de cana en mexico, p - 148.206.53.84148.206.53.84/tesiuami/uach21681.pdf · juan tomas ve,negus de...

INGENIERIA AGP.OINDUSTRIAL

DE CANA EN MEXICO, P

1’ R O F E S I O N A L

. .....

Chupinro. México. junio de 1999

Tesis donada a la UAM por laUniversidad Autónoma Chapingo

Esta tesis titulada " Etanol de caña en MéUico, posibilidad de uso como combustible " Sue realizada por el C. José Luis Venegas Carrillo bajo la dirección del Dr. Luis Ramiro García Chavez y asesoría del M.C. David Rubio Hernández, y ha sido revisada y aprobada por los miembros del H. Jurado Examinador, como requisito parcial para obtener el titulo de:

INGENIERO AGROINDUSTRIAL

U

Chapingo, A4éxico. jun io de 1999


EL ÉXITO COMIENZA CON LA VOLUNTAQ

Si piensas que estás vencido, lo esiás;

si piensas que no te atreves, no lo harás;

si piensas que te gustaria ganar,

pero que no puedes, no lo lograrás;

si piensas que perderás, ya has perdido;

porque en el mundo encontrarás que el

éxito comienza con la voluntad del hombirc

Todo esti en cl estada mental;

porque muchas carreras se han perdido

antes de haberse comido;

y muchos cobardes han fracasado

antes de haber su trabajo cmpnado.

Piensa en grande y tus hechos crecerán; piensa en pequeño y quedards atrás;

piensa que puedes y podrás;

todo está en el estado mental.

Si piensas que estás aventajado, lo esiás;

tienes que pensar bien pard elevarte.

Ticncs que estar seguro dc ti mismo

antes de intentar ganar un premio;

l a batalla de la vida no siempre la gana

el hombre mas fueric o mas Ligero:

porquc tarde o temprano. el hombre que gana,

cs aquél que cree poder haccrlo.

... . , -. ,.. <,

. , .’ , ..

lhctor Hernard.


A G R A D E (7 I M E N T O S

A DIOS, por permitirme vivir esta realidad: solo con su voluntad existe todo lo demás

A la Universidad Autónoma Chapingo: mi rilmn muier, por haber sido la oportunidad más

grande en mi vida.

A todos los profesores del Departamento de Ingeniería Agroindustrial, ya que al haber

compartido sus conocimientos l'ograron mi formación profesional.

AI Dr. Luis Ramiro García Chávez, por el apoyo y tiempo dedicado a asesorarme e instruirme.

AI M.C. David Rubio Hernandez, por sus propuestas y sugerencias para mejorar este trabaj'o.

A los sinodales, por sus valiosos apori:es realizados en la revisión de esta tesis.

A mis padres, por su confianza e incondicional apoyo.

A todas las personas que colaboraron en una u otra forma para ver concluido esta obra.

A quienes muestren interés por conocer este trabajo.


i

D E D I C A T O R I A

A la memoria de dos grandes hombres:

Juan Venegus Romero Pedro Carrillo

porque desde donde ellos se encuentran dirigen, junto con Dios, mi vida

A mis padres:

Juan Tomas Ve,negus De la Rosa Ernestina Carrillo Hernandez

porque por ellos, bien valió la pena este esfuerzo.

A mis hermanos:

Susana Venegas Carrillo Jesus Manuel Venegm Carrillo Juan Gabriel Venegas Carrillo

Ana Lilia Venegus Carrillo Ana Rosa Vtmegas Carrillo

por ser mi motivo de superación

A todos mis familiares

A una persona muy especial . . .

A mis amigos jtoúos! por convivir y compartir parte de mi existencia


INDICE

CONTENIDO ............................................................................................................................................ LISTA DE CUADROS

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................. ABREVIATURAS Y UNIDADES ........................................................................................................... RESUMEN ................................................................................................................................................ SUMMARY ................................................................................................................................................

I

1. INTRODUCCION ................................................................................................................................ 1 1 Antcccdcntcs .................................................................................................... ........................ .............

1.2 Jusliiicación ...,......

1.3 Objetivos ................................................................... ..

1.4 Mciodologia .................................

.. . . . . , . . . . . . . ._ . . . . . . . .. . . . .< . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . ............... . ........... ., ....... ...

...... , .......... .. ........ .-- ..... -...... ............. . .... ......

........................................ , ......................................................

11. FUENTES PARA LA PRODUCCION D E ETANOL ..................................................................... 2. I Etanol obtciiido a partir dc maíz .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 Efanol obtciiido a partir dc caña dc azúcar ................ ............................... ...................... .. ........... .

2.3 Etanol obtcnido 3 partir dc celulosa .....................................................................................................

111. TECNOLOGIA PARA LA PRODUCCION D E IETANOL ........................................................... 3.1 Generalidades

3.2 Materias pniiias provcnientes de caña de azúcai

3.2.1 Jank ..... ~ . . ... .......................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2. I . 1 Fiiialidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1.2 Proccsodc uccion .... .... ... .. ..... ..... .. . .. .. .. .......... ..... .. ... .. ... . . .. ... .. .... . .. . .. .. ... .... ... ..... ....... 3.2.1.3 Aliiiacenamiento ......... 3.2.1.4 Restricciones ... .................................................. ~ ............................. ~ .........................

. I

. . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . ..

3.2.2 J a n k invertido ................................................................. .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .

-3.2.2. 1 Finalidad ..................................... 3.2.2.2 Proccso de producción .... .. . 3.2.2.3 Alinaceiiamiento ............................ .................. - - ......... - ............. - ..................... 3.2.2.1 Restricciones .

.. ... . . . . . . . . ... . . . .. . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .. . . ................................ ~ .... - .......................... ~ ............................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ..

3.2.3 Mclaz

3.2.1 Finalidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . ..................................... 3.2.2 Proccso de ccion .__. ....... .__ .. ...~. ... .. .._. . .. .. ........ .. .......... .. ... .. ......_....... ..... ....... ........ ......... ... i.2.3 Alniacenaniienio .................................... ......_...__... ........... - ....... ..........---....... ....... - .... 3.2.1 Restnccioncs ............................................... ~ ...........................................................................

.,

. .

. I 3.3 Procesos de fernieiitxioii ..... .... ........ ... . . ..... ..... .... .. ....._.. ........ .......................

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29 29 3c1 30

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31 31 3 2! 3 2

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.FiAh'OL DE Ch-X W MEXICO. POSIBiLIDAD DE USO COMO COMBUSTIBLE

., 3.3. I Fermentacion por cones ......................................................................... 3.3.2 Fernieiitacion por decantation ............................................................. 3.3.3 Fermcntacion de cultivo puro ........................... ................ ....................

., .,

. I

3.3.4 Fermentación de Melle-Boinot ....... 3.3.5 Fermentación contin3 con reciclaje

. . . . .. . . . . . , . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gis .... <..._ ......................

3.3.6 Fermentación continua sin reciclaje de levaduras _.......___.. ,.........__._..

3.4 Proceso técnico de producción ...........................

33 Consideraciones sobre la producción de etaiiol ......................................................

3.5. I En las desiilerias anexas .... . ............ . .............................. 3.5.2 En las desiilenas autónomas ...................... - ................... 3.5.3 En instalaciones .... ... ..... ......... ..... .. ..... ... ....... .................................................................................. 3.5.4 En exdraccion ....................... ................................................. - 3.5.1 En concenwdcion del jugo ............................................................................................................ 3.5.6 En fermentación ............................ 3.5.7 En destilacion ................................... 3.5.8 Subproductos ...................................................

. I

.,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I

. . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.8.1 Bagazo ......._......_...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......................... ~ .................................. 3.5.8.2 Cachara ............................... 3.5.8.3 Aniúdndo carbónico ......,_.... 3.S.X.4 Aceite fúsel ............................... 3. S.X.5 Viiiazas .. . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . ....... .. .. ... ... .... .. .. . .. . _ _ .. ... .. ..... ..... ......... ... .... .... ~ ... ... .

...................................... --..., ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

N. USO DE ETANOL COMO COMBUSTIBLE ................................................................................ 4.1 .Porque el etanol? ..................................................... .............................................

4.2 Comportamiento del etanol como combustible .......................

4.3 Etanol y cl número de octano (ocfanr nuviher) 4.4 Etanol como sustituto de la gasolina

. . . . . . . . . . . . 6

........ ..- ........ ..... ................ ..-. ..........

......... . ....... ...- ......... --., ..... - ..........

4.3.1 4.3.2 Desarrollo de motores de etanol puro ....... .... ..._...._

Adicción de etanol en la gasolina .................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .........................................

4.5 Ventajas del uso de etanol como componente de gasolina ...........................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Efecto eii la calidad del aire ...

4.7 Programas dc uso de etanol como conibustiblc

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . . . . . . . .

I . 4.7. I Amenca ..............................................................

4.7.1.2 Estados Unidos .................................... 4.7. I .3 Colombia .... ......... .................................. .... ~ .................................... 4.7.1.4 México ............................ - .......

4.7.1.2 Brasil .................................................................................................................................... . . . . , . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7.1.5 Canadá ............................................ ~ ...........................................................

4.7.2 Europa ..........................................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. ... .. 4.7.2.1 Francia .................................. 4.7.2.2 Suecia .................... 4.7.2.3 Finladid ........,......... =k7.2.4 Holm& .. 4.7.2.5 Espaiii ............................................ ~ ....................................................................................

33 35 37 39 43 45

47

53

53 53 53 54 54 55 56 5G

56 57 57 5 I: 59

60

60

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65

6'7

6'7 6X

68

6C9

7:2

7:2

73 73 75 15 77

77

77 78 79 79 80


V. MEXICO Y LA INDUSTRIA MUNDIAL DE ETANOL ................................................................ 5.1 Roducciou iiiuiidial dc eliliiol ..............................................................................................................

5.2 Pniicipales paises productores de elaiiol ................... ................ ....................................................

5.2. I Brasil ............................................................................................................................................. 5.2.2 Estados Unidos .............................................................................................................................. 5.2.3 Union Europca ..................................................... ........................................................................ 5.2.4 India ....................... .......... ~ .............................. ........................................................................

5.3 Roduccion de e1anoI en Mexico ...... ....... ... .. .. ... ..... ... ...... .....................................................................

. ,

I

. . .? I

5 . j . 1 Froduccioii dc alcohol por cswdos ................................................................. . 5.3.2 Pniicipales dcsíilcrias cn operacioii ................... .. ............... ..................... ..................................... 5..3.3 Importaciones y exportaciones ... ... .. ..... ..... ... .. ..... .. .. ....................... ..............................................

5.4 Problciiiática de la agroindustria azucarera nicsicana . .............................................................

. . . , . ,

5.5 Probleiiiáiica y perspectivas del coniercio niuiidial de etaiiol ..... ............ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VI. POSIBILIDAD DE USO DEL ETANOL COMO COMBUSTIBLE EN MEXICO .................. . . . . . , . . . . . . . . , . 6.1 Coiisideraciones energeticas ....................................................................

6 ~ 2 Consunio actual de gasolinas en México ..._............. ............

6.3 F'royeccióii de la demanda de gasolina automotriz .... ~. .. ..._. .._.._.. , ..._. ,...... ... .. ...___. ...__..

6.4 Determinación del voluinen requerido de etanol .................................... ........................................

6.5 Proyección de l a producción de alcohol en México a partir de la agroindustria azucarera .......... .. .....

.......................................................

6.6 Costo de producción y precio de venta del alcohol en México ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.6 Razones dc uso ................................................... ....................... ... ..... - - ..... - ..... -.. .................... ~ .........

VIL ANALISIS DE LA POSIBILLDAD DE USO D E ETANOL COMO COMBUSTIBLE EN ....... MEXICO

V111. CONCLUSIONES

D<. RECOMENDACIONES ..................................................................................................................

X. BIBLIOGRAFIA ..............................................................................................................................

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LISTA DE CLJADROS

Cuadro I

cuadro 2

cuadro 3

Cuadro 4

Cuadro 5

Cyadro 6

cuadro 7

Cuadro 8

Cuadro 9

Cuadro 10

cuadro I I

cuadro 12

Cuadro 13

cuadro I?

Cuadro 15 .

Cuadro 16 .

Cuadro 17 .

cuadro I8 .

cuadro 19 .

Cuadro 20 .

Cuadro 21 .

cuadra 22 . Cuadro 23 .

cuadro 74 .

Cuadro 25 .

Cuadro 26 .

Cuadro 27 .

Cuadro 28 .

Cuadro 29 .

Cuadro 30 .

Cuadro 31 .

Cuadro 32 .

cuadro 33 .

Fuentes industrides de azúcares fementablts ...........................

Composición química del grano de maíz ...............

Composición típica de la caña de azúcar ......... ................................

Producción de etanol por hectárea (litros/.i ...............................................

Costos de producción del etanol (U.S.$/liiro) ..

Análisis químico y composición de los poliincándos de maderas suaves y duras ................

Composición química del bagazo y fibra cnida .......

Composición química de la mela7a

............................

Carbohidratos contenidos en el maíz .....................................................................................

................................

.............................................. . . . Coiiiposicion de la viiiaza .......................................................................................................

Propiedades fisicas de alcoholes usados como combustible ..................................................

Propiedades físicas de componentes oxigenados usados en gasolina ............

Características comparativas enire etanol y gasolina .....

Emisión de gases de vehículos ligeros en Brasil (@I) ........................................................

Características de la fermentación usada en Brasil y Eslados Unidos .....

Producción de los principles pises productores de etanol sintético ....................................

Producción de Caiia de azúcar . azúcary alcamhol en Brasil 1996-1999 ........

Producción. consumo y comercio de etanol en Estados Unidos 1995-1998 ..........................

Importaciones y exprtaciones de etanol de la Unión Europea 1996-1997) .

Producción de los principles países productores de azúcar durante 1998 ............................

Producción e industrialización de la caña de. azúcar en México ............................................

Miel final a 9YBx destinada pra el3boWiilcohol (96O.G.L.) zafra 97/98 ........

Producción de las destilerías existentes en hféxico (vanos años) .........

Importaciones y exportaciones de alcohol eii México 1991-1998 .........................................

...

Producción de miel final y alcohol por estados zafra 97/98 ...................................................

Fuentes de energía usadas en México ....................................................................................

Producción y consumo de gasolina en México durante 1998 ................................................

Consumo de gasolina en México periodo iS'80-1998 ................

Demanda total de combustible para el pais y ZMVM penodo 1999-2009 ............................

Balance iestimado de miel final para producir alcohol zafrd 1997198 .....

..................

Indices de operación de las destilerías que operaron en la zafra 1997/98 ..............................

Indices de operación de las destilexía que no operaron en la zafra 1997/98 .........................

Costo de producción de alcohol anhidro en México ($/litro) .......................

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Figura

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Figura

Figura

Figwa

Figura

F i y a

Figura

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LíSTA D E FIGURAS

1 . Diagrama dc flujo para la producción de etanol a partir de maíz

2 .

3 . Diagnei de ílujo simplificado de u11 proceso de producción de etanol por hidrólisis ácida ..

4 . Bagazo de caria de azúcar a cianol .................................. ..................................

5 . Diagrama simplificado de la producción simultanea de azúcar, etanol.jarabc invcnido y ...... Subproductos

Diagrama simplificado de la obtencióii de etaiiol a partir de caiia de azúcar y iiielwa ............

6 . Proceso de fermentación por cortes ......................................................... .....

7 . Proceso de fcrmeiitación por decantación ........ ....................................................................

8 . Proceso dc feriiieiiiación de cultivo puro ......................................................................

9 . Proceso de fermentación de Melle-Boiiiot .

10 . Proceso de feniientación continua con reculxración intennedia de levadura ..........

1 I . Proceso de fermentación continua con recuperación final de ievadurd ...............

12 . Diagram de ílujo simplificado de una destilería autónoma para producir etanol ............... aniiidro basada en jugo de cana

13 . Destilación y deshidratación del alcohol ........................

I 4 . Componentes oxigenados usados en las gasoliiias reformuladas .....................

15 . Significado en México dcl uso de etanol mimo componente oxigenado de la gasolina ...........

16 . Producción iiiuiidial de etanol (varios aios) ................................ ........

17 . Fuentcs usadas para la producción mundial de etanol ..............................................................

I8 . Principales industrias productoras de etanol cn el mundo ..............................

I9 . Distribución de la producción mundial de eianol

20 . Principales paises productores de etaiiol sin.tético ....................................................................

2 1 . Fuentes usadas en Estados Unidos para la producción de etanol .

22 . Produccióii de etanol combustible en Estados Unidos .

23 . Producción de cianot en la Unión Europea durante 1Y97

24 .

25 . liiiporiaciones de etaiioi a la Unión Europe.i durante 1997 .......................................................

26 .

27 . Evolución de la producción de azucar y mkl en México 1970-1998 .......................................

28 .

29 . Esquema tradicional de la producción de al.cohoi en México ...................................................

30 . Producción de las destilerías habilitadas en la zafra 1997/1998 ...............................................

3 1 . Ubicacih geogrtifica dc las destilerías que operaron ~m la z a h 1997/1998 ...........................

32 . Producción, musumo y comercio de gasolina en México durante 1998 .................................

3 3 ~

34 . Proyeccióii de fa demanda de gasolina en México 19Y9- 2009 ................................................

....

Fucntes usadas en Francia para la producción de etanol ......

Exporiaciones de ctanol a la Unión Europea durante 1997 ......

Evolucióii dc la producción de alcoliol en México 1970-1998 ........

.................................................

....................................

Consumo dc gasoliiia en México 1980-1948 ...........................................................................

.

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ACP ADM ASEAN CNiAA Yo O B X

OC OG.L.

I =m Conae DBO E.U.A. Ecopetrol EPA ESIME ETBE EtOH F A 0 FINA R GATT GEPLACEA ha HP IMP INE IS0 JMAF Kcal kg KJ km Ih LGEEPA m Mcrcosur -

mz min ml mnt MTBE Pcmex Proaleool

SABIC SAS SECOFI TAME TLCAN ton U E UNPC USDA VCF

PUk

ABREVIATURAS Y UNIDADES

paiscs de Africa. Canbe y Pacifico Archer Daniels Midland Co. Asociación de Naciones del Sudeste Asiático Caniára Nacional dc las Industrias Axcarera y Alcoholera en México por ciento Grados Brix Grados Cclcius Grados Gay Lussac centímctros Comisión Nacional para el Ahorro de Energia en México Demiuida Bioquiiiiica de Osígeiio Estados Unidos de Ariiérica Empresa Colombiana de Petróleos Agencia de Protección al Medio Ambiente de los Estados Unidos de América Escuela Supenor de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional etil-lcrbutil-éter CtanOl Organización Mundial pan la Alinientación y la Agricultura Financiera Nacional Azucarera S.A. de C.V. Sucursal Nacional de Crédito gramos Acuerdo General de Aranceles y Coinercio (OMC a partir de 1995) Grupo de Paises Latinoamericanos y del Caribe Esponadores de Azúcar hectárea caballos de potencia Instituto Mexicano del Petrólco Instituto Nacional de Ecología en Mt5xico Organización internacional del Azúcar jarabes de iiiaiz de alta fructosa kilocaloria kilogramo kilojulio lalometro libra Lev General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente dc México nietro Mercado Coinún del Sur niiligramo minuto niililitro niilímeiro nietil-terbuiil-éter Petróleos Mexicanos Programa Nacional de Alcohol en Brasil pulgada Saudi Arabian Basic indusíries Coqnration Sistema de Análisis Estadistico Secretaría de Comercio y Fomento lnduslnal en Mésico ieramil-metil-éter Tratado de Libre Comercio de Améiñca del Norte tonelada Union Europea IJnión Nacional de Productores de Caña de la Confederación Nacional Canipesina Lkpanamento de Ag~icultura de los Estados Unidos de América vehículos de combustible flexible


ETANOL DE CAÑA EN MEXICO, POSIBILIDAD DE USO COMO COMBUSTIBLE ’

José Luis Venegas Carrillo Luis Ramiro Garcia Chavéz*

RESUMEN

En el presente estudio se analizó la viabilidad (de la producción de etanol de caña de azúcar en

México y la posibilidad que tiene para ser incorporado al mercado de combustibles

automotores; esto, en un intento por analizar l a reorientación del desarrollo de la industria de

etanol de nuestro país. En esa línea, la investigación aporta elementos que contribuyen a la

posible solución del problema que existe desde hace cuatro años en la comercialización del

azúcar. La idea de utilizar etanol como combustible en México surge por dos razones: por un

lado, proponer a los agroindustriales de la caña una opción para diversificar el uso del azúcar;

y por otro, la producción de energía a partir de fuentes renovables, fomentando de esta

manera el uso racional y sustentable de los reciursos petrolíferos del país, esto en concordancia

con la tendencia mundial del aprovechamiento de la biomasa. Afortunadamente, México

dispone de un cultivo de privilegiada capacidad productiva: la caña de azúcar, la cual presenta

un interesante potencial para la obtención de este tipo de energía. Con base en el análisis

realizado, se concluye que la producción (de etanol representa una alternativa para la

agroindustria azucarera, la cual permitiría hacer frente a los bajos precios del azúcar y a la

creciente amenaza de penetración de edulcorantes sustitutos La producción y uso de alcohol

carburante en México, además de promover el desarrollo económico y social del sector

azucarero, permitiría traer otros beneficios como el mejoramiento de la calidad del aire.

Palabras clave: alcohol, fermentación, destilación, biomasa, energía renovable

’ Resumen de la tesis presentado por el primer autor pan obtener el titulo de Ingeniero Agroindustrial en la Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, México. Director de tesis. Doctorado en Economía. Profesor investigador del Departamento de Ingenieria Agroindustrial de la Universidad Autónoma Chapingo.


ETHANOL FROM SUGAR CANE IN IWEXTCO, A POSSIBILITY OF USE AS FUEL'

Jose Luis Venegas Camllo Luis Ramiro Garcia Chavéz*

SUMMARY

This study analyzed the viability of producing ethanol from sugar cane in Mexico, and its

possibility for incorporation into the market o f auitornobile fuel. This was done in an attempt

to analyze the reorientation of the ethanol industry in our country. Thus, the research

contributes elements for a possible solution to the problem which has existed for four years ini

the commercialization of sugar. The idea of using ethanol as fuel in Mexico originates from

two facts: on the one hand it offers the sugar industv an option for diversifiing the use of

sugar, and on the other, there is a worldwide tendency to make use of biomass for the

production of energy from renewable sources, thus encouraging the rational and sustainable

use of the country's oil reserves. Fortunately, Mexico has access to a crop that is privileged in

its productive capacity, sugar cane, which poses an interesting potential for energy

production. On the basis of the analysis that was done, it is concluded that ethanol production

could be an alternative for the sugar industry, which would allow it to deal with low sugar

prices and the growing theat of sugar substitutes. The production and use of fuel alcohol i n

Mexico, besides promoting economic and social development of the sugar-producing sector,

it would bring with it other benefits, such as the improvement of air quality. .

Key words: alcohol, fermentation, distillation, biomass, renewable energy.

Summary of the thesis present by the first autor in order to get the title of Agroindusnial Engineer in the Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo. Mexico. Director of thesis. Doctor in Economy. investigating Professor of the of íngenieria Agroindusniai Departament of the Univemidad Autónoma Chapmgo.

1

2

... ylll


I. INTRODUCCION

La agoindustria de la caña de azúcar en el país es, sin duda alguna, una actividad relevante

para el desarrollo económico de Mexico, ya que a travls de l a operación de sus ingenios

azucareros y la actividad de sus campos cañeros, se genera una gran cantidad de empleos para

un amplio sector de la población.

Desde hace varios años la agroindustria azucarera de Mexico padece diversos problemas

estructurales mismos que se han agudizado con el proceso de apertura comercial. En efecto,

los inventarios voluminosos de azúcar en el mercado nacional, un mercado interno contraído,

la carencia de financiamiento y la ausencia de iun programa efectivo para modernizar los

sectores agrícola, industrial y comercial de la agrciindustria, han traído como resultado que un

buen número de los 64 ingenios nacionales que venían operando en las últimas zafrac, esten al

borde de la quiebra, poniendo en alto riesgo la subsistencia de numerosas familias ubicadas en

el medio rural

Según informes de la Cámara Nacional de las Industrias Azucarera y Alcoholera (CNIAA),

más de una tercera parte de los ingenios que laboraron durante la zafra 1993, tuvieron

dificultades financieras; de hecho, tres ingenios (Juchitán, La Purísima y Puruarán) no

trabajaron a partir de la zafra 1992/1993 (Garcia, i997).

En este contexto, el proceso de apertura comercial ha puesto en evidencia, de manera

dramática, las debilidades del Sistema Agroindustrial Azucarero. Por otro lado, la

competencia actual de la fmctosa con respecta al azúcar que se produce en México es

ventajosa debido a que su producción cuenta con subsidios del gobierno de los Estados

Unidos, por lo que sus costos de introducción al pais son menores.

Las importaciones de jarabes de maíz en alta fructosa (JMAF) colocan a la actividad

azucarera en condiciones de franca desventaja comercial; esto representa una amenaza en

contra . del futuro de muchos ingenios que no presenten una opción para ser más competitivos.

I


Para enfrentar está situación se hace necesario el estudio de nuevas alternativas que ofrezcan

una salida definitiva o cuando menos una soluc,ión parcial para la industria azucarera de

México.

Una de las opciones que pudiese implementarse, icon base en la diversificación de la caña de

azúcar, es la producción de combustibles vegetales El etanol obtenido a partir biomasa, como

la caña de azúcar, para mezclas con gasolina juega un papel de fundamental importancia para

los ingenios del país, pues en las circunstancias actuales solo tienen dos caminos:

modernizarse o extinguirse.

I

Es a partir de mediados de la época de los ~ O ‘ S , cuando los programas de alcohol combustible

adquieren importancia en algunos países de América, impulsados principalmente por el sector

azucarero, utilizando la caña de azúcar como materia prima para su fabricación.

Cabe mencionar que el etanol de caña de azúcar proporciona una de las soluciones más

importantes y de mayor posibilidad en la actualidad. Además de promover intensamente el

desarrollo económico y social, contribuye a preseivar el medio ambiente. Una de sus ventajas,

que se han podido vislumbrar en los paises en los que ya se encuentran en funcionamiento

estos programas (Brasil, Estados Unidos y algunos países de la Unión Europea), es el hecho

de que se ha podido presenciar un avance o cuando menos una muestra de funcionamiento del

et ano1 corno combu sí.ib I e. -

De acuerdo con la información proporcionada por la Cámara Nacional de la Industria

Azucarera y Alcoholera (CNIAA), durante 1997 :se importaron 90 millones de litros de etanol

procedentes de Estados Unidos de América del Norte, en tanto que la producción nacional

apenas alcanzó 53 millones de litros, lo que muestra de manera contundente que en México

existe demanda de alcohol, que no se cubre con la producción iiacionai.

El objeto de este estudio se centra fundamentalmente en el análisis de la producción en

México de etanol a partir de la caña de azúcar y las posibilidades de mercado que tiene este

para ser incorporado a los combustibles de mayor consumo de nuestro pais.


7 .7 Antecedentes

Tradicionalmente, el alcohol se ha obtenido como producto de la destilación en los países

productores de caña de &car. En sus inicios está materia prima era utilizada para la

elaboración de bebidas y licores, destinados tanto a la exportación como a usos muy

delimitados en las industrias farmacéutica y de peirtumería. A partir de la década de los ~ O ' S . ,

larindustria alcoholei-a revolucionó tanto en la región como en el ámbito mundial con la

política de Brasil de producción de alcohol como sustituto de la gasolina (GEPLACEA,

1988).

~

El uso del alcohol como combustible automotriz íiene sus orígenes a principios de este siglo,

cuando los países europeos presentaron motores de alcohol y luego utilizaron el alcohol en

sus vehículos En Alemania lo usaron en parte de su maquinaria bélica durante los últimos

años de la perra También en los Estados Unidos se llegó a fabricar un motor para alcohol,

ya que el modelo T que hizo Henry Ford, fue diseñado para utilizar gasolina, queroseno o

alcohol, ya que no se había definido el combustible que se utilizaría entonces.

Pero a pesar de que se fabricaron motores de alcohol y se utilizó alcohol como carburante,

obteniéndose resultados positivos, la idea no prospero, ya que el alcohol resultaba más caro

que la gasolina, imponiéndose esta ultima (Bolaños, 1987).

Con base en el análisis de la situación del alcohol carburante en América Latina y el Caribe

realizado por Papini (1992), los programas de alcohol carburante comienzan a aplicarse en

forma intensiva y generalizada a raíz de la crítica situación internacional del petróleo de 1973;

situación que venía a sumarse a tres factores fundamentalmente:

1. L a vulnerabilidad energética externa de los países, con grados de dependencia según sus

necesidades y el volumen de sus importaciones de petróleo. Con excepción de los paises

tradicionalmente exportadores de petróleo: Bolivia, Ecuador, México, Trinidad y Tobago,

Pení y Venezuela, casi todos los demás registraban importaciones en un rango variable,

desde un 10% correspondientes a Argentina hasta algunos que lo importaban casi en su

totalidad (79% en el caso de Brasil)


2. Las características del mercado azucarero internacional, el cud registra períodos largos de

precios bajos y lapsos relativamente muy cortos de precios altos, que los impulsaba a la

diversificación de la industria en la búsqueda de nuevas perspectivas de industrialización

de la caña de azúcar, que amortiguara los períodos de depresión de su principal producto.

3. La larga tradición azucarera de la región, por lo que se disponía de una buena I

infraestructura básica para la fabricación de anjcar y mieles.

Si a lo anterior se añade que la caña de azúcar h e , es y será considerada como la fuente nias

eficiente para la producción de alcohol carburante a escala industrial a partir de productos

agrícolas, tanto por la posibilidad de producción de etanol como por la utilización de bagazo

como fuente energética para la propia indusíria; los programas de alcohol carburante

proveniente de la caña de azúcar surgieron como una alternativa válida que mediante la

diversificación, aumentara la rentabilidad de la agroindustria azucarera.

A estos factores vino a sumarse la creciente preoscupación por el mejoramiento ambiental que,

en defensa del medio ambiente y la preservación del equilibrio ecológico, buscaban

reemplazar los combustibles petrolíferos altamente contaminantes por otros más satisfactorios

en el plano de la ecología (Papini, 1992).

En los Estados Unidos de América (E.U.A), el interés por el uso del alcohol como

combustible alcanzb un punto máximo a partir de fines de la década de los setenta impulsado

por la escasez de energía, los bajos precios de I.as coseclias agrícolas y por la prohibición en

enero de 1980 de despachar la mayor parte de los embarques de granos a la Unión Soviética

(Rivero, 1986).

En 1978 se promulgó en los E.U.A. la Ley de limpuestos a la Energía, la cual otorgaba a los

productores y disti-ibuidores de etanol combustible un incentivo tributario efectivo de 40

centavos por galón Posteriormente, en 1992, el Gobierno Federal aumentó dos veces dicho

incentivo tributario federal mediante dos leyes distintas, quedando en 60 centavos por galón.


Desde 1978, casi 40 de los 50 estados promulgarcin leyes fomentando la producción y uso del

etanol en Estados Unidos. Actualmente se añade etanol a cerca del 8% de la gasolina

expedida en ese pais., habiendo sido sometido al Congreso Norteamericano el empleo de esta

mezcla. por lo que se generalizo su uso en todo el pais a paitir de 1995.

La industria del alcohol etilico en Estados Unidoij esta intimamente ligada a la producción de

jarabes de maíz en alta fructosa (JMAF), utilizándose básicamente maíz como materia prima

para la producción de etanol (85%), aunque existen plantas que fermentan melaza de caña

(8%). obteniéndose el 7% restante por via sintética (Papin¡, 1992).

Sin lugar a dudas, Brasil ha sido pionero en el desarrollo y exportación de la tecnología de

producción de alcohol carburante al mundo, por ello la conveniencia de referirse a este país

como principal productor mundial y primer país en ponel- en marcha un programa basado en

caña de azúcar como materia prima para el proceiso, motivo por el cual las sustituciones de las

importaciones de petróleo significaron un ahorro acumulado de divisas del orden de los 20

mil millones de dólares desde 1975, año de iniciio del programa hasta fines de 1991 (Papini,

199.3).

En Brasil, la creación del Programa Nacional del Alcohol (Proalcool), en 1975, tuvo la

finalidad básica de aumentar la producción de alcohol como combustible, ante la amenaza de

los precios crecientes del petróleo en el mercado internacional. Además, su implantación hizo

posible que se pudiesen alcanzar también otros objetivos, tales como:

a) reducción de la dependencia de energía importada y de recurso no renovable;

b) suavización de problemas con la balanza comercial;

c) reducción de las disparidades regionales de renta,

d) reducción de problemas ambientales, principalmente los relacionados con la

calidad del aire,

e) desarrollo de tecnología nacional en el desarrollo de altemativas energéticas, entre

- otros


Fue la utilización del alcohol lo que permitió a Bi-asil ser el primer país del mundo en eliminar

el tetraetilo de plomo de su matriz de combustibles, reduciendo significativamente sus

emisiones contaminantes (Proalcool, 1996)

Aproximadamente un 60% de la caña de azúcar (que se produce en Brasil es destinada para la

producción de azúcar y el 40% restante se destina a la producción de alcohol en destilerías

autónomas; su producción actual es de más de 13,000 millones de litros de alcohol. La

experiencia de uso del alcohol como combustible en Brasil indica que se realiza de dos

formas: mediante la adición de etanol anhidrci (sin agua) en la gasolina, y a través del

desarrollo de motores de etanol puro.

1

Está comprobado que reemplazar el 22% de gasolina con etanol se encuentra cerca del punto

óptimo de utilización por razones ecológicas, pero aún reemplazando sólo el 10% se reducen

las emisiones de monóxido de carbono en por lo menos 25% y, también significativamente,

las partículas orgánicas volátiles. Además, considerando un 10% de etanol en la gasolina, los

fabricantes de automóviles no tienen que modificar sus motores ni utilizar un chip de

computadora diferente, que regule el control de la mezcla airdcombustible (FINA, 1997).

En el otro pais de América Latina y el Caribe que se implantó este tipo de programa,

Argentina, se obedecieron más bien razones relacionadas con el exceso de cana y precios

deprimidos del aziicar en el mercado internacional. Sin embargo, aún sin cuantificar la

aportación energética del alcohol producido, se pueden mencionar datos relativos a las

importaciones netas de energía total como porcentaje del total de energia consumida en el

período 1980-89, en que la citada relación disminuyó del 9.3 al 3.9%. Sin embargo, en 1989

el Programa Alconafta se suspendió por una variación en las razones por las cuales h e

implantado (Papini, 1993).

Algunos países eui-opeos han iniciado programas de producción de alcohol carburante, en

respuesta a la problemática ecológica y, de manera relativa al uso de fuentes renovables de

energía para el transporte público de algunas ciudades de Francia, Suecia, Alemania, Holanda

y Noruega (Papini, 1992)


I. 2 Justificación

Como una respuesta a resolver la problemática especifica, que en determinado momento

vivieron algunos países de América Latina y el Caribe, se implementaron programas de

alcohol carburante obteniendo resultados satisfactorios. La experiencia indica que Brasil, a

partir de 1975, logró disminuir su dependencia de petróleo mediante la producción y uso de

alcphol como carburante. Estados Unidos, en 1978, logró dar salida a sus excedentes agrícolas

producidos y además, resolver su incapacidad de producción nacional de petróleo y

combustibles líquidos para satisfacer la demanda tie los sistemas industriales y de transporte.

México cuenta en la actualidad con un superávit de producción azucarera resultado de la

privatización y la expansión de la industria mexicana del azúcar, así como por su

desplazamiento por las exportaciones estadounide:naes de liuctosa; por tal motivo es necesario

considerar alternativas de producción que permitan adaptar e integrar nuevos procesos a otras

cadenas productivas, al mismo tiempo que p1,antear el desarrollo de las tecnologías ya

existentes.

El estudio de nuevos mercados para esta agroindustria, es inminente, ya que ante la creciente

conipetencia de los jarabes de maiz en alta h c t o s a (JMAF) en el mediano plazo se prevé no

solo la quiebra de los ingenios menos productivos, sino también la reducción de la producción

azucarera de los que sobrevivan.

La implementación de un programa de producción de alcohol carburante en México implica

dar solución a un problema especifico que radicai en los excedentes de producción de caña de

azúcar, generando de esta manera una alternativa. de producción tanto para el sector industrial

como para el sector am'coía, trayendo con esto no solo la creación de empleos sino también

beneficios en la calidad ambiental del aire.

La caña de &car, como materia prima, es la fuente más eficiente pues en ella el carbohidrato

ya está en forma de azúcar simple fermentable; además es el cultivo que presenta mejores

perspectivas económicas.

7


1.3 Objetivos

General

r

- Analizar la producción de etanoi a partir de caña de azúcar en Mexico y las posibilidades

de uso como combustible.

Particulares

- Definir las características de las diferentes fuentes para la obtención de etanol.

- Caracterizar la tecnología de producción de etanol elaborado a partir de caña de azúcar.

- Determinar la disponibilidad de caña de azúcar como materia prima para la obtención de

alcohol carburante.

- Analizar las posibilidades de mercado para 121 alcohol carburante de caña de azúcar y sus

posibles consumidores.

- Definir las perspectivas de producción de etanol en la agroindustria azucarera de México. -


1.4 Metodología

Como una primera parte del estudio se realizó una revisión bibliográfica. En esta fase se

describen algunas fiientes de obtención de etanol, la tecnolojía para la producción del

compuesto, razones de uso del etanol como combustible y algunos antecedentes relacionados

con la industria tanto nacional como mundial.

I

Las fuentes de consulta fueron revistas y libros ubicados en las bibliotecas relacionadas con el

tenia como son: Grupo de Países Latinoamericanos y del Caribe Exportadores de Azúcar

(GEPLACEA), Cámara Nacional de las Industrias Azucarera y Alcoholera (CNIAA),

Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), Secretaria de Energía, Comisiór! Nacional para el

Ahorro de Energía (Conae), Financiera Nacional Azucarera S.A. de C.V. (FINA), además se

consultaron algunas Bases de Datos y se realizaron búsquedas en Internet.

La parte complementaria al estudio consistió en determinar la posibilidad de uso de etanol

como combustible en México, para tal fin se siguió la metodología propuesta por Baca

(i994), que consiste en los siguientes pasos-

a) Definición del problema

b) Necesidades y fuentes de información

c) Diseño de recopilación y tratamiento esi.adístico de los datos: se uso el método de

regresión lineal simple.

d) Procesamiento y analisis de los datos

e) Interpretación de resultados (informe)

Mediante el método de regresión lineal simple, se describió la relación entre las variables

Consideradas, una llamada independiente (x) o predictora y otra llamada dependiente (y). En

nuestro caso particular, se tomó como variable independiente al consumo de gasolina (CG) y

como dependiente al tiempo (T).

El primer paso consistió en la elaboración del diagrama de dispersión de datos, ya que este

ayuda en la búsqueda de un modelo que describa la relacitin entre las variables .

~~

Y


El tipo más sencillo de curva de aproximación que describe la relación entre las variables

consideradas, es la linea recta, cuya ecuación puede escribirse de la siguiente manera y = u +

hx, donde (I y h, son estimadores de los verdaderos parámetros de la población Q y p, respectivamente (Baca, 1994) I

Para el calculo de la ecuación se colectaron y procesaron los datos en el paquete de cómputo

SAS (Sistema de Análisis Estadístico). I

Por otro lado, para determinar el volumen de etanol requerido para mezclas con gasolina se

multiplicaron los valores de la serie histórica considerada en la proyección (1999-2000) por

un coeficiente de O 1, que corresponde a una proporción de 10% de etanol en la mezcla con

gasolina Asimismo, se usaron algunos indicadores de campo para determinar la producción

de alcohol a partir de caña, requerida para reformular la gasolina

Finalmente, mediante entrevistas directas, notas periodísticas y resultados de la propuesta, se

determinaron las pei-spectivas de la producción de etanol con fines de uso energético en la

agroindustria azucarera de México.


it. FUENTES PARA LA PRODUCCiON DE ETANOL

El etanol, compuesto orgánico de fórmula CH3CHzOH; es liquido, incoloro, de olor

caracteristico, que se funde a -1 14.IoC, hierve a 78.3% y tiene una densidad de 0.789 dcm’ a

20°C. E s miscible en todas las proporciones con el agua y con la mayoría de los solventes

orgánicos. La gran mayoría de las veces, la palabra alcohol es utilizada para denominar al

alcohol etílico o etanol (López, 1986).

La producción de este compuesto orgánico a partir de fuentes vegetales se remonta hacia

varios siglos atrás y se trata en la actualidad de un proceso perfectamente establecido, donde

el proceso de producción de etanol es una combinación de tecnologías que incluye l a

aplicación de la microbiología, la química y la ingeniería En dicho proceso, la etapa más,

importante es la fermentación ya que es aquí donde los azúcares son convertidos a alcohol

mediante la utilización de microorganismcis tales como las levaduras del género

.Taccharoniyces.

Las fuentes industriales tradicionales de obtención de azúcares fermentables as¡ como las

materias primas de las cuales provienen se muestran en el Cuadro 1.

Cuadro 1 . Fuentes industrialtes de azúcares ferrnentables.

Origen principal Caña de azúcar, melaza, rcmolacha Cereales (,maiz, sorso), cassava Madera, basazo de caña de azúcar Celulosa

Fuente: Cunningham rí al, 1994.

Tanto la sacarosa como los almidones (del maiz, por ejemplo) además de ser materias primas

para l a obtención de etanol tienen usos alternativos de gran importancia como alimento

humano y animal. En cuanto a los carbohidr.atos presentes en las corrientes de desecho de

otros procesos industriales como el suero, penneato y el licor sulfitico, sólo son válidos como

materia prima para fermentaciones en casos muy particulares en que la localización de las

industrias permitan un uso económicamente factible. El uso de madera y de bagazo de caña

presentan importantes perspectivas de producción (Cunningham el U/, 1994).


En cuando a rendimiento, se tiene que por cada unidad de glucosa (C6HizOú) se producen dos

moléculas de etanol (CzHsOH). Durante esta transformación también se genera una cantidad

importante de bióxido de carbono y calor. El máximo rendimiento de alcohol a partir de 100 g

de glucosa es de 4 7 5 g de etanol (Serna, 1996).

Rango.

7 - 2 3 Almidtin 61 - 7 8

3.1 - Y 7 1.1 -:3.9 5.8 - 6.6 8.3 - 11.9 3.3 - 4.3 1.0 - :3.0

5.0 - 40.0

Proteína 6 - 1 2

Pentosanas (como xilosa) Fibra (residuo en detergente ácido) Celulosa + ligina Azúcares totales (como glucosa)

2.7 E tanol obtenido a partir de maíz

Promedio

16 71.7 9.5 4.3 1.4 6 .2 9.5 3.3 2 .6 3 .O

Dentro de los cereales, el maíz ha sido el que más se ha utilizado para la producción de etanol

debido a su bajo precio en comparación con otros cereales, alta disponibilidad y alta cantidad

de almidón (Serna, 1996).

En los Cuadros 2 y 3 se puede apreciar la elevada cantidad de almidón que contiene el maíz

Cuadro 3. Carbohidrato:; contenidos en el maíz

Constituyente

Almidón Hemicelulosas Celulosa Azucares libres

Nota L o s valores contenido? en este cuadro son Yo en 13ase seca Fuente Watson, 1987

El maiz es el producto agrícola más común en las fabricas de etanol operantes en los Estados

Unidos y para ello se usan dos procesos: molienda en seco y molienda húmeda.


En el proceso de moiienda húmeda, el grano de maíz es embebido en agua para iniciai- la

separación de sus distintos componentes (almidón, germen, aceite, etcétera). Posteriormente,

el maíz pasa a una serie de procedimientos de molienda y lavado para extraer el almidón. El

almidón obtenido durante estos procedimientos e:$ entonces convertido en azucares simples

que son fermentados para producir etanol. Los subproductos del proceso de molienda húmeda

incluyen aceite de maíz, alimento de gluten, harina de gluten de niaiz y bióxido de carbono. I

Cuando la molienda se realiza en seco, el maíz es pulverizado hasta obtener una harina fina;

luego se adiciona agua hasta obtener una hidratacióri uniforme para crear un ~ pure.

Posteriormente, la fuente de almidón es gelatinizada por medio de un proceso de cocción con

vapor a 163"C, iniciando la conversión del almidón en azucares simples fermentables. Al

igual que en el proceso húmedo de molienda, los azúcares son fermentados para producir

etanol (Figura I ) .

El proceso de conversión del almidón en azúcarmes fermentables es un proceso en el que se

pueden diferenciar dos fases, la licuefacción y la sacarificación.

Durante la licuefacción se inicia la hidrólisis de l a molécula de almidón usando la enzima a-

amilasa. El pH del puré debe ajustarse empleando una solución básica diluida o ácido

sulfúrico concentrado. Durante esta fase el pursé se mantiene a una temperatura de 95°C.

Cuando la licuefacción concluye los gránulos del almidón son convertidos a dextrinas que son

azucares no fermentables. La sacarificación tiene la finalidad de completar la conversión del

almidón en azúcares simples utilizando la enzima glucoamilasa. Durante esta etapa, la

temperatura disminuye a 60°C. Se debe agitar continuamente para asegurar el contacto de la

enzima con las dextrinas. La reacción quimica de la enzima con las dextrinas produce los

azúcares necesarios para el proceso de fermentación tales como maltosa, dextrosa o glucosa.

Durante la fermentación las células de levadura convierten los azúcares en etanol y bióxido de

carbono Debe evitarse l a entrada de oxígeno al recipiente ya que se puede contaminar el

mosto a n microork:anismos del aire, reduciendo cuando esto ocurre la producción de etanol.

La fermentación tiene una duración de aproximadamente 48 horas (Sneller, 1998).


L I

Vapor

e 1 Molienda

Cocirnicnto a I 6 3 T (pH 6.5 4 . 9 )

I

Enfriamiento a 60°C I- Sacarificacióii

Acido a Acali

u-amilasa

glucoaiiiilasa

(2 - 3 días, 30 - 38°C:)

Dcstilacióii l\iin??A Recuperación dc sólidos

LcvadiirJ-

Vapor ~ I

Vapor

Etanol a 96%

Colunma secadora (suplcniciito alinicnticio p/aiiimalcs)

. Figura 1. Diagrama de flujo para l a producción de etanol a partir de maíz

Fuente: Sneller, 1998

-. ~ ..

I


Concluida la fermentación se realiza la destilación. Esto es posible debido a la diferencia en el

punto de ebullición de uno y otro compuesto, es decir, que el etanoi se vaporiza a una

temperatura inferior a la requerida para evaporar agua. La destilación se realiza en torres o

columnas de destilación; comúnmente se utilizan dos, una denominada separadora y otra

llamada columna de rectificación. La primera coliumna destila el etanol a cerca del 50% de

pureza y lo envía a la columna de rectificación donde se concentra el etanol a 96% de pureza.

El agua y sólidos restantes son eliminados por el fondo de la primera columna. T

Cuando el etanol es destinado para uso como conibustible, se requiere etanol anhidro. Como

el etanol que se produce no presenta dicha especificación, se requiere de un proceso de

deshidratación. Durante este proceso, se agrega benceno, ciclohexano o éter al etanol de 96%

de pureza para crear vínculos entre el agua y el producto químico agregado, logrando así, la

separación del agua del etanoi y dando como resultado etanol anhidro. El benceno es el

compuesto con mayor uso en el proceso de deshidratación (Sneller, 1998).

Dentro de los inconvenientes encontrados en la obtención de etanol a partir de maíz, se tiene

que exige el uso de combustible en su proceso de producción; además se requiere para la

conversión del almidón a azucares fermentables el uso de enzimas, que generalmente son muy

costosas Por otro lado, la producción de etanol depende de grandes subsidios y crecientes

medidas proteccionistas para su sobrevivencia.

2.2 Etanol obtenido a partir de caña de azúcar

La caña de azúcar es el colector viviente más eficiente de energía solar en el mundo,

almacenando esta energía en una enorme cantidad de biomasa en la forma de fibra y azúcares

fermentablec (Cuadro 4) (FAO, 1987).

Cuadro 4. Composición típica de la caña de azúcar

Caña de azúcar

Sacarosa Cenizas Arua 75 - 1 (<ras substancias 1.8 - 2.5

Fuente: GEPLACEA, 198s.


Este cultivo es de gran importancia en el sector agrícola y, en general, en la economia de

muchos paises tropicales, ya que provee empleo no sólo a los trabajadores agricolas en los

campos, sino también a los trabajadores industriales en las fabricas azucareras. Además, es

también una fuente impoitante de captación de divisas (FAO, 1987).

Como materia prima para la obtención de alcohol, la caña de azúcar es la que presenta

mejores perspectivas económicas, al ser la fuent'e más eficiente para la producción a escala

industrial a partir de productos agricolas Como puede observarse en el Cuadi-o 5, la

producción de alcohol combustible por hectárea (en el caso de caña de azúcar), es mayor que

la relativa al empleo de otras fuentes.

I

Cuadro 5. Producción de etanol por hectárea (litrodha).

Producto Promedio -

Caña de azúcar 6,000 Reniolacha 4,200 Yuca (mandioca, cassava) 1,600

Arroz (con cascara) 2,500

2,000 Trigo 2,000

Sorgo (gaiios) 3,000 Sorso dulce (tallos) 2,500

Tuente: Papini, 1992

2,300a 7,800 500a 4,000

1,000 a 4,400 500a 1,900 250a 2,800

1,000a 3,000 1,000 a 5,000

Además, el hecho de que el bagazo resultante del proceso puede ser usado como tuente

energética para hacer funcionar la destilería, brinda un beneficio adicional para un Óptimo

balance energético en comparación con otras materias primas

En lo referente a los costos de producción del etanol por fermentación, el Cuadro 6 muestra

también la conveniencia del etanol proveniente de la caña de azúcar con relación a otras

materias primas agricolas (Papini, 1992).

ClJADRO 6. Costos de producción de etanol (U.S.$/litro)

Remolacha Tri o o 93 O 62 0 68 O 87 . 1 Brasil - . 0 ~ 2 8

Fuente: Papini, 1992


Para la ohtención de etanol a partir de caña de azúcar se tiene que puede ser producido

empleando directamente el jugo extraído de la caña o mediante el uso de mieles finales

(Figura 2)

Cuando se produce a partir de jugo de cana, se procede de la siguiente manera: la caña es

cosechada cuando ha alcanzado su óptima concentración de azúcares (12 - 14"Brix) y

transportada al batey. Posteriormente, se conduce al tandem de molinos donde se realiza la

extracción del juso. La extracción se hace por medio de un prensado. El jugo extraído, ya

clarificado, se somete a un proceso de fermentaciim con levadura; la fermentación tiene una

duración de varios dias y es controlada a una temperatura de aproximadamente 35°C.

Concluida la fermentación, se pasa el vino por una centnfuga para separar a las levaduras del

vino y, enviar a este último a destilación. Finalniente, el alcohol es recuperado mediante el

uso de condensadores (Serna, 1996). La descripción detallada, se presenta en el punto

Correspondiente al proceso técnico de producción, incluido en el capitulo de tecnología para la

producción de etanol (punto 3.4).

I

Cuando la materia prima son mieles finales, el procedimiento es el siguiente: las mieles se

esterilizan, diluyen en agua y se ajusta la dilución a pH 4-5 con ácido clorhídrico;

posteriormente se agrega sulfato de amonio como nutriente.

El cultivo de levaduras para la fermentación se prepara en cuatro etapas a 30°C en tanques de

cultivo aereados y en un prefermentador.

La fermentación se lleva a cabo a 30°C. Una vez. concluido el proceso fermentativo, el caldo

con un 6.8% en volumen de etanol alimenta en forma continua un filtro rotatorio al vacío para

separar las levaduras y enviar el líquido a destilai:ión. La cabeza de la columna de destilación

alimenta un sistema de purificación de dos colum.nas para obtener volátiles (como aldehidos y

ésteres), aceite tusel y etanol de 99.7% en volumen. El fondo de la columna de destilación

contiene azúcares ZIO fermentados, sólidos y productos poco volátiles disueltos en agua

(vinazas). - Este fondo se concentra hasta un 35'% de sólidos en un evaporador de múltiple

efecto, posteriormente es secado para obtener un subproducto comercializahle.


o u

I

f-

O 5 .-

i t <

I I I I


El rendimiento de etanol cuando se fermentan melazas es de 90% en peso respecto del teórico

sobre el azúcar (Cunningham el al, 1994).

Durante el proceso se generan dos subproductos en cantidad bastante considerable, que son el

bagazo y las vinazas El bagazo puede ser utilizado como una fiiente externa de combustible

para calderas Por otro lado, las vinazas han representado un problema con repercusión en el

medio ambiente, por ello la conveniencia de tratar los efluentes resultantes del proceso y

generar tanto agua como residuos (Iodos), que pueden ser incorporados a los campos de

cultivo, dada su gran riqueza en componentes minerales

I

2.3 Etanol obtenido a partír de celulosa

Además de la caña de azúcar, el maíz y otras materias primas, para la producción de etanol se

están tratando de utilizar otro tipo de productos tales como residuos agrícolas o industriales

con alto contenido de celulosa, a fin de que en un futuro no muy lejano, pueda ser una fuente

verdaderamente competitiva como combustible.

Dado que la celulosa es el polisacarido estnictural de todo el reino vegetal; por estar

considerado como el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza y ser una fuente de

glucosa prácticamente inagotable que se renueva continuamente mediante el proceso de

fotosíntesis; se han desarrollado investigaciones para aprovechar a la celulosa como fuente de

obtención de glucosa para su consiguiente aprovechamiento en la producción de etanol.

Comercialmente la celulosa se obtiene de la madera. AI igual que la amilosa del almidón, es

un homopolisacarido lineal de unidades de D-glucopiranosas, pero con la diferencia de que

los monómeros se unen mediante enlaces glucosídicos p(1,4). Su molécula puede ser

hidrolizada a residuos de D-glucosa por la acción de ácidos como el sulfürico y el clorhídrico

a una temperatura de más de 125°C (Baduí, 1990).

En las actuales condiciones energéticas, donde la disminución de los suministros de petróleo

es cada vez más evidente, la madera adquiere importancia como fuente potencial en la

obtención de alcohol etilico para su uso como energético y de otros productos químicos.


La madera, y la corteza asociada con esta, fcirman un sistema químico complejo. Los

componentes principales de la madera son: celulosa, hemicelulosa, lignina y extractivos

(Cuadro 7) (Casey; 1998)

Cuadro 7. Análisis quíiniro y composición de los polisacáridos de maderas suaves y duras

Material 1 Análisis q I I Abeto bfndrrn Iibre de exrraciivos 1

Hemiceliilosas Celulosa

Ligiina 1 Exlrncf IUS

‘uente: Casey, 1995

Glucosa Galactosa

21 Maiiosa Arabiiiosa Silosa

3.1 ___

de los olisacaridos (%

65 5

9 0 39 o

El proceso de obtención de etanol a partir de un sustrato celulosico involucra como etapa

fundamental la producción de azúcares fermentahles a partir de su principal constituyente, la

celulosa. La Figui-a 3 presenta un diagrama simplificado de un proceso típico de hidrólisis

ácida (Cunningham e / al, 1994)

En este proceso, la madera en trozos alimenta un percolador donde se calienta con vapor de

baja presión hasta 1 3 0 T Por otro lado, se alimenta el percolador con 1000 litros de ácido

sulfúrico 0.8% por tonelada de madera precalentado a 100°C. El ácido, que es obligado a

circular a tiaves del lecho de madera con una pi-isión de 2 8 kgcrn’, transforma l a celulosa eii

azúcares que salen por el fondo del percolador. El tiempo de residencia es de una hora. Este:

procedimiento se repite diez veces al cabo de las cuales el residuo de lignina es forzado a salii-

con vapor.

.

El licor extraído es despresurizado hasta presión atmosférica y se neutraliza con hidróxido de

calcio. El sulfato de calcio generado se separa por decantación y el remanente por filtrado.

Finalmente, el jarabe con 4% de azucares se fermenta como una melaza. Entre los azucares

producidos hay un 20% de pentosas que no fermentan a etanol, pero que pueden recuperarse

del fondo de las columnas de destilación y emplearse para la producción de levadura

destinada a la alimentación animal.


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La mayoría de los procesos de hidrólisis ácida más desarrollados incluyen una etapa de

prehidrólisis con la finalidad de hidrolizar previamente la hemicelulosa en condiciones de

reacción más suaver;, logrando altas recuperaciones de xilosa al evitar o reducir su

descomposición a fkíural (Cunninghain et u/, 1994)

Dentro de los proyectos que se tienen para el uso de biomasa como fuente energética, Brasil

pretende seguir fomentando el desarrollo de la industria productora de etanol a través del uso

del bagazo (Cruz, 1998), ya que es una fuente muy abundante de celulosa y hemicelulosas

(Cuadro 8)

i

Cuadro 8. Composición quírnicai del bagazo y fibra cruda. _.

Componente Cantidad (‘A)

Hii iiieda d 46 - 52 Filii-a cruda 43 - 52

50 - Heniicelulosa 29

18 Sólidos solubles 2 - 6

1 - 6 Fuente: Elaboracion propia coil datos de Hugot (1978).

~-

La utilización de los azúcares de la hemicelulosa (principalmente xilosa) permite un

incremento potencial teórico del 49% en el rendimiento del etanol, lo que representa un

abatimiento en el costo final del etanol del 33% Sin embargo lo anterior solo es posible si en

la producción de etanol a partir de xilosa se dan las siguientes condiciones

a) El proceso se diseña de modo que la prehidrólisis de la celulosa se efectúe en una etapa

independiente y dicho azúcar se retire del reactor antes de que ingrese el material a la

zona de hidrólisis:

b) Se emplea un microorganismo que fermente la xilosa con la formación de etanol

(Cunninghain r / u/, 1994).

La primera condicion por razones económicas ha sido resuelta, ya que los procesos usados

actualmente se han optimizado para el aprovechamiento de la hidrólisis de la hemicelulosa,

misma que se realiza utilizando una solución residual de azúcares y ácido El resultado es una


solución que contiene una mezcla de azúcares que debe ser fermentada por un

microorganismo capaz de fermentar los componentmes mayoritarios glucosa y xilosa (Figura 4)

(Cunningham et a/, 1994).

c .......................... ~ Fermentación

Dcstilacion

Figura 4. Bagazo de caña de azúcar a etanol

Fuente: Nieves, 1998

La conversión de la xilosa a alcohol implica la acción de otro microorganismo distinto a la

levadura Saccharomyces cerevisiae, tradicionalmente empleada en la industria de

fermentación etanólica. Según Nieves (1998), el microorganismo idóneo para tal fin son las

zimomonas. Dicho microorganismo con frecuenci.a participa en fermentaciones alcohólicas y

probablemente sea el responsable de la mayoría del etanol que se produce a partir de xilosa

(Brock, 1987)

23 .-


111. TECNOLOGIA PARA LA PRODUCCION DE ETANOL

3.7 Generalidades

Potencialmente, toda materia prima que encierra en su composición el elemento carbono es

apta para ser convertida en alcohol. Entre estas materias primas existen dos clases: las que son

directamente fernientables y las indirectamente ferrnentables (Gerniek, 1989). i

Las materias primas directamente fermentables encierran en su composición azúcares del tipo

de los monosacáridos como la glucosa y la fructosa, las cuales al entrar en contacto directo

con el agente de transformación (las levaduras), se desdoblan en alcohol y gas carbónico Lo

anterior, se puede representar químicamente con 1.1 ecuación estequiométrica definida por Gay

Lussac

C6H12 Oh + 2CzHsOH + 2C02 glucosa etaiiol gas wrbonico

Con respecto a las materias primas indirectamente fermentables, existen dos subgrupos que

encierran en su composición azúcares del tipo oligosacárido (sacarosa) y polisacáridos como

el almidón y la celulosa Las ecuaciones estequiométncas se presentan a continuación

a) Disacaridos (sacarosa):

CIZ HZZ O i i + HzO + C6Hi~06 + C ~ H I Z O L sacarosa agU,u;l * glucosa fniClOSJ

2C6HiZ o6 + 4CzH5 OH + 4COz giucosa ** etanol g s carbónico

Para que el proceso de fermentación se lleve a cabo, se requiere que la sacarosa sea

transformada primeramente en monosacáridos mediante un proceso de inversión (agregado de

una moléctila de a y a (Gerniek, 1989) -


Cuando se fermenta glucosa, 1 O0 kg producirán 5 I . 1 kg de etanol y 48.9 kg de COZ. En el

caso de la sacarosa 100 kg se producirán 53.8 kg y 51.5 kg de COZ. Estos rendimientos fueron

definidos por Gay Lussac. La producción inevitab’le de subproductos hace que el rendimiento

presentado por Pasteur (94.7%: 48.4 kg y 50.9 kg ‘de etanol a partir de 100 kg de glucosa o de

sacarosa) sea menor en relación al presentado por Gay Lussac (Molle, 1988).

I

b) Polisacaridos (Almidón y celulosa):

Cc,H12 0 6 -f 2CzH5 OH + 2COz Glucosa ** eianol piis carbónico

Aquí también se necesita una pre-transformación idel polisacarido en azúcares fermentables, el

fenómeno es comunmente conocido como sacarificación.

La diferencia básica entre el primer y segundo tipo de desdoblamiento es que la sacarosa por

ser un disacárido, se desdobla fácilmente por la acción de la diastasa que segrega la levadura

lo cual favorece el fenómeno de inversión. En el almidón y la celulosa las uniones son mas

complejas, por ser carbohidratos de cadena larga exigen que el desdoblamiento se realice

mediante sacarificación, que se puede efectuar par medio enzimático o químico.

Debido a estos hechos, las materias primas que han destacado en la producción de alcohol son

aquellas menos complejas que contienen en su composición azúcares como glucosa, h c t o s a

y sacarosa.

La caña de azúcar se destaca por ser una materia prima de fácil transformación. No obstante,

su composición es variable ya que depende de varios factores, entre los cuales se pueden

mencionar los siguientes: variedad, fertilización, etapa de maduración, condiciones

fitosanitarias de cultivo, despunte, almacenamiento, entre otros (Germek, 1989).


3.2 Materias primas provenientes de la cada de azúcar

En la Figura 5 se presentan las alternativas que existen para la producción de etanol a partir de

caña de azúcar. Como se observa, es posible fermentar directamente el Jugo de la caiia

prescindiéndose de esta manera del área de producción de azúcar. Además del Jugo, se realiza

la fermentación usando melaza, mieles intermedias (A y B) o jarabe invertido. Germek

(1989), señala como principales materias primas para la producción de etanol a las siguientes:

3.2.1 Jarabe

Se conoce como jarabe al jugo proveniente cle la cana previamente clarificado, cuya

concentración de sólidos disueltos fue elevada a valores próximos al 60% por evaporación

del agua contenida en ella (López, 1986).

3.2.1.1 Finulidud

A pesar de que el jugo de caña es un excelente medio de fermentación, su concentración en

azúcar no es elevada por lo que se genera un vino con grado alcohólico bajo (6.5"GL). Las

levaduras seleccionadas para la fermentación alcohólica trabajan con éxito en medios de

elevados contenidos alcohólicos (8 a lO"GL), esto hace posible el empleo de mosto con una

concentración alta de azúcarcs

Debido a lo anterior, se recurre al uso de mezclas de jarabe con jugo de caña con el fin de

propiciar el mosto requerido por las levaduras. La continuidad en el proceso ferrnentativo es

importante pues de haber interrupciones en la extracción del jugo los rendimientos serán-

menores, reflejándose esto en el costo final del producto.

3.2. I. 2 Proceso de proúucckit

El jugo de caña después de pasar por tamices (normalmente de malla de 0.8mm), se envía a la

evaporación. Antes de ser evaporado el jugo debe ser tratado y ésta es una de las variantes del

proceso. Este tratamiento tiene como finalidad eliminar el material extraño en suspensión y

para ello se emplean hidrociclones o decantadores. En el caso del empleo del sistema de

decantación, la acción del agente de decantación empleado no debe tener efecto sobre las

levaduras


CARA DE AZUChR

Extracción Agita

J iigo

...~~~..~~..~~

I Melaza

Piirificacioii I Cacl1aza f

Jar:ibc Iiivertido t- Evapración

Cristalizacióii

Ccntrifugacióii

Secado

Viiiazas

. Figura 5. Diagrama simplificado de la producción L..nultanea

jarabe invertido y subproductos

Fuente' GEPLACEA, 1988.

az ar, etanol,


Los procesos de sulfitación empleados cuando se produce azúcar traen consecuencias

drásticas a la levadura e incluso en la calidad del alcohol, principalmente cuando es para

bebidas El uso de c,al debe ser moderado, pues la cal actua como imperrneabilizante celular lo

que acarrea problemas de tiansformación entre el medio y la célula, afectando la actividad de

la levadura El uso de polielectrolitos se debe controlar durante la clarificación para que su

efecto no llegue hasta la fermentación pues puede causar "floculación", provocando

problemas en la conducción del proceso con pérdidas sensibles en el rendimiento I

Si el proceso de decantación fuera muy drástico al tipo de clarificación deseado para 121

fabricación de azkar, ocurriría la eliminación de elementos minerales como el fósforo (PzOs)

que es un elemento nutricional imprescindible para la fermentación. De este modo, la acción

no debe eliminar elementos nutricionales de las levaduras pues el jugo clarificado o el jarabe

resultante será el sustrato (mosto) en que se efectuará la fermentación y si faltara, se limita el

desempeño de la levadura alcohólica El jugo tratado o no, es enviado a la sección de

evaporación, donde en sistema de múltiples efectos lo concentra hasta cerca de 60°Bx,

transformándolo en jarabe

3.2.1.3 Almnccnumicnto

El jarabe debe ser almacenado por corto tiempo y empleado en la igualación del mosto

requerido para l a producción de etanol, es decir, en el aumento de la concentración de los

contenidos de azíicar.

El almacenamiento por largo espacio de tiempo de este tipo de jarabe es restringido, debido a

la elevada concentración de sacarosa y baja concentración azúcares reductores, lo que

propicia el proceso de cristalización, dificultando el manejo de esta materia prima.

3.2. I . 4 Restriccínncs

L a restricción en el uso del jarabe se debe a la necesidad de que haya equipos e instalaciones

apropiados, disponibilidad de vapor y al inconveniente de su conservación por largos

periodos debido al problema de ocurrencia de cristalización de la sacarosa presente en el

jarabe (Gerrnek, 1989).


3.2.2 Jñralie invertido

Se denomina como jarabe invertido a la solución diluida de sacarosa que ha sufrido el proceso

de desdoblamiento de su molécula (hidróiisis) ei i glucosa y fructosa En general se trata de un

producto que es comercializado a una concentracioii de %"Brix (López, 1986)

32.2. I Finuliúud

Para resolver el problema de la cristalización de la sacarosa presente en el jarabe común y que

impide su almacenamiento por mucho tiempo, c:on la posibilidad del aumento del periodo de

la zafra, se utiliza el empleo del jarabe invertida Este tipo de jarabe es semejante al anterior,

siendo los contenidos de azúcares reductores mayores, obtenidos por la inversión de la.

sacarosa por medios químicos o enzimáticos a f in de imposibilitar la cristalización.

r

Desde el punto de vista de la tecnología, no presenta dificultad de obtención, pues la

producción de jarabe invertido es más fácil que la fabricación de azúcar cristal y el

rendimiento en kilos de jarabe invertido por tonelada de caña es mucho más constante.

3.2.2.2 Proceso úe proúuccicín

El proceso de producción de jarabe invertido consiste en producir el jarabe común hasta una

concentración de 55 a 58'Bx y someterlo posteriormente al proceso de inversión El proceso

de inversión puede hacerse por vía ácida o enzirnática

La vía del ácido sulfúrico es más dificil de ser utilizada por necesitar de equipos especiales

para no sufrir el ataque del ácido, lo cual lo hace un procedimiento poco utilizado.

La vía enzimática es la más empleada, ya que puede desarrollar en las destilerías anexas, pero

se debe complementar en las autónomas io cual exige inversiones considerables. E.1

procedimiento consiste en producir el jarabe a cerca de 55 a 58"Bx, procurando que no salga

del último evaporador con 63OBx En este punto se debe agregar crema de levadura al jarabe,

todavía caliente (174OC), en la proporción de 5 partes por 100 partes de jarabe a 55"Bx para

obtener aproximadamente 70% de inversión en un período de 10 horas.

29


De esta forma, las levaduras se mueren y liberan en el medio la diastasa que provocará la

inversión biológica de la sacarosa. Durante la inversión que ocurre en los cristalizadores de

las destilerías anexas, se debe mantener la temperatura a 5 5 T , con la masa en movimiento y

su control se puede hacer a través del análisis de los &cares reductores Obtenida la

inversión deseada, el jarabe invertido debe seguir a los aparatos de vacío, donde será

concentrado hasta los 85"Bx. El jarabe invertido concentrado se debe enfriar a 40-45°C para

ser almacenado. I

3.2.2.3 Alinacenmnieirfo

El jarabe invertido se debe almacenar a temperatura ambiente para reducir las pérdidas en

azúcares totales. En los sistemas adaptados, el enfriamiento se puede hacer circulando a p a

f?ía a través de la calandria operando el sistema con vacío.

No se debe permitir la entrada de agua a los tanques de almacenamiento ya que podria diluir

el jarabe propiciando el desarrollo de microorganisrnos. Si el almacenamiento es adecuado, se

puede conservar durante varios meses sin prob1ema.s para su uso futuro.

3.2.2.4 Restricciones

Las restricciones del uso del jarabe invertido radican primordialmente en el costo de la

instalación para su producción.

En lo que respecta a la fabricación de alcohol, hay que hacer notar que su clarificación cuando

se efectúe, no debe afectar la calidad ni la composición del sustrato requerido para la

fermentación ya que su riqueza nutricional es de extremada importancia.

3.2.3 Melaza

La melaza o miel final es un producto rico en sacarosa, altamente viscoso, de color obscuro

que contiene entre 84 - 88% de sólidos disueltos (Boto, 1988) Su composición, además del

agua y los azúcares, la constituyen compuestos minerales y orgánicos proteínas,

aminoácidos, ácidos no nitrogenados, ácido acético, ácido cítrico, ácido pantoténico, ceras,

esteroles y fosfatos (Cuadro 9)

30


Cuadro 9. Composición química de la melaza

Agua Sacarosa Glucosa .~

Leviilosa Otras substancias reductoras Otros carboliidratos Cenizas Conipuestos II itrogeiiados No nitrogenado’. Ceras esteroles y fosfolipidos Pisnientos Vitaminas ‘ueiite: Boto, f i S S

30 -- 40 4 -- 9 5- 12 1 --s 2 ~- 5

7 - 1s 2 -- 6 2 -- 8 0.1 - I ..

Media (%) 20 35 I

1

9 3 4 12

4.5 5

0.4 ._

._

Dentro de los principales usos de la melaza se tienen como materia prima para la producción

de alcohol etilico, levaduras, miel proteica, L-lisiria, glutamato monosódico y ácido cítrico

(López, 1986)

3.2.2.1 Finalidad

La melaza de caña es la materia prima que más se utiliza para la producción de alcohol

mediante fermentación Por tratarse de un liquido altamente concentrado, presenta un elevado

poder osmótico, razón por la cual no es una materia prima propicia para el desarrollo directo

de la fermentación. Para tal efecto, se requiere adecuar su concentración a través del uso de

diluciones, la cual deberá permitir el desarrollo del agente fermeníativo.

3.2.2.2 Proceso de produccicín

La producción de melaza está directamente ligada a la producción de azúcar, constituye una

fracción del proceso, y su obtención ocurre en la fase de centrifugación de la masa de azúcar.

Su obtención se realiza en la templa C, ya que en esta tiene lugar el agotamiento final de los

cristales de azúcar. Las mieles resultantes son enviadas a tanques de almacenamiento para su

posterior aprovechamiento en la fabricación de al.coho1, principalmente de tipo potable. La

melaza - antes descrita corresponde a la que se obtiene en la fabricación de azúcar crudo.


3.2.2.3 Almaccnmieiito

Por ser la melaza un liquido denso de alto poder osmótico con bajo contenido de agua, el

desarrollo de microorganismos se hace difícil, pudiendo ser conservado durante meses,

constituyéndose en una excelente materia prima para la fermentación, previa dilución. 1~

Ea un acondicionamiento adecuado se debe impedir l a entrada de agua a los tanques de

almacenamiento, ya que se puede diluir la melaza formando un gradiente de concentración

osmótica diferente donde se favorezca el desarrollo de microorganismos, provocando el

deterioro biológico de esta materia prima.

El deterioro denominado químico puede ocurrir cuando este tipo de materia prima se

acondiciona aún en caliente sin ser debidamente enfriada (aproximadamente a 45°C). En este

caso ocurre la deteriorización espumosa con el surgimientG de ácido acético, fórmico,

anhídrido carbónico y otras substancias orgánicas volátiles con una progresiva reducción de la

tasa de los contenidos de azúcar Estas substancias, principalmente el ácido fórmico, se

convierten en inhibidoras del proceso de fermentación perjudicando el rendimiento

económico de la unidad industrial.

3.2.2.4 Rcstricciowcs

Como la melaza constituye un subproducto de la fabricación de azúcar, su disponibilidad

depende directamente de la misma; por consiguiente su flexibilidad para la producción de

alcohol depende de lac oportunidades de expansión.

Otra restricción es el empleo de la melaza resultante de la fabricación de azúcar cristal en la

fermentación alcohólica, debido al empleo de azufre en s u proceso de fabricación Para la

producción de alcohol potable debe emplearse la miel obtenida del proceso de obtención de

azúcar crudo (Germek, 1989)


TKNOLOGIA P.4ñA L.4 PRODUCCION DE ETANOL __

3.3 Procesos de fermentación

Son diversos los procesos de fermentación utilizados para la transformación de los azúcares

:n alcohol. La variacitjn de cada proceso está relacionada con la escala de producción, la

iisponibilidad de los equipos y el dominio de la tecnología

Skrmek ( I 989), proporciona una orientación sobre los procesos de fermentación usados

ictualmente como resultado de la experiencia en la producción de alcohol en Brasil y en base

11 desarrollo en materia energética de algunos países de America. LOS procesos de

krmentación son los siguientes:

3.3.1 Fermentación por cortes

Se trata de un proceso de fermentación discontinua de los más simples, amplianiente

difundido utilizado en unidades industriales sencillas y de pequeña capacidad. Por lo general,

es utilizado al comienzo de la zaka para la multiplicación de la levadura. Presenta un

rendimiento de fermentación bajo, pero aceptable.

En este proceso el mosto es inoculado con una carga inicial de levaduras. La fermentación se

va desarrollando y se van adicionando nuevás alinientaciones de mosto al fermentador hasta

completar el volumen del mismo, con el medio en plena actividad de fermentación (Figura 6) .

Cuando se alcanza la máxima actividad de la levadura el volumen de la cuba es repartido con

otro y ambos son alimentados con nuevas porciones de mosto hasta completar sus volúmenes.

La realización del corte consiste en el reparto del volumen de la cuba inicial en dos partes

iguales con las levaduras en plena actividad.

AI completarse el volumen de los fermentadores se deja que el primero termine de fermentar

y se reparte el volumen del segundo fermentador todavía en plena actividad, con un tercero y

así sucesivamente. Esta manera de conducir el proceso de fermentación denominado por cone

se ejecuta en cuanto la actividad microbiana es elevada.


PlOSTO CURTE

i r

COEIE I I

3a. FA5E

Figura 6. I’roceso de fermentación poi- cortes

Fuente: Gemiek, I989

Cuando la actividad de las levaduras decae se suspenden los cortes, dejando que se concluya

en forma total la fernientacion. Si se desea iniciar el proceso nuevamente se debe inocular con

una nueva carga de levaduras sanas.

-

En este proceso se trabaja con el mosto diluido, con bajos contenidos de azúcares, resultando

también en bajos contenidos alcohólicos en el vino, con influencia directa en el volumen final

del efluente de destilación Esto es necesario para que el crecimiento de las levaduras se

desarrolle al mismo tiempo que la producción de alcohol, pues la pérdida del ajente de

fermentación es grande ya que toda la masa de la cuba que termina de fermentar se envía para

la destjlación


TECNOLOGIA PARA L4 PRODUCC~OIV DE ETjtUOI. -

Este hecho, además de exigir mosto adecuado a la condición de la levadura en dos estados

fisiológicos (multiplicación y fermentación) antagónicos en eficiencia energética, causa

pérdida de muchos azúcares en la reposición de las levaduras, y a eso se debe el bajo

rendiiiiiento feriiientativo Además de esto, se trabaja con vinos de altas cargas de material en

suspensión que provocan incrustaciones en el sistema de destilación perjudicando la

eficiencia del proceso antes mencionado i

En el caso de emplear el proceso de fermentación por cortes, el tipo de cuba más adecuado es

aquél en el que la altura es mayor que el diámetro. Este hecho es importante para que el

alcohol sea separado ( y recuperado posteriormente) en la columna de destilación y no se

dificulte la decantación de las células en el fondo de dicha columna (Germek, 1989).

3.3.2 Fermentación por decantación

Se trata de un proceso de fermentación intermitente, en el cual la recuperación del agente de

fermentación ocurre por efecto de la gravedad.

A pesar de ser un proceso simple, presenta un rendimiento aceptable económicamente que no

depende de equipos sofisticados de dificil constnic,ción, de pequeñas dimensiones, de ahi su

amplia utilización principalmente en unidades de pequeño tamaño.

En este proceso la cuba de fermentación recibe la inoculación de la levadura y el mosto, el

cual se alimenta continuamente dentro del proceso hasta el llenado total de la cuba.

Completado el volumen útil de la cuba, se deja fermentar hasta su término (Figura 7).

Una vez concluida la fermentación, se debe enfnar el medio (mediante el uso de los sistemas

de control de temperatura) con la finalidad de detener el proceso de producción de COZ y

facilitar la precipitación de las células de levadura.

El período para la recuperación de las células de las levaduras mediante el proceso de

precipitación es de aproximadamente 8 horas, para que la eficiencia económica sea aceptable.


Se observa que la iniportancia de este tratamiento es mantener la suspensión de las !evaduras

en condiciones aceptables. De no contar con tales condiciones, la recuperación de las

levaduras será dificil y si es que esta tiene lugar será de baja calidad.

En este proceso, la cuba debe presentar una relación de 2: 1, es decir, que el diámetro debe ser

mayor que la altura para permitir una rápida y eficiente decantación celular y el tiempo total

del ciclo de utilización de la misma está en el rango de 25 a 30 horas, paránietro de

fundamental importancia en el cálculo de las cubas en el proceso industrial (Gerriiek, 1989)

I

3.3.3 Fermentación de cultivo puro

El proceso de fermentación de cultivo puro es un proceso utilizado principalmente cuando la

materia prima presenta características que dificultan el empleo de un niedio de recuperación

de los agentes de fermentación. Un caso típico es el de la mandioca o el maíz, en que las

partículas en suspensión (fibras) impiden el empleo de separadoras centnhgas.

Otro empleo de este proceso de fermentación es cuando se necesita trabajar con medios

altamente esteriles y en los que el producto final son las propias levaduras. En cada nueva

fermentación la cuba recibe un pie de cuba puro y vigoroso en volumen de aproximadamente

el 20% del voíunien útii de la misma.

Como la primera etapa de este proceso de fementación se hace en laboratorio hay un mayor

consumo de azucares para la formación de células de levaduras, por consiguiente ei costo de

producción a esta escala es mayor.

Por tanto se trata de un proceso que exige alto rigor técnico, pues cualquier problema de

infección puede volverlo antieconómico~ Se ti~aba-ja con fermentadores en serie con un

volumen inicial de 20%. el cual sirve de inoculo para el próximo fermentador. En este

proceso se parte de un tubo de cultivo puro. En algunos casos, el volumen de los

fermentadores (2" o 3"), puede ser de cerca del 25% sirviendo una parte para inocular y otra

para reinocular ei anterior. Es importante la realización de los ensayos de garantía de las

levaduras con el fin de tener un inoculo exento de microorgnismos contaminantes (Figura 8) .


m o w 0 TIIJO. I r------ - 7

I I

I I

I I

I

I

1a.FRSE LREURRTDRIO

2.xFRZE MULTlPLlCRClON CELULRF!

Fizura S. Proceso de Íermentaciíin de cuitivo puro

Fiie -.... P ̂ I.,, ~ ,,,c. U<.I,,dk, !%a.

Es un uroceso que exige el empleo de grandes cantidades de nutrientes en un medio aereado

ara activar el metabolismo de las levaduras. Se requiere de aire altamente esterilizado que no

perjudique el medio con la introducción microorsanismos causantes de infecciones.

Debido a que no se recuperan los agentes de fermentación, el vino está altamente concentrado

de los mismos, constituyéndose en material que causan obstrucciones en el sistema de

destilación, perjudicando su eficiencia. Las vinazas resultantes del proceso serán ricas en

compuestos minerales y proteínas, alterando la DRO (Demanda bioquímica de oxígeno) de la

misnra - para efecto de su destino (Gemiek, 1989).


~ TECNüLOGI.4 PAR4 01 PRODUCCION DE ETANoL -

3.3.4 Fermentación de Melle-Boinot

Es un procedimiento que tiene excelentes rendimientos, alcanzando parámetros del orden del

92% estequiométrico definido por Gay-Lussac, o sea prácticamente casi el 100% de lo

estipulado por Pasteur. Se trata de un procedimiento nistico, de gran flexibilidad operacional

y de fácil conducción i’

En este proceso el pie de cuba se desarrolla a través del proceso de fermentación por cortes.

Por razones económicas, el pie de cuba siempre se desarrolla en la propia unidad, partiendo

de una cepa de alta calidad que sea compatible con la producción de alcohol.

Una vez que se alcanza el volumen útil de la cubas de fermentación, se inicia el proceso

secuencia1 y continuo de centrifugación del vino a través de las maquinas separadoras

centrifugas, donde se divide el vino en dos fracciones que son: vino deslevadurizado (90%) y

crema de levadura (10%) (Figura 9).

El vino deslevadurizado es la fracción líquida i-ica en dcohol, que se envía al sector de

destilación para su recuperación en forma de aguardiente, destilado simple o alcohol, de

acuerdo con la técnica empleada.

La crema de levadura es la fracción liquida densa, rica en levadura que va a las cubas de

tratamiento, donde sufre un proceso de pÜrific,ación microbiana y revigorizamiento. Este

tratamiento tiende a través de la alteración de las condiciones del medio, a eliminar los

microorganismos contaminantes. Es sabido científicamente que las levaduras son

microorganismos ácidofilos y que las bacterias no lo son.

Así, el tratamiento consiste en suspender las células de la crema de levadura en agua en

proporción de 1:l hasta 2:1, diluyendo la influencia de las substancias melacigénicas que

alteran el poder de tampón del medio, con lo que el consumo de ácido es grande. Hecha la

dilución, se agrega el ácido (normalmente se emplea ácido sulfúrico) hasta que el pH del

medio esté alrededor de 2.8. -


TECNOLOGIA PARA o( PUOD UCCIOA' DE ELlhlOL

I

PIE DE C U R

I REIDO SULFURIC0

lo.FUSE

FERMENTUCION

.Z..FR5E RECUPERRLION D E LEUAOURR

3,. FRSE TRRTAMlENTO DE LEURDURA

I @E5TILRCIüN . Figura 9. Proceso de fermentación de Rlelle - Boinot

Fuente: Gemiek, 1989.

Es importante que el pie de cuba en tratamiento - se mantenga en estas condiciones por un

período de 3 horas para que la acción del medio alcance los objetivos de eliminar las

contaminaciones y pueda ser enviado a la cuba de fermentación para un nuevo ciclo

productivo

Se hace notar que l a importancia para el mantenimiento de la pureza microbiana está en tres

factores que interaccionan que son la dilución, la acidez y el tiempo en esta acidez. Es común

no tomar en cuenta estos factores en conjunto, lo que causa fracasos de algunas

fermentaciones y por consiguiente un bajo rendimiento. A veces se recurre al uso de aditivos,

causando una conducción inadecuada del proceso y encareciendo el costo de producción de

alcohol.


J

PIE DE CUER

I KID0 5ULFURICO

I

SEPRRRDORR CENTRlFU6U

UlNO DE5LiURDURlZAüO

la. FU5E FERMENT!XIUN

DELEUAOURR

3". F E E TRRTAMIENTO DELEURDUER

Figura 9. Proceso de fermentación de Melle - Boinot

Fuente: Germek, 1989.

Es importante que el pie de cuba en tratamiento se mantenga - en estas condiciones por un

período de 3 horas para que la acción del medio alcance los objetivos de eliminar las

contaminaciones y pueda ser enviado a la cuba de fermentación para un nuevo ciclo

productivo.

Se hace notar que la importancia para el mantenimiento de la pureza microbiana está en tres

factores que interaccionan que son la dilución, la acidez y el tiempo en esta acidez. Es común

no tornar en cuenta estos factores en conjunto, lo que causa fracasos de algunas

fermentaciones y por consipiente un bajo rendimiento. A veces se recurre al uso de aditivos,

causando una conducción inadecuada del proceso y encareciendo el costo de producción de

alcohol


TECNOLOGIA PiiM 1.A PRODUCCION DE ETANOL __

Se nota en este proceso que la recuperación del agente de fermentación, que son las levaduras,

ocurre por la fuerza centrifuga y no por acción de la gravedad, esto lo hace altamente eficiente

si las maquinas son operadas adecuadamente c o n vasos y picos compatibles con la

concentración inicial que se tiene y la finalidad que se pretende alcanzar.

Estas separadoras centrifugas realizan dos funciones, una de ellas es la de recuperar el

fermento, pero existe otra de vital importancia y no siempre considerada que es la

desinfección bacteriana.

i

Existe el hecho de que las células de las bacterias son cerca de 10 veces menores y menos

pesadas que las de las levaduras. Así, la acción de la fuerza centrifuga actúa de diferente

forma, haciendo que las células de las bacterias se concentren en la fracción del vino

deslevadurizado, destinado a la destilación y no en la fracción de crema de levadura que

regresa al proceso.

De esta manera, una de las formas de desinfectar el pie de cuba es la centrifugación doble,

aún antes del tratamiento ácido y que se puede realizar para recuperar fermentaciones

altamente contaminadas.como es común cometer errores en la dilución, debe reiterarse de

nuevo que la dilución tiende a la eliminación del poder de tampón del pie de cuba, haciendo

que el p J i adecuado se alcance con poca cantidad de ácido, que además de las razones

económicas, cuando se emplea en exceso aumenta la ac,idez del medio por arriba de los

niveles que toleran las levaduras, eliminándolas del sistema. -

~

Con esta reducción de la concentración de células de las levaduras activas habrá necesidad de

una complementación para el mantenimiento de la concentración ideal de equilibrio.

Así será necesaria la multiplicación de las células de levaduras a niveles por amba de los

normal, que en este caso utilizará el azúcar en la constmccion celular en detrimento del

proceso de producción de alcohol con consecuencias directas en el tiempo de fermentación y

en el rmdimiento.

41


TECh'OWGIA PAR4 1-4 I~RODUCClON LE ETAh'OL

demás de esto, la dilución inadecuada en el control de la concentra-ión de las células en la

'ema de levadura, podrá ocasionar la inactivación del procedimiento a través de inhibidores

-0ducidos en el mismo sistema y que podrá ser recirculada indebidamente. En el caso de

iber neccsidad de parar el proceso de fermentación por pioblemas imprevis.os se deben

ner algunos cuidados para que esta internipción no afecte a la producción.

I

n el caso de paros de corta duración, o de hora, conforme van terminando las fermentaciones

.ie estaban en desarrollo, se debe centrihgar el vino, para que la fracción de crema de la

:vadura sea tratada normalmente y no quede mucho tiempo en contacto con el medio de alta

mcentración alcohólica.

I vino deslevadurizado debe ser almacenado para su posterior destilación, pudiendo quedar

n una de las cubas vacías unidas con la cuba volante. En el caso de paros de larga duración,

lías), se debe diluir la fiacción de crema de levadura con agua, sin ninguna adición de ácido

ara no afectar la tasa de viabilidad celular de las levaduras, dejándolas guardadas incluso en

.s propias cubas. Para reiniciar las actividades de fermentación, se debe procurar suspender

is células de las levaduras mediante agitación, incluso con inyección de aire comprimido, y

rntrifugar nuevamente este pie de cuba el cual será diluid« con agua y enviado a la cuba

:spectiva, sin adición de ácido.

;n la cuba, el pie de cuba se debe alimentar con una carga de mosto a una temperatura de

erca de 40 a 50°C para reiniciar la actividad de fermentación de las levaduras. -

hando el medio estuviera nuevamente en actividad, hay que continuar el proceso de

lirnentación del mosto, aunque ahora con el mismo a temperatura alrededor de 28 a 3 0 T .

'erminada esta fermentación, el proceso se sigue realizando normalmente, efectuando el

ratamiento ácido. Este procedimiento de conservación mantiene la tasa de vitalidad celular

lentro de los patrones aceptables sin caída drástica por un periodo de más de 15 días,

ninimizando las pérdidas de azúcares en la reposicibn de las células muertas (Germek, 1989).


TECNOLOGU PAR4 L4 PRODUCCION DE ETANOL ___

3.3.5 Fermentación continua con reciclaje de microorganismos

Es uno de los procesos que han encontrado adeptos, principalmente en unidades ya instaladas

que pretenden aumentar la producción sin grandes inversiones E s un proceso moderno cuya

eficiencia es mayor que los procesos anteriores debido a la eliminación de equipos ociosos;

con rendimiento de fermentación compatible al proceso de Melle-Boinot.

I

Existen dos tipos básicos de proceso de fermentación continuo con recuperación de los

agentes de fermeiitación

El primero (figura No. IO), dispone de una serie de cubas donde el vino es llevado de un

fermentador a otro realizando un desvió del mismo que es centrfugado para hacer la

recuperación del fermento. Con la centrifugación del vino, surgen dos fracciones: una de ellas

rica en fermento, que se devuelve al fermentador anterior y la otra fracción, que es vino

deslevadurizado sigue su camino para la cuba de fermentación para la continuidad del

proceso.

Esto se realiza en los fermentadores secuenciales de forma que se alimenten con levadura al

fermentador, evitando el arrastre excesivo de microorganismos, dejando pasar solamente parle

para mantener el proceso de fermentación activo. En la última cuba de fermentación todo el

vino agotado prácticamente de azúcares fermentables, se centrifuga para la recuperación de

las levaduras, las cuales regresan a la primera cuba pudiendo de ser necesario un tratamiento

de revigorizamiento.

En el segundo proceso de fermentación continua, con recuperación de la levadura (Figura 1 I ) ,

la recuperación ocurre solamente en la última cuba, cuando existe más de una cuba. En este

proceso, de igual manera, la levadura recuperada puede o no sufrir tratamiento para

revigorizamiento antes de regresar a la cuba principal. Cuando se utilizan estos tipos de

procesos continuos se elimina el llenado y vaciado de las cubas de fermentación y también la

necesidad de controladores, equipos de enfriamiento, etc., que son instalados solamente en las

cubas-donde hay la necesidad de hacerlo, eliminando con esto la ociosidad y el costo de la

implantación (Germek, 1989).


TECNOidOGiA PARA LA PitODUCCIOAr DE ETANoL

3.3.6 Fermentación continua sin reciclaje de levaduras

Se trata de un proceso de fermentación cuya finalidad es reducir los costos, debido a no tener

máquinas separadoras centrífugas.'Sin embargo, se encuentra en etapa de desarrollo, pues se

sabe que la velocidad específica de la transforniación de los azúcares en alcohol está

directamente influida por el vaciado de la alimentación de mosto.

, Con el aumento del vaciado de entrada para obtener una mayor productividad, comienza a

presentarse el factor de arrastre de levaduras en la cuba de fermentación, alterando la

concentración del agente de transformación con consecuencia directa en la productividad del

proceso.

Para entender estos factores se están efectuando estudios de geometría de construcción, tal

como en las torres de fermentación que incorporan en su tope un aclarador de vino, unido con

factores característicos de las levaduras especiales que floculan, reduciendo con esto la

posibilidad de arrastre. Sin embargo el factor floculante hasta el momento no ha sido

dominado con seguridad por el hombre, pero se realizan estudios genéticos para agregar el

factor de floculación en la levadura seleccionada para operar en este proceso de grandes

perspectivas a futuro (Germek, 1989).


TECA’OI.OGIA P m LA PRODKCK’WDE ETAA’OL

3.4 Proceso técnico de producción

En Brasil, lider en tecnología para la producción de etanol, éste es obtenido en 2 tipos de

fábricas los ingenios productores de azúcar más alcohol y las destilerías autónomas. LOS

primeros han maximizado el rendimiento de ambos productos y el costo de fabricación,

bajando el número de templas y aprovechando las “mieles B junto con jugo de caña como

materia prima para la producción de etanol

Las destilerías autónomas son fábricas que sólo utilizan como materia prima el jugo de caña,

el cual antes de la fermentación es clarificado por alcalinización, calentamiento, decantación y

filtración; posteriormente, es concentrado un poco hasta 16.5 grados Brix.

La mayoría de los grandes ingenios, así como de las destilerías autónomas bien integradas en

Brasil, generan vapor sobrecalentado de 300 psig y 300°C. Aproximadamente el 50% del

vapor generado (500 kg por tonelada de caña), es empleado para el accionamiento de las

turbinas motrices del tandem de molinos; el otro SO% de vapor es utilizado para generar la

energía eléctrica que requiere la propia industria, oficinas principalmente. Se utilizan

turbogeneradores de 5 a 10 mil kilowatts, integrados por turbinas de 6 a 7 mil ‘pm, con

reductores de velocidad de engranes acoplados a generadores síncronos de 1,800 rpm.

El vapor de escape de las turbinas accionadoras de los molinos, a una presión de 21.5 psig

(1.5 kg/cmz) es empleado para dar calentamiento-a los senlicios de la fábrica: la clarificación,

la concentración del jugo y la destilación del alcohol.

El vapor de alta presión que se produce en las destilerías es generado por calderas diseñadas

para quemar bagazo, con eficiencias térmicas que fluctúan entre 82 y 85 %, sobre el poder

calorífico inferior; utilizan intercambiadores de tubos para precalentar el aire de combustión.

Casi todas poseen “scrubers“ o lavadoras de los gases de chimenea con agua, que retienen la

ceniza y las emisiones de material particulado (hollín) bajándolos hasta los niveles de turbidez

en los gases de chimenea requeridos por las autoridades responsables del ambiente.


El balance térmico de las destilerías modernas de Brasil, arroja excedentes que promediaii

entre el 10 y el 20% del bagazo producido. En algunas ocasiones el excedente del bagazo

tiene un aprovechamiento industrial, como la fabricación de papel facial y sanitario. El

bagazo que no se vende, es recirculado a los cañaverales junto con la cachaza y la vinaza de l a

destilación (Garcia e / a/, 1995).

f

El proceso técnico que se describe a continuación, fue tomado del “estudio de factibilidad

para la producción de etanol anhidro por vía agroindustrial y SLI utilización para producir etil-

terbutil-éter (ETBE)”, realizado por García ei al (1995) El proceso consiste en el arreglo

típico de una destilería moderna de Brasil (Figura 12)

1. La fábrica comienza con un batey o patio de recepción, a donde llegan góndolas o

camiones con cana proveniente de los cañaverales. Múltiples posiciones permiten descargar

los camiones rápidamente a mesas alimentadoras, sobre las cuales se hace un lavado con agua

para eliminar tierra y basura que harían bajar la pureza del jugo que producen los molinos.

2 El jugo mixto de los molinos, después de ser colado para separar el bagacillo, es

alcalinizado para defecar la cachaza, calentado y clarificado en un decantador continuo

“Don”. Los fondos del decantador son pasados por un filtro de tambor a vacío, donde se

separa la cachaza sólida, y el liquido es recirculado hacia la alcalinización.

- -

3. El jugo clarificado en el caso de las destilerías autónomas es enviado a evaporación, donde

sufre una ligera concentración hasta 16.5”Brix. En el caso de los ingenios en vez de

evaporación, el jugo ya clarificado, es enviado a tanques de mezclado con mieles de templa B

en donde es ajustado hasta 19.5”Brix. Este mosto es enviado a la sección de fermentación.

4. Un arreglo tipico de un sistema de fermení.ación continua, capaz de producir hasta 350 rnil

litros de etanol por día, consta de 6 tinas de fermentación de 400 metros cúbicos de capacidad

cada una, construidas con lámina de acero al carbón, y conectadas en serie de manera de

formar 4 etapas La primera y la segunda etapa están constituida por 2 tinas interconectadas

por el fondo; la tercel-a y cuarta etapas están constituidas por una sola tina^


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TECNOLOGIA PARA LA PRODUCCION DE ETANOL

Todas las tinas de fermentación tienen techo que las cubre completamente. Del techo salen

tuberías para dar salida y conducción al bióxido de carbono que produce la fermentación

pasando por separadores ciclónicos donde se separan y retornan el líquido llevados por

arrastre hacia la parte inferior de las tinas de fermentación, en tanto que los gases son

enviados a una columna lavadora contra agua que recupera los vapores de etanol arrastrados

por el COZ. Con ello se evitan perdidas de etanol del orden de 1.5% en volumen de la

capacidad de la planta i

Todos los fermentadores cuentan con agitadores internos de paletas, montados sobre las

cubiertas de las tinas, que son accionados por motores eléctricos de aproximadamente 50 HP

de potencia

El flujo del mosto en proceso de fermentación durante su paso continuo de una etapa a la otra,

conserva el mismo ritmo que el flujo de alimentación del mosto fresco a la primera etapa. La

destilería tiene la posibilidad de ajustar diferentes tiempos de residencia en el proceso de

fermentación según lo requiera la materia prima que utilice. La destilería opera al final de la

4a. etapa de los fermentadores con un contenido máximo de alcohol en el “vino” o mosto

fermentado de 9.5 ‘Y” de alcohol (9.5IoGL), con lo que se evita que la levadura muera por

efecto de alta concentración de alcohol, como ocurre en las destilerías con fermentación

intermitente

El tiempo de residencia total en las tinas de fermentación cuando se usa como materia prima

jugo claro solo, es de aproximadamente 6 horas. El tiempo de residencia para una mezcla de

70% de jugo claro y 30% de miel B es de aproximadamente 7 horas. El tiempo de residencia

para mosto a base de únicamente miel B es de 9 horas; y el tiempo de residencia para mosto a

base de melaza es de 16 horas.

El ajuste del tiempo de residencia se hace de un modo tan sencillo como el siguiente:

a) Para mosto formado por jugo claro solo o mezcla 7O%jugo de caña y 30% miel B, se saca

de operación una de las dos tinas de las etapas I y 2. -


TECNOLOGIA PA¡&? LA I’KODUCCION DE ETANOL

b) Para mosto formado a partir de miel B, operan los dos fermentadores de las etapas 1 y 2,

pero se opera con nivel al 50% en los fermentadores de tercera y cuarta etapa.

c) Para mosto formado únicamente con melaza se opera al 100% de capacidad todos los

fermentadores * -

5 El “vino” o mosto fermentado que se extrae en forma continua de la última tina de

fermentación, es enviado a una bateria de centrífugas que por un lado clarifican la solución de

alcohol, y por otro separan la levadura ‘‘viva’’ en un concentrado de color cafe claro, que es

enviado a un tanque de balance, de donde, en la proporción requerida, es recirculado en forma

continua como semilla a la primera etapa de fermentadores.

I

6. La sección de destilación está formada por 3 columnas cuando se produce alcohol anhidro,

y por sólo 2 columnas cuando se produce alcohol azéotropo de 96”GL (Figura 13).

El primer paso de la destilación lo realiza la columna de agotamiento, en la cual se separa por

el fondo la mayor parte del agua contenida en el mosto fermentado, junto con los productos

más pesados del alcohol, que forman en conjunto las vinazas.

De acuerdo con la materia prima que consume la destilería se producen vinazas en una

proporción de 8 a 12 veces el volumen de etanol. Cuando se fermenta jugo de caña solo, el rendimiento de vinazas tiene la proporción de 8 a 1; cuando se fermenta mezcla de jugo con

jarabes de templas A o B el rendimiento tiene la proporciih de 10 a 1 ; y finalmente cuando

solo se fermenta melaza diluida el rendimiento tiene la proporción de 12 a 1

El etanol de 96% de pureza ó de 96”GL se produce por el domo de la columna denominada

rectificadora o segunda columna.

El alcohol anhidro es producido en la tercera columna, haciendo el rompimiento de la mezcla

azeotrópica de 4% de agua y 96% de alcohol, mediante la incorporación en la columna

secadera de isohexano como rompedor del azeótropo.


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TECNOWGIA PARA 01 PRODUCCION DE ETANOL ~

3.5 Consideraciones sobre la tecnología de producción de etanol

Boto (1988), en el Seminario Internacional de la Industria Alcoquímica en América Latina y

el Caribe, realizó las siguientes consideraciones con respecto a la tecnología de producción de

etanoi, esto en función de las alternativas presentadas para la fabricación be este producto.

3.5.1 En las destilerías anexas

a) Uso de solución de melaza y/o mieles intermedias en agua, concentración de 18 a 22% de

I

sólidos disueltos (grados "Bx)

b) Uso de solución de los mismos materiales en jugo de caña extraido del área de extracción o

previamente sometido a un proceso de purificación

3.5.2 En las destilerías autónomas

a) Uso de jugo de caña tal como fue extraído en los molinos ylo difusores, concentración de

10 a 14% de sólidos disueltos.

b) Uso de jugo de caña clarificado, concentración de 18 a 22% de sólidos, procesado a

temperatura ambiente, disipando el calor desprendido en la fermentación con equipo

apropiado.

c) Uso de solución de jarabe con agua o en caldo diluido.

3.5.3 En instalaciones

En las destilerías anexas hay instalaciones opcionales que tratan la solución de melaza con

ácido sulfúrico, sometiendo la materia prima a una temperatura suficiente para precipitar

algunas impurezas que deben removerse.

Otras no hacen la precipitación antes mencionada, sin embargo, proceden a calentamiento y

subsecuente enfriamiento, posteriormente esterilizan la solución para eliminar posibles

microorganismos contaminantes, habiendo además los que usan productos antisépticos como

el ácido sulfúrico, fliioruro de sodio, pentaclorofenatos, antibióticos, etc. La esterilización y

los antisépticos también se usan en las destilerías autónomas.

s3


TECNOLDGIA PARA 01 PRODKCION DEETANOL ___

Hay unidades industriales autónomas que purifican el jugo, tratándolo con lechada de cal y

clarificantes auxiliares, calentando a 100-105°C, decantando, enfiiando el jugo decantado que

constituye el mosto a fermentar. Filtrando a vacío los residuos, o cachaza, en equipos

rotativos, devolviendo los filtrados directamente al jugo mismo o sumetiéndolo _a una

decantación antes de hacerlo.

J

En las destilerías autónomas que trabajan con caña de azúcar cargada mecánicamente, es

frecuente la contaminación de la materia prima con arcilla o desechos, razón por la cual se

exige una instalación de lavado eficiente y agua que permita el lavado adecuado de la materia

prima.

3.5.4 En extracción

La extracción, en la mayoría de los casos es realizada en tandem de molinos (cuatro, cinco o

seis); es una operación muy importante que exige gran cuidado en la selección del equipo de

preparación (juegos de cuchillos y desfibradores). Se requiere el mismo cuidado en los

molinos propiamente dichos, en el conjunto de reducción de velocidad por engranaje, en el

sistema de lubricación, en la presión hidráulica, en la imbibición y en el accionamiento.

3.5.5 En concentración del jugo

Hay quien concentra el jugo decantado en evaporadores al vacío (doble, triple o cuádruple

efecto), de sistema convencional, de tipo Kestner y en película descendente. Quien procede

así, usa una de las siguientes rutas:

a) Sube la concentración de todo el jugo a 18-22"Bx, enfriando y enseguida haciendo

fermentar;

b) Sube la concentración de parte del jugo a 60"Bx, haciendo de "stock" del concentrado para

ajustar los grados Brix del mosto en los limites deseado con jugo diluido;

c) Se provoca la inversión enzimática de la sacarosa contenida en el jarabe de 60"Bx,

concentrando el jarabe invertido en vacío a 85-87"Bx.

Estos procedimientos lo usan algunos ingenios que desean reducir el tiempo ocioso de los

equipos utilizado durante la zafra, fermentando mostos constituidos de la solución en agua del


TECNOLffiIA PAhY LA PRODUCCIONDEETXNOL

jarabe invertido. En estos casos, las necesidades de energía del sistema son satisfechas con los

excedentes del bagazo que, en condiciones normales, existirían siempre en las destilerías

autónomas. E s evidente que esta ultima opción implica la molienda en la zafra además de

capacidad de destilación y consecuente aumento de necesidades de capital de trabajo.

3.36 En fermentación

En los países en desarrollo, y en la gran mayoría de los casos, la fermentación se hace por

cargas, usando cubas abiertas, sistemas precarios de refrigeración y perdida total de COZ (0.76

kgílitro de alcohol), que a su vez acarrea pérdida de alcohol a la atmósfera de 1.5 a 2%.

El proceso Melle-Boinot de recuperación y reutilización del fermentado es muy usado en

Brasil y otros países, habiendo restricciones en su empleo en unidades de pequeña capacidad

por la existencia de equipos incompatibles con esta tecnología.

La fermentación continua no tiene hasta ahora mucha expresión en los países en desarrollo.

Cuando es bien conducida resulta en mejores rendimientos, requiriendo entre tanto una mano

de obra más especializada, constancia en la concentración de alimentación del mosto, asepcia

en los fluidos en circulación y equipos, control de temperatura e instrumentación eficiente.

La mayoría de las unidades recupera levadura por centrifbgación, reciclándola después con un

tratamiento conveniente. Hay instalaciones en las que parte de la levadura se deriva para ser

secada, hecha en cilindros rotativos, lecho fluidizado agitado "tubo dryer" y por atomización

"spray dryer", obteniéndose un producto de 32 a 38% de proteína bruta, además de vitaminas

y sales minerales

Considerando que las levaduras se obtienen durante el proceso de fermentación, se requiere

verificar los limites permisibles para reutilizar los volúmenes de crema de levadura, esto con

el fin de no afectar 10s rendimientos de alcohol. Se puede estimar una producción de 40 kg de

levadura seca por cada 1,000 litros de alcohol producido.


TECNO1.OGlA PARA LA PROBUCCION DE EL4VüL -

3.5.7 En destilación

Durante mucho tiempo 10s procesos de destilación se hicieron en columnas con diseños de

platos y calotas de bajos rendimientos debido a que su material de coiistrucción no era el

adecuado. Con la llegada de las necesidades de la substitución parcial de los derivados del

petróleo en los combustibles, se da el impulso de la industria del etanol en muchas partes del

mmdo. Por esta razón, se puso especial atención en el diseño de las instalaciones de

destilación teniendo progresos considerables. Los platos perforados fueron mejorados en su

diseño y material de construcción, seleccionando aquellos con poca tendencias a la

incrustación. El uso progresivo de platos valvulados, ha permitido demostrar que se tienen

mejores rendimientos en el fraccionamiento y separación del alcohol.

Una mejor selección en los materiales de construcción resulta en menores desgastes por

corrosión. Un racional aprovechamiento del calor, inclusive el uso de calentamiento directo,

ha influido en la reducción del consumo de energía y de agua en la destilación, siendo éste

uno de parámetros con mayor incidencia en los costos operacionales de una destilería La

automatización resulta en operaciones más eficientes, ajustes más correctos en la alimentación

y en el reflujo en las columnas, en los retiros laterales de subproductos (aceite &el) con

menor influencia operacional humana (Boto 1988)

3.5.8 Subproductos

En la actualidad se debe hablar de un aprovechamiento integral de las materias primas que se

usen en un proceso industrial, la industria del etanol no es la excepción ya que además de la

levadura recuperada durante la fermentación, la pi-oducción de alcohol libera otros,

subproductos tales como bagazo, cachaza, anhídrido carbónico, aceite fusel y vinaza que

adquieren importancia dadas las diversas aplicaciones que tienen. A continuación se dan

algunas características importantes de estos subproductos

-

3.5.8.1 Bagazo

El bagazo final o simplemente bagazo, es el material solido, fibroso, que sale de la abertura

trasera del último molino del tandem de molinos, después de la extracción del jugo (Hugot,


TECNOLOGDI PAR4 LA PRODKCION DE ETAh'OL ___

1978). Puede considerarse como un subproducto noble debido a la gran variedad de usos para

que es destinado (balbo, 1987). Se produce entre 22 - 32% sobre el peso de la caña (Boto,

1988).

Los principales usos a los cuales es destinado son los siguientes:

a) Combustible, ya que se puede involucrar en operaciones de secado, enfardelado,

peletizado, entre otros.

b) Materia prima industrial para la elaboración de papel y celulosa, esteres celulolisicos,

derivados de la lignina (fenoles, resinas, carbón), furfural, alcohol furfurílico y derivados

furánicos, ácido lewlínico, ácido fórmico, alcohol etílico, proteína unicelular, etcétera.

Otros usos son como componente en ración animal, fertilizantes orgánicos, aglomerados

placas prensadas. El bagazo excedente generalmente se usa como combustible en fuentes

generadoras de energía (termoeléctrica) (Boto, 1988).

3.5.8.2 Cachuzu

La cachaza o torta de filtros como también se le conoce, es el residuo mineral retenido en los

filtros rotativos al vacío proveniente de la clarificación del jugo (Balbo. 1987), es decir, todas

las substancias precipitables del jugo después de ser sometido a calentamiento y corrección de

pH por la adición de cal (López, 1986). Se produce a razón de 25 - 35 kg por tonelada de

caña, con una humedad alta (76 - 80%), sacarosa entre 0.5 - 2.5%, además de fibra, ceras,

grasas, nitrógeno (inclusive aminoácidos y proteínas) y otras substancias como sílice,

fosfatos, óxidos de calcio y magnesio (Boto, 1988).

-

En la mayoría de los casos es usado como fertilizante auxiliar en áreas de cultivo. Asimismo,

se han desarrollado varios métodos para la obtención de cera (Boto, 1988).

3.5.8.3 Anhídrido carhónico

Una VEZ que se lleva a cabo la reacción para la producción de alcohol, se tiene que la cantidad

de COZ es aproximadamente igual a la de alcohol etilico.


Teóricamente por cada 100 kg de azúcar fermentado hay una producción de 48.8 kg de COZ.

Así, por cada litro de alcohol se liberan 0.76 kg de gas carbónico. Hay varios procedimientos

de captación y purificación del gas con rendimiento de recuperación superior ai 80%, no

siempre alcanzado en la práctica. La utilización del COZ en mayor escala es en las industrias

de bebidas carbonatadas (Boto, 1988).

I

Otros usos a los cuales es destinado son los siguientes (Libergott, 1982):

a) Conservación de frutas, carnes, pescados, crustáceos, helados (bajo la forma de hielo seco

en que se sublima sin dejar residuos)

b) La industria metal-mecánica, principalmente en el área automovilística, en el proceso de

soldadura

c j Pinturas a pistola

d j Extinguidores de incendio

e) Aerosoles y propelentes

t) Síntesis de polímeros y copolímeros, inclusive policarbonatos, posible sustituto de metales,

vidrio, madera y algunos termoplásticos

g) Producción de urea, metanol, carbonatos y bicarbonatos de amonio, calcio, sodio, potasio,

etc.

3.5.8.4 Aceite fúsel

El aceite fiisel, es un producto secundario de la destilación del vino que ocurre en una

proporción de 0.3 a 0.7% del alcohol etílico producido. Consiste en una mezcla de

compuestos químicos cuyos principales constituyentes son los alcoholes amílico e isoamílico,

ocurriendo también la presencia de alcohol isobutílico y el alcohol propílico en menor

proporción (Lbpez, 1986). La mezcla sometida a refinación produce un 85% de alcohol

isoamílico y 15% de alcohol amílico (Boto, 1988).

La cantidad de fúsel depende de la composición de la materia grima y de la composición de

los nutnentes - usados en la fermentación (Boto, 1988).


TECNOLOGIA PARA LA PRODUCCION DE ETANOL ~ ___ -

3.5.8.5 Vinuzus

Se conoce corno vinaza al residuo resultante de la destilación del vino, es decir, el vino de

donde se retiro el alcohol. Se produce a razón de 12 a 16 litros por litro de etanol (López,

1986). También se le conoce con los nombres de jarabe, tiborna o guarapo (no confundir este

guarapo con el jugo que se obtiene en el área de extracción).

I

El principal uso para el cual es destinado es como fertilizante auxiliar dado el gran contenido

de compuestos minerales (Cuadro IO) (Boto, 1988).

Cuadro 10. Composición de la vinaza.

0.49 22.9

B = Jaime Rocha de Almeida; F = Rodella A.A. y Ferran, S.E..

4.6 4.1 4.3 3.1 A = Nelio Caldas;

] E = Rodella, A.A. Fuente: Boto. 1988.

C =Nadir Gloria D = Cardoso, A.C

La mayoría de los subproductos mencionados anteriormente han sido considerados como

subproductos sin valor en la fabricación de etanol y, como un material indeseable dificil de

desechar, debido a su pH y alto contenido de materia orgánica y sólidos en suspensión. -

La recirculación de vinaza a los cañaverales representa un elemento valioso como fertilizante

y de reposición de sales minerales y micronutrientes del suelo. Además significa un método

económico e inteligentemente ecológico, pues mejora el suelo con respecto a su composición

original y con un costo inferior o prácticamente nulo.

Por todo lo anterior, se debe hacer especial énfasis en el aprovechamiento de estos

subproductos, ya que representan importantes ingresos para una industria que pretenda ser

cornplctamente rentable.


IV. USO DE ETANOL COMO COMBUSTIBLE

4. I ¿Porqué el etanol?

Hoy en día si no fuera por los problemas asociados con su enorme escala de producción,

almacenamiento, transporte y uso, así como a su costo final que resulta todavía demasiado

elexado, un combustible automotor viable podna ser el hidrógeno. La electricidad podria ser

otra solución aceptable, aunque habría que resolver los problemas relativos a las restricciones

de almacenamiento y la carga de baterias (Nastari, 1992). A lo anterior habría que agregar

que, en el caso del hidrógeno, su uso represe,nta riesgos por ser un material altamente

explosivo.

El etanol de biomasa es una solución viable y su uso no tiene las mismas limitaciones que el

hidrógeno y la electricidad. Las siguientes razones hacen que el elan01 sea un combustible

viable y aconsejable:

E s flexible y puede obtenerse de distintas fuentes de biomasa tales como caña de azúcar,

maíz, remolacha, uvas, sorgo, papas y otros.

En los países menos desarrollados su producción demanda intensa mano de obra,

reduciendo de esta forma la migración rural.

En los países desarrollados resulta sobresaliente el uso de excedentes de cereales para la

producción de etanol de biomasa que de otra manera afectaría los precios de los productos

agrícolas y el ingreso de este sector.

Esencialmente, el proceso de producción consiste en atrapar la energia solar y convertirla

en un combustible liquido.

La tecnología empleada para su producción es bien conocida y .se encuentra

comercialmente disponible.

El cultivo de biomasa absorbe bióxido de carbono.

Es un producto cuya operación, almacenamiento y manejo son inofensivos.

Es un combustible absoluto y nítido que puede utilizarse puro o en mezclas con gasolina.

PaIa fomentar el octanaje, el etanol sustituye al plomo en la gasolina y puede emplearse

-

.-

para reducir el contenido de aromáticos en ella Lo anterior significa ahorros de energía

- ______~~.__-.--

60


durante el proceso de refinación y una reducción significativa de toxicidad en las

emisiones de gasolina del tubo de escape. Lo anterior también se aplica al etil-terbutil-éter

(ETBE) que se obtiene de la reacción del etanol con el isobutileno cuyo potencial

comercial en Estados Unidos y Europa es enorme (Nastari, 1992).

Es por ello que el etanol obtenido de fuentes vegetales (principalmente caña de azúcar, maíz y

redolacha) o forestales, es uno de un grupo de combustibles líquidos conocidos comúnmente

como biocombustiblzs y que son usados como complemento o sustituto de gasolina, incluso

como materia prima para elaborar ETBE que es usado como aditivo de las gasolinas

denominadas reformuladas (Figura 14).

A pesar de que el uso como biocombustible contribuye a reducir la contaminación del aire y

las emisiones de los gases de invernadero, el costo de producción es mucho más alto que el

precio en el mercado mundial para la gasolina. Por tal razón, los esquemas de producción de

los países que han desarrollado esta industria a gran escala dependen de apoyos o exenciones

fiscales directos del gobierno.

La industria mundial de etanol, al igual que el mercado, están avanzando en forma

considerable, no obstante se trata de una actividad donde el producto no presenta

especificaciones homogéneas pues depende en gran medida del uso final al que estará

destinado; por consiguiente los procesos de producción varían de un país a otro (ISO, 1998).

En México, la Dirección de Normas de la Secretaria de Comercio y Fomecto Industrial

(SECOFI), diferencia dos tipos de etanol: alcohol etílico potable y alcohol anhidro industrial

(GEPLACEA, 1996).

a) Alcohol etilico potable, corresponde al producto para cubrir el mercado nacional; debe ser

neutro, de calidad, extra fino y con las siguientes especificaciones:

Grado alcohólico mínimo a 15°C

Impurezas máximas/litro 125 mg.

Peso específico a 15°C 0.8123

96.O"G.L.

- Acidez acética máxima 3.0 mg/100 mg

Reacción Barbet minima 3 .O min.

61 ,


b) Alcohol anhidro industrial, corresponde a normas mundiales destinado a la exportación,

principalmente al mercado de Estados Unidos; las especificaciones para este tipo de

alcohol son las siguientes 1 -

Grado alcohólico mínimo a 15°C

Contenido de agua (‘33) 0 4

99 6”G L

ImpureTAs máximas/litro 5 mg

Peso específico a 15OC

Acidez acéiica máxima

O 1961

3 O mg/lOO mg

I

Los usos del etanol son innumerables, van desde la preparación de bebidas alcohólicas,

perfumería, elaboración de medicamentos, acético anhídro, acetaldehído, etc., hasta la

creciente tendencia ya mencionada como sustituto o componente de las gasolinas. Su

principal uso dentro de procesos industriales es el de intermediario para producir otros

productos químicos El uso de etanol adquiere importancia en la tendencia actual de

producción de combustibles, que son compatibles en el campo de la ecología (GEPLACEA,

1996)

4.2 Comportamiento del etanol como combustible

La literatura reporta al alcohol metílico (metanol) y alcohol etílico (etanol) como

combustibles en vehículos automotores, los cuales pueden utilizarse de forma individual, en

motores especiales o en forma de mezclas con gasolina. Algunas de sus propiedades fisicas se

presentan en el Cuadro 1 1.

Cuadro 11. Propiedades físicas de alcoholes usados como combustible.

Punto de fusión (“C) Punto de ebullición (“C) Densidad relativa a 15°C Calor específico Poder calorífico (kcallkg) Calor latente (kcaikg) Numero de o&mo

?uente Francis. 1969

- 114 64.1

0.796 0.57 5330 270 90

- 98 71.8

0.794 0.53 7110 205.5

9s


USO DE ETANOL COMO COMBUSTIBLE - ___

En la actualidad, el uso del etanol como combustible o mezclado con gasolinas, a tenido una

tendencia creciente, esto debido al comportamiento que tiene como tal en base a sus

propiedades fisicas: .~

1) Difiere de la gasolina en su mayor calor latente (78 kcallkg para la gasolina contra 205.5

del etanol), menor poder calorífico y miscibilidad completa con el agua.

2) Debido al elevado calor latente, se introduce en el cilindro una comente mas fría de

combustible y aire, produciendo una carga más densa y una mayor potencia.

3) Debido al poder calorífico, la potencia elevada se consigue solamente por un mayor

consumo de combustible que en el caso de las gasolinas.

I

4) El efecto refrigerante del alto calor latente del etanol es responsable de sus excelentes

propiedades antidetonantes, tanto si se emplea solo o como mezcla.

5 ) Los limites de inflamabilidad del etanol son más elevados que el de la gasolina, por lo

cual se obtiene un'arranque más fácil, a pesar del mayor calor latente (los limites de

inflamabilidad del etanol son: inferior, 4.0 %O; superior, 13.7 %) (Francis, 1969).

Es importante señalar que el etanol que se mezcla con gasolina debe ser anhídro ya que esto

garantiza la completa solubilidad del combustible, pues en presencia de agua se forman dos

fases, con lo cual se corre el riesgo de inyectar la fase acuosa al cilindro e intermmpir la

marcha del motor (INE, 1996).

Por lo mencionado anteriormente, es conveniente hacer una comparación sobre las

propiedades en estado puro de componentes oxigenados que forman parte de gasolinas

reformuladas, los cuales se presentan en el cuadro 12.

Las cifras revelan que el etanol es mejor que los demás compuestos oxigenados en cuanto al índice de octano y la aportación de oxígeno, pero sobre todo por ser un energético 100%

renovable producido de fuentes renovables de energía como caña de azúcar, maíz, remolacha

azucaFera y/o celulosa de madera.


USO DE IjTANOL COMO COA~BUSTIBLE

Cuadro 12. Propiedades físicas de componentes oxigenados usados en gasolinas.

índice de octano (R+M/2) Presión de vapor (ib/pulg2) Punto de ebullición ("C) Densidad @r/cm3) Poder calorifico (KcaVi)

(% en peso)

EiOH = etanol: ETBE = etil-lerbutil-éter; M Fuente: Garcia et a/. 1995

115.0 2.3

78.3 0.79

51,000 34.8

Miscible 'BE = metil ____

112.0 110.0 105.0

0.'75

15.7 2 6

:rbuiii-étcr: TAME = teramil-metil-éter

El ETRE es muy similar al TAME en densidad, poder calorifico y contenido de oxígeno,

mejor que el MTBE en cuanto a presión de vapor. El ETBE tiene la importante ventaja de ser

renovable en aproximadamente 50% en peso.

4.3 El etanol y el número de octano (octane number)

El índice o número de octano indica el grado de detonación de una mezcla de combustibles

bajo mismas condiciones de ensayo. El iso-octano (2,2,4-/I-Nllelt?/at70) es usado con

heptano normal para preparar mezclas estándar para determinar la propiedad antidetonante en

la gasolina; al heptano normal puro se le asigna arbitrariamente un índice de octano cero,

mientras que al iso-octano se le asigna 100. Una clasificación de 80 para un combustible dado

indica que su grado de detonación en el ensayo es igual a una mezcla de 80 partes de ¡so-

octano y 20 partes de heptano normal (Hawley, 1975). -

El woctano (CgHig) no implica relación alguna con el número de octano. No debe usarse

como componente en la mezcla con gasolina con el fin de aumentar el octanaje ya que es un

material altamente inflamable. Las clasificaciones de octano por encima de 100 se obtienen

por adicción de tetraetiio de plomo aunque estos grados no son estrictamente comparables con

los de los combustibles sin plomo Gasolinas ricas en plomo tienen un nivel de octano de

investigación próximo a 100, pero este valor puede bajar aproximadamente a 90 para

gasolinas sin plomo (Hawley, 1975)

65


USO DE ETMOL COMO CO~\fBUSTIBI.E

El número de octano ha sido una propiedad que presenta una tendencia a elevarse;

inicialmente el octanaje se reportaba mediante una pmeba de comportamiento en máquinas de

laboratorio conocidas como “research” y su resultado se designaba como RON @esearch

ociane nitmber); posteriormente se introdujo una pnieba más rigurnxa en máquinas

designadas como “Motor” y su resultado se reporta como MON (n7ofor oclune nrrmber). La

diferencia entre el RON y el MON para una misma gasolina, dicho en forma muy sencilla,

representa una reducción de aproximadamente 10 unidades en el de índice octano, cuando se

determina con el método motor (García e/ al, 1995). En Estados Unidos y algunos paises de

Europa el octanaje se mide simplemente con la media de ambos métodos (R+M/2) (Nastari,

1986).

I

Después del tetraetilo de plomo, el aditivo más económico para aumentar el octanaje de la

gasolina es el etanol. Por tal razón, representa una importante alternativa como combustible

automotor De acuerdo a la medida (RiWZ), el número de octano del etanol es 115, mientras

que el de la gasolina varia de 85 a 89 (Cuadro 13) (Nastari, 1986). El etanol anhídro tiene un

poder calorífico inferior y superior de 21.2 y 23.4 megajoulesllitro, contra 30.1 y 34.9

megajoules/litro de la gasolina (Enríquez, 1998b).

Cuadro 13. Características comparativas entre el etanol y la gasolina

Calor latente de vaporización (klíkg) Temperatura de ignición (T)

Fuente: Enriquez, 1998.

34,900 85 .. 89

316 .- SO2 220 14.5 -

26,700 11s 903 420

9

En Estados Unidos, la Agencia de Protección del Ambiente @PA) determinó que para el 1 de

julio de 1985 el plomo en la gasolina tenía que ser reducido de 1.1 gramos a 0.5 gramos por

galón. Esto creó un requerimiento de octanaje de aproximadamente 1.2 puntos. Cuando el

máximo permitido bajó a O. I gramos por galón el 1 de enero de 1986 hubo una discrepancia

de octanaje de 2.2 puntos. -

66 ,


USO DE ETXNOL COMO COMBUSTIBLE -- ___ -

La experiencia de Brasil con el uso de etanol como un aditivo indica que en la mezcla con

rango de O a 20 por ciento, por cada 5 puntos de porcentaje de etanol el octanaje es

incrementado en alrededor de 1.8 puntos (Nadan, 1986).

4.4 Etanol como sustituto de la gasolina

EYprimer uso del etanol como combustible data del ano 1900, pero debido al insuficiente

suministro pronto fue desplazado por los hidrocarburos Además, a principios de siglo XX el parquevehicular era tan reducido que su efecto sobre la calidad del aire todavía ni se percibía

(García e / u/, 1995)

En algunos países de America (Brasil y Estados Unidos) y de Europa (Francia y Suecia), el

uso intensivo de etanol fue motivado por su habilidad de substituir a la gasolina El etanol

anhidro se usa mezclado con gasolina en una proporción de hasta 22%, el cual al elevar el

octano permite eliminar la adición de tetraetilo de plomo en la gasolina El etanol puro o

alcohol hidratado (96% L) es usado como combustible en motores de ciclo Otto adaptados

especialmente (GEPLACEA, 1988)

4.4.1 Adición de etanol en la gasolina

Con la creación en Brasil del Programa Nacional de Alcohol - Proalcool, mayores

proporciones de etanol fueron utilizadas en la mezcla. En 1984, toda la gasolina que se

consumió en Brasil fue mezclada con un 22% de alcohol anhidro.

Experimentos patrocinados por el Consejo Nacional del Petróleo de Brasil, probaron que el

etanol puede ser añadido a la gasolina en una proporción máxima de 25%, sin daños ni

necesidad de cambios al motor convencional de gasolina de ciclo Otto (Nastari, 1986).

En Estados Unidos, el porcentaje de etanol mezclado con gasolina corresponde a un 10%

wastan, 1992).


4.4.2 Desarrollo de motores de etrnol puro

La tecnología de los motores de etanol fue la última respuesta de Brasil al problema de la

substitución de gasolina. En un tiempo relativamente corto, la industria automotriz brasileña

mejoró notablemente la eficiencia de los vehículos de etanol.

Prpductores renombrados mundialmente han sido los grandes forjadores de la historia en el

mercado de vehículos de etanol de Brasil. Si en 1979 la tecnología de etanol estaba disponible

sólo para carros de pasajeros, hoy el cambio tecnológico también ha alcanzado a los camiones

y tractores pesados En un corto período la investigación industrial produjo motores de ciclo

Otto para trabajo pesado diseñados específicamente para correr con etanol puro (General

Motors, Ford, Volkswagen, Chrysler, Mercedes-Benz, Massey Ferguson). Otros productores

han desarrollado motores que usan diesel y etanoi en la llamada tecnología de doble inyección

(motor VMW usado por Valmet y Fiat), sin mencionar los motores adaptados parz correr con

etanol con aditivos (Scania Volvo, Mercedes-Benz).

Actualmente en Brasil, los tractores y camiones de etanol son los medios más comunes de

transportación y de trabajos rurales en las regiones productoras de caña de azúcar. Los

tractores ligeros de etanol son también usados preferentemente en el sistema urbano de

distribución. Los avances en la industria del automóvil han jugado un papel importante en el

éxito del programa de combustible renovable de este país (Nastari, 1986).

4.5 Ventajas del uso de etanol como componente de gasolina

El uso de fuentes renovables de energía, principalmente de compuestos oxigenados en la

gasolina en forma de alcohol ylo alquil-terbutil-éter, como estrategia para reducir las

emisiones de contaminantes peligrosas a la atmósfera, especialmente el monoxido de carbono

(CO) y los hidrocarburos (HC) no quemados, se ha extendido a la mayoría de los países con

problemas en la calidad del aire.

La principal ventaja que presenta el etanol es ser un compuesto 100% renovable con alto

contenido de oxígeno Además de acuerdo a la medida (R+h4/2) tiene el índice de octano más -

68


alto, 1 15 (véase Cuadro 12) y la propiedad de actuar como antidetonante o incrementador del

octanaje de los hidrocarburos presentes en la gasolina. Las desventajas que se tienen son tener

el 75% del poder calorífico promedio de los hidrocarburos y que al mezclarse contribuye con

una presión de vapor equivalente a 18 Ib/pulgz, aunque su presión de vapor en estado puro es

de 2.3 Ib/pulg* (Garcia et al, 1995)

I Con respecto a los demás oxigenados, se tiene que el uso de ETBE es más conveniente que el

MTBE por su mejor índice de octano (1 12 vs 1 IO), menor presión de vapor, mayor punto de

ebullición y menor solubilidad en agua Sin embargo, el MTBE es mejor en cuanto a

contenido de oxígeno que el ETBE (18.2 vs 15 7% en peso) (García el al, 1995).

En el caso específico de México desde 1990 se utiliza 5% de MTBE en las gasolinas de

mayor consumo nacional, con lo cual su contenido de oxígeno es de aproximadamente 0.9%

en peso El empleo de etanol a través de la reciente implementación, en noviembre de 1998,

del programa piloto en Guadalajara, Jalisco y proyecto en evaluación desde agosto del mismo

año en el Distrito Federal pretende adoptar una política de promoción en respuesta a un grave

problema contaminación del aire y como opción a diversificar la'industria de la caña de

azúcar (Figura 15)

En Brasil, el etanol es utilizado desde 1975 como carburante de automóviles. Por ley en este

país la gasolina debe contener mínimamente 20% de alcohol en volumen, como medida para

reducir el ~ consumo de petróleo (GEPLACEA, 1988). En Estados Unidos, la gasolina contiene

1 O y 15% de etanol, aunque está práctica hasta antes de 1992 era poco generalizada (García,

1998)

4.6 Efecto en la calidad del aire

A diferencia del carbón y el diesel que son mezclas complejas de hidrocarburos con un peso

molecular alto y fuertes enlaces de carbono, el etanol es una sustancia de peso molecular bajo

y enlaces simples por lo que la formación de partículas durante su combustión es menor.

Asimismo, resulta más fácil para los ingenieros automotrices encontrar soluciones para los

motores de etanol (Nastari, 1992). .

69


-

a C .- - s: a M a al -a O -a h C al M X O al

C al C O

-

.-

*

E E o O U

O C a a>

al -a O U

X

- * - .- 2 C al O -a m u

C M

5

ü5 vi a l. a Do Lv

- .-


-

El uso de mezclas de gasolina y etanol(lO% en volumen en Estados Unidos y 22% en Brasil )

transfiere a la gasolina la mayor parte de los beneficios del etanol, especialmente en lo

relacionado con las emisiones de COZ que pueden reducirse en 60% (Nastan, 1992). El etanol

mezclado con la gasolina actúa como diluyente de las sustancias tóxicas. El Cuadro 14

muestra el impacto en materia ambiental que ha tenido el uso de mezclas de etanol con

gasolinas en Brasil durante los últimos años

-

Cuadro 14. Emisión de vehículos ligeros en Brasil (g/km.)

1 Antes de 1980

1986

____

1990

!- 1 1995

L CO = monóxido

Gasolina

Gasolina/etanol Etanol

Gasolina/etanol Etanol

Gasolinaletanol Etanol

e carbono; HC = h

54

22 16

13.3 10.8

4.7 4.6

rocarburos,Ñ

2 1.6

1.4 1.3

0.6 0.7

= óxidos den

1.2

1.9 1.8

1.4 1.3

0.6 0.7

rógeno

.~~:::::::;~~~~::~~.:~:~,.~.~:. ,... ~ ...... ~ ........ ~ ...,..... .......................... ~~... 'Aldehídas:iil

0.05 1 --+ 0.04 1 0.11

i 0.04 0.1 1

0.025 0.042

Fuente- Enriquez, 1998b.

Si bien el cuadro anterior denota una importante reducción de contaminantes a la atmósfera,

en México se han obtenido también importantes logros al sustituir el tetraetilo de plomo

(aaente antidetonante de las gasolinas) por oxigenantes como el MTBE; aunque existen

evidencias en otras latitudes como la de Estados Unidos, de un fuerte impacto ecológico por

residuos de este compuesto en el agua. I

El aumento de la emisión de aldehídos comparativamente con la gasolina o mezclas de esta

con etanol es el mayor problema de contaminación por resolver; aunque pudiera argumentarse

que el acetaldehído proveniente del uso de alcohol es menos dañino que para la salud que e!

formaldetiido producido por la combustión de la gasolina (Enriquez, 1998b)


4.7 Programas de uso de etanol como combustible

La producción de alcohol etílico o etanol por la vía fermentativa, es un proceso que utiliza, en

los países cañeros, como materia prima la melaza y/o el jugo de caña directamente. Fue la

primera industria de derivados que se desarrollo utilizando un subproducto de la industria

azucarera cañera, la melaza. Casi todos los países cultivadores de caña lo producen en mayor

o menor escala, destinándolo en muchos casos a la producción de aguardientes o rones.

En paises miembros de la Unión Europea se han emprendido programas de desarrollo para

utilizar el bioetanol; en Francia es convertido a ETBE para su empleo como aditivo en las

gasolinas; Suecia, Finlandia, Holanda y España se encuentran entre los países que más

activamente están investigando este tema.

En los países citados, con excepción de Brasil, la producción de etanol está basada

fundamentalmente en maíz o remolacha, aunque también se produce en menor cantidad a

partir de derivados petrolíferos

Con excepción de México y Colombia, la informaciím que se presenta a continuación fue

tomada del trabajo realizado por el Grupo de Países Latinoamericanos y del Caribe

Exportadores de Azúcar (GEPLACEA) titulado “La industria del alcohol combustible”,

mismo que fue presentado en el V Congreso internacional sobre azúcar y derivados de la caña

en la Habana; Cuba en mayo de 1998.

4.7.1 América

En América sobiernos de algunos países con objeto de mejorar la calidad del aire ambiental,

concertaron hace poco mas de 3 anos un programa denominado “Aire Limpio” que coysiste

en la producción de energía a partir de biomasa. Los países involucrados en este programa son

81-asil. Estados Unidos, Colombia, México, Chile, entre otros (Velez, 1996).

72


4.ZI.I Brasil

Brasil es el mayor productor de caña del mundo. La producción de caña cubre un are+ total de

5 millones de hectáreas y de manera directa genera un millón de empleos en areas rurales

Alrededor del 60% de la producción total es usada para la producción de etanol. El consumo

de alcohol carburante permite el reemplazo de aproximadamente 200,000 barriles de petróleo

al día Debido a la disponibilidad de alcohol, Brasil fue el primer país en eliminar el uso del

tetraetilo de plomo en la gasolina.

En 1975, durante la primera crisis petrolera se introdujo la utilización del 20% de alcohol

anhidro mezclado con gasolina y a partir de 1980 (durante la segunda crisis) se comenzó la

producción de carros movidos solamente con etanol.

La caña en Brasil se procesa en 3 diferentes tipos de instalaciones: Usinas, que producen

azúcar, destilerías anexas, que producen azúcar y alcohol, y destilerías autónomas, que

producen alcohol. La producción ha sido establecida en dos zonas de ilimitada vocación

cañera; dichas zonas son las siguientes:

I ) La Centro-Sur que procesa el 81,5% del total de la caca, y

2) La Norte-Nordeste que procesa el 18.5% restante; esta Última produce el 27,4 % del

azúcar y el 12% del alcohol.

En la zafra 1996/1997 Brasil produjo 279.6 millones de toneladas de caña de azúcar con las

que se obtuvieron 13.55 mil millones de litros de etanoi y 13.6 6illones de toneladas de

azúcar. Alrededor de 10-12 mil millones de lit,ros de etanol se utilizan en los automóviles

como combustible en mezclas con gasolina (22 - 24% de etanol). Aproximadamente 4.5

millones de automóviles utilizan el etanol hidratado, con modificaciones menores en los

motores (GEPLACEq 1998).

.

f

4. 7.1.2 Estuúm lltziúos

El uso de mezclas de gasolina con etanol en los Estados Unidos ha ayudado a la reducción de

las emisiones de rnonóxido de carbono, de acuerdo al mandato del Acta federal de Aire

Limpio de 1990. L a ley del Aire Limpio tiene el objetivo de que el 30% de los oxigenados

73


deben producirse a partir de matenas primas renovable;. De acuerdo con la legislación

vigente, desde 1992 se requiere un mínimo de 2.7% de oxígeno en la gasolina durante el

invierno en más de 40 ciudades. En estas ciudades la alta concentración de CO se considera

como un riesgo para la salud.

-

El etanol se adiciona a la gasolina en la estación de llenado o en la terminal del camión de

entrega. El 9% de la cantidad total de gasolina que se consume en este país contiene 10% de

etanol (gasohol, mezcla de gasolina y alcohol etílico). Se reporta que los consumidores

americanos usan más de 10,s x IO9 galones de gasolina (38.9 >I lo9 Vano) mezclada con etanol

(alrededor de mil millones de galones de etanol se mezclan con gasolina cada año).

La tendencia actual de consumo de la mezclas de etanol con gasolina será en forma

ascendente por ello se han creado más de 50 instalaciones que operan en más de 20 estados,

para la producción de etanol a partir hndamentalmente de 19 7 millones de metros cúbicos de

maiz, aunque recientes investigaciones han demostrado que el trigo y la cebada se estári

convirtiendo en una fuente considerable para su producción La producción de etanol es el

método más eficiente para producir combustible líquido

Todos los automóviles vendidos en los Estados Unidos están diseñados con garantía de

protección total para operar con mezclas de gasolina de hasta 10% de etanol, sin modificación

en el motor. Los i-esultados y experiencia obtenida con la gasolina con 10% de etanol han

demostrado que la actual eficiencia del combustible es esencialmente idéntica a la de la .

gasolina regular (sin etanol).

En Septiembre de 1991, por iniciativa del Gobernador de Nebraska, se crea la Coalición de

Gobernadores por el etanol, la cual actualmente esta conformada por 21 estados de vorte

América Esta Coalición, que ha establecido alianzas con Brasil y Suecia, tiene como

objetivos el incrementar la producción de combustibles a base de etanol, disminuir la

dependencia d e los energéticos importados, mejorar el medio ambiente y estimular la

economía nacional.

7.4


El etanol en los Estados Unidos tiene una exención de impuestos de U.S.%0.54 por galón, lo

que constituye el aspecto más crítico que enfrenta la industria aicoholera de los Estados

Unidos. Algunos analistas estiman que esta industria podna contraerse a la tercera parte si

esta exención, que expira en el año 2000, no se prorroga (GEPLACEA, 1998).

-

4.7.1.3 Colombia

En 1996 la Empresa Colombiana de Petróleos (Ecopetrol), dio un paso importante con la

creación de la llamada “gasolina verde” en la que se reemplazaron los aditivos con base en

plomo, por otros menos nocivos derivados del etanol. El proceso de producción del etanol

tradicionalmente ha estado basado en las mieles finales que se generan como subproducto del

azúcar producido en este país. Es en el mismo año cuando comienza la producción de manera

directa del jugo de caña.

Sin embargo, a pesar de que en Colombia se cuenta con la tecnología para producir este

producto y algunos derivados oxigenados, se recurrió a importaciones de estos compuestos

requeridos en la formulación de la gasolina. Dicha situación se presentó a causa de que la

cantidad destinada de mieles para fabricar alcohol no era suficiente; se produce solamente lo

requerido para suplir las exigencias del sector de bebidas e industria farmacéutica.

No obstante, el gobierno en unión con asociaciones y algmos ingenios azucareros del Valle

del -Cauta, realizan estudios técnicos y económicos para producir en Colombia el alcohol

suficiente y los aditivos necesarios para la gasolina verde. Los resultados obtenidos

demuestran que el mayor rendimiento se logra con cañas en edades de corte de doce meses, es

decir, dos meses menos que el corte para extraer azúcar, lo que significa que la producción de

etanol podna ser más rentable que la de azúcar. Se prevé, que gracias a su gran producción de

caña de azúcar, Colombia podría convertirse en el segundo productor más importanfe de

América Latina (Velez, 1996).

4. 7. I. 4 México

En México se ha venido estudiando desde 1996, la posibilidad de usar etanol como aditivo en

las sasoliiias de México (F O. Licht No. 1 I , 1998). Es a partir de junio de 199S, que resurgen

7.5


una serie de actividades y estudios relacionados con el uso anteriormente indicado. El anuncio

oficial sobre el uso de esta sustancia como aditivo h e hecho por el Jefe de Gobierno del

Distrito Federal Cuauhtémoc Cárdenas durante la conmemoración del Día Mundial de Medio

Ambiente de 1998 (Reforma, México; Abril 11 de 1998:3B).

-

Para agosto de 1998, el titular de la Secretaría de Desarrollo Económico Francisco Cano

Escalante, dio a conocer que esta sustancia se comenzaría a utilizar en Septiembre de ese año

y durante los primeros seis meses iniciaría su venta masiva. Sin embargo, el convenio con los

cañeros, que son los encargados de suministrar el producto, fue firmado hasta octubre

(Reforma, México; Abril 11 de 1998:3B).

Por tal razón, es hasta fines de noviembre de 1998 cuando Guadalajara, la ciudad más grande

de Jalisco comienza su programa piIoto de etanol combustible. Dicho programa fue propuesto

como opción a los agroindustriales de la caña a fin de que los ingenios tengan la elección de

producir el energético (F.O. Licht Vol. No. 23, 1998).

El campo concreto de utilización del etanol es el parque vehicular de las dependencias

oficiales con vistas a generalizar su uso al público en general. El programa contempla la

sustitución por etanol de 10 por ciento del monto total del consumo de gasolina que realizan

los automotores de las dependencias ya mencionadas, el cual supera ligeramente el millón de

litros al mes (El Financiero, México; septiembre 14 de 1998:44).

Pese a las criticas de que ha sido objeto el uso de etanol como combustible, Cuauhtémoc

Cárdenas informó en abril de 1999 que el uso de este compuesto deberá iniciar durante los

primeros meses del segundo semestre de 1999. El proyecto sostuvo, es una medida que por el

momento solo se aplicará en el Distrito Federal. Asimismo, Cano Escalante informó que se

entregaron 7.5 millones de pesos a los ingenios Independencia y San Nicolás (ambos en el

estado de Veracruz) que serán destinados a la compra de una deshidratadora que se requiere

para producir el etaiiol requerido para el programa.


Al igual que en Guadalajara, este aditivo se utilizará en los 20 mil vehículos propiedad del

Gobierno capitalino, pero se espera que se amplíe hasta el resto de la población (Reforma,

México; Abril 17 de 1998:3B).

, .~

4.Zí.5 Canadá

Fuentes industriales pronosticaron en 1996 que la producción de etanol se incrementara de 26

millones de litros anuales a 600 millones de litros. Entidades financieras, respondiendo al

Programa Nacional de Etanol y Biomasa del gobierno federal, han iniciado dos importantes

proyectos en Ontario y Quebec.

La compañía canadiense Commercial Alcohols procederá con la construcción de un planta de

etanol de 300 millones de litros por año de Chatham, Ontario, que debió haber iniciado su

operación en 1997. Las instalaciones para etanol, deberán recibir apoyo efectivo por parte del

gobierno (GEPLACEA, 1998).

4.7.2 Europa

4.7.2. I Fruncia

Francia ha sido, junto con Suecia, el primer país europeo en seguir a Estados Unidos en el

negocio del etanol combustible (bioetanol). Este país ha iniciado un extenso programa de

oxigenadores de gasolina comercial basado en alcohol, que consiste en procesar a este

compuesto en etii-terbutil-éter (ETBE) antes de mezclarse con la gasolina. -

La Ley del Aire Limpio francesa también estipula que a partir del año 2000, se requiere un

porcentaje mayor de mezcla de biocombustibles para los autobuses que son usados en

ciudades con mas de 100,000 habitantes. El objetivo será asegurar el consumo del 5% de

biocombustibles en la cantidad total de los combustibles usados.

En 1995, en Francia, inició sus operaciones una planta de alcohol combustible a partir del

jus0 de la remolacha (y tngo en una segunda etapa), con una capacidad de 250,000 litros por

dia

77


Actualmente se destinan 110 millones de litros de bioetanol para la conversión a ETBE los

cuales son procesados en 3 plantas pertenecientes a compañías productoras de combustible. -

Se reporta la construcción de otra planta con una capacidad de 400,000 litros diarios,

afirmándose que esta capacidad es la más grande que se ha construido dentro de la industria

del alcohol en Europa.

Se ha adoptado un incentivo de liberación fiscal para los biocombustibles líquidos con una

garantía de 10 años para permitir una actividad industrial real (GEPLACEA, 1998).

4. Z 2.2 Suecia

En Suecia, el programa de biocombustibles incluye el uso de etanol, biogas, y el aceite de

colza. El más importante es el etanol. Actualmente el etanol se encuentra, después de mas de

10 años de programas de investigación, en:

a) Autobuses y camiones de las grandes ciudades ya sea en forma total o parcial (como

aditivo en una cantidad de hasta 12% en volumen). Cuando se utiliza como aditivo, es

necesario un emulsionante especial con el fin de obtener una buena mezcla; los motores

diesel normales son adecuados. Cuando el etanol se utiliza como combustible, se requiere

de motores especiales. El programa denominado “suenof‘ demuestra el uso del etanol en

ciudades urbanas

b) Automóviles. Diversos fabricantes de automóviles suecos, alemanes y norteamericanos

han construido “vehículos de combustible flexible (VCF)”. La idea de los VCF es que

pueden consumir ya sea etanoi o gasolina de acuerdo con la disponibilidad y deseo

propios. AI utilizar etano! puro, se emplea el llamado E85 (85% de etanol) Ó E95 (95% de

etanol). E85 y E95 contienen los aditivos mencionados, que son necesarios para mejorar

la ignición. Estas calidades del etanol están disponibles en la actualidad en 32 estaciones

de gasolina e n toda Suecia. Los VCF pueden adaptarse a todas !as mezclas de etanol y

gasolina por medio de sensores d e combustihie y una computadora.


Estos programas han permitido demostrar una reducción considerable en las emisiones de los

vehículos en comparación con la gasolina y el petróleo diesel. El Gobierno de Suecia ha

aprobado que el bioetanol, que reemplaza la gasolina o el petróleo diesel, no tenga un

impuesto sobre el combustible. Esta exención de impuestos ha permanecido durante 5 años y

tendrá una opción de 3 años adicionales. Durante este penodo, se espera que la producción de

etanol se abarate y que no se necesiten o sean menores Ias exenciones de impuestos en el

futuro En Suecia, el bioetanol proviene de las plantas de alcohol existentes aunque en

ocasiones se ha importado de algunos países que conforman la Unión Europea.

Recientemente se tomó la decisión del primer proyecto de alcohol combustible basado en

granos (trigo y cebada) cuya capacidad será de 50 millones de litros al año (GEPLACEA,

1998)

-

4.Z2.3 Finlandiu

Hace años se realizó el estudio de una planta para la producción de etanol con capacidad de

60,000 litros y 90,,000 toneladas al año de alimento para animales, cantidades que podrían

haber sido consumidas en Finlandia. El resultado fue que la planta necesitaría subsidios del

Estado

Posteriormente se realizaron pruebas en automóviles para investigar las emisiones y l a

rnanejabilidad utilizando gasolina normal y diferentes gasolinas oxigenadas. Como resultado

se concluyó que podía utilizarse ETBE y MTBE sin ningún ajuste o cambio de motor además

de la reducción de las emisiones de los gases de escape (GEPLACEA, 1998).

4.7.2.3 Hoiundu

Una compañía holandesa iniciará posiblemente un proyecto de 30 millones de litros al año de

bioetanol utilizando melaza derivada de la remolacha de azúcar como materia prima. Se

espera que el gobierno ofrezca una exención fiscal durante I O años si el programa avanza

bien Las autoridades asumen que la reducción de costos para la producción de etanol se

llevará a cabo durante el programa

I

79


Existe la idea de desarrollar un procesamiento del etanol más barato durante los próximos

años y posteriormente cambiar las materias primas por fuentes celulósicas. Esto requiere - un

trabajo de investigación a largo plazo (GEPLACEA, 1998).

4.7.2.5 España

En España, el negocio del etanol combustible se está convirtiendo recientemente en un tema

apasionante. España está siguiendo a Francia en su desarrollo Se reporta que en 1997 se dio

la implementación del primer proyecto de 100 millones de litros/año de bioetanol. La materia

prima serán granos (cebada posiblemente). El ETBE será producido por las compañías de

combustibles

La economía se logra por la exención de impuestos del etanol nacional en comparación con el

precio del MTBE, que se produce del metano1 importado, el cual tiene que pagar derechos de

importación. La exención de impuestos es definitiva durante 5 años, después de este período

la situación se volverá a revisar (GEPLACEA, 1998)

,


V. MEXICO Y LA INDUSTRIA MUNDIAL DE ETANOL

La producción de etanol ha evolucionado durante los Últimos 20 años y su viabilidad

económica está determinada por factores muy diversos y específicos de cada país En muchos

casos se considera que los factores determinantes son: el valor de la materia prima, su

disponibilidad actual o futura, usos a los que estará destinado y posibilidades de exportación

(GEPLACEA, 1998)

-

Como se indicará más adelante, la mayor parte de la producción mundial se destina a uso

como combustible estando establecida su mayor producción en países como Brasil, Estados

Unidos y Francia

5.1 Producción mundial de etanol

La industria al igual que el mercado de etanol, presenta im gran movimiento y en el mismo

están involucrados prácticamente todos los países que lo producen. Durante 1998, se alcanzó

una producción de aproximadamente 32.4 mil millones de litros, producción que corresponde

a etanol de tipo potable, industrial y para uso como combustible (Figura 16).

mPotaMe o tndustnal combustible

35

3 O

25

10

5

o 1975 1980 1985 I W 1993 1994 1995 1996 1997

Figura 16. Producción mundial de etmol (vatios años).

Fuente: Berg 19% "

1998


Las fuentes usadas para la producción de etanol se pueden clasificar en fuentes vegetales y

fuentes sintéticas Las principales fuentes sintéticas usadas son productos tales como el

etileno y el carbón. En la producción mundial juegan un papel de menor importancia, ya que

solo el siete por ciento de la producción total es obtenido por esta vía. El mayor porcentaje

(60 %) de la producción mundial de etanol, es producido a partir de cultivos sacariferos

(principalmente, caña de azúcar y remolacha); la fracción restante corresponde a otras fuentes

agrícolas, principalmente granos (Figura 17) (Berg, 1998).

-

7%

Figura 17. Fuentes u s a d s para la producción mundial de etanol

Fuente: Berg, 1998.

Los métodos de producción son uno de los puntos por resolver entre industriales y

agricultores, ya que algunos de los parámetros tales como capacidad de producción, nivel de

eficiencia, calidad consistente del producto, entre otros, requieren de mayor énfasis para

mejorar las utilidades de ambos sectores.

Por ejemplo, en lo que se refiere a capacidad de producción SABIC (Saudi Arabian Basic

Industries Corporation) que produce etanol sintético, reporta una capacidad de producción de

400 millones de litros de etanol. Por otra parte, una de las industrias que más produce e5anol

por la via fermentativa es la ADM (Archer Daniels Midland) con 1.1 mil millones de litros

por año. Sin embargo, esta destilería y la Usina da Barra de Brasil, son consideradas como

excepciones ya que su producción es resultado de programas a gran escala de producción de

etaiioi combustible (Berg, 1998). Como puede observarse en la Figura 18, las plantas que no

82


. . -. .. .- .-..l...--..l-.ll--

producen etanol combustible presentan una capacidad de producción 100 millones de litros

por año o menos

Bajaj (India)

Iliovo (Sudáfrica)

CSR (Australia)

Nedalm (Holanda)

Barra (Brasil)

ADM (E.E.U.U.)

SALilC (A. Saudila)

O 200 400 600 800 1000 1200 Milloues de litros por aiio

Figura 18. Principales industrias productoras de etanol en el mundo

Fuente: Berg, 1998.

Por lo que respecta a métodos de producción, Brasil y Estados Unidos han operado

eficientemente sus esquemas de producción durante más de 20 años; no obstante, presentan

estrategias productivas completamente diferentes. En Brasil, por ejemplo, el uso de la caña de

azúcar ha generado la habilitación de pequeñas destilerías adyacentes a los cañaverales. En

general, se trata de plantas simples de construcción sólida, fácil manejo y que no presentan

limitaciones en su reparación. No obstante su tamaño, el uso de mano de obra es intensivo,

por lo que significan un beneficio para un país donde año con año se demandan cerca de un

millón de nuevos empleos (Cuadro 15)(Cormack, 1994).

En contraste, Estados Unidos ha desarrollado plantas de gran capacidad de produccióii de

alcohol basadas principalmente en maíz, aunque también se reportan plantas pequeñas que

producen dicho compuesto. El uso de maíz en este país, permite su operación durante casi

todo el año y por la disponibilidad de infraestructura para el transporte de este producto se

permiten mover cantidades importantes de etanol


La existencia de economías de escala en Estados Unidos permiten compensar los altos costos

que representan el uso de mano de obra (Cuadro 15). A pesar de estas diferencias, los costos

de producción del etanol en ambos países son muy similares (Cormack, 1994). -

Cuadro 15. Características de la fermentación usada en Brasil y Estados Uniios . . ~ . . . E~pecifi¿aciÓn~~':-:.::

Materia prima

Tamaño de la planta

costos

Material de construcción

Proceso de fermentación

Control de la fermentación

Fuente de energía

Tipo de destilación

Subprodiicros

uente: Cormack, 1994.

Brasil - .. Estados Unidos

Caña de azúcar/melazas

Pequeña

intensivo en mano de obra

Acero a l carbón

Por lotes

Manual

Bagazo

Simple

Casi nulos

Maíz

Grande

intensivo en capital

Acero inoxidable

Continuo

Automatizado

Cogeneración

Sofisticado

Parte integral de la molienda

El uso del producto caracteriza la producción mundial de etanol, pues este compuesto puede

destinarse para la industria farmaceutica, la industria de elaboración de bebidas y para uso

como combustible. De estos tres destinos el que domina (en cuanto a volumen) es el consumo

de etanol como combustible (Figura 19)

O América Europa O Asia El Otros

I v.<# 1'99, I F i 5 1955

F'igura 19. Distribución de la producción mundial de etanol

Fuente: Berg. I998


La creciente producción de etanol para uso como combustible, es un fenómeno que puede ser

demostrado por la producción y distribución por continente que se ha dado durante los

últimos veinte años. América en la actualidad es la región dominante, pero esto empieza a ser

notono a principios de 1980, cuando Brasil y Estados Unidos inician sus programas de

producción de alcohol para uso como combustible.

-

5.2 Principales países productores de etanol

La producción de etanol sintético durante 1998 esta estimada en aproximadamente 2 3 mil

millones de litros, que como se mencionó c o n anterioridad sólo representa el 7% de la

producción mundial En la figura 20, se muestra a los principales países productores de etanol

sintético

olros países RcUX, Unido 1 8% I 6%

Figura 20. Principales países productore de etanoi síntetico

Fuente: Berg, 1998

I

Como se puede observar, el Reino Unido es el país que más produce etanol por esta vía (16%

de la producción total de etanol sintético), seguido por Arabia Saudita, Sudáfrica y Estados

Unidos El resto alcanza menos del 12%, no obstante su producción es considerable si se torna

en cuenta que en realidad son pocos los paises que producen etanol por esta via (Cuadro 16)


Cuadro 16. Producción de los principales países productores de etanol sintético.

Fuente: Elaboración propia con datos presentados en las Figuras 16, 17 y 20.

Los países o regiones que a continuación se enlistan han desarrollado su industria con base en

la fermentación de fuentes vegetales.

5.2.1 Brasil

El Programa Nacional de Alcohol (Proalcool), en Brasil, fue fundado por decreto Federal en

noviembre de 1975, a mediados de la zafra 1975/1976 cuando el país producía en plantas

industriales anexas a sus ingenios azucareros cerca de 556 millones de litros, 42% en grado

anhidro y el resto era alcohol hidratado (96'G L ) (Boto, 1988)

Como parte del programa, fueron construidas destilerías autónomas, principalmente en la

región centrohr; de la misma manera se estimuló la construcción de destilerías anexas en las

regiones dedicadas a la molienda de la caña. La primera parte del programa fue dedicada a la

producción de alcohol anhidro que era mezclado con gasolina para producir gasohol. Sin

embargo, el énfasis del programa fue cambiado en 1980 a la producción de alcohol hidratado;

el cual era usado sin necesidad de hacer mezclas con gasolina. El cambio fue consecuencia de

la segunda caída en los precios del petróleo (ISO, 1998). -

Según consultores independientes brasileños, la producción de caña de azúcar para la zafra

1998/1999 puede alcanzar 299.82 millones de toneladas, es decir, 0.5 por ciento más de lo

producido un año anterior (298.20 millones de toneladas). Asimismo, se tiene que la

producción de azúcar se incrementará 3.3 por ciento con respecto a la producción del ciclo

1997/1998. Con esta cantidad de azúcar producido se espera destinar poco más de 8 millones

de toneladas para consumo domestico, la cantidad excedente (7 millones de toneladas) será

destinada al mercado de exportación (F.O. Licht, Vol. 35, No. 11 , 1998b).

,.


Cuadro 17. Producción de caña de &car, azúcar y alcohol en Brasil 1996/1999

Azúcar (millones de toneladas) Mercado interno (millones de ton.) Exportaciones (millones de ton.) Alcohol total (mil millones de litros) Alcohol anhidro (mil millones de 1.) Alcohol hidratado (mil millones de 1)

15.04 3 3 14 56 7.1 13.60 8.04 1.6 7.91 -1.1 8.00 7.00 5.3 6 65 18.8 5.60 14.42 -3.9 15.00 10.7 13.55 5.90 8.3 5.45 25.3 4.35 8.52 -10.8 9 55 3 8 9 20

La producción total de alcohol puede disminuir 3.9 por ciento en 1998/1999, debido a las

dificultades que se presentan al pretender colocar el producto en él mercado externo. Del total

esperado, 5.9 mil niillones de litros puede ser alcohol anliidro y 8.52 mil millones de litros de

alcohol hidratado (F.O. Licht, Vol. 35, No. 11, 199Sb).

5.2.2 Estados Unidos

El programa gasohol de los Estados Unidos proporcionó a los productores de maíz una salida

para sus excedentes de producción a través de la expansión del mercado. Es por ello que la

industria del etanol en este país, es bastante significativa en cuanto a producción, utilización y

comercialización; su producción esta basada principalmente en el uso de maíz como materia

prima (Figura 21). De la producción total del cultivo de maíz durante 1998/1999, estimada en

250 millones de toneladas, 13 millones pueden ser usadas para la producción de etanol

combustible (Berg, 1998).

Desechos ind. Melaza No especificados 2% p h Otros granos

F i p r a 21. Fuentes usadas en Estados Unidas para la pruducciún de etanol

Fuente: Rivera. 1987.


En 1975, la producción de etanol fue de solamente 75 millones de litros, pero en el año de

1995 alcanzo una cifra de 5.1 mil millones de litros. Para 1996, la producción disminuyó a 3.7

mil millones de litros debido a los altos costos del maíz. No obstante, en 1997 la producción

se recuperó parcialmente alcanzando 4.8 mil millones de litros. A principios de 1998, la

cantidad de etanol alcanzó poco más de los 4 mil millones de litros (F.O. Licht, Vol. 35, No.

24, 1998).

-

Cuadro 18. Producción, consumo y comercio de etanol en Estados Unidos 1995-1998

Consumo acumulado hasta el mes de agosto de 1998 Cantidad registrada hasta septiembre de 1998.

2

Fuente: Elaboración propia con datos de F.O Licht, Vol. 35, No. 24, 1998

Por ser uno de los países que más produce etanol, las importaciones son poco significativas,

en la mayoría de los casos se supone que la cantidad que se importa es destinada a un

mercado de exportación en el cual se logran colocar cerca de mil miilones de litros (Cuadro

18).

1996 1997

Figura 22. Producción de etanol combustible en Estados Unidos

Fuente. Elaboración propia con datos del Cuadro 18.


1

~

5.2.3 Unión Europea

Casi todos los paises miembros de la Unión Europea producen etanol a partir de cultivos

agricolas (a excepción de Luxemburgo, que cesó su producción a mediados de los 90's). La producción en esta región ha estado ligada a la industria vinícola (alcohol potable); por

consiguiente su producción esta basada en una o más de materias primas. La importancia de la

melaza de remolacha como materia prima varía de forma considerable de un país a otro. La

producción durante 1997, alcanzó 1950 millones de hectolitros, de los cuales dos terceras

partes fue alcohol fermentado y el resto fue producido por la via sintética (ISO, 1998).

-

-

Figura 23. Producción de etanol en la Unión Europea durante1997

Fuente: ISO, 1998

Francia es el país líder en la producción de etanol dentro de la Unión Europea (Figura 23); su

producción en 1997, fue de 7 millones de hectolitros (36% de la producción total de la

región), resultado de los incentivos dados a la producción de bioetanol y que se realiza a partir

de diferentes fuentes (Figura 24). I

En Francia el etanol es un compuesto esta excento del impuesto doméstico sobre el petróleo,

lo cual ha resultado en el desarrollo de una industria de bioetanol de tamaño considerable

(ISO, 1998).


vino 207% -

Re& 62.9%

6.9%

Figura 24. Fuentes usadas en Fmcia para I r producción de etanol

Fuente: ISO, 1998.

La industria del etanol en la Unión Europea esta sustentada por un complejo marco

regulatono distinto al de otros sectores; no obstante, esto no ha sido armonizado a todos los

países miembros de la Unión Europea. Algunos países operan con sistemas de cuota junto con

la administración de precios (ISO, 1998).

Otros países cuentan con un impuesto externo para promover el uso preferente de sus materias

primas. Sin embargo, otros países cuentan con subsidios directos por parte del gobierno para

ciertos cultivos, como es el caso de cultivos destinados a un proceso de fermentación. La

producción de etanol en Italia y España (cada uno produce entre 2-3.5 millones de

hectolitros) fluctúa año con año, ya que depende de la cantidad de vino destilado a alcohol.

De acuerdo al régimen de mercado del vino de la Unión Europea, las cantidades excedentes

pueden ser destiladas a alcohol y luego ser exportada a otros países (KO, 1998).

El etanol sintético también es producido en la Unión Europea (típicamente derivad; de

productos petróliferos). La British Petroleum, en el Reino Unido reporta una capacidad de

alrededor de 3.8 millones de hectolitros. En Alemania, Erdolchemie (Bayer AG) y Hüls AG

son las industrias que más producen (su producción alcanza cerca de 1.4 millones de

hectolitros), significa que el etanol sintético aporta dos terceras partes de la producción total.


En Francia, la industria lider en producción de etanol sintetic0 es la Société d'Ethanol de

Synthése (SODES) (alcanza una producción de 1.3 millones de hectolitros) (ISO, 1998).

En lo que se refiere a importaciones y exportaciones se tiene que América ha representado el

principal flujo de comercio para el etanol que se produce en la bnión Europea (Cuadro 19).

Cuadro 19. Importaciones y exportaciones de etanol de la Unión Europea 1996-1997

Fuente: F.O. Licht, Vol. 35, No. 12, 1998.

La comercialización del etanol en la Unión Europea mostró cambios significativos durante

1997, de hecho tanto importaciones como exportaciones disminuyeron con respecto a las

realizadas en 1996 (F.O. Licht, Vol. 35, No. 12, 1998).

Las figuras 25 y 26 muestran las importaciones y exportaciones que realizó la Unión Europea

durante 1997.

Europa 8 % Africa

11%

No especificada I X?4,

Aria

X 4'0

Amirica .. i 7 0 0

FIGURA 25. Importaciones de etanol a la llnion eumpea 1997.

Fuente: F.O. Liclit, Vol 35, No 12, 1998

I


Como se puede observar en la figura 25, America represento poco mas de la mitad de las

importaciones que se realizaron en esta región. Por otro, lado la figura 26 muestra que la

Unión Europea destina parte de su alcohol a America (48% del total que se exporta). Las

importaciones que realiza la Unión Europea tienen como destino un mercado de reexportación

a los países que conforman este bloque económico

7%

FIGURA 26. Exportaciones de etanol a la Union Europea 1997.

Fuente: F.O. Licht, Vol. 35, No. 12, 1998.

5.2.1 india

L a India es el tercer país que más produce etanol en el mundo; su producción esta basada en

el uso de las mieles de caña que no son comestibles. El etanol que se produce no se usa como

combustible. De la producción total se destinan dos terceras partes para la industria química y

el resto se destina para elaborar alcohol potable (Cormack, 1994).

~

Sin embarso, la eliminación del control sobre las mieles en 1994, que disparó los precios del

alcohol, hizo que surgiera una nueva industria productora de etanol a partir de granos de

desecho. Secún el Ministerio de Ciencia y Tecnología de la India, la Kedia Distilleries

produce de 40,000 a 50,000 litros por día de alcohol usando arroz partido y sorgo (Herryman

e7 d, 1996) I

Según Henyman e / nl (l996), el Secretario de productos químicos y petroquímicos de la India

declaró que la industria debe investicar más en la mezcla de alcohol con gasolina, para usar el

excedente nacional de alcohol como combustible y que debe hacerse más para el control de la

coiitamiriaciún y el tratamiento de efluentes de las destilerías


También se reporta que el Ministerio de Química y Fertilizantes está revisando SU política con

relación a la industria química basada en el alcohol (alcoquímica), recomendando el control

de los precios del alcohol y las mieles y que el gobierno asegure y controle el sumiñistro de

ambos productos. La producción de azúcar descendió en 1994, por lo que la disponibilidad de

mieles y alcohol disminuyó mientras que la demanda aumentó, contribuyendo al alza de los

precios de la materia prima. Esto provocó la importación de alcohol sintético y la subida

consecuente del precio en el mercado internacional (Herryman et al, 1996).

5.3 Producción de etanol en México

Hablar de industria o producción de etanol en Mexico implica referirse a la industria

azucarera, la cual a través del tiempo se ha constituido como una de las actividades de mayor

importancia para la economía del país Durante la zafra 1997/1998 logró alcanzar una cifra

récord de casi 5 2 millones de toneladas de azúcar, producción nunca antes vista en la historia

de esta agroindustria Dicha producción, permitió ocupar a Mexico el sexto sitio dentro de los

principales países productores de azúcar (Cuadro 20)

Cuadro 20. Producción de los principales paises productores de azúcar durante 1998

Estados Unidos Australia México Francia Alemania Tailandia Pakistan

Sudafrica Polonia Colombia

Fuente: Revista INGENIO. 1998.

Sin embargo, nada de lo anterior hubiera sido posible de no ser por la notable mejoría que

mostraron 10s ingenios en su rendimiento en fabrica que en promedio se ubicó en cerca del 11


por ciento, incluso hubo algunos que casi llegaron al I3 por ciento. Cabe señalar que en la

kltima zafra que el gobierno federal administró (1986/1987), los ingenios produjeron 3

millones 739 mil toneladas de azúcar (Soto, 1998). Lamentablemente, este excepcional

desempeño en la producción de azúcar se ve opacado por el desorden que desde hace más de

3 años impera en la comercialización del dulce

Cuadro 21. Producción e industrialización de la caña de azúcar en México

1970-1971 197 1-1972 1972-1973 1973-1974 1974.1975 1975-1076 1976-1977 1977-1978 1978-1 979 1979-1980 1980- 198 1

1982-1983 1983-1984

198 1-1982

1984-1985 1985-1986 1986-1987 1987-1988 1988-1989 1989-1990 1990-1991 1991-1 992 1992-1993 1993-1 994

1995-1996 1996.1997 1997-1998 'uente: Cám

1994-1995

416,608 413,890 440,370 447,278 449,632 434,574 415,179 445,117 462,878 478,668 439,3 17 454,456 474,674 494,486 518,136 543,067 515,344 561,384 541,886 5 10,595 530,947 477,209 511,131 492,476 5 19,164 577,106 582,746 632,506

3 Nacional de las

25,985,198 26,254,352 29,849,272 30,492,129 28,949,147 27,236,961 27,947,358 32,347,669 33,865,116 31,342,989 28,677,093 31,769,195 32,488,916 34,746,306 35,689,171 40,375,130 41,372,277 37,244,121

34,893,129 38,187,728 35,475,596 39,764,536 34,097,909 40,124,38 1 40,185,2 13 42,170,674 47,353,042

dustnas Azucz

35,555,739

2,392,850 2,359,428 2,592,217 2,649, I82 2,548,297 2,546,596 2,541,065 2,849,361 2,880,566 2,603,153 2,367,023 2,676,681 2,894,572 3,045,670 3,227,858 3,690,780 3,739,353 3,591,652 3,474,95 1 3,173,681 3,660,697 3,290,650 4,076,704 3,549,220 4,217,842 4,377,554 4,543,947

1,071,420 1,083,126 1,264,992 1,268,557 1,190,437 1,078,290 1,076,503 1,339,846 1,413,826 1,3 1 1,168 1,145,257 1,320,798 1,307,432 1,397,703 1,386,402 1,597,04 1 1,527,3 10 1,380,496 1,320,747 1,321,469 1,497,669 1,272,793 1,430,615 1,230,02 1 1,566,985 1,508,186 1,539,947

- > 5 174,027 I ,8 10,307 ra y Alcoho¡&a (CNIAA), 195

58.96( 54.265 54.946 57.986 70.83f 57.816 73.57: 80.588 88.3% 87.724

106.88í 83.39C

110.918 113.68C 112.854 95.576

112.425 69.063 72.355 62.365 69.025 70.992 68.314 59.088 56.253 49.083 53.232 53.125 I

La producción de azúcar alcanzada en la zafra 1997/98, pretendía exportar cerca de un millón

de toneladas de azúcar ai mercado mundial, pero en las condiciones actuales donde los

precios oscilan en alrededor de ocho centavos de dólar por libra, es decir, mil 760 pesos

mexicanos por tonelada (33% por debajo de los 12 centavos que rigieron el mercado el año

I____-

93


anterior), resulta desfavorable pues representa pérdidas de poco más de los 200 millones de

dólares (El Financiero, México; 2 de diciembre de 1998:20). -

_> c 0 3.8 ~

o 2 3.3 - -

Ante esta problemática, se hace necesario un replanteamiento de los programas de producción

de azúcar, de tal forma que se regule la oferta a través de cuotas de producción a los ingenios

con lo cual se podría hacer frente de manera temporal a la sobreoferta que sufre actualmente

el mercado azucarera mexicano. La posibilidad de aprovechar a la caña de azúcar que se

produce en México destinando parte de esta para la producción de etanol es otra de las

soluciones que se tienen para enfrentar la oferta azucarera (Cuadro 21)

0~ : 0 o ~.

0~

~P 17- 0-

o o o-

Como se puede observar en la Figura 27, es a partir de 1980 cuando se presenta una mejoría

en los niveles de producción. Este incremento refleja el potencial productivo que se tiene en

México para el cultivo de caña y por consiguiente la opción de diversificar su uso con el

estudio de nuevas alternativas.

En nuestro pais, la producción de etanol se realiza usando como materia prima las mieles

finales. Sin embargo, no toda la miel que se produce es destinada para fabricar alcohol. De

acuerdo a datos presentados en Azúcar S.A. de C.V. (1990), los principales destinos de venta


....-^..-I . ~~ .~ . ~ ~ _ _

han sido para uso agropecuario, elaboración de bebidas alcohólicas y alcohol industrial; el

consumo en su conjunto corresponde a un porcentaje aproximado del 30%. En la zafra

1997/98, solo se destinaron cerca 229,000 toneladas miel final (Cuadro 22). -

Cuadro 22. Miel final a 85OBx destinada para elaborar alcohol (96OG.L) zafra 97/98

San Nicolas, Ver. Tamamla, Jal. Aaron Saenz, Tamp: El Mante, Tamps. Pujiltic, Chis. El Potrero, Ver. Emiliano Zapata, Mc La Providencia,Ver. El Carmen,Ver Independencia, Ver. La Joya, Camp. Calipam, Piie. Constancia, Ver. San Pedro, Ver. Alianza Popular, SLI Los Mochis, Sin. Cuatotolapan, Ver. Rosales, Sin San José de Abajo, \ Tala, Jal Santa Clara, Mich. El Molino, Nay. Santa Rosalia, Tab. Casasano La Abeja, 1 Puga, Nay. San Gabriel, Ver San Micuelito, Ver. San Sebastian, Mich. Dos Patrias, Tab.

22111 19446 9689

14000 4189

16246 I I005 6834 6933 7457 3230 9735 9374

14349 14006 13000 8762 9228 904 1 7278 6307 6154 3944 5782 1338 4935 3386 643

Mahuixtían, Ver. TOTAL

Fuente: Elaboración 1

23789 21301. 17372 12939 6526

15128 10248 10387 6755 7403 2635

12255 4944 7180

O I261 1 10047 9788 7821

O O

5971 3907

O 4953

O 3750 1703

(CNIAA), 19’

26273 20157 11488 16021 I I374 14766 3521

10455 665 1 6782 3183

10581 13556

O O

11469 O

7579 4236

O O

5145 4212

O 4637

O 2226 2193

139051 123271 101631 203801 209061 261831 275471 24879 21147 21581 16005 10738 14982 11469

O 3439 5962 1051

14452 14773

O O

12086 O O O O O O

6078 O

5005 O

985 O

17530 18673 15219 7822 8815

15991 12107

O 4019 4791 2594

12278 13538

O ‘ O

12431 O O O O O O

1319 O

4410 O

35 1 O

24937 19410 17808 14000 11368 13440 9074 9233

13089 4184 3850 6256

11491 O O

7078 O O O O O O O O

874 O

472 2531

24233 23694 19858 17752 12038 11011 10640 8803 8516 4350 3847 548

O O O O O O O O O O O O O O O O

6111 o/ o/ 01 01 01 O 295,867) 270,6111 232,404) 236,7491 206,595) 230,7101 228209 con datos de la Cámara Nacional de la Industrias Azucarera y Alcoholera

En la Figiii-a 25 se puede observar que a partir de 1987 la cantidad de alcohol producido

disminuyo considerablemente, teniendo ligeros repuntes a inicios de los años no vent as^

96


45.0 L , . , , , , , , , , ,

70nl 73,774 76177 79/80 82/83 85/86 88/89 91/92 9495 97/98

Figura 28. Evolución de la producción de alcohol en México

Fuente: Elaboración propia con datos del Cuadro 21.

Según Enríquez (1998b), las restricciones a la producción de mayores volúmenes de etanol de

caña han sido, en orden de importancia las siguientes:

a) elevada carga impositiva,

b) fluctuación del precio de las mieles en el mercado nacional y de exportación,

c) contaminación ambiental por el desalojo de las vinazas,

d) importaciones de alcohol con fracciones arancelarias distintas (menor pago de, -

impuestos),

e) tecnología de fermentación atrasada

Sin duda alguna, la crisis económica ha influido en la expansión de la industria alcoholera,

además de otros factores asociados al precio de las materias primas y debido a la contracción

de la oferta actual. I

A Io anterior se debe agregar que actualmente se cultivan en el país cerca de 650,000

hectáreas con caña, su ubicación geográfica y sus grandes extensiones agrícolas proclives a la

explotación de la gramínea facilitan el posible desarrollo de la industria de etanol.


Además, las posibilidades que se tienen son ilimitadas ya que se puede producir etanol para

diversos fines, tanto industriales como energéticos. -

Miel final producida a 85"Bnx Alcohol Rendimiento eo ESTADO Tonetadas (Kg/ton. Caña) ~ Producido Destilería

~~~ ~ (litros) (lihodton.) Campeche 13,386 40.07 1,036,618 238.32 Chiapas 78,704 40.05 4,257,032 239.81 Jalisco 245,794 43.22 5,688,720 234.75 Morelos 61,526 39.24 2,677,301 243.15 Puebla 52,349 37.76 757,019 196.76 Tamaulipas 68,728 35.11 10,706,375 247.89 Veracruz 695,128 36.26 27,911,956 226.07

TOTAL 1,810,307 38.23 53,125,021 232.79

5.3.1 Producción de alcohol por estados

El esquema de producción de etanol en México (Figura 29), permitió producir durante la zafra

1997/98 poco más de 50 millones de litros de alcohol hidratado (96OG.L.), con un

rendimiento de 232.79 litros de etanol por tonelada de miel final de caña. La producción de

alcohol se realiza solamente en 7 de los 15 estados donde se realiza la industrialización de la

caña de azúcar, siendo Veracmz y Tarnaulipas los estados con mayor porcentaje aportado, 52

y 20% respectivamente (Cuadro 23).

Participacion (%) 1.95 ' 8.01 10.7 5.04 1.42 20.3 52.5

100.00

Energía

I Agua

I t t

1 T.M. Miel final

i Vinazas 3,000 litros

Figura 29. Esquema tradicional de la producción de alcohol en México

Fuente: Ennquez, 1998a.


A causa de la problemática que enfrenta la industria azucarera nacional, muchos de los

ingenios han tenido que modificar sus esquemas de producción, trayendo como consecuencia

que cada vez sean menos las destilerías en operación por falta de recursos que se requieren

para realizar la reparación y mantenimiento de los ingenios y en particular de sus destilerías.

-

~

5.3.2 Principales destilerías en operación

Durante la zafra 1997/98, operaron solamente 14 destilerías, prácticamente menos de la mitad

de las que funcionaron hasta hace todavía unos cuantos años (Cuadros 24).

Cuadro 24. Producción de las destilerías existentes en México 1991-1998

Ingenio

No. de Ingenios San Cristobal San Nicolas Aaron Saenz Tamazula Constancia El Mante Pujiltic Emiliano Zapata El Potrero La Providencia independencia El Carmen La Joya Calipam San Pedro Los Mochis Cuatotolapan Alianza Popular Rosales San Jose de Abajo Tala Santa Clara Puga Santa Rosaha Casasano La Abeja San Gabriel El Molino San Sebastian San Miguelito Dos Patrias Mahuixtlan ___-

Fuente: Elaboración pr

1991192 1992193 1993194 1994195 1995196 31 25 23 18 18

7385660 9609139 6556021 6841204 7363013

1996197 1997198 19 14

7930627 7704633 3371522 4971098 4958000 1853380 2642500 3404771 4444291 941346

2535000 1827000 1565714 1796000 775294

2382576 3628174 3314000 3298274 2188616 2142500 2268191 1787820 1585400 1465921 1139606 293110

1065900 874480 781132 154500 150000

a con datos

6570385 6093440 5688720 5014163 4702935 4257032 2677301 2504175 2153300 2145300 I820000 1036618 757019

0 0 O O O

2854954 2516225 4790293 5212252 6205960 5867518 5338500 4910685 4437550 4571719 5955065 6861000 6106326 4165300 5635150 3139624 2407000 3444742 3040694 1575200 4516000 3050915 4726590 3730300 4275000 3464656 4131529 4055732 1955533 3187000 4233195 3880819 3814132 4000931 3440397 1315788 2349374 2086969 1755051 2096943 2593800 848500 2859700 2944600 1951900 1956300 1897000 921800 1076000 3131200 2526001 2584813 O O 1833000 1620900 1537500 1390820 700495 973000 583518 785458 192629 506774 842598

1359000 3648787 4216104 3431000 2759000 O O - 0 O O

3288700 3152900 3120080 3192000 1814300 1778612 O O O O 2519565 O O O O 2468000 1891000 O O O 1850469 1115167 O O O

O O O 0 O O O O O O

1419831 1280506 O O O 984666 992221 1296860 365427 O

1050975 1129400 1231800 1125800 273217 O O O O 0

933324 543881 246407 79887 81073 0 O O 0 O

424200 579400 O O 654325 0 O O O O

de la CNlAA, 1998


I

naYlC0 i ’ L 4 ISDUSITU.4 AlUArDl.4L DE bTAhrO~

La ubicación geográfica de las destilerías que operaron durante la zafra 1997/98 se ilustra en

la figura 3 1

8

O

Figura 30. Producción de las destileiías que operaron en zafia 97/98

Fuente: Elaboración propia con datos del Cuadro 24

5.3.3 Importaciones y Exportaciones

Los principales paises de donde provienen tanto exportaciones como importaciones son

Francia y Estados Unidos, aunque en 1998 Francia no presento actividad comercial con

México (Cuadro25)

Cuadro 25. Importaciones y exportaciones de México 1997-1998 -

I - Francia I 400 I O I - Estados Unidos


5.4 Problemática de la agroindustria azucarera mexicana

Durante 1998, México presentó un superávit de producción de azúcar de más de medio millón

de toneladas resultado de la privatización y expansión de la industria mexicana del azúcar, así

como por el desplazamiento de las exportaciones estadounidenses de fnictosa. La

Competencia de jarabes de mía en alta fnictosa(JM.4F) frente al azúcar implica en el mediano

plwo no solo la quiebra de los 22 ingenios menos productivos sino también la reducción de la

producción azucarera de los que sobrevivan.

El efecto en su conjunto sena la pérdida de 150 mil empleos directos y de activos con un

valor de aproximadamente seis mil millones de dólares; daño directo (o indirecto) a 2.5

millones de personas. Además de lo anterior, se tiene que se dejaría de producir una tercera

parte de los requerimientos del mercado nacional; esto considerando que para la zafra

1998/99, se debe acortar la producción como resultado de un acuerdo firmado por la industria

y los cañeros a fin de reducir los excedentes de azúcar (El Financiero, México; Septiembre 2

de 1998:2.3).

Según cálculos de la Unión Nacional de Productores de Caña (üNPC) de la Confederación

Nacional Campesina, de los 61 ingenios del país 22 dejarían de operar y la pérdida de sus 1 IO

mil empleos provocará daños en sus 65 1 mil personas dependientes; esto, en varios estados de

la República (Campeche, Michoacán, Morelos, Oaxaca, Puebla, Sinaloa y principalmente,

Veracruz) (El Financiero, México; Septiembre 2 de 1998:23). ~

La superficie cañera afectada por tal situación sería de 11 5 mil 825 hectáreas, lo que

representa el 20% de la producción nacional de caña, con un valor de poco más de mil 90

millones de pesos. Asimismo, dejarían de producirse 865 mil 427 toneladas de azúcar, es

decir, 17 por ciento menos respecto a la zafra récord de 5 1 millones de toneladas obtenidas

en 1997/98 (El Financiero, México; Septiembre 2 de 1998:23).

Indudablemente, la competencia de la alta h c t o s a es ventajosa debido a que cuenta con

subsidios del Gobierno de Estados Unidos. No obstante, la cuota arancelaria que debe pagar

~. 102


para entrar a México seguirá fluyendo y se espera que llegue a las 600 mil toneladas (El

Financiero, México; Septiembre 2 de 1998:23).

El cierre de al menos 15 ingenios del país es un problema que se ha venido confrontando

desde hace algún tiempo. Las importaciones de alta fiuctosa colocan a México en condiciones

de franca desventaja comercial y desgraciadamente, será una amenaza constante en contra del

futuro de muchos ingenios del país. I

5.4 Problemática y perspectivas del comercio mundial de etanol

El etanol es un producto que forma parte de la tendencia mundial ante el proceso de

liberalización. Tal situación como fue convenida en la Ronda de Uruguay del GATT

(Organización Mundial de Comercio a partir de 1995), debido a que este producto puede ser

producido a partir de cultivos agrícolas. Sin embargo, se desconocen las condiciones del

GRIT para esta industria.

En la octava Ronda de negociaciones celebrada en Uruguay, se planteó la reestructuración de

un nuevo organismo que dirigiera las relaciones comerciales del mundo, las cuales se tornan

cada vez más complejas. A partir del 1’. de enero de 1995, se propuso llamarle Organización

Mundial de Comercio para sustituir al GATT (Vega, 1997).

Una vez que comienza a ser efecgvo dicho proceso se incluyen todos los productos agrícolas

contenidos en los capitulos 1 a 24 de la lista estandanzada conocida como sistema

harmonizado, que incluye el valor de las tarifas para estos productos. Como producto agncola

el etanol ocupa la posición 22.07. En contraste, los acuerdos de la Unión Europea convienen

que no importa si el etanol es de origen agrícola o sintético (Berg, 1998).

El GATT (Acuerdo General de Aranceles y Comercio) tiene cuatro puntos importantes:

-

-

- -Reducción de apoyos internos y,

- Reducción del subsidio a exportaciones

Reducción de la protección arancelaria;

Mínimo acceso para terceros países;


MEXICO Y LA INDíJSTRlA MUNDIAL DE ETANOL

Para todos los productos agrícolas fue convenido (dentro del GATT) que cualquier barrera en

el comercio tenía que ser cambiada a tarifas fijas; y en una segunda etapa, estas tarifas tenían

que disminuir a 36% en el periodo comprendido entre 1995 y el año 2000.

En la medida que el acceso mínimo sea afectado, los países signantes del GATT están

obligados a abrir sus mercados a cierto porcentaje de su demanda interna. Para la Unión

Europea, el acceso mínimo para el etanol ha sido fijado en 3% de su consumo interno a partir

de 1995. Sin embargo, puede incrementarse a 5% en el año 2000. Esta obligación pareció no

tener cambios importantes, en la Unión Europea a principios de los noventas. Además, la

clausula del acceso mínimo se aplica solamente a productos que son regulados por la

Organización Mundial de Comercio (OMC); por consiguiente tal sistema no se aplica para el

alcohol de la Unión Europea y como tal no es una restricción abligatoria.

3

Por otra parte, a medida que los apoyos internos sean afectados, el GATT prevee una

disminución de tarifas del orden del 20%, esto significa que los apoyos destinados a

productos agrícolas serán reducidos a 20%. Por tal razón, que los países miembros del GATT

deben decidir cuando eliminar tales apoyos.

En el caso del subsidio a las exportaciones de productos agrícolas, el GATT estipula que

deben reducirse a 21% en términos del valor y a 36% en términos del volumen. Debido a la

carencia de una organización de mercado para el alcohol de la Unión Europea, no hay

restitución a exportaciones por ventas de alcohol a otros países. Sin embargo, el subsidio a

exportaciones de alcohol de vino puede ser afectado por el GATT, pues las cantidades

destinadas al comercio mundial tendrán que disminuir tanto en valor como en volumen en el

año 2000.

El impacto global es la reducción de tarifas convenidas en el GATT, con consecuencias

directas para la industria de etanol de la Unión Europea La estructura comercial muestra que

el grado de protección arancelaría es suficiente pero estas tarifas deberán disminuir a un

dígito.


MEXICO P U INDUSTR/A MUNDIAL BE ETANOL

El GATT es un proceso, el acuerdo firmado al f ind de la Ronda de Uruguay fue solamente el

principio. La creación de la Organización Mundial de Comercio permitió hacer mayor énfasis

en materia agrícola de tal forma que los esfuerzos por alcanzar están orientados hacia un

sistema de comercialización que pueda ser realmente emprendido Esto significa que las

medidas de protección y apoyo tienen que disminuir en el futuro.

I

Tomó siete años concluir las negociaciones de la Ronda de Uruguay, y aunque este acuerdo

coloca las bases para las negociaciones futuras, el proceso será largo y probablemente dificil.

Según Berg (1998), hay dos importantes obstáculos para poder alcanzar nuevos acuerdos

dentro de la OMC: el surgimiento de acuerdos bilaterales en el comercio y la actual

turbulencia economica.

. ..

Las áreas de libre comercio, durante los últimos diez años se han expandido alrededor del

mundo. La Unión Europea (E), el Tratado de Libre Comercio de América del Norte

(TLCAN), el Mercado Común del Sur (Mercosur), el Pacto Andino y la Asociación de

Naciones del Sudeste Asiático (ASEAN) son algunas de las más familiares.

Algunas de las aseveraciones que impiden el progreso hacia la liberalización global son las

siguientes:

a) Las áreas de libre comercio extienden privilegios a miembros del bloque en vez de reducir

los apoyos.

b) Se reducen apoyos a los países que destinen grandes envíos al mercado mundial.

c) La formación de coaliciones poderosas dentro de la OMC.

En este sentido, los bloques de libre comercio no afectaran al GATT pero pueden retrasar la

próxima ronda de negociaciones comerciales, por lo que debe asumirse que llevara más

tiempo firmar nuevos acuerdos en materia comercial.

Las perspectivas del etanol están en términos de producción y comercialización. El

crecimiento de la producción depende del desarrollo del mercado del alcohol combustible, el


A4LXICO Y 01 IADVSTRIA MUhDM DE ETANOL

cual esta encabezado por el Programa brasileño (Proalcool) y el esquema gasohol de los

Estados Unidos. Ambos países, sin lugar a dudas dan un paso importante en su producción a

principios de los ochenta y el fuerte crecimiento se da a mediados de los 90's.

Durante 1998, la producción alcohol combustible sufrió un revés debido a la crisis en sector

alcoholero brasileño, misma que no pudó ser compensada por el programa de alcohol

combustible de Estados Unidos pese al gran crecimiento que ha presentado en los últimos

años. Aunque los programas de biocombustible gozan de apoyos politicos, no hay incentivos

importantes a sus esquemas de producción.

I

Se prevé que habrá una fuerte subida para el etanol de los Estados Unidos en el año 2000. Los

nuevos proyectos esperan contribuir con un consumo de poco más de 280 millones de litros

de etanol (Berg, 1998). La anterior se basa en un pronóstico con aseveraciones bastantes

conservadoras.

Tanto en California como en México se presenta un mercado prometedor para el etanol que se

fabrique en Estados LJnidos; en ambos casos se debe establecer un mercado permanente. Por

otra parte, el programa de alcohol brasileño ha demostrado ser resistente en el pasado a

presiones externas y se considera que seguira haciendoló, aunque lo haga en una estructura de

mercado seriamente modificada

La producción mundial de etanol presenta un volumen de comercio y flujos comerciales muy

variados. Por ejemplo, se deben ver por separado las aplicaciones que tiene el etanol ya que

actualmente es usado como combustible, usos industriales y para elaborar alcohol potable;

además debe ser acentuado que el etanol combustible es producto agrícola con medidas

proteccionistas. Lo anterior, es importante de considerar debido a que no se tiene un mercado

consistente para este producto.

Los programas del etanol combustible han permitido crear una demanda adicional para los

agricultores ya que este se obtiene principalmente de fuentes vegetales. No obstante, un

programa de bio-combustible incurre generalmente en altos costos y es completamente

I06


injustificable si el capital es destinado a cubrir las importaciones. Consecuentemente, el

comercio será limitado a alcohol industrial y potable. Como el desarrollo de estos mercados

es menos notable, la perspectiva para el volumen en el comercio mundial no es afectado por

el crecimiento de tarifas. De hecho, puede haber icontecimientos especiales que conduzcan a

negociar mayores volúmenes de etanol en un año específico, basta con citar el aumento en los

precios del petróleo I

El hecho de que el volumen de alcohol demandado por mercado mundial sea menor a la

producción permite realizar programas internos relacionados con el uso de etanol como

combustible y para abastecer la propia demanda interna.

Se auguran posibles cambios en la dirección de los flujos comerciales de alcohol. Hasta antes

de 1990, los flujos del comercio mundial eran un asunto ordenado, destacando lo siguiente:

- Grandes envíos de etanol de Arabia Saudita a los Estados Unidos y de Sudáfrica a Brasil

Pequeños envíos de la Unión Europea a países del Caribe y Estados Unidos.

En Asia, Japón h e el centro de la actividad comercial.

-

-

Lo anterior, cambia notablemente a mediados de los noventas debido a las siguientes razones:

- La desintegración de la Unión Soviética, resultando en importaciones masivas de alcohol.

Mayor cantidad de caña destinada en Brasil, para elaborar alcohol combustible a causa de

los bajos precios del azúcar. Además, el aumento.de su producción permitió destinar

mayor cantidad de alcohol al mercado de exportación.

Mayor demanda de etanol en países asiaticos, principalmente Japón y del Corea del Sur

-

-

Después del año 2000, pueden eliminarse las barreras comerciales cambiando los flujos de

comercio del alcohol. Hay cierta evidencia de que la afluencia de etanol del ACP (paises de

Africa, el Caribe y Pacifico) a la Unión Europea esta en ascenso. Esto podtia continuar en el

I07


futuro. Por otro lado, el etanol sudafricano está buscando nuevos mercados una vez que el

mercado para alcohol brasileño ha presentado una fuerte declinación.

Los Estados Unidos continuaran siendo el principal abastecedor de alcohol de grano y

probablemente se tengan envíos importantes a países miembros de la exunión Soviética, los

cuales demandan íüertemente este tipo de alcohol. z

La India puede emerger como un abastecedor de etanol, en respuesta al problema que enFrenta

la industria del azúcar y fa industria dealcohol.

La industria mundial de etanol se está moviendo hacia un mercado verdadero. El comercio

mundial y la producción estan seriamente distorsionados. Los privilegios se encuentran

profundamente atrincherados y esto, no es probable que cambie rápidamente. Sin embargo, el

paso de la consolidación de la industria se está acelerando en muchas partes del mundo y los

nuevos competidores de gran alcance están emergiendo. Será natural que miren más allá de

los límites de sus mercados nacionales.

En tal ambiente, la situación en el mercado mundial pasará a un punto de mayor interés.

I O8


POSJBIiiDAD DE USO DE ETiOllOL COMO C O A 4 B U S T l B L X E N ~ C O

VI. POSIBILIDAD DE USO DE ETANOL COMO COMBUSTIBLE EN MEXICO

La idea de utilizar etanol en las gasolinas mexicanas no es nueva. En 1996, la Comisión

Nacional para el Ahorro de Energía (Conae) inició estudios relacionados con la posibilidad de

usar etanol como aditivo en la gasolina. Sin embargo, su uso como combustible resulto no ser

viable debido a que su costo era mayor en comparación con el de la gasolina. El antecedente

en México, es que dichos estudios estaban basados en el uso del jugo y mieles de caña como

materias pi-¡mas para la producción de etanol (F.O Licht,Vol. 35, No 11, 1998a).

El surgimiento de la propuesta hecha recientemente por el Jefe de Gobierno del Distrito

Federal, Cuauhtémoc Cárdenas ha sido planteada desde otro punto de vista, el de salud pues

el uso de este compuesto permite reducir las emisiones contaminantes de los vehículos

automotores. Por otro lado, se apoyaría a una industria tan importante en el país como lo es la

industria azucarera.

El uso de etanol en México, es una medida que por el momento se aplicará solamente en el

Distrito Federal; por consiguiente, no pretende sustituir un gran volumen de hidrocarburos

derivados del petróleo sino solo complementarlos, formando parte de la gasolina en una

proporción que como máximo alcance el 10% en volumen

En 1991,’Pemex inició el uso de metil-terbutil-éter (MTBE) como componente de las

gasolinas que se consumían en la ciudad de México en una proporción de 5% en volumen,

cantidad equivalente a un contenido de oxígeno de 091% en peso. El empleo de este

oxígenante contribuyó a elevar el número de octano y además, permitió eliminar el uso del

tetraetilo de plomo en las gasolinas

El programa tiene como propósito abrir una parte del mercado de carburantes a la

agroindustria azucarera contribuyendo de manera importante a la solución del grave problema

de deterioro del campo mexicano que resultó afectado por los cambios macroeconómicos

adoptados ante una economía de mercado y apertura comercial de México con los países del

Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN)

-


México, que desarrolló por siglos la cultura del cultivo de la caña de azúcar, ha visto que con

la conjugación de la crisis, congelación del precio de venta del azúcar y falta de

diversificación de su producción se han reducido significativamente las áreas de cultivo de

caña y han tenido que cenar algunos ingenios, dejando sin ocupación a miles de campesinos y

obreros de las regiones cañeras.

I

La modernización de l a industria azucarera nacional lleva implícita, la adopción de las

tecnologías de punta que durante décadas dejó de incorporar nuestro país debido al alto precio

y a su producción con precios congelados que aparentemente beneficiaban a los sectores más

pobres de la sociedad, pero que en la realidad, por la ineficiencia de una industria retrasada,

no podían derramar un verdadero beneficio social.

Está probado a nivel mundial que la industi-ia agroquímica puede tener un papel

complementario impoaante como fuente de energéticos renovables, para uso como

carburantes de automóviles. Existen ejemplos claros de este papel complementario en Brasil,

Estados Unidosy algunos países de Europa.

Es necesario que en México se aproveche la tecnología disponible, de tal manera que además

de etanol se produzcan cantidades importantes de energía eléctrica, de forma tal que el

binomio cañaveral-destilería de etanol, sean u n eficiente y afinado mecanismo que convierta

a la energía solar y al agua aplicada al campo, - en dos energéticos renovables carburante

líquido y electricidad Tanto el bagazo de la caña como las vinazas que son subproductos de

industria azucarera deben ser aprovechados íntegramente en forma valiosa

6.1 Consideraciones energéticas

El mejor indicador del grado de desarrollo de cualquier país lo constituye su consumo de

energía y su eficiencia de aprovechamiento energético. Sin duda el gran reto para la

humanidad en el futuro es el abastecimiento suficiente y adecuado de las enormes cantidades

de energía que demandará la creciente población. -


POSlBlLIDAD DE USO DE ETNOL COMO COMBUSTIBLE ENME.UC0 - ~

Es importante señalar que México depende principalmente del petróleo como fuente de

energía primaria. Las aportaciones durante 1994, de cada fuente se indican en el Cuadro 23

Cuadro 26. Fuentes de energía usadas en México . _

I Hidrocarburos I 85.6 I Leña y bagazo de caña Hidroeléctricidad Carbón Geotermia

5.6 3.6 3.3 1 .o

b o e l e c t r i c i d a d I 0.9 Fuente: instituto Nacional de Ecologia @NE), 1996.

Las reservas probadas de hidrocarburos durante 1996 se estimaban en 62 mil millones de

barriles de petróleo, volumen suficiente para abastecer de energía al país durante los próximos

SO años (INE, 1996).

Sin embargo, existe en la actualidad la tendencia generalizada de utilizar de manera cada vez

más racional la energía, sobre todo la que proviene de fuentes no renovables como el petróleo.

La circunstancia de que nuestro planeta todavía conserva reservas importantes de petróleo,

gas y otros combustibles fósiles, siguen haciendo poco competitivas otras fuentes alternativas

de energía, como las renovables de origen agrícola o agroindustrial. A pesar de ello, los

energéticos renovables cobran cada vez mayor importancia, a medida que el petróleo se

vuelva más dificil y más caro de extraer

6.2. Consumo actual de gasolina en México

Durante 1998, Petróleos Mexicanos (Pemex) alcanzo una producción promedio de 41 1.9 mil

barriles de gasolina por mes, cantidad que no incluye la producción de naftas. Nafta, es el

nombre genérico aplicado a productos de petróleo parcialmente refinados y a productos

líquidos producidos a partir de gas natural (Hawley, 1975).

El consumo que se presenta en el Cuadro 27, corresponde a las gasolinas Pemex Magna y

Pemex Premium Como se puede observar, el consumo presento altibajos importantes en

1998. dándose el máximo consumo en el mes de diciembre (554.8 mil barriles por día). El

valor promedio mensual fue del orden de los 3,286. 1 millones de pesos

-


Cuadro 27. Producción y consumo de gasolina en México durante 1998.

Miles de barrilcs poi- did pronicdio Fuente: Elaboración propia de acuerdo a indicadores petroleros marzo 1999 de Petróleos Mexicanos.

Como se puede observar en la Figura 3 1, el consumo de gasolina fue mayor que la producción

realizada durante 1998 (Cuadro 27), debido a que la demanda ha superado la capacidad de

Petróleos Mexicanos para refinar gasolina. La gasolina que se importa proviene de Estados

Unidos.

112


POSlBII,iD...ID DE USO DE ETANOL COMO COMHUSTIBLi? EN MEXICO

Las importaciones realizadas incluyen metil-terbutil-éter (MTBE), el cual es usado en la

formulación de gasolinas. Las exportaciones incluyen gasolinas naturales, pentanos, gasolinas

términada y componentes de bajo octano. En cuanto a precio, se tiene que para el mes de

diciembre de I998 la gasolina Pemex Magna alcanzó un precio - de 4.25 mientras que para la

Pemex Premium fue de 4.68 pesos por litro.

I

El bajo crecimiento reciente en el consumo de gasolinas, fue en parte producto de la política

de elevación del precio doméstico de los carburantes para hacer mas racional su consumo y

lograr una nivelación con los precios domésticos de nuestro vecino del norte; también fue un

reflejo de la crisis económica provocada por las medidas de austeridad tomadas para reducir

la inflación interna anual a una cifra inferior a los dos digitos.

6.3 Proyección de la demanda de gasolina aufomofriz en Mexico

El consumo de gasolina automotriz durante 1998 fue de 511.6 mil barriles por día, cantidad

mayor a la registrada en 1997 que fue de 497.8 mil barriles por día. Este crecimiento significa

solo un aumento anual de casi el 3%. Hasta marzo de 1999 el consumo registra 505.8 mil

barriles por día (Cuadro 28).

Cuadro 28. Consumo de gasolina en México periodo 1980-1998


I’OSIBILIDAC DE USO DE ETANOL COMO CO,\WUSTIRL.E EN MESIC0

Con objeto de calcular evalución futura de la demanda de gasolina, se aplicó el método de

regresión lineal simple, que de acuerdo al comportamiento histórico considerado (1980- 1998)

(Cuadro 28), permita calcular la evolución del consumo de gasolina en el periodo

comprendido entre 1999 y 2009. , -

En relación con las variables consideradas para la obtención de la ecuación de la tendencia

histórica de la demanda (Figura 32), se tomó como variable dependiente al consumo de

gasolinas (CG) e independiente al tiempo (T), lográndose obtener la siguiente ecuación:

I

CG =-24 566.1586 + 12.557368 (T)

Con un coeficiente de correlación (r) igual a 0.919046.

1979 1981 I%.: 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999

Figura 33. Consumo de gasdim en México sene 1980 - 1998.

Fuente: Elaboración propia con datos del Cuadro 28

Los valores obtenidos parz la demanda de gasolina automotriz para el periodo 1999-2009 en

México, se muestran en la Figura 33 y Cuadro 29. Un aspecto significativo de la demanda de

gasolina, es el hecho de qcie la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) consume

casi la cuarta parte de la demanda total del país

I14


1999 2000 2001 2002 2003 2004 ZOOS 2006 2007 2008 2009

Figura 34. Proyección de la demanda de gasolina en Mirico 1999-2009

Fuente: Elaboración propia con datos del Cuadro 29.

6.4 Determinación del volumen requerido de etanol

Con base en la proyección de la demanda realizada, se tiene que para 1999 el consumo de

gasolina en México será de 536 mil barriles por día. Dado que la propuesta de uso de etanol

como combustible se aplica, por el momento, solo al Distrito Federal se determinó solo el

volumen requerido de etanol para la ZMVM. Para detekinar dicho volumen, se ha

multiplicado dicha demanda por O. 1 que corresponde a una proporción de 10% de etanol en la

mezcla con gasolina

Cuadro 29. Demanda total de combustible para.el país y ZMVM 1999-2009 -

Fuente: Elaboración propia


POSIBILIDAD DE USO DE ETANOL COMO COMBUSlIBLE ENMEUCO

La proyección de la demanda indica que el volumen promedio de consumo de gasolina para la

Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) es 134 mil barriles por día (1 barril

equivale en forma aproximada a 160 litros), cantidad equivalente a 21.44 millones de litros al

día Considerando 10% de etanol en +a mezcla con gasolina se tiene-que se requieren

2,144,000 litros de alcohol anhídro por día o bien 785,560,000 litros por año.

I

Se deberá considerar- la conveniencia de que el alcohol anhidro requerido (785,560,000 litros),

deberá elaborarse durante todo el año, de manera simultanea al consumo.

La utilización por Pemex de componentes oxigenados de alto octano se inició en el año de

1990 incorporando 5% de MTBE. El etanol que se use pretende remplazar a este oxigenante.

Por otro lado, es una prioridad de carácter económico tener que usar en las gasolinas de

México compuestos oxigenados, ya que representan un elevado costo de divisas el pretender

llevarlo adelante con base en oxigenados de importación.

Es claro que dentro del marco del TLC, la producción de etanol de caña tiene que ser

competitiva y lo que es más importante con precios similares o un poco inferiores a los de

EUA y Canadá que los obtienen a partir de granos de maíz.

Petróleos Mexicanos tiene por razones del TLC, disminuir los rezagos en la calidad de las

gasolinas respecto a las que se producen en los países vecinos de Norteamérica, por ello que

la opción de usar mezclas de etanol o en su caso demandar materia prima para elaborar

compuestos oxigenados, es importante de considerar.

6.5 Proyección de la producción de alcohol en México a partir de la agroindustria azucarera.

Con objeto de estimar la producción potencial de alcohol a partir de las mieles finales, se

presenta un balance estimado para determinar la cantidad de miel final que se puede destinar

para elaborar alcohol anhidro (99.7"G.L.).


POSlElLíD.4D DE USO DE ET4NOL CO,tcO C0wBUSTfñi.E ENAfLZUCO

Cuadro 30. Balance estimado de miel final zafra 1997198

agropecuarios e industrial Remanente de miel fmal para elaborar alcohol anhidro

Fuente: GEPLACEA, 1999. 1 1,038,000 z

El balance indica que existe un remanente de miel final de 1,038,000 toneladas, que pueden

ser utilizadas para producir etanol anhidro. Dado que el rendimiento en destilería durante la

zafra 97/98 fue de 232.79 litros de alcohol por tonelada de miel final, se podrían producir

241,600,000 litros más de alcohol.

El requerimiento de etanol para cubrir la demanda de gasolina de la ZMVM es de

782,560,000 litros, por lo que quedarían por producir 540,960,000 litros, los cuales podnan

producirse usando jugo de caña o mieles A y B.

Por lo anterior y considerando lo siguiente:

-

-

se tiene que, se requieren 7,212,800 toneladas de caña para producir alcohol que pueden

cultivarse en cerca 98 mil hectáreas de la superficie cañera actual, es decir, 15% de la

superficie nacional de caña.

Se producen 75 litros por tonelada de caña y,

Que se producen 74 toneladas de caña por hectárea (zafra 97/98)

La producción de alcohol a partir de caña sería durante la época de zafra (enero a junio) y en

época de reparación (julio a diciembre), producir el alcohol restante con mieles A, mieles B y

miel final almacenada en los ingenios.

La infraestructura existente en México para la producción de etanol son 29 destilerías, aunque

durante la zafra 97/98 solamente operaron 14, prácticamente menos de la mitad (Cuadro 3 I) .


pOSI%iLIDAD LIE USO DE Ei’ANOL COMO COMBUSTIBU EN MEXICO

Cuadro 31. Indices de operación de las destilerías que operaron en la zafra 1997198

Calipam, Pue. Constancia, Ver. El Carmen, Ver. El Mante, Tamps. Potrero, Ver Emiliano Zapata, Mor. independencia Ver. L a Joya, Camp. L a Providencia, Ver. Pujiltic, Chis. San Cristobal, Ver. San Nicolás, Ver

t

8,000 30,000 18,000 24,000 I8,OOO 16,500 15,500 14,000 21,000 20,000 70,000 40,000

Tainazula, Jal. 25,000 I Y O T A L 348,500 Fuente: GEPLACEA, 1999.

2,920,000 10,950,000 6,570,000 8,760,000 6,570,000 6,022,500 5,657,500 5,110,000 7,665,000 7,300,000

14.600.000 25,550,000

, I

- 9,125,000 127,202,500 -

El Cuadro 32 muestra a las destilerías que no operaron en 1998 pero que están en condiciones

de operación, algunas previa rehabilitación.

Cuadro 32. Indices de operación de las destilerías que no operaron en la zafra 1997/98

. San Sebastian, Mich Santa Clara, Mich. Casasano, Mor. El Molino, Nay. Fuga, Nay. Alianza Popular, S.L.P. Mochis, Ski. Dos Patrias, Tab. Cuatotolapam, Ver. San Gabriel, Ver. San José de Abajo, Ver. San Miguelito, Ver. ** San Pedro, Ver. Rosales, Sin. ** Tala, Jal. **

* Requierc rehabilitación TOTAL

Fuente: GEPLACEA. 1999.

12,000 8,500 15,000 9,500

28,800 26,400 4,600 24,500 8,000 15,000

25,000 8,500

25~000

4,380,000 3,102,000 5,475,000 3,467,000 10,512,000 9,636,000 1,679,000 8,942,500 2,920,000 5,475,000 3,102,500 9,125,000 9.125.000

, I

14,500 5,292,500 2 3 ; , 3 0 0 4 84,789,500


POSIBILIDAD DE USO DE ET4NOL COMO COMBUSTIBLE EN MEXICO

Con base en la información presentada en los Cuadros 3 1 y 32, se tiene que la capacidad

instalada de las 29 destilerías se estima en 580,000 litroddía. Si dichas destilerías trabajaran al

100% de su capacidad instalada durante todo el año se tendría una producción potencial de

211,992,000 litros de alcohol Sin embargo, tal cantidad solamente cubriría % _ el 27% de los

requerimientos de alcohol para 1999.

I

Es evidente que la capacidad instalada actualmente es insuficiente para cubrir los

requerimientos de etanol de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM). De acuerdo

con GEPLACEA (1999), se miisidera que un tamaño de destilería apropiado podría ser de

100,000 litros por día, solo que implica hacer una inversión del orden de los $59 millones de

pesos poi destilería

6.6 Costo de producción y precio de venta del alcohol en México

Para determinar el costo de producción de alcohol, se ha tomado la elaboración a partir de

mieles finales, a un precio de $20 dóiares/ton ($200 pesos m d t o n ) . Considerando un

rendimiento en alcohol de 250 litros por tonelada de miel final, resulta un costo de $0.80

pesosllitro de alcohol por concepto de la miel Otros conceptos se refieren al costo de la

deshidratación del alcohol, manejo de efluentes (vinazas) y maquila.

Cuadro 33. Costo de producción de alcohol anhidro en México ($nitro)

Fuente GEPLACEA, 1999.

El costo de producción de alcohol a partir de jugo de caña, varía segh el precio de la caña

que se acuerde con los productores, ya que puede variar de acuerdo al precio del azúcar

(KABE) que se tome, el cual puede ser desde un valor de $1,800 pesos por tonelada de azúcar

del mercado mundial (exportación) hasta $3,739 33 por tonelada de azúcar, que fue el precio

oficialpara efecto de liquidación de la caña en la zafra 97/98 (GEPLACEA 1999).


POSIBILIDAD DE USO DE ETAh'OL COMO COA4BUSTlBLE ENAiiZAKO -

Por lo anterior, se considera importante fijar un precio a la materia prima que se utilice

directamente para la producción de alcohol, tomando en consideración el problema de las

exportaciones de azúcar y la conveniencia de no limitar la superficie cañera de México.

Por lo que respecta al precio de venta, no se tiene una evaluación económica lo

suficientemente confiable. Según Enríquez (1998b), el litro de etanol podía ofrecerse (en

noviembre del año pasado) a $3.50 pesos, precio muy semejante al de la gasolina en el

mercado domestico.

I

6.7 Razonesdeuso

Con base en el estudio realizado por Garcia et al (1995), existen varias razones de carácter

ecológico, socioeconómico y de conservación de energéticos no renovables, para que en

México se establezca como necesario el uso de etanol (o en su caso de ETBEj como

componente oxigenado de las gasolinas para automóvil, el cual es congmente con la política

que en materia ecológica nuestro Gobierno ha implantado en favor de la producción de

combustibles más limpios.

Razones de carácter ecológico están:

- La creciente tendencia mundial hacia el uso de compuestos portadores de oxígeno

(principalmente alcoholes y éteres), como componentes de las gasolinas para automóvil,

con el objeto de elevar el índice de octano, de asegurar la combustión completa de los

hidrocarburos hacia bióxido de carbono y agua con máximo aprovechamiento de la

energía de combustión y, finalmente, la eliminación casi total de las emisiones de

hidrocarburos no quemados de monóxido de carbono, de óxidos de nitrógeno y de

material particulado en los gases de escape de los autos, contaminantes de la atmósfera.

- Esta tendencia mundial constituye lo que se ha dado en designar como reformulación de

las gasolinas y comprende un particular interés en el uso de compuestos oxigenados

renovables - como el etanol y el ETBE, los cuales inclusive han sido aceptados por la

industria automotriz desde tiempo atrás.

I20


POSIBILIllAD DE USO DEETANOL COMO COMBUSlIBLE E N M M C O

- Colocar a México entre los países que más cuidan la atmósfera de sus ciudades y la salud

de sus habitantes La administración de los Estados Unidos por conducto de la Agencia de

Protección Ambiental (EPA), ha legislado para hacer del etanol y del ETBE a m a s

eficaces y definitivas para combatir el “smog” en las grandes ciudades. Desde hace varios

años la EPA ha obligado a que la gasolina empleada en áreas con severa contaminación

del aire contenga oxígeno combinado bajo la forma de un alcohol o bajo la forma de un

éter, asimismo, que cada vez mayor porcentaje de oxigenados provengan de fuentes

renovables.

I

- A partir de enero de 1995 se exigió en los Estados Unidos que por lo menos el 15% de los

oxigenados sean derivados agroindustriales; esta proporción se elevó ai 30% en 1996 y en

años posteriores tal vez continue creciendo.

- Necesidad de aplicar en México esfuerzos cada vez más eficaces para limpiar la atmósfera

de la zona metropolitana del Valle de México (ZMVM) y extender estos esfuerzos a las

otras ciudades del país, que como la capital de la República sufren de la contaminación

atmosférica.

- La adopción de una política de reformulación y oxigenación de la gasolina que se

consume en todo el país debe culminar con una legislación que exiga que la gasolina

contenga 2.7% en peso de oxígeno combinado en la ZMVM y 2.0% en peso en el resto

del país. Esta política sería la culminación de los avances y grandes esfuerzos realizados

durante los Últimos 20 años por el Gobierno de la República, a fin de atenuar los efectos

de la contaminación, reduciendo las enfermedades respiratorias y otras consecuencias

nocivas sobre la salud de los habitantes de nuestras urbes con intenso tráfico vehicular.

Razones de carácter socioeconómico:

- Cambiar el escenario actual de ineficiencia y desaprovechamiento del campo, derivado en

la crisis de la década de los 80‘s y principios de los ~ O ‘ S , la cual dejó abandonadas tierras

de cultivo de caña, ingenios parados y una alta desocupación de campesinos y

trabaiadores que viven serios problemas de pobreza y marginación. Reactivar el campo -


POSIBILIDAG DE USO DE ETXNOL COA40 COMBOSTIBU EN AL!iUCU

mediante la realización de proyectos agroindustriales que eviten migraciones rurales y

sean generadores de empleo y de riqueza.

- La fabricación de etanol pretende mejorar la economía del ingenio azucarero donde instale

o habilite una destilería que producza alcohol anhidro. El costo de instalar una nueva

destilería que incluya una colunma deshidratadora es del orden de los $59 millones de

/pesos. Por lo tanto, las inversión requerida para las 14 destilerias que operaron en la zafra

1997/98 sería de 826 millones de pesos

- Reducir inversiones y gastos del sector salud al abatirse enfermedades causadas por

contaminación.

- Aliviar presiones de inversión al sector público para obtener hidrocarburos, debido a los

volúmenes que puedan ser sustituidos por etanol y ETBE.

- Beneficiar la balanza comercial al reducir la importación de MTBE para su uso corno

componente.

- Abrir una nueva vía exportadora de vida ilimitada de la agroindustria del etanol.

- El uso del ETANOL no afecta los ingresos de la industria petrolera

Razones de conservación de energéticos no renovables: -

- El enorme uso de derivados del petróleo (gasolina y diesel) como fuente primaria de

energía, que ha generado el clamor de científicos, ecologistas y gobernantes sobre la

necesidad de sustituirlos, o por lo menos complementarlos, con otros energéticos,

primordialmente renovables que causen un menor impacto ambiental.

- El petróleo es un recurso natural no renovable que tomó millones de años para SU

formación y acumulación en el subsuelo antes de ser extraído por el hombre. Todo

esfuerzo para retrasar su agotamiento es merecedor del máximo apoyo. -

12%


ANAILIS DE LA POSIBEIDAD DE USO DE ET.4hOL COMO COMBKJSTI8L.E EA'MMICO

Vil. ANALISIS DE LA POSIBILIDAD DE USO DE ETANOL COMO COMBUSTiBLE EN MEXICO

La industria azucarera mexicana se encuentra actualmente en un serio dilema: segiiii

creciendo en forma continua, que la puede llevar a un colapso económico, por la desordenada

comercialización, o desarrollar alternativas que permitan la producción a gran escala de los

que hasta ahora han sido considerados como subproductos

En las condiciones actuales se requiere de alternativas menos dañinas que el hecho de seguii

operando con un precio alto de la materia prima cuando el producto terminal, por causas clue

sean, no logre ordenar la comercialización. El azúcar a la larga se mantendrá con precios

bajos por la presencia de sustitutos, razón por la cual se justifica limitar la producción dc

azúcar para no tener pérdidas por efecto de las exportaciones, considerando que, como ya sc

menciono el precio internacional del azúcar es inferior al precio nacional.

El desarrollo de la industria del etanol en nuestro país se supone será lento, sin embargo, no sc

descarta la posibilidad de que pueda impulsarse, en forma masiva, este producto w~no

oxigenante de gasolina para hacerlo competitivo. Si en México se optará por la producción tk

etanol, sería ideal que se desarrollara una infraestructura totalmente nueva, que sea eficientc y

rentable, pues de no ser así no se lograra tener competitividad con los principales paiscs

productores de este compuesto, - o bien, con la ruta petruquímica. Esto en virtud de quc l a 5

destilerías existenies presentan una capacidad instalada insuficiente para cubrir l o s

requerimientos de la demanda de alcohol para uso combustible.

Según Enríquez (1998a), la zona de mayor conveniencia que se tiene en el pais para c1

desarrollo de la industria productora de etanol es la region del sureste (Campeche y park dc,

Tabasco), pues presenta dos aspectos que sin duda son importantes, uno de ellos es posccl

tierras con vocación cañera y segundo, se tiene gran cercanía con las refinerias de Perncr.

Además, son áreas cañeras donde, por las condiciones climatológicas, el contenido de midccv

es caña es mayor, dado q u e la caña no alcanza su óptima madurez debido al elevado

contenido de humedad presente en el campo


ANALISIS DE LA POSIBILJDAD DE USO DE ETANOL COMO coMnusrinuc~~~ix1~0 -

Asimismo, menciona que se requiere en México la creación del concepto Ingenio-Destilería

para producir entre 70 y 80 litros de eianol por tonelada de caña molida; lo anterior,

destinando íntegramente el jugo de caña para este fin pues se ha demostrado que es el proceso

más eficiente para la producción de alcohol

Con el desarrollo de esta industna se pretende destinar parte de la superficie de siembra de

caña de azúcar para la producción de alcohol (aproximadamente el 15%). Además, con el

desarrollo de esta industria se le daría un uso alternativo a la caña que se produce en el país.

Tal aseveración se vuelve relevante si se toma en cuenta que en México, particularmente en el

Distrito Federal, se están concluyendo las negociaciones para arrancar el programa piloto con

automóviles de las dependencias oficiales. Algunos de los principales beneficios que se

tendrían con el uso del alcohol de caña como combustible es el hecho de reducir las emisiones

contaminantes o bien que, en la medida que el consumo de alcohol alcance importantes

cantidades, se reduzca el consumo de energía no renovable

I

A pesar de que la experiencia en otros países ha demostrado la disminución de emisiones

contaminantes, el etanol en nuestro país ha sido objeto de criticas pues algunos especialistas

relacionados con ecología y calidad ambiental del aire han señalado que adicionar este

compuesto en la gasolina incrementará la emisión de sustancias generadoras de ozono.

Asimismo se ha comentado que para que el uso de etanol como combustible de buenos

resultados se debe tener un vehículo en óptimas ~ condiciones

Uno de los aspectos por resolver y quizá el más importante, es el precio de venta del alcohol

destinado a uso como combustible, pues en ocasión del anunció hecho por el Gobierno del

D.F., el presidente Ernesto Zedillo menciono que “por una parte, o tendría que haber un

subsidio a la gasolina, o tendría que aumentar el precio de la misma” (Reforma, México; abril

11 de 1999:3B). Por otro lado, el costo de transporte se ha visto que es un elemento que lo

encarece considerablemente, pues no es lo mismo mover el producto en los estados

productores que en la regiones que no tienen vocación cañera. Enríquez (1998a), sugiere

utilizar los ductos de Petróleos Mexicanos para el envío de etanol a las refinerías.

124


ANAiJSIS DE IA POSIBEIDAD DE USO DE ETAhOL COA40 COMBUSTIBLE ENMEXICO

Actualmente Petróleos Mexicanos importa 26 por ciento de la gasolina que se consume en el

país, la cual contiene meti-terbutil-éter (MTBE), un ingrediente como ya se dijo utilizado para

oxigenar la gasolina Pese a lo anterior, este oxigenante ha sido asociado con la proliferación

de agentes cancerígenos que por peligrosidad han sido prohibidos en Estados Unidos Su uso

permitirá remplazar a este oxigenante reduciendo con esto las importaciones provenientes del

país vecino del norte. Las últimas negociaciones del programa corresponden a que Petróleos

Mexicanos suministie la gasolina sin MTBE y que además, haga una reformulación en

algunos de sus componentes para que al adicionar etanol no se dispare la generación de

sustancias contaminantes El etanol obtenido a partir de caña puede usarse en proporciones de

10 hasta 85 por ciento en la gasolina de los vehículos automotores

J

Como parte inicial del proyecto de uso de etanol como combustible en México, se pretenden

destinar 98 mil hectáreas sembradas con caña de azúcar para la producción de alcohol. Por lo

que respecta a subproductos, que se obtengan por la extracción del etanol, el uso de bagazo

como fuente alternativa de energía debe complementar el esquema energético. Por otro lado,

el manejo de las vinazas tiene, como se ha indicado, diferentes posibilidades dependiendo de

las condiciones del ingenio.

Actualmente los ingenios involucrados en el proyecto piloto para la producción de etanol en

México, son Independencia y San Nicolás en el estado de Veracruz. Para tal efecto se han

destinado 7.5 millones de pesos, por parte del gobierno del Distrito Federal a través de la

Secretaria de Desarrollo Económico, para la adquisición de una deshidratadora de etanol. -

Los principales impedimentos encontrados hasta ahora para desarrollar el concepto Ingenio-

Destilería propuesto por Ennquez (1998a), son los siguientes:

- Elevado costo de la materia prima; “caña tasada con base en la producción de azúcar

teórica recuperable”, y

Competencia con equivalentes obtenidos por la ruta petroquímica (MTBE). -

La posjbilidad de desarrollo encontrada consiste en producir 2.144 millones de litros de etanol

anhidro por día para satisfacer la demanda de la Zona Metropolitana del Valle de México

-~ 125


ANALISIS DE Di POSIBILiDAü DE USO DE ETANOL CObíO COMBUSTIBLEi7hrhf~UC0

(ZMVM), cantidad dificil de a h n z a r pero que de aumentar y desarrollar toda la

infraestructura disponible puede ser una realidad. Los requerimientos mínimos necesarios

para habilitar las destilerías (que producen sólo alcohol hidratado), consisten en la instalación

de una columna deshidratadora con tecnología ampliamente conocida en el ámbito alcoholero

internacional. Las posibilidades de incursión del programa de alcohol carburante son elevadas

pero faltan por resolver cuestionamientos aparentemente económicos I

El Gobierno del Distrito Federal ya ha manifestado su disposición al igual que la ciudad de

Guadalajara, Jalisco para que, sumando esfuerzos con el Gobierno federal a través de las

autoridades del ramo energético, promuevan el uso de etanol como carburante en el país. L a

implementación del programa piloto en su primera fase, tiene el doble propósito de:

- Uso del etanol como aditivo anticontaminante para oxigenar el aire de la ciudad de

México y combatir la emisión de gases contaminantes de los automotores.

Apoyar al campo cañero y a la industria azucarera en adversas circunstancias que

enfrenta.

-

El programa piloto ha considerado un importante lote de vehículos que utilizarían la gasolina

mezclada con 10% de alcohol anhídro; estableciendo un programa de seguimiento para el

control de emisiones y verificación del rendimiento de los motores y la evaluación de partes

susceptibles de desgaste (elastómeros). Lo anterior esta llevándose a cabo contando con la

participación y apoyo del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), el Programa Universitario

de Energía y Medio Ambiente y de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

(ESLME) del Instituto Politécnico Nacional entre otros, con la asesoría permanente de

GEPLACE A.

Finalmente, la Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA)

menciona que “valdría la pena antes de tomar una decisión definitiva con respecto ai uso de

etanol como combustible que se consulte a la sociedad, a las instituciones científicas y

académicas así como a la industria automotriz, para conocer sus opiniones al respecto y se

hagan-los estudios de factibilidad para conocer los costos y beneficios que se proponen

(Reforma, México; abril 23 de 1999:8B).


VIII. CONCLUSIONES

El etanol es un producto que se puede producir a partir de distintas fuentes, principalmente

'vegetales, siendo el maíz y la caña de azúcar las mataias primas mayormente utilizadas en la

actualidad. Por tal razón, el etanol que se produzca en México con fines energéticos debe ser

competitivo ya que tendrá que enfrentar al que se produce en Brasil y Estados Unidos, dos de

los principales países productores de etanol en el mundo. I

La tecnología para la producción de etanol es ampliamente conocida en el ámbito alcoholero

internacional. Brasil fue el primer país en desarrollar y exportar esta tecnología al mundo. En

ese país, el etanol es producido en dos tipos de fabricas: los ingenios que producen azúcar

más alcohol (caso similar en México) y las destilerías autónomas que solo utilizan como

materia prima el jugo de caña.

L a industria de etanol en México es una actividad que ha venido a menos durante los Últimos

años debido a que el esquema de industrialización de la caña de azúcar ha orientado sus

esfuerzos principalmente hacia la obtención de sacarosa. El desarrollo de la industria

azucarera ha sido bastante significativo desde el inicio de la década de los noventa, tan es así

que la producción de azúcar en 1998 permitió colocar a México en el sexto lugar dentro de los

principales países productores de azúcar.

La producción de alcohol etílico en el pais se realiza utilizando como materia prima las mieles

finales. Sin embargo, no toda la miel que se produce es destinada a la producción de etanol

pues parte de esta se destina a otros usos (agropecuario e industrial). Para la zafra 97/98

solamente se destinaron poco más de 228 mil toneladas, decir, el 12.6% de la producción

total que fue de 1,810,307 toneladas.

Durante la zafra pasada solamente operaron 14 de las 3 1 destilerías que existen en el país. La

producción total en 1998 fue de 53 millones de litros de alcohol de 96"G.L., cantidad que

representa solamente el 27% de la capacidad actual instalada.

.__ 127


El uso como combustible del etanol en México, es una posibilidad que se viene estudiando

desde agosto de 1998. La insuficiencia mostrada por Petróleos Mexicanos para abastecer la

demanda de gasolina demuestra la posibilidad de que el alcohol agroindustrial se introduzca

en tan impcrtante mercado. t o anterior cobra mayor relevancia si se toma en consideración

que el oxigenante usado actualmente en las gasolinas mexicanas se importa de Estados

Unidos. r

Seria exagerado pensar que la industria azucarera podna suministrar los requerimientos de

etanol para mezcla con gasolina de la demanda nacional. No obstante, el estudio demuestra

que destinando mayor cantidad de miel final y caña de &car directamente para la producción

de alcohol se podria suministra el alcohol necesario para reformular la gasolina que se

consume en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM).

De mantenerse el esquema de industrialización de la caña en el país se podrían producir 241

millones de litros más de alcohol, esto considerando el remanente de miel final que existió en

la zafra 97/98. De acuerdo con la exigencia de alcohol para uso combustible en la ZMVM, se

deberán producir 540 millones de litros directamente de jugo de caña. Por lo tanto, la

superficie de caña de azúcar que puede destinarse para la producción de alcohol se estima en

aproximadamente 1 O0 mil hectáreas, esto es 15% de la superficie nacional de caña

La caña de azúcar es un cultivo que ha demostrado varias alternativas de desarrollo, truncas

casi todas ellas debido a la falta de seguimiento y apoyo a la investigación. Dadas las

condiciones actuales del sistema azucarero mexicano se debe considerar la ejecución de

alternativas distintas al hecho de seguir operando con un sistema de producción donde el

principal propósito sea la obtención de azúcar.

El etanol que se use en México como combustible debe valorarse por la cualidad que tiene de

mejorar el número de octano de la gasolina y por el beneficio que aporta en la calidad del aire

Por otro lado, el hecho de usar oxigenantes renovables no es un proyecto a corto plazo que

este fmcado en precios de coyuntura, por lo que habrá que realizar un estudio detallado de los

diversos factores que afectan las tendencias del mercado.

128


RECOhlENDACIOh'Es

IX. RECOMENDACIONES

De mantenerse los niveles de producción en la industria azucarera se recomienda destinar

mayor cantidad de miel final para elaborar alcohol etílico, así como aprovechar toda la

infraestructura existente e implementar la necesaria.

, - , -

I

Para la habilitación de las destilerías, deberán gestionarse créditos y apoyos de las

autoridades, toda vez que el programa implica riesgos que habrán de superarse en su caso, con

el tiempo ~

Se recomienda fijar un precio a la caña que se utilice directamente para la producción de

alcohol tomando en consideración que solventaría el problema de las exportaciones de azúcar

y que además no limitará la superficie caiiera.

Se requiere de una evaluación económica lo suficientemente confiable que permita determinar

el precio de venta de alcohol para uso como combustible y además, realizar un estudio de

mercado que permita conocer otros usos distintos al energético.

No se debe subsidiar la gasolina que se mezcle con etanol ya que su costo debe, en parte,

reflejar los beneficios que en materia de salud aporta su uso como combustible.


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