UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA

C.P. INGENIERÍA QUÍMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGIA

“ETANOL Y CRACKING TERMICO”

Curso:

PETROQUIMICA BASICA

Presentado por:

DUEÑAS PORRAS, Kevin Jeyson

HUANCAYO - PERU

2015

CONTENIDO

INTRODUCCION.............................................................................................................3

MARCO TEORICO..........................................................................................................4

1. Etanol......................................................................................................................4

2. Propiedades.............................................................................................................4

2.1. Propiedades Físicas y Termodinámicas..........................................................5

2.2. Propiedades Químicas.....................................................................................5

3. Usos y aplicaciones del Etanol...............................................................................5

4. Proceso de producción del etanol...........................................................................6

4.1. A partir de productos agrícolas.......................................................................7

4.2. A partir del etileno........................................................................................10

4.3. Vía fermentación de azucares.......................................................................12

5. Situación del Perú.................................................................................................14

5.1. Cultivos de caña: área sembrada y rendimiento actual.................................14

5.2. Área con potencial para el cultivo de la caña de azúcar...............................14

5.3. Azúcar: producción, rendimiento y costos....................................................15

5.4. Mecanización e irrigación.............................................................................15

5.5. Etanol: producción (por hectárea y por tonelada de azúcar) y costos...........16

5.6. Capacidad industrial instalada.......................................................................16

5.7. Centros de investigación que realizan estudios para mejorar los procesos de producción de caña, azúcar y etanol........................................................................17

REFERENCIAS..............................................................................................................20

ANEXOS.........................................................................................................................20

INTRODUCCION

Los combustibles fósiles, el petróleo y sus derivados, como fuente de energía no renovable, están presentando señales de agotamiento y se estima que a mediano plazo ya no será posible cubrir la demanda mundial. Esta situación, sumada a la contaminación ambiental y al calentamiento global, provocados en gran medida por el uso de este tipo de combustibles, es un reto de enormes proporciones, pero también una oportunidad para la implementación de energías renovables.

En efecto, la producción de biocombustibles ha despertado gran interés, en los campos económico, social, ambiental, institucional y político. En primer lugar, los altos precios del petróleo hacen que los países que no son autosuficientes en el suministro de combustibles fósiles inviertan parte de sus divisas en la importación de hidrocarburos.

En el orden social, la necesidad de diversificar las fuentes de energía y de investigar los recursos locales ha repercutido en una mayor generación de empleo, pues ha sido necesario contratar nueva mano de obra para explorar esta posibilidad. En el aspecto ambiental, los biocombustibles parecen ser menos contaminantes y tienen menor impacto sobre el cambio climático que los combustibles fósiles.

En el corto plazo, por su parte, los acontecimientos políticos influyen de manera decisiva en el proceso de extracción de petróleo, lo que afecta, de forma inmediata, el precio de los combustibles y el costo de producción agrícola, industrial y de servicios.

Cada vez que aumenta el precio del petróleo, surge la pregunta sobre su impacto en el crecimiento económico en general.

El sector agropecuario tiene un gran potencial como proveedor de materia prima para la generación de energía. Basta mencionar la producción de combustibles sólidos (leña, carbón vegetal y residuos de procesos agroindustriales), gaseosos (biogás) y líquidos (etanol y biodiesel). Sobre estos últimos, en especial en el etanol, se centra la discusión del presente documento.

La industria del etanol en América Latina y el Caribe, está construida principalmente sobre la provisión de caña de azúcar como materia prima. Así, las actividades productivas e industriales relacionadas con dicho producto han experimentado un salto tecnológico significativo, lo que ha redundado en un claro aumento en la productividad agrícola e industrial del sector. Muestra de ello son los rendimientos de más de 100 toneladas de caña por hectárea y una producción de azúcar más eficiente.

MARCO TEORICO

1. ETANOL

Conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C. Al mezclarse con agua en cualquier proporción, da una mezcla azeotrópica. Su fórmula química es CH3-CH2-OH, principal producto de las bebidas alcohólicas como el vino (15% aproximadamente), la cerveza (5%) o licores (hasta 50%).

2. PROPIEDADES

Formula: C2H6O, CH3CH2OH.

Peso molecular: 46.07 g/mol.

Composición: C: 52.24 %; H: 13.13 % y O: 34.73 %.

El etanol es un líquido incoloro, volátil, con un olor característico y sabor picante. Sus vapores son más pesados que el aire. El etanol se utiliza industrialmente para la obtención de acetaldehido, vinagre, butadieno, cloruro de etilo y nitrocelulosa, entre otros. Es muy utilizado como disolvente en síntesis de fármacos, plásticos, lacas, perfumes, cosméticos, etc. También se utiliza en mezclas anticongelantes, como combustible, como antiséptico en cirugía, como materia prima en síntesis y en la preservación de especímenes fisiológicos y patológicos. El llamado alcohol desnaturalizado consiste en etanol al que se le agregan sustancias como metanol, isopropanol o, incluso, piridinas y benceno. Estos compuestos desnaturalizantes son altamente tóxicos por lo que, este tipo de etanol, no debe de ingerirse. El etanol es un líquido inflamable cuyos vapores pueden generar mezclas explosivas e inflamables con el aire a temperatura ambiente.

2.1. Propiedades Físicas y Termodinámicas

2.2. Propiedades Químicas

Se ha informado de reacciones vigorosas de este producto con una gran variedad de reactivos como: difluoruro de disulfurilo, nitrato de plata, pentafluoruro de bromo, perclorato de potasio, perclorato de nitrosilo, cloruro de cromilo, percloruro de clorilo, perclorato de uranilo, trióxido de cromo, nitrato de fluor, difluoruro de dioxígeno, hexafluoruro de uranio, heptafluoruro de yodo, tetraclorosilano, ácido permangánico, ácido nítrico, peróxido de hidrógeno, ácido peroxodisulfúrico, dióxido de potasio, peróxido de sodio, permanganato de potasio, óxido de rutenio (VIII), platino, potasio, t-butóxido de potasio, óxido de plata y sodio. En general, es incompatible con ácidos, cloruros de ácido, agentes oxidantes y reductores y metales alcalinos.

3. USOS Y APLICACIONES DEL ETANOL

El mercado del alcohol puede subdividirse en tres, de acuerdo a sus destinos fundamentales como: combustible, uso industrial y bebidas. El uso como combustible representa el 61% de la producción mundial, ya sea para mezclar o reemplazar petróleo y derivados, alrededor del 23% se destina a la industria procesadora (cosméticos, farmacéutica, química, entre otras), y el 16% restante se destina a la industria de

bebidas. La producción de alcohol destinada al uso como combustible, por lo general se encuentra subsidiada por el impacto positivo del uso del Etanol carburante sobre el medio. Al igual que los efectos económicos que se logran en los países pobres: mejoramiento de los déficits comerciales, reducción del petróleo (dependencia), retención de divisas y reactivación de las economías campesinas.

Figura 1: Principales usos del etanol

Como lo demuestra el siguiente gráfico, el precio del alcohol etílico ha tenido cierta tendencia al incremento en los últimos 4 años. Con el mundo globalizado, no se puede esperar mucho incremento en los precios.

Figura 2: Comportamiento Etanol vs Precio durante los últimos años

4. PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ETANOL

La principal fuente de etanol antes de que se desarrollaran procesos sintéticos eficientes ha sido la fermentación de la caña de azúcar, granos, etc. En la actualidad una gran parte de etanol se obtiene por hidratación del etileno, producto derivado del petróleo. El etileno no reacciona con el agua en condiciones ordinarias, pero se convierte en etanol a altas temperaturas y presiones, en presencia de catalizadores especiales. Esta tendencia

de la industria química a utilizar como materias primas productos del petróleo, en lugar de los de la agricultura, ha experimentado un considerable incremento a partir de la segunda guerra mundial.

Figura 3: Procesos de producción de etanol

4.1. A partir de productos agrícolas

4.1.1. Remolacha azucarera

La remolacha (Beta vulgaris) es una planta de la familia de las Quenopodiáceas. La remolacha es una planta bianual. Durante el primer año forma su raíz y constituye las reservas. En el curso del segundo año aparecen sus flores agrupadas en espigas en la extremidad de los tallos. Lo que corrientemente se conoce como semilla es en realidad un glomérulo, es decir, la reunión de varios frutos, en general en número de 2 a 4, recubiertos de una envoltura leñosa poco permeable al agua.

Esta es muy exigente para las condiciones de su germinación en lo más importante, temperatura, aireación y humedad. De acuerdo a esto el terreno requiere unas cualidades muy específicas para la producción de esta. Se estima que para producir 40 toneladas de raíz el cultivo puede evaporar 7.000 metros cúbicos de agua por ha, lo que equivale al agua caída en una lluvia de 700 l/m.

La remolacha azucarera se siembra en la primavera y se recoge en otoño. La raíz de la remolacha se hunde en el suelo a una gran profundidad. Prefiere los suelos que permanecen frescos durante el verano. Por este motivo, el cultivo de la remolacha azucarera se practica en regiones de veranos húmedos y suelos blandos. En el cultivo de la remolacha es muy importante la intensidad de iluminación, que permite el buen ejercicio de la función clorofílica y condiciona la importancia de la elaboración del azúcar.

Desarrollo del proceso

Las remolachas son obtenidas de cultivos cercanos a la planta de producción, en estos cultivos las personas encargadas de una recolección manual se encargan de arrancar, deshojar y descoronar las remolachas además de su embarque en camiones que transportan la materia prima hasta la planta.

Una vez las remolachas llegan a la planta son pesadas y almacenadas en una bodega para luego comenzar su transformación. El almacenado del tubérculo no puede exceder más de un día debido a que pierden agua y disminuye su concentración de azucares, así solo se almacena la cantidad adecuada y requerida para el proceso.

Del almacén de materia prima, las remolachas son cargadas a una banda trasportadora que las lleva hasta el tanque de lavado, aquí ingresan y se ponen en contacto con una corriente de agua tibia (30 oC) que remueve cualquier suciedad presente tal como hojas, tierra y otros.

De este tanque de lavado salen 2 corrientes. La primera es la corriente de agua de lavado que contiene todo lo retirado de la materia prima, esta corriente es dirigida a través de tuberías y bombas hasta una planta de tratamiento de agua residual. La otra corriente, de interés en el proceso, son los tubérculos ya lavados, estos se retiran del tanque y por otro sistema de bandas transportadoras son llevados a hasta una báscula para su pesado, una vez obtenida la cantidad requerida para el proceso, siguen su camino por las bandas hasta llegar a un molino de cuchillas que reduce su tamaño a trozos entre 2.5 y 5 cm. Los trozos por gravedad caen a un tanque, en este se realizara el proceso de extracción por difusión, la remolacha entra en contacto con agua a una temperatura entre 70 y 75 o C donde se extrae entre 97.5 % y 98 % de los azucares presentes.

El azúcar está dentro de la remolacha y tiene que ser extraída. Para extraer el azúcar, la remolacha primero se corta para arriba en rebanadas alargadas. El azúcar entonces es extraída de la remolacha difundiéndola hacia fuera con agua caliente. Esto se hace en un recipiente grande diseñado especialmente para este propósito. Las rebanadas de la remolacha se alimentan adentro continuamente en un extremo y el agua caliente en el otro extremo.

Una solución del azúcar emerge a partir de un extremo, y las rebanadas agotadas de la remolacha emergen del otro. Las rebanadas agotadas de la remolacha, o la pulpa, se mezclan con la melaza es secada y vendida. La solución ahora dejada para continuar para el resto del proceso se refiere como el jugo crudo. Esto contiene el azúcar del cerca de 14% y es negro en color.

Los residuos sólidos generados en el difusor son extraídos del tanque y por medio de un sistema de transporte por bandas es llevada a un depósito de residuos, de allí es cargada de nuevo a los camiones y es transportada a los pastizales para servir de alimento al ganado. La corriente de interés, el extracto obtenido, es separado de los sólidos por medio de un primer filtro en el tanque y luego es trasportado por una tubería e impulsado por una bomba a un nuevo tanque para su purificación. La purificación consiste en remover y neutralizar aquellos compuestos que no son de interés en el proceso y concentrar los azucares en el jugo. Este extracto obtenido es trasportado por gravedad a un filtro giratorio donde se remueve cualquier solido presente en el líquido, estos sólidos son llevados hasta la bodega de residuos.

Una vez del líquido se remueven los sólidos presentes, se realiza una hidrolisis acida que permite invertir los azucares del jugo y prepáralos para la fermentación, esta hidrólisis se realiza utilizando H3PO4 diluido. El líquido pasa aun evaporador para aumentar su concentración de azucares, es decir elevar de 7 o brix a 14 o brix los azucares del extracto, removiendo el exceso de agua ganado en todo el proceso. El jugo es bombeado por una tubería hasta el fermentador, allí se le adiciona el cultivo microbiano para la fermentación. Una vez terminado el proceso de fermentación, el mosto obtenido pasa a una centrifuga, donde se separan los residuos sólidos generado en la fermentación y purificar el mosto.

La destilación se lleva a cabo en dos columnas, en la primera se remueven los componentes más pesados y el etanol producido tiene una porcentaje en volumen de aproximadamente 70%. En la segunda columna se remueve agua y otros componentes que permiten elevar el contenido de etanol a un 95-96 %.

Como el producto terminado tiene que ser libre de agua, para ser utilizado como combustible, es necesario un nuevo proceso de separación. Esta vez el fluido es llevado a un sistema de adsorción por medio que tamices moleculares que retienen la humedad del etanol y finalmente obtenemos un producto puro con más del 99% en volumen de etanol.

4.1.2. Caña de azúcar

Perteneciente a la familia de las gramíneas, con el taño leñoso, de unos dos metros de altura, hojas largas, lampiñas y flores purpúreas en panoja piramidal. El tallo está lleno de un tejido esponjoso y dulce del que se extrae el azúcar.

La caña de azúcar se cultiva prácticamente en todas las regiones tropicales y subtropicales de la tierra. En Colombia se cultiva en forma productiva desde el nivel del mar hasta alturas superiores a los 2.000 metros en las más variadas condiciones de temperatura, luminosidad, precipitación y calidad de suelos.

Tabla 1: Composición de la caña de azúcar

Desarrollo del proceso

El esquema del proceso consta de un acondicionamiento, una fermentación y una separación deshidratación. El acondicionamiento consiste en un lavado de la caña, seguido de la molienda, en donde se extra el jugo azucarado y es retirado el bagazo con un contenido sólido. Dicho jugo azucarado es sometido a una clarificación en donde es extraída la cachaza, y el jugo es posteriormente concentrado para pasar a una hidrólisis ácida previa a la fermentación. La fermentación se realiza a 30ºC con una rendimiento entre el 0.21 y 0.52 %. Luego purificar el producto hasta llevarlo a etanol anhidro mediante un proceso de desgasificación, destilación con rectificación y pervaporación.

Figura 4: Diagrama de acondicionamiento de la caña

4.2. A partir del etileno

 El Etileno es un Alqueno, cuya molécula es CH2=CH2, tiene 4 átomos de Carbono, los cuales hacen que el Etileno pueda separarse de la mezcla obtenida del craking del petróleo. Existen dos rutas principales de producción de alcohol sintético a partir de etileno, la vía mediante hidratación indirecta del etileno y la vía por hidratación directa del etileno.

4.2.1. Hidratación indirecta del etileno

Se basa en la absorción de un gran volumen de etileno en ácido sulfúrico concentrado, formándose etanol y algo de dietiléter (5-10%) cuando la solución ácida es diluida con agua. La producción de éter se puede controlar variando las condiciones (proporción etileno/ácido sulfúrico y condiciones de hidrólisis). Los pasos a seguir en este proceso son las siguientes:

Absorción de etileno en ácido sulfúrico concentrado.

CH 2=CH 2+H 2 SO 4↔ CH 3 CH 2OSOH

2 CH 2=CH 2+H 2SO 4 ↔(CH 3CH 2O)2SO 2

Hidrólisis.

CH 3 CH 2OSOH+H 2O↔ CH 3CH 2OH +H 2 SO 4

2 CH 3 CH 2 O ¿2 SO2+H 2 O↔ 2 CH 3 CH 2 OH+H 2 SO 4

Reconcentración del ácido sulfúrico diluido Deshidratación

Figura 5: diagrama de bloques del proceso de hidratación indirecta del etileno

La alimentación contiene entre 35 y 95% de etileno, y el resto de gases son metano y etano. Algunos hidrocarburos insaturados son indeseables porque su presencia lleva a la formación de alcoholes secundarios.

La absorción se lleva a cabo haciendo pasar a contracorriente el etileno a través de ácido sulfúrico (95-98%) en un reactor de columna de borboteo a 80º C y 1,3-1,5 Mpa. La absorción es exotérmica y se requiere refrigeración para estar por debajo del límite a partir del cual se producen corrosiones. La absorción aumenta cuando está presente hidrosulfato de etilo. Este incremento se debe a la mayor solubilidad del etileno en este compuesto que en ácido sulfúrico.

El absorbato que contiene los etilsulfatos mezclados es hidrolizado con agua suficiente como para producir una solución ácida con un 50-60% de sulfúrico. La mezcla de la hidrólisis es separada en una columna de stripping para dar por cola ácido sulfúrico diluido y por cabeza una mezcla gaseosa de alcohol, éter y agua. Esta mezcla que sale por cabeza es lavada con agua o hidróxido sódico diluido y posteriormente es purificada por destilación.

El principal subproducto de la reacción entre etanol y dietilsulfato es el dietiléter. Varios métodos han sido propuestos para disminuir su formación, incluyendo la separación del dietilsulfato en los productos de reacción. El dietilsulfato no solo provoca la formación de dietiléter, sino que además hace más difícil la hidrólisis a alcohol. La constante de equilibrio para la hidrólisis del hidrosulfato de etilo es muy poco sensible a la temperatura, y el rendimiento de la reacción es proporcional a la cantidad de ión hidrógeno.

La reconcentración de ácido sulfúrico diluido (50-60%) es una de las operaciones más costosas en la producción de etanol por esta vía. Un reboiler ácido seguido de un sistema de evaporación a vacío de dos etapas, deja la concentración de ácido entorno al 90%. Este ácido es luego llevado al 96-98% fortificándolo con 103% óleum (ácido sulfúrico fumante).

La acumulación de materiales carbónicos en el ácido sulfúrico es uno de los mayores problemas de la concentración ácida. Otro problema es la corrosión. Los recipientes son

de acero con bajo contenido en carbono y alineados con plomo o ladrillo. Las tuberías suelen ser de plomo.

4.2.2. Hidratación directa del etileno

La hidratación de etileno a etanol es una relación reversible controlada por el equilibrio:

CH 2=CH 2+H 2 O↔ CH 3 CH 2 OH (g)∆ H=−43,4 KJ /mol

Siendo el dietiléter el principal subproducto.

Existen numerosos catalizadores para la hidratación del etileno. La mayoría de ellos son ácidos porque la reacción conlleva la presencia de carbocationes. De todas maneras, solo catalizadores de ácido fosfórico soportados por tierras de diatomeas (Celita), montmorrillonita, bentonita y sílicagel son de importancia industrial.

La conversión está limitada para bajas temperaturas por el catalizador y para altas temperaturas por consideraciones de equilibrio. Un aumento en la presión incrementa la producción de etanol, pero presiones muy altas provocan la polimerización del etileno.

En el proceso de hidratación directa, un gas rico en etileno es comprimido, combinado con agua de proceso, calentado hasta la temperatura deseada de reacción y alimentado a un reactor de lecho catalítico (impregnado en ácido fosfórico) donde se convierte a etanol.

El producto del reactor es refrigerado mediante un intercambiador de calor con la corriente de alimentación al reactor y es separado en una corriente de líquido y otra de gas. La corriente líquida va al sistema de refino del etanol y la corriente vapor es lavada con agua para quitarle el etanol contenido en ella. Hay una pequeña corriente de purga del etileno recirculado. El etanol es purificado mediante destilación en dos etapas seguida de deshidratación.

Figura 6: Diagrama de bloques del proceso de hidratación directa del etileno

4.3. Vía fermentación de azucares

El etanol se produce por la fermentación de los azúcares contenidos en la materia orgánica de las plantas. En este proceso se obtiene el alcohol hidratado, con un contenido aproximado del 5% de agua, que tras ser totalmente deshidratado se puede utilizar como combustible.

Este bioetanol se obtiene a partir de la remolacha (u otras plantas ricas en azúcares), de cereales, de alcohol vínico y de biomasa entre muchas otras materias primas. En general, se utilizan dos familias de productos para la obtención del alcohol:

Azucares, procedentes de la caña (vías más desarrollada y rentable en la actualidad) o la remolacha.

Cereales, mediante la fermentación de los azúcares del almidón.

Un esquema general del proceso de producción del de bioetanol, muestra las siguientes fases:

a. Dilución: Es la adición del agua para ajustar la cantidad de azúcar en la mezcla o (en última instancia) la cantidad de alcohol en el producto. Es necesaria porque la levadura, usada más adelante en el proceso de fermentación, puede morir debido a una concentración demasiado alta del alcohol.

b. Sacarificación: La conversión es el proceso de convertir el almidón/celulosa en azúcares fermentables. Puede ser lograda por el uso de la malta, extractos de enzimas contenidas en la malta, o por el tratamiento del almidón (o de la celulosa) con el ácido en un proceso de hidrólisis ácida.

c. Fermentación: La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico (en ausencia de oxígeno) realizado básicamente por levaduras. A partir de la fermentación alcohólica se obtienen un gran número de productos, entre ellos el alcohol.

d. Destilación o deshidratación: Se separa el agua del alcohol mediante columnas de destilación hasta la composición del azeótropo agua-etanol. Posteriormente se deshidrata totalmente el etanol mediante tamices moleculares.

Otra alternativa a las cosechas dedicadas a fines energéticos, son los materiales lignocelulósicos que ofrecen un mayor potencial para la producción de bioetanol, el uso de residuos de procesos agrícolas, forestales o industriales, con alto contenido en biomasa.

Estos residuos pueden ser residuos sólidos urbanos, paja de cereal, “limpias” forestales, cáscaras de cereal o de arroz, entre muchos otros. Los residuos tienen la ventaja de su bajo coste, ya que son la parte no necesaria de otros productos o procesos, salvo cuando son utilizados en la alimentación del ganado. Los residuos sólidos urbanos tienen un alto contenido en materia orgánica, como papel o madera, que los hace una potencial fuente de materia prima, pero debido a su diversa procedencia pueden muchas veces contener otros materiales cuyo pre-proceso de separación podría incrementar el precio de la obtención del bioetanol. También pueden utilizarse residuos generados en algunas industrias, como la papelera, la hortofrutícola o la fracción orgánica de residuos sólidos industriales.

Los residuos de biomasa contienen mezclas de celulosa, hemicelulosa y lignina. Así, para obtener los azúcares a partir de la biomasa, ésta es tratada con ácidos o enzimas que facilitan su obtención. La celulosa y hemicelulosa son hidrolizadas por enzimas o diluidas por ácidos para obtener glucosa, que es entonces fermentada. Los principales métodos para extraer estos azúcares son tres: la hidrólisis con ácidos concentrados, la hidrólisis con ácidos diluidos y la hidrólisis enzimática.

El bioetanol obtenido a partir de azucares y almidón es llamado de primera generación mientras que el alcohol obtenido a partir de lignocelulosa es llamado de segunda generación.

5. SITUACIÓN DEL PERÚ

El Perú es un país “megadiverso”, que ofrece una gran variedad de productos que pueden utilizarse para la producción de biocombustibles.

Las zonas tropicales son propicias para la producción de biodiésel a un bajo costo, debido a los factores climatológicos y al menor costo de la tierra y de la mano de obra; ese es el caso de la Amazonía peruana, que puede alcanzar rendimientos de 4500 litros por hectárea de palma aceitera africana. El consumo del diésel ha pasado de 32.700 barriles por día en 1990, a 63.700 por día en el 2004 y, a pesar de la entrada del gas natural, se estima que la demanda superará los 89 mil barriles por día en el 2014.

5.1. Cultivos de caña: área sembrada y rendimiento actual

La caña de azúcar en el Perú se cultiva en la costa, en la selva y en los valles interandinos. Sin embargo, es en la costa donde se localiza la mayor parte del área sembrada, debido a que presenta condiciones climáticas y edáficas únicas, que permiten sembrar y cosechar durante todo el año y obtener rendimientos excepcionales.

La producción no tiene una estacionalidad definida; por tanto, la siembra y la cosecha se realizan durante todo el año, lo que permite que los ingenios azucareros estén abastecidos permanentemente de caña.

En el año 2006, la superficie sembrada de caña de azúcar en el Perú fue de 66.162 hectáreas. El 36% del total de la superficie sembrada pertenece a productores independientes. Según la Asociación Peruana de Productores de Azúcar y Biocombustibles (APPAB), el rendimiento nacional, en ese mismo año, fue de 110 t/h, y la producción alcanzó las 7.251 toneladas.

5.2. Área con potencial para el cultivo de la caña de azúcar

Para alcanzar una producción que pueda sustituir todo el combustible fósil que utiliza el país sería necesario contar con 200.000 hectáreas adicionales de caña aproximadamente, para producir 1.200.000 galones de etanol por día.

En el país hay dos áreas que son las más aptas para el cultivo de la caña de azúcar: la costa, que tiene grandes extensiones de tierra disponibles para la siembra de caña de azúcar, pero limitaciones relacionadas con el recurso hídrico, y la selva, que cuenta con grandes extensiones de tierra que pueden aprovecharse para la siembra de caña de azúcar, lluvias estacionales marcadas, suelos adecuados y agua suficiente proveniente de los ríos, pero donde no existe la cultura de sembrar este producto y las lluvias fuera de época pueden hacer que el contenido de sacarosa de la caña sea bajo. De manera que para incursionar en áreas con potencial para el cultivo de la caña de azúcar, tanto para el consumo humano como para la producción de etanol, habría que ampliar la frontera

agrícola a terrenos eriazos o sustituir unos cultivos por otros, en este caso por caña de azúcar.

5.3. Azúcar: producción, rendimiento y costos

La caña de azúcar se cultiva en cinco departamentos pero aproximadamente el 79% de los cultivos están en la costa norte. En el 2005 la producción nacional de caña de azúcar fue de 6.304 miles de toneladas, un 9,2% menos que el año anterior. La Libertad destaca como el primer productor de caña de azúcar del país, con 2.889 miles de toneladas. Lima, con 1.545 miles de toneladas métricas, es el segundo mayor productor.

El sector azucarero en el Perú tiene una gran incidencia económica y social en los valles y pueblos de la costa que dependen casi exclusivamente de la producción azucarera.

La producción de azúcar comercial durante el 2004 fue de 305.292 toneladas. Según la APPAB, actualmente la producción de azúcar es de 803 mil toneladas y alcanza un rendimiento de 12,2 toneladas de azúcar por hectárea de caña.

El costo de producir una tonelada de caña en el Perú se estima en US$ 32,2 con tecnología media, y de US $17,6 con tecnología tecnificada y riego.

5.4. Mecanización e irrigación

La mecanización del cultivo de la caña de azúcar se observa en la fase de preparación de suelos. La fase de cosecha se realiza de forma manual porque la máquina maltrata las plantas y en consecuencia el rendimiento es bajo en la cosecha siguiente. La cosecha manual genera empleo tanto en las empresas con ingenio como en las empresas sin ingenio y entre los sembradores.

El principal problema que enfrentaría la extensión de las áreas de cultivo a otras zonas del Perú es el factor hídrico. El cultivo de caña demanda una cantidad elevada de agua para su producción, así que para poder ampliar la siembra y asegurar una producción sostenible habría que contar con sistemas de riego y para esto habría que contar, a su vez, con financiamiento, público o privado.

La mayoría de las empresas y sembradores que aplican el riego regulado están en Lambayeque. Las empresas y los sembradores de los valles de Chicama, Nepeña, Huaura y Tambo se surten del agua de ríos cuyas cuencas están en la región de la sierra (el período de lluvias inicia en diciembre y termina en marzo). Cuando hay escasez de agua, las empresas riegan con agua del subsuelo.

La región costera es extremadamente seca, con precipitaciones anuales inferiores a 40 mm, desde Chimbote hasta Tacna y de 400 mm en el extremo norte. A pesar de su aridez, algunas partes de la costa reciben suficiente humedad de las nieblas invernales (garúa) para desarrollar vegetación y son aptas para el cultivo de la caña de azúcar. En la sierra, la latitud, la altitud, la presencia de vientos locales y el efecto pantalla de la cordillera dan lugar a diferentes condiciones climáticas.

5.5. Etanol: producción (por hectárea y por tonelada de azúcar) y costos

Como referencia, y según los datos preliminares disponibles, se tendrían las siguientes estimaciones:

Tabla 2: Costos de producción de etanol en Perú

Como se aprecia, el costo de la materia prima tiene una alta incidencia en el costo total del producto, y su costo final se estima en US$ 1,02 por galón, o sea, US $0,27 por litro.

5.6. Capacidad industrial instalada

En Perú hay diez empresas azucareras situadas en la costa, con una superficie total de 110.827 hectáreas y una superficie sembrada de 74.285 hectáreas. En la actualidad, la industria azucarera, cuenta con una capacidad máxima de molienda de 37.300 toneladas de caña diaria.

El ingenio azucarero San Jacinto cuenta con importantes innovaciones tecnológicas, como el uso del riego por goteo de baja presión, el programa de maduración química que permite regular el crecimiento de la caña de azúcar, pues acelera la concentración de sacarosa y hace que el punto de mayor acumulación en la planta se logre con mayor rapidez, y un nuevo centro de control de motores, entre otros.

Tabla 3: Capacidad de las empresas azucareras del Perú

5.7. Centros de investigación que realizan estudios para mejorar los procesos de producción de caña, azúcar y etanol

En la actualidad, las empresas realizan investigaciones directas, con asesoría de expertos internacionales, especialmente las empresas con socios estratégicos (Laredo y Cartavio). Las principales instituciones que trabajan en la investigación para mejorar los procesos de producción de caña, azúcar y etanol son:

5.7.1. Asociación Peruana de Productores de Azúcar y Biocombustibles (APPAB):

Está constituida por los diez ingenios azucareros del Perú. Esta institución privada elabora estudios de investigación en temas como la producción de caña de azúcar y biocombustibles, y además monitorea, a través de informes de situación y perspectivas, los diez ingenios azucareros y la situación actual de la producción de caña de azúcar en el Perú. Asimismo, está realizando estudios sobre la producción de etanol como alternativa a los combustibles fósiles.

5.7.2. Consejo Nacional del Medio Ambiente (CONAM):

Autoridad ambiental nacional. Tiene por finalidad planificar, promover, coordinar, controlar y velar por el ambiente y el patrimonio natural de la nación. El CONAM cuenta con programas nacionales en biodiversidad, bioseguridad y biocombustibles, entre otros.

5.7.3. Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM):

El Laboratorio de Energías Renovables (LER) es una unidad académica, de investigación y servicios del Departamento de Construcciones Rurales, Facultad de Ingeniería Agrícola. Sus acciones están orientadas sobre todo a la investigación aplicada de las diferentes energías no convencionales y a su difusión como una alternativa no contaminante, esencialmente al servicio del sector rural.

5.7.4. Instituto Nacional de Investigación y Extensión Agraria (INIA):

Tiene como objetivo generar tecnologías que conduzcan al manejo integrado de los cultivos de interés, con el fin de optimizar la calidad del producto que pide el mercado y en condiciones de la máxima rentabilidad posible. Sus estrategias de acción se basan, principalmente, en el desarrollo de tecnologías enfocadas al incremento de la productividad y la reducción de los costos de producción. En tal sentido, se busca poner a disposición del productor variedades adecuadas, así como, técnicas de manejo agronómico y de post-cosecha. Una de las áreas a las que se les pone especial interés es al manejo integrado de plagas y enfermedades.

5.7.5. Disponibilidad de cultivos sustitutos para la producción de etanol

La producción de etanol anhidro en el país podría realizarse a partir de la caña de azúcar y del sorgo dulce, dadas las condiciones edafoclimáticas favorables, tanto en la costa norte como en la selva alta del país. El maíz amarillo duro también puede tomarse en consideración, debido a que crece bien en la costa y en la selva peruanas; desde el punto de genético es uno de los cultivos que presenta más variabilidad y por ende se han desarrollado híbridos, prácticamente para cada región.

A continuación se presentan un cuadro con los principales parámetros de producción y de conversión de la caña de azúcar, aspectos importantes para la producción de etanol.

Asimismo, se presenta un cuadro comparativo que muestra la producción, la superficie cosechada y el rendimiento del maíz duro, el maíz amiláceo y el sorgo, productos que podrían emplearse en la producción de etanol.

Tabla 4: Datos históricos y actuales de la producción de caña de azúcar en el Perú

Tabla 5: Perú: área, producción y rendimiento de productos agropecuarios potenciales para la producción de etanol (2000-2005)

5.7.6. Marco regulador para la mezcla de etanol y gasolina

El 31 de marzo de 2005 se aprobó el Reglamento de Ley No. 28054, de promoción de biocombustibles, que señala que el porcentaje de alcohol carburante en las gasolinas que se comercialicen en el país será de 7,8%.

El mismo reglamento advierte que las gasolinas ecológicas (mezcla de gasolina y alcohol carburante) serán producidas y comercializadas en las regiones de la costa, desde Piura hasta

Lima; a partir del 1 de enero de 2008 en la selva, y a partir del 1 de enero de 2010, en todo el país. Asimismo, la Ley de promoción de biocombustibles establece el funcionamiento del Programa de promoción de uso de biocombustibles (Probiocom),

conformado por varias instituciones del sector público y que busca establecer lineamientos y grupos de trabajo.

5.7.7. Programas públicos y privados de producción y uso de etanol

El Gobierno busca promover la producción de biocombustibles en el Perú y actualmente debate sobre los incentivos que deben implementarse para desarrollar su producción y garantizar el abastecimiento del mercado local. También se está formulando el Plan Nacional de

Desarrollo de la Industria Azucarera, a través de una Comisión Multisectorial, y se han emitido normas de protección patrimonial para las empresas que hasta la fecha no cuentan con un socio estratégico y normas sobre la producción de biocombustibles.

El sector privado, por su parte, viene ampliando la frontera agrícola y hay nuevos inversionistas que están adquiriendo tierras para producir etanol. En la región de Piura, dos empresas adquirieron cerca de 13.000 hectáreas. El grupo Romero y el grupo Maple comprometieron, cada uno, 100 millones de dólares de inversión. El grupo Gerco ya construyó una planta y está negociando la adquisición de nuevos terrenos.

5.7.8. Consumo anual de gasolina

En el 2006, el consumo de gasolina del Perú fue de 1.416 millones dem3. De este valor, solo el 1,77% fue importado.

REFERENCIAS

Cardona C.A., Sánchez O.J., Simulación de los procesos de obtención de etanol a partir de caña de azúcar y Maíz. Scientia et Technia.

Hassen villamizar Henry. Román Quintero Quelbis. “La remolacha forrajera (beta vulgaris) como cultivo energético y viable para la producción de bioetanol carburante en la sabana de Bogotá Colombia.”

ALVAREZ ANIBAL, APLICACIONES DEL MAIZ EN LA TECNOLOGIA ALIMENTARIA Y OTRAS INDUSTRIAS. Maiz y nutricion: informe sobre los usos y propiedades nutricionales del maiz para la alimentacion humana y animal, Argentina octubre de 2006.

PRODUCCION DE ALCOHOL CARBURANTE. Una alternativa para el desarrollo Agroindustrial. Sánchez Oscar Julián, Cardona Álzate Carlos Ariel.

PRINCIPIOS DE INGENIERIA DE LOS BIOPROCESOS. Pauline M. Doran. Pags 380-385. Editorial Acribia, S.A.

ANEXOSCuadro 1: