Currently, the cropping area is around 10 million hectares, in which the sugarcane fields are expanding for marginal regions, mainly where grains and pasture were previously cultivated. From that, the objectives of this study were: to calibrate and evaluate a sugarcane yield model using data from 12 fields conducted under high technology field conditions; to evaluate the performance of a gridded system (NASA/POWER) to increase the spatial density of the weather stations in Brazil, to be employed as input data of crop simulation models; to map, in micro-region scale, the potential (Yp), the best farmer\'s (Ybf) and average actual (Yavg) sugarcane yields in Brazil, in order to determine the sugarcane yield gaps by water deficit (YGWD) and by crop management (YGCM), and to define strategies for a most sustainable sugarcane crop production. The yield model showed a good performance in the yield simulation, during the calibration and validation phases. The estimated yield in the calibration phase was 81.9 Mg ha-1 while the observed one was 82.3 Mg ha-1. In the validation phase, the estimated yield was 82.9 Mg ha-1 and the observed was 86.9 Mg ha-1. These results suggested that this kind of model can be used for yield estimation, mainly for agricultural planning purposes, at regional and national scales. The NASA/POWER weather data showed a reasonable performance when compared to observed data that control Yp (solar radiation and air temperature). On the other hand, although the annual average rainfall were very similar in all locations evaluated, this variable presented unsatisfactory statistical coefficients (R2 = 0.60 and MAPE = 233.4%), being suggested, therefore, to replacement of rainfall data from the gridded system by the ones from local rainfall stations (ANA). In the majority of the locations, the percentage errors of Yp were ±15%, while the attainable yield was overestimated by 14% when estimated without replace the rainfall data by the ANA\'s data. Otherwise, when the rainfall data were modified by the ones from ANA, a better adjustment was obtained, revealing an overestimation of only 5%. Finally, 259 virtual weather stations were generated with NASA/POWER data and rainfall from ANA database to estimate yields. The yield types were spatialized through software ArcGis 9.3® at micro-region level. The yield gaps by water deficit and crop management were determined. It was observed that the sugarcane yield losses in Brazil are mainly caused by water deficit (74% of total yield gap), while 26% was due crop management. These results contribute for a better understanding about the factors that control sugarcane production and, therefore, they can be used to define strategies, such use of drought tolerant cultivars, irrigation, and soil decompaction, to make sugarcane production in Brazil more efficient and sustainable. / Atualmente, a cana de açúcar ocupa uma área de aproximadamente 10 milhões de hectares, revelando um pronunciado avanço dos canaviais para regiões marginais, onde anteriormente predominavam os cultivos de grãos e pastagens. Assim, os objetivos deste estudo foram calibrar e avaliar um modelo de estimativa da produtividade de colmos da cana de açúcar em 12 locais, sob elevado padrão tecnológico e operacional de cultivo; avaliar o desempenho de um sistema de dados meteorológicos em grid (NASA/POWER, 1°x1°) para incrementar a densidade espacial de estações meteorológicas no Brasil para serem empregados em modelos de simulação de culturas; e mapear, a produtividade potencial (Yp), a produtividade obtida pelos produtores com elevado nível tecnológico (Ybf) e a produtividade real média (Yavg) de colmos no Brasil, para, posteriormente, determinar a quebra de produtividade da cana de açúcar decorrente do déficit hídrico (YGWD) e do manejo da cultura (YGCM), a fim de indicar estratégias para um cultivo mais sustentável. O modelo agrometeorológico de estimativa apresentou desempenho satisfatório na simulação das produtividades, tanto na fase de calibração como na validação. A produtividade estimada na calibração foi de 81.9 Mg ha-1 enquanto que a observada foi 82.3 Mg ha-1. Na validação, a produtividade estimada foi 82,9 Mg ha-1 e a observada foi 86,9 Mg ha-1. Esses resultados sugerem a possibilidade do emprego desse modelo para a estimativa da produtividade da cultura da cana-de-açúcar, principalmente em termos de planejamento agrícola em média e grande escalas. O sistema NASA/POWER apresentou desempenho satisfatório em relação às variáveis meteorológicas que controlam a Yp (radiação solar e temperatura do ar). Por outro lado, embora os totais anuais de precipitação tenham sido bastante semelhantes, a precipitação apresentou coeficientes estatísticos apenas razoáveis, principalmente para aplicações em modelos de simulação da produtividade (R2 = 0,60 e MAPE = 233,4%), sendo sugerido, portanto, o uso de dados dessa variável provenientes de estações pluviométricas locais. Na grande maioria dos locais avaliados o erro percentual da produtividade potencial variou entre ±15%, enquanto que a produtividade atingível foi superestimada em 14% quando esta foi estimada com os dados de precipitação do sistema NASA/POWER. Por outro lado, quando os dados de precipitação foram modificados pelos dados de estações pluviométricas da ANA, houve apenas 5% de superestimativa da produtividade. Por fim, foram geradas 259 estações meteorológicas virtuais com os dados do sistema NASA/POWER e a precipitação das estações pluviométricas da ANA. Posteriormente, os yield gaps por efeito do déficit hídrico e do manejo da cultura foram determinados. Os resultados indicaram que o principal fator restritivo da produtividade da cana de açúcar no Brasil é o déficit hídrico (74% do YG total), enquanto que as práticas de manejo da cultura sub-ótimas contribuem com 26% da quebra total. Isso contribuiu para um melhor entendimento dos aspectos que afetam a produção de cana de açúcar em diferentes regiões brasileiras, sendo, portanto, possível se delimitar estratégias, como o uso de cultivares tolerantes à seca, a irrigação e a descompactação dos solos, que tornem a cultura mais resiliente e produção canavieira mais eficiente e sustentável.

Este trabalho utilizou a metodologia Renewable Transport Fuel Obligation (RTFO), desenvolvida pela Renewable Fuels Agency (RFA, 2008), para quantificar o volume de gases de efeito estufa emitido nas etapas do ciclo de vida do etanol: manejo agrícola da cana-de-açúcar, transporte da matéria-prima da lavoura até a usina, beneficiamento industrial, cogeração de energia elétrica e logística até uma base primária de armazenamento. O arcabouço metodológico foi aplicado em cinco diferentes regiões do Estado de São Paulo, o maior produtor brasileiro: Araçatuba, Assis, Ribeirão Preto, Jaú e Piracicaba. Ademais, objetivou-se examinar o impacto relativo que os seguintes tópicos têm nas emissões de gases de efeito estufa no ciclo de vida do etanol: (1) localização da produção de cana-de-açúcar; (2) utilização de diferentes combustíveis na etapa do manejo agrícola da cana-de-açúcar; (3) extinção da prática de queimar o canavial na fase da pré-colheita; e (4) utilização de uma logística intermodal para distribuir o etanol até uma base primária de armazenamento. No cenário base, considerou-se a utilização de óleo diesel no manejo agrícola da cana-de-açúcar, a prática de queimar previamente o canavial na fase da pré-colheita e a logística rodoviária para transportar o etanol das regiões produtoras até uma base primária de armazenamento localizada no porto de Santos-SP. Já para a análise de sensibilidade dos parâmetros de emissões, os demais cenários contemplam as possíveis combinações entre o uso de biodiesel no manejo agrícola (B20 ou B100), extinção da queima do canavial na fase da pré-colheita e logística rodo-ferroviária. Constatou-se que, independentemente do cenário analisado, em média, a maior parcela das emissões de gases de efeito estufa no ciclo de vida do etanol foi proveniente do manejo agrícola da cana-de-açúcar. Devido às características intrínsecas ao solo e a gestão das operações, as emissões são diferentes entre as regiões (amplitude de 60 kg de CO2e/tonelada de etanol). Ademais, essa etapa representou 51% e 62%, quando foi considerado, respectivamente, a logística rodoviária e a intermodalidade rodo-ferroviária para transportar o produto até Santos-SP. A utilização da intermodalidade de transporte rodo-ferroviária para distribuição do etanol corroborou para a minimização de gases de efeito estufa. Considerando a média dos cenários analisados, essa redução chegou a 13% no ciclo de vida e a 74% apenas na etapa da logística. Por fim, observou-se que existe minimização no volume de gases lançados na atmosfera em decorrência da sinergia entre o consumo de biodiesel B100 no manejo agrícola da cana-de-açúcar, a extinção da prática da queima do canavial na fase da pré-colheita e a utilização de logística intermodal rodo-ferroviária para se transportar o produto até uma base de armazenamento em Santos-SP. Em média, o volume de gases de efeito estufa emitidos diminuíram em 43% no ciclo de vida do etanol. / This thesis adopts the Renewable Transport Fuel Obligation (RTFO) methodology, developed by the Renewable Fuels Agency (RFA, 2008), to quantify the volume of greenhouse gases that are emitted during the following stages of the ethanol life-cycle: 1) sugarcane farm management, 2) transportation of the raw material from the field to the mill, 3) industrial processing, 4) co-generation of electricity, and 5) logistics to the primary storage base. The methodology is applied over five different regions of the State of São Paulo, the largest ethanol producing State in Brazil: Araçatuba, Assis, Ribeirão Preto, Jaú e Piracicaba. Furthermore, this thesis aims to exam the following impacts related to the greenhouse gases emitted by the stages of ethanol life-cycle: (1) sugar production location; (2) usage of different fuels at the stage of sugarcane farm management; (3) extinction of the practice of burning the sugarcane field during the pre-harvest; and (4) utilization of intermodal logistics in order to transport the end-product to a primary storage base. In the base scenario, it is assumed 1) the utilization of diesel oil in the farm management of sugarcane, 2) the practice of previously burning the sugarcane field in the pre-harvest and 3) the road logistics to transport ethanol from the producing regions to a primary storage base located in the port of Santos-SP. To analyze the sensibility of emission parameters, other scenarios comprehend the possible combinations between the usage of biodiesel in farm management (B20ou B100), as well as the extinction of the practice of burning the sugarcane field in the pre-harvest and road-rail logistics. It was verified that, on average, regardless of the analyzed scenario, the largest portion of greenhouse gas emissions during the ethanol life cycle is concentrated at the sugarcane farm management stage. Due to the intrinsic characteristics of the soil and the required operations management, the emissions differ between regions (amplitude of 60 kg CO2e/ton of ethanol). Moreover, when both, road logistics and road-rail intermodality to transport the product to Santos-SP are considered, this stage represents 51% and 62%, respectively. The utilization of road-rail transportation intermodality to distribute ethanol contributes to the reduction of greenhouse gas emission. By considering the average of analyzed scenarios, this reduction achieves 13% during the life cycle and 74% only during the logistics stage. Finally, it was observed that there is a reduction on the volume of gases emitted into the atmosphere as a result of synergy among the use of biodiesel B100 in sugarcane farm management, the extinction of the practice of burning the sugarcane field in the pre-harvest and the utilization of intermodal logistic in order to transport the product to a primary storage base in Santos-SP. On average, the emitted volume of greenhouse gas decreases by 43% in the life cycle of ethanol.