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EL BAGAZO Y LAS FIBRAS ANUALES: PRESENTE Y FUTURO
PARA SU INDUSTRIALIZACIÓN.
Dra. Nancy Fernández Rodríguez. UIP Cuba 9.
Cuba.Union de Investigacion Produccion de la Celulosa del Bagazo Cuba-9(UIP Cuba 9)
Aptdo 8, Quivicán, La Habana. Tel. 53 7 574744 Fax 53 67 53455. Directora@cuba9minaz.cu
Los materiales vegetales, su estudio, caracterización, formas de recolección, purificación,
explotación e interacción con el ambiente así como otros temas relacionados tienen una elevada
prioridad en todos los escenarios de investigación e innovación tecnológica a finales del siglo XX.
A partir de los años 70 las demandas de energía y productos químicos se incrementaron
notablemente y a las tradicionales tecnologías sustentadas en la utilización del petróleo se
comenzaron a incorporar de forma creciente los procesos para convertir los productos agrícolas,
los bosques y los residuos locales como fuentes de obtención de portadores energéticos y
valiosos productos químicos.
Estas investigaciones han incluido el estudio de nuevos y viejos procesos para la conversión de la
biomasa donde mucho ha impactado el rápido desarrollo de la biotecnología y los procesos
enzimáticos en su capacidad de producir enzimas de rápidas reacciones con los polisacáridos y los
polifenoles, tolerantes a la temperatura, con capacidad de convertir azúcares en etanol, y otros
productos.
En este escenario cambiante y que integra cada vez mas el uso de los materiales agrícolas con las
disciplinas de punta se abre un importante camino para la explotación de los polímeros naturales
contenidos en el bagazo de la caña de azúcar. La celulosa, la lignina y las hemicelulosas
constituyentes de la biomasa de esta planta representan aproximadamente el 53, 22 y 25
porciento respectivamente del material. La Celulosa y la lignina son los polímeros naturales más
abundantes de la tierra y ellos requieren de la mayor atención de nuestro trabajo científico por sus
enormes potencialidades para suministrar de forma combinada productos fibrosos y/o excelentes
productos químicos y farmacéuticos en bienestar del hombre y su entorno.
La celulosa es similar en todas las plantas y consiste en estructuras repetidas de enlaces ß (1-
4) enlazando unidades de D-glucopiranosa. La estructura de la lignina en el caso del bagazo
difiere sustancialmente de la presente en las maderas, conformada por unidades fenólicas donde
los principales anillos son del tipo p-hidroxicinámico y en menor proporción unidades siringílicas y
guaiacílicas, su composición se relaciona más con las ligninas de las plantas anuales, y en ese
sentido sus hemicelulosas son del tipo xilano todo lo cual será importante para referirnos a
potencialidades y usos.
La disponibilidad de bagazo actualmente se estima en algo más de 200 millones de ton (50%
humedad) y su uso mas generalizado es como combustible en el propio central azucarero y más
recientemente se utiliza de forma creciente para la cogeneración de energía. La operación eficiente
y con buenas prácticas del central azucarero permite a su vez en determinadas condiciones
generar hasta un 30% de bagazo sobrante del cual se puede disponer para numerosas
aplicaciones industriales de gran valor agregado. La mayor disponibilidad corresponde a Asia
(40%) seguidos por Sur América (22,9%) y Centro América ( 18%) (Fig. 1).
2
En general se acepta que actualmente solo el 16% del bagazo está industrializado y sus usos han
ido evolucionando y las industrias que fueron las mayores consumidoras del bagazo industrializado
hoy no experimentan significativos crecimientos pasando por un complejo período de remodelación
más que de crecimiento mientras otras, resultado del constante progreso tecnológico comienzan a
hacerse sentir (Fig. 2), integrándola a los productos biotecnológicos, la salud y la alimentación
entre otros.
Asia
Europa
C. America
N. America
S. America
Oceania
Africa
40 %
7.8 %
6.6 %
22,9 %
18.0 %
4,4 %
0,3 %
Fig. 1 Bagazo disponible por regiones ( % del total mundial)
3
World Total Oceania N.America Europe S.America C.America Africa Asia
0
5
10
15
20
25
30
35
40
%
Fig. 2 Bagazo industrializado ( % disponible por regiones).
LAS PLANTAS ANUALES EN LA INDUSTRIA DE CELULOSA Y PAPEL.
La industria de Celulosa y Papel una de las más antiguas que conoce la humanidad puesto que se
vincula al desarrollo del hombre como medio de expresión y desarrollo cultural, es de las más
complejas por sus vínculos globales e intereses con la problemática ambiental y la deforestación
así como el desarrollo social entre otros temas. Por estas razones y muchas otras las fibras que se
integran a esta industria deben ser compatibles con el desarrollo de tecnologías poco
contaminantes o con soluciones ambientales asimilables económicamente.
De igual forma ciertas exigencias de presentación como la blancura del papel, materias primas
primarias, calificación del papel como objeto de consumo en masa o para consumos específicos
hacen compleja la tarea de acoplar la diversidad de materias primas fibrosas utilizables para la
producción de celulosa papelera. Cada país traza su propia estrategia en función de sus
necesidades de desarrollo y sus disponibilidades de fibras, no hay regla general sino estrategias y
voluntades aunque se acepta que las maderas suaves y duras son las de mayor utilización y las
más problemáticas en su disponibilidad a mediano plazo.
Por estas razones en el período 1970-1995 la tendencia mundial en la industria de pulpa y papel
mostró un rápido crecimiento de las inversiones para la utilización de las plantas anuales como la
paja, el bagazo, el bambú y otras plantas del sudeste asiático. En 1970 según FAO la capacidad
instalada total de pulpa a partir de especies no maderables fue de 7,62 millones de toneladas
métricas y en esos 25 años este valor creció hasta 20,88 millones de toneladas lo cual representó
un 10% de la producción mundial de pulpa. En el 2000 la cifra esperada para capacidades
instaladas a partir de las especies no maderables es de 24 862,0 millones de ton.
4
Fig.3 Tendencia de la industria de pulpa y papel en los últimos 25 años
A partir de 1995 el ritmo de crecimiento de la industria de celulosa en general fue pequeño si
comparamos los índices con períodos anteriores como se observa en el gráfico pero mucho
menor fue el crecimiento de las capacidades instaladas de pulpas de bagazo que en el año 1999
alcanzó la cifra de 3,75 millones tm lo cual representa un incremento del 12% respecto al año
1996. El crecimiento anual en el caso de las pulpas de bagazo en el período 96-2000 ha sido del
orden del 3%.
La TABLA 1 presenta la CAPACIDAD INSTALADA aproximada de pulpas papeleras a partir de
BAGAZO y otras fibras no maderables para el año 2000 según Pulp and Paper Directory 2000 lo
que no implica necesariamente su explotación a plena capacidad. En el caso de Cuba se asume la
capacidad de Jatibonico, Damují y Cuba 9.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
1975 1985 1995 2000 2005*
año
Capacidad,Mill.TM Producción
mundial de pulpa
Pulpa de madera
Pulpa de especies
no maderables
* - estimado
5
Tabla 1: Capacidad de producción de pulpas papeleras a partir de plantas anuales según edición
de directorio de la PPI 2000 y FAO Survey 1997.
Región Capacidad de Pulpa (miles de TM/año)
Bagazo Paja Bambú Otras*
ASIA 2 069,9 10 387,0 2 302,0 7 208,0
SIRIA --- 30,0 --- __
INDIA 749,8 296,0 1 594,0 90,0
INDONESIA 45,4 3,0 11,0 ---
CHINA 720,0 9 702,0 448,0 6 802,0
IRAN 145,0 30,0 --- ---
FILIPINAS 33,5 --- --- 20,0
PAKISTAN 43,0 260,0 --- 110,0
TAILANDIA 98,2 3,0 129,0 10,0
TURQUIA --- 40,0 --- 4,0
BLANGADESH 18,5 2,0 36,0 24,0
TAIWAN 18,5 --- --- ---
SRI LANKA --- 10,0 --- ---
IRAQ 195,0 --- --- 74,0
VIETNAM 3,0 6,0 71,0 20,0
CAMBODIA --- 5,0 1,0 ---
MAYANMAR --- --- 12,0 ---
COREA D. --- --- --- 50,0
JAPON --- --- --- 4,0
AFRICA 242,0 66,0 10,0 36,0
EGIPTO 126,0 36,0 --- ---
SUR AFRICA 115,0 --- --- ---
KENYA 1,0 5,0 --- 6,0
NIGERIA --- --- 10,0 ---
ARGELIA --- 25,0 --- ---
TUNEZ --- --- --- 18,0
ZIMBAWE --- --- --- 12,0
AMERICA LATINA 1062,7 36,0 85,0 37,0
ARGENTINA 132,0 36,0 --- 5,0
BRASIL 106,2 --- 85,0 30,0
COLOMBIA 177,6 --- --- 2,0
ECUADOR 10,0 --- --- ---
MEJICO 125,0 --- --- ---
PERU 311,4 --- --- ---
VENEZUELA 115,5 --- --- ---
CUBA 85,0 --- --- ---
AMERICA DEL NORTE --- --- --- 377,0
EUROPA --- 155,0 --- 533,0
AUSTRALASIA --- --- --- 255,0
TOTAL POR REGIONES:
ASIA 2 069,9 10 387,0 2 302,0 7 208,0
AFRICA 242,0 66,0 10,0 36,0
AMERICA LATINA 1 062,7 36,0 85,0 37,0
AMERICA DEL NORTE --- --- --- 377,0
EUROPA --- 155,0 --- 533,0
AUSTRALASIA --- --- --- 255,0
TOTAL 3 374,6 10 644,0 2 397,0 8 446,0
TOTAL DE PULPA NO MADERABLE: 24 862,0 BAGAZO: 13,6 % BAMBU: 9,6 %
* reed, esparto, trapo, linter de algodón, etc. PAJA: 42,8 % OTRAS: 34,0 %
6
Como se observa la industria de celulosa y papel a partir de bagazo y otras plantas anuales se
localiza exclusivamente en los países en vías de desarrollo que disponen de estas especies
vegetales como cultivos prioritarios para su alimentación pero no disponen en general de recursos
y políticas definidas para lograr una industrialización eficiente.
Hasta el presente el bagazo de la caña de azúcar, la paja de diferentes cereales y el bambú en
términos de toneladas producidas como se observa son las principales fibras no maderables
industrializadas para estos fines y como se comprueba la paja de cereales continúa siendo el líder
de las fibras anuales para la producción de surtidos diversos. Asia es el líder indiscutible en la
producción de pulpas en todas las especies reportadas y los principales países son India y China.
El uso de estas fibras anuales es óptimo para la producción de cartoncillo para corrugar por la
elevada rigidez de sus fibras y en la práctica la generalidad de las plantas de cartoncillo que se
construyeron a partir de bagazo y paja continúan funcionando y muchas han incrementado sus
capacidades aún en períodos de baja de la industria y nuevas inversiones sustentadas en
diferentes tecnologías a partir del bagazo y la paja continuarán desarrollándose para enfrentar el
reto del embalaje y el crecimiento económico, otros muchos surtidos relacionados con los papeles
de imprenta y escritura, sanitario, estucados, y cartones entre otros son exitosos industrialmente a
partir de estas fibras.
Las pulpas de pajas de cereales y el sisal continúan siendo excelentes para producción de papel
para cigarrillos por su elevado contenido de cenizas y también se utilizan en la producción de
medio para corrugar, impresión y otros usos.
Si particularizamos en el caso del bagazo Asia es también líder de producción y China se destaca
en particular por su rápido desarrollo en la producción de maquinaria papelera y por la definida y
sostenida política de utilización de sus residuos en combinación con sus bosques.
La primera patente aplicada para la producción de papel a partir del bagazo fue reportada en
Estados Unidos en 1873 y muchos esfuerzos en este sentido se hicieron en la década de 1940 a
lo que sucedieron las primeras plantas productoras para pulpas de bagazo y tableros.
Entre las tecnologías mas divulgadas en el caso del bagazo están las relacionadas con la
producción de papeles tipo periódico entre las que se encuentra la que utiliza el proceso de pulpeo
quimimecánico PQM desarrollado por la UIP Cuba 9 con amplia utilización en la producción de
cartoncillo y papel periódico, o los procesos Beloit/SPB (Tamil Nadu), Peadco, Technic (Indonesia)
o Cusi en Méjico entre otros.
Este es un surtido de papel donde las pulpas de alto rendimiento de bagazo en especial la PQM es
muy ventajosa y sigue siendo de vital importancia por sus ventajas económicas y ambientales la
cual ha desplazado a las tecnologías químicas o semiquímicas para estos propósitos y países
como la India- que se ha consolidado como líder en la producción de pulpas de bagazo a finales de
siglo - ha ampliado su capacidad de producción de papel periódico a partir del bagazo en Tamil
Nadu. También Egipto enfrenta una nueva inversión con este fin y otras plantas con modificaciones
de sus actuales procesos continúan produciendo. La tecnología de producción de PQM
desarrollada por Cuba 9 continúa siendo válida para este propósito y para formular papeles de
imprenta y escritura lo cual permitiría garantizar la producción nacional del papel gaceta que hoy se
consume para periódicos, revistas, libros escolares y ediciones diversas sobre todo por ser
eficiente para plantas de pequeña capacidad y poderse acoplar a la industria azucarera.
Un proyecto de utilización del bagazo en los ingenios diversificados sustentado en el uso de
variedades de caña energética de alto contenido de fibra para la producción de pulpa de alto
rendimiento para papel gaceta y energía puede ser viable en las actuales condiciones de
recuperación económica donde estos surtidos son totalmente importados.
7
Las plantas de pulpa química para producción de papeles blancos a partir del bagazo para
escritura, impresión, sanitario y otros usos son bien conocidas y las tecnologías vigentes permiten
obtener productos de alta calidad y buen precio con soluciones ambientales satisfactorias para
capacidades donde sus licores puedan ser tratados o combustionados. Muchas de estas plantas
utilizan el bagazo en el 90% de su formulación y producen papeles estucados de bagazo para
etiquetas, plegables, envases y otros productos. Las plantas de pequeña capacidad que no
pudieron enfrentar los retos de los precios o nuevos avances para resolver sus problemas
contaminantes tuvieron que cerrar y no necesariamente por utilizar bagazo u otro tipo de residuo.
El problema de la utilización eficiente de estas fibras es complejo porque al tratarse en general de
subproductos de otras industrias como el caso de la industria azucarera, se encuentran con
diferentes problemas entre los cuales podríamos citar algunos de importancia:
− Insuficiente atención del productor al residuo en su valor como fuente de productos industriales
por razones como bajos precios y pobre exigencia sobre este resultado en relación con su
cosecha o producción principal.
− Vinculación a industrias que dependen del resultado agrícola del cultivo principal y se ven
sometidas a inestabilidades frecuentes de disponibilidad que no le permiten una adecuada
planificación de su producción y la somete a fuertes riesgos para su crecimiento y desarrollo lo
que aleja a los inversionistas.
− Serias dificultades de recolección para lograr compactar los materiales y obtener bajos costos
de transportación y manipulación.
− Problemas de equipamiento para la óptima limpieza de estos materiales sin perjuicio de sus
propiedades fibrosas, en particular rotura de fibras.
− Insuficientes soluciones tecnológicas y económicamente viables para integrarlos es esquemas
energéticamente eficientes que permitan bajos costos en este sentido.
− Competencia de otras fuentes fibrosas como los papeles reciclados y las pulpas de maderas
duras.
− Industria de fuerte impacto ambiental.
− Necesidad de una estrategia nacional dirigida a proteger el uso de sus recursos fibrosos
nacionales con prioridad sobre fibras importadas y de priorizar los programas de
diversificación de las industrias que disponen de estos recursos.
− Pobre cultura por parte de muchas personas involucradas en el tema.
− Necesidad de prioridades para el financiamiento de programas que permitan su desarrollo.
En los últimos años muchas fábricas han cerrado por sus problemas ambientales al ser plantas
pequeñas sin sistemas de recuperación, otras lo han hecho al quedar sustancialmente obsoletas
técnicamente o al cerrar los centrales azucareros de la región por problemas económicos y quedar
sin disponibilidad de fibras, pero otras muchas se han modernizado y ampliado sus capacidades,
han asimilado nuevas tecnologías de punta, y se mantienen con excelentes resultados.
La industria de pulpa y papel en Cuba se inició en 1837 y es considerada como la más antigua
industria manufacturera, comenzó su trabajo con pulpas de madera y recortes incorporando la
pulpa de bagazo en el año 1958 madurando varias inversiones hasta los años 80 donde se llegó a
disponer de una capacidad instalada de 110 000 tm. En la década del 90 se registró muy bajo nivel
de explotación de las capacidades por diversas razones que se relacionan entre otras con las
dificultades en la disponibilidad sostenida de bagazo durante los últimos años unido al bajo precio
y disponibilidad en esa época de las fibras recicladas y tampoco la demanda sustentaba la
explotación de esas capacidades.
Hoy en período de recuperación azucarera la producción de cartón para ondular a partir del bagazo
en Damují se ha mantenido activa y en constante remodelación y la producción de papel en el
combinado de Papeles Blancos Uruguay de tecnología actualizada deberá reanimar el uso del
bagazo como materia prima fibrosa fundamental del país a lo que deberán suceder con celeridad
proyectos para la obtención de pasta de tipo mecánica para los surtidos de papel periódico y
papeles para revistas y libros escolares entre otros usos, papeles recubiertos y laminados. El país
8
dispone de tecnología para ello y estudios bien actualizados que demuestran su factibilidad
económica lo que permitiría sustituir las importaciones que anualmente se realizan.
Por otra parte las hasta hace poco abundantes fuentes de desperdicio a bajo precio se han ido
presentando deficitarias y consumidas cada vez más en sus mercados locales y el crecimiento de
los bosques presenta problemas diversos de devastación por incendios, plagas y sobre
explotación, lo que revierte cada vez más la situación a favor de las fibras locales.
LA PRODUCCIÓN DE PRODUCTOS AGLOMERADOS Y OTROS PRODUCTOS
FIBROSOS A PARTIR DEL BAGAZO.
Los productos aglomerados constituyen el segundo mayor consumidor del bagazo industrializado
del mundo con el 13% y en 1993 alrededor de 47 plantas de tableros de bagazo se encontraban
en operación. En la actualidad la capacidad instalada es de unos 900, 000 m
3
/año
correspondiendo la mayor capacidad instalada a América Latina con 419,2 00 m
3
/año seguida de
Asia con 280 000 m
3
/año.
Las tecnologías en operación incluyen la producción de tableros finos y gruesos, de fibra y de
partículas, recubiertos con melaminas o enchapados, con excelentes acabados, que incorporan los
más recientes desarrollos y en general son competitivos en relación con los tableros de madera.
Las tecnologías de producción son muy parecidas para ambas materias primas con la excepción
de las áreas de preparación de materia prima lo cual es en particular determinante en la buena
calidad del tablero de bagazo y lograr que los parámetros tecnológicos de la formación y prensado
sean óptimos. Estos temas en materia de tecnología hoy están bien resueltos y la industria
productora de tableros de bagazo debe continuar ascendiendo con éxito incluyendo los tableros de
fibra MDF del cual existen 14 plantas trabajando en Asia y que permiten utilizar el tablero no solo
como complemento de la industria maderera sino como su sustituto eficiente.
De igual forma la producción de paneles de bagazo cemento, que integran un 30% del bagazo
desmedulado en la composición permiten obtener paneles constructivos para viviendas,
edificaciones que requieran de materiales ligeros, facilidades temporales y otros usos constructivos
es una realidad de esta época. Estos materiales que se producen a partir de madera se han
estudiado en Cuba por años, y ya se producen aún de forma demostrativa pero ascendente en
Procuba donde varias casas se construyen con éxito y la práctica permitirá asimilar con rapidez la
nueva tecnología que allí se instalará con ese propósito de elevado valor económico y social y que
permitirá contar con no menos de 5000 viviendas anuales con esta tecnología a finales del 2001.
Otro producto consumidor de fibras de bagazo y de gran valor es sin dudas el alimento animal, en
todas sus variantes y posibilidades vinculado a soluciones locales, que permiten complementar
estas fibras con otras fuentes necesarias para formulaciones de piensos.
El uso del bagazo y la médula para producir alimento animal se remonta a principios del siglo XX,
los primeros reportes correspondieron a Louisiana, India, Reunión, British West India y Hawaii. No
existe una estadística real sobre el consumo del bagazo para este fin, pero en general se acepta
que las más diversas tecnologías de alimento animal pueden incorporar una cantidad de fibra
tratada para lograr el incremento de la digestibilidad de los animales lo cual se realiza por
predisgestión con reactivos químicos, hidrólisis, fermentación, explosión con vapor o
enriquecimiento con miel y urea entre otros procedimientos.
Los piensos fibrosos base PREDICAL se componen en general de altos niveles del PREDICAL
que aporta fibra y energía (55 % del pienso) que se complementa con 20% de miel final, 20% de
elementos proteicos como el maíz, soya, torula, 2% de urea y minerales.
La vinculación investigación- producción para lograr el rápido escalado e introducción de estos
alimentos valiosos en las empresas productoras de carnes o aves debe transitar por la vía de
9
producciones cooperadas que deriven en empresas de mayor alcance de forma que se estimule su
utilización y desarrollo lo cual es aplicable también a piensos para peces en estanques ya que
todos ellos son en sí productos en desarrollo cuya base experimental es la masa animal
Considerarlos productos terminados o componentes de piensos solo para ofertarlos en un mercado
de alimentos puede divorciarlos de una realidad bien distinta, por lo que en este sentido las
unidades productoras de piensos con base fibrosa y sus derivados deben estar integradas a las
unidades productoras de carne o peces. Esa experiencia con animales de alta productividad ya
está en camino en La Habana entre Cuba 9 y la Empresa Pecuaria Ariguanabo y será importante
por la capacidad de elevar y multiplicar las soluciones y para su extensión posterior.
EL BAGAZO Y SUS NUEVOS PROYECTOS INTEGRADOS PARA
PRODUCTOS DE MUY ALTO VALOR AGREGADO.
La obtención de productos de alto valor agregado a partir del bagazo como medicamentos o sus
materias primas, productos para la industria alimenticia o la industria química, solventes y otros
implican varias premisas que deben conformar la estrategia para la correcta diversificación de
esta materia prima como son:
− Disponer de tecnologías técnica y económicamente viables para la separación de los
polímeros naturales que lo componen es decir disponer de las fuentes de celulosa, lignina y
xilosa.
− Lograr la purificación y calidad requerida de cada uno de ellos para el producto específico.
− Integrar el proceso de producción para el producto en cuestión con las restantes corrientes que
se generan que no pueden ser consideradas residuos por su magnitud y valor.
− Disponer de un mercado seguro para todos los productos integrados que garanticen la
efectividad empresarial del proceso.
− Estos procesos son consumidores fuertes de energía por lo que deben ser combinados con
variedades de caña energética que puedan aportar la fibra requerida y también la solución
energética más favorable.
− Calificar a las personas en la cultura de estos complejos procesos y su vinculación con
mercados de calidades exigentes como la biotecnología y los medicamentos o alimentos con
profunda sensibilidad al cuidado del ambiente pues estos procesos generan altas cargas de
BOD.
− Estos son procesos que requieren mucho capital e inversiones intensivas por lo que la garantía
del mercado y la explotación a máxima capacidad son condicionantes de gran peso para
emprender estos proyectos.
Así hoy se puede pensar en utilizar el bagazo como fuente de celulosa para un proyecto tan
interesante como la producción de fibra dietética para el consumo humano que pueda aportar los
30g diarios de fibra que se requieren en la dieta y en lo que ya Cuba 9 ha dado sus primeros
pasos lo que debe constituirse en una de las principales aplicaciones para la diversificación del
bagazo.
Nutricionistas de Alemania y de EEUU recomendaron incrementar la ingestión diaria de fibras de
20 a 30g, las fuentes de fibras tradicionales contenidas en los alimentos frescos no pueden
soportar este incremento de la ingestión diaria recomendada debido a limitaciones tecnológicas y
sensoriales por lo que el desarrollo de fibras dietéticas inertes a partir de fuentes de celulosa no
tradicionales de alta pureza es la única vía para alcanzar esos incrementos de fibras en la dieta
diaria.
A estos usos de la celulosa será necesario integrar usos para la lignina residual que se integrará a
la producción de composites, medicamentos o de dispersantes o de otros productos así como el
licor de xilosa tendrá que ser utilizado incorporando una estrategia energética coherente en el
proceso para la producción de furfural, sus productos derivados como resinas, plásticos y otros
usos.
10
La fibra dietética se incorpora ya hoy a partir del bambú y de la paja de trigo y más de 200 tipos de
alimentos se favorecen como helados, quesos, productos cárnicos, cereales, dulces, embutidos,
salsas y otros muchos.
Estos nuevos desarrollos sólo encontraran solución como complejos productivos de alta
integración que manejarán una cartera flexible de productos y nunca funcionarán con un producto
específico que abandone el resto de la biomasa para pensar que hacer después con ella.
Fig. 4 Propuesta general para proyecto integrado de utilización de los componentes del bagazo.
La liberación de los carbohidratos y la lignina del bagazo que se requiere en estos proyectos puede
lograrse por procesos diversos como la explosión con vapor originalmente desarrollada con la idea
de Mason en 1925 y que se ha utilizado extensivamente en la producción de tableros de fibras,
este proceso ocurre en reactores cilíndricos presurizados con vapor saturado a presiones
superiores a 1,000 psi que permiten la desfibración por descompresión súbita. Procesos como el
Iotech Corporation Ltd en 1978 en Canadá abrieron el camino industrial primeramente para
incrementar la digestibilidad de las fibras para los rumiantes y posteriormente para la separación
de los componentes químicos. Estos materiales tratados por explosión con vapor son sustratos
extremadamente susceptibles a la hidrólisis enzimática y no afectan de forma importante la
cristalinidad de la celulosa ni la estructura de la lignina que mantiene una elevada reactivada,
Fibra Médula
Desmedulado
XilanosCelulosa
Bagazo Integral
Generación y
cogeneración
de energía
Lignina
Procesos de
Separación
• Fibra dietética
• CMC
• MCC
• Geles
• Polvos
• Medicinas
• Resinas
• Dispersantes
• Productos químicos
• Mejoradores de suelo
• Composites
• Xilosa
• Xilitol
• Productos Químicos
• Furfural
• Alimento animal
• Compost
• Soporte
11
Otros procesos como la rápida hidrólisis con vapor/ extracción continua llamada RASH que
depolimeriza las hemicelulosas y las extrae de la biomasa con poca degradación y que solubiliza la
lignina, la oxidación húmeda que se sustenta en una autohidrólisis con elevada corriente de aire o
de oxígeno, y la propia hidrólisis a elevada presión son algunos de los procesos conocidos para la
separación de estos componentes. Todos ellos en diferentes niveles de escalado o de plantas
semicomerciales ofrecen alternativas muy importantes para acceder a nuestros complejos
integrados para diversificar el bagazo en valiosos productos.
Estos proyectos deberán recibir una especial atención en preparación de personal y prioridad de
financiamiento que permita acelerar los trabajos de explotación de los nuevos productos del
bagazo para el nuevo siglo.
Los productos están bien estudiados en su versión comercial y se puede dar una espléndida lista
de los que ya se encuentran debidamente estudiados y caracterizados y que diversas instituciones
obtienen a pequeñas escalas de hasta 5 ton /año con una excelente aceptación por el mercado.
Así tenemos en el caso de la celulosa el producto Celulosa Microcristalina MCC utilizada
ampliamente como excipiente para medicamentos en tabletas o jarabes, o la mas reciente
aplicación que también existe en producción en Cuba 9 como medicamento para el tratamiento de
la gastritis alcalina, la producción de geles para la biotecnología o la Carboximetil Celulosa para
diversos usos ( CMC).
La lignina se separa y purifica actualmente para la obtención de antidiarreico de uso veterinario
para la cura de la colibacilosis porcina a escala semicomercial producto de la colaboración
científica entre Cuba 9 y el CENSA con el producto LIGMED A, un nuevo producto base lignina
saldrá al mercado para el tratamiento de enfermedades gástricas y del cáncer de colon, pomadas
para enfermedades de la piel y en un futuro cercano también se podrán disponer de antibióticos.
Japón es el líder indiscutible de las investigaciones para el desarrollo de medicinas y productos
farmacéuticos a partir del bagazo y muchos son los resultados que lo asocian en expectativas
para tratamientos contra diferentes tipos de tumores, contra el SIDA, la hipercolesterolanemia,
medicinas con propiedades antivirales e inmunológicas y también se trabaja para la obtención de
penicilina.
Estos trabajos no comenzaron ahora, son el resultado de muchos años de estudio y ya en la
década del 70 diferentes autores publicaron los efectos inhibidores de compuestos con estructura
guaiacílica y siringílica representados en la lignina nativa de diversas plantas sobre cultivos de
bacterias, hongos, levaduras y compuestos como el isoeugenol han mostrado efectos inhibidores
muy fuertes sobre los microorganismos. Estos preparados de ligninas integrados a fuertes
programas serán sin dudas prometedores en el nuevo siglo y una vía para diversificar el bagazo de
caña.
La Tabla 2 resume un importante conjunto de productos y sus campos de aplicación muchos de
ellos producidos a escalas intermedias con excelentes resultados que esperan de proyectos
viables e integrados para su generalización.
12
Tabla 2. - Productos de la diversificación del bagazo a partir de la separación de sus componentes
o de sus pastas celulósicas.
1. PULPAS VÍA MECÁNICA papeles tipo periódico, cartoncillo
QUÍMICA liner, papel de imprenta y escritura,
Papeles recubiertos, sanitario,
cartulinas, cartones, productos
laminados diversos y polvos de
Celulosa y otros productos.
2.CELLULOSA DE ALTA VÍA PULPA fibra dietética humana, fuente de
PUREZA OTRAS VIAS° medicamentos, excipientes, geles y
Polvos de celulosa.
3.XILOSA VIA PULPA jarabe de xilosa, xilitol, furfural,
OTRAS VIAS° otros.
4.LIGNINA VIA PULPA medicamentos como antidiarreicos
OTRAS VIAS° antibióticos, antitumorales y otros.
Productos químicos. Mejoradores del
Suelo.
5.BAGAZO DIVERSAS alimento animal, energía, composites
Sin dudas en el nuevo siglo el bagazo será mucho más que fuente de energía y de fibras, será
fuente de alimento y salud, de trabajo, desarrollo y bienestar social.
Agradecimientos:
La autora agradece la colaboración técnica de los doctores Agustín Irulegui y Alejandro Abril
González y de la Ing. Caridad Moreda por la cuidadosa selección y preparación de los datos
estadísticos suministrados y por sus valiosos comentarios técnicos en diferentes partes de este
trabajo.
Referencias:
1. Energy from Biomass and Waster VIII. Symposium Papers, Lake Buena Vista, Florida, Jan 30,
1984.
2. Moreda, C.; Fernández, N., New Generation Products from Bagasse. II. Conferencia anual de
la OIA. Islas Mauricios, Mayo 27, 1997.
3. Pulp and Paper Survey Capacities, FAO, 1995 y 1997.
4. Atchson, J., Pulp and Paper, Julio, 1995 pág. 125
5. International Pulp and Paper Directory, 2000.
6. Fernández, N.; Bambanaste, R., High Yield Pulping and Bleaching of Sugar Cane Bagasse.
State of the Art. Preprints, non wood Pulp and Paper Conference, China, Nov/21-21, 1997 pág.
129-151.
13
7. Rosell, R., La Industria del Papel en Cuba y sus perspectivas, Seminario Internacional de
Papel Periódico a partir del bagazo, Oct. 2, 1990, pág. 221.
8. Díaz, A., Producción de Piensos Base Predical. Reporte al Consejo Científico de la UIP Cuba,
Abril, 2000.
9. Cellulose – Füilstoff – Fabric. Fibras Vegetales, Aspectos Nutricionales y Ventajas
Tecnológicas, La alimentación Latinoamericana, No. 229, 1999, pág. 46.
10. Cruz, R.; Dopico, D.; Martínez, G., Potencialidad Terapéutica de la Lignina. Cuba Azúcar,
1998, Vol. 27, No. 1, pág. 45-47.
11. Zemek, J.; Kosikova, B.; et al. Antiotic Properties of Lignin Components Folia, Microbioly, 24,
1979, pág 483-486.
12. West, K. A., Hibbert H., Studies on Lignin and related compounds, LXIV. J. Am. Chem Soc. 65,
1943, pág. 1170.

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Industria de celulosa y papel a partir de bagazo y fibras anuales

  • 1. 1 EL BAGAZO Y LAS FIBRAS ANUALES: PRESENTE Y FUTURO PARA SU INDUSTRIALIZACIÓN. Dra. Nancy Fernández Rodríguez. UIP Cuba 9. Cuba.Union de Investigacion Produccion de la Celulosa del Bagazo Cuba-9(UIP Cuba 9) Aptdo 8, Quivicán, La Habana. Tel. 53 7 574744 Fax 53 67 53455. Directora@cuba9minaz.cu Los materiales vegetales, su estudio, caracterización, formas de recolección, purificación, explotación e interacción con el ambiente así como otros temas relacionados tienen una elevada prioridad en todos los escenarios de investigación e innovación tecnológica a finales del siglo XX. A partir de los años 70 las demandas de energía y productos químicos se incrementaron notablemente y a las tradicionales tecnologías sustentadas en la utilización del petróleo se comenzaron a incorporar de forma creciente los procesos para convertir los productos agrícolas, los bosques y los residuos locales como fuentes de obtención de portadores energéticos y valiosos productos químicos. Estas investigaciones han incluido el estudio de nuevos y viejos procesos para la conversión de la biomasa donde mucho ha impactado el rápido desarrollo de la biotecnología y los procesos enzimáticos en su capacidad de producir enzimas de rápidas reacciones con los polisacáridos y los polifenoles, tolerantes a la temperatura, con capacidad de convertir azúcares en etanol, y otros productos. En este escenario cambiante y que integra cada vez mas el uso de los materiales agrícolas con las disciplinas de punta se abre un importante camino para la explotación de los polímeros naturales contenidos en el bagazo de la caña de azúcar. La celulosa, la lignina y las hemicelulosas constituyentes de la biomasa de esta planta representan aproximadamente el 53, 22 y 25 porciento respectivamente del material. La Celulosa y la lignina son los polímeros naturales más abundantes de la tierra y ellos requieren de la mayor atención de nuestro trabajo científico por sus enormes potencialidades para suministrar de forma combinada productos fibrosos y/o excelentes productos químicos y farmacéuticos en bienestar del hombre y su entorno. La celulosa es similar en todas las plantas y consiste en estructuras repetidas de enlaces ß (1- 4) enlazando unidades de D-glucopiranosa. La estructura de la lignina en el caso del bagazo difiere sustancialmente de la presente en las maderas, conformada por unidades fenólicas donde los principales anillos son del tipo p-hidroxicinámico y en menor proporción unidades siringílicas y guaiacílicas, su composición se relaciona más con las ligninas de las plantas anuales, y en ese sentido sus hemicelulosas son del tipo xilano todo lo cual será importante para referirnos a potencialidades y usos. La disponibilidad de bagazo actualmente se estima en algo más de 200 millones de ton (50% humedad) y su uso mas generalizado es como combustible en el propio central azucarero y más recientemente se utiliza de forma creciente para la cogeneración de energía. La operación eficiente y con buenas prácticas del central azucarero permite a su vez en determinadas condiciones generar hasta un 30% de bagazo sobrante del cual se puede disponer para numerosas aplicaciones industriales de gran valor agregado. La mayor disponibilidad corresponde a Asia (40%) seguidos por Sur América (22,9%) y Centro América ( 18%) (Fig. 1).
  • 2. 2 En general se acepta que actualmente solo el 16% del bagazo está industrializado y sus usos han ido evolucionando y las industrias que fueron las mayores consumidoras del bagazo industrializado hoy no experimentan significativos crecimientos pasando por un complejo período de remodelación más que de crecimiento mientras otras, resultado del constante progreso tecnológico comienzan a hacerse sentir (Fig. 2), integrándola a los productos biotecnológicos, la salud y la alimentación entre otros. Asia Europa C. America N. America S. America Oceania Africa 40 % 7.8 % 6.6 % 22,9 % 18.0 % 4,4 % 0,3 % Fig. 1 Bagazo disponible por regiones ( % del total mundial)
  • 3. 3 World Total Oceania N.America Europe S.America C.America Africa Asia 0 5 10 15 20 25 30 35 40 % Fig. 2 Bagazo industrializado ( % disponible por regiones). LAS PLANTAS ANUALES EN LA INDUSTRIA DE CELULOSA Y PAPEL. La industria de Celulosa y Papel una de las más antiguas que conoce la humanidad puesto que se vincula al desarrollo del hombre como medio de expresión y desarrollo cultural, es de las más complejas por sus vínculos globales e intereses con la problemática ambiental y la deforestación así como el desarrollo social entre otros temas. Por estas razones y muchas otras las fibras que se integran a esta industria deben ser compatibles con el desarrollo de tecnologías poco contaminantes o con soluciones ambientales asimilables económicamente. De igual forma ciertas exigencias de presentación como la blancura del papel, materias primas primarias, calificación del papel como objeto de consumo en masa o para consumos específicos hacen compleja la tarea de acoplar la diversidad de materias primas fibrosas utilizables para la producción de celulosa papelera. Cada país traza su propia estrategia en función de sus necesidades de desarrollo y sus disponibilidades de fibras, no hay regla general sino estrategias y voluntades aunque se acepta que las maderas suaves y duras son las de mayor utilización y las más problemáticas en su disponibilidad a mediano plazo. Por estas razones en el período 1970-1995 la tendencia mundial en la industria de pulpa y papel mostró un rápido crecimiento de las inversiones para la utilización de las plantas anuales como la paja, el bagazo, el bambú y otras plantas del sudeste asiático. En 1970 según FAO la capacidad instalada total de pulpa a partir de especies no maderables fue de 7,62 millones de toneladas métricas y en esos 25 años este valor creció hasta 20,88 millones de toneladas lo cual representó un 10% de la producción mundial de pulpa. En el 2000 la cifra esperada para capacidades instaladas a partir de las especies no maderables es de 24 862,0 millones de ton.
  • 4. 4 Fig.3 Tendencia de la industria de pulpa y papel en los últimos 25 años A partir de 1995 el ritmo de crecimiento de la industria de celulosa en general fue pequeño si comparamos los índices con períodos anteriores como se observa en el gráfico pero mucho menor fue el crecimiento de las capacidades instaladas de pulpas de bagazo que en el año 1999 alcanzó la cifra de 3,75 millones tm lo cual representa un incremento del 12% respecto al año 1996. El crecimiento anual en el caso de las pulpas de bagazo en el período 96-2000 ha sido del orden del 3%. La TABLA 1 presenta la CAPACIDAD INSTALADA aproximada de pulpas papeleras a partir de BAGAZO y otras fibras no maderables para el año 2000 según Pulp and Paper Directory 2000 lo que no implica necesariamente su explotación a plena capacidad. En el caso de Cuba se asume la capacidad de Jatibonico, Damují y Cuba 9. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 1975 1985 1995 2000 2005* año Capacidad,Mill.TM Producción mundial de pulpa Pulpa de madera Pulpa de especies no maderables * - estimado
  • 5. 5 Tabla 1: Capacidad de producción de pulpas papeleras a partir de plantas anuales según edición de directorio de la PPI 2000 y FAO Survey 1997. Región Capacidad de Pulpa (miles de TM/año) Bagazo Paja Bambú Otras* ASIA 2 069,9 10 387,0 2 302,0 7 208,0 SIRIA --- 30,0 --- __ INDIA 749,8 296,0 1 594,0 90,0 INDONESIA 45,4 3,0 11,0 --- CHINA 720,0 9 702,0 448,0 6 802,0 IRAN 145,0 30,0 --- --- FILIPINAS 33,5 --- --- 20,0 PAKISTAN 43,0 260,0 --- 110,0 TAILANDIA 98,2 3,0 129,0 10,0 TURQUIA --- 40,0 --- 4,0 BLANGADESH 18,5 2,0 36,0 24,0 TAIWAN 18,5 --- --- --- SRI LANKA --- 10,0 --- --- IRAQ 195,0 --- --- 74,0 VIETNAM 3,0 6,0 71,0 20,0 CAMBODIA --- 5,0 1,0 --- MAYANMAR --- --- 12,0 --- COREA D. --- --- --- 50,0 JAPON --- --- --- 4,0 AFRICA 242,0 66,0 10,0 36,0 EGIPTO 126,0 36,0 --- --- SUR AFRICA 115,0 --- --- --- KENYA 1,0 5,0 --- 6,0 NIGERIA --- --- 10,0 --- ARGELIA --- 25,0 --- --- TUNEZ --- --- --- 18,0 ZIMBAWE --- --- --- 12,0 AMERICA LATINA 1062,7 36,0 85,0 37,0 ARGENTINA 132,0 36,0 --- 5,0 BRASIL 106,2 --- 85,0 30,0 COLOMBIA 177,6 --- --- 2,0 ECUADOR 10,0 --- --- --- MEJICO 125,0 --- --- --- PERU 311,4 --- --- --- VENEZUELA 115,5 --- --- --- CUBA 85,0 --- --- --- AMERICA DEL NORTE --- --- --- 377,0 EUROPA --- 155,0 --- 533,0 AUSTRALASIA --- --- --- 255,0 TOTAL POR REGIONES: ASIA 2 069,9 10 387,0 2 302,0 7 208,0 AFRICA 242,0 66,0 10,0 36,0 AMERICA LATINA 1 062,7 36,0 85,0 37,0 AMERICA DEL NORTE --- --- --- 377,0 EUROPA --- 155,0 --- 533,0 AUSTRALASIA --- --- --- 255,0 TOTAL 3 374,6 10 644,0 2 397,0 8 446,0 TOTAL DE PULPA NO MADERABLE: 24 862,0 BAGAZO: 13,6 % BAMBU: 9,6 % * reed, esparto, trapo, linter de algodón, etc. PAJA: 42,8 % OTRAS: 34,0 %
  • 6. 6 Como se observa la industria de celulosa y papel a partir de bagazo y otras plantas anuales se localiza exclusivamente en los países en vías de desarrollo que disponen de estas especies vegetales como cultivos prioritarios para su alimentación pero no disponen en general de recursos y políticas definidas para lograr una industrialización eficiente. Hasta el presente el bagazo de la caña de azúcar, la paja de diferentes cereales y el bambú en términos de toneladas producidas como se observa son las principales fibras no maderables industrializadas para estos fines y como se comprueba la paja de cereales continúa siendo el líder de las fibras anuales para la producción de surtidos diversos. Asia es el líder indiscutible en la producción de pulpas en todas las especies reportadas y los principales países son India y China. El uso de estas fibras anuales es óptimo para la producción de cartoncillo para corrugar por la elevada rigidez de sus fibras y en la práctica la generalidad de las plantas de cartoncillo que se construyeron a partir de bagazo y paja continúan funcionando y muchas han incrementado sus capacidades aún en períodos de baja de la industria y nuevas inversiones sustentadas en diferentes tecnologías a partir del bagazo y la paja continuarán desarrollándose para enfrentar el reto del embalaje y el crecimiento económico, otros muchos surtidos relacionados con los papeles de imprenta y escritura, sanitario, estucados, y cartones entre otros son exitosos industrialmente a partir de estas fibras. Las pulpas de pajas de cereales y el sisal continúan siendo excelentes para producción de papel para cigarrillos por su elevado contenido de cenizas y también se utilizan en la producción de medio para corrugar, impresión y otros usos. Si particularizamos en el caso del bagazo Asia es también líder de producción y China se destaca en particular por su rápido desarrollo en la producción de maquinaria papelera y por la definida y sostenida política de utilización de sus residuos en combinación con sus bosques. La primera patente aplicada para la producción de papel a partir del bagazo fue reportada en Estados Unidos en 1873 y muchos esfuerzos en este sentido se hicieron en la década de 1940 a lo que sucedieron las primeras plantas productoras para pulpas de bagazo y tableros. Entre las tecnologías mas divulgadas en el caso del bagazo están las relacionadas con la producción de papeles tipo periódico entre las que se encuentra la que utiliza el proceso de pulpeo quimimecánico PQM desarrollado por la UIP Cuba 9 con amplia utilización en la producción de cartoncillo y papel periódico, o los procesos Beloit/SPB (Tamil Nadu), Peadco, Technic (Indonesia) o Cusi en Méjico entre otros. Este es un surtido de papel donde las pulpas de alto rendimiento de bagazo en especial la PQM es muy ventajosa y sigue siendo de vital importancia por sus ventajas económicas y ambientales la cual ha desplazado a las tecnologías químicas o semiquímicas para estos propósitos y países como la India- que se ha consolidado como líder en la producción de pulpas de bagazo a finales de siglo - ha ampliado su capacidad de producción de papel periódico a partir del bagazo en Tamil Nadu. También Egipto enfrenta una nueva inversión con este fin y otras plantas con modificaciones de sus actuales procesos continúan produciendo. La tecnología de producción de PQM desarrollada por Cuba 9 continúa siendo válida para este propósito y para formular papeles de imprenta y escritura lo cual permitiría garantizar la producción nacional del papel gaceta que hoy se consume para periódicos, revistas, libros escolares y ediciones diversas sobre todo por ser eficiente para plantas de pequeña capacidad y poderse acoplar a la industria azucarera. Un proyecto de utilización del bagazo en los ingenios diversificados sustentado en el uso de variedades de caña energética de alto contenido de fibra para la producción de pulpa de alto rendimiento para papel gaceta y energía puede ser viable en las actuales condiciones de recuperación económica donde estos surtidos son totalmente importados.
  • 7. 7 Las plantas de pulpa química para producción de papeles blancos a partir del bagazo para escritura, impresión, sanitario y otros usos son bien conocidas y las tecnologías vigentes permiten obtener productos de alta calidad y buen precio con soluciones ambientales satisfactorias para capacidades donde sus licores puedan ser tratados o combustionados. Muchas de estas plantas utilizan el bagazo en el 90% de su formulación y producen papeles estucados de bagazo para etiquetas, plegables, envases y otros productos. Las plantas de pequeña capacidad que no pudieron enfrentar los retos de los precios o nuevos avances para resolver sus problemas contaminantes tuvieron que cerrar y no necesariamente por utilizar bagazo u otro tipo de residuo. El problema de la utilización eficiente de estas fibras es complejo porque al tratarse en general de subproductos de otras industrias como el caso de la industria azucarera, se encuentran con diferentes problemas entre los cuales podríamos citar algunos de importancia: − Insuficiente atención del productor al residuo en su valor como fuente de productos industriales por razones como bajos precios y pobre exigencia sobre este resultado en relación con su cosecha o producción principal. − Vinculación a industrias que dependen del resultado agrícola del cultivo principal y se ven sometidas a inestabilidades frecuentes de disponibilidad que no le permiten una adecuada planificación de su producción y la somete a fuertes riesgos para su crecimiento y desarrollo lo que aleja a los inversionistas. − Serias dificultades de recolección para lograr compactar los materiales y obtener bajos costos de transportación y manipulación. − Problemas de equipamiento para la óptima limpieza de estos materiales sin perjuicio de sus propiedades fibrosas, en particular rotura de fibras. − Insuficientes soluciones tecnológicas y económicamente viables para integrarlos es esquemas energéticamente eficientes que permitan bajos costos en este sentido. − Competencia de otras fuentes fibrosas como los papeles reciclados y las pulpas de maderas duras. − Industria de fuerte impacto ambiental. − Necesidad de una estrategia nacional dirigida a proteger el uso de sus recursos fibrosos nacionales con prioridad sobre fibras importadas y de priorizar los programas de diversificación de las industrias que disponen de estos recursos. − Pobre cultura por parte de muchas personas involucradas en el tema. − Necesidad de prioridades para el financiamiento de programas que permitan su desarrollo. En los últimos años muchas fábricas han cerrado por sus problemas ambientales al ser plantas pequeñas sin sistemas de recuperación, otras lo han hecho al quedar sustancialmente obsoletas técnicamente o al cerrar los centrales azucareros de la región por problemas económicos y quedar sin disponibilidad de fibras, pero otras muchas se han modernizado y ampliado sus capacidades, han asimilado nuevas tecnologías de punta, y se mantienen con excelentes resultados. La industria de pulpa y papel en Cuba se inició en 1837 y es considerada como la más antigua industria manufacturera, comenzó su trabajo con pulpas de madera y recortes incorporando la pulpa de bagazo en el año 1958 madurando varias inversiones hasta los años 80 donde se llegó a disponer de una capacidad instalada de 110 000 tm. En la década del 90 se registró muy bajo nivel de explotación de las capacidades por diversas razones que se relacionan entre otras con las dificultades en la disponibilidad sostenida de bagazo durante los últimos años unido al bajo precio y disponibilidad en esa época de las fibras recicladas y tampoco la demanda sustentaba la explotación de esas capacidades. Hoy en período de recuperación azucarera la producción de cartón para ondular a partir del bagazo en Damují se ha mantenido activa y en constante remodelación y la producción de papel en el combinado de Papeles Blancos Uruguay de tecnología actualizada deberá reanimar el uso del bagazo como materia prima fibrosa fundamental del país a lo que deberán suceder con celeridad proyectos para la obtención de pasta de tipo mecánica para los surtidos de papel periódico y papeles para revistas y libros escolares entre otros usos, papeles recubiertos y laminados. El país
  • 8. 8 dispone de tecnología para ello y estudios bien actualizados que demuestran su factibilidad económica lo que permitiría sustituir las importaciones que anualmente se realizan. Por otra parte las hasta hace poco abundantes fuentes de desperdicio a bajo precio se han ido presentando deficitarias y consumidas cada vez más en sus mercados locales y el crecimiento de los bosques presenta problemas diversos de devastación por incendios, plagas y sobre explotación, lo que revierte cada vez más la situación a favor de las fibras locales. LA PRODUCCIÓN DE PRODUCTOS AGLOMERADOS Y OTROS PRODUCTOS FIBROSOS A PARTIR DEL BAGAZO. Los productos aglomerados constituyen el segundo mayor consumidor del bagazo industrializado del mundo con el 13% y en 1993 alrededor de 47 plantas de tableros de bagazo se encontraban en operación. En la actualidad la capacidad instalada es de unos 900, 000 m 3 /año correspondiendo la mayor capacidad instalada a América Latina con 419,2 00 m 3 /año seguida de Asia con 280 000 m 3 /año. Las tecnologías en operación incluyen la producción de tableros finos y gruesos, de fibra y de partículas, recubiertos con melaminas o enchapados, con excelentes acabados, que incorporan los más recientes desarrollos y en general son competitivos en relación con los tableros de madera. Las tecnologías de producción son muy parecidas para ambas materias primas con la excepción de las áreas de preparación de materia prima lo cual es en particular determinante en la buena calidad del tablero de bagazo y lograr que los parámetros tecnológicos de la formación y prensado sean óptimos. Estos temas en materia de tecnología hoy están bien resueltos y la industria productora de tableros de bagazo debe continuar ascendiendo con éxito incluyendo los tableros de fibra MDF del cual existen 14 plantas trabajando en Asia y que permiten utilizar el tablero no solo como complemento de la industria maderera sino como su sustituto eficiente. De igual forma la producción de paneles de bagazo cemento, que integran un 30% del bagazo desmedulado en la composición permiten obtener paneles constructivos para viviendas, edificaciones que requieran de materiales ligeros, facilidades temporales y otros usos constructivos es una realidad de esta época. Estos materiales que se producen a partir de madera se han estudiado en Cuba por años, y ya se producen aún de forma demostrativa pero ascendente en Procuba donde varias casas se construyen con éxito y la práctica permitirá asimilar con rapidez la nueva tecnología que allí se instalará con ese propósito de elevado valor económico y social y que permitirá contar con no menos de 5000 viviendas anuales con esta tecnología a finales del 2001. Otro producto consumidor de fibras de bagazo y de gran valor es sin dudas el alimento animal, en todas sus variantes y posibilidades vinculado a soluciones locales, que permiten complementar estas fibras con otras fuentes necesarias para formulaciones de piensos. El uso del bagazo y la médula para producir alimento animal se remonta a principios del siglo XX, los primeros reportes correspondieron a Louisiana, India, Reunión, British West India y Hawaii. No existe una estadística real sobre el consumo del bagazo para este fin, pero en general se acepta que las más diversas tecnologías de alimento animal pueden incorporar una cantidad de fibra tratada para lograr el incremento de la digestibilidad de los animales lo cual se realiza por predisgestión con reactivos químicos, hidrólisis, fermentación, explosión con vapor o enriquecimiento con miel y urea entre otros procedimientos. Los piensos fibrosos base PREDICAL se componen en general de altos niveles del PREDICAL que aporta fibra y energía (55 % del pienso) que se complementa con 20% de miel final, 20% de elementos proteicos como el maíz, soya, torula, 2% de urea y minerales. La vinculación investigación- producción para lograr el rápido escalado e introducción de estos alimentos valiosos en las empresas productoras de carnes o aves debe transitar por la vía de
  • 9. 9 producciones cooperadas que deriven en empresas de mayor alcance de forma que se estimule su utilización y desarrollo lo cual es aplicable también a piensos para peces en estanques ya que todos ellos son en sí productos en desarrollo cuya base experimental es la masa animal Considerarlos productos terminados o componentes de piensos solo para ofertarlos en un mercado de alimentos puede divorciarlos de una realidad bien distinta, por lo que en este sentido las unidades productoras de piensos con base fibrosa y sus derivados deben estar integradas a las unidades productoras de carne o peces. Esa experiencia con animales de alta productividad ya está en camino en La Habana entre Cuba 9 y la Empresa Pecuaria Ariguanabo y será importante por la capacidad de elevar y multiplicar las soluciones y para su extensión posterior. EL BAGAZO Y SUS NUEVOS PROYECTOS INTEGRADOS PARA PRODUCTOS DE MUY ALTO VALOR AGREGADO. La obtención de productos de alto valor agregado a partir del bagazo como medicamentos o sus materias primas, productos para la industria alimenticia o la industria química, solventes y otros implican varias premisas que deben conformar la estrategia para la correcta diversificación de esta materia prima como son: − Disponer de tecnologías técnica y económicamente viables para la separación de los polímeros naturales que lo componen es decir disponer de las fuentes de celulosa, lignina y xilosa. − Lograr la purificación y calidad requerida de cada uno de ellos para el producto específico. − Integrar el proceso de producción para el producto en cuestión con las restantes corrientes que se generan que no pueden ser consideradas residuos por su magnitud y valor. − Disponer de un mercado seguro para todos los productos integrados que garanticen la efectividad empresarial del proceso. − Estos procesos son consumidores fuertes de energía por lo que deben ser combinados con variedades de caña energética que puedan aportar la fibra requerida y también la solución energética más favorable. − Calificar a las personas en la cultura de estos complejos procesos y su vinculación con mercados de calidades exigentes como la biotecnología y los medicamentos o alimentos con profunda sensibilidad al cuidado del ambiente pues estos procesos generan altas cargas de BOD. − Estos son procesos que requieren mucho capital e inversiones intensivas por lo que la garantía del mercado y la explotación a máxima capacidad son condicionantes de gran peso para emprender estos proyectos. Así hoy se puede pensar en utilizar el bagazo como fuente de celulosa para un proyecto tan interesante como la producción de fibra dietética para el consumo humano que pueda aportar los 30g diarios de fibra que se requieren en la dieta y en lo que ya Cuba 9 ha dado sus primeros pasos lo que debe constituirse en una de las principales aplicaciones para la diversificación del bagazo. Nutricionistas de Alemania y de EEUU recomendaron incrementar la ingestión diaria de fibras de 20 a 30g, las fuentes de fibras tradicionales contenidas en los alimentos frescos no pueden soportar este incremento de la ingestión diaria recomendada debido a limitaciones tecnológicas y sensoriales por lo que el desarrollo de fibras dietéticas inertes a partir de fuentes de celulosa no tradicionales de alta pureza es la única vía para alcanzar esos incrementos de fibras en la dieta diaria. A estos usos de la celulosa será necesario integrar usos para la lignina residual que se integrará a la producción de composites, medicamentos o de dispersantes o de otros productos así como el licor de xilosa tendrá que ser utilizado incorporando una estrategia energética coherente en el proceso para la producción de furfural, sus productos derivados como resinas, plásticos y otros usos.
  • 10. 10 La fibra dietética se incorpora ya hoy a partir del bambú y de la paja de trigo y más de 200 tipos de alimentos se favorecen como helados, quesos, productos cárnicos, cereales, dulces, embutidos, salsas y otros muchos. Estos nuevos desarrollos sólo encontraran solución como complejos productivos de alta integración que manejarán una cartera flexible de productos y nunca funcionarán con un producto específico que abandone el resto de la biomasa para pensar que hacer después con ella. Fig. 4 Propuesta general para proyecto integrado de utilización de los componentes del bagazo. La liberación de los carbohidratos y la lignina del bagazo que se requiere en estos proyectos puede lograrse por procesos diversos como la explosión con vapor originalmente desarrollada con la idea de Mason en 1925 y que se ha utilizado extensivamente en la producción de tableros de fibras, este proceso ocurre en reactores cilíndricos presurizados con vapor saturado a presiones superiores a 1,000 psi que permiten la desfibración por descompresión súbita. Procesos como el Iotech Corporation Ltd en 1978 en Canadá abrieron el camino industrial primeramente para incrementar la digestibilidad de las fibras para los rumiantes y posteriormente para la separación de los componentes químicos. Estos materiales tratados por explosión con vapor son sustratos extremadamente susceptibles a la hidrólisis enzimática y no afectan de forma importante la cristalinidad de la celulosa ni la estructura de la lignina que mantiene una elevada reactivada, Fibra Médula Desmedulado XilanosCelulosa Bagazo Integral Generación y cogeneración de energía Lignina Procesos de Separación • Fibra dietética • CMC • MCC • Geles • Polvos • Medicinas • Resinas • Dispersantes • Productos químicos • Mejoradores de suelo • Composites • Xilosa • Xilitol • Productos Químicos • Furfural • Alimento animal • Compost • Soporte
  • 11. 11 Otros procesos como la rápida hidrólisis con vapor/ extracción continua llamada RASH que depolimeriza las hemicelulosas y las extrae de la biomasa con poca degradación y que solubiliza la lignina, la oxidación húmeda que se sustenta en una autohidrólisis con elevada corriente de aire o de oxígeno, y la propia hidrólisis a elevada presión son algunos de los procesos conocidos para la separación de estos componentes. Todos ellos en diferentes niveles de escalado o de plantas semicomerciales ofrecen alternativas muy importantes para acceder a nuestros complejos integrados para diversificar el bagazo en valiosos productos. Estos proyectos deberán recibir una especial atención en preparación de personal y prioridad de financiamiento que permita acelerar los trabajos de explotación de los nuevos productos del bagazo para el nuevo siglo. Los productos están bien estudiados en su versión comercial y se puede dar una espléndida lista de los que ya se encuentran debidamente estudiados y caracterizados y que diversas instituciones obtienen a pequeñas escalas de hasta 5 ton /año con una excelente aceptación por el mercado. Así tenemos en el caso de la celulosa el producto Celulosa Microcristalina MCC utilizada ampliamente como excipiente para medicamentos en tabletas o jarabes, o la mas reciente aplicación que también existe en producción en Cuba 9 como medicamento para el tratamiento de la gastritis alcalina, la producción de geles para la biotecnología o la Carboximetil Celulosa para diversos usos ( CMC). La lignina se separa y purifica actualmente para la obtención de antidiarreico de uso veterinario para la cura de la colibacilosis porcina a escala semicomercial producto de la colaboración científica entre Cuba 9 y el CENSA con el producto LIGMED A, un nuevo producto base lignina saldrá al mercado para el tratamiento de enfermedades gástricas y del cáncer de colon, pomadas para enfermedades de la piel y en un futuro cercano también se podrán disponer de antibióticos. Japón es el líder indiscutible de las investigaciones para el desarrollo de medicinas y productos farmacéuticos a partir del bagazo y muchos son los resultados que lo asocian en expectativas para tratamientos contra diferentes tipos de tumores, contra el SIDA, la hipercolesterolanemia, medicinas con propiedades antivirales e inmunológicas y también se trabaja para la obtención de penicilina. Estos trabajos no comenzaron ahora, son el resultado de muchos años de estudio y ya en la década del 70 diferentes autores publicaron los efectos inhibidores de compuestos con estructura guaiacílica y siringílica representados en la lignina nativa de diversas plantas sobre cultivos de bacterias, hongos, levaduras y compuestos como el isoeugenol han mostrado efectos inhibidores muy fuertes sobre los microorganismos. Estos preparados de ligninas integrados a fuertes programas serán sin dudas prometedores en el nuevo siglo y una vía para diversificar el bagazo de caña. La Tabla 2 resume un importante conjunto de productos y sus campos de aplicación muchos de ellos producidos a escalas intermedias con excelentes resultados que esperan de proyectos viables e integrados para su generalización.
  • 12. 12 Tabla 2. - Productos de la diversificación del bagazo a partir de la separación de sus componentes o de sus pastas celulósicas. 1. PULPAS VÍA MECÁNICA papeles tipo periódico, cartoncillo QUÍMICA liner, papel de imprenta y escritura, Papeles recubiertos, sanitario, cartulinas, cartones, productos laminados diversos y polvos de Celulosa y otros productos. 2.CELLULOSA DE ALTA VÍA PULPA fibra dietética humana, fuente de PUREZA OTRAS VIAS° medicamentos, excipientes, geles y Polvos de celulosa. 3.XILOSA VIA PULPA jarabe de xilosa, xilitol, furfural, OTRAS VIAS° otros. 4.LIGNINA VIA PULPA medicamentos como antidiarreicos OTRAS VIAS° antibióticos, antitumorales y otros. Productos químicos. Mejoradores del Suelo. 5.BAGAZO DIVERSAS alimento animal, energía, composites Sin dudas en el nuevo siglo el bagazo será mucho más que fuente de energía y de fibras, será fuente de alimento y salud, de trabajo, desarrollo y bienestar social. Agradecimientos: La autora agradece la colaboración técnica de los doctores Agustín Irulegui y Alejandro Abril González y de la Ing. Caridad Moreda por la cuidadosa selección y preparación de los datos estadísticos suministrados y por sus valiosos comentarios técnicos en diferentes partes de este trabajo. Referencias: 1. Energy from Biomass and Waster VIII. Symposium Papers, Lake Buena Vista, Florida, Jan 30, 1984. 2. Moreda, C.; Fernández, N., New Generation Products from Bagasse. II. Conferencia anual de la OIA. Islas Mauricios, Mayo 27, 1997. 3. Pulp and Paper Survey Capacities, FAO, 1995 y 1997. 4. Atchson, J., Pulp and Paper, Julio, 1995 pág. 125 5. International Pulp and Paper Directory, 2000. 6. Fernández, N.; Bambanaste, R., High Yield Pulping and Bleaching of Sugar Cane Bagasse. State of the Art. Preprints, non wood Pulp and Paper Conference, China, Nov/21-21, 1997 pág. 129-151.
  • 13. 13 7. Rosell, R., La Industria del Papel en Cuba y sus perspectivas, Seminario Internacional de Papel Periódico a partir del bagazo, Oct. 2, 1990, pág. 221. 8. Díaz, A., Producción de Piensos Base Predical. Reporte al Consejo Científico de la UIP Cuba, Abril, 2000. 9. Cellulose – Füilstoff – Fabric. Fibras Vegetales, Aspectos Nutricionales y Ventajas Tecnológicas, La alimentación Latinoamericana, No. 229, 1999, pág. 46. 10. Cruz, R.; Dopico, D.; Martínez, G., Potencialidad Terapéutica de la Lignina. Cuba Azúcar, 1998, Vol. 27, No. 1, pág. 45-47. 11. Zemek, J.; Kosikova, B.; et al. Antiotic Properties of Lignin Components Folia, Microbioly, 24, 1979, pág 483-486. 12. West, K. A., Hibbert H., Studies on Lignin and related compounds, LXIV. J. Am. Chem Soc. 65, 1943, pág. 1170.