Avaliação do potencial de variedades de sorgo sacarino e forrageiro para a
produção de bioetanol
Introdução
As culturas tradicionais de Primavera-Verão, que podem ser utilizadas para a
produção de bioetanol, são o milho e a beterraba. Os custos de produção destas
culturas são bastante elevados, facto que pode constituir um constrangimento à
utilização das mesmas para aquela finalidade. O sorgo sacarino é referido na
bibliografia como uma cultura de relativamente poucosinputs, nomeadamente por
ser menos exigente em água e azoto do que o milho (Andersonet al., 1995),
necessitando de cerca de um terço do consumo de água da cana-de-açúcar e de
metade do registado para o milho (Woods, 2001; Bellmer, 2008). Por outro lado,
existem variedades desta espécie com dupla aptidão, desenvolvidas nomeadamente
na Índia (Rajvanshi e Nimbkar, 2008), nas quais não se verifica diminuição
considerável do teor em açúcares nos caules com a formação do grão. Este
aspecto constitui uma grande vantagem, pois não põe tanto em causa a segurança
alimentar como no caso das culturas tradicionais. Conscientes desta
particularidade, países como a China e as Filipinas já estão a pedir aos
produtores de culturas tradicionais que, para a produção de biocom bustíveis,
as substituam por sorgo sacarino, tornando assim possível produzir também grão,
a usar na alimentação, além de bioetanol (Reddyet al., 2007). Diferentes
desempenhos das diversas variedades de sorgo sacarino têm sido reportados,
nomeadamente no respeitante aos rendimentos em açúcares e em álcool, em
resultado naturalmente também das condições em que é realizada a cultura
(Venendaalet al., 1997; Reddyet al., 2005; Ratnavathiet al., 2010) .
Este estudo insere-se neste contexto e dá continuidade ao trabalho que tem
vindo a ser realizado em Portugal, em particular no Alentejo, com o sorgo
sacarino (Lourençoet al., 2007). Neste caso, teve-se por objectivo avaliar as
potencialidades de diferentes variedades de sorgo sacarino e forrageiro para a
produção de bioetanol. A inclusão do sorgo-forrageiro neste estudo deve-se ao
facto de, para além do interesse em avaliar o seu desempenho comparativo na
perspectiva aqui avaliada, a semente certificada se encontrar facilmente
disponível no mercado local .
Material e Métodos
Metodologia de campo
O estudo de comportamento da cultura foi realizado no Centro de Estudos e
Experimentação da Mitra, da Universidade de Évora, em 2005 e 2006. Utilizou-se
um solo mediterrâneo (Pmg) cujos valores da análise sumária foram os seguintes:
762 mg kg-1 de P2O5, 348 mg kg-1 de K2O, 2,18% de matéria orgânica, 7,01 de pH
(H2O), 46 mg kg-1 de nitratos e textura média .
Em 2006, a análise do solo revelou 468 mg kg-1 de P2O5, 320 mg kg-1 de K2O,
7,48 de pH (H2O), 19 mg kg-1 de nitratos e textura média. Em função destes
resultados, em cada ano, só se aplicaram 100 kg ha-1 de azoto repartidos em
duas aplicações de 50 kg ha-1, à sementeira e quando as plantas apresentaram
cerca de 30 cm de altura .
Em 2005, ensaiaram-se oito variedades (genótipos) de sorgo sacarino: Brandes,
Dale, Madhura, Ramada, Rio, Theis, Wiley e Wray. No ano seguinte, testaram-se
as três variedades que tinham produzido grão no ano anterior (Brandes, Madhura
e Theis) e duas variedades de aptidão forrageira, Nicol e Rocket, híbridos
deSorghum bicolor L.× Sorghum sudanense (Piper) Stapf. As restantes variedades
ensaiadas no primeiro ano não foram posteriormente utilizadas pelo facto de não
terem chegado a produzir semente, possivelmente devido à sua sensibilidade ao
fotoperíodo, o que limitaria a divulgação das mesmas nas nossas condições, já
que o estádio ideal de colheita para esta finalidade é o de grão leitoso-
pastoso .
No primeiro ano, semeou-se a cultura em talhões de 6,75 m2 (3 m x 2,25 m),
enquanto no segundo foram de 10,13 m2 (4,5 m x 2,25 m). A distância entre
linhas foi de 75 cm. A sementeira foi efectuada, manualmente, no dia 17 de
Maio, nos dois anos de ensaio, em covachos distanciados de 13,3 cm, de modo a
assegurar um povoamento de 10 plantas/m2, após desbaste, tendo-se utilizado uma
densidade de sementeira de 12 kg ha-1 .
Os valores de temperatura e precipitação registados para a região durante os
meses em que decorreram os ensaios e em idênticos períodos de anos anteriores
(1951-1980) estão representados na Fig.1 (INMG, 1991) .
Durante o período experimental as temperaturas foram mais elevadas do que as
médias do trinténio considerado, principalmente em 2006. No que se refere à
precipitação, em 2005 choveu menos, excepto nos meses de Maio, Julho e Outubro,
enquanto 2006 foi mais chuvoso em Junho e de Agosto a Outubro .
Foi aplicada uma rega diária, pelo sistema gota-a-gota, representando no final
uma dotação de cerca de 4500 m3 ha-1 .
Quando necessário, procedeu-se à monda manual das infestantes principais
existentes, que foram a figueira-do-inferno (Datura stramonium L.), a beldroega
(Portulaca oleracea L.) e a junça (Cyperus rotundus L.) .
Quando atingido o estádio de grão leitoso-pastoso, procedeu-se à colheita de
cerca de 53 cm, numa das linhas centrais, para avaliação das produções de
matéria verde e seca das plantas. As datas de colheita por ano e variedade
constam do Quadro_1 .
Nestas datas fez-se também a colheita das plantas destinadas à análise
laboratorial da composição dos caules, matéria-prima para obtenção de sumo rico
em açúcares fermentescíveis a transformar em bioetanol .
Metodologia laboratorial
Para cada variedade, e em cada ano, procedeu-se à determinação da matéria verde
e da matéria seca dos caules, bem como à análise da composição da sua fracção
líquida, particularmente do seu conteúdo em açúcares. Esta análise foi
realizada no Laboratório de Agronomia Tropical, do Instituto Superior de
Agronomia (UTL), onde se procedeu à determinação do rendimento de sumo extraído
dos seus caules e do seu teor em sólidos solúveis e em açúcares. No primeiro
ano, o teor em açúcares das variedades em estudo foi estimado de acordo com a
metodologia descrita por Lourençoet al. (2007). No segundo ano, além da
determinação dos sólidos solúveis (Brix), foi efectuada a análise da composição
em açúcares para as variedades sacarinas e para a melhor forrageira .
Para as determinações do Brix e dos açúcares, em cada variedade, foram
preparadas quatro amostras a partir dos caules desfolhados de quatro plantas .
Cada amostra incluiu porções de três zonas longitudinais (base, média e
apical), de forma a ter em conta a variação do teor em açúcares ao longo do
caule (Janssenet al., 1930). A extracção do sumo foi realizada num
liquidificador laboratorial (Waring), misturando a amostra de sorgo (cerca de
100g) com cinco vezes a sua massa de água destilada, à temperatura ambiente e
com agitação durante 10 minutos .
Procedeu-se de seguida à separação da fracção sólida (fibra) por filtração,
através de um saco de pano adequado ao efeito, e no qual ficou retida aquela
fracção, obtendo-se assim o sumo diluído de sorgo isento de partículas sólidas.
A fracção sólida, retida no saco, foi várias vezes lavada em água corrente e de
seguida espremida de modo a eliminar os sólidos solúveis, sendo de seguida
submetida a secagem, em estufa a 100º C, até massa constante, o que permitiu
conhecer o teor de fibra (resíduo sólido insolúvel) da amostra .
A partir deste teor, e por diferença em relação à massa de amostra usada na
extracção, calculou-se o teor de sumo dos caules .
No sumo diluído extraído de cada amostra de sorgo, foi efectuada, em duplicado,
a determinação do Brix e a análise dos açúcares por HPLC [High Performance
Liquid Chromatography] após filtração da amostra com membrana filtrante (com
45mm de poro) .
Os teores determinados foram transpostos para o sumo original na amostra (sumo
não diluído) e para os caules, por correcção com o factor de diluição da
amostra .
Determinação do Brix
O teor de sólidos solúveis (Brix) foi determinado por refractometria a 20oC,
com utilização do refractómetro de Abbe (Bellingham e Stanley) .
Análise dos açúcares
Os açúcares foram analisados por HPLC-RI (Waters), com utilização da coluna de
troca catiónica (Ca2+) Sugar-Pak I (300 x 6,5 mm, 5 mm, Waters), a 90oC, usando
como solvente uma solução aquosa de EDTA-Ca (0,05 g L-1) com um fluxo de 0,5 mL
min-1 (Ivie, 1982) .
A quantificação destes compostos foi efectuada pelo método do padrão externo .
Apenas no segundo ano de ensaios foi possível efectuar o doseamento dos
açúcares dos caules, pelo que no primeiro ano a sua produção foi estimada,
considerando o valor mínimo de 30% encontrado na bibliografia para a
concentração em açúcares na matéria seca dos caules .
Resultados e Discussão
Produção de matéria verde e matéria seca em caules
No primeiro ano, a produção de matéria verde em caules (Figura_2) apresentou
grande variabilidade, tendo-se destacado as variedades Wiley, Dale e Theis com
produtividades superiores às encontradas por Woods (2001) que variaram entre
39,0 e 63,9 t ha-1 .
Em 2006, verificou-se um decréscimo de 18 e 34%, na produção da Brandes e
Theis, respectivamente. O potencial produtivo da variedade Madhura, embora
menor, foi mais estável no período dos dois anos .
Os resultados da produção de matéria seca em caules no primeiro ano
evidenciaram diferenças significativas entre variedades. A Dale, Ramada, Theis,
Wiley e Wray apresentaram as melhores produtividades que variaram de 20,2 a
22,0 t ha-1. Valores inferiores, 16 a 20 t ha-1, foram obtidos por Fernandez
(1998). Quanto às variedades repetidas nos dois anos de ensaio, a Brandes e a
Theis apontaram para produções menores, em 10 e 26% respectivamente, no segundo
ano .
Por seu lado, a variedade Madhura aparentou maiores produções de matéria seca
em caules no segundo ano, o que mais uma vez confirma a sua estabilidade
produtiva .
Concentração de sólidos solúveis no sumo dos caules
A concentração em sólidos solúveis (Figura_3) variou significativamente entre
variedades nos dois anos .
Situou-se entre 14,4 (Wray) e 17,4o Brix (Ramada) no primeiro ano, enquanto que
no segundo ano os valores registados para as três variedades sacarinas
estudadas estiveram compreendidos entre 13,0 (Madhura) e 18,6 ºBrix (Brandes) .
De referir que no período do estudo se observou um aumento da concentração de
sólidos solúveis para as variedades sacarinas Brandes e Theis. Opostamente, a
variedade Madhura mostrou uma diminuição deste parâmetro, que ainda assim foi
superior a 12o Brix, valor considerado por Woods (2001) como requisito mínimo
de qualidade do sorgo enquanto cultura para fins bioenergéticos .
Relativamente às variedades forrageiras, utilizadas apenas no segundo ano,
enquanto a Nicol apresentou o menor valor de entre todas as variedades (12,1º
Brix), a variedade Rocket registou um Brix elevado, aproximando-se das
variedades sacarinas com maior teor de sólidos solúveis .
Produção de açúcares totais
Conforme já foi referido, em 2005 não foi possível determinar os teores de
açúcares do sumo dos caules .
Porém, de acordo com Alexopoulou e Chatziathanassiou (1999) e Fernandez (1998),
o teor em açúcares na matéria seca dos caules secos situa-se, em geral, entre
30 % e 40%. Assumindo o valor de 30%, a produção potencial de bioetanol foi
subestimada tendo-se obtido os valores que se apresentam na Figura_4 .
Conforme se pode observar, nos dois anos de ensaio o rendimento em açúcares
totais (somatório de sacarose, glucose e frutose) variou entre 3,4 e 6,6 t ha-
1, extremos estes ocorridos no primeiro ano, o que demonstra ser determinante a
escolha da variedade, situando-se contudo os valores obtidos abaixo do
intervalo de 1012 t ha-1 referido por Fernandez (1998), mas dentro do intervalo
de 4 a 7 t ha-1 obtido por Ratnavathiet al. (2010) .
As variedades sacarinas Wiley, Dale, Theis e Ramada destacaram-se no primeiro
ano, com uma produtividade em açúcares superior a 6 t ha-1, tendo a Theis
mantido sensivelmente o mesmo desempenho no segundo ano, enquanto que para as
variedades Brandes e Madhura parece ter havido um aumento de rendimento em
açúcares totais. Contudo, é importante referir que a concentração de açúcares,
em relação à matéria seca dos caules, determinada em 2006, atingiu os valores
de 39,1%, 39,5% e 44,2%, respectivamente para as variedades Brandes, Madhura e
Theis. Estes teores são pois bastante superiores aos 30% considerados para
estimar o rendimento em açúcares em 2005, pelo que, os valores apresentados na
Figura_4 para aquele ano são, muito provavelmente, inferiores aos reais,
devendo-se tomar assim com reserva as variações referidas entre os dois anos na
prestação daquelas três variedades sacarinas.
Produção potencial de bioetanol
Os valores da produção de bioetanol podem ser estimados atendendo a que,
segundo Fernandez (1998), 2 kg de açúcar dão origem a 1 L de etanol. Admitindo
esta relação, podemos inferir que os valores obtidos neste estudo foram os que
se apresentam na Figura_5 .
Os valores obtidos foram inferiores aos 6000 L ha-1 indicados pelo referido
autor, o que poderá atribuir-se fundamentalmente às menores quantidades de água
e fertilizantes aplicados e ainda às variedades usadas neste estudo não terem
sido das mais produtivas. Por outro lado, os valores apresentados para o
primeiro ano foram calculados a partir de produções subestimadas dos açúcares.
No segundo ano, salienta-se o facto de se ter utilizado semente produzida no
ano anterior, o que também poderá ter contribuído para justificar os resultados
encontrados .
Conclusões
As maiores produções para a maior parte dos parâmetros foram observadas no
primeiro ano de ensaio, particularmente no que se refere às variedades Dale,
Ramada, Theis, Wiley e Wray. No segundo ano, a Theis e a Brandes mostraram
tendência para ser as melhores .
As variedades forrageiras apresentaram menores potencialidades para a produção
de bioetanol, com seria de esperar .
Como conclusão geral, no conjunto dos dois anos, a variedade Theis foi a que
revelou tendência para ser a mais produtiva. Acresce ainda que no final do
ciclo se observou ser a que produziu maior quantidade de semente, a seguir à
variedade Madhura, o que a favorece em termos de propagação e manutenção nas
nossas condições.
