplo foi a que obteve melhores resultados, apresentando as capacidades efetivas médias de 20,29 t.h -1 e 1,45 ha.h -1 e o consumo de combustível por tonelada de palhiço enfardado em 1,37 L.t -1 . A alta eficiência energética total de 99,53% indica que seja tecnicamente viável o recolhimento do palhiço. / This study was carried out aiming to evaluate some parameters of operational acting of windrowing and prismatic baling operations sugarcane trash picked mechanically without a previous burning and energy efficiency. The field tests were performed in a sugar cane trash field in Piracicaba, State of São Paulo, Brazil. The geographic location of the area is: latitude 22 o 40' 30' S, longitude 47 o 36' 38' W and altitude of 605m. The sugar-cane variety was RB 82 5336, planted in spacing of 1.40 m, in its third cut, with 11 months and it presented an average productivity of stalks of 78.00 t.ha -1 . The sugar cane field of the studied area was picked by a sugarcane harvester. Samples of the trash were analyzed before the windrowing and baling operations. From the trash analysis, before baling, the following average results were obtained: leaves indexes of 89.93%, 21,44% of stalks fractions, 2.27% of tops and 6.36% of total strange matter. The estimated productivity and index presented a great variability with coefficients of variation 33.00% and 68.00% respectively. From the sampled trash, were obtained average values of gross heat of 18.43 MJ.kg -1 , low heat of 17.00 MJ.kg -1 and useful heat of 12.94 MJ.kg -1 . The energy potential of the trash presented average value of 342.48 GJ.ha -1 confirmed to be a varietal function. It was considered for a hectare of trash the equivalent energy of 30,52 t of wood, 15,16 t of coal and from 11648,58 to 10104,17 L of fuel oil. Three different windrowing process were carried out, where the simple windrowing treatment consisted of a simple windrow formed by only one passage of the rake, the double of a windrow formed by two simple windrows and the triple by three simple windrows. The picking of sugarcane trash, by means of rake and prismatic baler was viable from the operational and of energy efficiency stand points. The windrowing in the treatment of simple windrowing presented the best results, with the effective capacity of 83.06 t.ha -1 , consumption of fuel of 0.18 L.t -1 and 99.95% of positive energy efficiency. In bales obtained in the treatment of triple windrowing presented the largest specific mass average of 221.11 kg.m -3 and the largest averages of soil percentage. The soil masses in the bales increased with successive windrowing, and the triple windrowing treatment resulted in 6.41% of soil in the bale, against 6.31% in treatments of double windrowing and 5.71% in the simple windrowing. The baling operation in the triple windrowing treatment obtained better results, presenting the effective capacities of 20.29 t.h -1 and 1.45 ha.h -1 and fuel consumption of for baled in 1.37 L.t -1 . The high total energy efficiency of 99.53% indicates that is technically viable the withdrawal of the trash.

Este trabalho estuda o papel do plantio intensivo de cana-de-açúcar na evolução da renda dos municípios da região noroeste do estado de São Paulo entre 1975 e 2010. Descreve a transformação da terra de objeto de posse pela concessão à propriedade pela compra e de propriedade à posse via arrendamento pelas usinas de açúcar e álcool numa muito particular inversão da hierarquia fundiária em que os proprietários passam a depender economicamente dos arrendatários. Discorre, paralelamente, sobre a influência dessas etapas na obtenção de crédito, justificando a propensão das usinas por arrendar terras em vez de as adquirir. Explorando as idiossincrasias da colonização do espaço formado pelas regiões administrativas de Bauru e Araçatuba, o trabalho, em contrapartida, mostra as razões do interesse dos proprietários de terras por arrendá-las às usinas, seja como alternativa à decadência do café, seja como atividade complementar à pecuária. Analisando dados do PIB, escoimando-se a renda oriunda do valor agregado pelo processamento da cana-de-açúcar, esta tese demonstra que a existência de usinas raramente enriqueceu os municípios que as contêm. / This work studs the row of intensive sugar cane growing on the county income evolution in Northwest region of São Paulo state from 1975 to 2010. This describes the track of land ownership, from possession, given by the king, to worth through purchasing, from worth to possession via leasing to sugar plantation. This cycle promotes an agrarian hierarchy inversion in which landlord become economically dependent upon their leases. This also discusses these cycle consequences related with finance resources attraction, which explain propensity of sugar plant holder to lease instead of purchasing land. On the other hand, this work shows the reasons for landowner to lease their farms no matter this is due to coffee growing decadence or complementarity between cattle raising and sugar cane leasing. By analyzing GDP net from value added by sugar cane processing, this thesis was able to conclude that the presence of sugar or alcohol plant rarely increased wealth at related counties.

A expansão do cultivo da cana-de-açúcar irá promover a incorporação de novas áreas ao processo produtivo e, neste processo, áreas com problemas de drenagem possivelmente serão utilizadas. Para o bom aproveitamento destas áreas, o dimensionamento correto de sistemas de drenagem é importante. No dimensionamento racional em regime não permanente, é necessário se conhecer a velocidade mínima de rebaixamento do lençol freático a ser proporcionado pelos drenos, o que depende da sensibilidade de cada cultura. Assim, este trabalho teve como objetivos determinar o efeito de diferentes velocidades de rebaixamento do nível freático, em diferentes estádios de desenvolvimento, da primeira soca da cana-de-açúcar. O experimento foi conduzido em 64 lisímetros de lençol freático, em um delineamento experimental de blocos casualizados, arranjado em um fatorial de (3 x 5 + 1) x 4, sendo 3 estádios de desenvolvimento, 5 velocidades de rebaixamento do nível freático, mais uma testemunha que não sofreu estresse por excesso de umidade, com 4 repetições. A primeira soca da cana-de-açúcar mostrou-se resistente ao encharcamento do solo nos diferentes estádios de desenvolvimento da cultura e para as diferentes velocidades de rebaixamento do nível freático, sem maiores prejuízos no desenvolvimento da planta e perdas de produtividade, entretanto para a variável ATR (açúcar teórico recuperável) a cana-soca apresentou-se mais sensível quando a inundação ocorrera no estádio de rebrota. A condição de inundação não alterou o pH solo. / The expansion of sugar cane cultivation will promote the incorporation of new areas in the process, and in this process, areas with drainage problems possibly artificial drainage maybe used. For the proper use of these areas the correct drainage design of the systems is important. For the non-permanent rational design, it is necessary to determine the minimum speed of lowering the water table to be provided by the drains, which depends on the sensitivity of each culture. This work aims to determine the effect of different speeds of lowering the water table at different stages of development of first ratoon of sugar cane. The experiment was conducted in 64 lysimeters the water table in a randomized block design, arranged in a factorial (3 x 5 + 1) x 4, with 3 stages of development, 5-speed to lower the water table and a treatment who will not suffer stress by excessive moisture. The first sugar cane re-sprout has presented endurance to the soil flooding at the different culture stages and to the different lowering water table speeds, without higher damages to the vegetable development or even farm productivity, but according to the ATR variable, the sugar cane ratoon has shown more sensitive when the flooding has happened at the re-sprouting stage. It was conclude that none of the speeds of lowering tested at the 3 stages reduced yield. The flooding conditions did not affect soil pH.

A indústria sucroalcooleira tem na produção do álcool etílico carburante a captação de água em grande volume para geração de vapor, resfriamento e como parte do processo, sendo também geradora de grandes quantidades de efluentes. A indústria utilizando a energia proveniente da queima do bagaço nas caldeiras para transformação da água em vapor, gera sua própria eletricidade, e todo trabalho mecânico desenvolvido no processo. O grau de aproveitamento do vapor residual em trocadores de calor demonstra a eficiência da empresa. O balanço das massas que estão sendo transformadas neste processo, permite avaliar através da temperatura dos efluentes lançados, as perdas de exergia que podem ser minoradas. A ferramenta análise exergética (medida do grau de desequilíbrio energético entre uma substância e seu ambiente) empregada neste trabalho, mostra através de estudo de caso em duas usinas, como identificar, na avaliação dos efluentes lançados as perdas exergéticas em volumes de controle traçados no ciclo de produção do álcool, onde estão acontecendo as perdas e as possibilidades de melhorias que venham a corrigi-las / In the production of ethyl alcohol as a fuel, the sugar and alcohol industry captures large volumes of water for steam generation, for cooling and as part of the process, generating large amounts of effluents. Using the energy produced by the burning of bagasse in the furnace for the transformation of water into steam, the industry generates its own electricity and the entire mechanical work developed in the process. The degree of utilization of residual steam in heat exchangers demonstrates the efficiency of the plant. The balance of the energies being transformed in this process shows, through the effluents launched, the losses that may be reduced. By means of case studies in two mills, the exergetic analysis tool (measurement of the degree of unbalance between the substance and its environment) employed in this study shows how to identify, in control volumes traced in the alcohol production cycle, where the losses are occurring and the possibilities of improvement that may eventually correct them

A área de produção da cana-de-açúcar colhida mecanicamente sem a queima da palhada tem crescido consideravelmente nas últimas décadas, causando algumas alterações, selecionado algumas espécies de plantas daninhas por emergirem com facilidade sob a palha. Porém poucos estudos científicos têm sido conduzindo para elucidar este incremento na incidência. Assim sendo, esta pesquisa foi conduzida com o objetivo de avaliar: emergência de Merremia cissoides (Lam.)Hall. f., Neonotonia wightii (Am.) Lackey e Stizolobium aterrimum Piper & Tracy sob diferentes quantidades de palha e alocação das sementes em relação à camada de palha de cana-de-açúcar (profundidade); crescimento inicial das três espécies; e suceptibilidade diferencial aos herbicidas amicarbazone, imazapic e sulfentrazone. Os experimentos de emergência e de crescimento inicial foram desenvolvidos em casa-de-vegetação do Departamento de Produção Vegetal da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba-SP. O trabalho de suceptibilidade a herbicidas foi desenvolvido em área pertencente à Usina São Martinho S/A, no município de Iracemápolis SP, com os herbicidas amicarbazone, imazapic e sulfentrazone, por meio de curvas de dose-resposta, onde foram aplicadas oito doses de cada herbicida, em pré-emergência. As doses utilizadas foram: 8D, 4D, 2D, D, 1/2D, 1/4D, 1/8D e testemunha sem aplicação; sendo D a dose recomendada de amicarbazone (1.200 g ha-1), ou de imazapic (147 g ha-1), ou de sulfentrazone (800 g ha-1). A emergência das plântulas foi verificada semanalmente até 21 dias após a semeadura (DAS). Ocorrendo maior emergência das espécies Merremia cissoides e Neonotonia wightii nas parcelas sem a camada de palha, e em menores profundidades de alocação das sementes no solo (35,4 e 49 %), demonstrando que apesar de serem plantas daninhas de alta incidência nas áreas de cana colhida sem queima prévia da palha, possuem sua emergência afetada pelas condições de palha e profundidade da semente no solo. Para a espécie S. aterrimum, não houve efeito de nenhum dos tratamentos, indicando ser uma planta altamente adaptada para as condições de colheita mecanizada e profundidade de alocação das sementes (87,5%). Para o ensaio de crescimento, foi observada a elevada capacidade que a planta daninha S. aterrimum possui em produzir fitomassa (25 g planta-1). A variável área foliar (Af) acompanhou o ganho de massa pela parte aérea, para as três espécies estudadas, contudo, próximo do final do experimento, apresentou estabilização da massa seca da parte aérea (Ma), sendo que S. aterrimum apresentou maior taxa de crescimento inicial e acúmulo de massas seca total, além do maior acúmulo de área foliar (Af). A espécie N. wightii apresentou crescimento inicial lento quando comparada com as outras espécies estudadas. Os níveis de controle indicaram que os herbicidas amicarbazone, sulfentrazone e imazapic controlaram as espécies M. cissoides e N. wightii (379, 814 e 152 g ha-1) para C80, porém na espécie S. aterrimum, somente o herbicida amicarbazone controlou adequadamente (1681 g ha-1), portanto foi à espécie de maior dificuldade de controle, dentre as espécies estudadas neste trabalho. / The production area of sugar cane for the mechanical harvest of raw cane has grown in recent decades, causing some changes, predominating some species in the culture system of raw cane because they can easily emerge under the straw. But few scientific studies have been conducted to elucidate the increased incidence. Therefore, this study was conducted to evaluate the germination and emergence of Merremia cissoides, Neonotonia wightii and Stizolobium aterrimum under different amounts of straw and seed placement in respect to the layer of sugar cane strow; evaluate the initial growth three species and their differential susceptibility to amicarbazone, imazapic and sulfentrazone. The experiments of emergency and early growth were developed in a green house of Plant Production Department, Agriculture School \"Luiz de Queiroz\", Piracicaba-SP. The work of susceptibility was developed in an area owned by Usina São Martinho SA, in Iracemápolis Brazil, with herbicides amicarbazone, imazapic and sulfentrazone, by dose-response curves, where were applied eight doses of each herbicide, in pre-emergency. The doses used were: 8D, 4D, 2D, D, 1/2D, 1/4D, 1/8D and untreated control, where D is the recommended dose of amicarbazone (1200 g ha- 1), or imazapic (147 g ha-1), or sulfentrazone (800 g ha-1). Seedling emergence was checked weekly until 21 days after sowing (DAS). Major emergency occurring species Merremia cissoids and Neonotonia wightii in the plots without the layer of straw, and at lower depths of allocation of seeds in the soil (35.4 and 49%), showing that despite being problematic weeds in fields of cane, emergency its is by affected conditions of straw and seed depth in soil. For the specie S. aterrimum, their has being no effect of any treatment, indicating be a plan to highly adapted to the conditions of harvest and allocation of seed depth (87.5 %). For the growth test, it was observed that the accumulation of dry mass, demonstrates the high capacity of this weed S. aterrimum has in producing biomass (25 g plant-1). The leaf area (Af) followed the mass gain by the shoot, for the three species studied, however, near the end of the experiment, it was observed the stabilization of the dry mass of shoots (Ma). And S. aterrimum showed higher initial growth rate and total biomass accumulation, besides the greater accumulation of leaf area (Af). And the species N. wightii proved to be a kind of as slow initial growth compared with other species. Control levels of the third experIment indicated that the herbicides amicarbazone, sulfentrazone and imazapic controlled the species M. cissoides and N. wightii (379, 814 and 152 g ha-1), but the species S. aterrimum, only the herbicide amicarbazone managed properly (1681 g ha-1). Where the species S. aterrimum proved that it is the most difficult species to control, among the species studied in this work.

O presente trabalho tem como objetivo estudar as modificações ocorridas na cana-de-açúcar, com diferentes composições químicas e estruturais, pelo pré-tratamento sulfito alcalino. A remoção de lignina e hemicelulose, bem como a introdução de grupos sulfônicos em cana-de-açúcar que ocorrem durante o pré-tratamento sulfito alcalino tornam mais fácil a hidrólise da celulose. A compreensão das modificações químicas e físicas em materiais lignocelulósicos que ocorrem durante este pré-tratamento é fundamental para a geração de processos mais eficazes. Neste trabalho, bagaço e entrenós de cana-de-açúcar, selecionados de plantas híbridas com composição química variada, foram pré-tratados em condições brandas com 10% de sulfito e 5% de hidróxido de sódio por diferentes tempos. No início do pré-tratamento, a deslignificação aumentou rapidamente, o mesmo não aconteceu com a hemicelulose. Nos primeiros 30 min de pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar houve remoção de 50% da lignina inicial e 30% da hemicelulose, o que ocasionou uma melhora significativa na conversão de celulose, atingindo 64%. Mesmo sem remoção adicional de lignina e hemicelulose, o processo continuou a introduzir os grupos ácidos, o que contribuiu para o inchamento da fibra. A largura da fibra do bagaço não tratado aumentou de 10,4 ?m para 30 ?m no material pré-tratado com 120 min. Estas modificações na fibra foram responsáveis pelo aumento na eficiência da hidrólise enzimática da celulose, a qual atingiu 92%. Híbridos experimentais com teores reduzidos de lignina apresentaram taxas iniciais de hidrólise mais elevadas e um menor tempo de pré-tratamento para alcançar a conversão total de celulose do que a cana de referência. Diferentes regiões (medula, interface, córtex e fração externa) dos entrenós das canas foram hidrolisadas por celulases. O pré-tratamento da interface, córtex e fração externa com sulfito-alcalino produziu substratos menos recalcitrantes com o aumento do tempo de reação e resultou na melhora da hidrólise enzimática. Foram utilizadas várias técnicas para avaliar as mudanças que ocorreram durante o pré-tratamento, as quais foram capazes de estudar a morfologia da superfície e as características químicas das amostras. O tratamento químico ocasionou uma intensa deslignificação e alterações morfológicas nas superfícies das fibras da cana-de-açúcar. A redução na absorção a 285 nm e 315 nm das paredes celulares das fibras, parênquima e dos vasos aumentou substancialmente os valores de conversão enzimática da celulose e da hemicelulose. Microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FE-SEM) revelou que as fibras da região do córtex e, especialmente, da interface mostrou paredes celulares colapsadas após a parcial deslignificação. Após o tratamento sulfito alcalino, os dados de espectroscopia fotoelétrica de raio-X (XPS) e espectrometria de massa de íons secundários por tempo de vôo (TOF-SIMS) apresentaram um aumento das intensidades dos sinais nas superfícies das fibras, os quais foram atribuídos à presença de carboidratos em algumas amostras. Em conformidade, os sinais de lignina diminuíram nas superfícies das fibras das mesmas amostras. / The present work aims to study the changes occurring in sugar cane, with different in structure and chemical compositions, by sulfite-alkaline pre-treatment. Removing lignin and hemicellulose as well as introducing sulfonic groups in sugar cane pretreated with alkaline sulfite made cellulose hydrolysis easier. Understanding the chemical and physical alterations occurring during this pretreatment of lignocellulosic materials is fundamental for the generation of effective pretreatment methods. In the present work, sugarcane bagasse and also sugar cane internodes, selected from experimental hybrid plants, were pretreated with the alkaline-sulfite process under mild conditions with varied cooking times. The first 30 min of pretreatment of sugar cane bagasse, which removed approximately half of the initial lignin and 30% of hemicellulose seemed responsible for a significant enhancement of the cellulose conversion level, which reached 64%. After the first 30 min of pretreatment, delignification increased slightly and hemicellulose removal was not enhanced. However, the process continued to introduce acid groups into the residual lignin that enhanced the fiber swelling up to 120 min of cooking. The fiber widths increased from 10,4 ?m in the untreated bagasse to 30 ?m in the 120 min-pretreated material. These changes were responsible for an additional increase in the efficiency of enzymatic hydrolysis of the cellulose, which reached 92%. Experimental hybrids with less original lignin presented higher initial hydrolysis rates than reference sugar cane and required lower time of pretreatment to achieve the total cellulose conversion. Different regions (pith, interface, rind and outermost fraction) of the internodes of types of sugarcanes were hydrolyzed by cellulases. The pretreatment of the interface, rind and outermost fraction with alkaline sulfite produced less recalcitrant substrates with increasing reaction time and resulted in improvement enzymatic hydrolysis. Several techniques enabling the study of surface morphological and chemical characteristics were used to evaluate the changes occurring during the pretreatment step. The chemical treatment caused intense delignification and morphological changes on the sugar cane fiber surfaces. The reduction in the absorption at 285 nm and 315 nm of the cell walls of the fibers, parenchyma and vessel, substantially increased the values of enzymatic conversion of cellulose and hemicellulose. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) indicated that the fibers from rind regions and especially from the interface showed collapsed cell walls after partial delignification. After the alkaline sulfite treatment, X-ray photoelectrom spectroscopy (XPS) and time-of-flight-secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) data showed increased signal intensities on the fibers surfaces assigned to carbohydrates of some samples. In accordance, the lignin signals diminished on the fiber surfaces of the same samples.

Microrganismos oriundos de ecossistemas restritivos como o continente Antártico têm despertado grande interesse científico, visto que pesquisas podem resultar em produtos de grande interesse comercial. Visando o melhor aproveitamento da fração hemicelulósica de biomassas vegetais para obtenção de bioprodutos, junto ao potencial biotecnológico das leveduras da Antártica, a presente pesquisa avaliou a tolerância destas ao hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana em função de sua concentração, bem como em meio semi-definido. A avaliação das leveduras Cryptococcus laurentii (L62), Cryptococcus adeliensis (L95), Candida davisiana (L101 e 107) e Guehomyces pullulans (L109) foi feita a partir do consumo de xilose, glicose, arabinose, ácido acético, compostos fenólicos totais, produção de xilitol, células e pigmentos. Os cultivos foram realizados em Erlenmeyer de 125 mL, com 50 mL de meio a 200 RPM, a 30 °C por 48h. Considerando que a L109 demonstrou melhor desempenho quanto ao consumo de xilose e produção de xilitol do que as demais leveduras, a mesma foi utilizada para avaliar a influência da suplementação nutricional do hidrolisado sobre estes parâmetros utilizando delineamento composto central rotacional (DCCR). Todas as leveduras consumiram totalmente a glicose independente da concentração do hidrolisado, enquanto o consumo de xilose, arabinose, ácido acético e fenóis totais variaram de acordo com a concentração do hidrolisado e a levedura empregada, da mesma forma para produção de xilitol, células e pigmento. O planejamento realizado (DCCR) demonstrou que o consumo de xilose é favorecido na máxima concentração do extrato de farelo de arroz, e níveis intermediários de (NH4)2SO4, enquanto que a concentração de CaCl2 não foi significativa. Para o fator Yp/s de xilitol, baixos níveis de extrato de farelo de arroz e CaCl2 aumentaram este fator enquanto que o (NH4)2SO4 favoreceu em níveis intermediários. Conclui-se com estes resultados que as leveduras da Antártica são capazes de tolerar o hidrolisado, sendo capazes também de consumir os compostos tóxicos, ácido acético e fenólicos totais. / Microorganisms from restrictive ecosystems such as Antarctica have aroused great scientific interest, since research studies may result in high value-added products. Given the need for better utilization of the hemicellulose fraction of biomass to obtain bioproducts, coupled with great biotechnological potential of the Antarctic yeast. This research evaluated the tolerance of these yeasts related to the hemicellulosic hydrolyzate from sugarcane bagasse at different concentrations, as well as in a semi-defined medium. Performance evaluation of the yeasts was based on consumption of xylose, glucose, arabinose, acetic acid, phenolics compounds, production of xylitol, cells and pigments. The following yeasts were employed: Cryptococcus laurentii (L62), Cryptococcus adeliensis (L95), Candida davisiana (L101 and 107) and Guehomyces pullulans (L109). Cultures were cultivated in 125 mL Erlenmeyer flasks with a 50 mL medium at 200 RPM and 30 °C for 48h. Since the L109 showed a better performance in relation to the xylose consumption and xylitol production than the other yeasts when cultivated in hemicellulosic hydrolyzate diluted with 25% distilled water, the same was used to evaluate the influence of nutritional supplementation of the hemicelulosic hydrolyzate utilizing central composite rotational design (CCRD). All yeasts completely consumed glucose regardless of the hemicelulosic hydrolyzate concentration; while the consumption of xylose, arabinose, acetic acid and phenolics varied according to the concentration of hydrolyzate and yeast employed, the same was observed with xylitol production, cells and pigment. The design (CCRD), demonstrated that the xylose consumption was favored by maximum the concentration of the rice bran extract, and intermediate levels of (NH4)2SO4, whereas the concentration of CaCl2 was not significant. For the conversion into xylitol, low levels of rice bran extract and CaCl2 increased YP/S, while (NH4)2SO4 favored at intermediate levels. It was concluded that the Antarctic yeast tolerate the hydrolyzed, being also able to consume toxic compounds such as acetic acid and phenolic compounds.

No presente estudo, fungos ligninolíticos isolados de ecossistemas brasileiros foram avaliados quanto a capacidade de descolorir corantes reativos e, a linhagem Peniophora cinerea, selecionada, teve seu sistema ligninolítico caracterizado. As lacases deste fungo foram avaliadas para duas aplicações: descoloração de efluentes têxteis e auxílio na hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar. Lacase foi a única enzima ligninolítica extracelular detectada nos culivos de P. cinerea. A produção de lacase por P. cinerea foi avaliada em meios sintético e complexo, de forma a obter melhores níveis de produção da enzima. Em meio complexo (milhocina 0,5%, sacarose 0,5% e cobre como indutor de lacase) P. cinerea produziu cerca de aproximadamente 1000 U/l de lacase. Em meio sintético, contendo xilidina e tween 80, P. cinerea imobilizado (em esponja de poliuretano) produziu 3505 U/l de lacase em cultivo em Erlenmeyer e somente 150 U/l em reator de tanque com agitação por pás. Lacases produzidas por P. cinerea foram purificadas e caracterizadas. O sobrenadante do meio de cultivo foi aplicado em coluna de troca aniônica, DEAE-Sepharose CL-6B, e três picos com atividade de lacase foram observados e aplicados separadamente em Mono Q (coluna de troca aniônica). Oito isoenzimas de lacase, com massas entre 30 e 70 kDa e ponto isoelétrico (pI) entre 3 e 6 foram reveladas em géis de eletroforese em condições desnaturantes e não desnaturantes e por focalização isoelétrica (IEF). Algumas isoenzimas apresentaram alta termoestabilidade a 50ºC, pH ótimo entre 2,6 e 4,0 e Km para o ABTS entre 12,7 e 20 ?M, dependendo do tipo de lacase. Diferentes mediadores de lacases de P. cinerea foram avaliados (HBT, HBA, 2,3 DHBA, DOPAC, ABTS, siringaldeido, oxalato de sódio e Mn2+). O sistema composto por lacase, siringaldeído, oxalato de sódio e Mn2+ produziu a maior descoloração do Reactive Blue 19. As lacases foram utilizadas para descoloração de um efluente simulado, preparado com 100 mg/l de Reactive Red 271, hidrolisado em NaOH 2 M, e um efluente real, fornecido por uma indústria têxtil. O efluente simulado foi totalmente descolorido, em 24h, pelo extrato enzimático. A partir desta constatação, o efluente real foi tratado com os extratos de P. cinerea e mais de 60% de descoloração foi obtida com o uso de lacase e mediadores. Lacases produzidas por P. cinerea foram também utilizadas para hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar. As amostras de bagaços foram obtidas de tratamentos com sulfito ácido, sulfito alcalino, ácido sulfúrico, clorito de sódio ou sem tratamento (in natura). Duas formas de tratamento foram avaliadas: tratamento simultâneo, ou seja, lacases foram adicionadas juntamente com um preparado comercial de celulases; ou num tratamento sequencial, em que a polpa do bagaço foi previamente tratada com lacase para depois ser hidrolisada com celulases. O tratamento simultâneo com lacase e celulase resultou em menor conversão de celulose, devido a possível inativação das celulases pela ação oxidativa de lacase. A aplicação sequencial das enzimas nos bagaços pré-tratados por sulfito ácido ou por sulfito alcalino favoreceu à hidrólise da celulose. Estudos futuros para tratamento sequencial de lacase à hidrólise de bagaço de cana devem considerar aspectos reacionais básicos: maior carga enzimática, temperatura, tempo de reação e mediadores. Lacases são excepcionalmente versáteis para aplicações biotecnológicas e a produção em larga escala integrará o uso da enzima em diferentes processos industriais. / In the present estudy, ligninolytic fungi isolated from Brazilian ecosystems were evaluated for the ability to decolorize reactive dyes and a selected strain of Peniophora cinerea had its ligninolytic system characterized. Laccases from this fungi were evaluated for two biotechnology applications: decolorization of textile effluents and enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. P. cinerea produced an halotolerant laccase activity, unique feature with the data available in the literature and with potential for biotechnological applications, making it the object of our studies. Laccase was the only ligninolytic enzyme detected in the extracellular extract from P. cinerea. The production of laccase by P. cinerea was evaluated in synthetic and complex media, in order to obtain higher levels of enzyme production. In complex medium (corn steep liquor 0.5%, sucrose 0.5% and copper, as inducer of laccase) P. cinerea produced about 1000 U/l of laccase. In synthetic medium containing tween 80 and xylidine, P. cinerea immobilized in polyurethane foam produced 3505 U/l of laccase in culture in flasks; in STR reactor P. cinerea produced only 150 U/l. Laccases produced by P. cinerea were purified and characterized. The supernatant of the culture medium was loaded on an anion exchange column, DEAE-Sepharose CL-6B, and three peaks with laccase activity were detected and applied separately on a Mono Q column. Eight isoenzymes of laccases with molecular weigh between 30 and 70 kDa and isoelectric point (pI) between 3 and 6 were revealed on electrophoresis gels at denaturing, native conditions and isoelectric foccusing (IEF). Some isoenzymes showed high thermostability at 50°C, optimal pH between 2.6 and 4.0, and Km for the ABTS between 12.7 and 20 ?M., depending on the type of laccase. Different mediators for laccases of P. cinerea were evaluated (HBT, HBA, 2,3 DHBA, DOPAC, ABTS, syringaldehyde, sodium oxalate and Mn2+). The system laccase, syringaldehyde, sodium oxalate and Mn2+ produced the highest decolorization of Reactive Blue 19. Laccases produced by P. cinerea were used for decolorization of a simulated efluent prepared with 100 mg/l of Reactive Red 271 hydrolyzed with NaOH 2 M and a real effluent, provided by a textile industry. The simulated efluent was completely decolorized within 24 hours by the enzymatic extract. In face of that, the real effluent was evaluated for decolorization by the extracts of P. cinerea and more than 60% of decolorization was obtained by laccase-mediator system. Laccases produced by P. cinerea were also used to hydrolize the sugar cane bagasse. Sugarcane bagasse samples were obtained by acid sulfite, alkaline sulfite, sulfuric acid, sodium chlorite or untreated (in natura). Two forms of treatment were evaluated: simultaneous treatment, ie, laccases have been added along with a commercial cellulase complex for hydrolysis of sugarcane bagasse, or a sequential treatment, in witch bagasse was pre-treated with laccase followed by cellulases. Simultaneous treatment with both enzymes resulted in lower conversion of cellulose than sequential treatment due to possible inactivation of cellulases by the oxidative action of laccase. Future studies of sequential treatment with laccase and hydrolysis of sugarcane bagasse should consider additional basic concepts of reactions such as: increase of enzyme load, temperature, reaction time and mediators. Laccases are exceptionally versatile for biotechnological applications and the production in large scale integrate the use of the enzyme in different industrial processes.