Influence des facteurs agro-climatiques sur les modalités d'allocation de la biomasse produite aux différentes composantes lignocellulosiques des structures de la canne à sucre

Impact of agro-climatic factor on sugarcane biomass partitioning in structures and lignocellulosic compounds

• Auteur / Autrice : Damien Sabatier
• Direction : Bertrand Ney
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques et écologiques - AgroParisTech
• Date : Soutenance le 13/03/2012
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnement et Grandes Cultures - Environnement et Grandes Cultures
• Jury : Président / Présidente : Ghislain Gosse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Ney, Denis Bastianelli, William Hoareau, Jean-François Martine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ghislain Gosse, Philippe Debaeke

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sucre

Biomasse

Canne à sucre

Mots clés libres

Système de culture innovant

Production multi-usages

Sucre

Énergie

Biomasse

Canne à sucre

Innovative cropping system

Multi-uses production

Sucrose

Energy

Biomass

Sugarcane cane

Résumé

Malgré l’impact économique et les enjeux environnementaux liés à la production d’énergie renouvelable par combustion de la biomasse de canne à sucre, les systèmes de culture canniers ne sont optimisés que pour maximiser la production de sucre. Ce travail contribue à l’élaboration d’un module de simulation de l’évolution des composantes du rendement énergétique (CRE) de la biomasse de canne à sucre qui à terme servira à la conception et l’optimisation de systèmes de culture innovants visant une production multi-usages. Les deux critères retenus dans le cadre de ces systèmes de culture sont les rendements énergétique (MJ m-2) et sucrier (kg m-2). En préalable à la formalisation des dynamiques d’évolution des CRE(fractions anatomiques, structures et lignocelluloses) dans la biomasse de canne à sucre, l’influence de facteurs de variations agro-climatiques sur ces dynamiques d’évolution a du être testé. La vérification de cette hypothèse supposant la collecte massive de données au champ, un modèle proche infrarouge de prédiction des CRE dans la biomasse de canne à sucre a été développé. Ce modèle a permis de quantifier les CRE et de suivre leurs évolutions pour 3 cultivars de canne à sucre (R570, R579 et R585) cultivés dans des environnements contrastés (4 sites) durant deux cycles de culture (vierge et première repousse). Cette étude a révélé des différences significatives entre cycles de culture, sites, cultivars, méthodes coupe et composantes anatomiques pour les CRE et le rendement énergétique. Cependant, lerendement en biomasse aérienne de canne à sucre explique 97% de la variabilité du rendement énergétique à la récolte. La maximisation du rendement en biomasse aérienne s’avère être le principal paramètre à optimiser pour maximiser le rendement énergétique de la production. Toutefois, ces nouveaux objectifs de production peuvent être à l’origine de diminution importantes des rendements en sucre par pertes lors du procédé d’extraction. Ces antagonismes doivent être quantifiés et pris en compte dans l’évaluation de performances de système de culture tant que le sucre sera la principale source de rémunération.

In spite of economical impact and environmental challenge linked to renewable energy production from sugarcane biomass combustion, sugarcane cropping system are still optimized for sucrose mass production only. This work aims to build a module for simulation of energetic yield components (CRE) of the sugarcane biomass which will be of interest in future conception and optimization of innovative sugarcane cropping system focusing on multi-uses production objectives. Both energetic yield (MJ m-2) and sucrose mass (kg m-2) are kept for those cropping system. However, checking effects of agro-climatic factors before to formalize the evolution of CRE of the sugarcane biomass (anatomical parts, fiber and lignocellulosic compounds) is required. In parallel a large amount of data from field study is needed. Thus we developed a near infrared model to predict CRE of sugarcane biomass samples from 3 cultivars (R570, R579 et R585) planted in 4 contrasted environments during 2 crop cycles (plat crop and first ratoon). It results from this study that there were significant differences between crop cycles, sites, cultivars, method of harvest and anatomical parts for CRE and energetic yield. Nevertheless, aboveground biomass of sugarcane explains more than 97% of the variability of energetic yield at harvest. Rise in aboveground biomass appears to be the main parameter target to reach rise in energetic yield. However, news production objective can cause important decrease in sugar extracting yield because of sugar looses during extraction process. These antagonisms must be identified, quantified and taking into account for sugarcane cropping system performance evaluation and especially as long as sucrose remains the main source of money.