El Etanol como componente de los combustibles, una tecnología en Evolución

Impacto de la Industria del Etanol sobre la Cadena del Maíz

Al considerar el desarrollo de la industria del etanol a partir del maíz, normalmente se lo enfoca desde dos factores, importantes por cierto, pero que no son los únicos, como lo son su impacto ambiental versus el de los otros tipos de componentes que se utilizan para elevar el octanaje y oxigenar a los combustibles de origen fósil, y cómo la mayor demanda de maíz afecta a la economía del productor agropecuario.

Pero cualquiera de estas dos maneras de enfocar el tema sólo nos da una visión parcial del real impacto de la industria sobre la economía y la sociedad. Para tener una visión panorámica lo mejor es que nos remitamos a un ejemplo concreto, como lo es el desarrollo que ha tenido la industria del etanol a partir del maíz, en el mercado norteamericano en los últimos 20 años.

En estos años, la producción de etanol muestra una evolución constante gracias a una fuerte inversión en Investigación y Desarrollo (I+D) tanto a nivel de los granos utilizados como en los procesos de conversión y destilación aplicados en el sector industrial.

La I+D llevada a cabo por las empresas de biotecnología y aplicada por los semilleros ha dado como resultado la incorporación, al menú de granos disponibles, de nuevas variedades con un mayor contenido de almidón. Junto a ello, la I+D realizada en laboratorios y centros de investigación química, ha colaborado con la industria desarrollando las enzimas necesarias para el proceso de conversión industrial del almidón contenido en el grano en etanol. La suma de los avances en estos dos campos ha dado como resultado un incremento considerable de la eficiencia alcanzada en el proceso de conversión. Se ha pasado de obtener poco más de 300 litros de etanol por tonelada de maíz procesada en los inicios de esta industria, a obtener en la actualidad - utilizando la tecnología disponible comercialmente-, 400 a 410 litros de etanol por tonelada de maíz. Y el incremento de eficiencia en la conversión no termina aún, puesto que los desarrollos tecnológicos en los dos campos mencionados -granos y enzimas- ya a punto de entrar en fase comercial, elevarían la producción por encima de los 420 litros/tn., hablándose de soluciones que en la fase experimental están logrando rangos de conversión del orden de los 450/460 litros por tonelada.

Conjuntamente a toda la inversión en I+D realizada por las empresas de biotecnología, semilleros y los laboratorios, se requiere para lograr su eficiente aprovechamiento que también el productor rural evolucione en el manejo de sus cultivos, en la incorporación de conocimientos y en la tecnología aplicada en su actividad, generando por lo tanto una mayor actividad en todas las industrias y servicios conexos. La fuente de ingresos que le permite financiar tal evolución al productor esta dada por los US$ 2 a 6 adicionales por tonelada que obtiene al venderle su producción a la planta de producción de etanol ubicada en su área de influencia.

Otro dato no menor al momento de evaluar el impacto de la industrial del etanol sobre el monto y composición de los ingresos del productor rural viene dado por el hecho que un alto porcentaje de las plantas de producción son propiedad de cooperativas de productores -40% de la capacidad instalada de producción en USA son propiedad de cooperativas de productores- , lo cual les permite participar de la rentabilidad generada por la actividad de conversión, diversificando sus fuentes de ingresos y atemperando los efectos del riesgo climático al que normalmente están expuestos sus flujos de fondos. Esto implica además, un consistente desarrollo de las economías regionales, se estima en Estados Unidos que ésta industria ha generado entre empleos directos e indirectos más de 200.000 puestos en áreas rurales, que de otra manera hubiesen expulsado gran parte de esas personas a las áreas urbanas.

La evolución de la industria del etanol no sólo ha requerido de las inversiones en I+D, sino también de inversiones en la construcción, el equipamiento y la logística de las plantas de producción. Se calcula que la inversión en Estados Unidos en estos rubros supera holgadamente los US$ 15.000 millones. Cifra que si bien nos puede impactar, rápidamente queda eclipsada por los US$ 7.000 millones que anualmente la actividad vinculada al etanol aporta al PBI americano, según los datos más prudentes, puesto que algunos hablan de un aporte superior a los US$ 9.000 millones/año.

Asimismo, es muy importante al considerar el impacto de la industria en la cadena del maíz tomar conciencia que no se produce una sustitución sobre el uso principal del maíz, que es la alimentación de ganado y aves, sino por el contrario como coproducto del proceso de obtención del etanol se obtienen granos destilados que contienen concentradas la totalidad de las proteínas del maíz, necesarias para la alimentación animal. Por tal razón, es habitual que dentro del radio de influencia de las plantas surjan polos de desarrollo de las actividades de conversión a proteínas, generándose feedlots; tambos; establecimientos de producción avícolas y de porcinos. Llegando en algunas plantas a aprovecharse el sistema de reciclamiento del agua para la producción de peces destinados al consumo de las poblaciones cercanas.

Lo comentado hasta aquí es la realidad actual de una industria que lleva más de 20 años de constante crecimiento, inversión y desarrollo. A la pregunta, cuál será el próximo paso en la evolución de esta industria mas allá de seguir mejorando la eficiencia en la conversión desde el grano, la respuesta que encontramos es que en el futuro se incorporará a la producción del etanol, mediante un proceso económicamente viable, parte de los residuos verdes de la planta de maíz.

Fuentes consultadas: USDA / NCGA / RFA Renewable Fuels Association

Ing. Martín Fraguio
Dr. Gustavo A. Vergagni

La cadena del etanol de maíz

1) Investigación y Desarrollo:
Los biocombustibles generan un sin número de nuevas áreas de investigación, desde la biotecnología aplicada a la semilla o a las bacterias que fermentan el almidón de maíz, hasta los usos del etanol en distintos tipos de motores.

2) Provisión de Insumos:
Este nuevo uso del maíz esta generando una importantísima cantidad de nuevos insumos entre ellos semillas híbridas con altísimo rendimiento del almidón que dan mayor cantidad de etanol por hectárea sembrada.

3) Producción Agropecuaria:
Los productores agropecuarios están participando activamente en el desarrollo de esta industria. Tanto en el ajuste de las prácticas de cultivo para lograr abastecer a las industrias con la materia prima de la mejor calidad posible, como en la participación activa en la constitución de su capital, su organización y operación y la negociación con las empresas refinadoras y distribuidores.

4) Industrialización:

a. Molienda húmeda: Preparado por CAFAGDA, Ing Aníbal Álvarez.
i. El maíz es tamizado para eliminar cuerpos extraños
ii. En la maceración se ablandan los granos para facilitar su posterior molienda.
iii. En varias etapas de molienda y separación mecánica mediante hidrociclones, tamices y centrífugas, se descompone el grano en sus partes constituyentes, es decir, fibra, germen, gluten y almidón.
iv. La fibra junto con el agua de macerado se emplea para obtener gluten-feed; del germen se extrae el aceite crudo de maíz, y con el gluten se produce el gluten meal.Estos son los subproductos de la molienda de maíz.
v. El producto principal es el almidón que una vez purificado
vi. En la sacarificación, que se realiza con enzimas, se convierte practicamente todo el almidón en dextrosa.
vii. En la fermentación, las levaduras convierten los azucares en alcohol.
viii. Se realiza luego la destilación, donde se concentra el alcohol hasta cerca del 96%.
ix. En la deshidratación se llega a alcohol 99,5% concentrado, que es el que se agrega a la nafta

b. Molienda seca (elaborado en base a datos de la National Corn Growers Association y a Bryan & Bryan Inc.:
i. Ingreso del grano de maíz a la planta
ii. Degerminado: el germen contiene el aceite que es extraído en las aceiteras.
iii. Molienda
iv. Licuefacción: Se mezcla con agua y una enzima para que el almidón del grano se licúe.
v. Sacarificación: Se agrega una enzima y el almidón se transforma en azúcar.
vi. Fermentación: se agregan levaduras (bacterias) que producen alcohol y Gas Carbónico (CO2).
vii. Destilación: en una columna se separa el alcohol (96% de pureza) del agua y los sólidos.
viii. Deshidratación: el alcohol obtenido se pasa por unas membranas que separan la pequeña cantidad de agua remanente.
ix. Desnaturalización: al alcohol de alta pureza obtenido se le agrega nafta u otro combustible para que no sea apto para consumo humano.
x. Sub productos: los sólidos obtenidos son un extraordinario alimento para los animales (vacunos, cerdos, aves) con un alto contenido de proteína y de otros nutrientes. El gas carbónico es capturado y licuado para su venta. La industria del etanol no produce residuos.

5) Comercialización del etanol y subproductos:
El productor de maíz participa además del mercado alimenticio del mercado energético con un producto que ayuda a las refinadoras en el cumplimiento de los standards internacionales de contaminación de combustibles fósiles.
Los subproductos del etanol generan en las cercanías de las plantas productoras un polo de desarrollo de la ganadería, avicultura y porcinocultura.