PRODUCCION DE ETANOL A PARTIR DE CAÑA DE AZUCAR

I. RESUMEN

II. INTRODUCCIÓN

Las decisiones de los países de producir etanol y adicionar el mismo a la

gasolina para poder sustituir otros derivados del petróleo que tienen precios

variables, teniéndose como aliciente que la producción de etanol reduce la

contaminación urbana, crea un mercado interesante para la comercialización de

alcohol combustible. La producción mundial de etanol al año 2006 fue de

aproximadamente 13,490 millones de galones; entre los principales países

productores se encuentra EE.UU. con una producción de 4.855, seguido de Brasil

con 4,492 y China con 1,017 millones de galones de etanol.

La producción de etanol en nuestro país tiene la característica de ser un

sector industrial naciente. La importancia de la producción de etanol ha surgido

por la aparición de nuevas necesidades del consumidor (menor contaminación,

menores costos de los combustibles) y por cambios económicos (precio volátil del

petróleo, búsqueda de menores costos de otras industrias).

Como se aprecia, tanto la producción como las importaciones vienen

creciendo, resultando una atractiva alternativa para sustitución de los combustibles

como el petróleo y sus derivados.

Hoy en día el etanol es un combustible automotor, con gran potencial de

crecimiento en el Perú. Este se puede obtener a partir de la caña de azúcar, maíz,

remolacha y de otros vegetales, pero la tecnología más desarrollada para extraer

este combustible está en base a la caña de azúcar. Brasil es el principal país que

ha desarrollado dicha tecnología.

En el Perú, actualmente, la empresa Sucroalcolera del Chira S.A. es el único

productor de Alcohol Carburante a partir de caña de azúcar, cuenta con una

capacidad de producción de 350,000 Lts/ día. Esta planta entró en producción a

fines del tercer trimestre del año 2009.

III. OBJETIVOS

IV. MARCO TEORICO

1. REGIÓN COSTA O CHALA

1.1. Ubicación

Se ubican desde los 0 a 500 msnm. En quechua el nombre “chala” hace

referencia a plantas de maíz y en aymara a montón o amontonamiento. Su

recorrido es desde Tumbes hasta Tacna, resaltando Piura, Lima,

Lambayeque, Ancash e Ica donde se cultiva la vid.

1.2. Relieve

Su relieve se caracteriza por ser predominante mente plano o llano, formado

por pampas, valles, tablazos, desiertos, esteros, albuferas, depresiones y

estribaciones andinas.

1.3. Clima

Su clima es de dos tipos, uno es el semi tropical, propio de la chala norte, se

caracteriza por ser muy húmedo y presentar lluvias durante el verano. El otro

es el clima subtropical, que afecta a la chala centro y sur, se caracteriza por

ser muy húmedo pero con escasas lluvias.

2. PRINCIPALES CULTIVOS

La actividad agrícola en el Perú es muy heterogénea, principalmente por

diferencias tecnológicas, de articulación a mercados de productos e insumos, así

como por la diversidad climática y geográfica, y de acceso a mercados de

servicios (créditos, seguro agrario, entre otros). En función de estas

características, el MINAG en el 2010 definió de manera genérica la existencia de

cuatro “tipos” de agricultura en el Perú (Diagnóstico de la Agricultura en el Perú,

2011).

Gráfica 1. Podemos ver los 4 tipos de agricultura

Fuente: MINAG

Donde el primer grupo de productos corresponde principalmente a

productos de exportación no tradicional, que se producen en grandes extensiones

de tierra y que se caracterizan por su alto nivel de tecnología, grandes extensiones

de tierra dedicadas a su producción y altos niveles de rentabilidad, pues son

intensamente demandados en el mercado externo o nacional (Torres Guevara,

2014). En este grupo están el mango, el ají páprika, la palta, el olivo, el espárrago,

la vid, entre otros.

La producción nacional de los cultivos Tipo I se encuentra concentrada en

los departamentos de la costa peruana; así, la producción de mango se encuentra

concentrada en Piura (69%), la de uva en Ica (48%), la de aceituna en Tacna

(64%) y la de espárrago en La Libertad (53%) (Diagnóstico de la Agricultura en el

Perú, 2011).

Según el Censo Nacional Agropecuario 2012, de las superficies agrícolas

con cultivos (4 155 678 hectáreas)a nivel nacional, destacan las dedicadas tanto a

cultivos industriales, como para el consumo humano directo, entre ellos podemos

mencionar el café que constituye el 10,2% del total de superficie, papa el 8,8%,

maíz amarillo duro 6,3%, maíz amiláceo 5,8%, arroz 4,3%, plátano 3,5%, cacao

3,5%, caña de azúcar 3,4%, yuca 2,3% y maíz choclo el 1,6%.

A pesar de que los resultados del Censo Nacional Agropecuario 2012, nos

muestran que la Región Natural de la Costa se ubica el 11,5% de la superficie

agropecuaria y la Sierra posee el 57,5% de la superficie agropecuaria total, es

decir de cada 100 hectáreas 57 están ubicadas en la Sierra, y la Región de la

Selva posee el 31,1% como se puede observar en la siguiente gráfica. Se puede

observar que la mayoría de los principales productos del Perú son cultivados en la

costa.

2.1. CAÑA DE AZUCAR

2.1.1. Especificaciones técnicas

(a) Nombre Común: Caña de

azúcar.

(b) Nombre Científico:

Saccharum officinarum L.

(c) Familia: Poaceae

(d) Origen: Sureste Asiático

(India)

(e) Periodo Vegetativo: El

primer corte se realiza a los 12 meses

(f) Duración del cultivo: 5 - 6 años

(g) Variedades: H32 – 8560, H37 – 1933, H38 – 2915, H39 – 5803,

H44 – 3098, etc.

2.1.2. Zonas Agroecológicas de producción

(a) Costa Norte: 79.25% - La Libertad (44.47%) y Lambayeque.

(b) Costa Central: 19.92% - Lima y Ancash.

(c) Costa Sur: 0.83% - Arequipa.

Los departamentos que concentran la mayor superficie cosechada al año 2012,

son La Libertad con el 50.5% y Lambayeque con el 26.6%, ambos concentran el

77.1% de la superficie cosechada nacional. Los demás departamentos concentran

el 22.6%, esto es Lima con 14.9%, Ancash con 7.0% y Arequipa con 0.7%

respectivamente. Como se pueden ver en el siguiente grafico.

2.1.3. Condiciones Agroclimáticas

(a) Temperatura

El crecimiento está directamente relacionado con la temperatura. La

temperatura óptima para la brotación (germinación) de los esquejes

es 32 a 38ºC. La germinación disminuye bajo 25ºC, llega a su

máximo entre 30-34ºC, se reduce por sobre los 35ºC y se detiene

cuando la temperatura sube sobre 38ºC. Temperaturas sobre 38ºC

reducen la tasa de fotosíntesis y aumentan la respiración. Por otro

lado, para la maduración son preferibles temperaturas relativamente

bajas, en el rango de 12-14ºC, ya que ejercen una marcada

influencia sobre la reducción de la tasa de crecimiento vegetativo y el

enriquecimiento de azúcar de la caña.

(b) Suelo

Suelo bien drenado, profundo, franco, con una densidad aparente de

1.1 a 1.2 g/cm3 (1.3 - 1.4 g/cm3 en suelos arenosos).

(c) pH

El pH óptimo del suelo es cercano a 6.5, pero la caña de azúcar

puede tolerar un rango considerable de acidez y alcalinidad del suelo

(pH entre 5.0 y 8.5).

(d) Agua

La caña de azúcar requiere de volúmenes que se estiman en 16 500

– 18 000 m3 /ha (riego por goteo) y 28 000 – 32 000 m3 /ha

(Gravedad).La caña de azúcar considerada uno de los principales

cultivos agroindustriales en el Perú, genera un aporte importante al

valor bruto de la producción agropecuaria y en especial en el

subsector agrícola. Los departamentos que concentran la mayor

superficie cosechada al año 2012, son La Libertad con el 45.7% y

Lambayeque con el 31.7%, ambos concentran el 77.4% de la

superficie cosechada nacional. Los demás departamentos

concentran el 22.6%, esto es Lima con 14.9%, Ancash con 7.0% y

Arequipa con 0.7% respectivamente.

2.1.4. Importancia

La caña de azúcar considerada uno de los principales cultivos

agroindustriales en el Perú, genera un aporte importante al valor bruto de la

producción agropecuaria y en especial en el subsector agrícola. El Perú posee el

mayor rendimiento a nivel mundial en la producción mundial de caña de azúcar,

siendo este un importante aliciente para producir etanol en base a la caña de

azúcar, pese a ello no tenemos una elevada participación en la producción de

caña, como el caso de Brasil, que fue el principal producto mundial En Brasil, de

las 360 mil toneladas de caña de azúcar producida, alrededor del 50% se destina

a la elaboración de etanol y el otro 50% restante a la producción de azúcar.

Asimismo, el 80% del etanol producido en Brasil se realiza en la misma instalación

donde se produce azúcar. Es importante señalar que, en el Perú la mayor parte de

la producción local de caña se destina a la elaboración de azúcar.

2.2. BIOETANOL

El Etanol o alcohol etílico es un compuesto líquido, incoloro, volátil,

inflamable y soluble en agua cuyas moléculas se componen de carbono,

hidrógeno e hidróxilos (CH3-CH2-OH).

El bioetanol es un alcohol producto de la fermentación de azúcares

proveniente de materias primas ricas en azúcar como la caña de azúcar,

remolacha, almidones como la yuca y recursos celulósicos como la madera,

bagazo de caña y otros (Estudio prelliminar para producir etanol de la caña de

azucar en la Rep. Dominicana, 2012).

El Etanol se produce a partir de 3 principales materias primas:

Sacarosas : que se encuentran en la caña de azúcar, la melaza, el sorgo

dulce, etc. La caña de azúcar es una de las materias primas más atractivas

para la elaboración de etanol, debido a que los azúcares se encuentran en

una forma simple de carbohidratos fermentables. Se estima que de una

tonelada de melaza se produce 230 litros de alcohol. Además, con una

tonelada de caña de azúcar se produce entre 30 y 40 kg. de melaza, que a

su vez generaría entre 6,9 y 9,2 litros de alcohol.

Almidones : que se encuentran en cereales (maíz, trigo, cebada, etc) y

tubérculos (yuca, camote, papa, etc). Los almidones contienen

carbohidratos de mayor complejidad molecular que necesitan ser

transformados en azúcares más simples mediante un proceso de

conversión (sacarificación), introduciendo un paso adicional en la

producción de etanol, con lo que se incrementan los costos de capital y de

operación. No obstante, existen algunos cultivos amiláceos como la yuca,

que pueden ser desarrollados con una mínima cantidad de insumos y en

tierras marginales donde generalmente no se desarrollan otras especies.

Celulosa: que se encuentra en la madera, residuos agrícolas y forestales.

Las materias primas ricas en celulosa son las más abundantes, sin

embargo la complejidad de sus azúcares hacen que la conversión a

carbohidratos fermentables sea difícil y costosa. Es importante destacar,

que la producción mundial de celulosa asciende a 100 mil millones de Tm

por año, de los cuales se estima que sólo es utilizado el 11%.

A nivel mundial el etanol es usado principalmente como:

Combustibles: ya sea para mezclar o reemplazar los petróleo y derivados.

El 65,4% de producción mundial de etanol se usa como combustibles.

Insumo en la industria procesadora: dado que el 21% de la producción

mundial se destina a las industrias de cosméticos, farmacéutica, química,

entre otras.

Insumo en la elaboración de bebidas: que utiliza alrededor del 13% de la

producción mundial. Cabe destacar que, la producción mundial de alcohol

destinada al uso de combustibles se encuentra mayormente subsidiada. En

el Perú la producción de etanol se destina principalmente a la elaboración

de bebidas, así como en la industria química y cosméticos.

2.2.1. Producción de etanol en el Perú

En el Perú, actualmente, la empresa Sucroalcolera del Chira S.A. es

el único productor de Alcohol Carburante a partir de caña de azúcar,

cuenta con una capacidad de producción de 350,000 Lts/ día. Esta

planta entró en producción a fines del tercer trimestre del año 2009.

Se ubica en la carretera Ignacio Escudero Tamarindo Km. 6, Sullana

– Piura y tienen un área aproximada de cultivo de 6,500 has.

En el mismo valle del Chira, donde se ubica la Planta de la empresa

Sucroalcoholera, se ubican dos proyectos para producción de etanol:

uno es el de la empresa MAPLE y el otro el de la empresa COMISA, con

áreas de cultivo de 10,000 y 15,000 has, respectivamente.

Como se ha mencionado antes esta industria es naciente y hay varias

razones que podrían explicar mas no justificar que el porcentaje de mezcla

de etanol carburante en las gasolinas que se comercializan en el Perú no

haya aumentado del 7,8% original a más. Las enumero:

1. No hay producción suficiente en el Perú. De lo que se produce gran

parte se exporta para cumplir con contratos a futuro firmados desde

Ubicación: Carretera Ignacio Escudero Tamarindo Km. 6, Sullana – Piura.

Cultivo: 6,500 has

hace algún tiempo lo que en su momento facilitó la financiación de

los proyectos.

2. No se están cultivado todas las hectáreas que se tienen disponibles

principalmente por la escasez de agua en el Norte. Sin estos cultivos,

las plantas no pueden producir la cantidad de etanol anhidro que

demanda el mercado nacional.

3. En Brasil se fabrican automóviles con motores de combustión del tipo

FLEX. Estos motores no vienen en los automóviles que circulan en el

Perú, y por lo tanto, no es posible incrementar el porcentaje de la

mezcla de etanol aun cuando si se podría llegar al 10% en los autos

de menos de 10 años de antigüedad sin crear ningún problema

técnico.

4. Hay interés de las refinerías de petróleo en que el porcentaje de

etanol carburante en las gasolinas no aumente por encima de los

niveles actuales.

5. La normatividad vigente no es flexible. Se necesitaría modificarla

para que se incremente el porcentaje de etanol carburante en las

gasolinas.

6. La capacidad de diseño nominal de las plantas que operan en

Sullana en producción de etanol anhidro es 355,000 litros/día en

Caña Brava y 400,000 litros/día en Maple. Ambas están produciendo

aproximadamente un “50%-60%” de su capacidad instalada.

2.2.2. Proyectos

Ley de promoción del mercado del combustible

Mediante Decreto Supremo Nº 019-98-MTC, publicado en julio de 1998,

el Ministerio de Transporte y Comunicación estableció lo siguiente:

Hasta octubre de 1998, la eliminación de la oferta de gasolina

de 95 octanos con plomo y la reducción del contenido de plomo

en la gasolina de 84 octanos, de 1.16 a 0.84 gramos de plomo

por litro de gasolina.

Reducción hasta 01 de julio del 2003 el contenido de plomo en

la gasolina de 84 octanos, de 0.84 a 0.14 gramos de plomo por

litro de gasolina.

Y la eliminación total del plomo en la gasolina hasta el 31 de

diciembre del 2004.

Sin embargo, a mediados del 2003 el Ministerio de Transportes y

Comunicaciones, mediante decreto supremo Nº 034-2003-MTC

suspendió la obligación de reducir hasta el 31 de diciembre 2003 el

contenido de 0.84 a 0.14 gramos de plomo por litro de gasolina de 84

octanos, a las refinerías con capacidad instalada menor a cuatro mil

barriles por día, que no cuenten con los procesos de producción

necesarios. Asimismo, las empresas tendrán un plazo de 3 meses para

presentar una propuesta al Ministerio de Energía y Minas y Osinerg para

eliminar el total del plomo en la gasolina. En agosto del 2003, el

Congreso de la República publicó la Ley de Promoción del Mercado de

Biocombustibles, en la cual se crea el programa del uso de

biocombustibles- PROBIOCOM y una comisión técnica encargada de

proponer y recomendar las normas y disposiciones complementarias

para el cumplimiento de la

dicha ley.

Ambos proyectos están

orientados principalmente a la

exportación.

Los avances en el desarrollo

de biocombustibles a la fecha

representan una inversión

aproximada de US$200

millones, mientras que las

inversiones previstas

ascienden a US$1000 millones en el mediano plazo.

Para el cumplimiento del volumen de mezcla Alcohol-Gasolina que

establece la normativa legal peruana (7,8% en volumen de etanol), se

requiere 8000 has de cultivo de caña, contando a la fecha con el 75%

aproximadamente.

En la selva existe alrededor de 2 millones de hectáreas potencialmente

disponibles para la producción de caña de azúcar y/ o sorgo dulce, que

son utilizadas para cultivos con poca rentabilidad o que en algunos

casos no son explotados por razones económicas.

Ante este panorama se desarrolló un proyecto para la elaboración de

etanol en el valle del Huallaga.

Dicho proyecto tiene como objetivo abastecer el mercado local, en un

primer momento la selva; así como de exportar los excedentes de

producción.

En abril del 2003, Petroperú y el consorcio encargado del proyecto

conformado por las empresas Coler & Colantonio (EEUU), Naturel

(EEUU) y Coimex (Brasil), firmaron un convenio mediante el cual la

refinería de Iquitos compraría la producción de etanol del valle del

Huallaga por diez años, a partir de julio del 2004.

Para ello se estableció que la siembra de la caña de azúcar se realizaría

de forma escalonada, partiendo de la instalación de un semillero de 100

hectáreas de caña seleccionada. Adicionalmente se planeó la instalación

de nuevas hectáreas según el siguiente conograma:

Primera Etapa: 1 080 hectáreas.

Segunda Etapa: 32,4 mil hectáreas.

Tercera Etapa: 150 mil hectáreas.

Asimismo se espera instalar nuevas plantas de moliendas y destilerías

para la producción de etanol, con lo que se espera producir:

Primera Etapa: 180 barriles/día de etanol.

Segunda Etapa: 6,5 mil barriles/día de etanol.

Tercera Etapa: 25 mil barriles/día de etanol.

Para transportar el Etanol desde la Selva hasta la Costa, se construirá

un alcohol ducto desde el Valle del Huallaga hasta el Puerto de

Bayóvar, con una longitud aproximada de 1 029 kilómetros.

La inversión calculada en dicho proyecto para los diez años es de

US$ 185 millones.

2.2.3. Proceso de producción de etanol

La producción convencional de etanol en base de caña de azúcar

comprende tres etapas principales: preparación de mostos,

fermentación y destilación, con lo que, se obtendrán productos finales

como alcoholes potables, aguardientes, etc., que tendrán sus propias

características de acuerdo a la calidad de la materia prima utilizada y a

la técnica y tecnología usada para su destilación.

En la mayoría de países latinoamericanos se produce etanol a partir de

azúcares y melazas (subproductos de la caña de azúcar). En

comparación de EE.UU. y en algunos países de Europa producen etanol

a partir de cereales como maíz.

En este nuevo tipo de proceso, el grano se muele en molinos y la harina

resultante de la molienda se mezcla con agua; paso siguiente, se le

agrega extractos de enzimas y se le somete a un proceso de cocción en

un recipiente a presión, la finalidad de este último proceso es

transformar las molé- culas en azúcares fermentables.

El producto resultante es llamado mosto, que luego será llevado a

fermentar. Los procesos siguientes son similares a los utilizados en el

procesamiento de melazas.

A partir del cultivo de la caña de azúcar se extrae la melaza, que

contiene entre 35% y 40% de azúcares, para luego ser diluida y

combinada con levaduras. Con la fermentación de dicha solución se

genera dióxido de carbono y licor fermentado, este último que sólo

contiene 10% de alcohol se somete a una serie de destilaciones con el

fin de obtener un alcohol de mayor pureza.

Es importante señalar que en el Perú la producción de alcohol etílico se

destina principalmente a la elaboración de bebidas. Las destilerías

peruanas no elaboran alcohol anhidro etanol-combustible, cuya

utilización es como carburante en la mezcla de gasolina con alcohol.

2.2.4. Exportación del etanol

Las exportaciones de alcohol etílico sin desnaturalizar se realizaron de

manera permanente a partir de 1999, como resultado del inicio de

operaciones comerciales hacia el exterior por parte del Complejo

Agroindustrial Cartavio S.A. y Quimpac S.A.

Entre el 2000 y el 2003 el valor de las exportaciones de etanol se

expanden dinámicamente, tras crecer a una tasa promedio de 130% por

año, ubicándose en US$ 3,4 millones, reflejando el mayor interés de las

empresas locales por atender el mercado exterior.

En el 2002, el precio promedio de las exportaciones de alcohol etílico sin

desnaturalizar alcanzó su mayor valor, tras ubicarse en ¢US$ 33 por

litro, sin embargo en el 2003, el precio promedio retrocedió a similares

niveles registrados en años anteriores, al descender a ¢US$ 24 por litro.

En los dos últimos años, las exportaciones de alcohol etílico sin

desnaturalizar se orientaron a diversos mercados, mientras que en el

2000 y 2001, dichas ventas externas estuvieron concentradas

principalmente en el mercado ecuatoriano.

En el 2003, Holanda fue el principal país destino de las exportaciones de

alcohol etílico sin desnaturalizar, al concentrar con el 56,8% del total, a

raíz del inicio de operaciones hacia dicho país por parte del Complejo

Agroindustrial Cartavio S.A., que en los primeros años sólo realizaba

ventas externas hacia Ecuador.

En igual año, Francia fue el segundo principal país receptor de las

exportaciones, tras representar el 27,9% del total, como resultado de los

mayores embarques de Quimpac S.A. Mientras tanto, entre el 2000 y

2003 las exportaciones hacia Ecuador se contrajeron a una tasa

promedio de 57,2% por año, con lo que dicho país participó sólo con el

3,0% del total exportado.

En el 2003 el Complejo Agroindustrial de Cartavio se ubicó como el

principal exportador, tras concentrar el 56,8% del total, luego de iniciar

exportaciones en el 2000. Quimpac fue desplazo al segundo lugar, al

participar con el 40,2% del total, debido a la ligera contracción de sus

ventas externas (0,1%).

Según una proyección de la demanda efectuada por la Unión

Agroindustrial Cañera de Sao Paulo, calculó que para el año 2010, los

principales países demandantes de etanol en el mundo serían los

siguientes:

EE.UU.: De 18 a 20 miles de millones de litros.

Brasil: De 15 a 18 miles de millones de litros.

Japón: De 6 a 12 miles de millones de litros.

Unión Europea: De 9 a 14 miles de millones de litros.

Canadá: De 1 a 2 miles de millones de litros

Total: de 49 a 66 miles de millones de litros.

Es interesante ver como se está expandiendo el consumo de etanol

en el mundo, generado por el alza en los precios del petróleo,

estimulando a que el Perú invierta mayores recursos en la producción de

este combustible menos contaminante.

V. PROBLEMÁTICA

VI. JUSTIFICACIÓN

VII. APLICACIÓN BIOTECNOLÓGICA