ESTUDIO PRELIMINAR PARA PRODUCIR ETANOL DE LA CAÑA

Transcripción

ESTUDIO PRELIMINAR PARA PRODUCIR
ETANOL DE LA CAÑA DE AZÚCAR EN LA
REPÚBLICA DOMINICANA
Área cultivable de caña:
Tiempo de Zafra:
Producción Etanol:
DIRECCIÓN TÉCNICA
Junio de 2012
500Ha. (área mínima para que sea rentable)
200Días/año
30.000Ton. /año (60 Ton. /Ha.)
Contenido
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 3
1-
Objetivo ............................................................................................................................ 4
2- Qué es el Etanol. ................................................................................................................... 4
3- Balance Energético y Ambiental del Bioetanol (Caña de Azúcar) ............................................ 6
4- Regulación Sobre Mezcla de Etanol y Gasolina ...................................................................... 9
5- Comercialización del Etanol ................................................................................................ 11
6- Método de Extracción del Etanol ........................................................................................ 12
7- Demanda ............................................................................................................................ 15
8- Cultivo de la Caña de Azúcar para la Producción de Etanol .................................................. 16
8.1 Variedades de Caña ....................................................................................................... 16
8.2 Fertilización de la Caña .................................................................................................. 16
8.3 Condiciones Óptimas de Humedad ............................................................................... 16
8.4 Maduración ................................................................................................................... 17
8.5 Operaciones Agrícolas ................................................................................................... 17
8.6 Sistema de cosecha de la caña ....................................................................................... 18
8.7 Calidad de la caña de azúcar para la producción de Etanol ............................................ 18
8.8 Potencial de producción de alcohol de diferentes Cultivos............................................ 19
10- Resultados Producción de Etanol ...................................................................................... 22
11- Análisis financiero de la producción de Etanol ................................................................... 24
12- Valoración Económica De Un Ingenio Productor De Etanol De 30,000 Ton./Año ............... 25
Calle Olegario Tenares, Nº 20C, Los Restauradores, Santo Domingo, República Dominicana. Teléfono Celular: +829 866 7770
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INTRODUCCIÓN
Se conoce con el nombre de biocombustible al conjunto de combustibles líquidos
resultantes de distintas transformaciones de la materia vegetal o animal. Bajo esta
denominación se recogen dos líneas de productos totalmente diferentes: bioetanol y
biodiesel. Ambos pueden ser utilizados en los motores de los vehículos, en sustitución
de los derivados de los combustibles fósiles convencionales.
El bioetanol se obtiene a partir de cultivos tradicionales, como los de cereal, maíz, caña
de azúcar o remolacha, mediante procesos de adecuación, fermentación y destilación
de la materia prima.
El etanol se utiliza sólo o mezclado con gasolinas en cantidades variables, para reducir
el consumo derivados del petróleo. El combustible resultante dela mezcla se conoce
como “gasohol” (en algunos países “alconafta”). Tres mezclas comunes son las
codificadas como E5, E10 y E85, con contenidos de etanol del 5%, 10% y 85%,
respectivamente. El etanol también se utiliza cada vez más como aditivo para oxigenar
la gasolina estándar, reemplazando al metil tert-butil éter (MTBE), responsable de una
considerable contaminación del suelo y del agua subterránea. Así mismo puede
utilizarse en las celdas de combustibles.
La República Dominicana es uno de los países que paga un precio muy elevado en la
comercialización de combustibles fósiles a nivel del Caribe y centro América. Según la
estadística de la CEPAL, el país se ubica en la posición Nº 68 de los países del mundo
que comercializa a un precio superior del que se debería pagar por galón de gasolina.
Como ya es conocido, la República Dominicana se unió a cinco países de
centroamericanos en un acuerdo de libre comercio con Estados Unidos. El tratado de
libre comercio DR- CAFTA creará nuevas oportunidades económicas ya que elimina
aranceles, abre mercados, promueve la transparencia y establece las reglas más
modernas para el comercio en el siglo XXI.
El alto coste de los hidrocarburos unido a que el bioetanol es un recurso renovable
rentable, ha atraido la atención de los gobernantes quienes están elaborado
legislaciones que incentivan la producción de biocombustibles para los inversionistas
del sector privado. Este panorama brinda oportunidades de mercado para suplir la
enorme demanda prevista en los próximos años a base del cultivo de caña de azúcar.
Además, la experiencia de Brasil en el campo de biocombustibles comprueba que el
proceso de convertir caña de azúcar en etanol es mucho más eficiente que el similar
proceso a base de maíz.
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1- Objetivo
Realizar un análisis preliminar para la producción de bioetanol con caña de azúcar en
la República Dominicana.
2- Qué es el Etanol.
El Etanol, llamado también alcohol etílico, es un compuesto orgánico de fórmula
química C2H5OH. Se presenta como líquido a condiciones normales, incoloro, límpido,
de olor agradable y fuertemente penetrante, de sabor cáustico y ardiente, además es
miscible en agua a toda proporción, inflamable y volátil. Su temperatura de ebullición
normal es 78,65 °C y su calor de vaporización es 38,56 KJ/mol.
o Alcohol etílico deshidratado: Es el que, mediante la acción de agentes químicos
deshidratantes o de tecnologías de separación apropiadas, alcanza una
graduación mínima de 99,5% de Alc. Vol.
o Etanol anhidro (EA): Es aquel etanol con un contenido del 100,0% en volumen.
o Alcohol combustible: Este término se refiere al alcohol etílico para uso
exclusivo de equipos o vehículos motorizados.
El bioetanol es un alcohol producto de la fermentación de azúcares proveniente de
materias primas ricas en azúcar como la caña de azúcar, remolacha, almidones como la
yuca y recursos celulósicos como la madera, bagazo de caña y otros.
El proceso a partir del almidón es más complejo que a partir de la sacarosa, ya que el
almidón debe ser hidrolizado previamente para convertirlo en azúcares.
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El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediante hidratación catalítica del
etileno con ácido sulfúrico como catalizador (según algunas fuentes este proceso es
más barato, pero sólo representa el 5% de la producción mundial de etanol).
El método más antiguo, más utilizado y el único admitido para obtener etanol para
consumo humano, para separar el etanol del agua es la destilación simple, pero la
pureza está limitada a un 95-96% debido a la formación de un azeótropo de aguaetanol de bajo punto de ebullición. En el transcurso de la destilación hay que desechar
la primera fracción que contiene principalmente metanol, formado en reacciones
secundarias.
Para poder utilizar el etanol como combustible mezclándolo con gasolina hay que
eliminar el agua hasta alcanzar una pureza del 99.5 al 99.9%. El valor exacto depende
de la temperatura, que determina cuándo ocurre la separación entre las fases de agua
hidrocarburos.
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Tanques de Concentrado
3- Balance Energético y Ambiental del Bioetanol (Caña de Azúcar)
Los agrocombustibles son considerados neutrales, desde el punto de vista de las
emisiones de CO2, en virtud de su origen vegetal. Se asume que el carbono liberado a
la atmósfera ha sido antes absorbido por las plantas durante su etapa de crecimiento
por lo cual existe un ciclo cerrado, planta-atmósfera, que mantendría constante la
cantidad de carbono.
Los actuales problemas ambientales y la sobreexplotación petrolífera ponen de
manifiesto la necesidad de buscar combustibles más ecológicos, cuya producción sea
menos agresiva con el medioambiente.
Aún existen muchas controversias, como el hecho de que para producir 1 litro de
etanol se requiere quemar 2 litros de gasolina (o etanol). Pero también hay que tener
en cuenta que cada litro de de petróleo extraído es un litro de petróleo agotado. Ya
que para comparar el balance energético de la producción de la gasolina con el de la
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producción de etanol, debe calcularse también la energía requerida para producir el
petróleo de la atmósfera y para meterlo nuevamente dentro de la tierra.
En cuanto a los efectos ambientales del bioetanol:
 Cuando el etanol arde se forman dióxido de carbono y agua, como sucede con
la gasolina; como aditivo alternativo, produce VOCs.
 Los cultivos de bioetanol pueden afectar negativamente la producción para el
consumo humano.
 El etanol es un recurso renovable.
 El etanol para uso como combustible se produce casi exclusiva mente en
plantas construidas ad-hoc, evitando así cualquier presencia de plomo.
 El cultivo de caña de azúcar requiere menos fertilizantes que el 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 los combustibles fósiles y que el del bioetanol derivado del maíz.
 Cuanto mayor es el contenido de etanol en una mezcla de gasohol, más baja es
su conveniencia para los motores de automóviles corrientes. El etanol puro
reacciona con o disuelve ciertos materiales de goma y plástico.
 Una mezcla de gasolina con un 10% a un 30% de etanol no necesita en general
ninguna modificación del motor. La mayoría de los coches modernos pueden
funcionar con esta mezcla sin ningún problema.
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Poder Energético de los Combustibles
De acuerdo al Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) el poder
energético del petróleo crudo es de 43 Mj/kg (Mega joules por kilo gramo) mientras
que el del etanol es apenas 28 Mj/kg.
4- Regulación Sobre Mezcla de Etanol y Gasolina
Brasil es el primer país que inició sus actividades con este enfoque y por tanto se vio en
la necesidad de crear las condiciones para promover la producción y uso del etanol y
posteriormente del biodiesel. La normativa más relevante de Brasil se lista a
continuación:
 En 1938, se expidió la Ley Nº 737 sobre la obligatoriedad de la adicción de
alcohol a la gasolina;
 En 1993, se expidió la Ley Nº 8.723, que dispone la obligatoriedad de la mezcla
de alcohol anhidro y gasolina;
 En 2000, se estableció el Decreto Nº 3.546, con el cual se crea el Consejo
Interministerial del Azúcar y del Alcohol (CIMA), para definir la política del
sector;
 En 2005, se pone en vigencia la Ley 11.097/2005, que establece porcentajes
mínimos de mezcla de biodiesel/diesel y define a la Agencia Nacional de
Petróleo como órgano responsable por la regulación;
 En 2005, se expide la Ley 11.116/2005, que establece el modelo tributario
federal y crea el concepto de “combustible social” para el biodiesel.
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Brasil cuenta con un rendimiento promedio de producción de caña de azúcar de 90110 toneladas por hectárea lo que hace este país el mayor en productividad por
hectárea de caña de azúcar. Obteniendo Brasil alrededor de 90 litros de etanol por
tonelada molida.
Una ventaja que podría tener la República Dominicana en comparación a Brasil es la
manera que es transportada la caña de azúcar, ya que Brasil utiliza camiones como
medio de transporte, los cuales tienen que recorrer largas distancias para su centro de
acopio, esto se traduce en alto costo en combustible y personal.
En la República Dominicana el transporte se realiza por vagones que son movidos por
un tren el cual usa leña/ carbón, traduciéndose esto en ahorro de combustible y mano
de obra.
REGULACIÓN SOBRE MEZCLA DE ETANOL Y GASOLINA EN LA REPÚBLICA
DOMINICANA
Las legislaciones para la mezcla de etanol y gasolina datan de la década de los 40, pero
no tuvo efectos concretos sino hasta los años 2000-2001, cuando se expidieron la ley
112 del 2000 para hidrocarburos, la ley 125 del 2001 para electricidad, que creó
incentivos para el uso de energías renovables, y el decreto 557 del 2002, que regula la
generación de energía en las plantas de producción de azúcar.
Finalmente en el 2002 se expidió el decreto 732, que creó incentivos específicos para
la producción de etanol. En el 2005 se sometió al congreso un proyecto de ley para el
desarrollo de fuentes de energía renovables y su régimen especial señala algunos
incentivos mas concretos, entre ellos tenemos; exención de 100% de los impuestos,
para la importación de maquinaria, equipo y accesorios, permisos para transferir el
50% de la inversiones hechas en el consumo interno de energías renovables al
impuesto a la renta y la garantía de mercado para las energías renovables.
Los proyectos a ser instalados en la República Dominicana en el marco de la Ley Sobre
Incentivo al Desarrollo de Fuentes Renovables de Energía (Ley No. 57-07), quedan
liberados del pago del impuesto sobre la renta, que actualmente es de un 25 por
ciento, durante un período de diez (10) años hasta el año 2020.
La Ley No. 57-07 y su Reglamento de Aplicación (Dec. Nº 202/2008), a modo general,
contempla los siguientes incentivos:
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a) La Direccion General de Impuestos Internos (DGII) ejecutara todo tipo de exención
de impuestos contemplados en la Ley No. 57-07, incluyendo el Impuesto a la
Transferencia de Bienes Industrializados y Servicios (ITBIS), que mediante Resolución
y/o Certificación apruebe o rechace la CNE, previa evaluación técnica y económica
sobre la lista inicial de equipos, partes, maquinarias y accesorios, contenidos en el
Párrafo II, del Articulo 9, de dicha ley, para la producción de energía y combustibles a
partir de fuentes primarias renovables.
b) La Direccion General de Aduanas (DGA) ejecutara todo tipo de exención de
impuestos arancelarios contemplados en la Ley No. 57-07, que mediante Resolución
y/o Certificación apruebe o rechace la CNE, previa evaluación técnica y económica
sobre la lista inicial de equipos, partes, maquinarias y accesorios, contenidos en el
Párrafo II, del Articulo 9, de dicha ley, para la producción de energía y combustibles a
partir de fuentes primarias renovables.
c) Tendrán derecho a descontar del Impuesto sobre la Renta, hasta el porcentaje fijado
por el Artículo 12, de la Ley de Incentivo al Desarrollo de Fuentes Renovables de
Energía y de sus Regímenes Especiales No.57-07, del costo de la inversión en equipos,
en que incurran los autoproductores, propietarios o inquilinos de viviendas familiares,
casas comerciales o industriales, que cambien o amplíen para sistemas de fuentes
renovables en la provisión de su autoconsumo energético privado y cuyos proyectos
hayan sido aprobados por los organismos competentes. Dicho crédito fiscal será
descontado en los tres (3) años siguientes al impuesto sobre la renta anual a ser
pagado por el beneficiario del mismo, en proporción del 33.33%, siempre en base a la
lista de equipos, partes, maquinarias y accesorios, contenidas en el listado de la Ley de
Incentivos a las Energías Renovables y Regímenes Especiales, marcada con el No. 5707, y al presente Reglamento.
5- Comercialización del Etanol
El primer paso para la comercialización del etanol es procesar el petróleo en las
refinerías del país, para ser distribuido a los mayoristas.
Paralelamente, la caña de azúcar es cortada y llevada a las destilerías, que en este caso
se propone el mismo ingenio azucarero, de donde se suministrará a los mayoristas.
Por último, los mayoristas hacen la mezcla de ambos combustibles. Los mayoristas
deben regirse según las leyes establecidas en el país para el uso en la mezcla de
gasolina y etanol (E10 y E5).
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Los mayoristas estarán encargados realizar las mezclas de
etanol/gasolina y de comercializar los diferentes detallistas
del país, ya que cada mayorista como son: Texaco, Shell, La
Isla y Puma son mayorista en el país, los cuales se vuelven
en minoristas a través de contratos con personas que los
representan en cada provincia del país.
6- Método de Extracción del Etanol
Para el proceso de extracción del etanol a base de la caña de azúcar, el primer paso es
el corte de la caña de azúcar, esta caña será transportada a los ingenios azucareros del
país.
En la extracción del jugo de caña de azúcar vamos a obtener el bagazo, este puede ser
utilizado en calderas para producir energía, puede ser utilizado por el mismo ingenio o
ser vendida a las empresas eléctricas. El jugo obtenido puede usarse para producir
azúcar o fermentar este jugo para la obtención de etanol, si se elige para producción
de azúcar podemos obtener melaza que tiene dos formas de uso, una de ellas para uso
agrícola, como suplemento alimentario y el otro para la producción de etanol.
Extracción
La extracción del jugo se lleva a cabo en los molinos y consiste en la compresión de la
fibra de caña entre cilindros de gran tamaño llamados mazas.
Los Molinos: Son estructuras compuestas por bases metálicas que brindan el soporte a
los ejes que mueven las mazas. Cada molino posee 3 mazas. Los molinos se colocan de
forma tal que la fibra que sale de un molino sea acarreada por un conductor
intermedio y entre a un siguiente molino, de esta manera se logra extraer la mayor
cantidad de sacarosa que contiene la fibra.
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Filtración
El jugo extraído en la molienda contiene mucho bagazo en suspensión, conocido
generalmente como bagacillo o cush-cush. Para eliminar este bagacillo los jugos se
pasan primero por filtros perforados con agujeros de 1 mm de diámetro. La forma más
común consiste en filtros horizontales fijos. Al pasar por el filtro el jugo se deposita en
un tanque en tanto que el bagacillo que ha sido separado se recoge por medio de un
conductor de raspador que lleva el bagacillo de nuevo a los molinos.
El jugo filtrado es bombeado hasta clarificador (si sólo se pretende obtener etanol).
Clarificación
El propósito del proceso de clarificación es separar las impurezas presentes en el jugo.
El jugo contiene una considerable cantidad de materia fina y coloidal en suspensión
que debe eliminarse para conseguir azúcares de alta pureza al final del proceso. En la
clarificación también se extraen algunos constituyentes solubles.
Los Clarificadores: Son tanques o depósitos de gran tamaño por los que el jugo circula
a una velocidad lo suficientemente lenta para que el precipitado producido por la
reacción del floculante y la materia orgánica se asiente en la parte inferior y pueda ser
extraído. El jugo clarificado es enviado a fermentar por medio de un sistema de
bobeo.
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Si se utiliza el jugo para la producción de etanol este pasa a ser fermentado en una
fermentadora donde se le adiciona una bacteria para acelerar la fermentación,
después de ser fermentado pasa al proceso de destilado, en el proceso de destilación
sale un subproducto que es la vinaza hasta hace poco se le consideraba como
contaminante, pero en la actualidad es usado para fertilizar las tierras sembradas de
caña o las grandes fábricas de fertilizantes las están usando para extraer fósforo ya
que tiene un alto grado de fósforo en su compuesto químico.
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Flujo de procesos de la producción de etanol a partir de caña de azúcar.
De la destilación podemos obtener dos tipos de alcoholes el hidratado que es el
recomendado para el uso de bebidas alcohólicas ya que su contenido de agua es del
9%, este tipo de alcohol es usado en la industria farmacéutica e industrias de bebidas
alcohólicas. Las causas que no se usa este tipo de alcohol como combustible es porque
la mezcla se separaría en una fase de gasolina pobre en alcohol y en una fase de agua
rica en alcohol; siendo el agua más pesada (densidad: 1.0) que la gasolina (densidad:
0.70 . 0.75), aquella se iría al fondo del tanque y llegaría primero al motor del vehículo
causando fallas en su operación.
Mientras el alcohol anhidro se obtiene sacándole mas agua al jugo fermentado, es el
recomendado para la mezcla con gasolina por su porcentaje en agua que es del 0.7%,
este porcentaje no afecta al motor de gasolina.
7- Demanda
El eje de la demanda tiene como principal consumidor de combustibles al sector
transporte, como parte de una mezcla con la gasolina en proporciones de entre un 5%
y un 10% (E5-E10).
La comercialización del etanol involucraría únicamente a los productores (biorefinerías
o destilerías) y a las empresas minoristas de distribución de combustibles (refinería,
Shell, Texaco,…), no interviniendo de manera directa el consumidor final.
Adicionalmente, resulta evidente que la pauta de consumo de etanol estará
condicionada a la trayectoria de consumo del derivado principal que es la gasolina.
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8- Cultivo de la Caña de Azúcar para la Producción de Etanol
La implementación de producción de etanol indudablemente requerirá la activación de
áreas tradicionales de cultivo de caña que actualmente se encuentran abandonas, así
como áreas que en otro momento fueron dedicadas a otros cultivos
8.1 Variedades de Caña
Las variedades seleccionadas para producir alcohol deben tener un alto número de
tallos y responder afirmativamente al uso de fertilizante, además de ser capaz de
aceptar el uso de aplicaciones de fertilizantes suplementarios para continuar su
período rápido de crecimiento hasta cerca del tiempo de cosecha. (Japa, 2008).
Estas variedades deben responder a madurantes químicos (POLARIS y ETHREL) de
manera que el crecimiento vegetativo pueda ser reducido muy rápidamente y los
azúcares depositados en los tallos no sean usados como energía para el prolongado
crecimiento vegetativo. Las variedades seleccionadas deben tener un completo follaje
de hojas verdes, seis semanas antes de la cosechas, cuando los madurantes químicos
son inyectados.
8.2 Fertilización de la Caña
La proporción en la aplicación suplementaria de fertilizantes fluctúa de 100 a 200 libras
de muriato de potasio por hectárea de aplicación. Fuertes fertilizaciones de fosfato son
aplicadas con la semilla en el momento de la siembra para estimular el rápido
crecimiento de las raíces y el desarrollo de los tallos. La aplicación total de NPK fluctúa
de 400 a 600 lb. de N / hectárea, de 200 a 400 lb. de P2O5 / hectárea y de 400 a 800 lb.
de K2O / hectárea.
8.3 Condiciones Óptimas de Humedad
Las aplicaciones suplementarias de fertilizante son reguladas para cuando las
condiciones más favorables de humedad existan. Son aplicadas irrigaciones
suplementarias para prevenir que la humedad se convierta en un factor limitante de
crecimiento determinado.
En la fabrica Sao Luiz (Dedini, Brasil) se hicieron pruebas sobre largas secciones de
plantas de caña usando múltiples aplicaciones de fertilizantes desde avión, con una
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nueva variedad, CO 775, e irrigaciones suplementarias por rociadura. Esto aumentó el
rendimiento de la caña de 80 toneladas por hectárea por año a 177 toneladas /
hectárea/ año, con significantes reducciones en costo por litro de alcohol producido.
De acuerdo con Capriles (2008) los mejores rendimientos de caña de azúcar son
producidos donde se lleva un balance gráfico de agua, tomando en consideración la
capacidad de almacenaje de agua del suelo en lo profundo de las raíces, la evaporación
desde una superficie libre de agua y el agua suplida, ya sea por lluvia o por irrigación.
8.4 Maduración
El proceso de acumulación de sacarosa en el tallo es llamado maduración y para ello se
requiere una relativa disminución de la velocidad de crecimiento a fin de que los
azucares producidos en la actividad fotosintética se acumulen. Del adecuado manejo
de los factores que favorecen tanto el crecimiento en la primera etapa del cultivo,
como la acumulación de sacarosa, podemos lograr la máxima cantidad de tonelada de
azúcar por hectárea, que es función del tonelaje de caña y del rendimiento industrial
(porcentaje de sacarosa).
8.5 Operaciones Agrícolas
La caña que se siembra para la producción de etanol deberá alcanzar en promedio de 5
corte y cuando ocurra la erradicación de la caña (último corte), enseguida se apilará la
paja, quemándola, entonces se realizan los trabajos en el siguiente orden: Corte,
Cruce, Rastra y Surcado; en las zonas donde se hace el subsuelo, este se efectúa casi
siempre antes del cruce. La preparación del terreno es un 90 % con tracción mecánica,
mientras que el 10% es realizado con tracción animal. Después de preparado el
terreno, este está listo para la siembra de la nueva caña (20% del área de caña). (John,
2007)
En cuanto a las Operaciones Agrícolas destacamos aun cuando la cosecha es en verde
la aplicación del borbojo y los cogollos de caña para conservar la tierra, ya que esto
forma una capa orgánica gruesa de alrededor de 2 a 4 pulgadas de espesor.
En cuanto a la siembra de caña o cultivo se destaca la aplicación de cachaza rica en
materia orgánica la cual viene a mejorar las propiedades físicas del suelo así como
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elevar la humedad del mismo. El surco es hecho a una profundidad de 20 a 30 cm, con
espacio de unos 5 píes entre hilera.
8.6 Sistema de cosecha de la caña
Ponderando las informaciones documentales estadísticas, referencias empíricas
disponibles, así como considerando lo limitado de las informaciones suministradas por
los productores privados, y las observaciones directas se considera que actualmente la
agricultura cañera está mecanizada (uso intensivo de maquinaria para la producción y
cosecha de la caña de azúcar) en aproximadamente un 30% del total de las tierras
sembradas de caña y en explotación.
La mecanización de la agricultura cañera garantizará no sólo la supervivencia de la
actual industria, sino los programas de expansión para un máximo aprovechamiento
de las áreas dedicadas a este cultivo. Una pequeña proporción de la totalidad de caña
es quemada para el corte manual, siendo el rendimiento de corte manual, que
representa el 85% del total cosechado, en promedio de 1.5 TM.- hombre / día . (8 hrs.)
y el mecánico de 30 TM.- máquina / hora, (Sosa, 2007).
8.7 Calidad de la caña de azúcar para la producción de Etanol
Con excepción de la variedad de caña, el más importante factor de calidad, existen
otros factores que influyen directamente en la calidad de la caña de azúcar como
materia prima para la producción de alcohol. Algunos de estos factores pueden tener
influencia en mayor o menor grado, tales como; el contenido de impurezas vegetales y
minerales y la deterioración después de la cosecha, pero ningunos tienen mas
influencia que las condiciones climáticas.
La caña ideal para la producción de alcohol debe de estar, en la época de cosecha, en
su punto optimo de madures, ser fresca, con el tiempo entre el corte y la molienda de
un máximo de 24 a 48 horas y limpia, exenta de impurezas minerales y vegetales. Con
tiempos superiores a ese período, la deterioración de la caña puede producir grandes
pérdidas de azúcar, que pueden ser mayores que 5%.
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En cuanto a las impurezas vegetales y minerales, estas tienen un papel negativo en el
proceso de producción de alcohol que va, entre otros, desde el aumento del desgaste
de los equipos hasta la mayor probabilidad de infección del proceso fermentativo.
La caña no debe estar contaminada por microorganismos, los cuales acostumbran
adherirse a la misma a través del suelo cuando la caña está húmeda, contaminada por
el agua de lavado de la caña o por el aire.
La cantidad de microorganismos posible está en dependencia directa del sistema de
corte, carga y transporte, así como el tiempo transcurrido entre corte, transporte y
molienda, además de la temperatura y humedad del aire.
La eficiencia o productividad en la fabricación del alcohol empieza en la calidad de la
materia prima. Si hiciéramos un análisis sobre la deterioración de la caña después del
corte, enfocándose los puntos de relevancia para la producción de alcohol, se llegaría a
la conclusión básica de que no existe diferencia, en términos de calidad, si la caña de
azúcar va a ser empleada como materia prima para la producción de alcohol o de
azúcar.
8.8 Potencial de producción de alcohol de diferentes Cultivos
Desde el punto de vista potencial, la producción de Etanol a partir de la caña de azúcar
también resulta muy atractiva, debido a la productividad que puede obtenerse, como
se aprecia en el cuadro siguiente donde se relaciona este índice para diferentes
cultivos.
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Potencial de Producción de Alcohol de Diferentes Cultivos.
En resumen, la caña de azúcar puede ser considerada como la fuente más eficiente
para la producción de alcohol combustible a escala industrial, a partir de productos
agrícolas. El hecho de que el bagazo resultante del proceso puede ser usado además
como fuente energética para hacer funcionar la destilería, brinda un beneficio
adicional para un óptimo balance energético en comparación con las otras materias
primas.
Potencial de la agroindustria cañera en República Dominicana.
Total de tierras con vocación cañera son de 300,000 hectáreas, estas tierras pueden
ser utilizadas para la producción de etanol en la República Dominicana como parte de
reemplazar el 10% del combustible fósil consumido a nivel nacional por el uso de
etanol.
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PERÍODO DE ZAFRA
En nuestro país se destacan dos regiones cañaverales con zafras en distintos períodos,
debido a la situación climática de estas regiones.
• Sur, Central y Este -------------Diciembre - Mayo (95% de la producción).
• Norte-------------------------------Mayo - Agosto (5% de la producción).
Esta información nos podría ayudar a seleccionar mejor el lugar de la planta
destiladora para el procesamiento del etanol, como resultado tenemos que en el Sur,
Central y Este desde principios de diciembre hasta mayo tenemos el 95% de la
producción de caña de azúcar del país.
CARACTERÍSTICAS Y PRODUCTIVIDAD AGRÍCOLA DE LA CAÑA DE AZÚCAR
En el país los rendimientos agrícolas varían de acuerdo por regiones de 60 toneladas
por hectárea, lográndose los mejores rendimientos en el Ingenio Cristóbal Colon del
Grupo Vicini.
La tonelada de caña de azúcar pueden alcanzar desde 160 hasta 220 libras de azúcar
por toneladas, siendo en el Central Romana, debido a la eficiencia operacional, donde
se logra valores aun más altos.
Las Fibras en la región sur, central y este varían entre 14 y 18%, mientras en el norte
alcanzan valores menores, promediando 13%.1
Características Óptimas del Jugo de Caña
1
Análisis de la Demanda de Caña de Azúcar para la Industria del Etanol en la República Dominicana, Kalvin January
.
Bencosme López, Zamorano, Honduras, diciembre de 2008
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Este cuadro, nos muestra el rendimiento que el país está teniendo por hectárea y las
deseadas comparadas con las que tiene Brasil. Se puede apreciar que el país está por
debajo del rango deseable.
10- Resultados Producción de Etanol
Para llevar acabo este trabajo se procedió a obtener el costo de producción en que se
incurre al producir un litro de etanol, así como también rendimientos, tierra necesaria
para cubrir los diferentes tipos de escenario del E5-E10, se determinó la
comercialización y ahorro monetario en divisas que podría utilizar el gobierno con la
implementación de los agrocombustibles.
Costo de producción por litro obtenido.
El cuadro nos muestra la cantidad de litros que se obtienen por una tonelada de caña
de azúcar procesada y el costo total para la producción de etanol para una tonelada de
caña de azúcar, el costo total se obtuvo median la información provista de la empresa
Forbes Energy, el cual nos dio el costo de $0.23 por litro de etanol procesado.
La caña de azúcar es el cultivo con el más bajo rendimiento por hectárea, pero es el
mayor en rendimiento en litros de alcohol por tonelada.
La caña de azúcar puede ser considerada como la fuente más eficiente para la
producción de alcohol combustible a escala industrial, a partir de productos agrícolas.
El hecho de que el bagazo resultante del proceso puede ser usado además como
fuente energética para hacer funcionar la destilería, brinda un beneficio adicional para
un óptimo balance energético en comparación con las otras materias primas.
Con la implementación del etanol al carburante tradicional se ayudará a reducir las
emisiones de gases que contaminan la atmósfera. Es bueno resaltar que la mayoría de
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los vehículos fabricados desde el año 1990 pueden utilizar E-10, sin tener que hacer
modificación alguna al motor.
Margen de contribución de azúcar para venta nacional vs exportada.
República Dominicana
Azúcar de Exportación
Medidas/Centavos de Dólar
Lb. de Azúcar/$
Lb. de Azúcar/$
Precio de venta
0.2496
0.2257
Costo de Producción/Libra
0.1924
0.1924
Margen de Contribución
0.0572
0.0333
Podemos observar que el mayor margen de contribución por libra de azúcar vendida
es mayor para venta nacional que el azúcar exportado siendo el costo de producción el
mismo para dicho producto. 2
Margen de contribución de Etanol para venta nacional vs exportada.
El margen de contribución es mayor para el etanol exportado, esto debido al precio
que existe en el mercado, este tipo de combustible es cotizado en la bolsa de Chicago
(CIBOT).
2
Análisis de la Demanda de Caña de Azúcar para la Industria del Etanol en la República Dominicana, Kalvin January
Bencosme López, Zamorano, Honduras, diciembre de 2008
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11- Análisis financiero de la producción de Etanol
La República Dominicana necesita producir 68, 985,000 galones de etanol anualmente
para poder cubrir la demanda estimada del E5 (95% gasolina, 5% etanol) lo cual
representa un área de 88,990.65 hectáreas destinadas a caña de azúcar representando
un ahorro de US$269,041,500.00 por año debido al precio del etanol.
Por consiguiente, para cubrir la demanda del E10 se necesitaría producir 137, 970,000
galones de etanol por año, lo cual representa un área de 124,337.25 hectáreas por
año, esto representa un ahorro de US$ 538, 038,000 anual.
E5
(95% gasolina/5%Etanol)
Demanda
(gal./año)
de
etanol 68, 985,000.00
Área Cultivada Necesaria
( Hectáreas)
Ahorro Anual (US$)
E10
(90% gasolina/10%Etanol)
137, 970,000.00
88,990.65
124,337.25
269,041,500.00
538, 038,000.00
El ahorro por año debido a la utilización de etanol fue estimado con base en los precios
de la gasolina y del etanol de: US$5.84 por galón de gasolina y US$1.94 por galón de
etanol.
Bajo los supuestos descritos anteriormente es necesario actualizar los datos, precios y
realizar un análisis de sensibilidad a cambio en los precios por la fluctuación del precio
del azúcar en el mercado mundial y determinar la viabilidad del proyecto con los
indicadores VAN, y TIR en el aspecto Financiero y Económico
Es muy importante comprobar el rendimiento por hectárea de la caña de azúcar, el
contenido de sacarosa promedio de las variedades de caña sembradas o sembrar.
También es importante incluir las correcciones fiscales en el estudio.
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Otro aspecto a considerar en el análisis es la provisión de energía eléctrica del ingenio
para su propio consumo o distribución este tema sería a posterior cuando se estime
oportuno realizar una inversión y proyecto de cogeneración.
12- Valoración Económica De Un Ingenio Productor De Etanol De 30,000
Ton./Año
Área cultivable de caña:
500Ha. (área mínima para que sea rentable)
Tiempo de Zafra:
200Días/año
Producción
Etanol:
30.000Ton. /año (60 Ton. /Ha.)
Inversión estimada para el ingenio: ------------------------ Por definir.
Inversiones industriales
•Caldera Acuatubular de Biomasa. Biocombustible: bagazo.
•Sistemas de filtrado y de clarificación de jugos.
•Turbogenerador de energía eléctrica.
•Depósitos para calentamiento y para fermentación del jugo.
•Destilería de alcohol hidratado.
•Deshidratadora de alcohol para obtención de alcohol anhidro combustible.
•Planta de desmineralización de agua por Osmosis inversa.
•Laboratorio de control de procesos.
•Otros.
Plan Agrícola
El proyecto agrícola tiene como principal objetivo implantar unas 500 has. de caña
de azúcar para la producción de etanol y energía eléctrica.
Puntos de Trabajo
•Diseño de la instalación.
•Estudio de impacto ambiental.
•Estudios de mercados.
•Evaluación de factibilidad de concentración de vinaza como biofertilizante.
•Estudios de utilización de otras biomasas en la caldera.
Inversión en maquinaria para el campo
Por cada 50 ha.: (28.300 USD) ------------------------------- 283.000 dólares.
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Coste producción por tonelada (US$16.10) ------------- 483,000 dólares/año.
(Capital de trabajo)
Coste de la obra civil--------------------------------------------- Por definir.
Depreciación instalación y maquinaria --------------------- Por definir.
Retorno de inversión --------------------------------------------- Por definir.
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ESTUDIO PRELIMINAR PARA PRODUCIR ETANOL DE LA CAÑA

Transcripción

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