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La caña de azúcar : oportunidades y amenazas




  1. Resumen
  2. Comportamiento del mercado de productos tradicionales
  3. Escenarios productivos viables
  4. Conclusiones
  5. Bibliografía
  6. Anexo

 

RESUMEN

La caña de azúcar es un cultivo que permite una amplia diversidad productiva. Sin embargo, es posible identificar amenazas en el comportamiento del mercado de productos tradicionales asociados a este cultivo, las cuales se ilustran a través del comportamiento del mercado de algunos productos tradicionales (azúcar, tableros de partículas, papel y cartón, cultivos alternativos para alimento animal) y que se contraponen al favorable impacto de la caña de azúcar como fuente de energía renovable.

Considerando las oportunidades que ofrece esta última característica, se proponen y analizan seis escenarios (balance de energía y productos finales) tecnológicamente viables para la industria azucarera, los cuales ilustran las alternativas de este cultivo para establecer una estrategia nacional de Desarrollo Sostenible del sector, conjuntamente con una valoración del impacto del escalado de cada escenario considerando dos niveles de capacidad de molida: reducido (300 000 @/día) y elevado (1 000 000 @/día) y dos condiciones de generación de vapor: baja (19 kg/cm2) y media (28 kg/cm2) para un período de zafra de 120 días.

I. Introducción

Los objetivos de las políticas económicas han ido cambiando a lo largo de la historia en dependencia del desarrollo social de cada momento concreto, el cual, a su vez, ha contribuido a la generalización del sistema de leyes y categorías utilizado en esta disciplina de las Ciencias Sociales.

El punto relevante más reciente de estos cambios puede establecerse a partir de la culminación de la II Guerra Mundial, donde comienza el cuarto ciclo de acumulación, caracterizado desde el punto de vista tecnológico, por la acelerada introducción de la química, la informática y la biotecnología, entre otras.

Paralelamente, en este período comienza a hacerse presente, cada vez con más fuerza en el Pensamiento Económico, la tendencia de incorporar elementos de corte social como son: el problema de la distribución de la riqueza y el empleo, y más recientemente la preocupación manifiesta por el deterioro del entorno y el empleo irracional de los recursos naturales no renovables.

Es en este contexto donde surge como expresión suprema actual de la síntesis de los enfoques teóricos actuales, el concepto de Desarrollo Sostenible, que considera como centro de cualquier análisis el bienestar del hombre y la preservación futura de la sociedad humana.

Por otra parte, la constante reducción del tiempo requerido para la creación y aplicación de nuevas tecnologías; los cuantiosos recursos de capital que este proceso demanda y el deterioro sistemático de las relaciones de intercambio entre el Tercer Mundo y los Países Desarrollados, profundiza cada vez más el abismo que separa a estos dos grupos de países.

Ante este panorama y dada la característica de los países subdesarrollados de ser exportadores de productos primarios provenientes fundamentalmente de la agricultura, se impone establecer estrategias de desarrollo que tiendan a elevar la eficiencia en el empleo de la tierra, y potencien las escasas ventajas adquiridas en cada caso.

Una de las ramas de la agricultura que resulta muy atractiva para este propósito es, sin lugar a dudas, la agroindustria de la caña de azúcar, lo que se debe, entre otras, a las razones siguientes:

- un buen número de países subdesarrollados producen azúcar a partir de caña

- es posible desarrollar una amplia industria de derivados, que a su vez potencie el despegue de otras ramas y sectores de la economía nacional, al crear enlaces hacia adelante y hacia detrás

- para el desarrollo del amplio potencial de la industria de derivados se requiere de la realización de investigaciones, lo que promueve el fomento de este importante sector nacional en el largo plazo

- el proceso de producción de azúcar a partir de caña no requiere inicialmente de un universo de conocimientos industriales y agrícolas que en la actualidad se encuentre fuera del alcance de los países subdesarrollados, donde este cultivo está relativamente difundido

- el cultivo de la caña de azúcar es atractivo desde el punto de vista de las potencialidades de obtención de energía de manera renovable, debido a la alta eficiencia de esta gramínea en la producción de biomasa a partir de la energía solar.

La tendencia actual de realizar análisis integrados para el establecimiento de Políticas Macroeconómicas, conlleva a considerar de manera conjunta las tres vertientes siguientes: propuestas del Desarrollo Sostenible (DS); características y potencialidades de la caña de azúcar y comportamiento del mercado asociado, las que permiten identificar un conjunto de aspectos característicos del sector, que pueden resumirse de la forma siguiente:

  • el debate actual del DS está centrado en: lograr crecimiento económico, manteniendo un equilibrio entre las entradas y salidas de material y energía del sistema
  • existe una gran preocupación a nivel internacional por el ritmo de explotación de las fuentes de energía fósiles, cobrando cada vez más fuerza la tendencia a la búsqueda de alternativas energéticas renovables, en particular con el uso de la biomasa
  • la caña de azúcar es uno de los cultivos que almacena en forma de biomasa la mayor cantidad de la energía disponible en la radiación incidente, al mismo tiempo que dispone de un potencial genético de la cosecha entre 200-300 ton/ha, muy superior al promedio mundial actual de 60 ton/ha
  • la caña de azúcar puede utilizarse como fuente de materias primas para una amplia gama de derivados, algunos de los cuales constituyen alternativas de sustitución de otros productos con impacto ecológico adverso (cemento, papel obtenido a partir de pulpa de madera, etc)
  • los residuales y subproductos de esta industria, especialmente los mostos de las destilerías son relativamente contaminantes, al mismo tiempo que contienen una gran cantidad de nutrientes orgánicos e inorgánicos que permiten su reciclaje en forma de abono, alimento animal, etc. En este sentido es importante señalar el empleo de la cachaza como fertilizante
  • el tratamiento de los efluentes (aguas residuales y mostos) mediante la fermentación anaeróbica puede utilizarse para la obtención de energía renovable en forma de biogás
  • las mieles finales y los jugos del proceso de producción de azúcar pueden emplearse para la producción de alcohol, lo que permite disponer de un combustible líquido de forma renovable
  • el precio del azúcar se viene deflacionando continuamente (incluídos los períodos de guerras mundiales) desde 1900, lo que evidencia que este producto no debe considerarse como una opción estable de ingresos en el largo plazo
  • el precio deflacionado de los productos convencionales asociados a la industria de derivados (tablero, papel, alimento animal) como regla, al menos, no crece, en contraposición al precio de la energía
  • la aparición en los países desarrollados de edulcorantes alternativos, subsidiados en algunos casos, y su acelerada introducción en la industria alimenticia, reduce la demanda de azúcar
  • existe una marcada tendencia al incremento de la producción de alcohol para combustible automotor en el mundo, incluyendo a países desarrollados como EUA, Francia y Canadá
  • un factor para incrementar la eficiencia energética, es la reducción en los requerimientos de transportación de insumos y productos
  • el secado del bagazo mediante los gases de escape permite una reducción de su humedad de un 50% a un 35%, lo que mejora la eficiencia en la generación de vapor e incrementa la disponibilidad de bagazo para otros usos
  • la incorporación de los Residuos Agrícolas de la Cosecha (RAC) como fuente de energía es atractiva, aunque debe evaluarse de forma exhaustiva los aspectos económicos asociados, así como la alternativa de su empleo para alimento animal, donde tiene la ventaja de que no compite con la alimentación humana
  • en el proceso de producción de azúcar, tomado como referencia productiva para el cultivo de la caña de azúcar, compiten entre sí: el enfoque de los derivados y el de la energía

A todos estos argumentos debe añadirse la siguiente propuesta de este trabajo: "la suficiencia energética renovable de un país debe considerarse como un problema de seguridad nacional", que expresa la necesidad de disponer de este recurso para garantizar la continuidad, estabilidad y solidez del proceso de expansión de la economía.

Tomando en cuenta los aspectos antes señalados, este trabajo tiene como objetivo fundamental caracterizar la agroindustria de la caña de azúcar, a partir del comportamiento del mercado de algunos derivados tradicionales (tableros aglomerados, papel y cartón, cultivos alternativos para alimento animal y mieles finales) y de seis escenarios productivos seleccionados (balance de materiales y de energía) viables tecnológicamente, que ilustran las posibilidades, alternativas y potencialidades de cualquier país (considerado como sistema), para establecer una estrategia de DS en el sector.

II. Comportamiento del mercado de productos tradicionales

Como se ha expresado, el cultivo de la caña de azúcar permite obtener, además de azúcar, una amplia cantidad de derivados. Sin embargo, en el mercado de estos productos es posible encontrar amenazas potenciales para el sector, las cuales se ilustran a continuación a través del comportamiento del mercado de algunos de estos productos.

II.1 El mercado de azúcar

El azúcar crudo, como norma general, es un producto semielaborado que se destina a la refinación y de ahí la necesidad de cumplir con un conjunto de parámetros de calidad. En cuanto a los niveles de producción de azúcar, el comportamiento por regiones geográficas en el período 1900-1990 puede caracterizarse:

  • hasta el comienzo de la II Guerra Mundial, los niveles de producción de todas las regiones se mantuvieron por debajo de los 10 MM tm
  • a partir de 1950 comienza un sostenido incremento de la producción hasta 1975 en Europa, América y Asia. En el caso de Asia esta tendencia se mantiene hasta 1990, momento en que alcanza volúmenes semejantes a los de América y Europa
  • Africa y Oceanía registran tendencias a crecer, pero con un ritmo inferior al de las tres regiones anteriores.
  • a partir de 1975 los niveles de producción de América y Europa se estabilizan
  • entre 1950-70 se produjo un crecimiento en más de 40 MM tm a razón de un 4.1% anual. [Asia: 7.4% anual; Europa: 3.9%, América del Sur: 4.0%]. Las causas de este crecimiento fueron:
  • recuperación económica europea en la postguerra
  • incremento de la utilización del azúcar en algunas industrias como la alimentaria (conservas, bebidas, confituras, etc), química y farmacéutica.
  • cambios en los hábitos de consumo de algunos países, especialmente en Asia.
  • crecimiento de la población
  • disminución relativa del precio del azúcar.
  • en la década de los 70's, se registra una tasa de crecimiento del 1.9% anual, principalmente en: norte de Africa y Medio Oriente
  • a partir de los 80's la tasa anual promedio 1.3%, se reduce prácticamente al crecimiento poblacional.

Este comportamiento a partir de 1950 ha estado causado fundamentalmente por la ocurrencia de cambios estructurales en el mercado azucarero como son:

  • entre 1951-55 los países capitalistas desarrollados representaban el 53% del consumo mundial y los subdesarrollados el 31%, en 1981-85 la situación es totalmente inversa los desarrollados representan el 30% y los subdesarrollados el 51%
  • en 1951-55 el comercio internacional representa el 42% del consumo y en 1981-85 representa el 29%
  • en la primera mitad de los 50's las exportaciones de los países capitalistas desarrollados que eran de un 13% contra un 78% del total de las exportaciones de azúcar (países subdesarrollados) pasó en 1981-85 a 41% (países capitalistas desarrollados) y a 56% (países subdesarrollados)

Las consecuencias más relevantes de estos cambios estructurales en los grupos económicos son:

  • mayor vulnerabilidad al aumento de los precios mundiales, ya que los consumidores mundiales más importantes no son los países desarrollados y por otra parte los altos precios del mercado pueden constituir un nuevo estímulo a los sustitutos del azúcar
  • una mayor probabilidad de precios deprimidos, al participar en el mercado de forma mayoritaria el azúcar subsidiado de la Comunidad Económica Europea (CEE) y las reexportaciones de los EUA
  • un cambio en la estructura del tipo de azúcar, ya que los países subdesarrollados, como norma general son importadores de azúcar blanco, en tanto los importadores tradicionales de azúcares crudos se van reduciendo cada vez más.
  • una consecuente agudización de la competencia en el mercado libre, con la consiguiente afectación de los precios mundiales.

Por otra parte, a partir de los niveles de precios y producción puede demostrarse que los precios deflacionados de este producto se han venido reduciendo sostenidamente desde 1900 (incluidos los años de guerras mundiales).

Otros aspectos asociados al consumo promedio son :

  • el consumo per capita aumenta a razón de 0.2 kg/hab cada año
  • en los países importadores netos el consumo per capita es muy alto y las elasticidades de la demanda altas (0.8-2.0), por tanto una disminución de los precios da lugar a un aumento sustancial del consumo
  • en los países subdesarrollados es de 6.7 a 14.3 kg/hab con tendencia al incremento de 0.25 kg/hab cada año
  • a partir de 1974 exhibe una tendencia a estabilizarse alrededor de 20 kg per capita

Por otra parte, el mercado de edulcorantes diferentes del azúcar se ha desarrollado rápidamente en los últimos años y ocupa en la actualidad un alto por ciento del mercado total de endulzantes en el mundo. Aunque el azúcar continúa siendo el endulzante de mayor preferencia a nivel mundial, se apreció una tendencia hasta mediados de los años 90’s de su sustitución por otros, ya sean calóricos o artificiales, a partir de políticas proteccionistas de países como Estados Unidos y Japón.

II.2. Papel y cartón

La producción de papel representa un conflicto para la Humanidad, ya que por una parte es imprescindible para su desarrollo, como soporte de información, y por otro, su producción está asociada a la tala de bosques con el consecuente impacto ecológico.

Para enfrentar y resolver este conflicto, pueden utilizarse diversas vías, entre las que se encuentran:

  • búsqueda e introducción en explotación de nuevas alternativas de soportes de información. En este sentido una alternativa eficiente es el empleo de los sistemas informativos basados en redes de computadoras asociadas, en las cuales la transmisión de datos se realiza por vía electrónica
  • implementación de sistemas de reciclajes cada vez más eficientes en el uso del papel
  • desarrollo de la producción de papel a partir de otras fuentes de materias primas cuyo período de renovación sea inferior al de los bosques, cuyas funciones de: asimilación de CO2 y producción de O2, modificación y regulación de las condiciones climáticas, protección contra la erosión, etc, tiene un impacto ecológico relevante
  • empleo de subproductos o residuos de cosechas agrícolas.

Justamente dentro de esta última variante se enmarca la obtención de pulpa y papel a partir de bagazo, la cual constituye una alternativa ecológica de empleo de este residual de la producción de azúcar y que en la actualidad representa el 75% del bagazo industrializado del mundo, cuyas posibilidades se ilustran en la tabla 1.

Tabla 1. Posibilidades de producción de pulpa y papel a partir de bagazo

Tipo de pulpa

Producto

química

papel de imprenta y escribir, cartulina, cartón liner

papel para sacos y envolver

semiquímica

papel para sacos y envolver, cartoncillo

química-mecánica y mecánica

papel de imprenta y escribir, papel gaceta

pulpa absorbente

culeros infantiles desechables, almohadillas sanitarias

En cuanto a la producción de papel, ésta puede dividirse para su estudio en las tres categorías siguientes: papel periódico, papel de imprenta y escribir y otros papeles y cartón, cuyos niveles de producción y comercio reportados en los Anuarios de Productos Forestales de la FAO puede resumirse en los aspectos siguientes:

- la producción mundial de estos tres productos exhibe una lenta tendencia de crecimiento, cuya relación de incremento promedio anual se muestra en la tabla 2:

Tabla 2. Tasa anual de incremento de la producción mundial de papeles

Tipo de papel

Tasa de incremento anual (MM tm)

periódico

0.58

imprenta y escribir

1.83

otros papeles y cartón

2.90

- la producción mundial de papel periódico se mantiene constante a partir de 1989

Este comportamiento, que de forma general demuestra la tendencia a una menor participación en la producción de los diferentes tipos de papel y cartón de los países y regiones que tiene el peso fundamental de esta producción a nivel mundial, puede explicarse a partir del sostenido desarrollo y acelerada introducción de nuevos soportes y medios de transmisión de información como son los discos magnéticos y las redes de computadoras, que permiten el intercambio de información sin necesidad de este soporte físico. No obstante, este producto continua resultando indispensable para un gran número de aplicaciones, como la docencia, por lo cual es un renglón que no puede descuidarse en las políticas de desarrollo con un enfoque de suficiencia nacional.

II.3. Tableros aglomerados

El desarrollo de las tecnologías para la producción de tableros aglomerados, responde a la necesidad de incrementar los niveles de aprovechamiento de las explotaciones forestales, las cuales representan pérdidas en términos de reducción del área de bosques, así como a la necesidad de utilizar las ramas o los desechos que aparecen durante la explotación y la elaboración de la madera en los aserríos en forma de astillas y recortes.

En el caso de los tableros aglomerados de bagazo, se tiene como antecedente la experiencia acumulada en la fabricación de paneles de fibras, elementos moldeados y otros tipos de paneles, cuyas principales aplicaciones son: panelería ligera para divisiones interiores, puertas interiores, closets y estantes de cocina, revestimiento de paredes, encofrado, etc, pudiendo señalarse, que el empleo de paneles aglomerados de bagazo compara ventajosamente desde el punto de vista económico (reducción del tiempo de ejecución), ecológico (reducción en la emisión de CO2 debido a la disminución en el consumo de cemento) y el incremento en la flexibilidad de la utilización del espacio al permitir reajustes a través de la sustitución de paredes interiores de viviendas, lo que constituye una alternativa ventajosa para el empleo del bagazo excedente de la producción de azúcar.

Desde el punto de vista de su fabricación, los tableros aglomerados pueden agruparse en dos categorías bien definidas: partículas y fibras, cuyo comportamiento en el mercado internacional se presenta a continuación.

En el caso de los tableros aglomerados de partículas, las tendencias del mercado asociado al mismo pueden caracterizarse como sigue:

  • la producción mundial se incrementó en 19 veces (de 2700 MMm3 a 51641 MMm3)
  • la contribución total de América del Norte, Europa Occidental y Europa del Este a la producción de tableros de partículas en el período analizado (1960-1993), constituye más del 85% de la producción mundial
  • la participación total de América del Norte, Europa Occidental y Europa del Este exhibe una tendencia lineal a decrecer, la cual al ser ajustada por mínimos cuadrados tiene una relación de decrecimiento anual del 0.265%.
  • la producción de Europa Occidental fue superior a las otras dos regiones seleccionadas, en tanto América del Norte y Europa del Este tuvieron un comportamiento productivo similar y estable
  • América del Norte alcanzó el mayor crecimiento neto de su producción de 23.2 veces (517 MMm3 - 12017 MMm3). En cuanto al aporte de la región a la producción mundial, éste se mantuvo de forma estable alrededor del 20%
  • En Europa Occidental se registró un incremento neto de la producción de 14.4 veces (1621 MMm3 - 23375 MMm3). Sin embargo, en contraposición su aporte a la producción mundial decreció del 60% (1960) a un 45.3% (1993), con un mínimo de 41.9% (1987)
  • Europa del Este logró un incremento de la producción de 19 veces (395 MMm3 - 7475 MMm3). En esta área se aprecia también una reducción en la producción a partir de 1989.

Un análisis similar para el caso de los tableros de fibras permite establecer las siguientes características:

  • la participación total de las áreas seleccionadas (A. del Norte, Europa Occidental y del Este) es elevada: superior al 80%, y exhibe al igual que en el caso de los tableros de partículas una tendencia a disminuir, con una tasa de reducción anual del 0.728%
  • la producción mundial muestra un lento crecimiento, que se traduce en una elevación de la producción mundial en 1.2 veces entre 1971-1993 (15741 MMm3 - 19091 MMm3)
  • América del Norte disminuyó su participación en la producción mundial de un 51.5% a un 39.5%, al mismo tiempo que su producción decreció alrededor de un 6% (7968 MMm3 - 7549 MMm3). No obstante, esta región mantuvo su liderazgo en el aporte relativo a la producción mundial
  • Europa Occidental ha mantenido su participación en la producción mundial entre límites estables (14 - 21%), creciendo en términos absolutos en un 8% (3157 MMm3 - 3432 MMm3)

A partir de los análisis anteriores del comportamiento del mercado de tableros puede establecerse que:

  • las regiones de América del Norte, Europa Occidental y Europa del Este aportan más del 80% de la producción mundial de tableros
  • el aporte a la producción mundial de tableros de estas tres regiones exhibe una tendencia decreciente, tanto para partículas como fibras, con una tasa de reducción del 0.265% y 0.728% anual respectivamente, lo que indica que la reducción en los tableros de fibras es aproximadamente 3 veces (2.74) mayor que en los tableros de partículas
  • la producción mundial de tableros de partículas mostró una definida tendencia a crecer, en tanto en los tableros de fibras el comportamiento fue oscilante con un crecimiento neto del 20% en el período
  • América del Norte muestra un comportamiento estable en cuanto a los niveles de participación en la producción mundial de tableros (fibras y partículas) así como en el comercio internacional de éstos
  • Europa Occidental exhibe, al igual que América del Norte, niveles estables de participación en la producción mundial de tableros de fibras, en tanto presenta una reducción de más del 15% en su participación en la producción mundial

De todas las consideraciones anteriores se deduce que existe una tendencia a la reducción de esta producción por parte de las regiones líderes a nivel mundial. Esto puede deberse a dos cuestiones básicas: reducción en la disponibilidad de residuos para rellenos, al disminuir la tala de bosques debido su impacto ambiental y por otra parte al surgimiento de otros materiales como los composites, que proporcionan mayor flexibilidad a los diseños en comparación con los tableros aglomerados que sólo permiten obtener formas terminadas geométricamente rectas. Por tanto, este tipo de producción debe concebirse para satisfacer la demanda interna de los países en desarrollo, lo cual enmarca básicamente este producto en una estrategia parcial de sustitución de importaciones.

Finalmente, puede expresarse que, en el largo plazo, las tendencias constructivas (grandes edificaciones) y la necesidad de ampliar el consumo de materiales ecológicamente renovables, pueden potenciar un redespliegue de esta industria o afines, por lo cual debe formar parte, discrecionalmente, de una política de desarrollo industrial.

II.4. Alimento Animal

La búsqueda de plantas y sistemas para maximizar la captación de energía solar y la conversión en biomasa es una aplicación ventajosa de los residuos agrícolas e industriales en general, cuyos componentes pueden usarse eficientemente en la alimentación animal, a partir de la sustitución de concentrados y mediante raciones que permitan obtener una respuesta adecuada del animal con un bajo costo.

El potencial básico de los alimentos brindados por la industria azucarera puede dividirse en dos categorías, atendiendo al tipo de fuente alimenticia que lo proporciona: proteínas (levadura torula a partir de mieles finales, mostos alcohólicos y mieles hidrolíticas) y carbohidratos (caña integral, mieles finales, mieles integrales y/o invertidas, pienso miel-urea-bagacillo, bagazo o meollo predigerido, Residuos Agrícolas de la Cosecha (RAC)).

Este enfoque se aprecia en los reportes de materias primas utilizados a este fin: trigo, arroz con cáscara, cereales secundarios, pescado y en el caso de la caña de azúcar, bagazo empacado, meollo obtenido del desmedulado en la fabricación de tableros y RAC en general., cuyo comportamiento en el mercado puede ilustrarse mediante los seis cultivos seleccionados siguientes: maíz, trigo, sorgo, soja, avena y fríjol:

  • el trigo exhibe un nivel de producción que oscila alrededor de las 400 MM tm, en tanto los restantes cultivos muestran un comportamiento estable en los niveles de producción
  • la elasticidad cruzada de estos cultivos demuestra que son complementarios y no sustitutos de la caña de azúcar
  • el precio deflacionado, muestra una tendencia decreciente para el maíz y la soja, en tanto se mantiene estable para el resto de los cultivos

Estas tendencias conducen a que desde el punto de vista económico, la alimentación animal a partir de los RAC resulte atractiva, tomando en consideración la elevada magnitud del excedente disponible (60%) después de proteger el suelo al mismo tiempo que no compite con la alimentación humana.

II.5. Mieles y Alcohol

Otra producción muy atractiva a partir de la caña de azúcar es la obtención de alcohol a partir de las mieles finales del proceso de producción de azúcar, debido a la elevada productividad que puede obtenerse en comparación con otros cultivos.

Sin embargo, el rendimiento de las mieles varía de acuerdo a varios factores: variedad de caña, época de cultivo, condiciones ambientales propias del país y factores de la industria azucarera y se encuentran entre el 30-35% de miel final por unidad de azúcar producido. A partir de este último índice se estimaron, como parte de este trabajo, los niveles de producción mundial, empleando los volúmenes de caña reportados en los Anuarios de Producción de la FAO y los precios del mercado mundial, obteniéndose el precio deflacionado (1980 año base), el cual exhibe un comportamiento decreciente en el período analizado, con una ligera tendencia a elevarse en 1994, pero que dista del nivel del año base.

Es importante señalar el sostenido crecimiento que está teniendo la producción de alcohol en los países desarrollados como Francia y EUA, lo cual ratifica la tendencia a depender cada vez menos de los combustibles fósiles y el cambio en la estructura de la demanda de materias primas para la obtención de energía.

III. Escenarios productivos viables

III.1Escenarios propuestos. Características

Uno de los procedimientos actuales de valoración, análisis y pronóstico de las tendencias de comportamiento económico, es la presentación de escenarios alternativos, que permite mostrar de forma sencilla diversas alternativas. En el caso de la agroindustria azucarera, dada la diversidad de esquemas tecnológicos factibles en dependencia de la estructura de resultados productivos deseados y las diversas formas de obtención de energía renovable, pueden utilizarse, entre otros, los escenarios relacionados en la tabla 3 de la que se aprecia:

Tabla 3. Características y objetivos de los Escenarios seleccionados

Escenario

Objetivo productivo

Características

Convencional (A)

Continuar el tratamiento de la caña de azúcar como fuente de obtención de azúcar

Se estructura la demanda de energía del proceso de manera que no haya excedente de bagazo.

Las mieles finales del proceso se comercializan y los Residuos Agrícolas de la Cosecha (RAC) no se utilizan

El resultado de la producción es el azúcar con una entrega marginal de energía eléctrica cogenerada

Convencional mejorado (B)

Lograr un excedente de bagazo mediante la mejora de la eficiencia del proceso para producir energía eléctrica

Se introducen mejoras tecnológicas a la estación de calefacción y evaporación y cristalización

Las mieles finales del proceso se comercializan y los RAC no se utilizan

El resultado de la producción es el azúcar y cierta cantidad de energía eléctrica adicional a la cogenerada

Integrado (C)

Incorporar las mieles finales al proceso a la producción de alcohol, manteniendo la eficiencia alcanzada en el escenario anterior

Se incorpora una destilería anexa al ingenio

Se introducen mejoras tecnológicas a la estación de calefacción y evaporación y cristalización

Los RAC continúan sin utilización

Los resultados de la producción son: azúcar, alcohol y cierta de energía eléctrica

Energético Integral (D)

Ampliar la entrega de energía renovable: electricidad, biogás y alcohol

Se pasa de un sistema de tres masas cocidas a uno de una sola masa

Se utiliza la miel A, el jugo del último molino y el proveniente de los filtros de cachaza para la producción de alcohol

Se incorpora la producción de biogás a partir de los mostos de la destilería

Se incorporan los RAC a la obtención de energía eléctrica

Los resultados del proceso son: azúcar, alcohol, electricidad y biogás

Energético alternativo (E)

Maximizar la obtención de energía eléctrica y alcohol de forma renovable durante todo el año

Se utiliza el jugo de caña para la producción de alcohol

Se incorporan los RAC a la obtención de energía eléctrica

Se utilizan los mostos de las destilerías para la producción de biogás

Los resultados del proceso son: alcohol, electricidad y biogás

Ecológico (F)

Diversificar la estructura de resultados

Es posible el desarrollo de una industria de derivados

Se obtienen como resultados productivos azúcar, alcohol, biogás, electricidad y bagazo para fomentar la industria de derivados

  • en todos los casos, la energía requerida por el proceso de producción la proporciona el bagazo y por tanto todos los escenarios son autosuficientes energéticamente
  • los escenarios que mantienen la producción de azúcar como resultado productivo fundamental (A, B y C) requieren de cierta cantidad de energía para transportar las mieles y el destino final de los RAC es un problema pendiente de solución
  • sólo en el escenario ecológico (F) es posible el desarrollo de una industria de derivados
  • el escenario energético alternativo (E) permite disponer de energía eléctrica durante todo el año a partir de la cosecha continua durante 10 meses y mediante el almacenamiento de cierta cantidad de bagazo para mantener la generación durante los meses de lluvia
  • es posible obtener sustitutos renovables (alcohol y biogás) del combustible fósil requerido para la transportación

Antes de concluir esta presentación de los escenarios es necesario señalar que el energético alternativo (E) requiere para su establecimiento de un conjunto de requisitos adicionales que condicionan su generalización, y que, por tanto, lo convierten en alternativo. Estos requisitos son básicamente los siguientes :

  • niveles de precipitaciones que permitan ejecutar las tareas de la cosecha durante gran parte del año (por lo menos durante nueve meses) y almacenar cantidades de bagazo que puedan utilizarse para la generación durante los períodos de lluvia
  • características y acondicionamiento del terreno que faciliten el drenaje de las lluvias
  • disponibilidad de equipos que permitan la cosecha en condiciones de humedad del suelo

Adicionalmente, este esquema de producción tiene la limitación de que una vez pasado el período de maduración del cultivo, la presencia de azúcar disminuye hasta niveles que pueden llegar a ser del 50% y por tanto se reduce la producción de alcohol. No obstante, la posibilidad de obtener durante todo el año una cierta cantidad de combustible líquido (alcohol) y mantener la generación de energía eléctrica, hace de éste un escenario alternativo muy atractivo.

III.2 Resultados

A partir de la conformación de cada uno de los escenarios (tabla 3), pueden elaborarse los esquemas de producción correspondientes cuyos resultados se muestran en la tabla 4 de la que puede apreciarse:

Tabla 4. Indices de producción referidos a una tonelada de caña integral (tci)

Vapor

Azúcar

(kg/tci)

Alcohol

(l/tci)

Electricidad (kwh/tci)

Biogás (Nm3/tci)

Bagazo (kg/tci)

RAC (kg/tci)

Cachaza

(kg/tci)

Bagazo

RAC

Total

Cogenerada

Directa

A

BP/

MP

72.0

---

10.0

---

---

10.0

---

---

240.0

18.0

B

BP

72.0

---

7.0

50.0

---

57.0

---

---

240.0

18.0

MP

72.0

---

14.0

53.0

---

67.0

---

---

240.0

18.0

C

BP

72.0

5.4

9.8

43.6

---

53.4

---

---

240.0

18.0

MP

72.0

5.4

16.0

49.3

---

65.3

---

---

240.0

18.0

D

BP

28.0

22.5

9.0

56.7

74.3

140.0

8.5

---

---

7.0

MP

28.0

22.5

15.5

61.7

87.3

164.5

8.5

---

---

7.0

E

BP

---

36.8

11.9

60.1

74.3

146.3

13.9

---

---

11.4

MP

---

36.8

18.2

63.3

87.3

168.8

13.9

---

---

11.4

F

BP

48.0

15.5

10.7

---

74.3

85.0

5.9

76.1

---

4.8

MP

48.0

15.5

17.9

---

87.3

105.2

5.9

71.6

---

4.8

  • la cachaza puede emplearse como abono orgánico para sustituir compuestos químicos
  • el empleo de una presión de generación media incrementa en un 60% o más la capacidad de cogeneración
  • el escenario energético alternativo (E) permite obtener un máximo de energía renovable en forma de alcohol, biogás y electricidad
  • el escenario ecológico (F) exhibe la estructura más diversificada
  • en los escenarios con énfasis en la obtención de energía eléctrica a partir de los RAC (D, E y F) la obtención de energía eléctrica duplica el nivel de entrega empleando solamente bagazo

En cuanto a la caracterización del comportamiento energético, éste puede realizarse a través de los tres indicadores siguientes que combinan sus magnitudes absolutas y la estructura de éstas:

  • balance de energía, obtenido como la diferencia de energía existente entre los productos y residuos y la demanda de ésta para la cosecha y la transportación. En la figura 1, donde se muestran estos índices, se aprecia que los escenarios con énfasis energético (D, E y F) tienen un balance de energía que es aproximadamente la mitad de aquellos donde el azúcar constituye el centro productivo (A, B y C). Esto se debe a que el aporte fundamental a la estructura energética está dado por el azúcar, que en estos escenarios tiene un volumen de producción elevado al igual que su valor calórico así como a la incorporación del aporte energético de los RAC, que estos escenarios no tiene un destino productivo.

  • cantidad de combustible fósil que puede sustituirse mediante la transformación del parque automotor de gasolina utilizado en el proceso productivo por alcohol (se asume que el 90% de la producción se destina a este fin) y biogás (supone el empleo del 100% de la producción para este propósito). Como se aprecia en la figura 2, los escenarios con énfasis en la obtención energía renovable (D, E y F) permiten la sustitución del 50% o más del combustible fósil requerido para la transportación, llegándose en el energético alternativo (E) a una sustitución completa. Nótese que en estos escenarios puede elevarse el nivel de sustitución si se decide emplear la transportación mediante ferrocarriles propulsados por electricidad.

  • energía renovable remanente (10% del alcohol producido y 100% de la electricidad) que entrega el sistema. El comportamiento de esta magnitud se muestra en la figura 3, donde se evidencia que los esquemas de producción energéticos (D, E y F) duplican la cantidad de energía renovable remanente en comparación con los tradicionales que mantienen la producción de azúcar como resultado productivo fundamental (A, B y C)

Finalmente, para el análisis del impacto del escalado se seleccionaron dos capacidades industriales: una de baja capacidad de molida (300 mil @/día) y generación de vapor a baja presión (19 kg/cm2) y otra de alta capacidad de molida (un millón @/día) y generación de vapor a presión media (28 kg/cm2), los cuales entregan azúcar, alcohol y electricidad en un período de zafra de 120 días.la producción de alcohol, días es superior a los 20 Mm3 en los escenarios energético (D, E y F), como se muestra en la figura 4.

En el caso del escenario energético alternativo (E), que produce 50 Mm3 en 120 días, puede estimarse para el resto del tiempo de operación (6 meses) una magnitud similar, debido a la disminución en la cantidad de azúcares disponibles para fermentar. Por tanto, la producción anual de este escenario es del orden de los 100 Mm3, lo que representa más de 50 mil toneladas de petróleo equivalente

III.3 Valoración integral

Después de analizar de forma independiente la estructura de resultados, la disponibilidad y estructura de la energía así como el impacto del escalado de los mismos a niveles industriales prácticos, es posible integrar éstos en las siguientes valoraciones:

  • el escenario convencional exhibe los peores índices en comparación con los restantes escenarios, ya que no permite una industria de derivados y no compensa la demanda de energía fósil
  • la introducción en el esquema de producción de azúcar convencional de las variantes tecnológicas del escenario mejorado (B) representa una alternativa para incrementar la eficiencia en el empleo de la energía disponible en este cultivo
  • la incorporación de una planta de derivados anexa al central para el procesamiento de residuos y subproductos conduce a un incremento en la eficiencia energética del sector visto como sistema ya que reduce la necesidad de transportación y permite realizar un uso más eficiente del vapor
  • la obtención de energía eléctrica tiene un campo potencial importante. En este sentido es necesario resaltar el impacto ecológico del Escenario E, que permite disponer durante todo el año de una «central eléctrica», cuya materia prima es renovable
  • los escenarios energéticos (D, E y F) permiten obtener una fuente de energía de renovable, en forma de combustible líquido (alcohol), que constituye una alternativa para la sustitución de combustibles fósiles en el proceso de producción y convierten a esta industria, no sólo suficiente en términos de balance (entrega o demanda) de energía, sino también en cuanto a la estructura de esa propia demanda
  • el escenario ecológico (F) permite un desarrollo de la industria de los derivados, lo cual contribuye a la creación de fuentes de empleo, que al mismo tiempo permite la sustitución parcial de importaciones y la introducción en el mercado nacional de productos con menor impacto ecológico adverso (cemento, papel a partir de madera, etc)
  • se requiere de una transformación en el parque automotor hacia combustibles renovables (alcohol, biogás y electricidad) para materializar las potencialidades del sector.

Sin embargo, es importante resaltar que, para proponer una estrategia de Desarrollo Sostenible no existe una variante única, sino que cada uno de los escenarios propuestos (u otros que se puedan plantear) debe ser analizado como un sistema, para en correspondencia con las características del suelo, posibilidades de transportación, mano de obra, etc, establecer el escenario que más convenga en cada una de las instalaciones existentes o que se planifiquen edificar.

Por otra parte, es necesario significar que los escenarios presentados ilustran la existencia de múltiples alternativas disponibles para incorporar de forma progresiva esta agroindustria dentro de una estrategia de DS.

Finalmente resulta imprescindible resaltar que todos estos escenarios suponen niveles de molida estables, lo que constituye una premisa indispensable para establecer cualquier política en el sector.

IV. Conclusiones

Del análisis realizado pueden extraerse las conclusiones siguientes :

  • los niveles de producción de azúcar en los últimos años crecen a un ritmo semejante al crecimiento poblacional
  • el precio deflacionado del azúcar exhibe una tendencia decreciente desde 1900
  • el azúcar se enfrenta a la competencia de edulcorantes alternativos como el Jarabe de Maíz Rico en Fructuosa (JMRF) y la tendencia actual es a un desplazamiento mayor de la participación de éstos en el mercado
  • el crecimiento del consumo de JMRF se ha visto favorecido por las políticas proteccionistas aplicadas hasta mediados de los años 90’s por países como Estados Unidos y Japón
  • el precio deflacionado de las mieles exhibe una tendencia decreciente, aunque parece recuperarse en 1993
  • el precio deflacionado de los cultivos alternativos para alimento animal analizados (complementarios de acuerdo al análisis de elasticidad cruzada), se mantienen constantes o decrecen, en tanto sus niveles de producción permanecen constantes desde los años 80's
  • los niveles de producción de tableros aglomerados y de los distintos tipos de papel crece desde 1960 de forma discreta, con una marcada tendencia a reducir los niveles de participación en la producción mundial de América del Norte y Europa.
  • en una estrategia de diversificación las características de este cultivo apuntan a que el objetivo energético puede tener un lugar prominente dentro de la misma

A partir de los resultados productivos de los seis escenarios viables tecnológicamente para la agroindustria de la caña de azúcar analizados y partiendo del principio de que la sustentabilidad energética renovable debe considerarse como un problema de seguridad nacional, pueden señalarse como conclusiones de este trabajo las siguientes:

  • la decisión de considerar el azúcar como resultado fundamental del cultivo de la caña de azúcar, conduce a la estructura de resultado más desventajoso así como de inestabilidad financiera
  • es aconsejable sustituir la designación de agroindustria azucarera por el de agroindustria de la caña de azúcar, como parte de un cambio en el concepto del destino de este cultivo que lleve a una verdadera diversificación de esta industria
  • la obtención de energía renovable (alcohol, biogás y electricidad) a partir de la caña de azúcar es una alternativa de mínimo impacto ambiental viable tecnológicamente
  • el empleo del secado de bagazo con los gases de escape, la cogeneración y el tratamiento de residuales para la obtención de biogás, así como el uso de esquemas de calefacción y evaporación y cristalización más eficientes constituyen un aspecto importante para incrementar la disponibilidad de bagazo para otros fines
  • el empleo de la cachaza como abono orgánico en sustitución de compuestos químicos es atractivo. En general, los residuales del proceso (aguas residuales y lodos provenientes de la obtención de biogás) pueden utilizarse ventajosamente para sustituir el empleo de fertilizantes obtenidos por síntesis química
  • la incorporación de los RAC al enfoque energético de esta agroindustria es imprescindible, ya sea para obtener energía eléctrica o para alimentación animal donde tiene la ventaja de que no compite con la alimentación humana, pero requiere de estudios complementarios para establecer el óptimo entre el procesamiento previo a su traslado y la demanda de energía para su transportación
  • el desarrollo de una industria de derivados, permite la sustitución de productos con impacto ambiental adverso como el cemento y el papel. De igual forma, esta alternativa promueve la realización de investigaciones y contribuye a crear nuevos puestos de trabajo, al mismo tiempo que incrementan el valor agregado a la estructura de resultados productivos
  • se requiere de una transformación en el parque automotor hacia combustibles renovables (alcohol, biogás y electricidad) para materializar las potencialidades del sector.
  • la caña de azúcar ofrece una amplia gama de posibilidades de obtención de derivados a partir de subproductos y residuales, lo que permite un elevado número de enlaces hacia adelante y hacia detrás en la economía doméstica, contribuyendo a mejorar la situación del empleo
  • es posible obtener fuentes de energía renovable como son:
  • el excedente de bagazo del proceso de producción de azúcar tiene buenas características como combustible ecológico, al mismo tiempo que permite la cogeneración de energía eléctrica durante el proceso de fabricación de azúcar
  • las mieles finales u otras corrientes del proceso de fabricación de azúcar permiten obtener alcohol, de gran importancia en su condición de combustible líquido renovable
  • la producción de biogás a partir de los mostos de las destilerías es una alternativa que en la actualidad tiene gran difusión en los países desarrollados
  • además del objetivo de obtención de energía a partir del bagazo, existen un sinnúmero de alternativas de empleo del bagazo para obtener otros productos entre los que se encuentran : tableros, pulpa y papel, furfural y la amplia gama de productos de la industria fermentativa (aminoácidos, ácidos orgánicos, solventes, enzimas, proteínas unicelulares y productos de industria farmacéutica ), los cuales comparan ventajosamente en cuanto al impacto ecológico
  • las estrategias de diversificación de la industria de la caña de azúcar puede ser una respuesta viable a las amenazas presentes si se realiza efectivamente y teniendo en cuenta los criterios del Desarrollo Sostenible (DS).

V. Bibliografía

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ANEXO A

Tabla A.1 Valores calóricos utilizados (MJ/kg)

Producto

Valor calórico

bagazo (50% humedad) [8]

7.6

bagazo (35% humedad) [8]

11.4

petróleo [8]

39.7

caña de azúcar como materia seca [9]

17.4

Residuos Agrícolas de la Cosecha [10]

11.7

mieles finales [10]

10.7

herbicida [10]

229.3

azúcar [11]

15.8

cachaza [12]

10

biogás (MJ/m3) [13]

19.8

alcohol [14]

26.8

electricidad (MJ/kwh)

10.32

Tabla A2. Resultados del proceso de producción convencional de azúcar

Producto

kg de producto/tci

Residuos Agrícolas de la Cosecha

400

Bagazo

180

Azúcar

72

Mieles finales

20,4

Cachaza

18

Tabla A3. Condiciones de generación del vapor

Escenario

Presión (kg/cm2)

T (° C)

Eficiencia (%)

Vapor en caña (%)

A

19

343

58

45

B

19

343

78

38

C al F

28

400

78

38

Tabla A4. Indices de proceso

Características del vapor de escape

Demanda de energía eléctrica:

Presión: 2.1 kg/cm2

para extracción: 15 kwh/tm de tallos limpios

T: saturado

total del ingenio: 25 kwh/tm de tallos limpios

Eficiencia turbo: 65%

destilería de alcohol: 3 kwh/hl

 

 

Autor:
Lic. Jesús de la Caridad Mesa Oramas


J’Dpto de Instrumentación y Automática, Instituto Cubano Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar


Dr. Ing. Leonel González Penichet,

Subdirector de Investigaciones, Instituto Cubano Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar


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