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Mar/Abr 2015


Bioenergía

La caña de azúcar como cultivo energético

Revista PRODUCCION: La caña de azúcar como cultivo energético
 

La caña de azúcar es uno de los principales cultivos de la provincia de Tucumán, ocupando una superficie estimada para 2013 de unas 280.000 hectáreas. Luego de realizada la cosecha mecanizada de la caña queda en el lote el residuo agrícola de cosecha (RAC), que en la mayoría de los casos es quemado por los productores por provocar los siguientes efectos negativos:
• Dificulta el cultivo mecánico, la fertilización y el control selectivo de malezas a través del colchón de residuo.
• Demora el brotado y genera discontinuidad del mismo, produciendo una disminución del rendimiento cuando las temperaturas son bajas y/o el suelo está muy húmedo luego de cosechar.
• Incrementa las poblaciones de plagas que se refugian y multiplican debajo del RAC.
Al quemar la caña se genera la pérdida del 48% del RAC, presentando una serie de inconvenientes como:
• Incremento de la necesidad de herbicidas.
• Pérdida de nutrientes del suelo y afectaciones a los microorganismos.
• Disminución de la porosidad del suelo y como consecuencia de esto menor infiltración del agua.
• Eliminación de los enemigos naturales de las plagas.
Además de esto, produce contaminación ambiental por la emisión de gases como CO, NOx, N2O y CH4, generando como consecuencia, efectos adversos en la salud aumentando en gran medida las afecciones del aparato respiratorio (asma, neumonía y bronquitis), problemas en la vista y daños a la vestimenta y suciedad en las ciudades cercanas.
Toda esta biomasa que es quemada podría ser aprovechada para la generación de energía como una alternativa renovable de producción de energía, diversificando así la matriz energética de la provincia y el país y reduciendo los problemas mencionados anteriormente.
Tradicionalmente los ingenios azucareros cogeneran energía a partir de la fibra de caña de azúcar (bagazo), que sustituye los combustibles fósiles como el gas y el fuel-oil.
A nivel internacional, numerosos países (Brasil, Cuba, Australia, entre otros) ya vienen empleando el RAC como fuente de energía alternativa. En nuestro país el caso de mayor difusión del uso energético del RAC es el del Ingenio Ledesma y de algunos ingenios de la provincia de Tucumán.
En 2012 Ledesma reemplazó 15 millones de metros cúbicos de gas natural, lo que representa un 10% del gas que es consumido anualmente por la empresa, que apunta además a seguir creciendo en esta sustitución por biomasa. Por otra parte, gracias al aprovechamiento de la fibra, hidroelectricidad de usinas hidroeléctricas y este proyecto de biomasa, hoy el 40% de la energía que usa Ledesma es renovable.
• Cada 3 toneladas de biomasa se reemplazarían 1.000 m3 de gas.
• 40.000 toneladas de biomasa se procesaron en el último año en Ledesma.
• 10% de reducción efectiva en el consumo de energías fósiles durante 2012 en Ledesma.

Energía a partir del RAC
La energía producida a partir de la biomasa tiene junto con la hidráulica, un papel preponderante en muchos países. Los residuos que resultan de la actividad agrícola y forestal, constituyen un amplio porcentaje de la misma.
Actualmente, los residuos constituyen un gran problema medioambiental, pero pueden tener un gran potencial energético, siempre que se solucionen sus graves dificultades (bajo potencial energético y densidad), lo que ocasiona problemas de transporte y almacenamiento. Por medio de la densificación es factible aumentar la densidad de los residuos biomásicos, lo que facilita su manejo y permite su utilización como un combustible más homogéneo, solucionando el problema de los residuos y acondicionándolos para una posible utilización energética.
Los factores que limitan la combustión óptima de las materias leñosas son esencialmente físicos: la densidad aparente, la granulometría y la humedad, además de su disponibilidad.
Entre las biomasas, la caña de azúcar ocupa un destacado lugar por sus altos rendimientos agrícolas. El rendimiento en materia seca de la caña de azúcar, oscila desde 27-90 ton/año dependiendo si se realiza con riego, fertilización, métodos de cosecha, cultivo, etc.

Características del RAC
La caña de azúcar es uno de los cultivos con mayor capacidad de convertir la energía solar en biomasa. Si se toman en cuenta solo el bagazo y la paja, en los cañaverales se almacenan alrededor del equivalente a una tonelada de petróleo por cada tonelada de azúcar que puede producirse.
La combustión de la biomasa no incrementa la concentración atmosférica de carbono, porque solo devuelve a la atmosfera el carbono que fijo la planta durante su crecimiento.
La biomasa aprovechable energéticamente son el bagazo y los RAC. El bagazo representa el 30% de los tallos verdes molidos y es el residuo fibroso de la molienda; se obtiene con un 50% de humedad, esto significa que por cada hectárea cosechada es posible obtener anualmente 13,5 ton de bagazo equivalentes a 2,7 tce (tonelada de combustible equivalente: 37.5 MJ/Kg).
Según bibliografía, es posible recolectar en promedio 3.75 ton de RAC por hectárea de caña cosechada, que son equivalentes a 0.62 tce, esto contrasta bastante con datos obtenidos de ensayo realizado por equipo del PRECOP en la Provincia de Tucumán, en donde se logró recolectar alrededor de 13000 Kg RAC/ha (24000 Kg RAC/ha de residuo inicial), dejando un porcentaje en el suelo para favorecer los procesos de mineralización de la materia orgánica, retención de humedad edáfica, evitar erosión, etc.

Caracterización de la biomasa como combustible
El término biomasa, en sentido amplio, se refiere a cualquier tipo de materia orgánica que ha tenido su origen inmediato como consecuencia de un proceso biológico. El conocimiento de su composición y propiedades es de fundamental importancia para evaluar su potencialidad como materia prima en los procesos de conversión térmica.

Características energéticas y ambientales del uso de biomasa cañera
La caña de azúcar es capaz de almacenar el 1,7% de la energía existente en la radiación incidente en cultivos con irrigación y en condiciones experimentales, y 1,1% en campos bien atendidos con riego. Tiene un rendimiento genético potencial que se encuentra entre 200 y 300 t/ha que compite ventajosamente con otros cultivos.
El rendimiento alcanzable en la zona donde el equipo PRECOP realizo el ensayo en la Provincia de Tucumán es de alrededor de 69000 Kg/ha siendo la variedad cultivada la LCP384 (soca 1). Para un valor calórico de 17476 MJ/Kg de materia seca, con un contenido de materia seca del 30% y un rendimiento de 100 toneladas de caña integral por hectárea, la producción energética de la caña es 20 veces mayor que la energía que se utiliza para producirla, cosecharla y trasladarla hasta el ingenio.
Cuatro toneladas de paja equivalen a una tonelada de petróleo (calor de combustión de la paja con 30% de humedad: 11,7 MJ/Kg.).

Usos del RAC
Existen en la actualidad diversos usos alternativos a la quema a campo abierto que se le pueden dar a estos residuos agrícolas de cosecha (RAC), entre ellos se encuentran algunos que se emplean a gran escala y donde la inversión por lo tanto es mayor, y otros de menor escala con menores inversiones para uso doméstico o en pequeñas producciones.
Entre los usos estudiados hasta el momento y los que aún se están evaluando se encuentran los siguientes:
• Hidrólisis, para la producción de etanol lignocelulósico (2G).
• Pirolisis.
• Gasificación, para generación de energía eléctrica y diversos productos químicos.
• Combustión, para generación de energía eléctrica o calor.

Revista PRODUCCION: La caña de azúcar como cultivo energético
 
Autores: Ing. Agr. Diego Mathier, Ing. Agr. Pablo Saleme, Ing. Agr. M. Sc. Mario Bragachini, Ing. Agr. Federico Sánchez, Ing. Agr. Marcos Bragachini, Ing. Agr. José Méndez.
INTA EEA Manfredi, Famaillá y Totoras

Portada de la Edición correspondiente a esta nota Esta nota fue publicada en las páginas Nº 20 y 21 de la edición en papel de la revista de Marzo / Abril 2015.
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