Sugarcane-Based Biofuels and Bioproducts

Sugarcane has garnered much interest for its potential as a viable renewable energy crop. While the use of sugar juice for ethanol production has been in practice for years, a new focus on using the fibrous co-product known as bagasse for producing renewable fuels and bio-based chemicals is growing in interest. The success of these efforts, and the development of new varieties of energy canes, could greatly increase the use of sugarcane and sugarcane biomass for fuels while enhancing industry sustainability and competitiveness. Sugarcane-Based Biofuels and Bioproducts examines the development of a suite of established and developing biofuels and other renewable products derived from sugarcane and sugarcane-based co-products, such as bagasse. Chapters provide broad-ranging coverage of sugarcane biology, biotechnological advances, and breakthroughs in production and processing techniques. This text brings together essential information regarding the development and utilization of new fuels and bioproducts derived from sugarcane. Authored by experts in the field, Sugarcane-Based Biofuels and Bioproducts is an invaluable resource for researchers studying biofuels, sugarcane, and plant biotechnology as well as sugar and biofuels industry personnel.

Effect of pretreatment on the formation of 5-chloromethyl furfural derived from sugarcane bagasse

Chloromethylfurfural (CMF), a valuable intermediate for the production of chemicals and fuel, can be derived in high yields from the cellulose component of biomass. This study examined the effect of sugar cane bagasse components and biomass architecture on CMF/bio-oil yield using a HCl/dichloroethane biphasic system. The type of pretreatment affected bio-oil yield, as the CMF yield increased with increasing glucan content. CMF yield reached 81.9% with bagasse pretreated by acidified aqueous ionic liquid, which had a glucan content of 81.6%. The lignin content of the biomass was found to significantly reduce CMF yield, which was only 62.3% with acid-catalysed steam exploded sample having a lignin content of 29.6%. The change of CMF yield may be associated with fibre surface changes as a result of pretreatment. The hemicellulose content also impacted negatively on CMF yield. Storage of the bio-oil in chlorinated solvents prevented CMF degradation.

Development of recombinant coat protein antibody based IC-RT-PCR for detection and discrimination of sugarcane streak mosaic virus isolates from Southern India

Sugarcane streak mosaic virus (SCSMV), causes mosaic disease of sugarcane and is thought to belong to a new undescribed genus in the family Potyviridae. The coat protein (CP) gene from the Andhra Pradesh (AP) isolate of SCSMV (SCSMV AP) was cloned and expressed in Escherichia coli. The recombinant coat protein was used to raise high quality antiserum. The CP antiserum was used to develop an immunocapture reverse transcription-polymerase chain reaction (IC-RT-PCR) based assay for the detection and discrimination of SCSMV isolates in South India. The sequence of the cloned PCR products encoding 3'untranslated region (UTR) and CP regions of the virus isolates from three different locations in South India viz. Tanuku (Coastal Andhra Pradesh), Coimbatore (Tamil Nadu) and Hospet (Karnataka) was compared with that of SCSMV AP The analysis showed that they share 89.4, 89.5 and 90% identity respectively at the nucleotide level. This suggests that the isolates causing mosaic disease of sugarcane in South India are indeed strains of SCSMV In addition, the sensitivity of the IC-RT-PCR was compared with direct antigen coating-enzyme linked immunosorbent assay (DAC-ELISA) and dot-blot immunobinding assays and was found to be more sensitive and hence could be used to detect the presence of virus in sugarcane breeding, germplasm centres and in quarantine programs.

The knight of sugar industry: T. S. Venkatraman (1884-1963)

Tiruvadi Sambasiva Venkatraman (TSV) was a plant breeder. In response to a call from Pundit Madan Mohan Malaviya, he made it his mission to develop high-yielding varieties of sugarcane for manufacturing sugar and making it available as a sweetening agent and an energy source for the malnourished children of India. Using Saccharum officinarum, then under cultivation in India, as the female parent, he artificially fertilized it with pollen from S. barberi, which grew wild in Coimbatore. After 4-5 recurrent backcrossings of S. officinarum Chi wild Sorghum spontaneum with S. officinarum as the female parent, TSV selected the `rare' interspecies hybrid cane varieties that resembled sugarcane and had approximately 2.5 cm thick juicy stems containing 16-18% sucrose - nearly 35 times more than what occurred in parent stocks. The hybrid canes matured quickly, were resistant to waterlogging, drought, and to the red-rot disease caused by Glomerella tucumanensis (Sordariomycetes: Glomerellaceae), and to the sereh-virus disease. Most importantly, they were amenable for propagation using stem cuttings. In recognition of the development of high-yielding sugarcane varieties, TSV was conferred the titles Rao Bahadur, Rao Sahib, and Sir by the British Government, and Padma Bhushan by the Republic of India. In the next few decades, consequent to TSV's work, India turned into the second largest sugar producer in the world, after Brazil. The hybrid sugarcane varieties developed are the foundational stocks for new sugarcane x bamboo hybrids, and for possible resistance to Puccinia megalocephala (Pucciniomycetes: Pucciniaceae) and Ustilago scitaminea (Ustilaginomycetes: Ustilaginaceae) using molecular techniques.

Efecto de diferentes proporciones de caña de azucar (Saccharum officinarum), pasto Taiwan (Pennisetum purpureum) y melaza sobre la composicion quimica del ensilaje de marango (Moringa oleifera)

El presente estudio se realizó en la finca “Santa Rosa” propiedad de la Universidad Nacional Agraria, localizada geográficamente a los 12°08’15’’ latitud Norte y a los 86°09’36’’ longitud Este, en el departamento de Managua. El objetivo fue evaluar el efecto de diferentes proporciones de caña de azúcar (Sacharum officinarum), pasto Taiwán (Pennisetum purpureum) y melaza sobre la composición química y microbiológica del ensilaje de Marango (Moringa oleífera). Se utilizaron 14 tratamientos con tres repeticiones cada uno para un total de 42 microsilos distribuidos en un Diseño Completamente al Azar, donde se evaluó Marango en proporciones de 31.66, 33.00, 33.33, 63.33, 66.00, 66.66, 95.00 y 99.00%, Taiwán en las mismas proporciones, Caña de azúcar en proporciones de 33.33, 66.33 y 100%, y la melaza en proporción de 1 y 5%. Las variables evaluadas fueron: Composición química (Materia seca, Proteína cruda, Cenizas, FDN, FDA, Hemicelulosa, contenido de azucares), Perfil de fermentación (pH, Acido láctico, Acido acético) y Composición microbiana (Lactobacilos, Clostridios y Enterobacterias). Se realizó Análisis de Varianza y comparaciones de medias con la Prueba de Tukey 5% utilizando MINITAB, versión 12.0. Los resultados de los análisis de varianza (P<0,05) mostraron que el mayor contenido de MS lo obtuvo el T2 (T95Mz5) con 26.89%, de PC el T7 (M99Mz1) con 15.04%, de CEN el T2 (T95Mz5) con 2.83%, de FDN el T13 (T66C34) con 77.55%, de FDA el T4 (M32T63Mz5) con 45.18%, de Hemicelulosa el T13 (T66C34) con 40.08%, el menor contenido de pH el T6 (M64T32Mz5) con 3.49 y los mayores contenidos de Acido Láctico el T8 (M95Mz5) con 51.60 mg/kg de MS, de Acido Acético el T7 (M99Mz1) con 31.10 mg/kg de MS, de Lactobacilos el T13 (T66C34) con 6.49 log UFC/g de MS y de Clostridios el T14 (T34C66) con 4.41 log UFC/g de MS. En conclusión todos los ensilados donde se incluyó Marango presentaron resultados similares en la mayoría de los parámetros químicos, sin embargo los tratamientos 7 y 8 presentaron las mejores características nutritivas, siendo una opción nutricional viable para el productor.

Comportamiento agroindustrial de veinticinco variedades de caña de azúcar (Saccharum sp. hibrido) en comparación con la variedad L 68-90 en caña planta

En el ciclo 90-91 se llevó a cabo el presente trabajo en el Ingenio Javier Guerra Báez con el objetivo de determinar el comportamiento agroindustrial de 25 cultivares de caña de azúcar en comparación con la variedad L 68-90. El experimento se sembró el 21 de febrero de 1990 en un suelo franco de la serie Nandaime, la cosecha se realizó a los 12 meses de edad el 21 de febrero de 1991. El diseño utilizado fue látice triple (5 x 5) y las variables estudiadas fueron: Germinación. Población, altura de tallos, diámetro de tallos, peso promedio de los tallos, rendimiento agrícola. rendimiento industrial y rendimiento agroindustrial Los datos fueron sometidos a un análisis de varianza y prueba de rangos múltiples de Duncan al 5% de significancia. Los mejores comportamientos para cada variable en estudio los obtuvieron los siguientes cultivares: Germinación: RB 73-2727, Cp 70-321, RB 77-3720, RB 73-2223, RB 73-9735 y RB 76-5288; Población: Sp 70-1423, Cp 70-321 RB 73-1012. Cp 71-6180. RB 73-1714. RB 76-5288. RB 73-2727, Cp 72-1210 y C 87-51; Longitud de tallo: RB 73-429. Cp 70-1527. RB 73-9735. RB 73-1012. Q 96 MEX 69-420 y MEX 68-P23; DiáMetro de los tallos: RB 73-2223, Cp 74-383. MEX 53-473, RB 76-5288. RB 73-9735. RB 73-5220. RB 73-9953. Cp70-1527, MEX 56-476 y MEX 68-p23; Peso promedio de los tallos: MEX 68- p23. RB 73-9735. RB 73-2223. CP 70-1527, RB 73-429. MEX 53-473. Q 96. MEX 69-420 y MEX 56-476;Rendimiento agrícola: Cp 71 -6180. MEX 68- P23. X 69-420. RB 73-1012. Sp 70-1423. RB 76-5288 y RB 73-9735; Rendimiento industrial Q 96, Cp 70-321, Cp 72-1210, MEX 68 P23 y Cp71-6180; Rendimiento agroindustrial Cp 71-6180.MEX 68-P23. Cp 70-321. RB 76-5288, Cp 72-1210. MEX69-420, RB 73-1012 Y Q96. Las variedades que presentaron enfermedades fueron: C 87-51, Cp 71-6180, Cp 70-1527, RB 73-2223. RB 73-2727. L '8-90, Cp 74-383, Sp 70-1284, RB 73-1714 y RB 73-429.

Comportamiento agro-industrial de catorce variedades de caña de azúcar (Saccharum sp hibrido L.) en comparación con las variedades Ja 60-5 y C 87-51

El presente trabajo se llevó a cabo en el ciclo 92-93 en el Ingenio Victoria de Julio, donde se evaluaron 14 variedades de caña de azúcar en comparación con las variedades Ja 60 - 5 y C 87 - 51 para determinar el comportamiento agro-industrial de estos cultivares y seleccionar los genotipos más sobresalientes. El experimento fue establecido el 25 de enero de 1992, en un suelo arcilloso de la serie Chilamatillo, la cosecha se realizó a los 11 meses de edad del cultivo, el 16 de Dic 1992. El diseño utilizado fue de bloques completos al azar con 5 repeticiones, las variables estudiadas fueron: Germinación, población, altura de tallos, floración, diámetro de tallos, peso promedio de los tallos, rendimiento agrícola, rendimiento industrial y rendimiento agro-industrial. Los datos fueron sometidos a un análisis de varianza y prueba de tukey al 5% de margen de error. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Germinación; siendo las mejores RB 73-1012, CP 70-321 y Q 96. Población;las mejores numéricamente resultaron Méx 68-P 23,SP 70-1284 y SP 72-4790. Longitud de tallo; las mejores variedades fueron la SP 72-4790, Q 96, RB 73-1012 y RB 73-5220. Diámetro de los tallos; obtuvo el mejor resultado la variedad Méx 69-420 y en segundo lugar la Ja 60-5. Peso promedio de 100 tallos. ; presentando el mejor resultado el cultivar Méx 69-420 seguido de la RB 73-5220. Floración; todas las variedades florecieron a excepción del testigo C 87-51. Rendimiento agrícola; obtuvo el mejor resultado la variedad Méx 68-P 23 ocupando el segundo lugar SP 72-4790; Rendimiento industrial; entre las variedades sobresalieron numéricamente la Q 96 seguido de la C 87-51 y la CP 72-1210. Rendimiento Agro-Industrial; de acuerdo a los resultados de rangos múltiples la variedad Q 96 presenta un rendimiento estadísticamente superior a la variedad testigo Ja 60-5, superando numéricamente al resto de variedades. Las variedades que presentaron afectaciones por enfermedades fueron : RB 76-5288, SP 70-1284, SP 72-4790, CP 72-1210, SP 71-61801 CP 72-2086, Méx 69-420, Méx 68-P23, Ja 60-5 y e 87-51.

Evaluación de diferentes densidades de siembra en el cultivo de caña de azúcar (Saccharum sp híbrido L.) primer retoño

El presente estudio se realizó de Abril de 1992 a Marzo de 1993 en el Ingenio Victoria de Julio. Se evaluaron diferentes densidades de siembra sobre los rendimientos en el cultivo de la caña de azúcar, primer retoño (6, 9 12 yemas/metro lineal). El diseño utilizado fue de bloques completos al azar, los parámetros estudiados fueron: índice de ahijamiento, población, altura, diámetro, peso promedio de los tallos, rendimientos agrícola, rendimiento industrial y rendimiento agroindustrial. Los datos obtenidos fueron sometidos a análisis de varianza y prueba de Duncan a un 5 por ciento de margen de error. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: El mayor porcentaje de índice de ahijamiento, lo presentó el tratamiento de 12 yemas por metro lineal. Los promedios poblacionales más altos se obtuvieron con 12 yemas/metro lineal. Se lograron las mayores longitudes de tallos con 12 yemas. No existen diferencias entre los tratamientos en relación al diámetro del tallo. A mayor número de yemas usadas mayor fue el peso promedio de tallo. El rendimiento agrícola fue mayor cuando se incrementó el número de yemas. El resultado más sobresaliente en cuanto a rendimiento industrial se obtuvo con 6 yemas por metro lineal. El rendimiento agro-industrial fue superior en el tratamiento con 12 yemas por metro lineal.

Evaluación agro-industrial de veinticinco variedades de caña de azúcar (Saccharum sp. hibrido), en comparación con la variedad L 68-90, en planta y retoño 1

El presente estudio corresponde a la evaluación de dos años de producción (90-91;91-92), de 25 variedades de caña de azúcar en comparación con la variedad L 68-90, establecido en el ingenio " Julio Buitrago Urroz ", para determinar su comportamiento agro­ industrial y seleccionar las mejores variedades para una segunda fase de selección. El ensayo se sembró 24 de marzo de 1990, la cosecha de planta se realizó el 21 de marzo de 1991, y el retoño 1 se cosecho el 21 de febrero de 1992. El diseño utilizado fue el de látice triple (5 x 5) parcialmente equilibrado y los parámetros estudiados fueron: Germinación, Población, Altura, Diámetro de los tallos, Peso promedio de los tallos, Rendimiento agrícola, Rendimiento industrial, y Rendimiento agro-industrial. Cada una de las variables fueron evaluadas mediante un análisis de varianza y a la prueba de rango múltiple de Duncan a un 5% de significación. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Germinación; Se obtuvieron diferencias altamente significativas, las mejores variedades son: Cp 70-321, Cp 70-1527, RB 73-9735, Mex 68-P23, RB 73-1012, Mex 53-473. Población; Se presentaron diferencias altamente significativas, resultando los mejores genotipos: Rb 73-2727, Cp 70-321, Sp 70-1423. Altura; Se determinó una alta diferencia significativa entre los cultivares destacándose: Sp 72-4790, RB 76-5288, RB 73-429. Diámetro de tallo; Se obtuvo una alta diferencia significativa siendo las mejores: RB 73-2223, Mex 56-476, Mex 69-420, RB 73-9735, Mex 53- 473, RB 73-9953, Cp 74-383. Peso promedio de los tallos; Se observó una alta diferencia significativa resultando los mejores genotipos: Mex 56-476, RB 73-2223, Mex 69-420, RB 73-429, Q 96, Mex 68-P23, RB 76-5288, RB 73-9735. Rendimiento agrícola; Estadísticamente se determinó una alta diferencia significativa, las variedades que superan al testigo son: Sp 72-4790, Sp 70- 1284, RB 73-9735. Rendimiento industrial; Se obtuvo diferencia significativa, siendo el mejor genotipo: La Q-96. Rendimiento agro-industrial; No se observaron diferencias significativas entre los cultivares en estudio, de acuerdo a la separación de medias las variedades más destacadas fueron: Sp 72-4790, RB 73- 5220. Respecto a las observaciones fitosanitarias la única variedad que no presento síntomas de las enfermedades señaladas en este estudio es: Sp 72-4790, las variedades más afectadas por el carbón son: RB 74-5672, Cp 72-1210, Cp 70-1527, RB 76-5288, RB 77-320, RB 73-1012, RB 73-9735, L 68-90.

Efecto de diferentes dosis de N.P.K. sobre el rendimiento agroindustrial de la variedad L-68-90 (Saccharum sp hibrido); en caña planta

El presente estudio se realizó de junio de 1992 a marzo de 1993 en El Ingenio Victoria de Julio. Se evaluó el efecto de 13 dosis de N-P-K (0-60-60, 40-60-60, 80-60-60, 120-60-60, 40-0-60, 40-30-60, 80-0-60, 80-30-60, 40-9Ó-60, 120-0-60, 120-30-60, 120-60-0 y 120-60-30), sobre el cultivo de la caña de azúcar (Saccharum sp. híbrido), las cuales se compararon con e1 testigo (0-0-0). Se plantó la variedad L 68-90. El diseño experimental utilizado fue de Bloques Completos al Azar modificado, las variables analizadas fueron: brotación, diámetro, altura, población, rendimiento agrícola, rendimiento industrial y rendimiento agro industrial. Los datos que se obtuvieron se sometieron al análisis de varianza y separación de medías según Tukey a un 5 % de margen de error. En ninguna de las variables evaluadas se observó diferencia estadística significativa. Con respecto a la Germinación el mayor porcentaje fue de 75.33 porciento y correspondió a los tratamientos 120-60-0 y 40-30-60. El mayor diámetro fue de 2.73 cm habiéndose obtenido con el tratamiento 120-60-30. La mayor altura se obtuvo con el tratamiento 40-30-60 y fue de 2.94 cm. La población mayor fue de 231 750 tallos/ha correspondiendo al tratamiento 40-30-60. El mayor rendimiento agrícola se logró con el tratamiento 80-0-60 y fue de 86.23 t/ha. El mayor rendimiento industrial fue de 93.80 kg/t correspondiendo éste al tratamiento 120-0-60. El mayor rendimiento agro-industrial se obtuvo con el tratamiento 80-0-60 siendo éste valor de 7.675 t/ha.

Productividad de la caña de azúcar (Saccharum officinarum) en respuesta a dos formas y épocas de aplicación del nitrógeno en la variedad L-68-40

Se estudió el comportamiento agro-industrial de la variedad L-68-40, de Marzo 1995- Marzo 1996. Se evaluaron las formas y épocas de aplicación del nitrógeno sobre el cultivo de la caña de azúcar (Saccharum sp) . El diseño experimental utilizado fue de Bloques Completos al Azar, las variables analizadas fueron: Germinación, diámetro, altura, población, peso por tallo, rendimiento agrícola, rendimiento industrial y rendimiento agro industrial. Los datos obtenidos se sometieron al análisis de varianza y separación de medias según, Dtmcan al 5 por ciento. Según los resultados obtenidos de las variables evaluadas no se observaron diferencias estadísticas significativas. El mayor rendimiento agrícola fue de 153.16 toneladas de caña por hectárea, este se obtuvo aplicando el fertilizante 75 días después de la siembra. El mayor rendimiento industrial de 89.02 kg de azúcar por toneladas correspondiente a la aplicación del fertilizante de forma fraccionada al momento de la siembra + 75 días después de la siembra. El mayor rendimiento agro-industrial fue obtenido en el tratamiento 75 días después de la siembra con una aplicación de forma total con 14.59 toneladas de azúcar por hectárea.

Rendimiento agroindustrial de la variedad L 68-40 (Saccharum sp.), en respuesta a las aplicaciones de N, P y K, cultivada en un suelo negro en caña planta

El presente trabajo se desarrolló en el Ingenio AGROINSA, de enero de 1995 al mes de marzo de 1996. Se evaluó el rendimiento agro-industrial de la variedad L 68-40 de caña de azúcar (Saccharum sp.), en respuesta a aplicaciones de nitrógeno, fósforo y potasio, cultivada en un suelo negro vertisol, serie Malacatoya (MY). El ensayo se monto de acuerdo a un diseño factorial incompleto en un Bloque Completamente al Azar (BCA), las variables analizadas fueron: Brotación, ahijamiento, diámetro, población, altura, peso promedio de tallo, rendimientos agrícola, industrial y agro-industrial. Los resultados se sometieron a un análisis de varianza y de regresión, además de realizarse una separación de media según la prueba de Cunean al 5 % de margen de error. En todas las variables evaluadas se observó diferencia significativa a excepción del diámetro, peso promedio de tallo y rendimiento industrial, siendo el nitrógeno el elemento que presentó mayor influencia significativa provocando una respuesta directamente proporcional a sus aplicaciones, sin embargo el fósforo y el potasio no influenciaron en la respuesta de las mismas. Las mayores dosis de nitrógeno para producir el 90 % rendimiento agrícola y agro-industrial máximo, obtenida a través del modelo lineal discontinuo fueron de 72.39 y 74.63 kg/ha de nitrógeno respectivamente