Producción de bioetanol

1. ““PPRROODDUUCCCCIIÓÓNN DDEE
BBIIOOEETTAANNOOLL””
Por:
Rómulo Aycachi Inga
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”
Lambayeque, 21 de marzo de 2009.

2. - 1 -
“PRODUCCIÓN DE
BIOETANOL”
Presentado por : Rómulo Aycachi Inga
Asesor : Dr. Carlos E. Villanueva Aguilar
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”
Lambayeque, 21 de marzo de 2009.

3. - 2 -
ÍNDICE
DEDICATORIA:.......................................................................................................... - 5 -
AGRADECIMIENTOS: ........................................................................................... - 6 -
1. INTRODUCCIÓN: ............................................................................................... - 7 -
2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA: ................................................................... - 9 -
3. GENERALIDADES SOBRE EL BIOETANOL:................................................... - 10 -
3.1 Qué es el Bioetanol.................................................................................... - 10 -
3.2 Características del Bioetanol...................................................................... - 10 -
3.3 Usos del Bioetanol. .................................................................................... - 11 -
3.4 El Bioetanol como Biocombustible: ............................................................ - 11 -
3.4.1 ¿Qué es un Biocombustible?.................................................................. - 11 -
3.4.2 ¿Qué tipos de Biocombustibles existen?................................................ - 12 -
3.4.3 Historia e importancia............................................................................. - 13 -
3.4.4 Bioetanol como combustible vehicular.................................................... - 15 -
3.4.4.1 Bioetanol como combustible único: ................................................. - 16 -
3.4.4.2 Mezcla directa de Bioetanol y gasolina: .......................................... - 16 -
3.4.4.3 El Bioetanol como aditivo de las gasolinas: ETBE .......................... - 17 -
3.4.4.4 Como aditivo que mejora la ignición de motores diesel:.................. - 19 -
3.4.5 Ventajas y desventajas........................................................................... - 19 -
3.5 Barreras en el uso del Bioetanol: ............................................................... - 20 -
 Afinidad con el agua:.................................................................................. - 20 -
 Presión de vapor: ....................................................................................... - 21 -
3.6 El Bioetanol y su impacto ambiental........................................................... - 21 -
3.7 El Perú como productor de Biocombustibles:............................................. - 23 -
4. PRODUCCIÓN DE BIOETANOL: ..................................................................... - 26 -
4.1 Proceso General: ....................................................................................... - 26 -
4.1.1 Materias primas utilizadas. ..................................................................... - 27 -
4.1.1.1 Jugos azucarados: .......................................................................... - 30 -
4.1.1.2 Melazas “A”: .................................................................................... - 32 -
4.1.1.3 Melazas “C”: .................................................................................... - 32 -
4.1.1.4 Cereales: ......................................................................................... - 34 -

4. - 3 -
4.1.1.5 Tubérculos:...................................................................................... - 36 -
4.1.1.6 Sustratos celulósicos:...................................................................... - 38 -
4.1.2 Microorganismos utilizados en la producción de Bioetanol. ................... - 39 -
4.1.2.1 Zymomonas mobilis......................................................................... - 40 -
4.1.2.1.1 Historia y ecología:...................................................................... - 40 -
4.1.2.1.2 Aislamiento, identificación y cultivo: ............................................ - 41 -
4.1.2.1.3 Metabolismo:............................................................................... - 42 -
4.1.2.1.4 Influencia del oxígeno e inhibición por el etanol:......................... - 43 -
4.1.2.1.5 Aplicaciones industriales:............................................................ - 44 -
4.1.2.2 Saccharomyces cerevisiae.............................................................. - 45 -
4.1.2.2.1 Características generales: .......................................................... - 45 -
4.1.2.2.2 Reproducción:............................................................................. - 47 -
4.1.2.2.3 Metabolismo:............................................................................... - 48 -
4.1.2.2.4 Requerimientos nutricionales...................................................... - 49 -
4.1.2.2.5 Requerimientos físico – químicos: .............................................. - 50 -
4.1.2.2.6 Aplicaciones industriales:............................................................ - 50 -
4.1.3 Bioquímica en la producción de Bioetanol.............................................. - 50 -
4.1.3.1 Generalidades: ................................................................................ - 50 -
4.1.3.2 Rutas bioquímicas utilizadas: .......................................................... - 52 -
4.1.3.3 Balance energético en la fermentación alcohólica:.......................... - 55 -
4.1.3.4 Efecto Pasteur y efecto Crabtree:.................................................... - 57 -
4.2 Procesos de Producción Industrial de Bioetanol: ....................................... - 58 -
4.2.1 Bioetanol a partir de Maíz:...................................................................... - 62 -
4.2.1.1 Acondicionamiento de la materia prima:.......................................... - 62 -
a) Proceso de molido húmedo (Wet milling processes): ......................... - 62 -
b) Proceso de molido seco (Dry milling process): ................................... - 63 -
4.2.1.2 Conversión enzimática del almidón el azúcar:................................. - 64 -
4.2.1.3 Fermentación:.................................................................................. - 65 -
4.2.1.4 Destilación:...................................................................................... - 65 -
4.2.1.5 Contexto internacional del Bioetanol de maíz:................................. - 66 -
4.2.2 Bioetanol a partir de Yuca: ..................................................................... - 66 -
4.2.3 Bioetanol a partir de Remolacha:............................................................ - 68 -

5. - 4 -
4.2.4 Bioetanol a partir de Sorgo dulce:........................................................... - 68 -
4.2.5 Bioetanol a partir de Caña de Azúcar:.................................................... - 69 -
4.2.5.1 Producción a partir de Jugos Azucarados: ...................................... - 69 -
4.2.5.2 Producción a partir Melazas: ........................................................... - 70 -
4.2.6 Bioetanol a partir de Suero de Leche: .................................................... - 71 -
4.2.7 Bioetanol a partir de cultivos celulósicos y lignocelulósicos: .................. - 72 -
- Acondicionamiento de la materia prima:................................................. - 72 -
- Fermentación y obtención del producto (destilación):............................. - 74 -
4.3 Perspectivas futuras en la producción de Bioetanol:.................................. - 75 -
5. CONCLUSIONES:............................................................................................. - 78 -
6. RECOMENDACIONES: .................................................................................... - 80 -
7. REFERENCIAS:................................................................................................ - 81 -
8. GLOSARIO:....................................................................................................... - 84 -
9. ANEXOS: .......................................................................................................... - 89 -

6. - 5 -
DEDICATORIA:
¡Hoy tengo un sueño! Sueño que algún día los valles serán cumbres, y las
colinas y montañas serán llanos, los sitios más escarpados serán
nivelados y los torcidos serán enderezados, y la gloria de Dios será
revelada, y se unirá todo el género humano.
(Martin Luther King, 1963)
Para Rosa Adilia, Gladys y Liz.

7. - 6 -
AGRADECIMIENTOS:
A mis padres, Rómulo Emilio y Rosa Adilia, ya que gracias a su
apoyo incondicional, su esfuerzo y aliento, han logrado que yo pueda
cumplir mis metas.
A mis hermanos, Luis Alberto y Sandra Juliana, que siempre me
ayudaron de manera incondicional en los momentos más difíciles de
mi vida.
A mis incondicionales compañeras, Gladys y Liz, ya que supieron
hacer más llevadera la soledad de mi vida y con su ahínco
desinteresado me ayudaron a cumplir mis más preciados sueños.
A Dios todo poderoso, ya que siempre me ha acompañado en este
oscuro laberinto que es la vida, me ha dado fuerzas cuando más las
necesitaba y ha permitido que cumpla todas mis metas y objetivos.
A la Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo” en general y a todos
los profesores de la Facultad de Ciencias Biológicas en particular, ya
que gracias a sus enseñanzas y conocimientos compartidos han
ayudado en gran medida a mi formación profesional.

8. - 7 -
1. INTRODUCCIÓN:
De un tiempo a esta parte, el agotamiento progresivo de la energía fósil (llámese
petróleo y sus derivados, gas natural y carbón mineral), ha generado una necesidad en
continuo aumento de buscar nuevas fuentes de energía. Esto se debe en gran medida
a que la población mundial va creciendo año a año, y por tanto, también hay un
crecimiento per capita en la demanda energética. También, el crecimiento explosivo en
la necesidad de energía por parte de las industrias (por un incremento dramático de la
industrialización en muchos países en desarrollo) y el parque automotor mundial, han
puesto en apuros a las reservas mundiales de combustibles fósiles, agravando la
llamada crisis energética, ya que éstas dependen casi en su totalidad de las limitadas
reservas naturales de éstos combustibles, sobre todo el petróleo, lo que ha generado
en los últimos años un aumento exagerado en su precio por galón (de $ 1.80/barril en
1970 a $ 139,12/barril el 6 de junio de 2008) y por ende una peligrosa dependencia
económica hacia los países productores de éstos (OPEP) (Smith, 2006; Camps et. al.
2002; Bu‟lock y Kristiansen, 1991). Otro problema que acarrea el uso de los
combustibles fósiles es la formación de los llamados “gases de efecto invernadero”, en
estos casos el CO y el CO2 generados por la combustión propia de los motores de
automóvil y de las industrias que las utilizan. Esto ha generado que en la Conferencia
de Kyoto (celebrada en 1997 y que entró en vigor el 16 de febrero de 2005) se llegue a
un acuerdo para reducir las emisiones de estos gases (sobre todo del CO2) en el
periodo 2008 – 2012 en un 5,2% respecto a los niveles de 1990 (García y García,
2006; Camps et. al. 2002; Martínez, 2008; Núñez y García, 2006).
Las potencias mundiales han iniciado desde hace varios años la búsqueda de
nuevas fuentes de energía (energía hídrica, energía eólica, energía solar y geotérmica,
el estudio de las celdas de energía a base de hidrógeno, la energía nuclear), pero aún
no han podido encontrar un sustituto ideal al petróleo y sus derivados (Camps et. al.
2002; García y García, 2006). Actualmente hay una creciente valoración por los
sistemas de energía biológica, por ser, sobre todo, desarrollados de fuentes renovables
y limpias para el ambiente en general, entre ellos destacan en gran medida los
llamados Biocombustibles (Martínez, 2008; Núñez y García, 2006; Sánchez y Castro,
1997).
Los “Biocombustibles” (también conocidos como Biocarburantes), se presentan
como un gran candidato para solucionar el problema energético ya que se generan a
partir de fuentes biológicas y renovables, lo que le da un gran potencial de desarrollo
por ser una energía limpia y de obtención relativamente fácil, siendo por estos motivos
la tecnología que más se ha desarrollo en los últimos años (García y García, 2006;
Martínez, 2008). Dentro de los Biocombustibles encontramos dos tipos: el Biodiesel
(desarrollado a partir de aceites vegetales) y el Bioetanol (desarrollado a partir de la
fermentación alcohólica de azúcares). En el presente trabajo trataremos sobre los
procesos de producción de este segundo tipo de Biocombustible.
Una de las grandes ventajas que presenta el Bioetanol es que se puede utilizar
para su producción casi cualquier tipo de biomasa (residuos de bosques, de la

9. - 8 -
agricultura, domésticos e industriales), siempre y cuando sea propenso al proceso de
fermentación. Esto hace que el Bioetanol adquiera una consideración económicamente
más atractiva, ya que sus fuentes de materia prima son abundantes, renovables, y
relativamente baratas y fáciles de conseguir. Actualmente países como Brasil y EE.
UU. están apostando fuerte por la producción de este tipo de biocombustible. En el
2006 estos países produjeron juntos aproximadamente el 70% de la producción
mundial de Bioetanol y para el 2007 EE. UU. produjo 6,498. 6 millones de galones
seguido por Brasil, que produjo 5,019. 2 millones (Wikipedia, 2008; Núñez y García,
2009; Camps et. al. 2002).
Aún con todas las ventajas aparentes que presenta la producción de Bioetanol, en
estos últimos años se ha generado una polémica sobre las desventajas y problemas
que éstas pueden acarrear. Dentro de éstas, la que más se cierne sobre el futuro del
Bioetanol es la del “problema alimentario”, ya que el uso de cultivos agrícolas como el
maíz, el trigo, la cebada y otros cereales para la producción de Bioetanol ha generado
un problema alimentario en ciernes, ya que hace que estos productos escaseen y por
tanto se genere la subida de sus precios, y esto, por un efecto en cadena, hace que se
incrementen los productos generados a base de ellos (pan, cereales y otros). Un caso
similar sucede con la caña de azúcar. Todo esto ha generado una gran polémica sobre
cual sería la materia prima ideal para la producción de este “Petróleo verde”. Por
demás está decir que la materia prima a usar no debería entrar en competencia con las
fuentes de alimento de la población, ya que los que más sufrirían con la subida y la
escasez de estos alimentos básicos en post de una mayor producción de energía,
serían los más pobres. Las materias primas a utilizar deberían ser materiales de
desecho, por ejemplo los desechos industriales (melaza de caña, suero de leche) y los
residuos celulósicos y lignolíticos (bagazo, pulpa, cortezas, paja, virutas y otros)
provenientes de los desechos agrícolas y forestales respectivamente y hasta se podría
aprovechar en último caso los residuos sólidos urbanos, siempre y cuando sean
propensos a la fermentación (Núñez y García, 2006; Ochoa y Miranda, 2006;
Wikipedia, 2008).
Como se ve, muchas son las perspectivas y oportunidades con que cuenta el
desarrollo de los Biocombustibles a nivel mundial. En el Perú, según informe de
CONVEAGRO (al 16 de septiembre del 2008), existen los mismos problemas y las
mismas expectativas planteados a nivel mundial. La costas de Lambayeque y La
Libertad son potenciales productores a gran escala de Bioetanol a base de caña de
azúcar (aprox. 40 mil Ha. disponibles), mientras que en la selva las regiones de Ucayali
y San Martín tienen a disposición aprox. 120 mil Ha. para el mismo fin, lo que auguraría
una prospera industria de producción de este Biocombustible para uso interno y hasta
para exportación.

10. - 9 -
2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA:
El Bioetanol, que no es otra cosa que el etanol producido de manera biológica por
la fermentación alcohólica de azúcares simples, es en la actualidad un fuerte candidato
para sustituir a los combustibles fósiles, sobre todo al petróleo. Sus claras ventajas con
respecto a los combustibles fósiles saltan a la luz: son energías limpias, renovables,
presentan una combustión más completa y con menores residuos en general, tienen
una amplia variedad de sustratos (agrícolas, lignolíticos, celulolíticos) y a la larga
generarían una gran cantidad de puestos de trabajo en el campesinado. Además, en la
actualidad es el Biocombustible con mayor producción mundial, siendo los líderes en
este rubro EE. UU. (36% de la producción mundial), seguida de cerca por Brasil (33.3%
de la producción mundial). Puede utilizarse puro (alcohol hidratado) o mezclado con
gasolina hasta en un 20% (entonces recibe el nombre de gasohol), siendo su
rendimiento igual al de la gasolina pura. Es mayor su importancia ecológica ya que
ayudaría en gran medida a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero (CO
y CO2) además de disminuir indirectamente las emisiones de gases que contienen
plomo y azufre al ambiente. Con todo eso el Bioetanol se proyecta como el combustible
del futuro, ya que cuenta con un favorable desarrollo en nuestro país. Existen
aproximadamente 40 mil Ha. en la costa y 120 mil Ha. en la selva que podrían ser
utilizadas en la producción de caña de azúcar, materia prima para la producción de
Bioetanol, lo cual daría al Perú, una fuente energética propia, barata y renovable, que
empujaría al progreso de nuestra nación.
El desarrollo de la tecnología de los Biocombustibles (y en este caso del
Bioetanol) busca, además de solucionar el problema energético actual, disminuir de
manera sustancial la dependencia económica que tienen la mayoría de los países
hacia los productores de petróleo (OPEP), ya que su producción a gran escala
produciría de manera interna la energía necesaria para el desarrollo tanto industrial,
automotriz y de uso social, lo cual liberaría gran parte de la economía destinada a la
importación de energía, pudiendo ser ésta utilizada para otros fines. Además, generaría
nuevos puestos de trabajo, tanto a lo largo de los centros de cultivo y las plantas de
producción. La utilización de Bioetanol también produciría un gran impacto sobre el
problema del cambio climático y el calentamiento global, ya que ésta es una fuente
energética limpia y renovable, que ayudaría a reducir la emisión de los gases de efecto
invernadero.
La sustitución del Bioetanol por la gasolina es, en la actualidad, un problema
económico antes que técnico. Para revertir esto, se busca la ayuda de la Biotecnología
para desarrollar microorganismos mejorados genéticamente que puedan utilizar una
variedad más amplia de sustratos. Esto nos ayudaría a revertir el efecto negativo que
representa en la actualidad la producción de Bioetanol a base de productos agrícolas
como el trigo, maíz, azúcar, que encarecen estas materias primas y las fuentes de
alimentos de la población. La potencial utilización de diferentes tipos de sustratos, más
baratos y más abundantes (paja, madera, hojas, virutas, papel) ayudarán en un futuro a
abaratar los costos de producción y a difundir más su uso (Coello, 2008; Salinas y
Santillana, 1992).

11. - 10 -
FermentaciónHidrólisis
Almidón Azúcar Etanol
2CH3CH2OH(I) + 2CO2(g) + H2O(I)
Enzimas
C6H12O6
3. GENERALIDADES SOBRE EL BIOETANOL:
3.1 Qué es el Bioetanol.
El Bioetanol es un alcohol elaborado a partir de fuentes biológicas y por
tanto renovables, que sigue un mecanismo bioquímico similar al que se lleva
a cabo en la producción de bebidas alcohólicas:
También se puede producir mediante la fermentación directa de
productos azucarados:
Químicamente se le conoce como etanol o alcohol etílico, siendo su
fórmula química: CH3CH2OH. Es un líquido incoloro e inflamable, con sabor a
quemado y olor agradable. Al mezclarse con agua en cualquier proporción,
da una mezcla azeotrópica. Industrialmente es el principal producto de las
bebidas alcohólicas (Cerveza, Vino, Brandy, Vodka) (Wikipedia, 2008; Parés
y Juárez, 1997).
El Bioetanol o etanol también se conocen por otros nombres, que
pueden indicar la fuente de materia prima de la que procede o bien el
propósito a que se le destina; p. ej. los alcoholes de grano son alcoholes de
derivados de cereales como trigo, maíz o arroz. El término alcohol de grano
se emplea, a veces, para indicar alcohol etílico en contraste con el alcohol
metílico (CH3OH) o metanol, que se fabrica por destilación destructiva de la
madera, por síntesis o por otros medios. El alcohol de melazas es alcohol
producido de melazas de azúcar de caña. El alcohol industrial es alcohol
etílico usado para fines industriales. En este término se incluye el alcohol
empleado como carburante en mezcla con gasolina o cualquier otro
combustible (Prescott, 1966).
3.2 Características del Bioetanol.
El Bioetanol, como una sustancia química, presenta las sgtes.
características:
Punto de ebullición : 78,4º C
Punto de fusión : -114,3º C
Densidad : 0,810 g/cm3
Masa : 46,07 u
Temperatura crítica : 240º C
Acidez (pKa) : 15,9
Solubilidad en agua : Miscible

12. - 11 -
Densidad óptica (nD
20
) : 1,361
LD50 : 7,060 mg/Kg (vía oral)
Este alcohol es miscible (mezclable) con agua y con la mayor parte de
los disolventes orgánicos. Las disoluciones alcohólicas de sustancias no
volátiles se denominan tinturas. Si la disolución es volátil recibe el nombre de
“espíritu”.
Como producto biológico, el Bioetanol se caracteriza por provenir de
una fuente biológica: biomasa, cultivos agrícolas (maíz, caña de azúcar,
sorgo, etc.), desechos forestales; a partir de la fermentación alcohólica
producida por diferentes microorganismos (Wikipedia, 2008; Parés y Juárez,
1997; Ricardo, 2008).
3.3 Usos del Bioetanol.
El Bioetanol, además de usarse con fines culinarios (bebidas
alcohólicas), también se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales
y en el sector farmacéutico, como principio activo o excipiente de algunos
medicamentos y cosméticos (es el caso del alcohol antiséptico 70º GL y en
la elaboración de ambientadores, perfumes, lacas, celuloides y explosivos).
Es un buen disolvente, y puede utilizarse como anticongelante (en
radiadores de automóviles). Debido a su bajo punto de congelación, ha sido
utilizado como fluido en termómetros para medir las temperaturas inferiores
al punto de congelación del mercurio (-40º C).
También es usado en la obtención de derivados químicos: la oxidación
del etanol produce etanal que a su vez se oxida a ácido etanoico. Al
deshidratarse, el etanol forma dietiléter. Otros productos derivados del etanol
son el butadieno, utilizado en la fabricación de caucho sintético, y el
cloroetano, un anestésico local.
El uso más importante dado actualmente al Bioetanol es como
biocombustible para uso tanto industrial como doméstico. Es utilizado en la
industria automovilística mezclado con gasolina, dando lugar al alconafta,
gasohol y otras mezclas que entre otras cosas busca bajar la necesidad
hacia los derivados de petróleo. También se usa en mezclas con la gasolina
en concentraciones del 5 ó el 10%, E5 y E10 respectivamente, que no
requieren modificaciones en los motores actuales. Otra alternativa para su
uso es en forma de aditivo de la gasolina como etil-terbutil éter (ETBE)
(Ricardo, 2008; Wikipedia, 2008; García y García, 2006).
3.4 El Bioetanol como Biocombustible:
3.4.1 ¿Qué es un Biocombustible?
Es el término con el cual se denomina a cualquier tipo de
combustible que derive de la biomasa, organismos recientemente

13. - 12 -
vivos o sus desechos metabólicos (como el estiércol de la vaca, p. ej.).
Se entiende entonces por Biocombustible aquel combustible de origen
biológico que no se ha fosilizado. Si no se añadiera la frase “no se ha
fosilizado”, el petróleo, los carbones minerales (hulla, ligninos, turba,
antracitas) y el gas natural serían considerados como biocombustibles,
ya que su origen también es biológico; pero han sido fosilizados hace
cientos de miles de años.
En última instancia, el origen de los Biocombustibles es la
energía solar que es almacenada por algunos seres vivos en forma de
Biocombustible (Sánchez y Castro, 1997; Camps et. al. 2002;
Wikipedia, 2008).
3.4.2 ¿Qué tipos de Biocombustibles existen?
Existen diferentes tipos de Biocombustibles, esto atendiendo a
varios criterios. Una clasificación de acuerdo a su origen la podemos
hallar en la Tabla Nº 03.1.
Tabla Nº 03.1: Clasificación de los Biocombustibles de Acuerdo a su Origen
Origen del Biocombustible Especie o procedencia
Cultivos energéticos
Agrícolas
Cardo, sorgo, miscanto, girasol, soya,
maíz, trigo, cebada, remolacha, especies
C4 agrícolas
Forestales
Chopos, sauces, eucaliptos, robinias,
acacias, especies C4 forestales
Restos de cultivos
agrícolas
Cultivos herbáceos
Paja, restos de cereales y otras especies
herbáceas
Cultivos leñosos
Olivo, vid, frutales de hueso, frutales de
pepita y otras especies leñosas
Restos de tratamientos
selvícolas
Podas, claras,
clareos, restos de
cortas finales
Especies forestales de los montes
Restos de industrias
forestales
Industrias de
primera
transformación de
la madera
Especies de madera nacional o importada
utilizadas por estas industrias
Industrias de
segunda
transformación de
la madera
Especies de madera nacional o importada
utilizadas por estas industrias
Restos industriales agro-alimentarias
Especies vegetales utilizadas en la
industria de la alimentación
Restos de explotaciones ganaderas Animales de granja, domésticos
Restos de actividades humanas Todo tipo de biomasas sólidas urbanas
De acuerdo a su aspecto físico los podemos clasificar en sólidos,
líquidos y gaseosos (Tabla Nº 03.2).

14. - 13 -
Tabla Nº 03.2: Clasificación de los Biocombustibles de
Acuerdo a su Aspecto Físico
Aspecto Físico Biocombustible
Sólidos
Leñas y astillas
Pajas de cereales y biomasa de cardo, miscanthus,
etc.
Biocombustibles sólidos densificados (pelets y
briquetas)
Carbón vegetal
Líquidos
Líquido piroleñoso
Líquido de hidrólisis
Bioetanol y bioalcoholes
Aditivos oxigenados
Aceite vegetal
Metiléster
Gaseosos Biogás de origen muy diverso
Los Biocombustibles más usados y desarrollados en la
actualidad son el Bioetanol y el Biodiesel; ya que estos pueden
sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales,
como el petróleo o el carbón. Otras alternativas como son el
Biopropanol y Biobutanol son menos populares, pero no pierde
importancia la investigación en estas áreas debido al alto precio de los
combustibles fósiles y su eventual término (Sánchez y Castro, 1997;
Camps et. al. 2002, Smith, 2006).
3.4.3 Historia e importancia.
La utilización de los alcoholes como combustible ha pasado por
varias etapas a través de los años. Los alcoholes, tanto metanol como
etanol, se mezclaron con gasolina desde las primeras décadas del
siglo XX. Antes de la Segunda Guerra Mundial llegaron a circular
cuatro millones de vehículos con mezclas de alcohol – gasolina. La
adición de alcohol se realizaba con la finalidad de estabilizar los
precios de los alcoholes.
En los orígenes de la industria automovilística fue el principal
combustible: los motores de ciclo Otto se diseñaron en principio para
utilizarlo. Al finalizar la Guerra se desactivó el interés por el alcohol,
además con el desarrollo de la industria basada en el petróleo los
fabricantes de motores se decantaron por esta segunda opción.
Cuando se temió por la estabilidad de estos mercados en los años 20
y el posterior embargo petrolífero del año 1973 (Crisis del Petróleo del
‟73) se reactivó el interés y se volvió a invertir en el desarrollo del
Bioetanol. El primer país que asumió este reto fue Brasil que a partir
de ese año comenzó a mezclar etanol y gasolina en la proporción de

15. - 14 -
22:78, y se crea la Comisión Nacional de Alcohol. Por esos años se
inicia en los Estados Unidos la preparación del gasohol (mezcla de
gasolina + alcohol).
En 1979 Brasil produjo los primeros automóviles que podían
funcionar con alcohol hidratado (95% de etanol y 5% de agua), en
motores de ciclo Otto. Más tarde, en 1980 la mayor parte de los
automóviles fabricados estaban diseñados para funcionar
exclusivamente con etanol.
Para mediados de los años 80 se habían creado a nivel regional
una serie de programas nacionales: Brasil, Argentina, Paraguay,
tendientes a garantizar una evolución sostenida en la sustitución
parcial de la gasolina. El más exitoso fue el Brasil donde para 1986
existían más de 2,5 millones de automóviles circulando con alcohol
etílico hidratado.
Hasta los años 80 la principal motivación para la producción de
etanol fue su uso como combustible alternativo para la automoción, y
así disminuir la dependencia de las importaciones de crudo y
minimizar el impacto que las fluctuaciones del mercado ocasionan en
los precios. A partir de mediados de los 80, a esta motivación se ha
unido las políticas de mejoras medioambientales, principalmente en lo
relativo a emisiones gaseosas. El creciente interés que han generado
en los últimos años los problemas derivados del cambio climático,
producido por las emisiones de gases de “efecto invernadero”, ha
hecho que se busquen combustibles más respetuosos con el medio
ambiente. Al igual que en el caso del Biodiesel, la combustión del
bioetanol produce el mismo CO2 que absorbió la planta durante su
crecimiento, si se exceptúa el emitido debido a la actividad energética
necesaria en el proceso de su producción, por lo que algunos autores
dicen que el balance es cero, en cuanto a las emisiones de CO2.
El Perú no ha sido ajeno a los esfuerzos tendientes a introducir el
empleo del Bioetanol como combustible. Así, Petroperú desde 1977
ha realizado estudios al respecto. En los años ‟70 diversas Tesis en
Universidades Nacionales abordaron diversos aspectos de esta
problemática. En 1985 los diarios dieron cuenta del proyecto privado
Central Neshuya S. A. para desarrollar en Pucallpa un complejo agro –
industrial energético para la producción de gasohol a partir de la caña
de azúcar. A mediados de los años ‟80 diversas cooperativas
azucareras y empresas privadas evaluaron la posibilidad del empleo
de alcohol anhidro como combustible automotor. En 1985 se
contempló, a nivel oficial, la posibilidad de implantar un Programa
Nacional de Alcohol Carburante en el Perú. En 1992 una cooperativa

16. - 15 -
del norte del Perú estaba completando la instalación de una destilería
para producir alcohol etílico anhidro (Bioetanol).
Con la sola excepción de la destilería en el norte, ninguna de las
propuestas llegó a plasmarse y la caída de los precios del petróleo, a
finales de los ‟80 desactivó nuevamente el interés por el alcohol
combustible (Salinas y Santillana, 1992; Sánchez y Castro, 1997;
Ochoa y Miranda, 2006; García y García, 2006).
3.4.4 Bioetanol como combustible vehicular.
Históricamente, el primer vehículo que se diseñó para el uso de
etanol fue una variante del Modelo T de Henry Ford, que estaba
pensado para ser utilizado en las granjas, de forma que sus propios
dueños pudieran producir el alcohol a partir de la fermentación del
maíz. Posteriormente se desarrolló el Modelo A, que también podía
usar tanto etanol como gasolina. Las primeras empresas
automovilísticas en adaptar los motores de sus autos para el uso de
alcohol como combustible fueron la Volkswagen, Fiat, Ford y General
Motors. El primer automóvil en funcionar con un combustible 100%
alcohol fue el Fiat 147 en 1978 (Wikipedia, 2008; García y García,
2006; Salinas y Santillana, 1992).
Actualmente, para que los vehículos de explosión puedan
funcionar con Bioetanol es necesaria una serie de modificaciones, que
incluyen el depósito, las conducciones de combustible, los inyectores,
el sistema informático de gestión del motor y el sistema anti-sifón. En
los últimos años se han desarrollado una serie de vehículos capaces
de funcionar tanto con gasolina como con etanol o una mezcla de
ambos; éstos son los llamados Flexible Fuel Vehicles (FFV) o
vehículos “Flex”. Estos automóviles disponen de un sensor que
detecta la relación etanol/gasolina y en función de la mezcla ajustan
la carburación del motor. La utilización del etanol modifica la mezcla
de aire y combustible tratando de mantener la potencia y el consumo
del automóvil en un valor óptimo (García y García, 2006).
El resurgimiento del Bioetanol como combustible se produjo en
mayo de 2003, cuando la Volkswagen montó una línea de producción
para automóviles de combustible flexible, resultando en el Gol 1.6
"Total Flex". Dos meses después la Chevrolet ofreció en el mercado el
Corsa 1.8 "Flexpower", utilizando un motor desarrollado en consorcio
con la Fiat llamado "PowerTrain". Para 2005, los fabricantes que
producen vehículos "flex" incluyen las automotrices Chevrolet, Fiat,
Ford, Peugeot, Renault ,Volkswagen, Honda, Mitsubishi, Toyota y
Citröen (Cortés, 2008).

17. - 16 -
3.4.4.1 Bioetanol como combustible único:
El etanol, como combustible único, es utilizado
principalmente en Brasil y Argentina. Su uso con temperaturas
inferiores a 15 ºC puede dar lugar a problemas de encendido,
para que esto no ocurra el método más común de solucionarlo es
añadirle una pequeña parte de gasolina. La mezcla que se usa
más ampliamente es el E85 que está compuesto de un 85% de
etanol y un 15% de gasolina.
Desafortunadamente el etanol contiene menos energía por
litro que las gasolinas, con lo que su rendimiento es menor,
pudiendo llegar hasta un 30% menos, principalmente en modelos
antiguos, cuando se utiliza el E85. Saab produce el modelo 95
turboalimentado que asegura una mayor economía que los
motores de gasolina, utilizando una mayor relación de
compresión, ofreciendo rendimientos semejantes a sus
equivalentes con combustibles convencionales.
El etanol tiene un octanaje mucho mayor que la gasolina
(entorno a 110) lo que hace que no se queme de forma tan
eficiente en los motores convencionales. El uso continuado de
combustibles con una alta proporción de etanol, como el E85,
produce corrosiones en el metal y en las piezas de goma (García
y García, 2006; Salinas y Santillana, 1992; Camps et. al. 2002).
3.4.4.2 Mezcla directa de Bioetanol y gasolina:
Los motores de encendido pueden funcionar con mezclas
de hasta el 25% de alcohol deshidratado sin que sean necesarias
modificaciones en el motor. No obstante su rendimiento varía
respecto al combustible convencional. Estas son algunas de las
diferencias:
- Reducción de la potencia y el par motor (aproximadamente
un 2% para mezclas al 15%)
- Aumento del consumo (4% para mezclas del 15%)
- Aumento de la corrosión de las partes metálicas y
componentes de caucho.
Sin embargo, si se ajusta el motor aumentando la relación
de compresión, y adaptando la carburación a la nueva relación
estequiométrica, se consigue una mayor potencia y par motor
(9% con una mezcla del 20% de alcohol), mejora el rendimiento
térmico y reduce el consumo (7% con respecto a lo que se
obtendría solo con gasolina) y una combustión más perfecta, con
menor índice de carbonización y emisión de gases

18. - 17 -
contaminantes (reducción de CO y HC a medida que aumenta el
porcentaje de alcohol en la mezcla).
Brasil es el país que más ha experimentado con la mezcla
de alcohol y gasolina, aumentado su proporción hasta un valor
del 25%, como se ve en la siguiente progresión:
- 1977: 4.5%
- 1979: 15%
- 1981: 20%
- 1985: 22%
- 1998: 25%
- Desde el año 2002 entre el 20 y el 25%
Otros países que utilizan estas mezclas son Nicaragua,
EEUU, Colombia, Argentina, Australia e India, por poner algunos
ejemplos.
Sin embargo, el límite máximo de etanol en Europa está
limitado por la especificación del contenido en oxígeno de 2.7%,
que supone limitar el uso del etanol al 7.8%. No se proporciona
ninguna excepción para la mezcla de etanol por encima del 7.8%.
En algunos países europeos se utiliza normalmente una mezcla
del 5% de etanol (García y García, 2006; Wikipedia, 2008;
Camps et. al. 2002; Vásquez y Dacosta, 2006; Smith, 2006).
3.4.4.3 El Bioetanol como aditivo de las gasolinas: ETBE
Otra alternativa para el uso del bioetanol como combustibles
es transformarlo para su utilización en aditivo de la gasolina, en
lugar de como su sustituto. Con la introducción de las gasolinas
sin plomo, necesarias por el uso de catalizadores para la
disminución de las emisiones nocivas, se vio afectado el número
de octano de la gasolina. Para recuperar el octanaje y reducir las
emisiones contaminantes se añadieron aditivos oxigenantes tales
como el metanol, etanol, terbutil alcohol (TBA) o el metil-terbutil
éter (MTBE).
En los últimos años el etil-terbutil éter (ETBE) se está
imponiendo sobre los otros aditivos por ser sus emisiones de
hidrocarburos menos tóxicas, debido a que el acetaldehído es
mucho menos tóxico que el formaldehído, además de poderse
obtener a partir de recursos renovables en lugar del petróleo,
como el MTBE. Además, el ETBE es mucho menos soluble en

19. - 18 -
agua que el MTEB, lo que disminuye la posibilidad de contaminar
las aguas.
El ETBE presenta dos grandes ventajas sobre el Bioetanol:
su menor afinidad con el agua y una presión de vapor más
adecuada que el alcohol, además de no requerir modificaciones
en los motores actuales. Por estas razones su uso se está
imponiendo en Europa, prevaleciendo sobre la mezcla con la
gasolina. En España, por ejemplo, todo el Bioetanol dedicado a la
automoción es convertido a ETBE.
El ETBE se obtiene por reacción catalítica de isobuteno y
etanol, en una proporción de 1:0,8, resultando un compuesto con
unas cualidades superiores al MTBE y los alcoholes.
A continuación se relacionan algunas de sus ventajas:
- Baja solubilidad en el agua, menor que el MTBE.
- Menor contenido de oxígeno (15,7%) que el MTBE (18,2%),
por lo que no se necesita modificar el carburador.
- Menor RVP (Reid vapor presure) (0,27 bar) que el MTBE
(0,54 bar) y el etanol (1,22 bar).
- Reducción en la emisión de monóxido de carbono (CO) e
hidrocarburos inquemados.
- Menor poder corrosivo que los alcoholes.
- Mayor poder calorífico.
- Mayor resistencia a la “separación de fase” que el MTBE.
- Mayor rendimiento de fabricación que el MTBE, a partir de
isobuteno.
El ETBE es un buen sustituto del MTBE, que se puede
producir en las plantas donde actualmente se produce el MTBE.
En España y en Francia se está usando en mezclas de hasta un
15% del volumen de gasolina (ETBE15).Además el MTBE es un
producto nocivo y que está comenzando a prohibirse en algunas
zonas, como puede ser el caso del Estado de California, en
EE.UU. (García y García, 2006; Vásquez y Dacosta, 2006;
Salinas y Santillana, 1992).
Tabla Nº 03.3: Comparación de la gasolina con el ETBE*
Características Gasolina “súper” ETBE
Densidad (Kg/L)
Volatilidad (tensión de vapor en bares)
Índice de octano MON
RON
0,720 a 0,770
0,7 a 0,8
85
95
0,740
0,3
99/104
117/119

20. - 19 -
PCI en volumen (KJ/L)
PCI en masa (KJ/Kg)
32.020
42.908
26.640
36.000
*Obtenido de Camps et. al. 2002.
3.4.4.4 Como aditivo que mejora la ignición de motores diesel:
La mezcla etanol-diesel, mejor conocido como E-diesel,
contiene hasta un 15% de etanol. Comparado con el diesel
normal, el E-Diesel (nombre comercial utilizado para este
producto) reduce perceptiblemente las emisiones de partículas y
otros contaminantes y mejora las características del arranque en
frío. Se encuentra actualmente en la etapa de desarrollo y no se
comercializa actualmente. ABRD (Abengoa Bioenergy R&D) está
trabajando para eliminar las principales barreras técnicas y
reguladoras para su comercialización. Estas barreras incluyen:
- Bajo punto de inflamación y volatilidad en el tanque.
- Posible inestabilidad en la micro-emulsión que evite que el
etanol y el diesel se separen a bajas temperaturas.
- Carencia de los datos de pruebas reales para obtener la
garantía del fabricante (OEM).
- Un proceso costoso y largo para conseguir su registro, de
acuerdo con las normas sobre emisiones y la salud.
El uso de E-diesel amplía aún más el mercado para las
aplicaciones del etanol (García y García, 2006).
3.4.5 Ventajas y desventajas.
Tabla Nº 03.4: Ventajas y Desventajas de los Biocombustibles*
Ventajas Desventajas
- No incrementa los niveles de CO2
en la atmósfera, con lo que se
reduce el peligro del efecto
invernadero.
- Proporciona una fuente de energía
reciclable y, por lo tanto,
inagotable.
- Revitalizan las economías rurales,
y generan empleo al favorecer la
puesta en marcha de un nuevo
sector en el ámbito agrícola.
- Se podrían reducir los excedentes
agrícolas que se han registrado en
las últimas décadas.
- Se mejora el aprovechamiento de
- El costo de producción de los
Biocombustibles casi dobla al del
de la gasolina o gasóleo (sin
aplicar impuestos). Por ello, no
son competitivos sin ayudas
públicas.
- Se necesitan grandes espacios de
cultivo, dado que el total de la
plantación sólo se consigue un 7%
de combustible. Por ejemplo, en
España habría que cultivar un
tercio de todo el territorio para
abastecer sólo su demanda interna
de combustible.
- Potenciación de monocultivos

21. - 20 -
tierras con poco valor agrícola y
que, en ocasiones, se abandonan
por la escasa rentabilidad de los
cultivos tradicionales.
- Se mejora la competitividad al no
tener que importar fuentes de
energía tradicionales.
intensivos, con el consiguiente uso
de pesticidas y herbicidas.
- El combustible precisa de una
transformación previa compleja.
Además, en los bioalcoholes, la
destilación provoca, respecto a la
gasolina o al gasóleo, una mayor
emisión en CO2.
- Su uso se limita a un tipo de motor
de bajo rendimiento y poca
potencia.
*Adaptado de Núñez y García, 2006.
Tabla Nº 03.5: Ventajas y desventajas de los Alcoholes*
Ventajas Desventajas
- Mejores prestaciones globales.
- Incremento del par y valor
energético por unidad de volumen
de mezcla.
- Combustión más completa, y
menores residuos en general.
- Aumentaría el número de puestos
de trabajo en el campo.
- Mejor distribución de la riqueza.
- Mayor consumo, debido al menor
poder calorífico.
- Emisión de aldehídos, y posible
contenido en ácido sulfúrico.
- Problemas de almacenamiento,
sobre todo con el metanol.
*Adaptado de Camps et. al. 2002 y Smith, 2006.
3.5 Barreras en el uso del Bioetanol:
Las dos principales barreras pasa su uso son las siguientes:
Afinidad con el agua:
Los sistemas de transporte y almacenamiento deben estar
totalmente libres de agua. Incluso pequeñas cantidades de agua en
las mezclas etanol-gasolina pueden producir su separación en dos
fases, lo que reduce el rendimiento del motor. El etanol puede actuar
como un disolvente que facilita la incorporación de agua a las mezclas
de etanol-gasolina. El agua se puede almacenar en pequeñas
cavidades de los sistemas con hidrocarburos, tales como cañerías,
depósitos o sistemas de alimentación. Esta agua, a menudo, contiene
impurezas que normalmente no ocasionan problemas debido a que no
se mezcla con los combustibles y se pueden drenar periódicamente.
La mezcla de gasolina con etanol puede arrastrar esta agua e
incorporarlo al combustible.
Debido a los problemas con el agua, se prefiere no transportar
estas mezclas por tuberías, usando en su lugar camiones para llevar
el Bioetanol hasta los puntos de distribución, principalmente en
EE.UU.

22. - 21 -
Presión de vapor:
Aunque el Bioetanol tiene una relativamente baja presión de vapor,
cuando se utiliza como aditivo de la gasolina su presión de vapor
efectiva es muy alta, llegando a un valor RVP (Reid Vapor Presure) de
18 psi (124 KPa), lo cual representa una desventaja para su uso.
Cuando el Bioetanol se añade a una gasolina formulada
adecuadamente, los hidrocarburos con bajo punto de ebullición, como
butanos o incluso pentanos, deben ser reducidos para cumplir con las
especificaciones de presión de vapor.
Valores bajos de presión de vapor reducen las emisiones debidas a
la evaporación, en los procesos de llenado de los tanques y
almacenamiento del combustible. Debido a estos beneficios
ambientales es de esperar que las especificaciones de este parámetro
sigan manteniéndose bajas. En algunos casos, para cumplir
especificaciones, es necesario eliminar también el pentano. Esto
supone un encarecimiento del proceso de producción de mezclas de
etanol y gasolina, por lo que las compañías consideran impracticable
reducir más la presión de vapor (García y García, 2006).
3.6 El Bioetanol y su impacto ambiental.
El uso de Biocombustibles como el Bioetanol tiene impactos
ambientales negativos y positivos. Los impactos negativos hacen que,
a pesar de ser una energía renovable, no sea considerado por
muchos expertos como una energía no contaminante y, en
consecuencia, tampoco una energía verde.
Una de las causas es que, pese a que en las primeras
producciones de Biocombustibles sólo se utilizaban los restos de otras
actividades agrícolas, con su generalización y fomento en los países
desarrollados, muchos países subdesarrollados, especialmente del
sureste asiático, están destruyendo sus espacios naturales,
incluyendo selvas y bosques, para crear plantaciones para
Biocombustibles. La consecuencia de esto es justo la contraria de lo
que se desea conseguir con los Biocombustibles: los bosques y selvas
limpian más el aire de lo que lo hacen los cultivos que se ponen en su
lugar.
Algunas fuentes afirman que el balance neto de emisiones de
dióxido de carbono (CO2) por el uso de Biocombustibles es nulo
debido a que la planta, mediante fotosíntesis, captura durante su
crecimiento el CO2 que será emitido en la combustión del
Biocombustible. Sin embargo, muchas operaciones realizadas para la
producción de Biocombustibles, como el uso de maquinaria agrícola,
la fertilización o el transporte de productos y materias primas,

23. - 22 -
actualmente utilizan combustibles fósiles y, en consecuencia, el
balance neto de emisiones de CO2 es positivo.
Otra de las causas del impacto ambiental son las debidas a la
utilización de fertilizantes y agua necesarios para los cultivos; el
transporte de la biomasa; el procesado del combustible y la
distribución del Biocombustible hasta el consumidor. Varios tipos de
fertilizantes tienden a degradar los suelos al acidificarlos. El consumo
de agua para el cultivo supone disminuir los volúmenes de las
reservas y los caudales de los cauces de agua dulce.
Algunos procesos de producción de Biocombustible son más
eficientes que otros en cuanto al consumo de recursos y a la
contaminación ambiental. Por ejemplo, el cultivo de la caña de azúcar
requiere el uso de menos fertilizantes que el cultivo del maíz, por lo
que el ciclo de vida del Bioetanol de caña de azúcar supone una
mayor reducción de emisiones de gases de efecto invernadero
respecto al ciclo de vida de combustibles fósiles con más efectividad
que el ciclo del Bioetanol derivado del maíz. Sin embargo, aplicando
las técnicas agrícolas y las estrategias de procesamiento apropiadas,
los Biocombustibles pueden ofrecer ahorros en las emisiones de al
menos el 50% comparando con combustibles fósiles como el gasóleo
o la gasolina.
El uso de Biocombustibles de origen vegetal produce menos
emisiones nocivas de azufre por unidad de energía que el uso de
productos derivados del petróleo. Debido al uso de fertilizantes
nitrogenados, en determinadas condiciones el uso de Biocombustibles
de origen vegetal puede producir más emisiones de óxidos de
nitrógeno que el uso de productos derivados del petróleo.
Una solución real pero aún no disponible es la utilización de
residuos agroindustriales ricos en hemicelulosas. De esta forma no se
utilizarían áreas de cultivos nuevas ni utilización de alimento para la
producción de Biocombustibles. Un ejemplo de esto es la utilización
de la coseta de remolacha, paja de trigo, coronta de maíz ó cortezas
de árboles. La hidrólisis de estos compuestos es más compleja que la
utilización de almidón para la obtención de azúcares libres
fermentables, por lo tanto, requiere de una mayor cantidad de energía
inicial para procesar los compuestos antes de la fermentación, sin
embargo, el costo de producción es casi nulo al considerar que se
trata de residuos. La única tecnología eficiente y limpia es la utilización
de enzimas hemicelulolíticas. Existen tres puntos claves que se deben
solucionar o perfeccionar antes de aplicar esta tecnología: (1) Se
deben encontrar enzimas más estables y eficientes, (2) Métodos
menos destructivos de inmovilización de enzimas para su utilización

24. - 23 -
industrial y (3) Microorganismos capaces de fermentar eficientemente
monosacáridos derivados de las hemicelulosas (xilosa y arabinosa
principalmente) (Sánchez y Castro, 1997; Martínez, 2008; Wikipedia,
2008; Coello, 2008; Camps et. al. 2002, García, et. al. 1993).
3.7 El Perú como productor de Biocombustibles:
Ante los precios del petróleo en aumento y el debate de cómo disminuir
las emisiones de carbono para mitigar el calentamiento global, los
Biocombustibles están siendo promovidos como una alternativa limpia y
renovable.
El Perú no es ajeno a estos esfuerzos, ya que tanto el estado como el
sector privado están haciendo todo lo posible para investigar e informar sobre
todo lo concerniente a este tema. En un esfuerzo del gobierno por normar
este tema, el 2007 se aprobó la reglamentación que establece una mezcla
obligatoria del 2% de Biodiesel con Diesel 2 para el 2009 y del 5% para el
2011. Además se estableció una mezcla obligatoria del 7,8% de etanol en
gasolina a partir del año 2011.
La naciente industria de los Biocombustibles en el Perú ha despertado
el interés de varios inversionistas y capitales privados; pero el desarrollo de
los mismo es en sí un tema complejo ya que implica tanto factores
económicos, agrícolas, energéticos, productivos, sociales y ambientales.
Las áreas disponibles en el Perú para la siembra de cultivos
energéticos son de aprox. 470 mil ha.: 50 mil ha. para Bioetanol en la costa,
Imagen 03.1: Impactos ambientales del Bioetanol y ciclo del carbono

25. - 24 -
100 mil ha. para Biodiesel en la sierra y en la selva 200 mil ha. para Biodiesel
de palma aceitera y 120 ha. para etanol de caña de azúcar. Estos espacios
están empezando a ser utilizados, p. ej., para el 2008 se había anunciado la
siembra de 50 mil ha. de canola para Biocombustibles, desarrollado por el
programa Sierra Exportadora.
Con todo esto, existen diferentes dificultades que impiden un amplio
desarrollo de las tecnologías que permitirían su implementación y de políticas
que las regulen. Esto se debe a los miedos que puedan traer los posibles
impactos negativos que pueda conllevar su utilización. Entre estos, los
riesgos para la seguridad alimentaria nacional por la subida de precio de los
alimentos. El Banco Mundial indica que el 75% del incremento de los precios
de los alimentos ha sido causado por la producción de Biocombustibles. Esto
también afecta al Perú; en cuanto a la producción de Biodiesel, la
vulnerabilidad es baja ya que el aceite usado para su producción (el de
palma) es poco usado para consumo humano, siendo el Perú dependiente
del aceite de soya importado para satisfacer las necesidades de grasas
comestibles. En cuanto a la producción de Bioetanol, el uso de la caña de
azúcar como materia prima sí sería un problema ya que es una fuente
importante de energía alimentaria aquí y en toda la región latinoamericana,
por tanto, todos los países de la región son vulnerables al incremento de
precios o disminución de la disponibilidad del azúcar. Otro de los problemas
de la caña de azúcar en la costa es que utiliza una gran cantidad de agua y
ese es un recurso escaso de la zona. Existen proyectos para producir
Biodiesel en la costa a partir de Jatropha (piñón blanco), pero el problema se
centra en que entraría en competencia con tierras de cultivo para otros
alimentos y el agua para riego.
Otro problema que se cierne sobre la producción de Biocombustibles en
el Perú es referente a la amenaza sobre la Biodiversidad. En la selva los
cultivos energéticos ejercen una presión sobre los bosques y la
biodiversidad. La selva cuenta con más de 60 millones de ha. de bosques
primarios de los cuales 10 millones ya han sido deforestados y de éstos, el
80% están abandonados. El desarrollo de cultivos energéticos en la selva
debe apuntar al uso de esas hectáreas de bosques abandonados para no
destruir más bosques primarios. Casos similares de deforestación y
atentados contra la biodiversidad a favor de la producción de
Biocombustibles se han visto en Malasia, Indonesia, Colombia y Brasil.
En el Perú, el negocio de los Biocombustibles recién comienza y hay
una gran incertidumbre respecto a los impactos que esta industria pueda
tener en el país; además hay una gran desinformación respecto al tema,
sobre todo en el público general, lo que genera una polarización de ideas.
Para cumplir con la demanda interna de Biocombustibles y cumplir con
el cronograma de mezclas para el 2009 y 2011, en lo que respecta a

26. - 25 -
Bioetanol, el Perú no requiere más de 10 mil ha. de tierras de cultivo; y en
cuanto a Biodiesel, se necesitaría alrededor de 80 mil ha., pero hasta el
momento hay menos de 20 mil ha. sembradas, entonces para cumplir con la
demanda se necesitaría “exportar” la materia prima, pero el Ministerio de
Energía y Minas está en contra de esta posibilidad y espera que para el 2009
ya esté disponible esta cantidad de cultivo para Biodiesel.
El Perú tiene para el 2011 el objetivo de dividir su matriz energética en
3 fuentes: petróleo (33%), gas natural (34%) y energías renovables (33%).
Para cumplir con lo referente a las “energías renovables”, el estado está
entregando conseciones de tierras en los bosques amazónicos y en la costa
para promover la producción de caña de azúcar, pero no para satisfacer el
mercado nacional. El Perú no requiere, en términos cuantitativos, un
incremento significativo en la producción de Biocombustibles, porque su
matriz energética está más apuntada al tema del gas natural y no tanto al
tema de los Biocombustibles, por lo que la producción de éstos está ahora
más centrado a la exportación y mientras el precio del petróleo siga
incrementándose, este rubro aparecerá como una interesante fuente de
ganancias.
En el marco de la implementación del tratado de libre comercio con los
Estados Unidos, se creó el Ministerio del Ambiente y su ministro, el
prestigioso ecólogo Antonio Brack, ha establecido tres condiciones para la
producción de Biocombustibles en el Perú:
- Que no se talen bosques primarios.
- Que no se utilicen tierras para la producción de alimentos.
- Que se utilice riego tecnificado.
Entonces, en el Perú, la producción de Biocombustibles debe apuntar a
resolver los siguientes problemas: la reducción de emisiones de gases de
efecto invernadero, al desarrollo rural, al abastecimiento energético; además
de desarrollar ganancias por exportaciones (Dammer y Monteferri, 2008;
Coello, 2008).

27. - 26 -
2C2H5OH + H2O + CO2C6H12O6
Hidratos de carbono
(complejos)
Azúcares (Etanol + Agua) +
Hidrólisis ácida o
enzimática
Fermentación
Etanol Agua
Destilación
ETAPAS DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DEL BIOETANOL
CO2
4. PRODUCCIÓN DE BIOETANOL:
4.1 Proceso General:
Actualmente el Bioetanol es sinónimo de energía. Es el alcohol etílico o
etanol, un producto químico obtenido a partir de la fermentación de los
azúcares presentes en los productos vegetales tales como cereales,
remolacha, caña de azúcar o biomasa.
De manera general, el proceso de obtención de Bioetanol se realiza
cuando los azúcares contenidos en la biomasa se transforman en etanol por
acción de determinados microorganismos, en un medio con pH entre 4 y 5. El
esquema de la reacción para la producción de Bioetanol es el siguiente:
Hay que señalar que la transformación no se consigue únicamente con
una sola reacción, como la indicada arriba, sino que, muy por el contrario, se
producen un mayor número de ellas. La realidad es que habitualmente la
biomasa que se utiliza es estos procesos contiene hidratos de carbono
complejos, como el almidón o celulosa, siendo necesarios conseguir otros
más simples, como azúcares, que son los que fermentan para dar etanol.
Como se muestra en la figura de arriba, la glucosa u otros azúcares
simples se obtienen por medio de reacciones catalizadas con ácidos o
enzimas, a partir de los hidratos de carbono complejos presentes en la
biomasa. A continuación por medio de reacciones controladas por
microorganismos, se obtiene etanol y dióxido de carbono (CO2). Estas
reacciones se producen en medio acuoso y en un estrecho margen de
temperaturas, favoreciendo el desarrollo de los microorganismos

28. - 27 -
responsables de la fermentación. El etanol es una sustancia muy soluble en
agua por lo que es necesario recurrir a un proceso de destilación para
conseguir separarlo.
Dependiendo del tipo y composición de la biomasa, previo al proceso
de hidrólisis, será necesario someterla a algún tratamiento que facilite la
fermentación. Normalmente, el que necesita es una reducción del tamaño de
las partículas, con el objetivo de disponer de una mayor superficie expuesta
al proceso de fermentación.
Como ya se ha mencionado, los microorganismos que controlan la
fermentación de los azúcares necesitan condiciones de operación muy
determinadas, entre ellas destacan:
- Temperatura: entre 27 y 32 ºC
- pH: entre 4 y 5
- Concentración de azúcares: inferior a 22% en peso
- Concentración de etanol: inferior a 14 – 16% en peso
El proceso de fermentación tiene una duración media entre 2 a 3 días
(en la actualidad se esta desarrollando modos de reducir dicho proceso por
medio de la biotecnología). Hay que señalar que, por la solubilidad del etanol
en agua, no es posible lograr en la destilación etanol puro, sino que la
proporción habitual es del 95 al 96%. Para conseguir aumentar el grado de
pureza es necesario recurrir a una nueva destilación con otro disolvente
como el benceno o gasolina.
El moderno destilador se enfrenta con tres problemas principales: (1) el
consumo de energía, (2) la eficiencia en la conversión y (3) la polución de los
efluentes. Todos ellos están interrelacionados, comenzando por la naturaleza
de la materia prima utilizada y terminando por un ambiente benigno. Sin
embargo, dentro de todas las actividades implicadas, el proceso de
fermentación en sí es todavía la etapa crucial que establece los parámetros y
requerimientos operativos para el conjunto de la destilería (Sánchez y
Castro, 1997; Byong, 2000; Bu‟lock y Kristiansen, 1991).
4.1.1 Materias primas utilizadas.
Para la producción de Bioetanol de manera industrial se utilizan
tres familias de materias primas principalmente:
- Azúcares: procedentes de la caña de azúcar, remolacha azucarera
y sorgo dulce p. ej.
- Cereales: mediante la fermentación de los azúcares del almidón
(trigo, maíz, cebada, yuca).

29. - 28 -
- Biomasa: por fermentación de los azúcares contenidos en la
celulosa y hemicelulosa (desechos agrícolas y forestales).
También es posible usar centeno y alcohol vínico, pero no han
prosperado por su gran valor en la industria alimenticia (García y
García, 2006; Camps et. al. 2002; Byong, 2000).
Las cosechas para energía más fácilmente utilizables también
pueden ser agrupadas en cinco categorías básicas:
- Subproductos del procesamiento de las cosechas de azúcar
(melazas, sorgo dulce, jarabes, líquidos sulfíticos agotados).
- Cosechas de azúcar (caña de azúcar, remolacha, sorgo).
- Cereales (maíz, trigo, arroz, etc.).
- Tubérculos (yuca, papa, etc.).
- Otras fuentes diversas (polisacáridos residuales de la extracción
del aceite de nueces, etc.).
Menos fácilmente utilizables en el momento actual son los
materiales celulósicos que pueden ser clasificados de la sgte. forma:
- Productos forestales directos (eucaliptos, pinos, etc.).
- Residuos celulósicos (aserrín, cortezas, paja, virutas, papel usado,
etc.).
Los materiales lignocelulósicos son los que ofrecen un mayor
potencial para la producción de Bioetanol. Una gran parte de los
materiales con alto contenido en celulosa, susceptibles a ser utilizados
para estos fines, se generan como residuos en los procesos productivos
de los sectores agrícola, forestal e industrial. Los residuos agrícolas
proceden de los cultivos leñosos y herbáceos y, entre otros, hay que
destacar los producidos en los cultivos de cereal. Por su parte, los
residuos de origen forestal proceden de los tratamientos silvícola y de
mejora o mantenimiento de los montes y masas forestales. También
pueden utilizarse residuos generados en algunas industrias, como la
papelera, la hortofrutícola o la fracción orgánica de residuos sólidos
industriales. Muchos de estos residuos no sólo tienen valor económico
en el contexto donde se generan sino que pueden ser causa de
problemas ambientales durante su eliminación (Bu‟lock y Kristiansen,
1991; García y García, 2006).
De todas las posibles fuentes indicadas anteriormente, los
problemas de su disponibilidad real, la estructura de los precios y el
desarrollo tecnológico del procesamiento reducen la selección en
términos de viabilidad económica a un número muy pequeño. Aunque
algunas cosechas, como la de caña de azúcar, están siendo convertidas

30. - 29 -
actualmente en Bioetanol, las empresas que lo desarrollan dependen
todas de la intervención estratégica de los gobiernos. Dentro de una
economía de libre mercado, los sustratos pueden ser reducidos a tres
materiales básicos: melazas, maíz y yuca.
Es crucial una elección de la materia prima a utilizar, ya que
constituye el cerca del 55 al 75% del precio de venta del alcohol
producido.
Tabla Nº 04.1: Principales materias primas para la producción de Bioetanol para
uso como combustible
Con almidón Celulósicos Con azúcar Otros
Granos de cereal: Madera
Sacarosa y azúcar
invertido de sorgo
Alcachofa de
Jerusalén
Maíz Aserrín Melaza Pasas
Granos de sorgo Desechos de papel
Azúcar de
remolacha
Bananas
Trigo Residuos forestales
Forraje de
remolacha
Cebada
Residuos de la
agricultura
Caña de azúcar
Productos molidos:
Desechos sólidos
municipales
Lactosa
Harina de trigo
Desechos de
producción de la
ganadería intensiva
Suero de leche
Trigo molido Glucosa
Maíz molido Desechos de sulfito
Raíces de almidón:
Yuca
Papa
*Adaptado de Smith, 2006
Todas las materias primas prácticas requieren un pretratamiento
para hacerlas adecuadas para la fermentación y en el pasado se prestó
una insuficiente atención a producir un sustrato tan ideal como fuera
posible dentro de sus limitaciones físicas de su composición original.
Para sacar ventaja de las técnicas de fermentación que ofrece una
conversión eficiente en el tratamiento de los efluentes de destilerías, el
sustrato líquido debería poseer las sgtes. condiciones:
- La concentración de azúcares fermentables debería estar
correctamente ajustada para ser adecuada a un método
particular de fermentación y para asegurar que los azúcares
residuales después de la fermentación sean mantenidos a un
nivel mínimo.

31. - 30 -
- El sustrato debería clarificarse, a un pH y a una temperatura
óptimos y debería contener los nutrientes adecuados para la
levadura.
- Los microorganismos diferentes de los del inóculo principal
deberían ser eliminados por pasteurización, tratamiento con
antibióticos o antisépticos, o esterilización; el grado y método
de eliminación dependería del sistema de fermentación
empleado.
- Las sustancias tóxicas para las levaduras deberían eliminarse
o ser reducidas hasta un nivel aceptable.
- Los efectos adversos de la presión osmótica deberían
mantenerse dentro de los límites aceptables (Camps et. al.
2002; Byong; 2000, Bu‟lok y Kristiansen, 1991).
4.1.1.1 Jugos azucarados:
Los jugos azucarados, sean de caña (que se sitúa
particularmente alta en eficiencia de fotosíntesis por hectárea),
de remolacha o de tallos de sorgo dulce son productos agrícolas
interesantes ya que proporcionan inmediatamente un suministro
de sustratos fácilmente fermentable, aunque esto también puede
tener sus inconvenientes.
Después de la cosecha los azúcares están sometidos a la
natural deterioración por las enzimas y las bacterias. Solamente
después que el zumo se ha evaporado hasta la obtención de un
jarabe, es posible mantener una materia prima para su
procesamiento durante un periodo largo de tiempo.
Con la trituración tradicional de la caña de azúcar o los
métodos de difusión de la remolacha, se necesita la adición de
“agua de absorción” para la extracción eficiente. Generalmente la
caña producirá entonces su propio peso de jugo mezclado, que
contiene típicamente 12,5% w/v de azúcares fermentables
expresados como monosacáridos-hexosas, de forma que sin
evaporación, el nivel máximo de etanol después de la
fermentación es solamente de 6% w/v.
Las condiciones de fermentación establecen el diseño y los
parámetros de operación del conjunto de la destilería y existe
poca flexibilidad. Una destilería convencional de caña de azúcar
que produce 60 a 70 litros de etanol por tonelada de caña es
necesariamente una instalación sencilla, basada en métodos
tradicionales, que utiliza grandes cantidades de vapor para la

32. - 31 -
recuperación del etanol, gran número de vasijas fermentadoras y
que libera un gran volumen de efluente contaminante.
En la fabricación del azúcar, los líquidos azucarados crudos
se clarifican antes de su evaporación hasta un jarabe
concentrado para su subsiguiente cristalización y la recuperación
del azúcar. Normalmente se añade cal, elevando el pH del jugo
desde 5,0 - 5,7 hasta 7,0 o superior. El tratamiento por calor con
coagulación elimina la fibra y los coloides en suspensión.
Elevando el pH, se detiene la inversión de la sacarosa durante el
proceso posterior. Las impurezas en el jugo de azúcar que pasan
la clarificación, junto con las sales cálcicas, permanecen como
residuo en las melazas finales.
Para la producción de alcohol por fermentación, sin
embargo, el proceso de adición de cal es una etapa negativa, ya
que:
- Las condiciones de pH óptimo para la fermentación son de
4,5 a 5,0, más cercanas a las del pH del jugo original.
- Las sales cálcicas originarán una severa incrustación en los
cambiadores de calor y en el equipo de destilación.
- La adición de cal elimina los compuestos de nitrógeno y los
fosfatos del jugo, que son nutrientes para la levadura.
- La inversión de la sacarosa es beneficiosa.
En consecuencia, para la producción de alcohol, en Brasil
se ha convertido en práctica estándar mantener el sistema
normal de limpieza mediante filtros y sedimentación, pero
utilizando jugo crudo frío y sin cal. El jugo limpio es todavía
relativamente turbio, conteniendo coloides y pequeñas partículas
fibrosas que retienen fuertemente a las bacterias y tienden a
causar obstrucciones en las boquillas de las centrífugas de las
levaduras cuando éstas son utilizadas.
Imagen Nº 04.1: Composición de la raíz de remolacha*
*Análisis en base húmeda

33. - 32 -
Imagen Nº 04.2: Composición de la caña de azúcar
4.1.1.2 Melazas “A”:
La manufactura de azúcar se produce por tres etapas en las
que los azúcares “A”, “B” y “C” se cristalizan y recuperan dejando
unas melazas finales “C” de las que la mayor parte de la
sacarosa ha sido cristalizada.
Muchos tecnólogos de azúcar han propuesto el concepto de
producción doble, de azúcar “A” y de etanol, para compartir la
volatilidad de los precios del azúcar, ya que el precio del etanol
es relativamente estable en el mercado y puede solamente
mejorar. Las melazas “A” son un sustrato ideal para la
fermentación cuando se emplean los métodos convencionales de
clarificación del jugo azucarado. Tiene una alta pureza en
sacarosa y con aproximadamente 85% de contenido en sólidos
deberían producir 385 litros de etanol por tonelada (permitiendo
un nivel razonable de pérdidas). Su estabilidad durante el
almacenamiento reduce las pérdidas anuales del coste de las
destilerías, en tanto que pueden ser aplicados los métodos más
eficientes de procesamiento en la fermentación, la destilación y el
tratamiento de los efluentes.
4.1.1.3 Melazas “C”:
Pese a la producción real de melazas que se destinan a la
producción de azúcar cristalino, haciendo de esta forma su
suministro limitado, este sustrato es extensamente utilizado tanto
para obtener alcohol industrial como de consumo,
particularmente cuando su utilización como piensos compuestos
para animales está restringida por los costes del transporte. Si
las melazas “C” se utilizan para la producción de alcohol, la
relación global azúcar:alcohol es aproximadamente 12:1; las
melazas “C” son el pienso básico en aquellos países con una
industria azucarera importante y sin mercado organizado de
alimentación animal.
Tales melazas contienen normalmente un alto contenido
bacteriano debido a las condiciones poco higiénicas de manejo y

34. - 33 -
almacenamiento. Los constituyentes fermentables, expresados
como azúcar invertido, están generalmente en las cercanías de
50-55%. Los residuos no fermentables se concentran en las
melazas y causan problemas en las operaciones de la destilería;
en particular el calcio suspendido y las sales inorgánicas, los
coloides, fibras, gomas, ácidos orgánicos y los residuos de tierra.
Por consiguiente, para diluir para conseguir un sustrato adecuado
para la fermentación, los sólidos en suspensión deberían ser
eliminados hasta un nivel razonable y el crecimiento de las
bacterias debería reducirse.
Componentes Peso %
Sacarosa 35.0
Otros azúcares reductores 19.0
Otra materia orgánica 14.0
Cenizas inorgánicas 12.0
Sólidos totales 80.0
Sólidos en suspensión 8.0% v/v
Los métodos más comunes de pretratamiento utilizan la
clarificación ácida caliente, con dosis de sulfúrico concentrado de
aproximadamente 0,5% por peso cuando la pasteurización se
acompaña de precipitación y posterior separación con hidrociclón
o centrifugación. Puesto que será necesario acidificar las
melazas sustrato diluidas para la fermentación, la adición de
ácido en el pretratamiento no influye substancialmente en los
costes globales.
La separación de sólidos se lleva a cabo a 70-95 ºC siendo
la mayoría del sedimento la sal cálcica, CaSO4 2H2O, cuya
solubilidad decrece por encima de 38 ºC. Durante el tratamiento
térmico, tiene lugar una hidrólisis ácida; la fermentabilidad de
algunos sustratos mejora y ciertos ácidos orgánicos volátiles,
anhídrido sulfuroso y otros compuestos nocivos pueden ser
eliminados en los gases de salida. Las pérdidas de azúcar se
mantienen al mínimo por lavado de los lodos decantados
incorporando las aguas de la dilución primaria. Básicamente el
pretratamiento de las melazas es precursor de una fermentación
eficiente mediante una técnica particular y no puede ser
justificado económicamente en sí mismo.
Tabla Nº 04.2: Composición de la melaza de caña de
azúcar*
Componentes Constituyentes Contenido (p/p)
Componente mayores Materia seca 78%

35. - 34 -
Proteínas 3%
Sacarosa 60 – 63% p/p
Azúcares reductores 3 – 5% p/p
Sustancias disueltas
(diferentes azúcares)
4 – 8% p/p
Agua 16%
Grasas 0,40%
Cenizas 9%
Contenido de minerales
Calcio 0,74%
Magnesio 0,35%
Fósforo 0,08%
Potasio 3,67%
Contenido de aa.
Glicina 0,10%
Leucina 0,01%
Lisina 0,01%
Treonina 0,06%
Valina 0,02%
Contenido de vitaminas
Colina 600 ppm
Niacina 48,86 ppm
Ácido pantoténico 42,90 ppm
Piridoxina 44 ppm
Riboflavina 4,40 ppm
Tiamina 0,88 ppm
*Adaptado de Fajardo y Sarmiento, 2007.
4.1.1.4 Cereales:
En base a peso seco el maíz, el sorgo y otros granos
contienen alrededor de 60-75% w/w de almidón hidrolizable a
hexosas con un significativo aumento de peso
(estequiométricamente la relación de almidón a hexosas es de
9:10) y constituyen una fuente de alto rendimiento en etanol.
La mayor parte de los almidones de cereales contienen una
mezcla de α-amilosa (20-30%) y amilopeptina (70-80%). La
primera es un polímero lineal soluble en agua, mientras que la
segunda es un polímero ramificado insoluble en agua. La
sacarificación de la amilasa es mucho más rápida que la de la
amilopeptina, pero puesto que la amilopeptina predomina, la
conversión global de azúcares fermentables está gobernada por
una segunda degradación.
Originalmente los cereales fueron hidrolizados por catálisis
ácida. Las conversiones eran incompletas y el requerimiento de
altas temperaturas durante un extenso periodo de tiempo
conducía a la formación de productos laterales indeseados. Los
problemas de viscosidad entorpecían el proceso; frecuentemente
la pasta calentada contenía también “dextrinas límite”, que

36. - 35 -
Imagen Nº 04.3: Análisis del grano de maíz para producción de Bioetanol
requieren un tiempo largo de fermentación para su catabolismo
por las levaduras. Los almidones gelatinizados eran propensos a
“retrogradación” al enfriarse, cuando las moléculas de almidón se
reagregaban formando pequeños cristales insolubles,
acompañado de aumento en la viscosidad de la papilla.
Hoy, la mayor parte de los procesos de conversión utilizan
una fase de calentamiento, ayudada por la adición de enzimas
para la conversión completa. A veces se practica la hidrólisis
ácida seguida por la conversión enzimática pero la tendencia
presente es apoyarse directamente en la hidrólisis enzimática
que se lleva a cabo en dos etapas.
Cuando la sacarificación no es completa antes de la
fermentación, el tiempo de residencia durante la fermentación se
extenderá hasta alcanzar concentraciones finales razonables de
etanol; las fermentaciones en las que están presentes las
“dextrinas límite”, requerirán varios días hasta estar completadas.
En condiciones diluidas para adaptarse a los niveles de
fermentación, el volumen de las vasijas se convierte en un factor
importante de los costes.
Cuando el etanol se pueda separar a medida que se forma,
la rápida velocidad de fermentación puede ser mantenida
continuamente, con una mejora correspondiente en la cinética de
la sacarificación enzimática. Cuando se elimina el etanol y el
reciclaje del sustrato consumido puede ser llevado a cabo sin
destrucción térmica de la glucoamilasa, puede llegar a producirse
una alta concentración de enzima para la misma dosis
enzimática.
Imagen Nº 04.4: Composición del grano de trigo (promedio)

37. - 36 -
Imagen Nº 04.5: Composición del grano de sorgo
4.1.1.5 Tubérculos:
La cosecha de raíces de las zonas templadas tiene poca o
ninguna aplicación en la producción de alcohol industrial a causa
de su mayor valor de usos, bien establecidos, como alimento. Sin
embargo, este no es el caso con la cosecha de las raíces de la
yuca (también conocida como mandioca) que es ampliamente
cultivada en la mayor parte de las zonas tropicales. Puesto que
es fácil de crecer, resistente a pestes y a sequías, y puede
aclimatarse a suelos pobre en nutrientes fertilizantes, proporciona
un alimento básico pero con un contenido de proteína muy bajo.
Los intentos de incrementar su valor nutritivo han tenido poco
éxito y continúa siendo una cosecha problemática,
particularmente con variedades amargas que contienen
cianógenos lo que requiere su inmersión inicial en agua para que
sea comestible.
Sin embargo, comparada con la caña de azúcar, la yuca
tiene un potencial de producir hasta 2 ½ veces la cantidad de
alcohol por tonelada de cosecha recogida y es mucho más barata
de crecer. De nuevo esto debe ser equilibrado frente a dos
factores adversos principales. La producción de las cosechas
tradicionales por área cosechada es baja y se necesitan fuentes
de energía exógena para su procesamiento.
Sin embargo, se han desarrollado rápidamente mejoras
agrícolas en la producción de la yuca desde un nivel de
agricultura de pueblo y existen actualmente variedades que
producen cosechas de 30-40 toneladas por ha. con adecuadas
porciones leñosas por encima del suelo para atender a las
necesidades de energía.
El almidón de yuca es diferente del almidón de cereal.
Aunque el contenido de amilasa es similar, entre el 17 y el 30%,
las amilopeptinas tienen una longitud de cadena mucho más

38. - 37 -
Imagen Nº 04.6: Composición química de las raíces de yuca, % peso (tres cultivares)
corta que la encontrada en los cereales, lo que simplifica la
preparación de las pastas y la degradación enzimática.
Tabla Nº 04.3: Típica composición de tubérculos
Componentes del tubérculo W%
Humedad 61.3
Almidón 30.5
Azúcares totales 2.6
Extraíble con éter 0.13
Otros 1.7
Fibra 3.0
Ceniza 0.77
Total 100.00
Azúcares reductores
disponibles
=
0.7%
Proteína cruda (N x 6,25) = 1.06%
HCN = 575 p.p.m.
(en base a peso seco)
La pulpa usada es normalmente menor que el residuo de la
hidrólisis de los granos y su reducido contenido en proteína le da
menos valor como pienso animal. En empresas para la
producción de Bioetanol a gran escala, estos residuos serán de
mayor utilidad prensados hasta un grado de humedad razonable,
y utilizados como combustible sólido, similar al bagazo.
Para aumentar el radio de operación y superar las
variaciones estacionales de suministro, la desecación al aire, en
los trópicos, de las raíces tuberosas durante dos días, reduce su
humedad hasta un 15% manteniendo alrededor del 70% de
sustancias fermentables. Las rodajas o la harina pueden ser
almacenadas con una vida media estable, requieren menos
volumen de almacenamiento junto con manejo más fácil y
teniendo una pérdida de humedad de alrededor del 55% tienen
unos costes de transporte reducidos.

39. - 38 -
4.1.1.6 Sustratos celulósicos:
La fuente potencial más abundante de azúcares utilizables
es la celulosa, obtenida directamente como productos forestales
o indirectamente como residuos tales como paja, restos de maíz,
bagazo o papel usado. Concebiblemente los océanos podrían
producir vastas cantidades de celulosa como algas marinas. Sin
embargo, la celulosa es difícil de hidrolizar y siempre está
acompañada de hemicelulosa y lignina. Esto hace la
recuperación de los hidrolizados de la celulosa más difícil y
plantea problemas adicionales en diseñar su propia explotación
económica.
La hidrólisis ácida de la celulosa a azúcares fermentables
es técnica posible y fue utilizada ampliamente en economías
controladas por los Estados en tiempos de guerra. Actualmente
se realizan muchas investigaciones y parece probable el
desarrollo con éxito de uno o más procesos que combinen un
pretratamiento económico con la hidrólisis rápida y la
recuperación eficiente de los azúcares utilizables. El desarrollo
con éxito de formas puramente enzimáticas para la hidrólisis de
la celulosa parece más problemático, pero existe un considerable
interés, unido a la posibilidad de la conversión directa de la
celulosa adecuadamente pretratada a etanol u otros compuestos
volátiles de fermentación, utilizando cultivos mixtos
seleccionados de bacterias celulolíticas y fermentadoras, tales
como especies de Clostridium, algunas de las cuales, para mayor
utilidad son termófilas. Sin embargo, ninguno de estos progresos
ha producido todavía impacto en la producción práctica de
Bioetanol (Masera et. al. 2006; Bu‟lok y Kristiansen, 1991).
Imagen Nº 04.7: Composición química del bagazo de caña
Imagen Nº 04.8: Composición de la paja de trigo

40. - 39 -
Tabla Nº 04.4: Cantidad de etanol obtenible a partir de algunos
productos agrícolas primarios y secundarios*
Producto
L de etanol/T
de producto1 L etanol/ha Biomasa (T/ha)
Caña de azúcar 70 3 500 9
Melaza 270
Yuca 180 2 100 7
Sorgo azucarero
(grano)
85 3 000 5
Camote 125 1 900
Maíz (grano) 370 2 400 3
Remolacha azucarera 3 000 6
Madera2
160 3 200
Papa (tubérculo) 80 5 000 5
(parte aérea) 250 1 400
Residuos de poda 300 700 – 1 200
* Adaptado de Camps et. al. 2002 y Byong, 2000
4.1.2 Microorganismos utilizados en la producción de Bioetanol.
Entre los microorganismos utilizados para la producción de etanol,
por medios fermentativos, tenemos a los siguientes:
Bacterias Levaduras
- Zymomonas mobilis
- Clostridium acetobutilycum
- Klebsiella oxytoca
- Escherichia coli
- Saccharomyces cerevisiae
- Pichia stipitis
- Pachysolen tannophilus
- Candida shehate
Otras especies capaces de producir fermentación alcohólica son
las levaduras del género Torulopsis y ciertas especies de Mucor y
algunas bacterias, sin embargo, la más importante es Saccharomyces.
También se ha reportado como productores de etanol a S. ellipsoideus,
S. anamensisi, C. seudotropicalis, S. carlsbergensis, Kluyveromyces
marxianus, C. bytyrii, entre otros.
Tabla Nº 04.5: Microorganismos utilizados para la
producción de Bioetanol de acuerdo al sustrato utilizado*
Maltosa (almidón) S. cerevisiae
Trigo S. cerevisiae
Maíz S. cerevisiae
Yuca S. cerevisiae
Inulina Kluyveromyces marxianicus
Patata Toluropsis colliculosa
Sin sub-productos S. cerevisiae, S. diasticus, K. cicerisporas
Sorgo Zymomonas mobilis
Adaptado de Byong, 2000.

41. - 40 -
4.1.2.1 Zymomonas mobilis
En el mundo occidental, las bebidas alcohólicas se elaboran
utilizando las levaduras, principalmente del género
Saccharomyces. En las zonas tropicales de América, África y
Asia se producen bebidas alcohólicas a base muy populares a
partir de jugos de frutas fermentadas por mezclas de
microorganismos en las que interviene una bacteria del género
Zymomonas. La principal característica de esta bacteria es la de
utilizar la vía de Entner-Doudoroff en anaerobiosis para degradar
la glucosa. El rendimiento muy elevado de conversión de la
glucosa en etanol por esta bacteria hace de ella una potencial
candidata para una producción industrial de etanol por
fermentación.
4.1.2.1.1 Historia y ecología:
- Fue aislado por primera vez en Europa tras problemas
de fabricación. Aunque fue referido ya desde 1912 por
Barrer y Hiller, como un microorganismo responsable de
la turbidez y modificación del aroma y sabor en la sidra;
fue en 1937 cuando Shimwell lo aisló por primera vez de
la cerveza.
- Actualmente Zymomonas es considerado un
contaminante serio en la industria cervecera, pues son
favorecidos por la anaerobiosis y la presencia de
azúcares simples.
- En la cerveza provoca turbidez importante y un olor a
manzana que podría ser debido a la presencia de
acetaldehído e hidrógeno sulfurado.
- En 1928, Lindner descubrió que la fermentación del
Hidromiel que conducía a la bebida alcohólica “pulque”
era provocada por una bacteria a la que el denominó
Thermobacterium mobile, la que más tarde sería
conocida como Z. mobilis Subsp. mobilis. Este
investigador sugirió que esta bacteria intervenía
únicamente en las regiones tropicales.
- En 1941, Roelofsen fu el primero en aislar Z. mobilis a
partir del vino de palma. Aquí se puede apreciar que está
bien adaptada a un medio en el cual existen cantidades
importantes de sacarosa, glucosa, fructosa, aminoácidos
y factores de crecimiento.

42. - 41 -
- Zymomonas también a sido aislado a partir de jugos de
caña de azúcar fermentada y a partir de miel
envejeciendo y ocasionalmente a partir de frutas.
4.1.2.1.2 Aislamiento, identificación y cultivo:
- Zymomonas presenta forma de bacilar de 2 a 6 µm de
longitud y 1 a 1,4 µm de ancho. Se disponen
generalmente en pares.
- Son móviles, ya que presentan de 1 a 4 flagelos, aunque
esta movilidad puede ser perdida espontáneamente.
- No forman cápsulas ni esporas.
- Son catalasa positiva y oxidasa e indol negativos.
- No reducen los nitratos, el rojo neutro ni el tween 60 u
80.
- Presenta un pH óptimo de 7,3.
- Las colonias en medio estándar son brillantes, blancas o
cremas y miden alrededor de 2 mm de diámetro tras 2
días de incubación a 30 ºC. Presentan borde regular y es
perceptible un olor frutado cuya intensidad depende de la
cepa.
- Crece en medios con glucosa y fructosa y fermenta estos
dos azúcares. Produce al menos un mol y medio de
etanol por mol de glúcido fermentado y también forma
pequeñas cantidades de ácido láctico y trazas de
acetilmetilcarbinol.
- También pueden crecer en medios que contengan 2%
(p/v) de extracto de levadura y 20% (p/v) de glucosa o en
un medio estándar a un pH entre 4,1 – 5,2 si éste
contiene 5% (v/v) de etanol o rojo neutro (0,1% p/v).
- El pantoteno y la biotina son indispensables para el
crecimiento celular.
- En aerobiosis hay poco o ningún crecimiento en medio
sólido estándar y hay ausencia de crecimiento en agar
nutritivo.
- El crecimiento de las células es sensible frente a discos
que llevan 500 µg de sulfafurazol ó 30 µg de novobiocina
ó 10 µg de ácido fusídico.

43. - 42 -
4.1.2.1.3 Metabolismo:
- Zymomonas sólo fermenta la glucosa, la fructosa y la
sacarosa, por tanto presenta la particularidad de no
asimilar prácticamente ninguna otra fuente de carbono,
aunque se ha reportado que pueden metabolizar la
rafinosa.
- Para la fermentación de la glucosa utilizan la vía de
Entner – Doudoroff.
- La fermentación de estas dos hexosas se acompaña de
una producción de gas importante y de una acidificación
del medio.
- La mayoría de las cepas produce entre 1 y 1,6 moles de
etanol por mol de glucosa o de fructosa metabolizado.
- Por cada mol de sustrato consumido, se producen dos
moles de NADH, éstas se producen a nivel de la etanol
deshidrogenasa y una parte menor a nivel de la lactato
deshidrogenasa.
- El rendimiento de ATP es de uno por un mol de hexosa
degradada.
- Zymomonas no posee sistema de transporte como la
fosfoenol piruvato glucosa fosfotransferasa, ni sistema
de permeasa, sino más bien un sistema por difusión
facilitada.
- Presentan un sistema de transporte para la glucosa y
fructosa que se asocia a una velocidad de difusión
elevada y una afinidad baja, esto la limita a vivir en un
Imagen Nº 04.9: Z. mobilis en agar LMDA
Imagen Nº 04.8: Z. mobilis observado
por microscopia electrónica

44. - 43 -
hábitat limitado a entornos con altas concentraciones de
azúcar.
4.1.2.1.4 Influencia del oxígeno e inhibición por el etanol:
- Con respecto a la inhibición por oxígeno, se ha
demostrado que Z. mobilis no es una bacteria
estrictamente aerobia. La aireación disminuye el
rendimiento en etanol y la concentración en ácido láctico,
aumenta la velocidad de consumo específico de glucosa
y la producción de ácido acético. La inhibición es más
importante sobre la productividad de etanol que sobre el
crecimiento celular. El efecto Pasteur está ausente y el
rendimiento Yx/s no aumenta en condiciones de
aerobiosis.
- Con respecto a la inhibición por etanol, Z. mobilis
presenta probablemente la tolerancia más elevada al
etanol. Es capaz de producir etanol con concentraciones
Imagen Nº 04.10: Vía lineal de Entner-Doudoroff en Z. mobilis. Abreviaturas: frk, frustocinasa; pgi, glucosa-
6- fosfato isomerasa; glk, glucocinasa; zwf, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa; pl., 6-fosfogluconolactonasa;
pdc, piruvato descarboxilasa; adhA, alcohol deshidrogenasa I, adhB, alcohol deshidrogenasa II.

45. - 44 -
superiores a 13% (p/v). Esto en parte es debido a que
sus enzimas glucocinasa y fructocinasa no están
sometidas a una inhibición por etanol, además presenta
modificaciones a nivel de su membrana celular y
presenta una adaptación a altas concentraciones de
etanol. Esto se traduce en una disminución de la relación
lípido/proteína y en una modificación de la composición
en fosfolípidos, o sea, la excepcional resistencia al etanol
de esta bacteria sería debido a que practica un cierto
rearreglo a nivel de membrana, del contenido de
fosfolípidos hopanoides y proteínas (Leveau y Bouix,
2000).
4.1.2.1.5 Aplicaciones industriales:
- Z. mobilis interviene en la fermentación del vino de
palma, de la cerveza chica, así como en la fabricación
del vino. Se asegura, además, que participaba en la
fabricación de las cervezas auténticas de la antigüedad.
- También se ha utilizado para la conservación de jugos
extraídos de remolacha y en el tratamiento de desechos
de la industria cervecera para uso como alimento en
animales de granja (un uso parecido se ha producido con
la papa).
- Otro uso dado ha sido para la elaboración de cervezas
con bajo contenido de alcohol (0,7%), a esta se la llama
“cerveza dietética”. También ha sido empleada para
desarrollar una nueva tecnología en la producción del
“pulque”.
- Otra posibilidad de utilización de Z. mobilis es la
producción a gran escala de etanol. Esto debido a que
su rendimiento de conversión es mayor que el de la
levadura y a que puede producirlo a una velocidad
significativamente más elevada, además, esta bacteria
no necesita oxígeno y presenta en general una mejor
tolerancia al etanol que la levadura. Como desventajas
podríamos apuntar que la cepa necesita de un pH de
cultivo más elevado que el de las levaduras, y esto
generaría un mayor peligro de contaminación, además,
sólo metaboliza un espectro muy reducido de sustratos:
glucosa, fructosa y sacarosa. En el futuro todos estos
problemas podrán ser salvados gracias al aporte de la
Ingeniería Genética y la Biotecnología.

46. - 45 -
4.1.2.2 Saccharomyces cerevisiae
S. cerevisiae es la especie de levadura utilizada por
excelencia para la obtención de etanol a nivel industrial debido a
que es un microorganismo de fácil manipulación, no es exigente
en cuanto a su cultivo, no presenta alto costo, tolera altas
concentraciones de etanol, en la fermentación produce bajos
niveles de subproductos, es osmotolerante, capaz de utilizar altas
concentraciones de azúcares, presenta alta viabilidad celular
para el reciclado y características de floculación y sedimentación
para su procesamiento posterior.
Junto con otras levaduras ha jugado un papel muy
importante en la historia de la humanidad, ya que ha sido
utilizada por el hombre desde hace milenios sin saberlo,
particularmente en la fabricación de bebidas alcohólicas (vino,
cerveza) y de pan. El papel de las levaduras en la fermentación
alcohólica no se puso en evidencia hasta los trabajos de Pasteur
entre los años de 1866 – 1876. Hoy se utilizan en diferentes tipos
de fermentación y también como fuente de vitaminas y proteínas
en la alimentación humana y animal. Por último, el buen
conocimiento de la biología molecular de estas levaduras y las
técnicas de Ingeniería Genética han permitido utilizarlas para la
producción de proteínas animales y humanas como el cuajo, la
hormona de crecimiento humana o la vacuna contra la hepatitis
B.
4.1.2.2.1 Características generales:
- S. cerevisiae pertenece al grupo de las levaduras; estos
son organismos eucarióticos unicelulares y por lo tanto
sus estructuras se encuentran formadas por pared
celular, núcleo diferenciado y organelos como ribosomas
y mitocondrias. La formación de una cápsula de
polisacáridos, la ausencia o presencia de vacuolas y el
desarrollo de las mitocondrias dependen de las
condiciones fisicoquímicas y de la edad del cultivo.
- Taxonómicamente, tienen las sgtes. características:
Reino : Fungi
División : Amastogomycota
Clase : Ascomycetes
Subclase : Hemiascomycetidae
Orden : Endomycetales
Familia : Saccharomycetaceae
Subfamilia : Saccharomycetaidae

47. - 46 -
Género : Saccharomyces
Especie : S. cerevisiae
- Como un microorganismo perteneciente al grupo de las
levaduras, comparte con ellas las sgtes. características:
Dimensiones (micras) 4 – 8
Tiempo de duplicación (horas) 1 – 3
pH (rango óptimo) 4,5 – 5,5
Nitrógeno (%) 7,5 – 8,5
Proteína (%) 35 – 45
Ácidos Nucleicos (%) 6 – 12
Carbohidratos (%) 30 – 45
- Presenta colonias de color crema o blanco, apariencia
húmeda y brillante de bordes irregulares y con un olor
suigéneris.
- La temperatura óptima de crecimiento está entre los 25 a
30 ºC.
- Puede producir ascosporas cuando hay requerimientos
nutricionales adecuados.
- Sus dimensiones son de 2,5 a 10 µm de ancho y 4,5 a
21 µm de largo. Microscópicamente se observan
redondas y ovoides, elipsoides, a veces cilíndricas y
filamentosas.
Imagen Nº 04.11: Colonias de S. cerevisiae en agar YPG

48. - 47 -
- Fermentan glucosa, galactosa, sacarosa, maltosa y
rafinosa.
- Su aireación óptima es de 0,6 a 0,9 vvm.
- En presencia de oxígeno las cepas pueden metabolizar
sustratos como glicerol, etanol y lactato.
- En cuanto a su composición química, contienen un 75%
de agua y un 25% de materia seca aproximadamente. La
composición de la materia seca es la siguiente:
Componentes
Porcentaje
(%)
Ceniza 7
Carbohidratos 43
Proteína 48
Grasa 2
- Sus ascas contienen cuatro esporos partenogénicos,
esto se puede comprobar utilizando la tinción de
Schimwell modificada por Mc Cheng (Carreño y
Villanueva, 2007; Fajardo y Sarmiento, 2007).
4.1.2.2.2 Reproducción:
- S. cerevisiae se divide por gemación y puede tener una
reproducción asexual cuando se encuentra en su forma
haploide y de manera sexual cuando, a partir de un
cigoto, se forma un asca que contiene cuatro ascosporas
haploides (característica de especie).
- El apareamiento sexual de las levaduras sólo puede
ocurrir entre células haploides de distinto sexo. Se
Imagen Nº 04.12: Vistas microscópicas de S. cerevisiae tenidas con azul de metileno

49. - 48 -
definen por tanto dos tipos sexuales: a y α (alfa). La
determinación sexual se debe a la diferencia en un único
locus, conocido como MAT que gobierna el
comportamiento sexual entre células haploides y
diploides.
- En la división por gemación las células hijas son de
tamaño inferior al de las células madre.
4.1.2.2.3 Metabolismo:
- S. cerevisiae realiza fermentación alcohólica, en la cual
el etanol es formado a partir de la D-glucosa; éste azúcar
es convertido en piruvato por la vía de Embden Meyerhof
Parnas (glucólisis).
- El piruvato producido durante la glucólisis es
descarboxilado a acetaldehído por la piruvato
descarboxilasa, después el acetaldehído es reducido a
etanol por la alcohol deshidrogenada.
Imagen Nº 04.13: Ciclo sexual de S. cerevisiae

50. - 49 -
4.1.2.2.4 Requerimientos nutricionales
- Los requerimientos nutricionales mínimos que necesita
S. cervisisae para su crecimiento son:
o Fuente de carbono: azúcares
o Fuente de nitrógeno: sulfato amónico, úrea o
aminoácidos
o Biotina, también llamada vitamina B8 o H
o Sales y elementos traza.
- El carbono sirve como fuente de energía y como material
constitutivo de la masa celular. El nitrógeno se encuentra
en la célula formando parte esencial de las proteínas,
aminoácidos y ácidos nucleicos; el fósforo se encuentra
en los ácidos nucleicos, en la lecitina y en diversos
compuestos fosforilados que participan activamente en
los procesos de degradación oxidativa y de intercambio
energético (ATP, ADP, AMP, NADP).
Tabla Nº 04.6: Compuestos carbonados
utilizables por S. cerevisiae
D-Glucosa
D-Galactosa
Manosa
Trealosa
Rafinosa
Maltotriosa
Imagen Nº 04.14: Ruta bioquímica de producción de etanol a partir de la glucosa

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Fructosa
Sacarosa
Maltosa
Melibiosa
Melecitosa
Desoxirribosa
D-Manitol
Etanol
D-Glucitol
Ácido láctico
4.1.2.2.5 Requerimientos físico – químicos:
- El crecimiento de S. cerevisiae se ve favorecido por un
pH próximo entre 4.0 a 5.0 y no se desarrolla bien en
medio alcalino a menos que se hayan adaptado al
mismo.
- A pesar de la tolerancia bastante amplia de ésta
levadura para las variaciones de pH a partir de los
sustratos habitualmente usados en los medios de cultivo,
forman productos, en especial ácidos, que influyen en el
crecimiento celular, producción enzimática y utilización
de glucosa.
4.1.2.2.6 Aplicaciones industriales:
- De manera industrial se utiliza para la producción de
levadura de panadería, para la elaboración de bebidas
alcohólicas (cerveza, vino y otros), para la elaboración
de algunos quesos, como alimento para animales y para
la producción de proteínas heterólogas.
- Uno de los usos que ha adquirido mayor importancia en
los últimos años es en la producción de alcohol industrial
(Bioetanol); en está, la levadura produce por
fermentación etanol y CO2 de sustratos tales como jugos
azucarados, melazas, jugos de remolacha, maíz u otros.
- También se usan como fuentes de vitaminas del
complejo B (p. ej. tiamina), en algunas fases de la
producción de antibióticos y hormonas esteroides y como
alimento para animales y seres humanos.
4.1.3 Bioquímica en la producción de Bioetanol.
4.1.3.1 Generalidades:
Se considera que las levaduras son los microorganismos
más vinculados al progreso y bienestar humano. Esto ha sido
debido principalmente a su capacidad de convertir eficientemente
azúcares, como los que se encuentran en el mosto de uva,
frutas, cebada y otros cereales y leche, en alcohol y CO2. Se ha

52. - 51 -
2CH3CH2OH + 2CO2C6H12O6
dicho que la levadura es la “planta” más antigua que ha sido
cultivada. Se sabe que la fabricación del pan y la cerveza ya se
practicaban en Tebas durante la XI dinastía, 2,000 años antes de
Cristo.
S. cerevisiae y algunas especies próximas han sido muy
utilizadas tanto en microbiología industrial (bebidas fermentadas,
pan, y, ocasionalmente, glicerina y grasa) como en todo el
desarrollo de la Bioquímica. A esto último ha contribuido la
facilidad de disponer de levaduras de pan o de cerveza
prácticamente puras y en unas condiciones excepcionalmente
favorables de mantenimiento y cultivo. Probablemente el primero
que vio una levadura fue A. van Leewenhoek en 1680. En el siglo
XVIII, Linneo, el creador de la sistemática moderna, se interesó
por la fermentación alcohólica, pero hubo que esperar hasta
mediados del siglo XIX para obtener los primeros avances
importantes en el conocimiento de la fisiología y bioquímica de
las levaduras. En 1987, los hermanos Büchner obtuvieron el
primer extracto de levadura, con el que pudieron fermentar la
glucosa sin la presencia de células; por este motivo esta fecha se
considera como la del nacimiento de la Bioquímica.
Cagniard-Latour demostró en 1837 que la levadura se
multiplica durante la fermentación alcohólica y fue quien primero
le atribuyó una naturaleza vegetal. Schwann la llamó “zuckerpilz”
(hongo del azúcar), de lo que se deriva el nombre de
Saccharomyces dado más tarde por Kutzing.
El proceso químico de la fermentación fue establecido por
Gay-Lussac a principios del siglo XIX:
Constituye la tercera estequiometría de la química biológica,
después del proceso respiratorio de Lavoisier y la fotosíntesis.
Por lo que se refiere a la fermentación alcohólica, a
mediados del siglo pasado se estableció una apasionada
discusión entre los grandes químicos orgánicos Liebig, Wöhler y
Berzelius, que consideraban que el crecimiento de la levadura
era un fenómeno secundario, y los partidarios de la llamada
teoría vitalista, la cual establecía que la fermentación era una
actividad química ligada a la vida. En 1857 Pasteur asoció
fermentación y microbio de forma totalmente convincente y
estableció la fermentación como una forma de vida anaerobia en