Economia y Gestion de las Organizaciones

Feria de Ciencias 2010

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Ingenio la Florida

Mayor Productor en Tucuman:

EL INGENIO PIONERO. El sistema para la cogeneración de energía en el Santa Bárbara demandó una inversión cercana a los U$S 10 millones.
La industria azucarera inicia su refundación, la tradicional imagen de la actividad azucarera argentina ha quedado perimida, porque los ingenios transitan por una nueva etapa que marca las pautas del futuro del sector.
Cinco ingenios tucumanos son los protagonistas del inicio de los biocombustibles, mientras que otro ya cogenera energía eléctrica.

Opiniones de Jefe de Planta:

“Este es un momento refundacional de la industria azucarera, con los biocombustibles y la cogeneración de energía. Ahora se va a entrar en otro nivel de actividad. Los techos productivos que tenía la industria estaban marcados por el consumo interno del azúcar, y ahora serán ampliamente superados por la cuestión de biocombustibles, por un lado, que le dará salida a toda la caña que sepamos conseguir”.
Optimista a ultranza, el presidente del Centro Azucarero Argentino (CAA), Fernando Nebbia, espera que pronto empiecen a cobrar relevancia los biocombustibles de segunda generación, etapa en la que -a su entender- la caña tendrá un papel importantísimo. “Vamos a tener un tercio más de capacidad de producción de biocombustibles y se dará importancia a la maloja, que hoy casi se desperdicia. O sea que la caña aún tiene mucho para dar, y la industria mucho para producir y para ganar”, remarcó.
Aunque la actividad atraviesa una etapa de transición en el primer año de la puesta en marcha del programa de biocombustibles, Nebbia estima que se van a cumplir los cupos de producción de etanol fijados por la Secretaría de Energía de la Nación. Todavía no se está cortando la nafta con el 5% de etanol, como establece la normativa, hasta tanto el sistema funcione con normalidad, lo cual se lograría hacia fines de esta zafra, según Nebbia.
Las inversiones para sumarse al programa de biocombustibles no son menores. Para producir 40 millones de litros anuales de etanol se requiere un desembolso en destilación y deshidratación del orden de los U$S 18 millones. Esto incluye todo -tanques de almacenamiento, obra civil, puesta en marcha, isla de cargas, laboratorio de análisis, torres de enfriamiento, ingeniería, montaje, seguridad, etcétera- menos el terreno para instalar las maquinarias, ni los campos con cañaverales.
Nebbia considera que los biocombustibles serán el gran regulador del mercado azucarero, ya que la producción de alcohol directo de caña evitará que se elaboren excedentes de azúcar que atenten contra el precio interno del producto.
En el plano de la cogeneración de energía, los ingenios tucumanos muestran por ahora menos ímpetu que con los biocombustibles. El presidente del Centro Azucarero Regional de Tucumán (CART), Julio Colombres, anunció que el ingenio Santa Bárbara -de su propiedad- comenzará a cogenerar energía eléctrica el miércoles próximo. Esta planta posee una capacidad global de 16 megavatios, aunque en una primera etapa producirá sólo 11, de los cuales cinco consumirá el ingenio y seis megavatios se entregará a la red pública. Julio Colombres, presidente del Centro Azucarero Regional de Tucumán (CART) y titular de Azucarera Juan M. Terán (propietaria del ingenio Santa Bárbara), anticipó que la empresa debe traer desde Córdoba una deshidratadora ya construida, que permitirá el pronto ingreso de esta compañía al esquema de los biocombustibles.
Una asignatura pendiente de resolver en el sector azucarero es la participación que los cañeros tendrán en las nuevas alternativas de negocios. Por ahora, comisiones técnicas trabajan para determinar en la búsqueda de mecanismos para la distribución de los beneficios del alcohol.
Las cuatro entidades cañeras de la provincia propulsan que se implemente un sistema de maquila, similar al que se usa con la molienda de caña para azúcar, mientras la mayoría de los industriales proponen que se mantenga un esquema similar al de la exportación de azúcar, ya que a través del alcohol se evitará la producción de azúcares crudos, que se destinaban al mercado externo.

La producción de bioetanol prevista:


Alrededor de 270 millones de litros de alcohol se comprometieron a elaborar los ingenios argentinos para abastecer a los biocombustibles durante este año. De ese total, 136 millones de litros de alcohol para mezclar con las naftas deberán producir los ingenios La Florida, Santa Rosa, La Corona, La Trinidad y Santa Bárbara.
2 ingenios tucumanos proyectan cogenerar electricidad. Santa Bárbara ya está en marcha y La Florida lo hará desde 2012.

El Perro Familiar

Leyenda: 

Los patrones de los ingenios, para hacerse más ricos, para tener más suerte y abundancia, realizan un contrato con el Familiar, que es el diablo. Cada año le ofrecen un peón de los que llegan a la cosecha, para que se lo coma. 

En las grandes fábricas suelen ocurrir accidentes particularmente en la caldera y el trapiche y, cuando muere un hombre, se dice que el familiar "ya se ha hecho la víctima" (si muere más de uno es porque está hambriento). El año será de mayor provecho para el dueño del ingenio cuantos más peones coma el Familiar. 

Esto explicaría el hecho de que en los ingenios más famosos de Jujuy, Salta y Tucumán desaparecieran peones todos los años y nunca se supiera que había sido de ellos.

Los dueños tenían en la fábrica un cuarto oculto donde vivía el Familiar. Allí enviaban a la gente a buscar herramientas; pero ninguno de los que entraba volvía a salir. Los hombres que conocen de estas cosas son precavidos; llevan una cruz grande colgada en el pecho, un rosario en el cuerpo y un puñal en la cintura. Si les sale el Familiar a querer comerlos, le hacen frente y pelean. Pueden quedar lastimados, con la cara y las manos arañadas y la ropa rota, pero se salvarán gracias a la cruz y al rosario; si el hombre no puede pelear con su facón, entonces será devorado. En los casos en que el peón sobrevive, los patrones les pagan fuertes sumas de dinero para que no avise a nadie y se vaya.

Este ser diabólico aparece como un perro enorme, feroz, siempre al acecho de cualquiera que pase; o como viborón negro con ojos de gatos y cerdas en la cabeza. Se recomienda no matar a las víboras negras que se encuentren, porque puede tratarse del Familiar (no son muy largas pero si gruesas, y a veces tienen cabeza de perro, como el Teyúyaguá de Corrientes). Aparece también como persona, mulita, cerdo o torito negro astuto. Bajo este último aspecto, puede balar y el ganado lo rodea inmediatamente. Se lo ha visto cruzar de noche los cañaverales arrastrando una pesada cadena; nada lo detiene y atraviesa paredes o pantanos sin que nadie logre herirlo.

Los numerosos ingenios de Tucumán, las grandes fincas de Catamarca y San Luis y los viñedos importantes en nuestro país cuentan todos con un familiar que hace parir a las vacas, reproducirse en abundancia las majadas y acrecentar riquezas. Además de comer hombres se alimenta con leche, menudos de vacas carneadas especialmente para él o grandes tachos de locro. Vive encerrado en sótanos donde se lo escucha gemir como un niño, en habitaciones ocultas en las casas o fábricas, corrales de pircas y, en su aspecto de víbora, puede habitar en petacas.

Cuando el dueño se muere y no pasa el secreto a otro, como ya no atienden al Familiar ni le dan de comer, este se pierde y la fortuna desaparece.

Bioetanol

Concepto

El etanol puede producirse a partir de un gran número de plantas, con una variación, según el producto agrícola, del rendimiento entre el combustible consumido y el generado en dicho proceso. El etanol se obtiene fácilmente del azúcar o del almidón en cosechas de maíz y caña de azúcar, entre otros. Sin embargo, los actuales métodos de producción de bio-etanol utilizan una cantidad significativa de energía en comparación con la energía obtenida del combustible producido. Por esta razón, no es posible sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles por bio-etanol. – . La importancia adquirida por la producción de etanol conduce para una nueva transformación en la cual gradualmente será abandonado el modelo de de la Usina  de Azúcar para la Biorefinería productora de etanol, energía y en el futuro “química verde”. La primera etapa será de reformulación del parque industrial de las usinas para maximizar la conversión de los azúcares en etanol y para a través de un ciclo eficiente de producción e uso de energía generar el máximo de excedentes de bagazo.

La fracción de celulosa que rinde glucosa es directamente fermentable a etanol pelas levaduras convencionalmente utilizadas como agentes de transformación. Ya la conversión de las pentosas en etanol requerirá un desarrollo científico a más largo plazo. Este desarrollo se justifica teniendo en cuenta el potencial de la hidrólisis como alternativa para producción de etanol:

•          Un uso más eficiente de la caña de azúcar; la sacarosa y la biomasa serán aprovechadas;

•          Un aumento de la producción de etanol sin exigir aumento del área de plantío;

•          La producción de etanol puede ser aumentada en un mínimo de 35% para la misma área plantada;

•          La transformación del bagazo en etanol lleva a una mejor utilización de esta materia prima;

•          Los residuos de la cosecha que actualmente no son aprovechados van a  ser valorizados con la producción de etanol o energía.

 La primera etapa será de reformulación del parque industrial de las usinas para maximizar la conversión de los azúcares en etanol y para a través de un ciclo eficiente de producción e uso de energía generar el máximo de excedentes de bagazo.

Rendimiento y balance energético:
De una tonelada de bagazo se producen 90 galones de etanol, que le permiten a un automóvil recorrer más de 3.200 kilómetros con una mezcla de 85% etanol y 15% gasolina.

El etanol es una fuente de combustible que arde formando dióxido de carbono y agua, como la gasolina sin plomo convencional. Como aditivo de la gasolina, el etanol al ser más volátil, se lleva consigo gasolina, lanzando así más compuestos orgánicos volátiles (VOCs Volátil Organic Compounds).

Considerando el potencial del etanol para reducir la contaminación, es igualmente importante considerar el potencial de contaminación del medio ambiente que provenga de la fabricación del etanol. 

Etanol

ETANOL

Fuentes y proceso de fabricación

El etanol puede producirse de dos formas. La mayor parte de la producción mundial se obtiene del procesamiento de materia biológica, en particular ciertas plantas con azúcares. El etanol así producido se conoce como bioetanol. Por otra parte, también puede obtenerse El alcohol etílico o etanol es un producto químico obtenido a partir de la fermentación de los azúcares que se encuentran en los productos vegetales, tales como cereales, remolacha, caña de azúcar, sorgo o biomasa. Estos azúcares están combinados en forma de sacarosa, almidón, hemicelulosa y celulosa. Las plantas crecen gracias al proceso de fotosíntesis, en el que la luz del sol, el dióxido de carbono de la atmósfera, el agua y los nutrientes de la tierra forman moléculas orgánicas complejas como el azúcar, los hidratos de carbono y la celulosa, que se concentra en la parte fibrosa la planta.  los nutrientes de la tierra forman moléculas orgánicas complejas como el azúcar, los hidratos de carbono y la celulosa, que se concentra en la parte fibrosa la planta.

Proceso de Produccion

ETAPAS DEL PROCESO DE PRODUCCION DE ETANOL

El proceso consta de tres etapas, cada una de las cuales debe ser optimizada:

1. Preparación de la solución de nutrientes

2. Fermentación

3. Balance de energía

1. PREPARACION DE LA SOLUCION DE NUTRIENTES

El proceso comienza con el secado de los granos, posteriormente se inspeccionan automáticamente y se limpian de piedras, trozos de caña o paja y cualquier otra impureza. El maíz se remoja en grandes tanques en una solución que contiene pequeñas cantidades de dióxido de azufre y ácido láctico. Estos dos productos químicos, en agua a una temperatura de unos 50 ºC, ayudan a ablandar los granos, en un proceso que puede durar entre uno y dos días. Durante este tiempo el maíz se hincha, luego se ablanda y debido a las condiciones ligeramente ácidas de la disolución se libera el almidón. La siguiente parte del proceso es pasarlo a través de un separador que, principalmente, hace que el germen de los granos flote en la parte superior de la mezcla y sea posible recogerlos fácilmente (debido al contenido de aceite de estos). A partir de ahí primeramente se obtiene la parte fibrosa y posteriormente se separa el almidón de las proteínas por un proceso de centrifugación.

2. FERMENTACION

La última etapa del proceso consiste en la fermentación por levaduras de la glucosa liberada a partir de la celulosa, así como la de los azúcares procedentes de la hemicelulosa que se han liberado durante los pretratamientos anteriores. La levadura contiene una enzima llamada invertasa, que actúa cómo catalizador ayudando a convertir los azúcares en glucosa y fructosa (ambos C6H12O6). La reacción química es la siguiente.

La fructosa y la glucosa reaccionan con otra enzima llamada Zimasa, que también está presente en la levadura para producir el etanol y dióxido de carbono.

 

3. BALANCE DE ENERGÍA

Puesto que el etanol se produce como fuente de energía, el balance de energía del proceso total determina su viabilidad económica. La etapa de recuperación del producto, la destilación del etanol, es la que exige mayor energía de todo el proceso. Por ello, las mejoras en el proceso de destilación tendrán mayor influencia en el éxito del proceso total que las mejoras en la propia fermentación. Si el rendimiento de energía del etanol producido se relaciona con el aporte total de energía de las distintas etapas del proceso, existe un balance aproximado o una pérdida neta de energía. Esto demuestra la importancia de optimizar al máximo todas las etapa del proceso

Purificacion

Purificación

Para poder utilizar el etanol como combustible mezclándolo con gasolina, hay que eliminar el agua hasta alcanzar una pureza del 99,5 al 99,9%. El valor exacto depende de la temperatura, que determina cuándo ocurre la separación entre las fases agua e hidrocarburos.

Para obtener etanol libre de agua se aplica la destilación azeotrópica en una mezcla con benceno o ciclohexano . De estas mezclas se destila a temperaturas más bajas el azeotropo, formado por el disolvente auxiliar con el agua, mientras que el etanol se queda retenido. Otro método de purificación muy utilizado actualmente es la adsorcion fisica mediante tamices moleculares.

A escala de laboratorio, también se pueden utilizar desecantes como el magnesio, que reacciona con el agua formando hidrogeno y oxido de magnesio.

Sintesis Quimica

Sintesis Quimica

El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediante hidratacion catalítica del etileno con acido sulfurico como catalizador. El etileno suele provenir del etano (un componente del gas natural) o de mafta (un derivado del petroleo). Tras la síntesis se obtiene una mezcla de etanol y agua que posteriormente hay que purificar mediante alguno de los procesos descritos más arriba.

Según algunas fuentes, este proceso es más barato que la fermentación tradicional, pero en la actualidad representa sólo un 5% de la capacidad mundial de producción de etanol.

Generalmente, cuanto mayor es el contenido de etanol en una mezcla de gasohol, más baja es su conveniencia para los motores corrientes de automóvil. El etanol puro reacciona o se disuelve con ciertos materiales de goma y plasticos y no debe utilizarse en motores sin modificar. Además, el etanol puro tiene un octanaje mucho más alto (116 AKI, 129 RON) que la gasolina común (86/87 AKI, 91/92 RON), requiriendo por tanto cambiar el cociente de compresion o la sincronizacion de la chispa para obtener el rendimiento máximo. Cambiar un coche que utilice gasolina pura como combustible a un coche que utilice etanol puro como combustible, necesita carburadores y caudales más grandes (un aumento de área de cerca del 30-40%). El metanol requiere un aumento uniforme más grande de área, aproximadamente 50% más grande.

Importancia del Bioetanol

Importancia del Bioetanol:

Podría decirse que hoy en día el concepto de bioetanol nos suena a tecnología complicada, algo teórico aun alejado de la práctica real. Sin duda nos equivocamos. Hoy en día el etanol se utiliza como aditivo en nuestras gasolinas, está presente por tanto en todos los sitios , todos los días.

Hoy en día la situación podría decirse que se mantiene. Sin embargo los actuales problemas ambientales y la sobreexplotación petrolífera, ponen de manifiesto la necesidad de buscar combustibles más ecológicos y de producción natural. Es decir, volvemos un poco al principio y de nuevo cobra una gran importancia el etanol, que junto con el biodiesel son los biocombustibles mas utilizados y desarrollados. En concreto el etanol es el más ampliamente utilizado hoy en día en los Estados Unidos. Más de 1.500 millones de galones (5.670 millones de litros aproximadamente) se agregan anualmente a la gasolina para mejorar el rendimiento de los vehículos y reducir la polución atmosférica.. Cuando este etanol es fabricado a partir de materiales con biomasa celulósica en lugar de los forrajes tradicionales (cultivos ricos en almidones) tenemos bioetanol.

El bioetanol se utiliza en vehículos como sustitutivo de la gasolina, bien como único combustible o en mezclas  que, por razones de miscibilidad entre ambos productos, no deben sobrepasar el 5-10% en volumen de etanol en climas fríos y templados, pudiendo llegar a un 20% en zonas más cálidas. El empleo del etanol como único combustible debe realizarse en motores específicamente diseñados para el biocombustible. Sin embargo, el uso de mezclas no requiere cambios significativos en los vehículos, si bien, en estos casos el alcohol debe ser deshidratado a fin de eliminar los efectos indeseables sobre la mezcla producidos por el agua.

Por tanto vemos que el bioetanol es una apuesta fuerte para el futuro de los combustibles. Sin embargo podemos ir mucho más lejos con la cuestión para ver que se puede considerar claramente un tema económico, científico, medio ambiental y social, es decir una primera plana en el conocimiento actual.

 La industria petrolera que económicamente resulta una de las mayores potencias mundiales se ve intimidad por las nuevas opciones aparentemente viables que ofrece el biocarburantes, aunque no por ello deja de mirarlo con ojos escépticos. Si la investigación sigue adelante con buenos resultados, las posibilidades económicas de futuro del bioetanol son enormes. También pueden ser utilizados para la producción de electricidad, térmica y de frío.

Producción y uso

Paises Usuarios:

En 2006 la producción mundial total de etanol en todos sus grados fue de 51,06 mil millones de litros (13,49 mil millones de galones internacionales). Los dos principales productores mundiales son Estados Unidos y Brasil, que juntos producen el 70% del total de etanol, seguidos por China, India y Francia. Incentivos del mercado han provocado el desarrollo de crecientes industrias en países como Tailandia, Filipinas, Guatemala, Colombia y Republica Dominicana. En Europa, tanto Alemania como España han incrementado considerablemente su producción de etanol. El siguiente cuadro muestra la producción de etanol entre 2004 y 2006 para los quince mayores productores mundiales.

Historia

Antecedentes:

En la era posterior a la segunda guerra mundial, los productos derivados del petróleo tenían bajos precios y no se prestó atención a los estudios sobre la producción microbiana de materiales orgánicos a partir de productos vegetales. El cambio y la preocupación vienen a partir de 1970 debido a la escasez del petróleo y el gas natural.

Para que un proceso tenga éxito, debe ser rentable y esto es lo que determinará su viabilidad. Para ello, se deben conseguir una serie de requisitos:

- Bajo coste del transporte de las materias primas

- Bajo coste de la conversión de polímeros a mono y disacáridos utilizables

- Uso de cultivos mixtos para catabolizar diferentes substratos y convertirlos en metabolitos deseados

- Utilización de procesos anaerobios debido a la elevada demanda de energía de la aireación

- Uso de cepas termófilas para ahorrar costes en enfriamiento, conseguir velocidades de conversión más altas y reducir la contaminación

- El proceso debe ser adaptable al cultivo continuo

- Bajo coste de la recuperación y concentración

La producción de etanol siempre ha tenido como objetivo el consumo humano y la obtención de bebidas alcohólicas concentradas mediante destilación. Su uso como materia prima química se inicia a principios de la microbiología industrial, pero su obtención se lleva a cabo mediante la hidratación catalítica del etileno. No es hasta hace pocos años cuando la atención ha vuelto de nuevo a la producción por fermentación del etanol para fines químicos y como combustible.

Entre los países en los que se están llevando a cabo estudios intensivos sobre la producción de etanol a partir de carbohidratos como la sacarosa y el almidón, se debe destacar Brasil dado que tiene el clima y terreno adecuados para la producción a gran escala de azúcar de caña. Sin embargo, la eficiencia del rendimiento de energía (relación de demanda de energía y energía producida) varía según el material de partida. Esta relación es la siguiente:

* Remolacha: 86% * Tapioca: 50%

* Patatas: 59% * Azúcar de caña: 66%

* Maíz: 25%

Históricamente hablando, la producción de azúcar de caña se ha autoabastecido en su consumo energético a través del uso del gabazo como combustible, para ello, en su desarrollo, esta industria ha encontrado numerosas soluciones técnicas que han permitido que varias de sus instalaciones brinden un sensible aporte energético en los territorios en los cuales están ubicadas. Por otro lado, el desarrollo de los procesos fermentativos y de transferencia de masa han permitido emplear los sustratos azucarados como fuente de obtención de productos químicos y portadores energéticos como es la experiencia del Brasil con la producción de bioalcohol combustible y como insumo de una importante industria alcoquímica. Es aquí donde se incluye la producción del etanol.

Estos bioalcoholes tienen un aprovechamiento como materia prima y combustible. Se ha comenzado ya a explorar nuevos procesos catalíticos que empleen etanol como materia prima. Entre éstos, se destaca la obtención de 1,1 dietoxi etano (acetal) a partir de etanol y acetaldehído, empleando silicoaluminatos acidificados como agente catalítico.

El acetal en principio se usaba como disolvente, narcótico... Sin embargo, en los últimos años ha surgido una nueva e interesante aplicación del acetal como aditivo oxigenado de combustibles líquidos, en particular de gas-oil. Ello ha modificado el panorama de demanda del mismo. Según experiencias realizadas en Brasil, su empleo en un porcentaje entre el 5 y el 10%, reduce sensiblemente la generación de humos, manteniendo el poder detonante del combustible. Si se toma como referencia que el consumo anual de gas oil en la Argentina es de 4,5.106 m3, los requerimientos de acetal como aditivo oxigenado oscilarían, solamente en dicho país, entre 500 y 1000 Ton / día, según sea el porcentaje empleado. Ello da una idea de la enorme importancia de esta nueva aplicación.

Pero el acetal también es empleado como aditivo del etanol combustible con el objeto de disminuir su temperatura de autoencendido. Por ejemplo, una mezcla de etanol 99,8 al 95% con 5% de acetal posee una temperatura de autoencendido de 360ºC contra 450ºC del alcohol puro.

Por tanto esta línea de investigación busca catalizadores sólidos conseguidos a partir de minerales propios de la zona, lo que supone un bajo coste en la producción del acetal y además disminuye considerablemente la contaminación producida por el proceso original.

El origen del etanol como combustible parte de muy lejos, de los orígenes de los actuales coches y su implantación inicial parte desde los Estados Unidos. Cuando Henry Ford hizo su primer diseño de su automóvil modelo T en 1908, esperaba que el combustible de mayor uso fuera el etanol, fabricado a partir de fuentes renovables. De 1920 a 1924, la Standard Oil Company comercializó un 25% de etanol en la gasolina vendida en el área de Baltimore pero los altos precios del maíz, combinados con dificultades en el almacenamiento y transporte, hicieron concluir el proyecto. A finales de la década de 1920 y durante los 30 se hicieron subsecuentes esfuerzos para reavivar un programa de combustible con etanol, basado en legislación federal y estatal, particularmente en el Cinturón Maicero de los Estados Unidos, pero sin éxito.

Entonces, Henry Ford y varios expertos unieron fuerzas para promover el uso del etanol; se construyó una planta de fermentación en Atchison, Kansas, para fabricar 38.000 litros diarios de etanol, específicamente para combustible de motores. Durante los 30, más de 2.000 estaciones de servicio en el Medio Oeste vendieron este etanol hecho de maíz y que llamaron “gasohol”. Los bajos precios del petróleo llevaron al cierre de la planta de producción de etanol en los 40, llevándose consigo el negocio de los granjeros americanos; el gasohol fue reemplazado por el petróleo.