Project: Sweet sorghum: an alternative energy crop (SWEETFUEL) Andrea Monti UniBO

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1 Project: Sweet sorghum: an alternative energy crop (SWEETFUEL) Andrea Monti UniBO

2 GENERAL OBJECTIVE Il progetto SWEETFUEL è finanziato dalla Commissione Europea nell ambito del FP7. Inizio progetto: 01 Gennaio 2009 Fine progetto: 30 Giugno 2014 Obiettivo: inserimento del Sorgo Zuccherino per la produzione di bioetanolo in ambienti temperati e semiaridi attraverso il miglioramento genetico e delle pratiche agronomiche.

3 SWEETFUEL FLOWCHART WP1-3 - Target ideotype depends on environments and system of transformation WP4 mechanisms of sugars accumulation, stay green and drought tolerance WP5 agronomic determinants of optimized yield. Crop production model for sweet sorghum WP6 multicriteria evaluation of the sustainability of ethanol sorghum on social, economic and environmental basis WP7-8 dissemination and management

4 SWEETFUEL CONSORTIUM KWS; IFEU; WIP CIRAD UNIBO UANL ICRISAT EMBRAPA ARC-GCI

5 DUE IDEOTIPI For developing countries: simultaneous production of food and bioenergy, thereby contributing to food security as well as affordable and renewable energy sources. In temperate and more industrialized regions (e.g. in Europe): biomass production for 2nd generation bio-ethanol.

6 Ideotype #1 (tropical/subtropical, e.g. INDIA): Etanolo di 1 gen. combinato con la produzione di food/feed da granella: Biomass yield of TDM ha -1 Grain production Mg ha -1 Soluble sugars in stalks ( Brix 15-20% ca. 80% sucrose) Bagasse as fooder (low lignin; bmr trait) Ideotype #2 (temperate, e.g. EUROPE): 2G EtOH. La produzione di granella non è un target: Biomass yield (30-40 TDM ha -1 ); Cold tolerance Photosensitivity (flowering by the end of August) Low lignin content (bmr trait) Resistant to lodging (antagonistic with bmr trait)

7 Modello di produzione centralizzata in ambiente tropicale/subtropicale Village Plant

8 Modello di produzione centralizzata in ambiente temperato

9 SWEETFUEL Ideotype for Brazil In Brazil grain production is not desirable. Main target: 1G EtOH and cogeneration High biomass production (30-40 TDM ha -1 ) Sugar-rich stalk ( Brix 15-20%, ca 80% sucrose) Bagasse for cogeneration (more fiber with lignin) Adaptation to marginal soils (acidity, Al toxicity, P deficiency) Adaptation of crop cycles (complementary to sugarcane)

10 CHALLANGES OF SWEET SORGHUM IN BRAZIL To be planted at the beginning of the rainy season in areas of sugarcane renovation to increase the period of operation of large distilleries up to 100 days. A demand of 1.8 million ha of SS are expected in short term (Schaffert, 2012) In areas where sugarcane is not zoned or permitted by policy In areas not suitable for sugar cane

11 Varieties released by Embrapa with the support of Sweetfuel project BRS 508 Yield (f.w.): Mg ha -1 Plant height: 320 cm lodging: resistant o Brix: BRS 511 Yield (f.w.): Mg ha -1 Plant height: 300 cm lodging: resistant o Brix: 18-22

12 SWOT analysis Individua fattori interni ed esterni favorevoli o sfavorevoli al raggiungimento degli obiettivi Tabelle swot sono state elaborate per are tropicali/subtropicali e temperate, per la produzione di energia termo-elettrica o bioetanolo, per impianti centralizzati o decentralizzati, considerando I diversi ideotipi precedentemente illustrati.

13 SWOT analysis 1. General SWOT for sweet sorghum 2. Subtropical and tropical climate Centralised production system (cultivation and conversion) Decentralised syrup production system (cultivation and conversion) Decentralised ethanol production system (cultivation and conversion) 3. Temperate climate Biogas production system (cultivation and conversion) Lignocellulose-ethanol production system (cultivation and conversion) Direct combustion system (cultivation and conversion) Gasification system (cultivation and conversion)

14 GENERAL SWOT: esempi di T 1. Scarsa conoscenza su efficienza ed economicità dei processi di trasformazione di s. sorgo. 2. Crescente interesse per veicoli elettrici 3. Crescente interesse per altre forme di biocarburanti (es butanolo, ecc.) o per altre fonti da cui ottenere bioetanolo 4. Cambio di politica sul bio-etanolo o instabilità dei governi nei PVS 5. Immagine negativa dei biocarburanti..specialmente se colture annuali 6. Competizione con colture food o altre colture da biomassa

15 GENERAL SWOT: esempi di W 1. Disponibilità limitata di varietà commerciali con caratteristiche definite e certe... alcune linee di S. Sorgo sono da fibra/foraggio e viceversa. 2. Scarsa conoscenza delle relazioni genotipo ambiente 3. Ancora incerta tecnica agronomica 4. Bassa tolleranza al freddo 5. Basso early vigor 6. Molte varietà soggette ad allettamento 7. Scarsa produttività negli areali nordici (stagione breve, fotoperiodo non idoneo, basse T notturne ). 8. Difficoltà logistiche (es. grandi impianti richiedono molti ettari e processati subito le minidistillerie sono ancora non commercialmente sostenibili). 9. Breve periodo di raccolta (20-30 d max.)

16 Definire la fase ottimale di raccolta

17 Ma anche tanti S e O Elevata variabilità genetica Elevata adattabilità ambientale Coltura annuale Elevata tolleranza alla siccità Ciclo di crescita relativamente breve Molto adatto integrare canna da zucchero Coltura molto meccanizzata Produce sia zuccheri che cellulosa (I/II G EtOH) Può produrre energia e food contemporaneamente Costo per unità EtOH minore rispetto a mais e canna z.

18 EtOH-Sorghum vs. Fossil fuel (Rettenmaier et al., 2012)

19 EtOH-Sorghum vs. Fossil fuel (Rettenmaier et al., 2012) 1: succo e granella per 1 G EtOH + bagassa a combustione 2: come sopra ma bagassa per 2G EtOH senza ausilio di fossil fuels 3: come sopra ma bagassa per 2G EtOH con impiego di fossil fuels 4: Juice a EtOH, granella a food e bagassa a combustione 5: come sopra ma bagassa per 2 G EtOH senza ausilio di fossil fuel 6: tutto a food e bagassa a 2 G EtOH senza ausilio di fossil fuel

20 sweetfuel-project.eu/ Handbook: Energy Sorghum: An alternative energy crop Disponibile online da Settembre 2013

21 Dept. of Agricultural Sciences University of Bologna