Alternativos Caña de Azucar

8/16/2019 Alternativos Caña de Azucar

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ENTORNO

Innovación POR DR. GUSTAVO VINIEGRA GONZÁLEZ

En esta sección Entorno presenta casos de innovación que se

están generando entre los tecnólogos y científicos mexicanos y que

representan oportunidades para su traslado al mercado.

El presente caso fue presentado recientemente durante el CuartoSeminario Regional sobre Desarrollo de la Competitividad con base

en el Conocimiento, Regiones Centro-Sur y Metropolitana, en

la ciudad de Puebla.

Alternativas para el usode la caña de azúcar


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AntecedentesHace poco se comentó: “La industriade la caña del azúcar de Méxicoenfrenta un dilema: se diversifica aun plazo menor de cinco años connuevos productos de valor agregadoo perece a manos de la competenciade los jarabes fructosados…

“La causa fundamental de la crisisazucarera se generó debido a laforma en que se negoció el Tratadode Libre Comercio con EstadosUnidos (EU) y Canadá (TLC), y a lacarencia de opciones tecnológicaspara los derivados de la caña deazúcar. En el TLC, México acordóeliminar los subsidios de la agriculturay los aranceles de importación deproductos agrícolas (incluyendoal maíz), aceptando acuerdosambiguos sobre las cuotas deexportación del azúcar. Además,las empresas azucareras carecieronde una estrategia de diversificacióntecnológica y el gobiernodesincorporó al Instituto para el

Mejoramiento de la Producción delAzúcar. En cambio, EU subsidia laproducción de maíz y diversificasus usos industriales como son: laproducción de jarabes fructosados yla sustitución del antidetonante Metilter-Butil Eter (MTBE), como aditivoal 10 por ciento de las gasolinas,por el alcohol producido por lafermentación de glucosa de maíz…

“La solución de fondo a losproblemas de la industria azucareraestá en la diversificación del usode los derivados de la caña, y estorequiere de un gran esfuerzo deasimilación y desarrollo tecnológico.No basta con producir caña parahacer azúcar, se necesita encontrarnuevos productos con nuevosusos rentables y de gran volumen”(Viniegra-González, 2001).

¿Por qué es importante la industriaazucarera? Porque es el cultivo

comercial más rendidor delpaís en términos de biomasa.En Morelos, este cultivo rindeanualmente 120 toneladas en verde(tallos y cogollos) por hectáreaque corresponde a cerca de 36toneladas de materia prima. Deesa, la mitad es azúcar y la otramitad, bagazo. Pero, a pesar de quepodría ser una riqueza en materiasprimas industriales, sus productoresprimarios ganan relativamentepoco y dependen de un mercadovulnerable porque su principalproducto es el azúcar granulado,que ahora se ve en la competenciadesventajosa con los jarabesfructosados derivados del maíz quese indicó en el párrafo anterior.

En cambio, la industria del maíz en EUes muy compleja y continuamentepromueve su diversificaciónproductiva. Por ejemplo: en el estadode Iowa, los productores de maízotorgan cada año a la universidadlocal $50 millones de dólares para que

cada dos o tres años se encuentreun nuevo uso al maíz y se premiano sólo el volumen sino también elvalor del producto generado. Unproducto de reciente promoción enesa universidad es el ácido lácticodestinado a la producción de unplástico biodegradable llamadopoli-láctico. La empresa Cargill, encolaboración con Dow Chemical, yaestá produciendo en Blair, Nebraska,cerca de 135 mil toneladas de estepolímero (Wood, 2004) y esperaproducir medio millón de toneladasen 2010, para poder sustituir al poli-etileno en la fabricación de utensiliospara paseos campestres.

En nuestro caso tenemos estructuraseconómicas y productivasdesaprovechadas para ladiversificación de los usos de la cañadel azúcar. Por ejemplo: la cadenaalimenticia humana, que incluye elconsumo de productos vegetales

y animales, carece de alternativasde sustitución de los forrajes y se havuelto en un elemento competidorde la producción de alimentos parael consumo humano directo, como elmaíz (Viniegra-González et al ., 1980).Pero se ha descuidado el desarrollode piensos (alimentos para ganado)concentrados o fibrosos, usandocomo materia prima a la caña deazúcar (Viniegra-González et al., 1980),a pesar de que desde hace más de 30años se conocen métodos sencillosy económicamente atractivospara lograr este fin (Preston, T. yViniegra-González, G.,1976). Esto haconducido a un sistema agroindustrialy ganadero muy poco flexible y,además, vulnerable ante la posibleelaboración de piensos y azúcares,con materias primas importadascomo el maíz.

Una posible solución a esta situacióndesventajosa de nuestro sectorprimario, sería la diversificación de losusos de la caña, tanto en la ganadería

como enla industria. Pero, paraello, fue necesario resolver algunosproblemas técnicos como los que sereseñan a continuación que han dadoa diversas innovaciones ya realizadasen México y en Cuba desde hacemás de 20 años.

Elaboración de piensosderivados de la cañade azúcarLa caña de azúcar tiene las siguienteslimitaciones como pienso para elganado bovino:

1. Casi no tiene proteínas (< 1%)2. El bagazo tiene baja digestibilidad

(20%)3. El jugo de caña se fermenta

fácilmente y genera alcohol4. La caña picada no se consume

adecuadamente (se retiene elbagazo crudo)

5. La melaza en altas dosis es tóxica


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Estos problemas se solucionaron

gracias a las investigacionesfundamentales y aplicadas,desarrolladas desde hace más de 30años, que resolvieron los problemasaquí enumerados y que incluyeron:

1. El uso de la urea como sustitutode la proteína en la dieta de losbovinos (Chalupa et al., 1976; Bakeret al ., 1995)

2. El uso de la sosa o la cal paraduplicar la digestibilidad delbagazo (Tarkow y Feist, 1969)

3. La complementación adecuadadel jugo de caña con urea y conproteína para evitar la fermentaciónalcohólica o acética del jugo decaña o de la melaza (Sánchez yPreston, 1980; Bobadilla y Gil, 1981).

4. El ensilaje de caña con amoníacopara aumentar la digestibilidadde la fibra y aumentar el consumodiario de la caña picada (Calderóny Shimada, 1980)

5. La fermentación láctica de mezclasde melaza, pajas y estiércol paraevitar los trastornos tóxicos de su

consumo por el ganado (Álvarezet al., 1976).

La primera adaptación se derivó

de estudios básicos desarrolladosen diversos países entre los que sedestaca el descubrimiento de Virtanen(1966), quien demostró que las vacaslecheras podían ser alimentadas,produciendo más de 4 mil l itrosanuales de leche por un par de años,con una dieta de celulosa y salesminerales, incluyendo compuestosamoniacales. Este descubrimientoindicó que los vacunos puedensintetizar en su aparato digestivo, conel concurso de abundantes bacteriasque ahí se desarrollan, la proteína querequieren para vivir y producir carney leche. Una forma de asimilar estatecnología fue el aprovechamientode la urea, que es un productonitrogenado fertilizante, comosustituto parcial de la proteína de ladieta rica en azúcares y celulosa.

La segunda adaptación se derivóde los estudios fundamentalesde Tarkow y Feist (1969), quienesencontraron que la adición de basesalcalinas como el hidróxido de

sodio o sosa saponifican los ésteresdel ácido glucónico que forman

puentes entre la hemi-celulosa y la

lignina y, al romperse, aumentan ladifusividad de agentes químicos yenzimas que degraden al forraje.Este descubrimiento ha dado lugara la aplicación industrial en Cubadel tratamiento del bagazo decaña para lograr que alcance 40%de digestibilidad y pueda servirde forraje mezclado con melaza omieles concentradas derivadas de lacaña. En un estudio inédito, llevadoa cabo en Durango, por Cabello etal . (1982), se demostró que la mezclade 2 kilogramos de azúcar por kilode fibra era la condición óptima parael consumo y asimilación del piensoutilizado para la engorda de novillos.

En Mérida, Yucatán, y en Chetumal,Quintana Roo, Sánchez y Preston(1980) demostraron que el jugo decaña suplementado con urea y consalvado de arroz era un alimentoadecuado para la engorda intensivade novillos. De esa forma, la cañaque no era industrializada por losingenios podía ser molida en los

trapiches (molinos tradicionales) parala producción intensiva ganadera enel trópico. Calderón y Shimada (1980)demostraron que la adición de sosaa la caña picada y fermentada enforma espontánea producía un forrajeconsumido por el ganado vacuno.Uno de los resultados favorables deeste tratamiento fue el aumento de ladigestibilidad de la fibra, relacionadacon la saponificación de los ésteresdel glucónico ya reseñadosanteriormente.

En 1972 T. R. Preston trató de transferirde Cuba a México la práctica deengordar ganado con altas dosisde melaza suplementada con altosniveles de proteína. Encontró seriaslimitaciones por la carestía o escasezde los suplementos de harina depescado que se habían utilizado enesa isla y que eran poco accesiblesen México. El resultado fue laintoxicación masiva del ganado por


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la llamada “borrachera de la melaza”

derivada de una fermentación ruminaldesviada hacia la producción deácido butírico en vez de producirel ácido propiónico que es normalen el rumen vacuno. De ahí surgióla necesidad de desarrollar unatecnología que resolviese eseproblema.

En el Instituto de InvestigacionesBiomédicas de la UNAM (IIBm),el grupo dirigido por GustavoViniegra González inició un estudiode la fermentación de la melazaen un sistema modelo inoculadocon estiércol y se desarrolló unaformulación con niveles de urea,melaza y estiércol que se llamó elproceso Biofermel. Ese procesofue registrado como invención ytransferido a la empresa GanaderíaPastejé S de R L, en la cual sedemostró que ese pienso fermentadopermitía sustituir al maíz o al sorgopara la engorda comercial de novillos(Álvarez et al ., 1979). El proceso fuetransferido a otras tres empresas,

incluyendo el ingenio Cantarranas deHonduras y durante más de 10 añosresultó ser de utilidad práctica.

Ese proceso consistió en orientar lafermentación de la melaza hacia laproducción de ácido láctico para queeste compuesto sirviese de precursorbioquímico del ácido propiónico yasí se evitase la producción de ácidobutírico. El ácido propiónico resultaser, a la vez, precursor de la síntesisde glucosa en el organismo de losvacunos y la glucosa es un azúcaresencial para el buen funcionamientode órganos vitales como el cerebro ylos riñones.

Pablo Pérez Gavilán se encargó dela difusión de la tecnología que sevendió a la empresa “El Novillo” enCotija entre 1978 a 1990; en el “IngenioCantarranas” en Honduras en 1980y al Ejido en Guamúchil, Sinaloa,entre 1980 a 1990. Pero después de

la privatización de los ingenios, la

melaza dejó de ser una materia baratacon suministro seguro en México,por sus fluctuaciones de precio en elmercado de exportación hacia EUA.

Las experiencias aquí reseñadasmostraron que sí se puede utilizarla caña de azúcar de una maneraalternativa y rentable, con respectoa los piensos derivados del maíz yde otros cultivos convencionales yque se puede diversificar la industriaazucarera por la fabricación de estetipo de productos.

Proyección económica deluso ganadero de la caña yde la producción de alcoholcombustibleUna forma sencilla para compararvarios usos alternativos de la cañaconsiste en calcular el valor de lasventas que se producirían si setransformase en azúcar, alcohol,carne o leche de vacunos. Todasreferidas a una hectárea de caña con

el rendimiento hipotético anual de100 toneladas de tallos. Es decir, sincogollos (hojas). Pero tomando encuenta que, en el consumo ganadero,los cogollos, que correspondena 20% de los tallos, sí se puedenconsumir como forrajes.

Para realizar estos cálculos, esnecesario estimar los coeficientestécnicos de conversión de unatonelada de caña a diversosproductos y para ello conviene teneren cuenta las eficiencias respectivasde conversión.

a) Conversión en azúcar y melaza

Los rendimientos usuales de azúcarson aproximadamente de 10%de los tallos, con un rendimientoadicional de 8% de melaza con 60%de azúcar. Por lo tanto, una hectáreaque produzca 100 toneladas detallos rendirá aproximadamente 10

toneladas de azúcar y 8 de melaza de

80 Brix.

b) Conversión en alcohol

En las fábricas de alcohol, elrendimiento aproximado es de 52litros por 100 kilogramos de azúcarcon una densidad de 780 gramospor litro. La superficie de referenciarendiría aproximadamente 7,800litros de alcohol. Conviene señalarque un litro de alcohol tiene,aproximadamente, el poder calóricode 0.7 litros de gasolina, tomadacomo octanol. Es decir, se produciríael equivalente energético de 5,460litros de gasolina.

c) Conversión en carne de vacuno

La caña de azúcar tiene 15% desólidos (azúcar y fibra) y la conversiónalimenticia para la engorda debovinos es aproximadamente de 9kilos de sólidos ingeridos por kilode ganancia de peso vivo. Estoequivaldría a la producción de 4 mil

kilos de carne en pie, en función delas 36 toneladas de sólidos de la caña.

d) Conversión en leche de vacunos

Las vacas lecheras de tipo rústicoproducen aproximadamente 3 millitros de leche al año y consumencada una cerca de 4 toneladasde sólidos por año. Lo cualcorrespondería aproximadamente a24 mil litros de leche por hectárea alaño.

La comparación económica de estascuatro alternativas se muestra en elcuadro siguiente. Ahí se indica quela producción ganadera logra ventasde productos transformados (carneo leche) con mayor valor que losderivados actuales (azúcar y melaza)y que la producción de alcohol. Esteanálisis indica que la diversificaciónde la agroindustria cañera enproductora de piensos para la


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producción de carne y leche devacunos, es una alternativa viable,

para la cual ya existe la tecnologíanecesaria como se ha reseñado conanterioridad. Esto se desprendede la comparación de las ventashipotéticas de la leche (230%) o dela carne (170%), frente al valor dela caña. También se indica que laconversión en alcohol combustibleno parece ser muy atractiva (117%)frente a la producción actual deazúcar y melaza combinadas (155%).Un factor decisivo en el bajo valoragregado del alcohol combustiblesurge de la necesidad de cotizarun litro de alcohol al 71% del preciodel un litro de gasolina, para poderestablecer la paridad energética delos combustibles.

ExternoCon respecto al tamaño delmercado, podremos considerarun excedente aproximado de600 mil toneladas de azúcargranulado desplazado por la ventade los jarabes fructosados en

nuestro mercado, principalmente

Caña 100000 1 0.35 100000 $ 35,000 100.00%

Azúcar 15000 0.66666667 5.41 10000 $ 54,091 154.55%

Melaza 15000 0.34 0.366 5100 $ 3,400 9.71%

Az. + Mel. $ 57,491 164.26%

Alcohol 15000 0.55576923 4.90 8336.53846 $ 40,849 116.71%

Leche 36000 0.75 3.00 27000 $ 81,000 231.43%

Carne 36000 0.11111111 15.00 4000 $ 60,000 171.43%

Comparación de ventas para las alternativas de transformación de la caña de azúcar

Producto kg/ha Coeficiente Técnico Precio ($/kg) kg/ha Ventas Ventas/Caña


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en la elaboración de bebidasrefrescantes. Como el rendimiento

promedio anual por hectáreade nuestros campos cañeros esde 80 toneladas de tallos, conaproximadamente 16 toneladasde cogollos (14.4 toneladas desólidos), se tendría la capacidadpara producir piensos derivadosde 75,000 hectáreas de caña, concerca de un millón de toneladas desólidos (azúcar y fibra) que podríanalimentar a cerca de 270 mil vacaslecheras de t ipo rústico, productorasde 810 millones de litros con un valormínimo de 2,420 millones de pesos.Este número de vacas es pequeñoen comparación con la poblaciónestimada de 8 millones de vacasde tipo rústico que componen lamayoría del rebaño de cría vacunaen nuestro país. El volumen deleche indicado es inferior al déficitde este producto que en 2004 eracercano a 2 mil millones de litros(datos de SAGARPA). Cabe señalarque el precio equivalente de laleche importada era de $3.50 porlitro. Precio ligeramente superior al

precio ponderado que se paga enel campo en la actualidad ($3.00 porlitro).

Si se hace la proyección al día dehoy y si los ingenios se convirtieranen complejos agropecuarioscon cadenas de producción queincluyesen los rastros TIF (TipoInspección Fiscal) o las fábricastransformadoras de lácteos (quesos,crema, yogurt), se produciríanventas varias veces mayores de lascalculadas en el cuadro comparativoanterior. De ahí se deduce quesería conveniente considerar lastecnologías para el aprovechamientoganadero de la caña, en formaintegrada con el desarrollo de laindustria de transformación y deventas de productos terminados.

Futuras conversionesbioquímicas del azúcar y del

bagazoAdemás de las conversionesganaderas de los azúcares, estánapareciendo en el mercado de EUA yseguramente aparecerán en muchosotros mercados las conversionesbioquímicas orientadas a laproducción de materias de la industriaquímica, sustitutivas de los derivadosdel petróleo.

Un ejemplo relativamente novedosoes el uso del ácido láctico comomateria prima para la producciónde plásticos biodegradables, comoes el caso del ácido poli-láctico.Actualmente, el ácido láctico se usacomo aditivo conservador de losalimentos, con un volumen cercanoa 50 mil toneladas en EU. Pero el lafábrica de la empresa Cargill de ácidopoli-láctico ya está consumiendo 135mil toneladas de esa materia prima(Word, 2005) y tiene proyectada unaproducción de 500 mil toneladas parael año 2010.

En EU, el ácido láctico se elaboraa partir de la glucosa derivada delmaíz, pero también puede elaborarsepor la fermentación de la sacarosaproveniente de la caña de azúcar,pues existen bacterias productorasde ácido láctico que utilizan diversostipos de azúcares, como sustratofermentable.

Afortunadamente, la tecnología parala producción de ácido láctico estáfundamentada en procesos que, en suaspecto fundamental, son del dominiopúblico, aunque existen mejoras dela ingeniería de los reactores que hanmodificado la eficiencia del proceso.

Otros productos emergentes en elcampo de la sucroquímica son: elpropanediol y el ácido succínico querequieren importantes desarrollosde ingeniería metabólica y genéticade los microorganismos. Pero, engeneral, se ve una tendencia mundial

de las grandes empresas químicasy petroleras para la sustitución

progresiva de las materias primaspetroquímicas por las derivadas delos azúcares.

Conviene ahora preguntarse: ¿habráuna agroindustria nacional que tomeel reto de la diversificación sucro-química? ¿En qué se va a gastar elcapital financiero que todavía quedaderivado de la venta de petróleocrudo? ¿Acaso podremos usar latransformación de la caña de azúcarcomo base para la industria químicadel futuro?

Conclusiones1) La diversificación más sencillay práctica de corto plazo de laagroindustria de la caña del azúcares la producción de los piensos parala producción de carne y leche devacunos.

2) La diversificación de esaagroindustria hacia la industriasucroquímica parece ser una opción

muy interesante que permitiríahacer frente al agotamiento delpetróleo con productos de alto valoragregado.

Comentario finalLos estudios diversos aquí reseñados,alrededor de la diversificación dela caña de azúcar, muestran quela solución de algunos problemasimportantes de actualidad podríaencontrarse mediante la aplicaciónde conocimientos relativamenteantiguos, pero tomando en cuenta lascondiciones económicas y socialesdel momento presente. En este caso,mediante el análisis costo / beneficiode diferentes alternativas para el usoindustrial de la caña de azúcar. Aquí, lainnovación consiste en saber aplicar,a una situación concreta, el cálculode este cociente, en función de loscoeficientes técnicos derivados delconocimiento que es del dominiopúblico.E


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Referencia

Viniegra-González, G (2001).“Diversificarse o morir, el dilema dela industria azucarera”. La Jornada.Lunes en la Ciencia . 10 de septiembre.México, DF.

El autor es Investigador Nacional

Emérito de la Universidad Autónoma

Metropolitana – Unidad Iztapalapa.

El Foro Consultivo Científico yTecnológico es una organizaciónde la sociedad civil, con autonomíaoperativa del Gobierno Federal, cuyaintegración y método de gobiernoprevé la Ley de Ciencia y Tecnologíapromulgada por el Congreso de laUnión en febrero de 2002.

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Aunque el Foro es una institucióncomparativamente joven, ha llegadode manera creciente a ocupar unespacio en el debate nacional entemas relacionados con la creacióny apropiación del conocimiento en

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Para el presente bienio, la orientaciónde los trabajos del Foro estáencaminada a la generación deempleos de calidad, el bienestarsocial y la seguridad, con base en elconocimiento.

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