Produção potencial de etanol de variedades de cana-de-açúcar sob adubação nitrogenada

CAPESA busca da sociedade por fontes alternativas de energia faz com que cada vez mais as instituições de pesquisa busquem formas eficazes de atender a esta demanda crescente. Os biocombustíveis mostram-se como os principais atenuadores dos impactos causados pela queima dos combustíveis fósseis. Com alta capacidade de produção de cana-de-açúcar, o Brasil é hoje o principal produtor mundial de cana. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o potencial de produção de etanol de primeira e de segunda geração em dois ciclos de cultivo de variedades de cana-de-açúcar em Pernambuco. De forma específica objetivou-se avaliar o efeito da adubação nitrogenada sobre a produtividade e variáveis agroindustriais da cultura, caracterizar quimicamente a biomassa lignocelulósica em diferentes partes da planta, estimar o potencial de produção de etanol de primeira e segunda geração e verificar a eficiência de ensaios de deslignificação e hidrólise enzimática. Um experimento em campo foi conduzido na estação experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA) em Itambé, PE, desde 2012, com delineamento experimental em blocos casualizados em arranjo fatorial, representados por cinco variedades de cana-de-açúcar (RB863129, RB92579, RB867515, RB931011 e RB962962) e três níveis de adubação nitrogenada (testemunha, 40 e 80 kg.ha⁻¹ de N na forma de ureia), com 4 blocos. As parcelas foram compostas por sete fileiras com 14 metros de comprimento e 1 m entre fileiras (98m²). Foram utilizados os dados referentes aos ciclos de 2014 e 2015 (1ª e 2ª socas). Na colheita, a biomassa das plantas foi separada em colmo, folhas e ponteiro e subamostras foram coletadas para caracterização química quanto aos componentes da parede celular. Foi medida a produtividade para cada uma das variedades e feitas análises tecnológicas (°brix, fibra, pol do caldo extraído e açúcar total recuperável). A produção de etanol de primeira geração, foi estimada em 7739 a 12312 L.ha-1 para as variedades RB962962 e RB867515, respectivamente. A variedade RB962962 apresentou melhores resultados (10446,99 L.ha⁻¹) de produtividade de etanol de segunda geração. Em função de seu desempenho na etapa anterior foram realizados ensaios de deslignificação do bagaço da variedade RB962962 com H₂O₂ alcalino, verificando-se perda de massa de 40,4% (±1,88; n=5), e após este processo de pré-tratamento uma redução de 23,6% nos teores de lignina detergente ácido (LDA) e incremento de 47,95% nos teores de celulose. Verificaram-se as maiores eficiências de hidrólise de 34,84% e 35,12% independentemente da carga enzimática (5 FPU.g-1) para as cargas de sólidos de 5 e 10 % (m/v), respectivamente.Society’s search for alternative energy sources promotes research institutions to seek for effective ways to meet this growing demand. Biofuels are the main mitigators of the impacts caused by the burning of fossil fuels. With high production capacity of sugarcane, Brazil is now the world's leading producer of sugarcane. The general objective of this work was to evaluate the potential of first and second generation ethanol production in two crop cycles for sugarcane varieties in Pernambuco state. Specifically aimed to evaluate the effect of nitrogen fertilization (control, 40 and 80 kg.(hm²)⁻¹ of N) on the productivity and agroindustrial variables of the crop, to chemically characterize the lignocellulosic biomass in different parts of the plant, to estimate the potential production of the first and second generation ethanol and to verify the efficiency of the delignification and enzymatic hydrolysis tests studied. The field experiment was conducted at the experimental station of the Agronomic Institute of Pernambuco (IPA) in Itambé, PE, since 2012, with a randomized block design in a factorial arrangement, represented by five varieties of sugarcane (RB863129, RB92579, RB867515, RB931011 e RB962962) and three levels of nitrogen fertilization (control, 40 and 80 kg.(hm²)⁻¹ of N in the form of urea) with 4 blocks. The plots were composed of seven rows with 14 meters in length and 1 m between rows (98m²). It was using in this work the data referring to the cycles of the years 2014 and 2015 (2nd and 3rd crops). At harvest, the biomass of the plants was separated into stem, leaves (dried and greens) and subsamples were collected for chemical characterization of the components of the cell wall. The productivity for each one of the varieties in each fertilization was verified and was made the technological analysis of the sugarcane cultivars (°brix, fiber, sucrose in the extracted broth and total recovered sugar). From these data it was possible to estimate the production of first-generation ethanol, with values varying from 7738.70 to 12311.76 L.(hm²)⁻¹ for the varieties RB962962 and RB867515, respectively. The variety RB962962 presented better results (10446.99 L.(hm²)⁻¹ of second generation ethanol productivity. Due to its performance in the previous stage it was made the trials of delignification of bagasse of variety RB962962 with alkaline H₂O₂, where was observed weight loss of 40.4% (±1,88; n=5), and a reduction of 23.62% in acid detergent lignin (ADL) and a 47.95% increase in cellulose contents were observed after this pretreatment process. The highest hydrolysis efficiencies of 34.84% and 35.12%, independently of the enzymatic charge (5 FPU.g⁻¹), were found for solid loads of 5 and 10% (w/v), respectively