A produtividade da cana de açúcar é definida por diversos parâmetros, totalmente dependentes e ligados às condições em que foram submetidos e que são baseados nos fatores edafoclimáticos como o clima (temperatura, precipitação pluviométrica, umidade do ar, ventos e luminosidade), relevo (tipo de solo, litologia, altitude e topografia) e fatores de produção (capital, terra e trabalho), que determinam quais práticas e tipos de manejo serão adotados em cada subdivisão de área dentro de cada instituição, de acordo com a realidade financeira e de mercado de cada uma, com objetivo de maximizar os resultados e diminuir os custos de produção. Diversos são os estudos realizados para análise da produção e produtividade da cana de açúcar relacionados aos fatores edafoclimáticos e fatores de relevo, fatores os quais não podemos evitar, são em sua maioria indeterminados ou aleatórios, são condicionados ao meio, permitindo apenas o controle parcial ou amenizar os seus efeitos com pesquisas e uso de tecnologias específicas, porém, são poucos os estudos científicos relacionados aos fatores de produção, onde os profissionais das empresas definem, baseado em estudos, análises, condições financeiras, condições de mercado e até fatores humanos, quais práticas serão adotadas, no entanto, em muitas oportunidades decisões tomadas sem estudos adequados sobre o impacto de cada uma delas no processo produtivo. O objetivo desta pesquisa é desenvolver um estudo que avalia os dados obtidos sobre as práticas agrícolas e o manejo nas áreas plantadas com cana de açúcar em diversas empresas do estado de Goiás, dando ênfase aos fatores de produção e associando essas informações aos dados de estudos existentes relacionados aos fatores edafoclimáticos e de relevo, montando enfim um modelo de regressão em mínimos quadrados parciais capaz de prever a produtividade de um canavial e a correlação entre as variáveis e de cada variável envolvida com a produtividade final.

• Objetivo Geral

O objetivo deste trabalho é criar uma abordagem baseada em probabilidade para, analisando os dados de produção de várias safras, predizer a produtividade da cana de açúcar de acordo com as condições à que foram submetidas.

• Objetivos Específicos

Os dados existentes referentes a produção da cana de açúcar serão usados para ajustar-se a um modelo de regressão linear múltipla. O resultado deste modelo devidamente ajustados, fornecerão probabilidades e uma combinação de variáveis preditoras que serão usadas para predição da produtividade da cana de açúcar e permitirão a criação de um modelo de regressão usando o algoritmo NIPALS que é baseado no princípio de regressão parcial de mínimos quadrados (PLSR).

Vários são os estudos que apontam o esgotamento das fontes de energia fósseis, destacando a necessidade de buscar fontes alternativas de energia. Como agravante, os constantes conflitos políticos envolvendo os países do Oriente Médio, que concentra 61% das reservas de petróleo de todo o mundo (PIMENTEL, 2011), conferem instabilidade aos combustíveis ofertados e consequentemente aos seus preços, incentivando várias nações a reduzir a dependência em relação às importações do produto e fortalecendo o mercado dos biocombustíveis.

Além dessas questões, a crescente preocupação com o meio ambiente e, em particular, com as mudanças climáticas globais, coloca em xeque a própria sustentabilidade do atual padrão de consumo energético. Todos esses fatores, cuja importância varia de país para país, vêm criando oportunidades para a viabilização econômica de novas fontes de energia de biomassa em vários países do mundo. O uso do etanol, biodiesel, carvão vegetal, biogás e energia obtida a partir de resíduos do agronegócio desperta interesse crescente em várias nações, devendo ocupar posição de destaque na economia num futuro próximo. (BUAINAIN, p. 16, 2007)

Os benefícios da cana de açúcar para o meio ambiente são inúmeros. Para a biomassa, destaca-se o potencial de produtividade e sua suscetibilidade a pragas e doenças. Quanto à questão do carbono, principalmente relacionado a biomassa acima do solo, cita-se a quantidade de sequestro de CO² da atmosfera e os benefícios ao meio ambiente. A demanda hídrica é uma das menores em relação às outras culturas e a proteção do solo onde temos a ciclagem de nutrientes, diminuição de plantas daninhas, redução de erosões e benefícios da palha incorporada ao solo quando temos a conversão de terras da agricultura tradicional em terras de cultivo da cana de açúcar, além da preservação do habitat da vida selvagem. (LOMBARDI, 2012)

A produção de biocombustíveis também é particularmente retratada como um meio de comunidades rurais se diversificarem economicamente. A biomassa gera empregos e receitas locais e vão além, oferecem a dupla oportunidade de revitalização econômica, pois, movimentam a economia das áreas rurais e de pequenas cidades e ajudam a abastecer o mercado de combustíveis com maior consumo concentrado nas grandes cidades. Em uma abordagem simplificada o argumento da revitalização rural ganha forte impulso especialmente em termos demográficos, visto que, a cada ano de produção, uma pequena proporção desse pool de trabalhadores migra para as áreas onde existe oferta de emprego, sendo assim, a produção de biocombustíveis opera indiretamente tendências populacionais e econômicas através da adição de capacidade industrial e da oferta de serviços em mercados de regiões pouco exploradas e consequentemente trazendo melhorias na qualidade de vida da população dessas regiões. (YOUNG, 2011)

A indústria de etanol combustível tem crescido tremendamente na última década, e está pronta para expandir ainda mais nos próximos anos. (ROSENTRATER, K.A.,2010)

O setor sucroenergético também influenciou o mercado automobilístico brasileiro, que criou o carro bicombustível, conquistando a preferência do consumidor, até setembro de 2011, segundo a ANFAVEA, uma participação na venda de carros movidos à tecnologia bicombustível foi de 83,4%. Esse segmento da economia brasileira cada vez mais tem se expandido, se colocando em evidência frente a setores consagrados da economia brasileira. (FILHO, 2013)

Outro fator que corrobora para a manutenção do setor como destaque na economia nacional é a RenovaBio, instituída pela Lei nº 13.576/2017 que define a Política Nacional de Biocombustíveis, parte integrante da política energética nacional de que trata o art. 1º da Lei nº 9.478, de 6 de agosto de 1997 e tem como objetivo contribuir para o atendimento aos compromissos do país no âmbito do Acordo de Paris sob a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre mudança do clima, fortalecendo uma resposta global à ameaça da mudança do clima global e reforçando a capacidade do país em lidar com os impactos decorrentes dessas mudanças, tendo como foco principal a promoção adequada da expansão dos biocombustíveis na matriz energética nacional, com ênfase na regularidade do abastecimento de combustíveis, assegurando previsibilidade para o mercado de combustíveis, induzindo ganhos de eficiência energética e de redução de emissões de gases causadores do efeito estufa na produção, comercialização e uso de biocombustíveis (RenovaBio, 2017).

Como foi previsto, o desenvolvimento dessa nova bioeconomia envolveu a compreensão e muitos relacionamentos entre diversos setores da economia mundial (ALTMAN, 2008).  O ministro do Meio Ambiente em exercício, Ricardo Salles, afirmou durante a inauguração de uma usina de biogás no estado de São Paulo (ESTADÃO, 2020), que o setor sucroenergético é um exemplo para o mundo "de produção circuito fechado, em que tudo que se produz é utilizado". Ele também lembrou das vantagens ambientais dos carros que usam biocombustíveis em comparação com os veículos elétricos, onde, segundo ele quando considerado todos os fatores envolvidos, inclusive fabricação, uso, descarte correto das baterias e origem da energia, os carros que utilizam biocombustíveis são mais sustentáveis.

Hoje, os Estados Unidos são os maiores produtores e consumidores mundiais de etanol (RFA, 2019). A produção mundial de etanol está concentrada nos Estados Unidos da América em um percentual de 52% e no Brasil com 25%. A principal matéria-prima usada para produção de etanol no mundo é o milho com um percentual de 67%) e o restante é produzido quase que totalmente a partir da cana-de-açúcar (OCDE, 2016).

Na Safra 2019/2020, a produção de cana-de-açúcar no Brasil foi impactada por condições climáticas ruins, com menor índice pluviométrico, altas temperaturas no Centro-Sul e geadas em regiões produtoras do Estado de São Paulo (IEA, 2019). Desde a Safra 2018/2019 um excedente de produção de açúcar nos outros países produtores têm pressionado o preço de commodities no mundo (USDA, 2019). No Brasil isso leva a produção de um maior volume de etanol, visto que seus preços estão melhores que o do açúcar, tudo isso, associado a redução na área plantada, são indícios de que o setor vive uma crise nos últimos anos, acarretando um menor investimento na renovação dos canaviais e no plantio de áreas novas, uma vez que, neste cenário, a produção de grãos têm sido preferência dos produtores em contrapartida ao plantio de cana-de-açúcar (CAMARGO, 2019).

Ainda assim, na Safra 2019/2020 o Brasil produziu 642,7 milhões de toneladas de cana de açúcar em 8,4 milhões de hectares de área colhida, com produtividade média de 76,13 toneladas de cana de açúcar por hectare e produção de 29,79 milhões de toneladas de açúcar e 35,6 bilhões de litros de etanol, sendo esta, a maior produção de etanol da história do nosso país (CONAB, 2020).

O estado de Goiás, também na Safra 2019/2020 é responsável pela produção de 75,2 milhões de toneladas de cana de açúcar em 943,3 mil hectares de área colhida, com produtividade média de 79,7 toneladas de cana de açúcar por hectare e produção de 1,7 milhões de toneladas de açúcar e 5,5 bilhões de litros de etanol (CONAB, 2020).

Mesmo com o início da Safra 2020/2021 em meio à pandemia causada pelo COVID-19, com muitas unidades do Centro-Sul ainda em produção e com a Safra do Nordeste ainda em seu início, chegamos ao dia 15/10/2020 com produção 559,5 milhões de toneladas de cana de açúcar, 35,2 milhões de toneladas de açúcar produzidos 26,5 bilhões de litros de etanol produzidos conforme boletim do MAPA (MAPA, 2020), confirmado pelo Boletim de 30/10/2020 da ANP (ANP, 2020).

Hoje o Etanol é um produto com mercado bastante desenvolvido, no Brasil isso se deve em função da produção e do consumo interno em larga escala. O país está amplamente inserido no comércio internacional mesmo em um cenário de pandemia global e os seus efeitos catastróficos para a economia mundial.

Dentro deste cenário, ser capaz de extrair grandes quantidades de dados é importante para monitorar indicadores chaves de performance KPI’s (YOUNG, 2011). Desta forma, 

Levando a análise de dados à um nível onde é possível executar modelos de regressão e exames preditivos que determinem com precisão as informações de produtividade da cana de açúcar e os dados de produção do etanol, elevamos o projeto à um outro patamar e colaboramos com as empresas participantes fornecendo a elas ferramentas para adoção de novas práticas que podem potencializar seus resultados e ainda a integração de trabalho entre empresas, fornecedores, clientes e até mesmo cientistas com intuito de fazer uso dessas informações e centenas de variáveis que serão levantadas e estudadas para fornecer orientação preditiva para trazer benefícios à todos.

A regressão de mínimos quadrados parcial (regressão PLS) é m método estatístico que tem alguma relação com a regressão de componentes principais. Ao contrário dos modelos tradicionais de previsão linear, em vez de encontrar hiperplanos de variância máxima entre a resposta e as variáveis independentes, ele encontra um modelo de regressão linear projetando as variáveis preditas (Y) e as variáveis observáveis (X) em um novo espaço. Como os dados X e Y são projetados em novos espaços, a família de métodos PLS é conhecida como modelos de fator bilinear.  Caso a variável Y seja categórica temos uma variante do modelo denominada “Análise discriminante de mínimos quadrados parciais (PLS-DA)”.