Modelo matemático para planejamento do plantio e colheita da cana-de-açúcar e da cana-energia

Abstract

A cana-de-açúcar é matéria prima de destaque na produção de açúcar, etanol e energia. Isto é devido a grande demanda por estes produtos no Brasil e no mundo. Mas o problema atual é que a cana-de-açúcar atingiu uma extensa área agrícola e para o atendimento total da demanda desses produtos ainda é necessário maior extensão desta área, o que não é viável a países, como exemplo o Brasil, principalmente, devido a questões ambientais e de áreas destinadas ao plantio. Dessa forma, melhoristas estão desenvolvendo uma nova variedade de cana, a cana-energia, com a qual se espera suprir as necessidades de demanda que as variedades de cana-de-açúcar tradicionais não conseguem. Estima-se que a produção de etanol e energia a partir da cana-energia seja maior que a da cana-de-açúcar. Neste contexto, este trabalho traz uma proposta de planejamento otimizado, em que se utilizam as variedades de cana-de-açúcar para a produção de açúcar e as variedades de cana-energia para a produção de etanol e energia, a partir de sua massa seca. Para isso neste trabalho apresenta-se um modelo matemático de otimização para o planejamento do plantio e da colheita das variedades de cana-de-açúcar e de cana-energia, que tem como objetivo maximizar a produção de sacarose e a produção energia. No modelo proposto são consideradas restrições técnicas de usinas sucroenergéticas de demandas mensais na produção de sacarose e massa seca, e de capacidade máxima mensal de moagem. Para a validação do modelo foi adaptada a inserção da variedade de cana-energia ao modelo proposto na literatura. Os resultados obtidos mostram o momento ideal para o plantio e para a colheita das variedades respeitando as demandas de produção e capacidade de moagem e a metodologia proposta tem potencial para auxiliar os gestores no gerenciamento das usinas sucroenergéticas.

The sugarcane is an outstanding raw material for the production of sugar, ethanol and energy. This is due to the great demand for these products in Brazil and in the world. But the current problem is that sugar cane has reached an extensive agricultural area and, for the total attendance of the demand of these products, it is still necessary to extend this area, which is not feasible for countries, such as Brazil, due to, mainly, environmental questions and of harvesting demanded area. In this way, researchers are developing a new variety of sugarcane, the energy cane, to which is expected to attend the necessary demand that the traditional sugarcane varieties can not attend. It is estimated that the production of ethanol and energy from sugar cane is higher than sugarcane. In this context, this work presents a proposal for optimized planning, in which sugarcane varieties are used for the production of sugar and sugarcane varieties for the production of ethanol and energy, based on its biomass energy. For this purpose, a mathematical model of optimization will be presented for planting and harvesting sugarcane and energy varieties, whose objective is to maximize sucrose and energy production. In the proposed model are considered operational constraints of the mill and monthly demands attendance, in the sucrose and biomass energy production and maximum monthly milling capacity. For the validation of the model, it was adapted the insertion of the energy cane variety to the model proposed in the literature. The results show the ideal time for planting and harvesting the varieties, respecting the demands of production and milling capacity and the proposed methodology have potential to assist managers in the management of the mill.