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  • 1. DEBILIDADES Y DESAFIOS TECNOLOGICOS DEL SECTOR PRODUCTIVO BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Jujuy, Salta y Tucumán ICONO
  • 2. 1 INDICE Perfil sectorial Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Cuadro resumen e imágenes del sector Fuentes consultadas
  • 3. 2 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Perfil sectorial Las perspectivas de agotamiento de los combustibles sólidos sumado a la demanda creciente de energía, posiciona a los biocombustibles como alternativa energética renovable, en el marco de la creciente valoración de combustibles que tengan bajo impacto en las emisiones de carbono. Entre los principales biocombustibles se encuentran los de primera generación tal como el biodiesel -proveniente del procesamiento de aceites vegetales como las oleaginosas- y el bioetanol - obtenido principalmente a partir de la fermentación de azúcares-. Diversos cereales tales como el maíz y el sorgo, son utilizados también para la producción de bioetanol. Los biocombustibles denominados de segunda generación –por ejemplo, el biogas-, provienen de la fermentación de desechos orgánicos. La conversión de una tonelada de bioetanol es el equivalente a 20 toneladas de caña de azúcar o de 3,5 toneladas de maíz, quedando como residuos el bagazo de caña y granos y solubles secos destilados en cada uno de los casos. Contexto Internacional El bioetanol constituye el 90% del biocombustible producido a nivel mundial, siendo la producción de biodiesel el 10% restante. La producción mundial de bioetanol y biodiesel aumentó cerca de un 30% en 2007, alcanzando 47,4 millones de toneladas de producción total. Los principales destinos del bioetanol son la producción de combustibles (61%) y, en menor medida, la industria (29%) y bebidas (10%). Con un nivel de producción de aproximadamente 39,5 millones de toneladas en el año 2007, se continúa evidenciando una tendencia positiva en materia de crecimiento. Entre los principales productores se ubican EE.UU y Brasil -con maíz y caña de azúcar respectivamente-, los cuales concentran en forma conjunta el 87% del total del mercado mundial. Brasil, Francia, Arabia Saudita y EE.UU. son los principales exportadores, mientras que entre los principales importadores se destacan EE.UU., Japón, Alemania y Corea del Sur. Según las proyecciones para el 2010, la demanda mundial de bioetanol podría ascender a cerca de 60.000 millones de litros. En la Unión Europea ya se encuentra reglamentada la ley a partir de la cual se debe incorporar el 5,75% del combustible (biofuels) para transporte de los 25 países que la conforman. En el caso de China se espera que esa proporción se incremente al 10% hacia el 2020. El sector en la Argentina Actualmente, la totalidad del alcohol que se produce en la Argentina es de tipo hidratado, alcanzando un total de cerca de 180 millones de toneladas, de las cuales más del 60% se dirigen al mercado doméstico y, en particular, a la industria. Cerca del 90% de la producción doméstica se destila en los ingenios azucareros del noroeste argentino (NOA) en las provincias de Salta, Jujuy y Tucumán, destacándose el rol de la caña de azúcar en el programa alconafta de los años `80 que posteriormente fuera desarticulado.
  • 4. 3 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Perfil sectorial Como fue mencionado, en la actualidad no se produce alcohol etílico anhidro pero, a nivel nacional y en el marco de la Ley de Biocombustibles, existe una demanda cautiva hacia el 2010 de bioetanol como biocombustible -para atender el corte obligatorio del 5%- de 160 mil toneladas de bioetanol (ascendiendo a aproximadamente 180 mil toneladas hacia el 2010). Estructura de la cadena productiva Si bien en la actualidad no existe una cadena productiva de alcohol etílico anhidro, con la promulgación de la ley nacional de biocombustibles se espera que ésta se establezca. En cuanto a la organización de la cadena, los principales actores son los productores de azúcar, principalmente los ingenios, puesto que la caña es la materia prima de mayor utilización para la fermentación. Como fue mencionado, estos productores se encuentran principalmente en el noroeste del país. En cuanto al ordenamiento territorial de la producción de alcohol etílico anhidro, es de suponer que los centros de producción se instalarán cerca de las zonas donde se realicen los cultivos de las especies que servirán de materia prima para la producción de este biocombustible. Sin embargo, otros cultivos que pueden utilizarse para la producción de alcohol etílico anhidro son el maíz y sorgo. La producción de maíz en la Argentina se encuentra principalmente en la zona de la Pampa Húmeda (Centro del país). En cuanto a la producción del sorgo, su producción se ha visto desplazada a zonas marginales debido a que es un cultivo más rústico, y también por una cuestión de precio y volumen de producción (Centro- Norte del país).
  • 5. 4 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Esquema de la cadena productiva Mercado Interno Comercialización Preparación de la materia prima IndustriaPrimario Azúcares Cereales Biomasa • Caña de azúcar. • Remolacha. • Maíz. • Trigo. • Cebada. • Sorgo. • Madera. • Residuos de podas. • RSU Recogida Limpieza del grano Acondicionamiento Obtención del azúcar Fermentación / Destilación Triturado Filtrado Molienda Trituración Licuefacción Cocción Sacarificación 1a hidrólisis ácida Separación L/S 2ª hidrólisis ácida Etanol Hidratado Etanol Hidratado Etanol Hidratado Etanol Hidratado Deshidratación Bioetanol Bioetanol Bioetanol Bioetanol • Combustible. • Aditiva a las gasolinas. • Pilas de combustibles. Etapa Principales Actividades Sector
  • 6. 5 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Perfil sectorial Oportunidades de mejora y mercados potenciales La creciente demanda de fuentes energéticas en la Argentina impulsada fundamentalmente por el fuerte crecimiento de la economía, y especialmente de las economías regionales, presenta al sector azucarero en su conjunto una oportunidad para recuperar las experiencias del pasado (década del 80) referidas a la producción de bioetanol, e impulsarla de un modo innovador, para así satisfacer parte de esta demanda energética. En este sentido, una de las principales oportunidades de mejora del sector refiere al desarrollo de capacidades industriales en los Ingenios, para realizar la deshidratación del etanol obtenido en la producción de azúcar (etanol anhidro de uso como combustible). A partir de ello es necesario desarrollar esquemas flexibles para la producción mixta de azúcar y/o etanol en proporciones que respondan a las demandas del momento en el mercado (producción mixta variable). Esto posibilitará una mayor capacidad de adaptación de los ingenios a variaciones en la demanda de alcohol y azúcar. Otra oportunidad de mejora del sector refiere al desarrollo de cultivos energéticos que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales, lo cuál permitirá incrementar la producción de alcohol para la transformación en bioetanol. También se requiere mejorar la productividad y calidad en el ejercicio de prácticas de plantación y cultivos deficientes (preparación del suelo, diseño y densidad de plantación, otras). El uso racional de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera logrará disminuir los consumos de energía y agua en proceso y así reducir los costos de producción. A su vez, esta mayor eficiencia incentivará la inversión de los ingenios para el desarrollo de esquemas flexibles para la producción mixta de azúcar y/o etanol. Finalmente, el sector ha detectado una oportunidad en el desarrollo de alternativas científico-tecnológicas para el tratamiento y aprovechamiento de efluentes industriales (vinaza). A partir de estos tratamientos se podría utilizar como fertilizante potásico y como fuente de generación alternativa de energía. En conjunto, al sector se le presentan oportunidades de mejora que en caso de encararlas, pueden transformarlo a nivel estructural, profundizando la producción de azúcar y de bioetanol, y orientándose a la relevante demanda de estos productos tanto en el mercado nacional como internacional.
  • 7. 6 2 6 3 4 5 1 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Escaso desarrollo de alternativas científico tecnológicas para el tratamiento y aprovechamiento de efluentes industriales (vinaza) Insuficiente desarrollo de esquemas flexibles para la producción mixta de azúcar y/o etanol en proporciones que respondan a las demandas del momento en el mercado (producción mixta variable) Escasas experiencias y falta de instalaciones industriales para la obtención de biocombustibles a partir de cereales Limitado desarrollo de cultivos energéticos que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales Alto porcentaje de los Ingenios carecen de capacidades industriales para realizar la deshidratación del etanol obtenido en la producción de azúcar (etanol anhidro de uso como combustible) Pérdida de productividad y calidad por el ejercicio de prácticas de plantación y cultivos deficientes (preparación del suelo, diseño y densidad de plantación, otras) 7 Limitado desarrollo de propuestas de uso racional de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera
  • 8. 7 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Descripción del problema La evaluación de producción de biocombustibles líquidos requiere del análisis de rendimientos comparativos en materia de eficiencia energética, aptitud climática y de suelos, áreas posibles de implantación, disponibilidad de variedades de semillas, tecnología de fabricación y logística entre otros. Actualmente, la obtención del bioetanol se realiza en su mayoría a través de materia prima de primera generación, es decir, a partir de la fermentación de azúcares que se encuentran en la remolacha, maíz, cebada, trigo, caña de azúcar, sorgo u otros cultivos energéticos. La mezcla de bioetanol con gasolina produce un combustible de alto poder energético con características semejantes a la gasolina con la ventaja de una importante reducción de las emisiones contaminantes en los motores tradicionales de combustión. La obtención de bioetanol a partir de caña evidencia el mayor grado de eficiencia energética o tasa de retorno energético (valor 7) en relación, por ejemplo, de la remolacha azucarera (1,3) y aún del sorgo azucarado (5). En este último caso, existen proyectos que proponen estudiar y cuantificar el contenido de azúcar en los tallos del sorgo, eligiendo el mejor momento del desarrollo de la planta. El sorgo dulce no sólo permite obtener sacarosa a través de los tallos (mediante el pasaje por trapiche) sino también deja como residuo un bagazo similar al de caña de azúcar. Otra de las ventajas que dispone este tipo de sorgo es la resistencia a sequías y altas temperaturas, por lo que lo posiciona con alto potencial en zonas tales como el norte del país. El agregado de bioetanol en la nafta, reduce las emisiones de monóxido de carbono y, en menor medida, las de óxido nitroso. El biodiesel mezclado con diesel normal genera mezclas que pueden ser utilizadas en todos los motores diesel sin ninguna modificación de los motores, obteniendo rendimientos similares con un menor grado de contaminación. El mismo puede obtenerse a partir del procesamiento de aceites vegetales tanto usados y reciclados como aceites obtenidos de semillas oleaginosas de cultivos tales como girasol, colza, soja, cártamo, jatropa, palma u otros. Sin embargo, la cantidad de litros de biodiesel y la eficiencia energética resulta dispar entre los diferentes cultivos. Por ejemplo, a partir de la soja se obtienen 520 litros/ha., siendo que la palma permite obtener 4.000 litros/ha., aunque resulta más eficiente la colza en producción de aceite. Limitado desarrollo de cultivos energéticos que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales1
  • 9. 8 1 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Otra alternativa a las cosechas dedicadas a fines energéticos, es el uso de residuos de procesos agrícolas, forestales o industriales, con alto contenido en biomasa, también denominados de segunda generación. Estos residuos pueden ir desde la paja de cereal, RSU (residuos sólidos urbanos), celulosa de la caña de azúcar, cáscaras de algunos granos u otros. Los residuos tienen las ventajas de su bajo coste -son parte no necesaria de otros productos o procesos- salvo cuando son utilizados en la alimentación del ganado, lo que permite despegarse del valor internacional de los commodities y no competir con la alimentación. Los RSU tienen un alto contenido en materia orgánica -como papel o madera- que los convierte en una potencial fuente de materia prima, aunque debido a su diversa procedencia pueden contener otros materiales cuyo proceso de separación incremente el precio de la obtención del bioetanol. Según su origen se pueden clasificar en: • Biomasa natural producida en ecosistemas naturales. La explotación intensiva de este recurso no es compatible con la protección del medio ambiente, aunque sea una de las principales fuentes energéticas de los países subdesarrollados • Biomasa residual: dentro de esta categoría se encuentran los residuos forestales y agrícolas, los sólidos urbanos y biodegradables (efluentes ganaderos, lodos de depuradoras, aguas residuales urbanas, etc.) • Cultivos energéticos: son realizados con el objetivo de su aprovechamiento energético y se caracterizan por una gran producción de materia viva por unidad de tiempo, con el condicionante de minimizar los cuidados del cultivo • Excedentes agrícolas: son aquellos excedentes que no son empleados en la alimentación humana que pueden ser considerados como biomasa y aprovechados, por ejemplo, para la elaboración de biocombustibles líquidos La sustitución de combustibles fósiles mediante la introducción masiva de biocombustibles -tal como es el caso de Brasil o Estados Unidos-, aparece posible de alcanzar, en la medida que se desarrollen cultivos energéticos alternativos que no compitan con alimentos, en particular, con alto rendimiento, productividad y aptos a zonas marginales, con el objetivo de diversificar y por lo tanto aumentar las fuentes de obtención de alcohol tradicionales. Limitado desarrollo de cultivos energéticos que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales (Cont.)
  • 10. 9 1 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Posibles soluciones • Estudiar el comportamiento del sorgo dulce • Desarrollar materias primas alternativas que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales Impacto esperado • Incremento de la producción de alcohol para la transformación en bioetanol • Aumento de las materias primas utilizadas para generar bioetanol de mayor rendimiento • Encontrar fuentes de energía que no compitan con los alimentos Limitado desarrollo de cultivos energéticos que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales (Cont.)
  • 11. 10 2 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Descripción del problema La correcta plantación o renovación de la caña (campo que ha sido implantado anteriormente con caña) resulta fundamental en materia de colaborar en el incremento del rendimiento de los cañaverales. Según algunos estudios, esta etapa significa cerca del 20% del total del gasto efectuado en un año, siendo que la caña se constituye como un cultivo que en promedio tiene una duración de 5 años. Por lo anterior, las prácticas de plantación y cultivo -tales como las tareas que se incluyen dentro de la preparación del suelo, la época de implantación, elección adecuada de la variedad, uso de caña semilla de alta sanidad, diseño y densidad de plantación, cruce, troceado y tapado de la semilla como así también el manejo cultural constituyen herramientas fundamentales para optimizar la productividad del área cañera. La preparación del suelo incluye tareas tales como el descepado que resulta una operación que permite la eliminación del resto de las cepas viejas - utilizadas en las plantación anterior- sea mediante sistemas mecánico o químico (a partir de la utilización de herbicidas tal como el glifosato). La sistematización, por su parte, tiene como objeto mejorar el control de escurrimiento superficial del agua, disminuyendo la posibilidad de incremento de la erosión en el suelo a implantar. Lo anterior debe articularse con un diseño de plantación que contemple la ubicación y orientación de los surcos, tanto el drenaje superficial como el interno. La época de plantación también resulta clave, siendo que se ha identificado los meses de febrero-marzo como los apropiados para una buena implantación en tanto las condiciones adecuadas de humedad y temperatura, mano de obra, grado de densidad de semilla y velocidad de brotación, a diferencias de las épocas de marzo-agosto y septiembre-octubre en donde las condiciones en este sentido son menos favorables. A pesar de lo anterior, no es generalizado en la provincia la plantación en los meses de verano dada la desventaja sobre la cepa por un corte temprano del cañaveral para extraer la semilla. El diseño de plantación se refiere a una distribución más eficiente de la caña semilla que impacta mejorando la brotación durante toda la vida útil del cañaveral, siendo la mejora promedio de aproximadamente 15-20% bajo la utilización de surcos de base ancha con distancia media de 1,6mts. Mientras número de yemas plantadas también condiciona la productividad en tanto impacta sobre el número total de brotes (rendimiento cultural), costos de producción y posibles casos de mortandad de tallos en caso de presentarse casos alta densidad. Pérdida de productividad y calidad por el ejercicio de prácticas de plantación y cultivos deficientes (preparación del suelo, diseño y densidad de plantación, otras)
  • 12. 11 2 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico El control de la malezas se constituye en una tarea de importancia tanto en la pre-implantación como en la plantación en tanto su control permite una manejo más eficiente de las denominadas malezas perennes entre las que se encuentran: grama, pasto ruso, cebollín, cola de caballo, camalotes y chacrillas, pastos blancos, colas de zorro y similares y malezas de hoja ancha, entre otras. Se calcula que las pérdidas asociadas a la presencia de malezas puede ascender a cerca del 50%, lo cual está explicado fundamentalmente por la competencia que realiza la maleza con la caña en materia de recursos tales como agua, luz, etc. Los cañaverales requieren una cantidad de nutrientes básicos que deben ser restituidos al suelo mediante la fertilización. En términos generales se estima que la extracción de nutrientes es equivalente a 800-1.500kg/ha./año distribuidos entre magnesio, calcio, azufre, fósforo, nitrógeno y potasio, siendo estos últimos los de mayor demanda relativa en la provincia. Posibles soluciones • Mejorar las labores de preparación del suelo a partir del descepado y el drenaje superficial e interno • Realizar un adecuado diseño y densidad de plantación para generar incrementos de la producción • Realizar análisis de suelos que permitan identificar la necesidad -cantidad y tipo- de nutrientes extraídos por el mismo cultivo • Implementar programas de fertilización adecuada y en tiempo para la provisión de la cantidad de nutrientes necesarios para lograr máximos rendimientos • Mejorar los programas de difusión del uso de caña semilla de óptima sanidad Impacto esperado • Mejora de la cantidad de tallos de tipo uniforme en condiciones de ser molibles • Mejora del grado de brotación y la obtención de cepas Pérdida de productividad y calidad por el ejercicio de prácticas de plantación y cultivos deficientes (preparación del suelo, diseño y densidad de plantación, otras) (Cont.)
  • 13. 12 2 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico • Riego de superficie más eficiente • Incremento del rendimiento cultural (diseños de plantación, fertilización, riego, entre otros) Líneas de trabajo existentes Estación Experimental Obispo Colombres (EEAOC)-Tucumán. Programa agronómico de caña de azúcar Pérdida de productividad y calidad por el ejercicio de prácticas de plantación y cultivos deficientes (preparación del suelo, diseño y densidad de plantación, otras) (Cont.)
  • 14. 13 3 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Descripción del problema El alcohol producido por destilación contiene una parte significativa de agua, que debe ser eliminada para su uso como combustible, para lo cual se requiere el proceso de deshidratación. La tecnología más eficiente hasta ahora probada es aquella que utiliza tamices moleculares para separar el agua que contiene la mezcal al momento de salir del sistema de destilación, obteniéndose el alcohol anhidro. Actualmente, una minoría de las empresas cuenta con esta tecnología. El abastecimiento de biocombustibles desde la producción local y en el marco del corte obligatorio establecido a través de la ley 26.093, requiere la incorporación en la cadena productiva de plantas deshidratadoras. Actualmente en la región del NOA, se dispone de escasas plantas que hagan etanol anhidro (bioetanol), adicionalmente se ha detectado interés en invertir para la radicación de la actividad en la provincia de Santiago del Estero. La inversión calculada en plantas deshidratadoras es del orden del 20% de la inversión total, siendo que para la instalación de la planta de 100.000 toneladas se requieren aproximadamente 12 millones de dólares. Posibles soluciones • Promover la asociatividad a fin de desarrollar una planta deshidratadora • Promover el aumento de capacidad de producción de alcohol anhidro • Estudiar las ventajas comparativas entre las diferentes opciones de deshidratación Impacto esperado Aumento de la capacidad de la industria para la producción de alcohol anhidro (materia prima para mezcla con combustibles fósiles) Alto porcentaje de los Ingenios carecen de capacidades industriales para realizar la deshidratación del etanol obtenido en la producción de azúcar (etanol anhidro de uso como combustible)
  • 15. 14 4 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Descripción del problema En Brasil la cadena productiva del etanol está conformada por más de 60 mil productores de caña, un parque sucroalcoholero de alrededor de 330 unidades de procesamiento industrial de carácter privado. El 6% de las unidades industriales se dedica exclusivamente a la producción de azúcar, el 30% exclusivamente a la producción de alcohol, mientras que el 64% restante es de tipo mixto, produciendo más alcohol o más azúcar en función al comportamiento del mercado y las ventajas económicas que puede ofrecer cada producto. Las fábricas están integradas hacia atrás en la cadena, siendo que un 70% de la tierra a partir de la cual se genera la caña es propiedad de las usinas, mientras que el 30% restante corresponde a productores agrícolas. Brasil cuenta con dos períodos de zafra diferentes, por un lado las usinas del nordeste adquieren la caña en el período enero-abril y, por otro, la zafra en el centro-sur va de junio a noviembre, complementándose en caso de presentarse malas campañas. La estructura del sector es heterogénea, donde coexisten grandes grupos nacionales con varias usinas y firmas de menor tamaño. De este modo las capacidades de procesamiento son significativamente diferentes y varían desde 600 mil a 6 millones de tn. de caña al año. En el caso argentino y de requerirse un incremento en la producción de alcohol, sería necesario una revisión de la actual estructura de producción de los ingenios que contemple la posibilidad de mayor producción de alcohol o incorporar estructuras de tipo mixta como es el caso de las usinas brasileras. Este tipo de flexibilidad permitiría incrementar la capacidad de producción de alcohol. Posibles soluciones • Definir esquemas alternativos y flexibles de producción simultanea de azúcar y alcohol • Modernización de los procesos de producción de alcohol Insuficiente desarrollo de esquemas flexibles para la producción mixta de azúcar y/o etanol en proporciones que respondan a las demandas del momento en el mercado (producción mixta variable)
  • 16. 15 4 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Impacto esperado Mayor capacidad de adaptación de los ingenios a variaciones en la demanda de alcohol y azúcar Líneas de trabajo existentes • Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres. Programas Bioenergía • Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología (UNT, FACET). Programa Ingeniería de Procesos Agroindustriales. Insuficiente desarrollo de esquemas flexibles para la producción mixta de azúcar y/o etanol en proporciones que respondan a las demandas del momento en el mercado (producción mixta variable) (Cont.)
  • 17. 16 5 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Descripción del problema La obtención de bioetanol se realiza a través de una solución azucarada denominada mosto, la cual puede ser obtenida a partir de la caña de azúcar (jugo de la caña de azúcar que dispone de 15% de azúcares diluidos o a partir de las melazas de la misma caña) o por la sacarización de sustancias celulósicas tal como el bagazo o amiláceas, por ejemplo el maíz. El NOA tiene capacidad de producción para la obtención de etanol a partir de la caña de azúcar -caracterizada por un alto grado de estacionalidad-, mientras que no dispone de destilerías que permitan la obtención de etanol a partir de cereales. Lo anterior requeriría efectuar cambios para modificar la estructura actual de producción de los ingenios, aunque con la ventaja de incrementar el uso de la capacidad instalada de los ingenios por fuera del período de la zafra. La producción de bioetanol a partir de maíz, por ejemplo, puede realizarse a través de dos métodos, aunque ambos comparten el preparado de feedstock, la fermentación de azúcares simples, el recupero de alcohol y de los co-productos, presentando diferencias en los sistemas de preparación del grano y su posterior fermentación. En el sistema a partir de molienda seca se obtiene etanol además de granos destilados secos y solubles que son utilizados como alimentación para el ganado. Mientras que en el sistema de molienda húmeda además de etanol se obtienen aceite de maíz y gluten (también utilizados en alimentación animal). El primer sistema, sin embargo, es preferido por productores de menor tamaño, en tanto sus menores requerimientos de capital en la construcción y operación de planta, mientras que el segundo sistema es capital intensivo siendo que procesa un volumen más elevado de granos. Esta debilidad no se aplica para Tucumán debido a la escasa disponibilidad de tierras. Posibles soluciones Promover la ampliación de las instalaciones de los ingenios para la obtención de biocombustibles a partir de cereales Impacto esperado Incrementar la producción de etanol Escasas experiencias y falta de instalaciones industriales para la obtención de biocombustibles a partir de cereales
  • 18. 17 6 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Descripción del problema La industria azucarero-alcoholera produce residuos con alta presencia de materia orgánica. La vinaza se constituye como subproducto de la destilación del alcohol, proveniente de la fermentación directa de los jugos de la caña o de la destilación de la melaza. La composición de la vinaza depende de las características propias de la caña de azúcar utilizada en la elaboración de alcohol -incluidas los diferentes tipos de variedades y grado de maduración- como así también de la eficiencia en el proceso de fermentación y destilación, entre otros. La elevada carga orgánica de la vinaza la hace altamente contaminante y por lo tanto es necesario un adecuado tratamiento para su control, al mismo tiempo que presenta cierta ventaja en el grado de aprovechamiento y manejo. Los volúmenes de producción de vinaza están altamente asociados a la cantidad de alcohol, por lo que se estima que por cada litro de alcohol producido se obtienen aproximadamente 10 litros de vinaza. Actualmente existen varias propuestas posibles de aplicación de la vinaza, destacándose la necesidad de su concentración en polvo o granulado dado su impacto sobre la dosificación, transporte y distribución. En particular: • Fertilización: es una de los destinos más generalizados de la vinaza a nivel mundial. Con la utilización de equipos especiales o mediante fertirrigación, la vinaza fomenta la reproducción de microorganismos mientras que se aportan nutrientes al suelo. A partir de la fertilización se aportan componentes orgánicos como así también calcio, sulfatos, micronutrientes y potasio. • Medio de cultivo: al ser un producto orgánico dispone de alta potencialidad para su utilización como medio de cultivo para microorganismos, en especial en estado líquido. Suplementado con la urea y sacarosa, la vinaza permite la promoción de crecimiento de levaduras, hongos y bacterias específicas que se constituyen en fuente de proteínas tanto para la alimentación animal como humana • Suplemento alimenticio: a partir del suplemento aporta proteínas, sales minerales y energía neta. Puede utilizarse en mezclas para la producción de alimentos balanceados para animales y sustituye la melaza usa en la suplementación de ganado. • Combustible: la vinaza puede utilizarse para incineración, generando energía para distintas aplicaciones tales como, por ejemplo, la producción de vapor en calderas. • Construcción: el complejo polimérico de la vinaza se aplica para la obtención de aditivo para la preparación de concretos, vía fluidificante o plastificante y con alto grado de sustitución al agua (se estima que 1kg de aditivo puede sustituir 16 litros de agua). El menor uso de agua incrementa la resistencia del concreto o disminuye la necesidad de cemento -a igual resistencia del concreto. . Escaso desarrollo de alternativas científico tecnológicas para el tratamiento y aprovechamiento de efluentes industriales (vinaza)
  • 19. 18 6 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico • Biogas: a partir de la metanización (degradación anaeróbica de los efluentes) se obtiene como subproducto el biogas. A pesar de aparición de malos olores producto del grado de concentración de ácido sulfúrico, es de destacar que el biogas presenta ventajas en tanto puede ser aprovechado -a partir de motores de gas- para generar electricidad o en calderas, electricidad para motores y/o turbinas, suministro domiciliario, entre otros. Este proceso, asimismo, evita la liberación de metano a la atmósfera en el marco del Mecanismo de Desarrrollo Limpio del Protocolo de Kyoto. • Otras posibles aplicaciones: permite compactar y eliminar excesos de polvo en la fabricación de aglomerados, productos de limpieza de calderas, curtiembres, etc. Posibles soluciones • Desarrollar proyectos de recuperación de compuestos valiosos y transformación de vinaza con valor agregado • Evaluar nuevas alternativas de reutilización de efluentes según legislación vigente • Profundizar la línea de trabajo de la microbiología agrícola como campo de conocimiento para trabajar en la generación de insumos Impacto esperado • Disminuir el impacto de la vinaza como efluente contaminante • Desarrollar sistemas de aplicación de la vinaza en el riego de diferentes tipos de suelos • Mejorar las características agro-físicas-químicas que impacten en el rendimiento cultural • Generar ahorro en la utilización de fertilizantes de tipo químico • Desarrollar proyectos de generación alternativa de energía Escaso desarrollo de alternativas científico tecnológicas para el tratamiento y aprovechamiento de efluentes industriales (vinaza) (Cont.)
  • 20. 19 6 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Líneas de trabajo existentes • En la Estación Experimental Obispo Colombres (EEAOC) -Tucumán se han realizado tareas de investigación y experimentación de fertirriego con efluentes. Asimismo, ingenios ubicados en las provincias de Salta y Jujuy se encuentran en la actualidad utilizando piletas de evaporación de la vinaza. • Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres. Programas: Estudios Ambientales • Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología (UNT, FACET). Programa Ingeniería de Procesos Agroindustriales. • Planta piloto de procesos industriales microbiológicos (PROIMI CONICET) Programa Tratamiento Microbiológico Anaróbico Escaso desarrollo de alternativas científico tecnológicas para el tratamiento y aprovechamiento de efluentes industriales (vinaza) (Cont.)
  • 21. 20 7 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Descripción del problema Con la vigencia en nuestro país de la apertura económica, con el consiguiente ingreso a la competencia internacional, a lo que debe agregarse la puesta en marcha del Mercosur, resulta importante analizar la necesidad de adaptar, desde el punto de vista tecnológico, a nuestra industria sucro-alcoholera a estas nuevas realidades de las que resulta imposible sustraerse. La industria sucro-alcoholera local sigue hoy produciendo con operaciones y técnicas procesadoras muy semejantes a las que se empleaban hace muchos años atrás. Si bien se han introducido modificaciones e innovaciones en equipos mejorando su performance, se ha continuado con un modelo basado en grandes equipos con consumos importantes de energía para su operación. La industria de avanzada en el mundo se plantea otro tipo de esquemas productivos, donde la demanda de materiales para sus equipos es cada vez menor y los consumos de energía se racionalizan buscando emplear tecnologías menos intensivas en su uso. Una importante ventaja comparativa de la industria sucro-alcoholera de caña de azúcar frente a productos alternativos como el azúcar de remolacha, la glucosa de maíz y el jarabe de fructosa, es que dispone de un combustible renovable (bagazo). Un aprovechamiento eficiente del bagazo sumado a estrategias de uso racional de la energía en fábrica, puede hacer al proceso autosuficiente energéticamente y aún producir excedentes de vapor, que pueden destinarse a la producción de diferentes subproductos como ser la cogeneración de energía eléctrica. Racionalizar la energía significa emplearla eficientemente reduciendo a un mínimo las pérdidas, y produciendo como consecuencia un ahorro, que de otra forma se hubiera desaprovechado. Esto es particularmente beneficioso para las fábricas sucro-alcoholeras, cuyas destilerías no han sufrido aún un proceso de optimización en el uso de la energía térmica y del agua, y también para las empresas que ya han encarado proyectos de cogeneración con venta de energía eléctrica a la red pública. Los estudios de uso racional de energía permiten establecer cómo se distribuye la energía en la planta, dónde se pierde mayor cantidad de energía, qué equipos funcionan ineficientemente desde el punto de vista energético y los esquemas y estrategias de operación tendientes a minimizar las pérdidas, racionalizando el uso de la energía. Limitado desarrollo de propuestas de uso racional de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera
  • 22. 21 7 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico En base a la información obtenida se puede detectar y calcular los posibles ahorros energéticos, y luego evaluarlos económicamente. De igual forma, plantear estrategias de uso racional de agua en fábrica, implica determinar los consumos mínimos de agua en cada operación y la calidad requerida por la misma, detectar pérdidas y usos indebidos de agua, plantear estrategias de reutilización de agua en los casos que sea posible, de modo que la minimización en el consumo de agua permita ahorros de este importante fluido, con el consiguiente beneficio económico. Estos mecanismos de análisis abren la posibilidad para que nuestra industria local introduzca innovaciones incrementales, es decir evoluciones paulatinas en equipos y procedimientos actualmente en uso, y cuando fuera posible llegar a innovaciones radicales, lo que implica el reemplazo de operaciones y técnicas de proceso por otras ajenas hasta aquí a nuestra industria, pero suficientemente comprobadas en otras actividades como eficientes y de consumos de materiales y energía menos intensivos. Se considera por ello que el Uso Racional de la Energía y del Agua presenta ventajas estratégicas, ambientales y económicas. Posibles soluciones • Optimizar los balances de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera • Desarrollar estrategias de uso racional de la energía y del agua, contemplando diferentes alternativas de producción: - azúcar; - azúcar + energía eléctrica; - azúcar + alcohol; - azúcar + alcohol + energía eléctrica Limitado desarrollo de propuestas de uso racional de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera (Cont.)
  • 23. 22 7 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Debilidades cuya superación implica un desafío científico tecnológico Impacto esperado • Disponer de estrategias de uso racional de energía y de agua • Disminuir los consumos de energía y agua en proceso • Reducir los costos de producción Líneas de trabajo existentes • Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres. Programas: Industrialización de la caña de azúcar y Bioenergía • Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología (UNT, FACET). Programa Ingeniería de Procesos Agroindustriales. Limitado desarrollo de propuestas de uso racional de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera (Cont.)
  • 24. 23 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Cuadro resumen Debilidad Posibles soluciones Impacto esperado Tipo de debilidad 1 4 3 2 Estudiar el comportamiento del sorgo dulce Desarrollar materias primas alternativas que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales Incremento de la producción de alcohol para la transformación en bioetanol Aumento de las materias primas utilizadas para generar bioetanol de mayor rendimiento Encontrar fuentes de energía que no compitan con los alimentos Investigación y Desarrollo de Productos (I+D) Limitado desarrollo de cultivos energéticos que no compitan con alimentos y presenten alto rendimiento en zonas marginales Promover la asociatividad a fin de desarrollar una planta deshidratadora Promover el aumento de capacidad de producción de alcohol anhidro Aumento de la capacidad de la industria para la producción de alcohol anhidro (materia prima para mezcla con combustibles fósiles) Modernización tecnológica Alto porcentaje de los Ingenios carecen de capacidades industriales para realizar la deshidratación del etanol obtenido en la producción de azúcar (etanol anhidro de uso como combustible) Definir esquemas alternativos y flexibles de producción simultanea de azúcar y alcohol Modernización de los procesos de producción de alcohol Mayor capacidad de adaptación de los ingenios a variaciones en la demanda de alcohol y azúcar Modernización tecnológicaInsuficiente desarrollo de esquemas flexibles para la producción mixta de azúcar y/o etanol en proporciones que respondan a las demandas del momento en el mercado (producción mixta variable) Promover la ampliación de las instalaciones de los ingenios para la obtención de biocombustibles a partir de cereales Incremento de la producción de etanol Modernización tecnológicaEscasas experiencias y falta de instalaciones industriales para la obtención de biocombustibles a partir de cereales Pérdida de productividad y calidad por el ejercicio de prácticas de plantación y cultivos deficientes (preparación del suelo, diseño y densidad de plantación, otras) Mejorar las labores de preparación del suelo a partir del descepado y el drenaje superficial e interno Realizar un adecuado diseño y densidad de plantación para generar incrementos de la producción Mejora de la cantidad de tallos de tipo uniforme en condiciones de ser molibles Mejora del grado de brotación y la obtención de cepas Mejora de Procesos, Buenas Prácticas y Calidad 5
  • 25. 24 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Cuadro resumen Debilidad Posibles soluciones Impacto esperado Tipo de debilidad 6 Desarrollar proyectos de recuperación y transformación de vinaza con valor agregado Evaluar nuevas alternativas de reuso de efluentes según legislación vigente Disminuir el impacto de la vinaza como efluente contaminante Desarrollar sistemas de aplicación de la vinaza en el riego de diferentes tipos de suelos Mejorar las características agro-físicas-químicas que impacten en el rendimiento cultural Generar ahorro en la utilización de fertilizantes de tipo químico Desarrollar proyectos de generación alternativa de energía Bioseguridad y uso sustentable de los Recursos Naturales Escaso desarrollo de alternativas científico tecnológicas para el tratamiento y aprovechamiento de efluentes industriales (vinaza) 7 Optimizar los balances de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera Desarrollar estrategias de uso racional de la energía y del agua Disponer de estrategias de uso racional de energía y de agua Disminuir los consumos de energía y agua en proceso Reducir los costos de producción Bioseguridad y uso sustentable de los Recursos Naturales Limitado desarrollo de propuestas de uso racional de energía y de agua en la industria sucro-alcoholera
  • 26. 25 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Imágenes del sector Cultivo caña de azúcar. INTA Famaillá. Tucumán Fuente: www.inta.gov.ar Cosecha mecánica caña de azúcar. Tucumán Fuente: www.inta.gov.ar
  • 27. 26 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Imágenes del sector Ingenio azucarero. Tucumán Fuente: Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres Planta refinadora de etanol. Tucumán Fuente: Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres
  • 28. 27 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Imágenes del sector Planta refinadora de etanol. Tucumán Planta de refino de etanol de sao Tame. Paraná. Brasil
  • 29. 28 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Imágenes del sector Planta refinadora de etanol. Brasil Planta refinadora de etanol. México
  • 30. 29 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Fuentes consultadas • Rodolfo Roballos. Gerente. Ledesma • Ricardo Fernandez de Ulivarri . Ledesma • Mario Zapico. Gerente. Tabacal • Guillermo Jakúlica. Tabacal • Lic. Guillermo Luis Lamarca. Ingenios Aguilares y La Florida • Jorge Rocchia Ferro. Gerente General. Ingenios Aguilares y La Florida • Esteban Poviña. Gerente General. Ingenio Aguilares • Juan Manuel Nougués. Gerente General. Ingenios La Fronterita y Bella Vista • Alejandro Poviña. Gerente General. Ingenios Concepción, Leales y Marapa • Ing. Esteban Poviña. Administrador. Ingenio Aguilares • Julio Colombres. Gerente General. Ingenios Ñuñorco y Santa Bárbara • Javier José Terán. Ingenios Santa Bárbara • Jorge Zorreguieta. Presidente. Federación de Industrias de Azúcar y Alcohol • Jorge Casanova. Presidente. Cámara de Alcoholes • Claudio Molina. Presidente. Asociación Argentina de Biocombustibles e Hidrógeno • Lic. Eduardo Olliver Muro. Gerente secretario. Centro Azucarero Argentino ENTREVISTAS REALIZADAS • Bioenergía “El decreto no habla de subsidios”. Claudio Molina. NextFuel eneregía renovable. www.biodiesel.com.ar • Biodiesel: más de 20 empresas se lanzan con 3 M de toneladas. www.infobaeprofesional.com • Perspectivas de los biocombustibles en la Argentina y en Brasil. SAGPyA / IICA Octubre 2005 www.sagpya.mecon.gov.ar • Tormenta en el Sector de las Renovables. Asociación de Productores de Energías Renovables • Por la fiebre del biodiesel se invierten U$S 1.000 millones. Clarín • Ley 26.093 Biocombustibles • Lester Brown: Supermercados y Estaciones de Servicios compitiendo por los alimentos. www.crisisenergetica.org • Programa Nacional de Biocombustibles. INTA SAGPyA. www.sagpya.mecon.gov.ar • ¿La era del etanol? Revista BID • Suplemento electrónico sobre biocarburantes. CIEMAT www.ciemat.es • Biocarburantes líquidos: biodiesel y bioetanol. www.madrimasd.org • Biocombustibles. RESA www.resa-bcn.com Recuperación de energía S.A. • Bio- Fuels. Global Agricultural Service • ¿Son los biocombustibles el Futuro? Claudio Molina UIA. Perspectivas de los biocombustibles en Argentina www.sagpya.mecon.gov.ar FUENTES CONSULTADAS
  • 31. 30 BIOCOMBUSTIBLES (etanol) Fuentes consultadas • Jorge Scandaliaris. Director Asistente en Investigación y Tecnología Agropecuaria. Estación Experimental Agropecuaria Obispo Colombres • Gerónimo Cárdenas. Director Asistente en Investigación y Tecnología Industrial. Estación Experimental Agropecuaria Obispo Colombres • Ing. Agrónomo Roberto Sopena . INTA Faimallá • Mauricio Colombo. Universidad Nacional de Tucumán • Ing. Qui. Nora Perotti. Universidad Nacional de Tucumán y SIDETEC • Ing. Susana Monserrat. SIDETEC • Dra. Rita Waserman de Cunio. Secretaria de Estado de Innovación y Desarrollo Tecnológico. SIDETEC • Ing. Ernesto Eisenberg. Coordinador General. Área Ciencia y Técnica. Provincia de Jujuy • Lic. Rodolfo Tecchi. Director. Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica • Dr. José Viramonte. Presidente Fundación Capacitar del NOA ENTREVISTAS REALIZADASFUENTES CONSULTADAS