ALTERNATIVAS PARA EL ALTERNATIVAS PARA EL USO DE LA CAÑA DE USO DE LA CAÑA DE

AZÚCARAZÚCAR

Gustavo Viniegra GonzálezGustavo Viniegra GonzálezUniversidad Autónoma Metropolitana, Universidad Autónoma Metropolitana,

IztapalapaIztapalapa, , D.FD.F. MÉXICO. MÉXICOvini@xanum.uam.mxvini@xanum.uam.mx

Rendimientos de la biomasaRendimientos de la biomasa

8585

808080807070808070709090

% H% H22OO

1001005050Algas verdesAlgas verdes

3636----Pasto SudánPasto Sudán

40402525Maíz ensilado (2 Maíz ensilado (2 cosechas)cosechas)

30302020Yuca (Yuca (E. E. crassipenscrassipens))5454----EucaliptoEucalipto40401515AgaveAgave

1121124545Caña de azúcarCaña de azúcar (toda)(toda)

T/ha T/ha ((maxmax))

T/ha T/ha ((minmin))

CultivoCultivo

La cadena del maíz en EUALa cadena del maíz en EUA

La Cadena La Cadena AlimentariaAlimentaria HumanaHumana

BIO- CONVERSIONES

Problemas de la caña como forrajeProblemas de la caña como forraje

Casi Casi no tiene proteínano tiene proteína (< 1%)(< 1%)El bagazo tiene El bagazo tiene baja digestibilidadbaja digestibilidad (20%)(20%)El jugo de caña se fermenta fácilmente y El jugo de caña se fermenta fácilmente y genera genera alcoholalcohol..La caña picada no se consume La caña picada no se consume adecuadamente (se retiene el bagazo adecuadamente (se retiene el bagazo crudo)crudo)La melaza en altas dosis es La melaza en altas dosis es tóxicatóxica..

Tratamiento alcalino del bagazoTratamiento alcalino del bagazoLa saponificación de los ésteres del ácido La saponificación de los ésteres del ácido urónicourónico de los de los xilanosxilanos aumenta la digestibilidadaumenta la digestibilidad((TarkowTarkow andand FeistFeist, 1969)., 1969).Aumenta la difusión haciendo la fibra más Aumenta la difusión haciendo la fibra más accesible a las enzimas (accesible a las enzimas (SmithSmith et al.,et al., 1970).1970).El tratamiento con El tratamiento con Ca(OHCa(OH))22 a 100º C, 1 a 100º C, 1 atmatm, 1 , 1 horahora, hace la fibra muy digerible., hace la fibra muy digerible.Tratamiento con 12% Tratamiento con 12% NaOHNaOH por 5 por 5 minmin aumenta aumenta la digestibilidad del bagacillo, 20 la digestibilidad del bagacillo, 20 →→ 40% 40% (Cuba)(Cuba)

La fermentación del La fermentación del rumenrumen se se puede manipularpuede manipular

Se pueden producir fermentos lácticos vivosque aumentan la producción del ácido propiónico

Proceso Proceso BiofermelBiofermel

Melaza fermentada Melaza fermentada →→ Inoculante Inoculante lláácticocticoLactato Lactato →→ propionatopropionato (en el (en el rumenrumen))Ahorra proteAhorra proteíínana (sustituida por urea).(sustituida por urea).Sustituye el 80%Sustituye el 80% de los granos en los de los granos en los piensos concentrados.piensos concentrados.

Diagrama del Proceso Diagrama del Proceso BiofermelBiofermel

MELAZA

AGUA

ESTIÉRCOL + UREA

MEZCLADORA

SILOS

Resultados (Novillos Resultados (Novillos AngusAngus de 350 de 350 kgkg)*)*

Alimento No. de Animales

P = Acét./Prop.

R=Prop./But.

Ganancia diaria (kg)

Maíz 10 3.91 ± 0.3 2.33 ± 0.3 0.951

Biofermel 7 4.14 ± 0.5 2.67 ± 0.9 0.890

*Pérez-Gavilán E.J.P., y Viniegra-González G. (1976). Ciencia Veterinaria(Compilado por E. Moreno Chan) Prensa Universitaria UNAM 1: 241-261

Difusión del proceso (PérezDifusión del proceso (Pérez--GavilánGavilán))

Ganadería Ganadería PastejéPastejé 1974 a 19841974 a 1984Industria El Novillo (Industria El Novillo (CotijaCotija) 1978 a 1990) 1978 a 1990Ingenio Cantarranas (Honduras) 1980Ingenio Cantarranas (Honduras) 1980Ejido en Guamúchil, Sin. 1980 a 1990Ejido en Guamúchil, Sin. 1980 a 1990En 1990 se canceló la estrategia En 1990 se canceló la estrategia

ganadera de la melaza y se vendió al ganadera de la melaza y se vendió al mejor postor en EUA.mejor postor en EUA.

Optimización: (concentrado)/(forraje) Optimización: (concentrado)/(forraje)

Poca melaza → Escaso metabolismo microbiano→ Pobre digestión.

Mucha melaza → Inhibe la digestión de la celulosa.

Optimo = 14 Mcal/kgfibra → Máximos de digestión y crecimiento Kg

/d

Mcal/kg fibraDatos inéditos: Cabello, Pámanes, Viniegra (1982)

Mezclas de miel, bagazo tratado y Mezclas de miel, bagazo tratado y amoníaco (urea)amoníaco (urea)

El El bagazobagazo puede tratarse con álcalipuede tratarse con álcaliEl álcali puede ser NHEl álcali puede ser NH33 (3% de MS) (3% de MS) →→mmáás de 14% de protes de 14% de proteíína cruda.na cruda.El guarapo puede concentrarse (El guarapo puede concentrarse (miel ricamiel rica))Las mezclas de: miel rica + bagazo + NHLas mezclas de: miel rica + bagazo + NH33, , sustituyen piensos naturalessustituyen piensos naturalesLas Las melazinasmelazinas se pueden transportar y se pueden transportar y almacenar.almacenar.

La caña como forraje para carneLa caña como forraje para carne

$ 135,000$ 135,000DiferenciaDiferencia$1,687$1,687Diferencia/(TM de caña)Diferencia/(TM de caña)

30 T/ha (MS)30 T/ha (MS)Caña (tallo y cogollo)Caña (tallo y cogollo)

$ 270,000$ 270,000Ventas de resesVentas de reses$ 135,000$ 135,000Costos de las resesCostos de las reses

3030Cabezas por haCabezas por ha

974 974 kgkg//caputcaputConsumo de caña (MS)Consumo de caña (MS)1,217 1,217 kgkg (MS)(MS)Consumo total Consumo total perper caputcaput

10.14 10.14 kgkgConsumo medio (MS/d)Consumo medio (MS/d)300 a 450 300 a 450 kgkgPeso vivoPeso vivo

CantidadCantidadDatoDato

La caña como forraje para lecheLa caña como forraje para leche

36,000 L36,000 LLeche total (13 vacas)Leche total (13 vacas)30 T/ha (MS)30 T/ha (MS)Caña (tallo y cogollo)Caña (tallo y cogollo)

$132,000($1,650/$132,000($1,650/TcañaTcaña))Ventas ($ 4/L)Ventas ($ 4/L)$36,000 ($ 450/T)$36,000 ($ 450/T)Valor de la caña (tallos)Valor de la caña (tallos)

2,000 L/año2,000 L/añoLeche producidaLeche producida2,300 2,300 kgkg//caputcaputConsumo de caña (MS)Consumo de caña (MS)4,600 4,600 kgkg//caputcaputConsumo anualConsumo anual12.7 12.7 kgkgConsumo MS/dConsumo MS/d500 500 kgkgPeso vivoPeso vivoCantidadCantidadDatoDato

Mercados de carne y lecheMercados de carne y leche

Déficit lechero: 2,500 TM/año Déficit lechero: 2,500 TM/año →→ (1.0 (1.0 GUS$) GUS$) →→ 1 M vacas 1 M vacas →→ 80 kha de ca80 kha de cañña.a.Engorda de novillos: Engorda de novillos: 1 M cabezas 1 M cabezas →→ 45 45 kha de cakha de caññaa →→ 450 kTM de carne (pie) 450 kTM de carne (pie) →→225 kTM de carne en canal 225 kTM de carne en canal →→ 4.5 GUS$ 4.5 GUS$ de ventas.de ventas.125,000 ha de ca125,000 ha de cañña forrajeraa forrajera→→ 5.5 GUS$5.5 GUS$600,000 ha de ca600,000 ha de cañña azucareraa azucarera→→2.5 GUS$2.5 GUS$

Rendimientos del azúcarRendimientos del azúcar

5.925.9284.5%84.5%22PropanediolPropanediolAzúcarAzúcar

5.005.00100%100%11AzúcarAzúcarAzúcarAzúcar

41%41%

131%131%

100%100%

51%51%

YYpp/s/s

((kgkg//kgkg))

12.2012.20

3.813.81

5.005.00

9.809.80

($/($/kgkg)/)/YYpp/s/s

0.50.5LevadurasLevadurasAzúcarAzúcar

22SuccínicoSuccínicoAzúcarAzúcar

22AcAc. Láctico. LácticoAzúcarAzúcar

22EtanolEtanolAzúcarAzúcar

MolMol//molmolProductoProductoMateria Materia primaprima

Costos: Oportunidad/Mat. PrimaCostos: Oportunidad/Mat. Prima

1.591.596.056.053.813.81SuccínicoSuccínico

3.743.7422.1222.125.925.92PropanediolPropanediol

13.7513.75

17.0017.00

5.805.80

1.701.70

B = Costo B = Costo oportunidad oportunidad

$/$/kgkg

1.131.13

3.403.40

0.590.59

0.340.34

B/AB/A

12.2012.20LevadurasLevaduras

5.005.00AcAc. Láctico. Láctico

9.809.80EtanolEtanol

5.005.00AzúcarAzúcar

A = Costo A = Costo Mat. Prima Mat. Prima

$/$/kgkg

ProductoProducto

EtOHEtOH en EUA vs. Gasolina Méx.en EUA vs. Gasolina Méx.

Precio octano: ($6/L)(1/0.68) = Precio octano: ($6/L)(1/0.68) = $8.82/$8.82/kgkgPrecio Precio EtOHEtOH US: (1.15 US: (1.15 dlsdls//galgal))-->$4.24/>$4.24/kgkgEquivalEquival. térmica: 1.6 . térmica: 1.6 kgkg EtOHEtOH/ / kgkg octanooctano(($EtOH$EtOH US/US/$octano$octano) = (4.24*1.6)/) = (4.24*1.6)/8.828.82 = = 0.770.77Costo maíz en EUA: Costo maíz en EUA: 953 pesos/ton953 pesos/tonCosto azúcar en caña: (450/0.15) = Costo azúcar en caña: (450/0.15) = $3,000/ton$3,000/tonProyección a México (caña)Proyección a México (caña)

[4.24+(3.00[4.24+(3.00--0.95)/0.5]1.6 0.95)/0.5]1.6 --> $13.44/$> $13.44/$8.828.82= = 1.511.51Habría que subsidiar el Habría que subsidiar el EtOHEtOH en Méxicoen México

Mercado del ácido láctico Mercado del ácido láctico et alet al..Sector alimentario Sector alimentario →→ 86 kton86 kton (2001)(2001)PolilPoliláácticoctico →→ 140 kton (2005) Natureworks 140 kton (2005) Natureworks (Cargill, Blair, Nebraska, EUA)(Cargill, Blair, Nebraska, EUA)PolilPolilááctidosctidos →→ 500 kton500 kton (2010)(2010)Productores: Productores: NATUREWORKSNATUREWORKS®® ((CargillCargill DowDow), ), ECOPLAECOPLA®® (Original (Original CargillCargill ProductProduct), LACTY), LACTY®®((ShimadzuShimadzu), HELPON), HELPON®® ((ChronopolChronopol), ), LACEALACEA®®((MitsuiMitsui) )

httphttp://://www.chemsystems.comwww.chemsystems.com//newslettersnewsletters//perpperp

El El ÁcÁc. Succínico y la industria. Succínico y la industria

Se usa como anticongelante en EUA (Se usa como anticongelante en EUA ($US$US0.44/0.44/kgkg))Puede entrar en nuevas cadenas de Puede entrar en nuevas cadenas de síntesis de polímeros (polietileno, síntesis de polímeros (polietileno, poliestirenopoliestireno, etc.), etc.)El valor potencial del mercado es 2,400 El valor potencial del mercado es 2,400 millones de dólaresmillones de dólares..

CC66HH1212OO6 6 + 2CO+ 2CO22 →→22CC44HH66OO4 4 + O+ O22

Producción del Producción del succinatosuccinatobiosintéticobiosintético en EUAen EUA

HOUSTON, HOUSTON, AugAug. 24 (UPI) . 24 (UPI) ---- TrialsTrials startedstarted onon""greengreen" " productionproduction forfor succinatesuccinate, a , a keykeyingredientingredient in in manymany drugsdrugs, , plasticsplastics, , solventssolvents andandfoodfood additivesadditives ((AgRenewAgRenew Inc.ManhattanInc.Manhattan, , Kansas) Kansas)

E. E. colicoli modifiedmodified withwith thethe deletiondeletion ofof fourfour genesgenes. .

ScienceScience DailyDaily: copyright 2005 by : copyright 2005 by UnitedUnitedPressPress InternationalInternational....

El El propanediolpropanediol en la industriaen la industria

Planta de Planta de copolímeroscopolímeros PropanediolPropanediol (3G) y (3G) y TereftaltatoTereftaltato (T) llamados 3GT de la marca (T) llamados 3GT de la marca SoronaSorona ((DuDu PontPont) de ) de 9 9 ktonkton ((Kingston,NCKingston,NC))

Pueden entrar en Pueden entrar en mercados muy grandesmercados muy grandessi compiten en precio con las fibras si compiten en precio con las fibras petropetro--químicas.químicas.

Potencial del bagazoPotencial del bagazoCosto en función de su equivalente térmico Costo en función de su equivalente térmico

(4.1 (4.1 kcalkcal/11.4 /11.4 kcalkcal) = 0.36) = 0.36(bagazo vs. hidrocarburo)(bagazo vs. hidrocarburo)

Más barato que el azúcar.Más barato que el azúcar.Costo = ($6/Costo = ($6/kgkg HC)(0.36) = HC)(0.36) = $2.11/$2.11/kgkgMás barato que el crudo Más barato que el crudo

(40*11/100(40*11/100)=$4.4/)=$4.4/kgkgPROBLEMA: Quitar la PROBLEMA: Quitar la lignina lignina -->> mucha energíamucha energía

POTENCIAL:POTENCIAL: OXIDACIÓN + ORGANOSOLVOXIDACIÓN + ORGANOSOLV

¿Celulosa más barata?¿Celulosa más barata?

Precio internacional: Precio internacional: $ 5.0/$ 5.0/kgkgPrecio del crudo:Precio del crudo: $ 4.0/$ 4.0/kgkgPrecio del bagazo:Precio del bagazo: $ 2.1/$ 2.1/kgkg

¿¿Se podrá producir una celulosa a menos Se podrá producir una celulosa a menos de $4.0/de $4.0/kgkg? ¿Y los subproductos? (lignina ? ¿Y los subproductos? (lignina y y hemicelulosahemicelulosa))

Sería Sería más abundante que el maíz y la más abundante que el maíz y la materia prima favorita de la industriamateria prima favorita de la industria..

ConclusionesConclusiones

A corto plazoA corto plazo: el : el forraje (forraje (carnecarne y leche de y leche de vacunosvacunos))A mediano plazoA mediano plazo, el , el lácticoláctico o el o el succínico succínico (materias primas de la industria química) es una (materias primas de la industria química) es una opción mucho más rentable que producir opción mucho más rentable que producir azúcar, alcohol combustible, o levaduras.azúcar, alcohol combustible, o levaduras.A largo plazoA largo plazo, , el bagazoel bagazo (lignina, (lignina, hemicelulosahemicelulosa y y celulosa): materia prima más barata y atractiva celulosa): materia prima más barata y atractiva para la industria química.para la industria química.