Eficiencia de producción de bioetanol a partir de harina refinada de yuca - Manihot esculenta Crantz- a nivel de planta piloto

Production efficiency of bioethanol made from refined cassava flour - Manihot esculenta Crantz - in a pilot plant

Este trabajo es una primera aproximación a la estimación del balance de materia y energía realizado en la planta piloto de producción de bioetanol a partir de yuca de CLAYUCA-CIAT. Para calcular los balances de materia, se realizaron mediciones directas de las materias primas, productos y residuos generados por el proceso, de 8 montajes de fermentación y 12 destilaciones. Para el balance de energía se elaboró un inventario de los equipos que conforman la planta y se registraron los tiempos de operación de los mismos durante las fermentaciones y destilaciones. Con esta información se obtuvieron rendimientos promedio de 170,83 L etanol/ton de harina de yuca, 54,09L de etanol/ ton de raíces, 1352,21L de etanol/ ha de cultivo y un porcentaje de conversión harina/etanol de 35%. En el balance de energía se obtuvo un consumo de energía eléctrica promedio de 9,925 MJ/L de etanol y 0,249 MJ/L de mosto. Los costos de producción se calcularon utilizando una base de cálculo de 1000 kg de mosto o vino preparado asumiendo una conversión etanol/almidón del 35% con base en los datos experimentales. Los costos se presentan en pesos colombianos por litro y galón de etanol, obteniéndose un costo de la materia prima de $4.778/L de etanol ($18.125 /gal de etanol) y un costo energético de $780 /L de etanol ($2.951 /gal de etanol) con una participación del 86% y 14%, respectivamente, del costo total de $5.568 /litro de etanol ($21.076 /gal de etanol).A pesar de estos costos de producción, los cuales son calculados a nivel de planta piloto, la producción de bioetanol a partir de harina de yuca refinada presenta ventajas ambientales y sociales, respecto a la producción de bioetanol a partir de la caña de azúcar. Además, se integra una nueva materia prima en la canasta energética del bioetanol.

El creciente auge de la agroindustria de los biocombustibles en Colombia y en el mundo, ha permitido el desarrollo de investigaciones en el campo del mejoramiento de la producción de bioetanol y especialmente en la búsqueda de materias primas diferentes a las convencionales (caña de azúcar y maíz),con el propósito de promover la autosuficiencia energética, el desarrollo agrícola y la seguridad alimentaria en regiones marginales y comunidades rurales de países en desarrollo que carecen de energía eléctrica y que la pueden generar a partir de bioetanol. Es por ello que surgen como fuentes alternativas la yuca (Manihot esculenta Crantz), la batata (Ipomoea batatas) o el sorgo dulce (Sorghum saccharatum).La yuca es un cultivo perenne, cuya planta se caracteriza por ser de ramificación simpodial y con variaciones en la altura entre 1 y 5 m. La principal característica de las raíces de la yuca es su capacidad de almacenamiento de almidones, razón por la cual es el órgano de la planta que hasta el momento ha tenido un mayor valor económico. Sin embargo, no todas las raíces producidas eventualmente se convierten en órganos de almacenamiento [Blagbrough et al., 2010]. Las fuentes de almidón, como la yuca, se pueden transformar en alcohol a través del proceso de Hidrolisis y Fermentación Simultáneos, método conocido como HFS, el cual utiliza un complejo de enzimas que realizan la hidrólisis a bajas temperaturas, omitiendo la licuefacción del almidón y combinando la sacarificación y la fermentación en una sola etapa [Saxena et al., 1992]. Esta tecnología elimina la necesidad de utilizar una gran cantidad de energía en la transformación del almidón y ofrece mayor eficacia en la conversión de la glucosa a etanol y otros bioproductos. Entre las ventajas que tiene este proceso se encuentra la disminución en los requerimientos de enzimas, mejores rendimientos, y menores tiempos de procesos, entre otras [Quintero y Cardona, 2009]. Actualmente en el escenario de los biocombustibles, las nuevas fuentes renovables de energía (yuca, batata y sorgo dulce) son el eje de dos discusiones de fondo [Petrou y Pappis, 2009; Dale, 2008; Timilsina y Shrestha, 2010]. La primera hace referencia a la seguridad alimentaria que conlleva a la conversión de grandes extensiones de cultivos tradicionalmente dedicados a la producción de alimentos, a cultivos cuyo fin exclusivo es la generación de etanol. Para el caso específico de la yuca, esta no compite con productos para la alimentación humana, ya que se utilizan áreas que tradicionalmente se siembran con este cultivo y, además, se emplean variedades de yuca industrial (amarga, no comestible).La segunda, y uno de los objetivos de este estudio, es el balance energético, donde se evalúa la eficiencia de esta actividad, debido al alto consumo energético requerido en la producción del bioetanol, el cual en algunos casos no es superado por la energía que se genera. Es por esto que se hace necesaria la e