El cultivo de Caucho Natural

1ª parte

Dr F. Rivano, Cirad-UR 34 - Sistemas Sostenibles de Cultivos Perennes

• Historia

• Situación mundial del CN

• Usos del caucho

• El árbol de caucho

• El sistema laticífero y el látex

• Procesamiento de la materia prima

• Funciones ecológicas del árbol de caucho

El cultivo de Caucho Natural1ª parte

Contenido:

2

El Caucho Natural

3

1492 : Cristóbal Colón llega a las AméricasJuego de pelota en México (Mayas y Aztecas)

1736 : La Condamine descubre el cauchoen la Amazonía ecuatoriana

Hoy: necesidad del desplazamiento = llantas

El Caucho: Nació una necesidad

4

Los seringueiros : recolección del látex en la selva amazónica

En el siglo 19

5

( - C5 H8 - ) n

Elasticidad (plasticidad) , impermeabilidad

El Caucho Natural : poli(cis-1,4-isopreno)

6

Interés del poli-isopreno, de los elastómeros

Elastómeros o cauchos

� Polímero con propiedades elásticas: se deforma (>>100%) et vuelve

(o casi) a encontrar su forma inicial

Aplicaciones con especificidad dinámica

• Neumáticos (65%)

• Empaques, juntas (puertas, etc.)

• Antivibratorio (silent block, etc.)

• Plumas de para brisas

• Etc..,

Una grande diversidad de aplicaciones

• 1735: (re)descubrimiento del caucho por La Condamine y Fresneau, descripción científica del caucho natural

• 1770: primer uso, la goma para borrar (Prietsley), “rubber”

• 1819: Hanckock descubre la masticación, proceso de transformación que permite obtener un producto “plástico”,

• 1823: Mackintosh descubre la impermeabilización de las telasy prendas,

• Problema: el CN es pegajoso cuando hace calor y quebradizo cuando hace frio, uso limitado…

Historia del Caucho Natural

8

• 1839: Goodyear descubre la vulcanización (CN+S+ T°): proceso que mejora y estabiliza las características mecánicas del caucho.

• 1839: descubrimiento de la ebonita por Charles Goodyear(proceso extremo de vulcanización del caucho)

• 1844: pero Hanckock es más rápido y patenta el invento de la vulcanización antes que Goodyear ,

• 1845: primer neumático por Thomson (sin éxito)

• En 1850: Producción mundial de CN= 1’450 toneladas

• 1876: Sir Henry Wickham recolecta 70’000 semillas de caucho en el Brasil y se las lleva a Inglaterra, 1900 germinan en KewGarden, y las plantas se mandan en Ceylan y 22 árboles sobrevivieron. El caucho acaba de cambiar de continente, es un éxito histórico…, y el cultivo se desarrolla en el Sureste Asiático.

Historia del Caucho Natural

9

• Con el descubrimiento de la vulcanización el futuro industrial del caucho está abierto

• 1887 : Dunlop – Invento del neumático

Goodyear y la vulcanización : 1839

10

Fabricación de la bola

El monopolio brasilero: la “fiebre del caucho”

el “caucho rojo de Putumayo”1880-1920 11

1896 : Manaus, capital del caucho el teatro Amazonas, inaugurado por el tenor Enrico Caruso

12

La administración colonialbritánica organiza el viaje de70.000 semillas de Heveadesde Brasil hacia el jardínbotánico de Kew, cerca deLondres

Wickham : 1876

1ª plantación de caucho en Brasil en 1865

13

… el Hevea se traslada de Suraméricaal Sureste Asiático

14

• 1887: JB Dunlop (veterinario) inventa el neumático (reactivación del CN)

• 1893: introducción del caucho en África (Ghana, Guinea, Congo)

• 1895: primer vehículo sobre llantas ( demanda de caucho), 3000 automóviles en el mundo. Es el auge para el Caucho, Brasil se aprovecha

de la situación produciendo 50’000 ton. de caucho natural

• 1900: inicio de la producción de las plantaciones del Sureste Asiático,

• 1911: Brasil exporta 70’000 ton de CN, sin embargo la producción de Asia supera la de Brasil,

• 1915: llegada del caucho sintético industrial,

• 1927: USA no quiere depender solo del caucho asiático. Henry Ford decide instalar una plantación de caucho en Brasil, en una propiedad de 1.2 millones has llamada Fordlandia, en el estado de Pará. Después de 25 años de inversiones gigantescas, el SALB (Microcyclus) hace sus estragos y tiene que abandonar la plantación, es un fracaso.

• 1940: 1’500’000 ton de CN - 100’000 ton de caucho sintético (CS)

Historia del caucho

15

• 1941-45: guerra del Pacífico, los japoneses castigan los EU y sus aliados, sin CN. Se buscan otras plantas con látex, y se siembran plantaciones en Guatemala, América latina, Brasil. Se investiga más sobre el caucho sintético y su industria,

• 1946: se inventa la llanta con armadura radial (Michelin)

• 1960: la producción de CN = producción de CS = 2 millones de toneladas,

• 1965: aparecen las especificaciones técnicas del CN (normas SMR , e ISO 2000 , …)

• 2013: producción mundial de CN = 11,5 Mt (94% en Asia)

• 2 revoluciones agronómicas: la injertación (1920) y la estimulación con etileno (1968)

Historia del caucho

16

Asia y África Brasil

Una paradoja de la historia del caucho…La enfermedad suramericana de la hoja: Microcyclus ulei

17

Fordlandia, Belterra : 10000 km² cerca de Santarém

1927-1946 : intento de Ford en el Brasil

18

• 1891: invento de la llanta para bicicleta, y desmontable

• Se gana la carrera ciclista Paris-Brest con llantas de CN

• 1946 : depósito de la patente de la armadura Radial

Los hermanos Michelin

19

Bias technology

Radial technology

La llanta con armadura radial

20

Principales elastómeros consumidos en el mundo

Competencia y complementariedad entre el Natural y el Sintético

Caucho Natural : 11,5 millones de ton/año Total elastómeros (SR+NR): 27 millones de ton/año

CRCRCRCR1.3 %1.3 %1.3 %1.3 %othersothersothersothers

9 %9 %9 %9 %EPDMEPDMEPDMEPDM

4.9 %4.9 %4.9 %4.9 %

BRBRBRBR

11.8 %11.8 %11.8 %11.8 %

NBRNBRNBRNBR

2,2 %2,2 %2,2 %2,2 %

LatexLatexLatexLatex

10 %10 %10 %10 %

Natural Natural Natural Natural rubberrubberrubberrubber

43 %43 %43 %43 %

SBRSBRSBRSBR

17.2 %17.2 %17.2 %17.2 %Source : IRSG -2007

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21

• Elastómeros

Caucho Natural : 42,3 %

Cauchos sintéticos : 57,7%

• 70 % del NR industria del neumático• 18 % du NR caucho industrial (GRG) con 1/3 en el calzado, el resto en piezas anti vibratorias, mangueras, correas, adhesivos, etc .. • 12 % del NR artículos templados: guantes ( 50 % ), espumas, catheters, etc ..

• Producción y consumo = 11,5 – 11,2 Millones de toneladas

Algunas cifras claves en 2013

22

Localización de los países productores

Sources : IRSG

ASIA : 94%AFRICA : 4%

LATIN AMERICA : 2%

23

Previsión del área total de las plantaciones de cau cho en el Sureste Asiático

( X 1000 ha)

2012 2014 2016 2018 2020

Thailand 2 331 2 378 2 376 2 373 2 370

Indonesia 3 470 3 499 3 500 3 486 3 470

Malaysia 1 260 1 313 1 355 1 387 1 419

India 759 806 840 857 867

Vietnam 853 867 864 860 856

China 1 001 1 033 1 065 1 096 1 128

Others 1 276 1 420 1 559 1 621 1 680

World 10 950 11 316 11 559 11 680 11 790

Annual GrowthRates 2.1 % 1.6% 0.8% 0.5% 0.5 %

Source IRSG

24

Previsión del Consumo de CN ( X 1000 T)

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

World 11 095 11 592 12 300 13 009 13 570 14 134 14 766 15 360 15 970AnnualGrowth Rate 5.8 % 6.1% 5.7 % 4,3 % 4,1 % 4,4 % 4,0 % 3.9 %

Source IRSG 2012

2012 - 2020 growth rate : 5.5 %/year

Previsión de la Producción de CN ( X 1000 T)

2012 2014 2016 2018 2020Thailand 3.524 3 723 3 887 3 935 4 054Indonesia 3 015 3 247 3 490 3 612 3 625Malaysia 932 997 1 051 1 119 1 225

India 913 986 1 063 1 094 1 192

Vietnam 955 972 1 109 1 351 1 487

China 795 946 1 098 1 262 1 409

Others Asia 443 705 1 039 1 379 1 701

Africa 491 548 625 732 872

Latin America 282 304 349 401 461World 11 406 12 453 13 735 14 900 16 046

Annual Growth Rates 3.6% 4.5% 5.0% 4.1% 3.8 %

25

Una producción principalmente Asiática: 94 % de la producción mundial.

2 países consumen alrededor de la mitad del caucho producido : China e India

La producción: 11, 5 Mt

El consumo: 11,2 Mt

Source: IRSG 2013

10%5%

10%

2%

1%

35%

9%

4%

7%

4%5%

8%

USA

Latin America

Europe

Other Europe

Africa

China

India

Indonesia

Japan

Malaysia

Thailand

Others Asia

3% 4%

31%

27%

8%

8%

8%

7% 4%Cental and Latin America

Africa

Thailand

Indonesia

Vietnam

Malaysia

India

China

Others Asia

26

Precios du SMR 20 FOB Kuala Lumpur – 2003-2014

Un nivel histórico: 5 700 $/T para el SMR 20 en Febrero 2011

Un mercado de 20 billones de USD/año

27

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0

1

2

3

4

5

6

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

US

$/ba

ril

US

$/kg

Date

SMR20

Brent

A donde va el caucho natural ?

El CN se utiliza en aplicaciones muy técnicas como neumáticos, soportes de motor, repuestos de acople, empaques, rotores de helicópteros, etc…,

100% de CN

28

24 %

15%

7%

16%

8%

8%

5%

6%

6%1%

1%

1%

2% Medium/Heavy Tyres

Car Tyres

Light Car Vehicule Tyres

Others Tyres

Hoses and belts

Non tyre automotive

Shoes

Others GRG

Medical gloves

Threads

Foam

Adhesives

Others Latex

A donde va el caucho natural ?

29

60 % de los elastómeros utilizados para las partes anti vibratorias de la industria automotriz son de caucho. El caucho natural depende mucho de la industria automóvil.

A donde va el caucho natural ?

31

El cultivo de Caucho: Hevea Brasiliensis

32

El cultivo de Caucho: Hevea Brasiliensis

• La cadena productiva del caucho emplea 30 millones de personas,• 80% son pequeñas plantaciones, de campesinos (# 70% de la

producción),• 20% son plantaciones industriales

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Heveicultura

22 °

Condiciones favorables

Condiciones climáticas desfavorables

Problema Microcyclus ulei

• Tierras cultivadas: 1500 millones de has• Cultivos perennes y agroforestales : 150 Millones de has• Caucho: 11 Millones has• Un cultivo de la eco zona del trópico húmedo

22 °

34

• Procedencia: Amazonía

• Planta con látex y caucho

• Orden: Euforbiales

• Familia de las Euforbiáceas

• Genero: Hevea

• Especie: Hevea Brasiliensis

• 10 especies de Hevea

El árbol de Caucho: Hevea Brasiliensis

35

H. spruceana

H. rigidifolia

H. benthamiana

H. guianensis

H. pauciflora

H. camargoana

H. nitida

H. brasiliensis

H. camporum, H. microphylla

Las 10 especies del género Hevea

36

El género Hevea : crecimiento rítmico, 3 foliolos, 3 semillas

El árbol de Caucho: Hevea Brasiliensis

Descripción

• Árbol de 20-30 m de altura• Defoliación y Refoliación anual• Una o dos floraciones/año • Sistema radicular pivotante y horizontal• Sistema aéreo con crecimiento rítmico

38

• Árbol monoico , flores ♂ y ♀ separadas en la misma planta, agrupadas en inflorescencias en forma de racimos, 60 ♂ para 1 ♀

• Árbol allogama y heterozygote

• El fruto es una capsula con tres celdillas y una semilla c/u

• La germinación se obtiene entre 10 y 30 días, con un

alargamiento rápido de la radícula

El árbol de Caucho: Hevea Brasiliensis

Reproducción sexuada

Producción de semillas: aprox. 100 Kg/ha39

Pavot (adormidera), opium

Papayo

Euphorbias

Taraxacum (diente de león)

Guayule: Parthenium argentatum

Otras plantas que contienen látex, sí pero…

Asie

40

Otras especies que contienen látex y caucho

• Guayule : Parthenium argentatum

• Diente de León : Taraxacum officinale

• Maniçoba, mangabeira

• Landolphia, Funtumia

• Scorsonères

• Cryptostegia, Asclepias

• Solidago …

• Castilloa elastica

• Balata…

41

El látex no es la savia…

El látex es una suspensión coloidal en una fase acuosa

Resina del pino,

Goma arábica (acacia)

Látex

Caucho

42

El Hevea: fábrica biológica de caucho

• El látex se obtiene haciendo una incisión (sangría) de las células

laticíferas ubicadas entre el cambium et la corteza

CortezaCambium

Laticíferos

Water 45 - 60 %Poly(cis-1,4-isoprene) 30 - 45 %Other components 5 - 6 %

- Proteins ∼ 1 %- Lipids 1.6 %- Carbohydrates 1-3 %- others 0.5 %

Latex typical composition (% w/v latex)

(Nair, 2000)

Latex

Citoplasma de las células laticíferas

Anatomía de la corteza

• Los mantos (tubos o vasos) laticíferos son concéntricos e independientes , numero variable, f(clon), 20 a 30.

• Están ubicados en el líber• Cada manto se compone de células

laticíferas que se anastomosan para formar una red,

• Los tubos cribosos son conductores de los metabolitos sintetizados en la corona foliar

• Los radios comunican entre madera y líber para llevar los elementos minerales y el agua desde la madera hacia la corteza

44

Les « manteaux laticifères » dans l’écorce de l’hévéaEl tejido laticífero en la corteza del árbol de caucho

laticíferoscambium madera

Tubos cribosos

Radio medular

Floema conductor

Líber45

Anastomosis de las células laticíferas

46

La célula laticífera: funcionamiento

Gohet, 1996

47

Composición del látex

ultra

Centrifugación

(d’Auzac et Jacob,

1989)

Partículas de caucho (20-45 % V/V)

� Cream ≈ 95 % / d ≈ 800 nm

� Skim ≈ 5 % / d ≈ 200 nm

Cytosol ou suero (35-45% v/v)

Lutoïdes (10-20% v/v)

Partículas de Frey-Wissling(1-3% v/v)

48

Composición del Caucho natural

Una configuración estéreo especifica 100 % cisCalidad variable del CN

49

Sangría

Variedad clonal

Sistema de producción (estimulación, frecuencia de sangría...)

Cosecha

Coagulación

Controlada con ácido Natural

Lavado

Laminado CrepadoGranulación

Secado - AhumadoSecado

Láminas ahumadasAprox. 20%

Granulados (TSR)>60%

Producir mejor

Producir más y de manera

sostenible

Producir con menos insumos

(energía,…)

chipas

Caucho Crepé(Toallas)

La primera transformación del CN

50

Planta procesadora de caucho natural

51

Planta procesadora de caucho natural

52

Planta procesadora de caucho natural

53

Planta procesadora de caucho natural

54

Caucho granulado« Technically Specified

Rubber »

55

Una gran diversidad de aplicaciones

57

El Cultivo de Caucho: funciones ecológicasFijación de Carbono

Producción de Biomasa y de Madera

58

Funciones ecológicas de la heveiculturaBiomasa, calentamiento climático y fijación de carbono

El carbono constituye más de 90% del caucho natural, proviene totalmente del CO2

atmosférico por la fotosíntesis.

El caucho sintético proviene del carbono fósil (petroquímica)

Wind and Rh& temp profile

Net radiometer4 way radiometer

Sonic anemometer& open path gas analyser

Soil moisture, soil heat flux, soil and tree temperature

Para producir 1 kg de caucho natural se consume 7 veces menos de petróleo que para producir 1 kg de caucho sintético

Compromisos socio-económicos y medio-ambientales

1T NR = 15 Ton Carbono secuestrado

1T NR (CL,TSR,RSS) = 4 T C non-emitted ( substituti onof SR for NR )

1 T NR = 19 T Carbon Emission Reduction (CER)

60

Madera de caucho (rubberwood)

200 m3 de madera por HaValor en pie de 1 ha a los 30 años: 6’000 USD

61

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64

65

Une usine de fabrication de meubles en ThaïlandeUna fábrica de muebles en Tailandia

66

Una fábrica de muebles en Tailandia

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Mobilier en bois d’hévéaMuebles en madera de caucho

68

Referencias

• Boulle, P. 1951. Le sacrilège malais. Roman, Julliard.•• Fauconnier, H. 1930. Malaisie. Roman (prix Goncourt 1930). Stock Paris (traduit en

anglais sous le titre : “The soul of Malaya ”, Oxford University Press.•• Serier, J.-B. 2000. Les barons du caoutchouc. Cirad-Karthala. ISBN Cirad : 2-87614-

385-2. ISBN Karthala : 2-84586-029-3. 194 p.•• Serier, J.B. 1993. Histoire du caoutchouc. Editions Desjonquères, 1993, 273 p.•• « C’est pas sorcier » (2003). Le caoutchouc. Le pneumatique. Deux émissions de

FR3.•• « La maison des Palmes (2003). Emission FR5 sur Henri Fauconnier.•• Werner Herzog (1982). Fitzcarraldo (Film).

69

Gracias por su atención!

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