Jatropha - CODESIN MX

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Jatropha - CODESIN MX
1
Compendio de paquetes
tecnológicos para el
establecimiento de la
cadena agroindustrial de
Jatropha curcas en el
noroeste de México
2
3
Indice
1. Vivero
.................................................................................6
2. Agronómico norte Sinaloa......................................................21
3. Agronómico centro Sinaloa....................................................42
4. Agronómico sur Sinaloa.........................................................54
5. Agronómico sur Sonora.........................................................66
6. Agronómico norte Nayarit......................................................74
7. Harina y aceite.......................................................................97
8. Alimentos camarón................................................................104
9. Alimentos tilapias...................................................................119
10. Alimento aves.........................................................................134
11. Alimentos borregos................................................................140
12. Biodiesel.................................................................................145
13. Pellets.....................................................................................173
14. Almacenamiento de semillas..................................................180
15. Ácidos húmicos.......................................................................194
16. In-vitro......................................................................................210
17. Esquejes..................................................................................217
18. Cadena agroindustrial y paquetes de negocios......................227
4
5
I. INTRODUCCIÓN El estado de Sinaloa, a través del Consejo para el Desarrollo Económico de Sinaloa (CODESIN), impulsa una nueva visión de desarrollo basada en la innovación y orientada a fortalecer y generar en el estado, el capital humano, el conocimiento, la investigación, el desarrollo tecnológico, conectando estas capacidades con el sector productivo y el mercado para la generación de nuevos productos, servicios y negocios basados en el conocimiento, asi como la solución de las principales problemáticas en la región. Por este motivo, el CODESIN decidió impulsar, liderar y coordinar un proyecto de alto impacto en el desarrollo regional con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y de Fundación Produce Sinaloa (FPS) titulado:“Desarrollo sustentable de la cadena agroindustrial de Jatropha curcas, para el rescate de la zona serrana marginada del noroeste de México” con alcance en los estados de Sonora, Sinaloa y Nayarit, y con la participación interinstitucional del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C. (CIAD) con tres unidades: Culiacán Mazatlán y Hermosillo, la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS) con dos facultades: Ciencias Químico Biológicas y Medicina Veterinaria y Zootecnia, el Instituto Politécnico Nacional con el Centro de Investigación interinstitucional para el Desarrollo Integral Regional Unidad Sinaloa (CIIDiR), el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), con una inversión aproximada de $19 mdp. Cabe hacer mención que cada una de las instituciones anteriormente descritas ha establecido vínculos con otros grupos de investigación, nacionales e internacionales, que permitieron el cumplimiento de los objetivos del proyecto. El diseño e implementación de sistemas de producción sostenibles de Jatropha curcas para el desarrollo social, económico y ambiental de las comunidades localizadas en las zonas de pie de sierra de los estados de Sonora, Sinaloa y Nayarit, con impacto en el desarrollo de los sectores agrícola, pecuario e industrial (aceiteras, harineras, biocombustibles, biofertilizantes) del noroeste de México, mediante el establecimiento de paquetes agronómicos, la optimización y estandarización de métodos a nivel laboratorio y piloto para la obtención de aceite, elaboración de biodiesel, bioturbosina, glicerina, harina para alimentos balanceados, pellets energéticos y ácidos húmicos, para integrar y consolidar una nueva cadena productiva en la región fue el objetivo principal de este proyecto. En este documento se integran los resultados obtenidos para cada uno de los eslabones de la cadena productivade Jatropha curcas mostrando que es una opción para el desarrollo regional en el Noroeste de México. La cadena agroindustrial de Jatropha curcas propuesta consiste en la generación de plantas por métodos in vitro para cultivos de clones y generación de plantas por semillas seleccionadas en invernadero, plantación en campo, manejo del cultivo, cosecha del fruto y obtención de la semilla, generación de diferentes productos con valor agregado como son: la extracción de aceite y obtención de pasta para generar proteína enriquecida. El primero con fines bioenergéticos, transformándolo a biodiesel, bioturbosina y glicerina, y el segundo para la elaboración de alimentos balanceados para camarón, tilapia, ganado ovino y aves. El fruto de la Jatropha curcas genera cascarilla que en combinación con la testa de la semilla se pueden producir pellets energéticos que remplazan el uso de leña 6
como medio de combustión en las comunidades próximas a los cultivos o para su exportación a los países europeos, de la testa de la semilla también se pueden obtener ácidos húmicos, utilizados como mejorador de suelos en la producción hortícola de la región. Este proyecto tiene componentes que incentivan la investigación, el desarrollo tecnológico y la innovación con el desarrollo de productos como los pellets energéticos, la generación de los ácidos húmicos, biodiesel bajo procesos de una nueva tecnología y el potencial de la producción de bioturbosina, formado científicos, profesionales y técnicos especializados en la industria del aceite, los biocombustibles, los alimentos para consumo animal y el cultivo de J. curcas. Se presenta a continuación un diagrama del proceso integral que se siguió en el proyecto para poder alcanzar la sustentabilidad del mismo a partir del cultivo y propagación de la Jatropha curcas. Figura 1. Diagrama del Proceso Integral del Proyecto JC
Los resultados del proyecto plantean oportunidades de desarrollo económico y social en sitios de alta marginación, a través de la incorporación de innovaciones tecnológicas locales que permitan la consolidación de una nueva cadena agroindustrial en regiones con alto impacto social, implementando sistemas de producción agrícola e industrial sustentables que pueden ser replicados en cada sub‐región de Nayarit, Sinaloa y Sonora, permitiéndoles contribuir en su propio desarrollo económico. En este documento se muestran también los modelo de negocio para el establecimiento de la cadena productiva de Jatropha curcas con una evaluación financiera a partir de los resultados obtenidos. 7
Paquete tecnológico para la producción de Jatropha curcas en vivero
Dra. Norma Elena Leyva López*
INTRODUCCIÓN
Es prioritario obtener un sustituto viable a los combustibles fósiles, que además de
tener beneficios ambientales, sea económicamente competitivo y que se pueda
producir a gran escala. En este sentido, los biocombustibles pueden ser una muy
buena alternativa.
Además, con respecto al impacto ambiental presentan grandes ventajas:
reducen significativamente la emisión de gases contaminantes y promueven la
fijación de CO2 (dióxido de carbono). Por ejemplo, la producción y uso de biodiesel
genera al ambiente alrededor de 41% menos gases de efecto invernadero que los
producidos por su equivalente energético, el diesel.
Para la producción de biodiesel de origen vegetal, idealmente, se debe de
contar con materias primas con alto contenido de triglicéridos provenientes de
cultivos no comestibles de manera tradicional, que hayan sido cultivados en suelos
no aptos para la producción de alimentos y cuyos requerimientos de agua sean
mínimos.
Diversos estudios han demostrado que J. curcas es una excelente
alternativa para la producción de biodiesel. J curcas es nativa de México y
Centroamérica y se encuentra ampliamente distribuida en todo el mundo.
Es un arbusto oleaginoso capaz de rehabilitar suelos degradados y es
fácilmente adaptable a diferentes clases de suelos áridos, arenosos y de temporal.
El gran reto de la producción de biocombustibles es bajar los costos de producción
(0.55 centavos de dólar, comparado con 0.46 dólares por litro de diesel,
Departamento de Energía de Estados Unidos, 2006).
Una alternativa para disminuir el costo es incrementar la rentabilidad
económica del cultivo utilizando biotipos de alto rendimiento y alto contenido de
aceite de la semilla; y particularmente, incrementando el valor agregado del
sistema-producto mediante la búsqueda de alternativas de utilización de la pasta
residual de la extracción del aceite de semillas de J. curcas no tóxicas nativas de
México.
La pasta residual puede ser utilizada como alimentación animal ya que
posee un alto contenido proteico. También presenta un potencial nutracéutico1 y
farmacéutico, como la obtención de péptidos2 bioactivos.
Adicionalmente, la cápsula drupácea (leñosa) de esta planta puede ser
empleada como ingrediente en alimentación animal, mientras que la cascarilla de
la semilla puede ser empleada como fuente de compuestos fenólicos y
antioxidantes.
*
Instituto Politécnico Nacional, Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral
Regional (CIIDIR)-Sinaloa. Colaboradores: Dr. Jesús Méndez Lozano, Dra. María Elena Santos Cervantes,
Dra. María de los Ángeles Espinoza Verduzco, M.C. Jesús Alicia Chávez Medina, M.C. Marela Guadalupe
Espinoza Mancillas, Biol. Zeiby Machuca López.
1
Nutracéutico: alimento, o ingrediente del mismo, que proporciona un beneficio probado a la salud humana.
2
Péptidos: son moléculas formadas por la unión de varios aminoácidos o el enlace triple con una conjugación
de ADN (ácido desoxirribonucleico).
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A pesar del enorme interés sobre este cultivo a gran escala, aún existe
poca información sobre diversos aspectos como su variabilidad genética,
expresión génica, rendimiento y productividad.
En Sinaloa existe un gran potencial para la producción, desarrollo, gestión y
evaluación de combustibles alternativos (en específico biodiesel), principalmente
por la amplia extensión de terreno agrícola de temporal (600 mil hectáreas) que
podría ser utilizada para la plantación de cultivos energéticos.
El desarrollo sustentable del cultivo extensivo e industrialización de
Jatropha curcas no tóxica para la obtención de biodiesel y co-productos proveería
de un sustento viable que permitiría el desarrollo económico sostenido de
comunidades marginadas y de alta pobreza.
Uno de los principales retos del cultivo extensivo de J. curcas es la
disponibilidad de plantas de calidad fitosanitaria, genética (alta productividad y
tolerancia a enfermedades) y de alta sobrevivencia en campo. J. curcas se puede
propagar tanto de manera asexual (estacas) como por semilla. El más utilizado en
siembras comerciales es por semilla.
El éxito de una plantación comercial dependerá de la selección del material
a plantar, por lo que la semilla debe provenir de huertos que hayan demostrado
alto rendimiento y contenido de aceite de la semilla bajo las mismas condiciones
de irrigación y fertilización que se estén proponiendo para la futura plantación.
En este documento se describirán los pasos a seguir para la elaboración de
plantas de J. curcas libres de patógenos y de alta productividad en dos sistemas:
charola y bolsa.
CONDICIONES DE VIVERO PARA PRODUCCIÓN DE PLANTA
El vivero para la producción de plantas de Jatropha debe estar instalado en un
terreno plano y de preferencia con una ligera inclinación para facilitar el drenaje y
evitar inundaciones. Debe contar con acceso a una fuente permanente de agua
limpia para realizar los riegos en épocas de escasa precipitación
Si el terreno presenta irregularidades debe ser nivelado en el sentido del
riego para que las bolsas o charolas con plantas puedan colocarse de manera
adecuada en posición vertical.
Existen varias formas de preparar el suelo para la plantación. Es muy útil
colocar piedra fina entre las camas para evitar el desarrollo de maleza y facilitar el
desplazamiento de los trabajadores entre las camas. Se recomienda aplicar un
fungicida 10 días antes de la siembra en el suelo previamente húmedo y soleado.
Todos los implementos agrícolas y el área de trabajo deben ser
desinfectados con cloro antes de iniciar la construcción del vivero y producción de
plántula.
Una vez preparado el terreno, en el diseño del vivero se debe contemplar
espacios entre camas para el desplazamiento de los trabajadores durante todas
las labores del vivero: fertilización, podas, extracción y rotación de plántula, entre
otros.
Infraestructura mínima requerida
Los viveros para la reproducción de plantas de jatropha pueden ser desde muy
rústicos hasta muy tecnificados. Se requiere de la elaboración de dos camas a
9
nivel del suelo (para bolsas) o una banca a 60 cm (centímetros) de altura del suelo
(para charolas) de 1.6 metros de ancho y 45 metros de largo para la reproducción
de plantas necesarias para 10 hectáreas (aproximadamente 1800 plantas por
hectárea, 18 mil en total).
Las camas se pueden elaborar con varilla delgada que se clava al suelo y
en el perímetro se puede colocar alambre o malla 6 x 6 (de cuadro chico), para
sujetar las plantas a la cama. Debe dejarse una separación de 1 metro entre cada
cama.
Para la reproducción de planta en charola se requiere de la construcción de
bancas tipo invernadero de PTR para mantener las plantas a una altura
aproximada de 1 metro. También se pueden utilizar ladrillos para levantar las
charolas del suelo. El riego puede ser manual con manguera o mediante la
instalación de un sistema de riego por aspersión.
Se debe colocar mallasombra para evitar daños por el sol, esta debe ser
retirada gradualmente antes de llevarse las plantas al campo. También se pueden
colocar las camas y/o las bancas en la sombra de los árboles, ahorrándose el
costo de la mallasombra.
PATRONES Y VARIEDADES
La planta de Jatropha curcas se puede propagar sexualmente por semilla y
asexualmente por partes vegetativas (esquejes), también se le puede propagar a
través de injertos (experimentalmente). Sin embargo se recomienda más al uso de
semilla, debido a que las plantas propagadas a partir de semilla muestran un
desarrollo más rápido y un sistema radicular más fuerte.
Las plantas propagadas vegetativamente son más precoces en producción
pero su sistema radicular es muy débil por ausencia de la raíz principal, causando
volcamiento de la planta por el peso de la misma y la pérdida de la cosecha a falta
de un anclaje adecuado.
Cuando el cultivo se va a propagar por semilla, es necesario conocer el
biotipo y las principales características de las plantas productoras de semillas para
que reciban un adecuado tratamiento, con la finalidad que puedan crecer bien
conformadas, uniformes y con alta producción.
Preferentemente, las semillas deben ser adquiridas de campos productores
oficiales. En caso de no contar con campos productores de semillas oficiales, se
puede suplir esta carencia haciendo una buena selección de las plantas madres (a
partir de las cuales se obtendrá la semilla).
La selección debe ser por tamaño, prefiriendo las semillas más grandes
[menores a 11 mm (milímetros)], preferentemente deben haber sido cosechadas
recientemente o conservadas bajo condiciones adecuadas de temperatura y
humedad como máximo tres meses, libres de daños mecánicos e insectos.
El tiempo y las condiciones de almacenamiento de la semilla de Jatropha
curcas afecta su germinación debido a su alto contenido en aceite.
Para la reproducción de plantas de jatropha en Sinaloa se cuenta con
cuatro biotipos que han mostrado una buena adaptación a las condiciones
edafoclimáticas (relativo al suelo y al clima) locales.
Se cuenta con los biotipos Sinaloa [que ha sido cultivado en el centro del estado
de Sinaloa por investigadores del Centro de Investigación en Alimentación y
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Desarrollo, A.C. (CIAD)-Culiacán]; y tres que son provenientes de Puebla, Morelos
y Veracruz, que se establecieron como árboles donadores de semilla en el campo
Experimental Miguel Leyson de la Asociación de Agricultores del Río Sinaloa
Poniente por investigadores del Centro Interdisciplinario de Investigación para el
Desarrollo Integral Regional (CIIDIR)-IPN, unidad Sinaloa.
ESTABLECIMIENTO Y PRODUCCIÓN
El inicio de la producción de planta lo determinan las condiciones climáticas. No es
posible iniciar en el invierno cuando todavía las temperaturas son bajas, ya que
jatropha requiere de temperaturas de 27 a 40 °C (grados centígrados) para un
buen desarrollo.
Al inicio de la primavera, siempre y cuando la temperatura mínima no sea
menor a los 18 °C, es cuando se debe iniciar con la siembra en vivero.
Lo más recomendable es iniciar con la preparación del terreno y las
instalaciones del vivero de enero a marzo, y así iniciar la siembra en abril.
La meta en la producción de planta es que estén listas para transplantar
con las primeras lluvias, que puede ser desde junio en la zona serrana de Sinaloa.
Lo ideal es que las plantas de jatropha estén en el vivero por tres meses.
Adquisición de insumos
El tipo de insumos utilizados depende si se utiliza charola o bolsa para la
reproducción de plantas.
Cuadro 1. Insumos necesarios para la reproducción en charola de 18 mil
plantas para 10 hectáreas, ya incluyendo 15% de pérdidas por fallas en
germinación, ya que solo se requieren 1600 plantas por hectárea.
CHAROLA
Cantidad
Unidad
Insumo
15
Sacos
Peat moss
7.5
Sacos
Perlita
7.5
Sacos
Vermiculita
9
kilogramos
Fertilizante multicote
750
Gramos
Fungicida (Captán)
600
Litros
Agua
300
Charolas
Charolas de unicel de 60
cavidades
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Cuadro 2. Para la siembra en bolsa es importante hacer la mezcla por partes,
se sugiere se haga para 1800 bolsas, de tal manera que se tiene que repetir
10 veces la misma mezcla para completar las 18 mil.
BOLSA
Cantidad
Cantidad
por
Unidad
Insumo
Total
mezcla
150
15
Carretillas
Tierra muerta de río (limoarenosa)
60
6
Sacos
Peat moss
45
4.5
sacos
Perlita
6000
600
Gramos
Fungicida (Captán)
30
3
kilogramos
Fertilizante Tripe 17
18,000
1800
Bolsas
Bolsa de vivero negra de
16X15 cm de 2 milésimas de
espesor
Mezclar perfectamente con la ayuda de pala y sin agregar agua. Es muy
importante que la mezcla quede de estructura arenosa, suelos muy pesados
pueden afectar la emergencia de la planta al germinar la semilla.
Llenado de charolas
El llenado de las charolas se realiza con la mezcla previamente humedecida y
hasta el tope de la charola, se puede realizar manualmente. Se deben dar
pequeños golpes hacia abajo para que el llenado de la charola sea uniforme y sin
burbujas de aire.
Llenado de bolsas
El llenado de las bolsas se realiza manualmente con la mezcla preparada en seco
(sin agua). Las bolsas se deben de llenar hasta dos terceras partes del volumen y
el riego se realiza después de la siembra de la semilla. Las bolsas deben tener un
orificio en el fondo para favorecer el drenado del exceso de agua de riego.
Siembra de semilla
Antes de realizar la siembra, la semilla debe ser tratada con un fungicida de
amplio espectro, en este caso se recomienda pentaclor/pentacid en solución al
10% [10 mL (mililitros) de pentaclor y 10 mL de pentacid por litro) por cada 5 kg
(kilogramos) de semilla.
Una vez llenas las charolas y las bolsas con la mezcla de germinación, se
debe sembrar manualmente la semilla, una por cada cavidad o bolsa, con la parte
apical hacia abajo (punto blanco de la semilla) a 1 o 2 centímetros de profundidad.
El sustrato de la semilla recién plantada, ya sea en bolsa o charola, debe
estar siempre húmedo, si es necesario regar una o dos veces diarias, depende de
la humedad del ambiente.
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Distribución de plantas dentro del vivero
Tanto las charolas como las bolsas se deben colocar en una superficie
completamente plana y uniforme. Las charolas se colocarán en filas de cuatro y
con una separación de 10 centímetros a lo largo de la bancas de 45 metros de
largo construida para este propósito. Visualmente debe observarse como una
siembra a doble hilera (dos charolas) con la separación en medio.
Las bolsas ya con la mezcla de germinación y con la semilla sembrada se
colocará en las camas elaboradas con varilla clavada al suelo y delimitada con
alambre o mallalac 6 x 6, para sujetar las plantas a la cama. Debe dejarse una
separación de 1 metro entre cada cama para facilitar las labores de riego,
fertilización, poda, entre otras.
Riego
El riego puede ser manual con manguera o mediante la instalación de un sistema
de riego por aspersión. Durante los primeros 15 días el riego debe ser por la
mañana y por la tarde parea asegurar humedad a la semilla durante su
germinación. Posterior a la germinación solo se realiza un riego por día.
Germinación
Las semillas de jatropha deben ser tratadas con un fungicida de amplio espectro
(pentaclor/pentacid en solución al 10%). La semilla se debe mantener muy
húmeda en charolas por un período de 12 a 24 horas a 37 °C.
Posterior a este pretratamiento se realiza la siembra en charolas o en
bolsas, la semilla debe germinar en seis a 15 días. El porcentaje de germinación
depende del origen de la semilla, calidad fitosanitaria, tipo de sustrato y
condiciones ambientales.
Manejo fitosanitario
Se recomienda revisar diariamente la plantación para evitar el establecimiento de
plagas y enfermedades, observando a detalle hojas y tallos en la búsqueda de
síntomas que pudieran sugerir algún daño.
En el vivero de Jatropha se pueden observar mosquita blanca (Bemisia sp.)
y araña roja (Tretranychus sp.), ambas controlables con aplicación del producto
Actara. También se puede observar la presencia de topos (Talpa sp.) devorando el
follaje y en algunos casos la plántula completa, el uso de pastillas gaseosas
(topicidas) los ahuyenta, estas se deben utilizar cada tercer día hasta no
observarlos.
Durante el período de la producción de plántula de jatropha, sobre todo con
lluvias, se pueden presentar daños en el tallo asociados a hongos y bacterias
como: Rhizoctonia solani, Fusarium solani, Lasiodiplodia theobromae,
Colletotrichum capsici, Colletotrichum gloeosporoides, Fusarium equiseti,
Rhizoctonia bataticola. Alternaria alternata, Pectobacterium sp.
Para el manejo de estos patógenos (que produce enfermedad) se
disminuyó la frecuencia de riego (cada dos o tres días) y se aplicaron los
productos Previcur, Pentaclor y Amistar, de acuerdo a las instrucciones del
proveedor.
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Nutrición
Existe muy poca información sobre los requerimientos nutricionales de jatropha
durante las primeras etapas de desarrollo. Debido a que la meta es producir
plantas con mayores posibilidades de sobrevivencia en campo, se utilizaron
algunos enraizadores (raizal) para promover la formación de raíces laterales y
algunos nutrientes para favorecer la formación de raíces y el desarrollo de tallos
gruesos.
Se recomienda separar la nutrición de las plántulas de Jatropha se en tres
etapas.
La primera va dirigida a la formación de un sistema radicular bien
fortalecido, la segunda al crecimiento foliar y la tercera al engrosamiento del tallo.
ETAPA INICIAL
Se inicia cuando la planta tenga 12 días de emergida, con aplicaciones cada tres
días con NPK (nitrógeno, fósforo y potasio) 4-45-15 hasta que la planta tenga un
mes de germinación.
ETAPA INTERMEDIA
Se aplica a posterior al primer mes de germinación, con aplicaciones cada tres
días del fertilizante NPK 22-10-25 por un período de 25-30 días.
ETAPA FINAL
Se aplica durante el último mes que las plantas estarán en el invernadero, con
aplicaciones cada tres días del fertilizante NPK 04-25-35 por un período de 25-30
días.
Poda
La poda es una práctica común que se realiza en hortalizas y frutales con el
objetivo de eliminar las partes improductivas de la planta y estimular el desarrollo
de nuevo crecimiento vegetativo.
Durante la poda se eliminan las ramas mal dirigidas, se controla altura de la
planta y se regula la entrada de luz.
La poda de jatropha en la fase de plántula se realiza con el objetivo de
uniformizar el tamaño de la planta y favorecer el engrosamiento del tallo
favoreciendo que las plantas al momento de ser trasplantadas contengan un alto
contenido de nutrientes y una mayor probabilidad de sobrevivencia durante el
transplante al campo.
Se recomienda la primera poda 40 días posteriores a la germinación y cada
18 días.
Se corta todo el follaje de la parte apical con tijeras. Se recomienda la poda
en días soleados para evitar que la humedad ya que se debe evitar la infección
por hongos y bacterias. El riego y fertilización se realiza hasta el tercer día.
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Pruebas de laboratorio
Para asegurar la calidad fitosanitaria de la semilla a utilizar para un nueva
plantación, es muy recomendable realizar análisis de laboratorio en un laboratorio
con experiencia en diagnóstico fitopatológico3.
Se debe cubrir la detección de hongos, bacterias y virus. Durante el
desarrollo de la plantación y sobre todo antes de salir al campo se deben colectar
muestras representativas del lote y ser enviadas al laboratorio para su análisis.
Si se sospecha de la presencia de alguna enfermedad, se deben tomar
muestras inmediatamente y enviar al laboratorio para su análisis, ya que en base
al diagnóstico se deberá implementar alguna medida de control y/o manejo en
vivero.
Movilización de la planta
Las plantas de jatropha de preferencia deben de producirse en el lugar o cerca del
lugar donde se establecerá la plantación. La movilización es costosa y de no
hacerse de manera adecuada se puede afectar la calidad de la planta.
Cronograma de actividades
ESTABLECIMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA DEL VIVERO
Al menos un mes antes de inicio de siembra. Se recomienda iniciar con la
implementación de la estructura del vivero durante el mes de marzo, así como la
compra de todos los materiales.
SIEMBRA DE SEMILLAS
El inicio de la siembra debe hacerse durante el mes de abril, cuidando que la
temperatura mínima sea superior a los 18 °C.
GERMINACIÓN Y RIEGOS
La germinación ocurre durante los 15 días posteriores a la siembra, mientras esta
no ocurra los riegos deben ser dos veces al día, posterior a la germinación a
diario.
PODAS
Se deben realizar 40 días posteriores a la germinación, durante el mes de mayo la
primera y dos más cada 18 días.
TRANSPLANTE
Tres meses es suficiente para que la planta tenga las características deseadas y
pueda sobrevivir en campo. Durante julio, junto con las primeras lluvias deberá
hacerse el transplante a campo.
Es muy importante cuidar las temperaturas extremas, sembrar de
preferencia por la tarde y se le debe dar agua de auxilio el día del transplante y en
caso de que no ocurran lluvias durante la primera semana en el campo. Deben
protegerse de insectos depredadores.
3
Fitopatología: ciencia que estudia las enfermedades y plagas de las plantas.
15
ESTRUCTURA DE COSTOS
Cuadro 1. Costos de producción de planta de jatropha en charola.
MATERIALES DE CONSUMO
Insumo
Cantidad
Costo
Costo
requerida
unitario
total
(pesos)
(pesos)
15 sacos
250
3750.00
Peat moss
Perlita
7.5 sacos
90
675.00
Vermiculita
7.5 sacos
130
975
Fertilizante Multicote
9 kilogramos
90
810.00
Fungicida (Captán)
750 gramos
102
102.00
Charolas unicel de 60 cavidades 300 carolas
60
18 000.00
Semilla
18,000 (15 kg)
250.00
3750.00
Total
28 062.00
Mano de obra
Jornales
108
150
16 200.00
Banca de 45 metros de largo
Perfil 111 galv C20
30
191
5730.00
Perfil 121 galv c20
38
175
6650.00
PTR
12
377
4524.00
Total
16 904.00
Es importante aclarar que los productores pequeños pueden elaborar las
bancas de madera o palos colectados en el monte y elaborarlas de manera
rústica, disminuyendo considerablemente los costos iniciales.
Cuadro 2. Costos de producción de planta de jatropha en bolsa.
MATERIALES DE CONSUMO
Insumo
Insumo
Insumo
Insumo
Tierra muerta de río (limo- 150
1160
2320.00
arenosa)
Carretillas
60 sacos
250
15 000.00
Peat moss
Perlita
45 sacos
90
4050.00
Fungicida (Captán)
6000
135
810.00
gramos
Fertilizante tripe 17
30
450
450
kilogramos
Bolsa de vivero negra de 16 18
000 0.70
12 600.00
x 15 cm de 2 milésimas de bolsas
espesor
Semilla
18
000 250
3750.00
semillas
(15 kg)
16
Total
Mano de obra
Jornales
165
2 camas de 45 metros de largo
Mallac 66-4-4
2 rollo
Varilla
3
(12 metros )
Alambre
20 kg
Total
38 980.00
150
24 750.00
3000
160
6000.00
480.00
15
300.00
6780.00
Figura 1. Condiciones de vivero para producción de planta e Infraestructura
mínima requerida.
17
Figura 2. Patrones y variedades.
.
Figura 3. Establecimiento y producción.
Figura 4. Llenado de charolas.
Figura 5. Llenado de bolsas.
18
Figura 6. Siembra de semilla de jatropha.
Figura 7. Distribución de plantas dentro del vivero.
19
Figura 8. Riego.
Figura 9. Germinación.
Figura 10. Manejo fitosanitario.
20
Figura 11. Nutrición.
Figura 12. Poda.
21
Figura 13. Pruebas de laboratorio.
Figura 14. Movilización de la planta.
22
Paquete agronómico para establecimiento de Jatropha curcas en el norte de
Sinaloa
Dr. Adolfo Dagoberto Armenta Bojorquez
INTRODUCCIÓN
La jatropha crece bajo condiciones subtropicales, y puede soportar condiciones de
sequía y baja fertilidad del suelo; debido a que es capaz de crecer en suelos
pobres, puede ayudar a la recuperación de tierras y restauración de áreas
erosionadas y aumentar la fuente de empleo en estas regiones. Además, como no
es un alimento o un cultivo forrajero, no compite con cultivos de valor comercial o
alimentario.
El interés actual en la jatropha por parte de inversionistas, agricultores y
organizaciones no gubernamentales, se debe primordialmente a su potencial
como cultivo energético.
De sus semillas se puede extraer aceite con buenas características para la
combustión directa en motores de encendido por compresión o para la producción
de biodiesel y el resto del fruto en subproductos que le dan mayor valor agregado.
Viendo el potencial de esta planta y siguiendo una tendencia global de
buscar fuentes de energías más inofensivas al ambiente.
En México se desarrollan programas de investigación para generar
conocimientos y desarrollar tecnología de producción de materia prima para la
elaboración de biodiesel a partir de diferentes ecotipos de Jatropha curcas.
REQUERIMIENTOS AGROECOLÓGICOS
Precipitación
El clima para el cultivo de jatropha debe de ser tropical o subtropical, en la
actualidad crece en áreas tropicales de todo el mundo, con una precipitación
pluvial desde 300 hasta 1200 mm (milímetros) anuales de lluvia.
Temperatura
La temperatura media anual es de 24 °C (grados centígrados); puede soportar
heladas leves de corta duración, siempre que no sean por debajo de los 0 °C;
resiste altas temperatura mayor de 40 °C, siempre y cuando tenga humedad
suficiente en el suelo.
Altitud
Se desarrolla en altitudes sobre el nivel del mar preferentemente y hasta 1200
metros de altitud.
Humedad
La jatropha no tolera el exceso de humedad en el suelo, períodos largos con
exceso de humedad (máxima una semana, que incluso ya representaría un
impacto negativo sobre la producción).
Resiste largos periodos de sequía, hasta un año sin precipitaciones cuando
la planta se encuentra establecida hace más de un año.
Pero cuando se inicia su establecimiento los primeros meses es muy
sensible a la falta de humedad en el suelo, primero se defolia, después se
23
estrangulan los tallos, y posteriormente muere en temporada de verano (en
periodo de tres semanas sin humedad en el suelo).
Luminosidad
Requiere luminosidad para un óptimo desarrollo, el sombreo reduce crecimiento y
fructificación, cuando se cultiva de manera intercalada es importante que el otro
cultivo no supere su altura.
Suelo
La jatropha prefiere suelos con buen drenaje, aireados. Los suelos más
adecuados son los de textura media (francos), franco arenoso y franco limoso por
tener un buen drenaje y suministro de nutrientes.
Los suelos de textura fina (arcillosos) solo son adecuados en condiciones
con baja precipitación y adecuada pendiente, en este caso la jatropha puede ser
muy productiva, porque estos suelos cuentan con un buen suministro de
nutrientes, pero deficiente drenaje.
No tolera el exceso de humedad en el suelo, por lo tanto, la producción en
suelos de textura arcillosa es solamente adecuada en el caso que no exista
saturación de humedad por períodos largos (máxima una semana, que incluso ya
representaría un impacto negativo sobre la producción).
Además, suelos arcillosos con arcilla 2:1 (montmorillonita) que se expande
en períodos húmedos y se contrae (agrieta) en períodos secos en corto tiempo el
encogimiento y expansión de las raíces afecta negativamente al desarrollo de la
planta.
Por otra parte los suelos de textura gruesa (arena, franco arenoso, arena
franca) son suelos que drenan rápidamente pero requiere de mayor frecuencia de
agua. Estos suelos por lo general tienen un contenido bajo de nutrientes, por lo
que la jatropha necesitará más fertilización o la aplicación de grandes cantidades
de material orgánico en el suelo a fin de lograr productividad. Independientemente
del tipo de suelo, el grado de acidez (pH) adecuado para el cultivo de la jatropha
se encuentra entre 5.5 y 8.5.
Su crecimiento es limitado en condiciones de mayos acidez o alcalinidad.
La profundidad del suelo debe ser de al menos 45 centímetros y la pendiente no
debe superar los 30 grados.
La jatropha puede sobrevivir en suelos no adecuados poco profundos, con
bajo contenido de nutrientes, salinidad y limitada humedad, sin embargo su
crecimiento y producción serán limitados. Los mayores niveles de nutrientes y
materia orgánica en el suelo se traducen en una mayor producción.
ESTABLECIMIENTO DE PLANTACIÓN DE JATROPHA
Selección del terreno
El terreno es característico de las zonas serranas marginadas del noroeste de
México, ubicado en el municipio de Sinaloa de Leyva.
Son suelos pobres, delgados y con pendientes pronunciados sujetos a la
erosión.
24
Sus propiedades físicas, químicas y biológicas varían a muy poca distancia
por las características antes señaladas (se anexan análisis de suelos en los
diferentes sitios de plantación).
Preparación del suelo
Estos terrenos por sus características de ser zona marginada y de temporal no
todos los años se siembran, por lo que llegan a presentar arbustos indeseables
que se han desarrollado, y existe la necesidad de usar mano de obra para
eliminarlos y desenterrar los troncos, también se puede utilizar tractores de oruga
que limpien el lugar.
Figura 1. Limpia de terreno con tractor de oruga.
El barbecho en estos suelos no es recomendable, pues esta labor afloja al
suelo exponiéndolo más a la erosión (en el período de lluvias).
Después de eliminar arbustos se procedió a rastrear el suelo con dos pasos
de rastra fue suficiente para pulverizar los residuos orgánicos y terrones grandes
sobre la superficie del suelo y permitir un suelo sin competencia de malezas inicial
con las plantas de jatropha a establecer.
25
Figura 2. Rastreo de terreno.
El subsoleo es importante para romper capas duras en el subsuelo que
limiten el crecimiento de las raíces de las plantas que se desarrollan en el lugar;
además permite hacer un uso más eficiente del agua de lluvia o riego, por
favorecer la permeabilidad y evitar el exceso de escurrimiento del agua evitando
en gran medida la erosión del suelo.
La marca, esta práctica es importante, para señalar en donde se colocará la
hilera de planta en los diferentes experimentos fue con distancias entre hileras de
3 metros, con esto también se ahorra trabajo en perforar el suelo para colocar el
cepellón del trasplante, y solamente se señala con cal la distancia entre plantas
según la densidad de plantas para cada experimento.
Figura 3. Marca de terreno cada 3 metros.
26
Figura 4. Marca con cal de acuerdo a densidad de plantas.
Densidad de plantación
La mejor densidad de plantación fue 3 x 3, al no presentar diferencias
significativas con las demás densidades estudiadas, en cuanto grosor de tallo,
número de ramas y altura de planta.
Esta densidad favorece el deshierbe mecánico, pues permite el paso de
rastra en las dos direcciones, esto tiene un ahorro significativo de jornales.
Plantación
La plantación de jatropha se realizó a partir de planta proveniente de invernadero,
desarrollada en bolsa y en charolas.
La plantación de jatropha en bolsa se procedió hacer agujeros en el suelo
de acuerdo al tamaño del bloque de suelo (cepellón) aproximadamente de 30 cm
(centímetros) de profundidad y 15 cm de diámetro (el cepellón aproximadamente
fue de 20 x 12 cm de diámetro).
27
Figura 5. Hoyo para trasplantar jatropha de bolsa.
Figura 6. Planta de jatropha traplantada.
La plantación de jatropha proveniente de charola requiere menos mano de
obra, pues una persona puede manipular una charola con 60 plantas e ir
plantando en agujeros pequeños de aproximadamente 15 cm de profundidad y 5
28
cm de diámetro (el cepellón es de 14 cm de profundidad por 4.5 cm de diámetro),
en comparación con plantas en bolsas una persona puede manipular solamente
tres plantas para su distribución en el campo y plantación.
Figura 7. Manejo de charolas con plantas para trasplante.
En el transporte y distribución de planta en el campo, el uso de remolque
con un eje se puede transportar aproximadamente 350 plantas en bolsas, mientras
que en el mismo espacio tiene capacidad para transportar 25 charolas con 1500
plantas.
Figura 8. Transporte y manejo de plantas en bolsas para trasplante.
29
Figura 9. Transporte de charolas con plantas.
La diferencia en el volumen del cepellón de la planta en bolsa y charola,
hace que los costos de plantación se eleven aproximadamente cinco veces más
con bolsa comparada cuando se utiliza planta proveniente de charola.
Variedades
Los ecotipos de Jatropha curcas utilizados en los experimentos son de jatropha no
tóxica y fueron Puebla, Morelos, Veracruz y Sinaloa.
Podas
Las podas se realizaron después de la cosecha, de acuerdo a los tratamientos en
los experimentos se evaluaron dos alturas de podas (20 y 40 cm), el corte de los
tallos se hizo de manera sesgada y hacia arriba para evitar desprendimiento de la
corteza del tallo.
30
Figura 10. Podas (corte de los brazos de la planta en forma sesgada).
Fertilización
La mejor dosis de nitrógeno estudiada fue de 40 kg/ha (kilogramos por hectárea),
el fertilizante utilizado fue urea y se aplicó de manera localizada a un lado de la
planta enterrando el fertilizante y por la línea de humedecimiento.
Los tratamientos de 80 y 120 kg de N/ha (nitrógeno por hectárea)
estudiados no presentaron diferencia estadística con 40 kg/ha en cuanto grosor de
tallo, número de ramas y altura de planta.
31
Figura 11. Fertilización por un lado de la planta y sobre la línea de humedad.
Control de malezas.
En los suelos de zonas serranas marginadas del noroeste de México, la actividad
es poco intensiva, generalmente son suelos que se siembran una sola vez al año
en temporada de lluvias, razón por la cual la presión de malezas es fuerte, en la
plantación de jatropha en estos suelos el control de malezas es continuo sobre
todo donde se establecieron los experimentos con riego (riego por goteo y riego
limitado).
En temporada de lluvias la presión de malezas es más alta y se requiere un
control cada mes (experimentos de temporal) fuera de temporada de lluvias cada
45 días el control de malezas se realiza principalmente en forma mecánica con
rastra utilizando tractor y de forma manual alrededor de la planta donde el tractor
no llega.
En el experimento con riego por goteo el control de malezas es más
continuo por la franja de humedecimiento constante que se forma con la cinta de
goteo, se requiere en esta franja control químico (utilización de herbicidas
principalmente a base de gramoxone), además del control manual alrededor de la
planta donde el herbicida y tractor no alcanzan a llegar.
32
Figura 12. Control mecánico de malezas.
Figura 13. Control manual de malezas.
Control de plagas
Las plagas en jatropha, como en las demás plantas cultivadas, varían de acuerdo
a las condiciones ambientales de cada región.
En la zona serrana del noroeste de Sinaloa la plaga de mayor importancia
para jatropha es el chapulín: esta plaga se presenta al inicio de temporada de
lluvias y se prolonga hasta el final de lluvias, durante este tiempo (julio a octubre)
es necesario realizar varias aplicaciones de insecticidas para su control, es
importante establecer una estrategia de control de esta plaga para reducir el
número de aplicaciones y evitar la tolerancia a los insecticidas, para ello es
conveniente al inicio aplicar de forma anillada al cultivo con polvo a base de
paratión metílico al 4%, para retardar su establecimiento; posteriormente es
necesario hacer aplicaciones totales rotando los insecticidas por grupos
toxicológicos para evitar la tolerancia se utilizó paratión metílico y piretroides.
33
Figura 14. Plaga de chapulines.
Figura 15. Aplicación anillada de insecticida.
34
Figura 16. Aplicación total de insecticida.
Los ácaros es otra plaga que se presenta después de la temporada de
lluvias y es necesario aplicar insecticida a base abamectina, para su control, pues
su presencia ocasiona defoliaciones en la planta de abajo hacia arriba, y el color
de la hoja se vuelve cobrizo.
Figura 17. Defoliación por ácaros.
35
PIOJO HARINOSO
Esta plaga es frecuente en jatropha en Sinaloa y requiere medidas de control,
pues rápidamente se extiende en todo el campo defoliando y afectando las
inflorescencias.
El insecticida más específico para su control es movento (Spirotetramat),
que es un insecticida sistémico que se mueve de manera acro y basipetal (por
xilema y floema), esta característica le permite proteger brotes nuevos y partes
inferiores de las plantas.
Figura 18. Daños por piojo harinoso.
Estas dos últimas plagas se presentan después de la temporada de lluvias
cuando la planta tiene una altura mayor a la barra del tractor, por lo que requiere
su control con aspersiones manuales cubriendo toda la planta.
Figura 19. Aspersión manual de insecticida.
36
GRILLO TOPO
Es otra plaga que afecta la jatropha cuando la planta está recién trasplantada
puede cortar los tallos, ocasionando la muerte de la planta; cuando es adulta
raspa la corteza de los tallos; esta plaga es de hábitos nocturnos y se resguarda
en dentro del suelo penetrando por las grietas y terrones del suelo.
Su control a base de cypermetrina con aplicaciones por la tarde por los
hábitos nocturnos de la plaga.
Figura 20. Grillo topo corte de plántula.
Figura 21. Grillo topo en planta después de la poda.
37
DAÑO POR MAMÍFEROS
La jatropha es muy deseada como alimento por gran parte de la fauna de la zona
serrana. A los primeros 60 días de su plantación puede ser alimento del ganado o
animales silvestres, como el venado.
Sin embargo, el mayor daño observado es por liebres, las cuales se
alimentan en las noches en grandes grupos que pueden afectar gran superficie de
la plantación (más de 1 hectárea por noche), e incluso llegan a sacar la planta con
todo y raíces. El método de control más efectivo es el de cerco perimetral a base
de estacón con plástico, además también reduce la entrada de chapulines que se
mueven de las plantas silvestres hacia la jatropha.
Figura 22. Raíces extraídas del suelo por liebre.
38
Figura 23. Cerco perimetral contra liebres y ganado.
Prevención y control de enfermedades
No se presentaron enfermedades de importancia económica, y no hubo necesidad
de hacer aplicaciones preventivas.
Se presentaron síntomas de antracnosis, producida por hongos del género
Colletrotrichum, que se manifiesta en condiciones de alta humedad y temperatura.
Se decidió no aplicar de preventivos, ya que se presentó a finales de la temporada
de lluvias, cuando el clima cambió a seco y bajó la temperatura ambiental.
Figura 24. Antracnosis.
39
PRODUCCIÓN
Cosecha
La cosecha se inició en el ecotipo Puebla, pues la floración se presentó con
aproximadamente 15 días de anticipación; el criterio de colecta de frutos fue cortar
los que presentaron tonalidad amarilla, para evitar que por mayor madurez
cayeran al suelo y dificultara su recolección.
Las superficies anegadas durante el periodo de lluvias, aproximadamente 2
hectáreas no presentaron floración.
Se evaluaron tres niveles de fertilización, dos densidades de plantación y
cuatro germoplasmas, en una parcela de 6 hectáreas con riego por goteo.
En el resto de las plantas no todas las ramas presentaron floración por ser
el primer año de cosecha.
Los primeros frutos maduros se observaron a principio de diciembre,
haciendo una limpia que no incluyó todos los tratamientos de los dos experimentos
con riego por goteo.
La primer colecta de frutos maduros se inició del 7 al 12 de enero del 2013,
en donde faltaron tratamientos por cosechar que continuarían las siguientes
semanas, pero se interrumpió la cosecha por presentarse daños en toda la planta
por bajas temperaturas del 13 al 17 de enero bajando a temperaturas a menos de
0 °C.
Secado de fruto
Los frutos cosechados se expusieron al sol para ser secados y posteriormente
descascarillados y obtener la semilla.
ESTRUCTURA DE COSTOS
Cuadro 1. Estimación del costo de producción por hectárea del cultivo de
jatropha en primer año ciclo 2012-2013 norte de Sinaloa (con riego por
goteo).
CONCEPTO
CANTIDAD
COSTO
COSTO
Unitario
Total
(pesos)
2575.00
400.00
625.00
400.00
350.00
400.00
625.00
1200.00
350.00
15 102.00
Planta
1667
Transporte de planta 3
(Guasave, Sinaloa)
Trasplante (jornales)
15
6.00
300.00
10 002.00
900.00
100.00
1500.00
SISTEMA
12000.00
12 000.00
PREPARACIÓN
TERRENO
DEL
Limpieza de terreno
Piqueo
Rastreo
Marca para plantación
PLANTACIÓN DE PLANTA
1
1
3
1
EN BOLSA
DE RIEGO POR
1
40
GOTEO
FERTILIZACIÓN
Fertilizante
174
(urea 46%)
15-15-15
50
Aplicación de fertilizante
manual
LABORES CULTURALES
Control de malezas
tractor
Control de malezas
manual
Control de malezas
químico (herbicida)
Control de malezas
químico
(aplicación)
RIEGOS
Regador
2579.00
1479.00
8.50
16.00
3
100.00
8
400.00
4850.00
3200.00
6
100.00
600.00
3
150.00
450.00
6
100.00
600.00
1
360.00
360.00
360.00
CONTROL
2700.00
INTEGRAL DE
PLAGAS Y ENFERMEDADES
Insecticida
Aplicación tractor
Aplicación manual
COSECHA
Manual
Secado de fruto
800.00
300.00
5
3
3
300.00
300.00
100.00
1500.00
900.00
300.00
15
1
100.00
100.00
1600.00
1500.00
100.00
Total de gastos
directos:
40
166.00
DIVERSOS
Energía eléctrica
Remplazo
de
válvulas
Mantenimiento de
bombas
eléctricas
COSTO TOTAL
10
20.00
3250.00
50.00
200.00
1
3000.00
3000.00
43
416.00
41
Paquete agronómico para establecimiento de Jatropha curcas en la zona
centro de Sinaloa
Dr. Miguel Angel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
El género Jatropha pertenece a la familia Euphorbiaceae, el cual cuenta con
alrededor de 170 especies, en donde se encuentra dos variedades de la especie
curcas, la tóxica que contiene los esteres de forbol y la no tóxica.
Es una especie monoica con flores masculinas y femeninas en una relación
de 7:1, respectivamente.
Se le considera un arbusto por que presenta una altura de 3 a 5 metros, sin
embargo, puede alcanzar hasta los 7 metros (Figura 1).
El interés por el cultivo de Jatropha curcas se ha intensificado por parte de
productores del noroeste de México. Esta planta es nativa de la región y por lo que
su adaptación es muy eficiente e idónea para el establecimiento de cultivos para la
producción de proteína y aceite.
El establecimiento de plantaciones comerciales con especies de
importancia económica como la jatropha permitirá disminuir la importación de
aceite y proteína utilizada para la alimentación animal en el noroeste de México y
generará un ingreso de divisa por exportaciones a nivel mundial del aceite.
Sin embargo, es necesario desarrollar paquetes agronómicos para el
manejo del cultivo de la JC (Jatropha curcas) adaptado a cada región.
Por lo anterior, el propósito del presente trabajo es conocer las mejores
condiciones de manejos del cultivo de JC en el centro de Sinaloa para incrementar
la producción de semilla.
Figura 1. Arbusto de Jatropha curcas en etapa vegetativa.
*
Colaboradores: M.C. Federico Soto Landeros Ing. Alberto Ochoa Félix, todos pertenecientes al Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD).
42
REQUERIMIENTO AGROECOLÓGICOS
Precipitación
Los requerimientos de precipitación fluctúan entre 300 y 1800 mm (milímetros),
siendo el nivel óptimo de 600 a 1200 mm.
En la zona centro de Sinaloa, en el poblado La Campana, se tienen
precipitaciones anuales promedio de 570.4 mm (Figura 2).
La precipitación para la zona está por debajo del nivel óptimo, por lo que
será necesario complementar los requerimientos hídricos con riego asistido, ya
sea por gravedad o goteo.
Figura 2. Precipitación acumulada anual de La Campana.
Temperatura
Es una especie con gran distribución en los trópicos y los subtrópicos. Resiste
normalmente el calor, aunque también soporta bajas temperaturas, en un rango
que van de 10 a 34 °C (grados centígrados), teniendo como óptimo de 18 a 28 °C.
En La Campana se tiene que la temperatura mínima anual promedio es de
16.8 °C, mientras que la temperatura máxima anual promedio es de 32.2 °C
(Figura 3). Con estas temperaturas se considera zona apta para el establecimiento
de plantaciones de Jatropha curcas.
43
Figura 3. Temperaturas mínimas y máximas de La Campana.
Altitud
Se le encuentra mayormente a bajas elevaciones, por debajo de los 1200 msnm
(metros sobre el nivel del mar), en planicies o colinas, siendo los terrenos con
altitud inferior a 900 msnm los más apropiados.
En la zona centro el pie de sierra oscila entre los 50 a 150 msnm, con estas
elevaciones se considera zona apta para el establecimiento del cultivo de Jatropha
curcas.
Humedad
Los requerimientos de humedad relativa oscilan entre 50 y 90 %, siendo el nivel
óptimo de 70 a 85 %.
En La Campana se tiene que la humedad relativa mínima anual es de
54.9%, mientras que la humedad relativa máxima anual es de 79% (Figura 4).
Con esta humedad relativa se considera que la zona centro se encuentra en
el rango para el establecimiento de plantaciones de Jatropha curcas, debiendo ser
auxiliada con riego en los meses más secos para reducir el déficit de presión de
vapor.
44
Figura 4. Humedad relativa anual de La Campana.
Suelo
Se adapta a una gran variedad de suelos, incluyendo los de bajo contenido de
nutrientes. Aunque los prefiere livianos y bien drenados, se desarrolla
normalmente en suelos áridos y semiáridos, responde bien al pH (acidez) no
neutro.
En La Campana los suelos son de textura media a gruesa (arcilloarenosa), con
buen drenaje, con un rango de pH de 6.5 a 7.2. El tipo de suelo de esta zona no
es limitante para el desarrollo de plantaciones de Jatropha curcas.
Potencial
Entre los estados de la República Mexicana que registraron mayor superficie,
apropiada para cultivar Jatropha curcas, Sinaloa cuenta con 557 mil 641 hectáreas
aproximadamente.
En la zona centro del estado, la superficie es de 100 mil hectáreas,
aproximadamente.
ESTABLECIMIENTO DE PLANTACIÓN DE JATROPHA CURCAS
Selección del terreno
Se deben seleccionar terrenos ubicados en el pie de sierra, que no estén siendo
utilizados con cultivos básicos y que estén en condiciones de establecer
plantaciones de Jatropha curcas. Se deben eliminar los troncos que dificulten la
preparación de terreno.
Preparación del suelo
BARBECHO
Se debe realizar un barbecho a 30 cm de profundidad para voltear la capa arable
e incorporar los residuos de malezas; en terrenos poco trabajados se debe realizar
un subsoleo para eliminar la compactación del suelo y aumentar la capacidad de
retención de agua.
45
RASTREO
Se realizaron dos pases de rastra: el primero para desmenuzar los terrones
grandes que quedaron del barbecho, el segundo se realizar en dirección diagonal
al barbecho para dejar partículas más finas que permitan el buen desarrollo de las
raíces (Figura 5).
MARCA
La marca consiste en hacer los surcos donde se plantaran las plántulas de
Jatropha curcas y debe estar a 3 metros de separación (Figura 5).
Figura 5. Preparación de terreno. A) Doble Rastreo y B) Marca a 3 metros de
separación.
Densidad de plantación
Se utilizaron 3 densidades de plantación 3 x 1.5, 3 x 2, y 3 x 3 metros, con 2 mil
200, 1666, y 1100 plantas por hectárea.
La densidad que produce más a corto plazo es la de 3 x 1.5 y conforme
crece la planta, posteriormente se puede eliminar una planta para dejar distancias
de 3 x 3 metros (Figura 6).
3 m
1.5 m
Figura 6. Densidad de plantación 3 x 1. 5 metros.
46
Plantación
La plantación se realiza en los meses de julio, agosto y septiembre, para
aprovechar las lluvias. Se deben utilizar plántulas de tres meses de edad, para
asegurar su sobrevivencia.
Se realiza un trazado de manera perpendicular al surco utilizando un hilo
para formar una cuadricula y facilitar las labores de cultivo (Figura 7).
Seguido se cava un hoyo para depositar la planta, se utiliza una barra
cuando la plántula es de charola (A) y un cava hoyo cuando la plántula es de bolsa
(B) (Figura 8).
Figura 7. Plantación utilizando plántula de germinada en charola.
B
Figura 8. A) Plántulas germinadas en bolsa y B) plántulas germinadas en charola.
47
Variedades
Se seleccionaron cuatro germoplasmas no tóxico de los estados de Veracruz,
Puebla, Morelos, y Sinaloa, para evaluar las características morfológicas y de
rendimiento, para seleccionar el eco tipo que mejor se adapte a la zona centro del
estado de Sinaloa.
Las variables morfológicas evaluadas fueron: altura de planta, diámetro
basal, número de ramificaciones y área foliar; las variables de rendimientos fueron
número y peso de semillas.
Los resultados morfológicos de la zona centro muestran diferencia
significativa en la variable altura del germoplasma Veracruz con un promedio de
60 cm respecto al resto de los germoplasmas con un promedio de 75 cm (Cuadro
1).
Cuadro 1. Promedio de las variables
germoplasmas de la zona centro.
morfológicas
de
los
cuatro
Área foliar
(centímetros
cuadrados)
Germoplasma
Altura
Diámetro
Ramificaciones
(centímetros) (milímetros)
Sinaloa
76
a
39
a
3.0
a
210
a
Puebla
75
a
40
a
2.5
a
210
a
Morelos
74
a
45
a
3.0
a
170
b
Veracruz
60
b
40
a
2.5
a
210
a
Podas
La poda se realiza con la intención de mantener una altura adecuada para la
recolección de los frutos y aumentar el número de ramificaciones en la planta para
el siguiente ciclo, dado que a mayor número de ramificaciones será mayor el
número de racimos florales, lo que aumenta los rendimientos.
La poda debe realizarse pasada la cosecha y que la planta ha caducado las
hojas, para que se mantenga en estado de hibernación y vuelva producir
ramificaciones el siguiente ciclo, la altura recomendable para la primer poda es 40
cm a partir del ras de suelo, las siguientes podas podrá hacerse a 30 cm partiendo
de la poda anterior (Figura 9).
48
Figura 9. Inicio de poda en una plantación de Jatropha curcas.
Riego
En las plantaciones con riego asistido se debe realizar un riego antes de iniciado
las lluvias para asegurar un buen desarrollo de la planta hasta el inicio de estas,
se realiza un segundo riego después de pasado el periodo de lluvias para
asegurar un buen llenado de fruto.
En los cultivos de la zona centro no se obtiene rendimientos
económicamente viables cuando solo se depende de las precipitaciones.
Fertilización
La fertilización se realizó con fertilizante Triple 17, depositando 50 gramos en cada
planta al momento de la plantación, realizando una segundo fertilización con
lombricomposta en la etapa de llenado de fruto, utilizando una cantidad de 500
kilogramos por hectárea.
Figura 10. Fertilizante nitrogenado y lombricomposta.
49
Control de maleza
El deshierbe se realizó de manera manual (Figura 11), mecanizada y química; de
manera manual entre las hileras de la plantación y con la rastra en medio de las
hileras. En el deshierbe químico se utilizó glifosato (Faena), cuidando no asperjar
las plantas de Jatropha.
Figura 11. Control de malezas de manera manual sobre la línea de
plantado.
Control de plagas
A pesar que es una especie muy resistente a plagas, debido principalmente a que
es tóxica para animales. Aun así, se ve afectada por algunas plagas como:
 Chapulín (Sphenarium purpurascens): para su control se utilizó Muralla
Max® (imidacloprid y betacyflutrin) a una dosis de 250 cm3 (centímetros
cúbicos) por hectárea.
 Acaro rojo (Tetranychus urticae): para su control se utilizó Abactin
(abamectina) a una dosis de 1 litro por hectárea.
 Otras plagas que causan daño a Jatropha son las liebres, hormigas, y
pulgón (Figura 12).
Figura 12. Insecticida sistémico para el control de araña roja.
50
Prevención y control de enfermedades
Algunas enfermedades que pueden atacar a esta especie:
 Mancha foliar (hongos del género Cercospora, Helminthosporium
tetramera, Pestalotiopsis paraguarensis y Pestalotiopsis versicolor): se
manifiesta con manchas acuosas en las hojas, pudiendo llegar a perderlas.
 Pudrición de la raíz (hongos del género Phytophora, Fusarium y Pythium):
causa necrosis en la raíz, pudiendo llegar a matar a la planta, para el
control se utilizó previcur a 500 cm3 por cada 200 litros de agua.
PRODUCCIÓN
Cosecha
La cosecha se realizó de manera manual, al observase la maduración de los
frutos, se realizaron tres colectas cada etapa de floración (Figura 13).
Figura 13. Recolección del fruto de manera manual.
Secado de fruto
La maduración de Jatropha curcas es heterogénea, esto se debe a que la abertura
de flores masculinas y femeninas no se presenta a mismo tiempo, esto con el fin
de evitar la autopolinización.
El secado del fruto se debe realizar para homogenizar el deshidratado y
realizar de manera mecaniza la obtención de semilla (Figura 14).
51
Figura 14. Deshidratado y homogenizado de frutos.
Rendimiento
Las plantas evaluadas de los cuatro germoplasmas seleccionados en condiciones
de temporal el primer año, mostraron diferencias en el número y peso de las
semillas.
Las plantas en condiciones de temporal florecen una sola vez y presenta
un número menor de flores femeninas, en comparación con plantas en
condiciones bajo riego. Sin embargo, el germoplasma Morelos presenta mayor
número de semillas y mayor peso (Figura 15).
Figura 14. Rendimientos de los cuatro germoplasmas en condiciones
de temporal.
ESTRUCTURA DE COSTOS
Las plantaciones de Jatropha curcas pasan por dos etapas: el establecimiento de
la plantación y el mantenimiento de la plantación.
Los costos de la primera etapa son elevados dado que se tiene que partir
de cero, se tiene que invertir en la elaboración de la planta y preparación de
52
terreno principalmente (Figura 16), mientras que en el mantenimiento ya no se
utiliza planta nueva ni se realizan algunas labores de terreno como el barbecho,
rastreo y marca (Figura 17).
Figura 16. Costos generados para el establecimiento de una hectárea de Jatropha
curcas.
Figura 17. Costos generados para el mantenimiento.
53
Paquete agronómico para el establecimiento de Jatropha curcas en la zona
sur de Sinaloa
Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
El género Jatropha pertenece a la familia Euphorbiaceae, el cual cuenta con
alrededor de 170 especies, en donde se encuentra dos variedades de la especie
curcas, la tóxica que contiene los esteres de forbol y la no tóxica.
Es una especie monoica con flores masculinas y femeninas en una relación
de 7:1, respectivamente.
Se le considera un arbusto por que presenta una altura de 3 a 5 metros, sin
embargo, puede alcanzar hasta los 7 metros (Figura 1).
Figura 1. Arbusto de Jatropha curcas en etapa vegetativa.
REQUERIMIENTO AGROECOLÓGICOS
Precipitación
Los requerimientos de precipitación fluctúan entre 300 y 1800 mm (milímetros),
siendo el nivel óptimo de 600 a 1200 mm.
En la zona sur del estado de Sinaloa, en el poblado Estación Dimas, se
tienen precipitaciones anuales promedio de 735.2 mm (Figura 2).
*
Colaboradores: M.C. Federico Soto Landeros Ing. Alberto Ochoa Félix, todos pertenecientes al
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD).
54
La precipitación para la zona sur está dentro del nivel óptimo, por lo que se
le considera una región apta para el cultivo de Jatropha curcas.
Figura 2. Precipitación acumulada anual de Estación Dimas.
Temperatura
Es una especie con gran distribución en los trópicos y los subtrópicos. Resiste
normalmente el calor, aunque también soporta bajas temperaturas, en un rango
que van de 10 a 34 °C (grados centígrados), teniendo como óptimo de 18 a 28 °C.
En Estación Dimas la temperatura mínima anual promedio es de 17.4 °C,
mientras que la temperatura máxima anual promedio es de 28.2 °C (Figura 3). Con
estas temperaturas se considera zona óptima para el establecimiento de
plantaciones de Jatropha curcas.
Figura 3. Temperaturas mínimas y máximas de Estación Dimas.
55
Altitud
Se le encuentra mayormente a bajas elevaciones, por debajo de los 1200 msnm
(metros sobre el nivel del mar), en planicies o colinas, siendo los terrenos con
altitud inferior a 900 msnm los más apropiados.
En la zona sur del estado de Sinaloa el pie de sierra oscila entre los 20 a
100 msnm.
Con estas elevaciones se considera zona apta para el establecimiento del
cultivo de Jatropha curcas.
Humedad
Los requerimientos de humedad relativa oscilan entre 50 y 90 %, siendo el nivel
óptimo de 70 a 85 %.
En Estación Dimas se tiene que la humedad relativa mínima anual es de
75%, mientras que la humedad relativa máxima anual es de 80% (Figura 4). Con
esta humedad relativa se considera zona óptima para el establecimiento de
plantaciones de Jatropha curcas, con la posibilidad de tener producción todo el
año si esta es auxiliada con riego de goteo.
Figura 4. Humedad relativa anual de Estación Dimas.
Suelo
Se adapta a una gran variedad de suelos, incluyendo los de bajo contenido de
nutrientes.
Aunque los prefiere livianos y bien drenados, se desarrolla normalmente en
suelos áridos y semiáridos, responde bien al pH (acidez) no neutro.
En Estación Dimas los suelos son de textura ligera a media
(francoarenosa), con buen drenaje, con un rango de pH de 6.5 a 7.2.
El tipo de suelo de esta zona se consideran aptas para el desarrollo de
plantaciones de Jatropha curcas.
56
Potencial
Entre los estados de la República Mexicana que registraron mayor superficie,
apropiada para cultivar Jatropha curcas, Sinaloa cuenta con 557 mil 641 hectáreas
aproximadamente. En la zona sur del estado, la superficie es de 300 mil hectáreas
aproximadamente.
ESTABLECIMIENTO DE PLANTACIÓN DE JATROPHA CURCAS
Selección del terreno
Se deben seleccionar terrenos ubicados en el pie de sierra, que no estén siendo
utilizados con cultivos básicos y que estén en condiciones de establecer
plantaciones de Jatropha curcas. Se deben eliminar los troncos que dificulten la
preparación de terreno.
Preparación del suelo
BARBECHO
Se debe realizar un barbecho a 30 cm de profundidad para voltear la capa arable
e incorporar los residuos de malezas; en terrenos poco trabajados se debe realizar
un subsoleo para eliminar la compactación del suelo y aumentar la capacidad de
retención de agua.
RASTREO
Se realizaron dos pases de rastra: el primero para desmenuzar los terrones
grandes que quedaron del barbecho, el segundo se realizar en dirección diagonal
al barbecho para dejar partículas más finas que permitan el buen desarrollo de las
raíces (Figura 5).
MARCA
La marca consiste en hacer los surcos donde se plantaran las plántulas de
Jatropha curcas y debe estar a 3 metros de separación.
Figura 5. Preparación de terreno. Doble Rastreo.
57
Densidad de plantación
Se utilizaron 3 densidades de plantación 3 x 1.5, 3 x 2, y 3 x 3 metros, con 2 mil
200, 1666, y 1100 plantas por hectárea.
La densidad que produce más a corto plazo es la de 3 x 1.5 y conforme
crece la planta, posteriormente se puede eliminar una planta para dejar distancias
de 3 x 3 metros (Figura 6).
3 m
1.5 m
Figura 6. Densidad de plantación 3 x 1. 5 metros.
Plantación
La plantación se realiza en los meses de julio, agosto y septiembre, para
aprovechar las lluvias. Se deben utilizar plántulas de tres meses de edad, para
asegurar su sobrevivencia.
Se realiza un trazado de manera perpendicular al surco utilizando un hilo
para formar una cuadricula y facilitar las labores de cultivo (Figura 7).
Seguido se cava un hoyo para depositar la planta, se utiliza una barra
cuando la plántula es de charola (A) y un cava hoyo cuando la plántula es de bolsa
(B) (Figura 8).
58
Figura 9. Plantación utilizando plántula germinada en bolsa.
Figura 10. Plantación en condiciones de temporal.
Variedades
Se seleccionaron cuatro germoplasmas no tóxico de los estados de Veracruz,
Puebla, Morelos, y Sinaloa, para evaluar las características morfológicas y de
rendimiento, para seleccionar el eco tipo que mejor se adapte a la zona centro del
estado de Sinaloa.
Las variables morfológicas evaluadas fueron: altura de planta, diámetro
basal, número de ramificaciones y área foliar; las variables de rendimientos fueron
número y peso de semillas.
59
Los resultados morfológicos de la zona sur muestran plantas más robustas,
siendo el germoplasma Sinaloa el más sobresaliente con 100 cm de altura, 54 mm
de diámetro basal y cinco ramificaciones, mientras que el resto de los
germoplasmas presenta un promedio de 80 cm de altura, 45 mm de diámetro
basal y tres ramificaciones (Cuadro 1).
Cuadro 1. Promedio de las
germoplasmas de la zona sur.
variables
morfológicas
de
los
cuatro
Germoplasma
Área foliar
Altura
Diámetro
Ramificaciones (centímetros
(centímetros) (milímetros)
cuadrados)
Sinaloa
100
Puebla
75
Morelos
Veracruz
a
54
a
5.0
a
150
a
b
46
b
4.0
b
150
a
75
b
45
b
3.0
c
140
b
85
b
47
b
3.0
c
130
c
Podas
La poda se realiza con la intención de mantener una altura adecuada para la
recolección de los frutos y aumentar el número de ramificaciones en la planta para
el siguiente ciclo, dado que a mayor número de ramificaciones será mayor el
número de racimos florales, lo que aumenta los rendimientos.
La poda debe realizarse pasada la cosecha y que la planta ha caducado las
hojas, para que se mantenga en estado de hibernación y vuelva producir
ramificaciones el siguiente ciclo, la altura recomendable para la primer poda es 40
cm a partir del ras de suelo, las siguientes podas podrá hacerse a 30 cm partiendo
de la poda anterior (Figura 9).
60
Figura 9. Inicio de poda en una plantación de Jatropha curcas.
Riego
En las plantaciones con riego asistido se debe realizar un riego antes de iniciado
las lluvias para asegurar un buen desarrollo de la planta hasta el inicio de estas,
se realiza un segundo riego después de pasado el periodo de lluvias para
asegurar un buen llenado de fruto.
En los cultivos de la zona sur puede aumentar los rendimientos si se le
aporta agua y nutrientes en las etapas fenológicas de floración y desarrollo de
fruto. Figura 10. Plantación de Jatropha curcas con riego por goteo.
61
Fertilización
La fertilización se realizó con fertilizante Triple 17, depositando 50 gramos en cada
planta al momento de la plantación, realizando una segundo fertilización con
lombricomposta en la etapa de llenado de fruto, utilizando una cantidad de 500
kilogramos por hectárea.
Control de maleza
El deshierbe se realizó de manera manual (Figura 11), mecanizada y química; de
manera manual entre las hileras de la plantación y con la rastra en medio de las
hileras. En el deshierbe químico se utilizó glifosato (Faena), cuidando no asperjar
las plantas de Jatropha.
Figura 11. Control de malezas de manera mecanizada.
Control de plagas
A pesar que es una especie muy resistente a plagas, debido principalmente a que
es tóxica para animales. Aun así, se ve afectada por algunas plagas como:
 Chapulín (Sphenarium purpurascens): para su control se utilizó Muralla
Max® (imidacloprid y betacyflutrin) a una dosis de 250 cm3 (centímetros
cúbicos) por hectárea.
 Ácaro rojo (Tetranychus urticae): para su control se utilizó Abactin
(abamectina) a una dosis de 1 litro por hectárea.
 Otras plagas que causan daño a Jatropha son las liebres, hormigas, y
pulgón (Figura 12).
62
Figura 12. Aplicación de insecticida para el control de araña roja.
Prevención y control de enfermedades
Algunas enfermedades que pueden atacar a esta especie:
 Mancha foliar (hongos del género Cercospora, Helminthosporium
tetramera, Pestalotiopsis paraguarensis y Pestalotiopsis versicolor): se
manifiesta con manchas acuosas en las hojas, pudiendo llegar a perderlas.
 Pudrición de la raíz (hongos del género Phytophora, Fusarium y Pythium):
causa necrosis en la raíz, pudiendo llegar a matar a la planta, para el
control se utilizó previcur a 500 cm3 por cada 200 litros de agua.
PRODUCCIÓN
Cosecha
La cosecha se realizó de manera manual, al observase la maduración de los
frutos, se realizaron tres colectas cada etapa de floración (Figura 13).
Figura 13. Recolección del fruto de manera manual.
63
Secado de fruto
La maduración de Jatropha curcas es heterogénea, esto se debe a que la abertura
de flores masculinas y femeninas no se presenta a mismo tiempo, esto con el fin
de evitar la autopolinización.
El secado del fruto se debe realizar para homogenizar el deshidratado y
realizar de manera mecaniza la obtención de semilla (Figura 14).
Figura 14. Deshidratado y homogenizado de frutos.
Rendimiento
Las parcelas evaluadas de los cuatro germoplasmas seleccionados en
condiciones de temporal el primer año en la zona sur, mostraron diferencias en
los rendimientos por hectárea.
Los germoplasma de Puebla y Mórelos, presentaron mayor número de
kilogramos con un promedio de 130 kg/ha (kilogramos por hectárea), mientras
que Sinaloa y Veracruz un promedio de 80 kg/ha.
La densidad de 3 x 1.5 metros es la que mayor producción proporciona
(Figura 15).
Figura 15. Rendimientos de los cuatro germoplasmas en condiciones
de temporal.
64
ESTRUCTURA DE COSTOS
Las plantaciones de Jatropha curcas pasan por dos etapas: el establecimiento de
la plantación y el mantenimiento de la plantación.
Los costos de la primera etapa son elevados dado que se tiene que partir
de cero, se tiene que invertir en la elaboración de la planta y preparación de
terreno principalmente (Figura 16), mientras que en el mantenimiento ya no se
utiliza planta nueva ni se realizan algunas labores de terreno como el barbecho,
rastreo y marca (Figura 17).
Figura 16. Costos generados para el establecimiento de 1 hectárea de Jatropha
curcas.
Figura 17. Costos generados para el mantenimiento de una hectárea
de Jatropha curcas.
65
Paquete agronómico
para el establecimiento de Jatropha curcas. en el sur de Sonora
Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
El género Jatropha pertenece a la familia Euphorbiaceae, el cual cuenta con
alrededor de 170 especies, en donde se encuentra dos variedades de la especie
curcas, la tóxica que contiene los esteres de forbol y la no tóxica.
Es una especie monoica con flores masculinas y femeninas en una relación de 7:1
respectivamente. Se le considera un arbusto por que presenta una altura de 3 a 5
metros, sin embargo, puede alcanzar hasta los 7 metros (Figura 1).
Figura 1. Arbusto de Jatropha curcas en etapa vegetativa.
*
Colaboradores: M.C. Federico Soto Landeros, ING. Alberto Ochoa Félix. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD). 66
REQUERIMIENTO AGROECOLÓGICOS
Precipitación
En el sur de Sonora, se tienen precipitaciones anuales promedio de 223.8 mm
(Figura 2), y los requerimientos de precipitación de Jatropha curcas fluctúan entre
300 y 1,800 mm, siendo el nivel óptimo de 600 a 1,200 mm. Esta zona está por
debajo de los requerimientos, haciendo difícil la producción mediante temporal, por
lo que será necesario implementar sistemas de riego presurizados (goteo) para
lograr plantas productivas.
Figura 2. Precipitación acumulada anual sur de Sonora.
Temperatura
Jatropha curcas resiste normalmente el calor, aunque también soporta bajas
temperaturas, en un rango que van de 10 a 34 °C, teniendo como óptimo de 18 a
28 °C. En la zona sur del estado de Sonora, se tiene que la temperatura mínima
anual promedio es de 15.5 °C, y presenta eventos de heladas entre diciembre y
diciembre afectando a las plantas, mientras que la temperatura máxima anual
promedio es de 30.3 °C, con temperaturas mayores a 30 °C en los meses de julio,
agosto y septiembre (Figura 3). Con estas temperaturas se considera zona poco
apta para el establecimiento de plantaciones comerciales.
67
Figura 3. Temperaturas mínimas y máximas sur de Sonora.
Altitud
Jatropha curcas prefiere suelos inferiores a 900 msnm. En la zona sur del estado
de Sonora el pie de sierra oscila entre los 50 a 120 msnm. Con estas elevaciones
se considera zona apta para el establecimiento del cultivo.
Humedad
Los requerimientos de humedad relativa de Jatropha curcas oscilan entre 50 y 90
%, siendo el nivel óptimo de 70 a 85 %. En la zona sur del estado de Sonora, se
tiene que la humedad relativa mínima anual es de 65 %, mientras que la humedad
relativa máxima anual es de 77 % (Figura 4). Con esta humedad relativa se
considera que la zona sur de Sonora se encuentra en el rango para el
establecimiento de plantaciones de Jatropha curcas, debiendo ser auxiliada con
riego en los meses más secos para reducir el déficit de presión de vapor.
Figura 4. Humedad Relativa anual sur de Sonora.
68
Suelo
Jatropha curcas se adapta a una gran variedad de suelos, incluyendo los de bajo
contenido de nutrientes. En la zona sur de Sonora, los suelos son de textura
media a gruesa (arcilloarenosa), con buen drenaje, con un rango de pH de 6.5 a
7.2. El tipo de suelo de esta zona no es limitante para el desarrollo de
plantaciones.
Potencial
El estado Sonora cuenta con una superficie, 348,466 hectáreas aproximadamente,
siendo potencialmente atractivo para el establecimiento de Jatropha curcas
principalmente en la zona sur.
ESTABLECIMIENTO DE PLANTACIÓN DE JATROPHA CURCAS
Selección del terreno
Se deben seleccionar terrenos ubicados en el pie de sierra, que no estén siendo
utilizados con cultivos básicos y que estén en condiciones de establecer
plantaciones de Jatropha curcas. Se deben eliminar los troncos que dificulten la
preparación de terreno.
Preparación del suelo
Subsuelo: En los suelos con textura arcilloarenosa como se presenta en el sur de
sonora se debe realizar un subsuelo (Piqueo) para eliminar la compactación del
suelo y aumentar la capacidad de retención de agua (Figura 5).
Rastreo: En los suelos arenosos solo es necesario realizar un rastreo dado que no
se formar terrenos grandes y se realiza diagonalmente al subsuelo (Figura 5).
Marca: Los surcos se realizan usando un equipo de vertederas a una distancia de
3 metros entre ellos (Figura 5).
Figura 5. Equipo de subsuelo para eliminar la compactación del suelo.
69
Figura 6. Preparación de terreno. Rastreo sencillo.
Figura 7. Marca a 3 metros de separación.
Densidad de plantación
La distribución que produce más a corto plazo es la de 3 x 1.5 con una
densidad de 2,200 por hectárea, y conforme crece la planta, posteriormente se
puede eliminar una planta entre las hileras para dejar distancias de 3 x 3
metros (Figura 8).
70
3 m
1.5 m
Figura 8. Densidad de plantación 3 x 1. 5 metros.
Plantación
La plantación se realiza en los meses de julio, agosto y septiembre, para
aprovechar las lluvias. Se deben utilizar plántulas de 3 meses de edad, para
asegurar su sobrevivencia. Se realiza un trazado de manera perpendicular al
surco utilizando un hilo para formar una cuadricula y facilitar las labores de
cultivo (Figura 9). Seguido se cava un hoyo para depositar la planta, se utiliza
una barra cuando la plántula es de charola (A) y un saca tierra cuando la
plántula es de bolsa (B) (Figura 10).
Figura 9. Plantación utilizando plántula de germinada en charola.
71
Figura 10. A) Plántulas germinadas en bolsa y B) plántulas germinadas en
charola.
72
Variedades
Se seleccionaron 4 germoplasmas no tóxico de los estados de Veracruz,
Puebla, Morelos, y Sinaloa, para evaluar las características morfológicas y de
rendimiento, para seleccionar el eco tipo que mejor se adapte a la zona sur del
estado de Sonora.
Podas
La poda se realiza en los meses fríos cuando la planta esta defoliada, para
evitar el daño de heladas a los tallos y aumentar el número de ramificaciones
en el siguiente ciclo, dado que a mayor número de ramificaciones será mayor
el número de racimos florales, lo que aumenta los rendimientos. En esta
ocasión la poda no sido posible realizarla dado que la plantación se realizó a
destiempo y la planta esta hibernando, se espera que en mes de mayo con el
primer riego de auxilio comience el desarrollo vegetativo y se pueda tener la
primera cosecha.
Riego
En la zona sur de Sonora las plantaciones deberán contar con sistemas de
riego asistido para asegurar un buen desarrollo de la planta, se suspenderá el
riego cuando haya habido un evento de precipitación que compense la
evapotranspiración del cultivo.
Fertilización
La fertilización se realizó con fertilizante triple 17, depositando 50 gramos en
cada planta al momento de la plantación, (Figura 11).
Figura 11. Mezcla de nitrógeno, fósforo y potasio.
73
ESTRUCTURA DE COSTOS
Las plantaciones de Jatropha curcas pasan por dos etapas: el establecimiento de
la plantación y el mantenimiento de la plantación. Los costos de la primera etapa
son elevados dado que se tiene que partir de cero, se tiene que invertir en la
elaboración de la planta y preparación de terreno principalmente (Figura 12),
mientras que en el mantenimiento ya no se utiliza planta nueva ni se realizan
algunas labores de terreno como el barbecho, rastreo y marca (Figura 13).
Figura 12. Costos generados para el establecimiento
de una hectárea de Jatropha curcas.
Figura 13. Costos generados para el mantenimiento
de una hectárea de Jatropha curcas.
74
Paquete agronómico para establecimiento de J. curcas en el norte de Nayarit
Dr. Filiberto Herrera Cedano
INTRODUCCIÓN
Al arbusto Jatropha curcas L., se le ha calificado con diferentes términos, tales
como la planta mágica, el cultivo de energía, la planta maravilla, entre otros, ya
que es una excelente fuente de energía renovable en las zonas áridas.
Puede ser la opción para el aprovechamiento de tierras abandonadas,
marginadas y poco fértiles, y también puede rivalizar con el uso de superficies
para la producción de alimentos.
En un contexto regional se pretende propiciar un desarrollo sustentable a
través del conocimiento sobre Jatropha curcas L, ya que es una alternativa real
para la zona serrana marginada del noroeste de México.
Es importante señalar que Jatropha curcas L. tiene distribución geográfica
natural desde Sonora hasta el Ecuador, por ello se estudió esta planta de manera
regional (Sonora, Sinaloa y Nayarit) para comprender y dimensionar los alcances
que su plantación y cultivo pueda significar para el noroeste de México a nivel
macroeconómico y para un pequeño inversionista.
En este documento se muestran resultados obtenidos en el norte de Nayarit
sobre el cultivo, cosecha y manejo de Jatropha curcas L. con base en
investigación y transferencia de tecnología, con el objetivo de que sirvan como
indicadores para el establecimiento de la cadena agroindustrial de este cultivo.
Como resultado de esta conferencia, se instauró el Programa del Medio
Ambiente de las Naciones Unidas (PNUMA 1972), el cual se encarga de promover
actividades medioambientales y crear conciencia entre la población sobre la
importancia de cuidar el medioambiente.
Generalidades de Jatropha curcas L.
El botánico Carl Von Linneo fue quien clasificó la planta en 1753 y le dio el nombre
botánico Jatropha, del griego “jatros” que significa doctor y “trophé” que es
alimento o nutrición.
La clasificación taxonómica de Jatropha curcas de acuerdo a Cronquist
(1981) es la siguiente:
 Reino Plantae
 Subreino Tracheobionta
 División Magnoliophyta
 Clase Magnoliopsida
 Subclase Rosidae
 Orden Euphorbiales
 Familia Euphorbiaceae
 Subfamilia Crotonoideae
 Tribu Jatropheae
 Género Jatropha
 Especie curcas
75
En el mundo Jatropha curcas tiene más de 200 nombres comunes. La
palabra curcas es el nombre común de la jatropha en Malabar, India. Un fósil
descubierto en 31Belén, Perú, sitúa la existencia de la Jatropha en el terciario
temprano, que inició hace 70 millones de años. En México se le conoce como
piñón, sangre de grado o sangregado, tempate, que se deriva de un vocablo
náhuatl que significa “medicina de la boca”, refiriéndose al uso de la savia para
curar erupciones de la boca.
Jatropha curcas L. es una planta oleaginosa de ciclo perenne, crecimiento
rápido, porte arbóreo de 2 a 3 metros de altura, que bajo condiciones óptimas
puede alcanzar alturas de hasta7 metros.
Presenta 20 cm (centímetros) de grosor del tronco en la base, con brotación
de ramas laterales a corta altura, la corteza es lisa de color blanco grisáceo.
Tiene una raíz corta y poco ramificada, la cual está dividida en cinco partes,
una central o principal y cuatro periféricas o laterales.
Con respecto al tallo, se bifurca en dos o más y crecen con discontinuidad
morfológica en cada incremento.
El sangregado es un arbusto caducifolio, al final de cada ciclo anual se
queda sin hojas; durante la etapa vegetativa las hojas son verdes, amplias y
brillantes, largas y alternas, en forma de palmas pecioladas, presentan nervaduras
blanquecinas y salientes en el envés, casi glabras pero más o menos pilosas; se
forman con 5-7 lóbulos acuminados (que terminan en punta), poco profundos y
grandes con pecíolos4 largos de 10 a 15 cm.
Es una planta monoica, presenta flores masculinas y femeninas en la
misma planta; las inflorescencias son terminales, se forman en el axial de las
hojas sobre las ramas; ambas flores son pequeñas de 6-8 mm, de color amarillo
verdoso y pubescentes; cada flor rinde un manojo con un promedio de 10 frutos
por racimo.
existencia de la Jatropha en el terciario temprano, que inició hace 70
millones de años. En México se le conoce como piñón, sangre de grado o
sangregado, tempate, que se deriva de un vocablo náhuatl que significa “medicina
de la boca”, refiriéndose al uso de la savia para curar erupciones de la boca.
Jatropha curcas L. es una planta oleaginosa de ciclo perenne, crecimiento
rápido, porte arbóreo de 2 a 3 metros de altura, que bajo condiciones óptimas
puede alcanzar alturas de hasta 8 metros.
Presenta 20 cm (centímetros) de grosor del tronco en la base, con brotación
de ramas laterales a corta altura, la corteza es lisa de color blanco grisáceo.
Tiene una raíz corta y poco ramificada, la cual está dividida en cinco partes,
una central o principal y cuatro periféricas o laterales.
Con respecto al tallo, se bifurca en dos o más y crecen con discontinuidad
morfológica en cada incremento.
El sangregado es un arbusto caducifolio, al final de cada ciclo anual se
queda sin hojas; durante la etapa vegetativa las hojas son verdes, amplias y
brillantes, largas y alternas, en forma de palmas pecioladas, presentan nervaduras
4
Pecíolo: pezón que sostiene la hoja. 76
blanquecinas y salientes en el envés, casi glabras pero más o menos pilosas; se
forman con 5-7 lóbulos acuminados (que terminan en punta), poco profundos y
grandes con pecíolos5 largos de 10 a 15 cm.
Es una planta monoica, presenta flores masculinas y femeninas en la
misma planta; las inflorescencias son terminales, se forman en el axial de las
hojas sobre las ramas; ambas flores son pequeñas de 6-8 mm, de color amarillo
verdoso y pubescentes; cada flor rinde un manojo con un promedio de 10 frutos
por racimo.
El fruto es una cápsula ovoide, verdosa-amarillenta y carnosa, pero café
obscuro o negro dehiscente cuando está seca; para desarrollarse requiere 90 días
desde la floración hasta que maduran las semillas.
Las semillas maduran cuando el fruto cambia de color verde a amarillo, por
lo común se producen de una a tres semillas por fruto, son de color negro, cada
una de 2 cm de largo por 1 cm de diámetro.
Las semillas contienen un aceite no comestible que es utilizado
directamente, o bien, transformado en biodiesel, para suministrar combustible a
lámparas y motores de combustión, también se usa para la fabricación de
colorantes y jabones.
REQUERIMIENTOS AGRONÓMICOS
Precipitación
Jatropha curcas L. se encuentra en los trópicos y subtrópicos, resiste normalmente
el calor aunque también soporta bajas temperaturas y puede tolerar hasta una
escarcha ligera.
En cuanto a precipitación, presenta un potencial productivo alto en lugares
con precipitación que oscila entre 600 y 1200 mm (milímetros), y un potencial
medio con precipitaciones entre 1200 y 1800 mm de promedio anual.
Temperatura
El potencial alto lo presenta en lugares con temperaturas mínima y máxima
promedio anual de 18 a 28 °C (grados centígrados), respectivamente, mientras
que el potencial medio se obtiene en lugares donde el promedio de temperaturas
mínima oscila entre 11 y 18 °C y como máxima entre 28 y 32 °C.
Altitud
En lugares con altitud inferior a los 1000 msnm (metros sobre el nivel del mar)
jatropha presenta potencial elevado, mientras en altitudes entre 1000 y 1500
msnm el potencial productivo es medio.
Humedad
Jatropha curcas se adapta bien a lugares donde la humedad relativa oscila entre
55 y 75 %, sin embargo donde mejor comportamiento presenta es en lugares con
humedad relativa del 60%.
5
Pecíolo: pezón que sostiene la hoja. 77
Luminosidad
Se reporta a jatropha que no es exigente en cuanto a luminosidad, ya que
prospera adecuadamente bajo cubierta vegetal de árboles con sombra de hasta
80%.
Suelo
No requiere un tipo de suelo específico ya que se desarrolla de forma adecuada
tanto en tierras áridas que semiáridas, y responde muy bien en suelos pobres,
arenosos, pedregosos, con pH (acidez) no neutro.
Únicamente requiere suelos con deficiente drenaje superficial, ya que es
susceptible a las inundaciones.
Potencial
México está en la franja del cinturón de la Jatropha curcas, la cual va de la línea
del ecuador a los 30° latitud norte y 35° latitud sur (figura 1).
Figura 1.-Frutos de Jatropha curcas producidos en la zona norte de Nayarit
La distribución de esta especie en México se encuentra en forma silvestre
en 15 estados: Chiapas, Guerrero, Hidalgo, Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca,
Puebla, Quintana Roo, Sinaloa, Sonora, Tabasco, Tamaulipas, Veracruz y
Yucatán.
En un estudio del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales,
Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), se presentan a las entidades mexicanas
78
clasificadas con potencial alto, medio y bajo para el establecimiento de
plantaciones de Jatropha curcas L.
La superficie total con potencial a nivel nacional asciende a 18.2 millones de
hectáreas, de las cuales un tercio se encuentra con potencial medio y alto, donde
destacan Sinaloa (817 mil 292 hectáreas) Tamaulipas (760 mil 625 hectáreas) y
Guerrero (565 mil 349 hectáreas) equivalente al 35.2% que corresponden a 2.1
millones de hectáreas.
De acuerdo a este estudio se puede clasificar a las entidades en:
 Con potencial alto y grandes extensiones, de más de 125 mil
hectáreas y hasta 560 mil; en el Pacífico están Sinaloa, Michoacán y
Guerrero; en el Golfo sobresalen Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas,
Veracruz y Yucatán.
 Con potencial medio, de más de 200 mil hectáreas y hasta 443 mil,
en el Pacífico aparecen Sonora, Sinaloa, Nayarit, Jalisco, Guerrero y
Chiapas; en el Golfo solo destacan Tamaulipas y Veracruz.
ESTABLECIMIENTO DE PLANTACIÓN DE JATROPHA CURCAS
Selección del terreno
Una de las actividades de importancia trascendental en el cultivo de jatropha es la
selección del terreno ya que es una planta que puede durar más de 40 años.
Terrenos con “roca madre” superficial, son suelos no evolucionados o que
la capa superficial del suelo ha sido removida o erosionada, se caracterizan por no
tener o tener muy poca materia orgánica, la roca está en la superficie y no
permiten que la mayoría de las plantas profundicen sus raíces (no confundir con
terrenos pedregosos superficial muy comunes en las zonas de pie de sierra de la
zona norte de Nayarit).
La planta del piñón crece prácticamente en casi todo tipo de suelos y
sobrevive en condiciones climáticas extremadamente adversas (puede soportar
condiciones de sequía severa y baja fertilidad del suelo).
Sin embargo, para establecer una plantación con fines comerciales de la
que se espera una productividad y rentabilidad adecuada, es imprescindible
seleccionar suelos que tengan como mínimo las siguientes características: debe
ser suelo que facilite el crecimiento profundo de las raíces y el agua no se debe
anegar (encharcar) durante el período de lluvias.
Normalmente los pequeños agricultores disponen de poca tierra, en
ocasiones una sola parcela, por ello debe tener en cuenta las recomendaciones
siguientes: para el cultivo de jatropha debe seleccionar terrenos con poca
fertilidad, donde sus cultivos tradicionales como el maíz ya no son rentable
sembrarlos por su baja producción.
Los suelos deben ser livianos, franco-arenoso o franco-arcilloso, con
buenos drenajes. Si el terreno de la parcela, o una parte de ella, es fértil, no se
debe siembrar con jatropha, sino establecer cultivos de alimentos (granos
básicos, hortalizas, frutales, etc.).
La única forma que puede cultivar jatropha en terrenos fértiles es como
“cerca viva”. Terrenos con cobertura de árboles forestales por ningún motivo
deben ser descombrados o deforestados para sembrar jatropha, ya que el daño
ambiental que ocasiona es muy grave.
79
Terrenos en los que el agua de lluvia se acumula (empantana) no se deben
seleccionar menos que tenga los medios y recursos para construir obras de
infraestructura conocidas como “bordos o camas” y “canales de drenaje o
desagüe”, estas obras son muy costosas tanta para la construcción como para su
mantenimiento durante la vida de la plantación de jatropha.
Terrenos compactados no permiten que la raíz de la planta se desarrolle,
aunque el árbol crezca, su producción será muy baja y se terminará abandonando
el cultivo o arrancando las plantas. La habilitación de este tipo de terrenos para
este cultivo también es de costos muy elevados normalmente se debe utilizar
maquinaria pesada y equipo especial.
Preparación del suelo
Para la siembra de jatropha, como para cualquier otro cultivo, la preparación del
terreno debe empezar con la limpieza.
Es recomendable realizar la limpieza del terreno con unos dos meses de
antelación al inicio del período de lluvias, ya que ello permite que la maleza esté
totalmente marchita o en proceso de descomposición si ha sido incorporada al
suelo, ello facilitará las labores de siembra, especialmente si la misma se realizara
en forma directa.
Existen diferentes métodos o técnicas para eliminar la maleza del terreno,
entre los factores que son determinantes para definir cuál es la forma más
adecuada de hacerlo, están los siguientes:

El tipo de maleza existente, por ejemplo, si es pastizal (zacate), maleza
de hoja ancha, arbustos o coamil.

Topografía del terreno, ejemplo: ladera o plano.

Disponibilidad y acceso a tecnología.

Área de cultivo (número de hectáreas que se va a cultivar).

Disponibilidad de mano de obra.

Recursos financieros.
Entre los métodos más utilizados para la limpieza de terrenos están:
CONTROL MANUAL
Es el más utilizado por pequeños productores, se puede realizar tanto en terrenos
con topografía plana como en laderas, es el más recomendable ya que brinda
oportunidades de empleo y autoempleo a nivel local y es amigable con el
ambiente.
CONTROL MECÁNICO
80
Se utiliza principalmente en terrenos con topografía plana y grandes áreas de
cultivo.
CONTROL QUÍMICO
Ambientalmente es el menos recomendable, sin embargo, su uso inicial en
ocasiones es necesario para eliminar malezas de difícil control y que interfieren
con el crecimiento de las plántulas.
OBSERVACIONES
Es recomendable que la maleza gruesa se corte en trozos medianos y se agrupe
en hileras en sentido transversal a la pendiente del terreno, entre esas hileras se
siembra la jatropha.
Los árboles existentes no se deben cortar, únicamente podarlos para
reducir la sombra en el cultivo.
En áreas extensas en las que el cultivo se realizará en forma mecánica, es
muy importante que la biomasa que se genera de los arbustos se corte en trozos
muy pequeños para incorporarlos al suelo como materia orgánica.
Cuando se utilice maquinaria agrícola en las diferentes actividades para el
establecimiento y manejo de las plantaciones de jatropha es necesario proceder a
la eliminación de tocones (troncones) para evitar daños en el equipo y facilitar la
ejecución de las operaciones agrícolas.
El destocone en pequeñas áreas frecuentemente se hace a mano utilizando
talache, pala, hacha y machete.
En áreas extensas es recomendable hacerlo con maquinaria para reducir
costos. En terrenos con laderas no es recomendable destoconar para evitar la
erosión del suelo.
La aradura y rastreo son métodos de preparación de tierra que en el cultivo
de jatropha no es recomendable, por su elevado costo. Solo sería aplicable en los
casos que se planifique realizar siembra directa en plantaciones comerciales
(grandes áreas de cultivo) en terrenos planos o levemente ondulados; y aun en
estos casos, lo más recomendable es hacer una ruptura del terreno en forma de
surcos o hileras (descompactado).
La distancia entre surcos será la misma que se utilizará entre hileras del
cultivo de jatropha.
El tipo de arado recomendable es el cincel de una sola punta o
descompactadores que rompen el suelo pero que no voltean las capas.
La profundidad mínima debe ser de 40 a 50 cm.
Sobre los surcos de aradura o descompactado se hacen dos pases de
rastra para facilitar la germinación de las semillas y el control inicial de de
malezas.
Simultáneamente se pueden construir camas o bordes que permitan drenar
el exceso de agua durante el período de lluvias.
La jatropha, por ser una planta muy sensible al exceso de agua, debe
cultivarse preferiblemente en terrenos de ladera, sin embargo, la existencia de
tierras de topografía plana u onduladas que se encuentran degradadas o en
proceso de degradación pueden ser destinadas al cultivo de jatropha; para ello, es
81
indispensable construir un sistema de drenaje que permita la evacuación del
exceso de agua durante el período de lluvias.
El sistema de drenaje es conveniente combinarlo con la construcción de
bordes o camas los cuales contribuirán a un mejor desarrollo de las plantas.
Densidad de plantación
De acuerdo a las Reglas de operación de ProÁrbol para el año 2008, debe de
plantarse 1600 plantas de Jatropha curcas L. por hectárea, es decir a una
distancia de 2.5 metros entre árboles y 2.5 metros entre hileras.
Para que esté más espaciado entre hileras se puede optar por plantar a 2
metros entre plantas y a 3 metros entre hileras, lo que significa que se llega a una
densidad de 1,667 plantas por hectárea.
Lo anterior no solo facilita las labores de cultivo sino de cosecha también, y
da un pequeño margen para elevar rendimientos.
Bajo condiciones agroclimáticas del norte de Nayarit la germinación ocurre
entre los 10 días y hasta 30 días después de la siembra, con un porcentaje de
germinación promedio de 80%.
El número de semilla por kilogramo varía de 1000 a 2 mil 427 semillas.
En Nayarit se obtuvo un peso promedio de 430 a 710 gramos por cada mil
semillas de cuatro genotipos no tóxicos.
Las plantas tardan de cinco a siete semanas para alcanzar alturas
apropiadas para su establecimiento en campo.
Plantación
La siembra en terreno plano se puede realizar en cuadrado o tresbolillo, mientras
que en laderas se recomienda hacer la siembra únicamente en tresbolillo, esto se
hace con el propósito de disminuir los efectos de erosión del suelo ocasionado por
las aguas lluvias.
En laderas, siempre que sea posible, es preferible hacer el trazado con
curvas a nivel.
La mejor época de plantación es al inicio del temporal de lluvias para
aprovechar la humedad presente en el suelo y favorecer el establecimiento del
cultivo.
Para facilitar que las plantas logren establecerse exitosamente se
recomienda hacer hoyos de 30 x 30 x 60 cm con el fin de que su sistema radicular
se desarrolle de manera rápida.
Variedades
La disponibilidad de variedades comerciales en México no existe, por lo tanto se
sugiere conseguir plantas de Jatropha curcas L. a través de viveros establecidos
en Sinaloa procedentes de genotipos identificados no tóxicos como es el caso de
los ecotipos Sinaloa, Puebla, Veracruz y Morelos que han mostrado rendimientos
de semilla aceptables y con buena cantidad y calidad del aceite.
Podas
La poda de formación del árbol es importante tanto para su ramificación, aireación
y radiación solar como para facilitar la cosecha.
82
El tronco de la planta se poda al llegar a una altura de 40 cm, induciendo
ramas secundarias.
Asimismo las ramas secundarias y terciarias deben de cortarse al finalizar
el primer año para que en el segundo año se logre un mínimo de 25 ramas.
Los brotes deben de podarse al llegar a 0.5 metros de altura, dejándolos a
10 cm para que a su vez nazcan nuevos brotes.
Para darle una forma espesa al arbusto la poda debe practicarse en la
temporada de frío, regularmente al finalizar la cosecha de frutos.
Una ramificación buena y temprana de las plantas es importante para
obtener un mejor rendimiento. La razón es que las inflorescencias e dan solo en
las terminales de las ramas, consecuentemente entre más ramas tenga una planta
la probabilidad es que produzca más frutos.
La poda de la altura del árbol es indispensable para mantener a las plantas
lo suficientemente bajas para que permitan la cosecha manual sin tener que
utilizar escaleras.
Si no se controla la altura esto repercute en el tiempo que un jornalero
dedica a la cosecha y finalmente se traduce en incremento de los costos por
cosecha de frutos.
Por ello, es importante considerar en el presupuesto una cantidad para una
poda por año durante todo el período productivo de la plantación.
Cada 10 años la planta puede cortarse dejándola a una altura de 30 cm del
piso para rejuvenecerla.
El crecimiento es rápido y la planta empezará a rendir en un período de un
año.
Esto es útil para inducir el nuevo crecimiento y la estabilización del
rendimiento de ahí en adelante.
Cabe señalar que la altura de la poda es muy baja puesto que el tronco a
los diez años ya tiene un diámetro considerable, por lo que deberá tomarse en
cuenta las condiciones de las plantas y hacer una poda menos agresiva
eliminando la madera muerta y ramas avejentadas y que tengan un ángulo de
inserción muy cerrado.
Riego
El requerimiento de agua es sumamente bajo y puede soportar períodos largos de
estiaje (figura 2).
Sin embargo, para asegurar mayor arraigamiento y sobrevivencia, en caso
de sequía se recomiendan riegos de auxilio durante el primer año.
En el período de establecimiento de la plantación se considera un riego de
siembra y un riego de auxilio al replantar.
83
Figura 2.- Sistema de riego para Jatropha curcas.
Fertilización
En general durante los primeros dos años se aplica superfosfato,
recomendándose duplicar del cuarto año en adelante.
Asimismo, se recomienda alternar con una dosis de 20-120-60 kilogramos de NPK
(nitrógeno, fósforo y potasio) por hectárea por año a partir del segundo año de la
plantación.
Además, es recomendable fertilizar, dependiendo del tipo y la calidad del
suelo. La cantidad es de 3 a 5 kg por planta por año.
Por sus propiedades la misma pasta o torta residual de la Jatropha sirve
como abono.
Control de maleza
Generalmente durante el temporal de lluvias, se presentan hierbas de hoja ancha
y zacates que compiten con la planta de jatropha por nutrientes, espacio, sol y
agua, las cuales además son hospederas de plagas y enfermedades que pueden
ser transmitidas al cultivo; por lo tanto, es importante mantener al cultivo libre de
estas malezas para un mejor desarrollo (figura 3).
84
Figura 3.- Manejo agronómico entre surcos
Para el caso de este paquete tecnológico, el deshierbe se hace dos veces
por año durante toda la vida del cultivo.
En las hileras se realiza de forma manual ocupando tres, dos y un jornales
por hectárea en cada ocasión, para los años uno, dos y tres, respectivamente;
esto debido a que al ir creciendo las plantas se tendrá menos presencia de
maleza.
Para el caso de la maleza dentro de las calles, su control se realiza en
forma mecánica (en terrenos donde sea factible introducir la maquinaria) utilizando
el paso de rastra dos veces al año; mientras que, en terrenos donde la maquinaria
no puede entrar el control se realiza en forma química utilizando una combinación
de herbicidas que consiste en una dosis de 3 litros por hectárea, 1 litro de 2-4DAmina, y 2 litros de glifosato diluidos en 200 litros de agua.
Se recomienda tomar las precauciones necesarias para evitar que las
plantas reciban rocío de la mezcla de herbicidas ya que puede presentar
fitotoxicidad y detener su crecimiento e incluso llegar a morir.
Control de plagas
Durante el primer año es muy importante proteger a la planta de plagas e insectos.
Entre las plagas que comúnmente atacan a la jatropha se encuentran:
hormigas (Atta cephalotes, A. mexicana y A. spp.) las cuales llegan a defoliar
completamente a las plantas deteniendo considerablemente su desarrollo.
También se llegan a presentar barrenadores del tallo (Lagocheirus undatus
y Panthomorus femorauts) y varias chinches que atacan flores y frutos
85
(Leptoglossus zonatus, Pchycoris torridus, P. klugii, Proxis puntulatus y Nezara
viridula, para el caso de la zona norte de Nayarit se presentó ataque de hormiga
termita que carcome la base del tronco, así como también, ataque a las hojas de
Jatropha por conejo y venado.
Para el control de insectos se recomienda aplicar insecticida químico
(Malatión 1000E, Paratión al 3%), dosis de 2 litros por hectárea.
Prevención y control de enfermedades
Bajo las condiciones del norte de Nayarit se han presentado algunas
enfermedades que hasta el momento no han representado daños en
consideración, ya que los síntomas se han presentado en pequeña escala.
Se han observado enfermedades como marchitez del fruto provocado por
ácaros, pudrición seca de las ramas y tallo provocado por el hongo Fusarium,
mancha angular (Xanthomonas sp.), pecas o mancha circular (Dothiorella sp.),
mosaico amarillo (genminivirus), marchitez del fruto por Alternaria sp., y
antracnosis (Colletotrichum sp.).
PRODUCCIÓN
Cosecha
El fruto cambia de coloración verde a amarillo y finalmente a un tono de café
grisáceo. Este último color es el que indica el punto de la maduración.
La cosecha es manual, aunque se han realizado intentos para la
mecanización de la cosecha, sin embargo, este proceso se encuentra en
perfeccionamiento y solo se ha aplicado en proyectos piloto; dentro de los costos
de producción este es uno de los más altos, incluso que el costo de extracción,
motivo por el cual es ineludible buscar plantas con altos rendimientos y extractores
de aceite más eficientes.
La floración continua resulta en una secuencia de etapas de desarrollo
reproductivo en una misma rama, de la cual se tienen frutas maduras en la base,
frutas verdes en medio y floración en las terminaciones, lo que es problemático
para la cosecha mecánica, por lo que representa ser un cultivo de alto impacto
social ya que la cosecha es manual.
Secado de fruto
Después de retirado el fruto de la planta se transporta a un lugar apropiado para
realizar el secado, ya que la fruta húmeda aumenta el peso y los costos de
transporte.
Se ha demostrado que el secado bajo el sol directo tiene un efecto negativo
sobre la viabilidad de las semillas, por lo que se recomienda realizar el secado de
frutos a media sombra para contrarrestar este efecto.
La actividad de secado de frutos puede realizarse en el campo o en un
centro de acopio diseñado específicamente para ello.
Cuando los frutos están amontonados sin aireación podrían podrirse y
contaminarse las semillas, por ello se recomienda esparcir los frutos en capas
delgadas para un mejor secado.
El área para el secado ideal de los frutos consiste en un piso de concreto o
una lona agrícola plástica sencilla.
86
El suelo de cemento tiene más solidez y en él se puede trabajar más
eficientemente. El suelo debe estar ligeramente inclinado de manera que la lluvia
no se estanque y escurra fácilmente.
La siguiente actividad después del secado del fruto de jatropha es su
despulpado, que es el proceso de quitar la cáscara de las frutas de las semillas.
Teniendo en cuenta la textura y tamaño de las frutas, se puede concluir que no se
requiere tecnología compleja para su despulpado.
A continuación se hace una descripción para realizar el despulpado a través
de soluciones locales.
El despulpado puede hacerse de forma manual, semimecanizada o
totalmente mecanizada.
El despulpado manual es una actividad que consume mucho tiempo y que
puede ser mecanizado fácilmente.
El proceso se da en dos pasos: trituración y separación; se puede hacer
con frutos frescos (de color amarillo) o con frutos secos (de color marrón).
La cáscara del fruto fresco de jatropha es de aproximadamente 5 mm de
espesor, mientras que la cáscara del fruto seco es de aproximadamente 1 mm.
El despulpado de fruto fresco de tamaño grande tiene la ventaja de
provocar más fricción, que resulta en una mayor eficiencia en el despulpado en
comparación con el uso de frutos secos.
Una vez despulpados los frutos, las cáscaras se mezclan con las semillas
por lo que deben separarse.
Cuando las semillas se separan de las cáscaras del fruto, éstas luego se
almacenan. Se transportan las semillas desde el campo hasta el área de
procesamiento.
El transporte se hace a través de tractores, carros con tracción animal,
bicicletas o por personas.
Las semillas requieren el secado hasta llegar a 6% de su contenido de
humedad (ideal) antes de ser prensadas.
}El proceso de secado se lleva con las semillas individuales, mientras que el
almacenamiento se realiza en sacos.
El rendimiento por hectárea, el período de cosecha y la duración del secado
determinan el tamaño necesario de la zona de secado.
En cuanto a la superficie necesaria, se estima que una semilla requiere
aproximadamente 2 cm², lo que significa que 1000 semillas, que pueden llegar a
pesar 550 a 800 gramos, requieren 0.2 m² (metros cuadrados) (la media sería de
1400 semillas por kilogramo).
Por kilogramo de semilla, la superficie necesaria sería de alrededor de 0.25
m².
Después de secadas, las semillas, pueden empacarse en sacos tejidos (con
aireación) para su almacenamiento.
Rendimiento
El rendimiento obtenido por los diferentes ecotipos bajo estudio fue diferente
(P<0.05).
87
El ecotipo Morelos fue superior, al presentar valores de 220.84 kg/ha
(kilogramos por hectárea), seguido por Sinaloa y Puebla con 194.64 y 110.62
kg/ha, respectivamente.
El ecotipo Veracruz fue el que presentó el menor rendimiento, con 92.43 kg
de semilla por hectárea.
ESTRUCTURA DE COSTOS
Cuadro 1. Costos de establecimiento de 1 ha de jatropha curcas en el norte
de Nayarit
Concepto
Unidad
Costo unitario
(pesos)
Costo total
(pesos)
Aclareo de
vegetación
1 hectárea
1500
1500
Surcado
1 hectárea
300
300
Costo de planta
1600
6
9600
Acarreo de
Plantas al terreno
1600 plantas
300
300
Diseño, marcaje y
trasplante
19 jornales
150
2850
Subtotal
14 550
Costos de manejo del cultivo de jatropha curcas en el norte de Nayarit.
Costo unitario
Costo total
Concepto
Unidad
(pesos)
(pesos)
Control de maleza
1 hectárea
1700
1700
Control de plagas
y enfermedades
1 hectárea
1500
1500
Poda
1 hectárea
900
900
Riego
1 hectárea
1200
1200
Cosecha
1 hectárea
1900
1900
Subtotal
7200
88
Cuadro 3. Costos en riego y temporal (pesos)
Costo total del primer año en condiciones de riego
21 750
Costo total del primer año en condiciones de temporal
20 550
Cuadro 4. Costos de producción a partir del segundo año en riego.
Concepto
Unidad
Costo
unitario
(pesos)
Costo total
(pesos)
Control de maleza
1 hectárea
1700
1700
Control de plagas y enfermedades
1 hectárea
1500
1500
Poda
1 hectárea
1200
1200
Riego
1 hectárea
1600
1600
Cosecha
1 hectárea
2600
2600
Subtotal
8600
Concepto
Unidad
Costo
unitario
(pesos)
Costo total
(pesos)
Control de maleza
1 hectárea
1700
1700
Control de plagas y enfermedades
1 hectárea
1500
1500
Poda
1 hectárea
900
900
Riego
1 hectárea
1200
1200
Cosecha
1 hectárea
1900
Subtotal
7200
89
Cuadro 5. Costos de producción a partir del segundo año en temporal.
Concepto
Unidad
Costo
unitario
(pesos)
Control de maleza
1 hectárea
1700
1700
Control de plagas y enfermedades
1 hectárea
1500
1500
Poda
1 hectárea
1200
1200
Cosecha
1 hectárea
2600
3000
Subtotal
7400
90
Costo total
(pesos)
Paquete tecnológico para la producción industrial de harina y aceite a partir
de Jatropha curcas L.
Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
México es deficiente en la producción de proteína y aceite para consumo animal lo
que genera una fuga de divisas y falta de generación de empleos al tener que
importar más del 90% del consumo doméstico.
Con el propósito de contribuir al desarrollo del noroeste de México se
estudia a la jatropha mexicana como una posible alternativa para la sustitución de
la pasta y aceite de soya.
Jatropha curcas (JC) es una planta en proceso de domesticación, que en el
caso de México nuestros antepasados ya la utilizaban como alimento por su alto
contenido proteico y aceite.
La semilla de JC está conformada por un germen con alto contenido de
aceite y una testa con alto contenido de fibra y lignina.
El aceite se obtiene tras un proceso de extracción por prensado o con
solventes, del cual queda como residuo una harina rica en proteínas que puede
ser utilizada con fines alimenticios.
El aceite puede ser convertido a biodiesel mediante una reacción de
transesterificación6 con un rendimiento superior a 90%, y de este proceso se
obtiene glicerina como producto secundario.
En México existen germoplasmas silvestres de JC no tóxica en varios
estados del país, pero se desconoce su capacidad de adaptación al ser cultivadas
en otras regiones, así como el efecto que el medio ambiente pudiera ocasionar en
el rendimiento y calidad de las semillas, lo cual hace necesario un estudio de
viabilidad del cultivo en la región.
El establecimiento de plantaciones piloto de al menos 50 hectáreas que se
realizaron en este proyecto ha contribuido a generar tecnología que permite
desarrollar paquetes tecnológicos para la producción de pasta proteica y aceite
con las calidades suficiente para pasar a estudio de nutrición en animales.
Por lo anterior, el Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo,
A.C. (CIAD) ha realizado una serie de trabajos dirigidos a la producción de JC, y el
proceso de obtención de pasta proteica y aceite a partir de la semilla como una
tecnología accesible para darle valor agregado a la industria de la JC en el
Noroeste de México.
*
Colaborador: M.C. Federico Soto Landeros. Ambos pertenecientes al Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD). 6
La transesterificación es el proceso de intercambiar el grupo alcoxi de un éster por otro alcohol. Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. 91
MATERIALES
Semillas de JC, Prensa extractora por prensado en frío, filtro de aceite de malla,
silos, lonas.
METODOLOGÍA
Cosecha de frutos
Los frutos de JC se cosechan de noviembre a enero en forma manual, aunque ya
existe tecnología validada para su cosecha mecanizada.
Lo ideal es cosechar los frutos cuando están de color amarillo lo que
significa que están en su estado de madurez ideal para su cosecha.
Figura 1. Frutos maduros de JC listos para cosecha.
Secado
Los frutos cosechados se colocan sobre lonas de plástico a un lado del cultivo
pero con exposición durante todo el día al sol. Esto permite eliminar el 90% del
agua sin gasto de energía derivada de otras fuentes que no sea la solar.
El tiempo de exposición puede ser de tres a cinco días, hasta que la
humedad se encuentre entre el 10 a 15%.
92
Figura 2. Frutos cosechados en proceso de secado.
Descascarillado
Los frutos de JC pueden ser descascarillados manualmente, pero existe la
tecnología validada de un proceso mecanizado para eliminar la cascarilla.
Figura 3. Descascaradora de jatropha curcas.
La cáscara corresponde aproximadamente el 30% del peso del fruto. Una
vez obtenida la semilla, es secada directamente al sol por tres días y
posteriormente se almacena en silos cerrados.
93
Almacenamiento
La semilla de JC se almacena en sistemas de silos muy similar a lo que se aplica
para el almacenamiento del grano de maíz en la región.
Este sistema permite mantener al gran de jatropha en condiciones estables
sin variar su calidad ya que no se detectan cambios significativos en los
parámetros fisicoquímicos que miden la calidad del grano como lo son el índice de
acidez y el índice de peróxidos.
Figura 4. Semillas cosechadas listas para su almacén.
94
Figura 5. Semillas almacenadas en silos.
Elaboración de pasta proteica para alimento de ganado bovino
La semilla de JC es removida de los silos, se coloca sobre lonas de plástico y se
expone por dos a tres horas a la radiación solar. Posteriormente, la semilla se
lleva a la prensa de extracción por prensado en frío y se inicia el proceso de
compresión de la semilla y extracción del aceite.
Figura 6. Semillas en proceso de prensado.
95
Figura 7: Obtención de la pasta proteica y el aceite.
Rendimientos de aceite y pasta
Los productos obtenidos después del prensado son el aceite crudo y la pasta
proteica. El porcentaje obtenido de aceite por este proceso es de 30 y 68% de
pasta proteica. La pasta proteica contiene un promedio de 28.7% de proteína,
5.35% de cenizas, 11% de aceite y 5% de humedad.
Estructura de costos
De acuerdo a los resultados obtenidos con referente a la evaluación nutricional de
la pasta de JC obtenidas por el proceso desarrollado en este estudio, esta pasta
puede ser introducida como materia prima para la elaboración de alimento
balanceado y sustituir hasta en 80% a la pasta de soya como fuente de proteína.
La tonelada de pasta de jatropha puede competir con la de pasta de soya a
un precio de 4 mil pesos la tonelada y el precio de la tonelada de aceite a un
precio de 7 mil pesos.
La estimación de la producción de la JC al tercer año de producción
alcanzará las 5 toneladas por hectárea de semilla.
Esto generaría la producción de 1.5 toneladas de aceite y 3.25 toneladas de
pasta con un precio neto en el mercado de 23 mil pesos.
El proceso de transformación de la semilla a aceite y pasta proteica
consume un costo total del 6% del valor neto e incluye gasto operativo y
depreciación de maquinaria, por lo que este proceso es altamente eficiente y
fácilmente se pueden establecer en módulos de producción de jatropha en la
región.
96
BIBLIOGRAFÍA
Makkar H P S, Becker K (1997) Studies on nutritive potential and toxic constituent
of different provenances of Jatropha curcas. Journal Agriculture and Food
Chemistry 45: 3152-3157.
De Oliveira J S, Leite P M, De Souza L B, Mello V M, Silva E C, Rubim J C,
Meneghetti S M P, Suarez P A Z (2009). Characteristics and composition of
Jatropha gossypiifolia and Jatropha curcas L. oils and application for
biodiesel production. Biomass and Bioenergy 33: 449-453.
Nazir N, Ramli N, Mangunwidjaja D, Hambali E, Setyaningsih D, Yuliani S,
Yarmo M A, Salimon J (2009). Extraction, transesterificación and process control in
biodiesel production from Jatropha curcas. European Journal Lipid Science
Technology 111: 1185-1200.
97
Paquete tecnológico para la elaboración de alimento para camarón utilizando
pasta de Jatropha curcas
Dr. Hervey Rodríguez González*
INTRODUCCIÓN
La rápida expansión, intensidad y diversificación de la acuicultura ha obligado la
utilización de alimentos formulados para la alimentación de peces y camarones
cultivados en todo el mundo, además de intensificar el uso sistemático de la harina
de pescado como la principal fuente de proteína.
La harina de pescado es utilizada por ser una proteína de alta calidad
(excelente fuente de aminoácidos y ácidos grasos esenciales, energía digestible,
macro y minerales traza, vitaminas y palatabilidad) para muchos peces y
camarones.
Sin embargo, tiene varias desventajas: su alto costo y un abastecimiento
inestable, atribuido a factores de tipo climático como la anomalía de El Niño7, que
aunada a la sobreexplotación de los recursos pesqueros de las especies
tradicionalmente utilizadas para su elaboración, puede provocar el colapso de las
pesquerías orientadas a la fabricación de harina de pescado y repercutir en su
precio.
Aun cuando la harina de pescado es elaborada con especies de pescados
que normalmente no son destinadas al consumo alimentario, existe la
preocupación social sobre el uso de proteína acuática para alimentar peces, en
lugar de dirigirla para el consumo humano, especialmente para áreas del mundo
que sufren deficiencias nutricionales.
En 2005, la producción de harina de pescado obtenida fue de 3.1 millones
de toneladas, aportada por Perú en 57%, Chile 25%, y países escandinavos 18%.
La acuacultura consume el 35% de la producción global, seguida por la
porcicultura y la avicultura. China demanda un equivalente a 2 millones de
toneladas. Se espera que la demanda mundial paralelamente a su precio continúe
incrementándose.
De forma particular, la producción exitosa a nivel mundial de camarón (855
mil 500 toneladas) se logró a través del uso de 372 mil toneladas de harina de
pescado para la manufactura del alimento para esta especie.
*
Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR)- Instituto
Politécnico Nacional (IPN). Colaboradores: Dra. Laura Gabriela Espinosa Alonso, M.C. Luis Daniel García
Rodríguez, Biol. Ely Sara López Álvarez, M.C. Breidy Lizeth Cuevas Rodríguez, M.C. Franciscos Valdez
González
M.C., Magnolia Montoya Mejía y Biol. Arturo Polanco Torres.
7
El Niño es un fenómeno que produce un calentamiento anormal en la superficie del mar en el Océano Pacífico, se presenta usualmente entre mayo (año en que se forma) y marzo o abril (del año siguiente). Si es fuerte, en Sinaloa puede propiciar lluvias por arriba de lo normal entre noviembre y febrero, y también puede ocasionar sequía durante el verano. 98
Por ello, es importante hoy en día buscar distintas fuentes de proteína, con
el fin de reducir los costos de producción y la contaminación que genera procesar
los productos que se utilizan actualmente.
La información generada en este estudio permitirá optimizar el nivel de
proteína en la dieta, reducir el uso de harina de pescado como ingrediente, limitar
el impacto en el ambiente, maximizar la capacidad de carga del sistema de cultivo,
y mejorar las tasas de crecimiento de la especie.
Una forma de satisfacer la demanda futura de harina de pescado requerida
por la industria creciente de la acuacultura es enfocarse a la utilización de
productos agroindustriales, como los biocombustibles, ya que han tenido un gran
auge en los últimos años.
El piñón o piñoncillo (Jatropha curcas L.) es una planta originaria de México
y Centroamérica. Las semillas son una buena fuente de aceite y han adquirido
importancia debido a sus fines energéticos, las cuales una vez prensadas para
obtener aceite brindan una pasta rica en proteína.
La semilla de J. curcas se destina a alimentación humana y animal en
ciertas regiones de México, debido a la presencia de genotipos no tóxicos se ha
registrado sólo en México.
La pasta residual, obtenida después de la extracción de aceite, contiene
entre 50 y 60% de proteína cruda, comparada con 45% de la harina de soya. Y su
harina tiene un buen balance de aminoácidos esenciales, cumpliendo con el
patrón dado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la
Agricultura (FAO, por sus siglas en inglés), exceptuando el aminoácido lisina.
El presente paquete tecnológico permite elaborar un alimento de bajo
costos a partir de pasta de J. curcas, para alimentación de camarón blanco L.
vannamei.
INSUMOS
Para fabricar 1 kilogramo de alimento para camarón con J. curcas (38% proteína y
11% lípidos) se requiere los siguientes insumos:
 397.4 gramos de pasta de Jatropha curcas
 187.5 gramos de harina de pescado
 333.9 gramos de harina de trigo
 40
gramos de grenetina
 40
gramos de aceite de pescado
 0.10 gramos de premezcla de vitaminas
 0.10 gramos de premezcla de minerales
Pasta de Jatropha curcas
La pasta de J. curcas es un subproducto en la elaboración de biodiesel, y se
puede elaborar de la siguiente manera:
99
OBTENCIÓN DE LA SEMILLA
La obtención puede ser realizada de los campos de cultivo de la J. curcas.
A
B
C
Figura 1. A) Árbol de Jatropha curcas. B) Fruto de Jatropha curcas. C) Semillas de
los frutos de J. curcas.
DESCASCARILLADO
El fruto se debe descascarillar para obtener la semilla. Esto puede realizarse
manualmente o con un equipo mecánico.
Figura 2. Semilla de Jatropha curcas.
DESTESTADO
La semilla se le debe eliminar la testa. Es importante este proceso porque permite
obtener un producto que aumenta la digestibilidad del mismo. Esto puede
realizarse manualmente o con un equipo mecánico.
Figura 3. Semilla sin testa o almendra de Jatropha curcas.
PRIMERA EXTRACCIÓN: EXTRACCIÓN DE ACEITE POR PRENSADO
100
Se procesa la almendra en una prensa hidráulica. En el mercado existen
diferentes marcas, es recomendable que se solicite una prensa que sea fabricada
para la extracción de grasas a la semilla de J. curcas.
Figura 4. Prensa hidráulica para semilla de Jatropha curcas.
SEGUNDA EXTRACCIÓN: EXTRACCIÓN DE ACEITE POR HEXANO
Para el segundo proceso químico de extracción de lípidos, se utiliza un disolvente
no polar, hexano en proporción (1.5/10; p/v), se desengrasa por 12 horas con el
disolvente, se filtra y posteriormente se deja al aire libre o en campana para
eliminar hexano.
EMPACADO
La pasta obtenida se guarda en una bolsa de plástico a 4 °C (grados centígrados)
en un refrigerador, preferente en un contenedor para que no se humedezca.
Harina de pescado
La harina de pescado es un producto obtenido del procesamiento de pescados,
eliminando su contenido de agua y aceite. Este puede ser adquirido en diferentes
casas comercializadoras. Se puede consultar en la siguiente página de
CONAPESCA: http://www.conapesca.sagarpa.gob.mx/wb/cona/empresas
Harina de trigo
La harina es el polvo que se obtiene de la molienda del grano de trigo maduro,
entero o quebrado, limpio, sano y seco, en el que se elimina gran parte de la
cascarilla (salvado) y el germen. El resto se tritura hasta obtener un grano de
finura adecuada.
La harina contiene entre 65 y 70 % de almidones, pero su valor nutritivo
fundamental está en su contenido, ya que tiene de 9 a 14 % de proteínas, además
de contener otros componentes, como celulosa, grasa y azúcar.
La molienda de trigo consiste en separar el endospermo (cáscara) que
contiene el almidón de las otras partes del grano.
La adquisición del producto es muy sencilla, ya que es un producto
ampliamente comercializado.
Grenetina
Es un compuesto obtenido de los huesos y pieles animales, principalmente del
cerdo, que a través de distintos procedimientos es separado de la grasa.
101
Su componente principal es una proteína llamada colágeno, que disuelta en
agua y sometida a bajas temperaturas adquiere peculiar consistencia, conocida
como coloidal, que se encuentra justo entre los estados líquido y sólido.
Se utiliza como aglutinante de los ingredientes en la elaboración de
alimento para organismos acuícolas.
La adquisición del producto es muy sencilla, ya que es un producto
ampliamente comercializado, debido a que es utilizado para la elaboración de
gelatinas.
Aceite de pescado
Mezcla de lípidos extraídos de los tejidos de peces marinos, en el que por medios
mecánicos se han eliminado casi totalmente el agua y las impurezas sólidas en
suspensión. Se puede consultar en la siguiente página de CONAPESCA:
http://www.conapesca.sagarpa.gob.mx/wb/cona/empresas
Premezcla de vitaminas y minerales
Los paquetes vitamínicos (con suplementos minerales) son componentes
necesarios de los alimentos comerciales para camarón, solo cuando la
productividad natural del estanque no es adecuada (muy altas densidades de
siembra).
Muchos alimentos para camarón son frecuentemente suplementados con
paquetes de premix (premezcla) de vitaminas o precursores de vitaminas.
Estos son generalmente incluidos de una forma preventiva contra
infecciones de virus y bacterias patógenos.
El paquete de vitaminas/minerales será más necesario para lograr buenas
producciones cuando se encuentre baja productividad natural, alta densidad de
siembra, mayor incidencia de enfermedades y más estrés al camarón por
condiciones de ambiente adversas.
METODOLOGÍA PARA ELABORAR UN ALIMENTO
Para elaborar un alimento para la acuacultura se debe realizar el siguiente
procesamiento:
Molienda y tamizado de lo ingredientes
Todos los ingredientes deberán estar molidos. Comúnmente los ingredientes están
en presentación de harina, sin embargo, deberán ser sus partículas menores a 450
micras.
Existen una gran variedad de equipos que permiten moler un ingrediente,
como los molinos martillo, granuladores, trituradores y pulverizadores. Es importante
seleccionar el que sea adecuado para moler su ingrediente.
Para los ingredientes que se incluyen en este paquete es recomendable
utilizar un pulverizador.
Hasta ahora la forma más práctica y aceptable de controlar el tamaño de la
molienda es mediante el uso de mallas o cribas, con los orificios acorde con el
tamaño que se quiere controlar, y utilizando agitadores mecánicos provistos con
regulación de tiempo.
102
El agitar las cribas manualmente y sin control de tiempo no produce
resultados consistentes. Cada fábrica debe crear su propio estándar de máxima
cantidad retenida sobre una malla y/o tamaño promedio de partícula basada en la
especie y tamaño de animal que se va a alimentar.
Debe controlarse periódicamente el tamaño de las partículas saliendo de los
molinos o pulverizadores y entrando a los procesos de peletizado (comprimidos) o
extrusión. Los estándares deben ser medibles, respetados, y sobre todo acordes con
la realidad.
Lo que en una fábrica de alimento para pollos puede ser considerado como
una molienda fina, debe ser considerado muy grueso en una fábrica de alimentos
para camarón.
La fábrica que utiliza estándares fáciles de cumplir o no acordes con la
realidad no estará produciendo un alimento de calidad.
Figura 5. Tamices para el control del tamaño de la partícula de los ingredientes.
Mezclado
Uno de los pasos más importantes en la elaboración de un alimento es el mezclado.
De hecho el objetivo de una planta de alimentos balanceados es el producir
una mezcla uniforme de ingredientes que asegure que los animales que consumen
este alimento reciban las cantidades correctas de cada nutriente.
Un mezclado inadecuado traerá como consecuencia una falta de uniformidad
en la distribución de ingredientes importantes, tales como las vitaminas, minerales,
aminoácidos, medicamentos, etc. Esto afectaría negativamente el rendimiento de los
animales, en especial en aquellos mas jóvenes que consumen cantidades
relativamente pequeñas.
Existen tres tipos básicos de mezcladoras:
 Verticales
 Horizontales (listones o paletas)
 De tambor o tómbola
El mezclado se puede realizar con una mezcladora, la cual su capacidad
estará relacionada con la cantidad a elaborar.
Primeramente, se deben mezclar los ingredientes secos como harinas y
posteriormente se debe adicionar los ingredientes menores (premezclas).
Finalmente se debe adicionar aceite de pescado, lecitina de soya y un poco
de agua tibia para obtener la pasta de consistencia suave.
103
Figura 6. Ejemplo de mezcladoras de los ingredientes.
Peletizado o extrusión8
Posteriormente, se debe peletizar el alimento en un peletizador o extrusor. Si se
va a generar una muestra pequeña se puede utilizar incluso un molino para carne.
La mayoría de alimentos comerciales para acuicultura se ofrecen hoy en día
en dos formas: peletizados o extrudidos.
Existen diferencias considerables entre una peletizadora y un extrusor; la
utilización de una u otra máquina ofrece al productor diversas ventajas o
desventajas, y el uso de una u otra depende de la especie hacia la cuál está
dirigido el alimento ( Tabla 1).
El peletizado o la extrusión son considerados como los procesos más
importantes en una fábrica de alimentos.
Es muy importante desde el principio no equivocarse, ni en la selección de
la máquina adecuada para los requerimientos de producción, ni en la
8
La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. 104
configuración del extrusor o especificaciones de la matriz y rodillos de la
peletizadora.
En muchos casos se cometen errores, especialmente cuando los alimentos
para acuicultura no constituyen la única línea de producción en una planta y
además se fabrican en porcentajes minoritarios.
Una vez que se cuenta con la máquina apropiada y configurada
correctamente, lo primordial es seguir las recomendaciones básicas de operación
del fabricante y contar con operadores muy bien entrenados.
Especialmente en el caso de un extrusor, un operario que no opere la
máquina con sentido común y tenga experiencia, no podrá sacar un buen producto
por más bueno y sofisticado que sea el extrusor.
Los encargados de la operación de peletizadoras y extrusores deben
conocer la teoría y la ciencia de operación, pero siempre hay espacio para aplicar
un poco del arte adquirido con la experiencia.
En las dos máquinas siempre hay que graduar bien la alimentación, aplicar
los principios de seguridad industrial, y evitar el roce de metal con metal.
En el caso de los extrusores las variables más importantes de operación
son la adición de agua, la temperatura, y la presión del extrudido que es
controlada por el dado.
La adición de agua es muy importante para el control de la densidad del
producto, el grado de expansión y la apariencia del producto.
No es extraño observar que dependiendo de la cantidad de agua agregada
a una misma formulación el producto final flote o se hunda. De aquí la importancia
de que una vez que se obtiene un buen producto, la tasa de adición y la presión
de agua se mantengan constantes.
La temperatura del producto dentro del extrusor debe ser controlada para
que sea superior a 120 °C para garantizar la cocción.
En ocasiones, cuando hay mucha adición de agua, o en los arranques, es
conveniente que el extrusor cuente con un sistema de calentamiento del barril.
En el caso de las peletizadoras la operación no es tan variable ni
complicada como en los extrusores. Sin embargo no todas las fórmulas se
comportan de igual manera.
La correcta operación de una peletizadora está íntimamente ligada al
acondicionamiento del producto, a la alimentación, y a la graduación de rodillos.
Si los rodillos están bien graduados y se mantiene una correcta
alimentación de producto al dado, la calidad del producto estará dependiendo del
grado de acondicionamiento que se dé, o que el producto reciba, que a su vez
depende también de la formulación y de la molienda.
Un factor crítico tanto en los extrusores como en las peletizadoras es el
poder graduar la correcta longitud del producto.
Cuando las cuchillas no están bien afiladas no producen el efecto de corte
si no de barras rompedoras, comprometiendo seriamente la apariencia (calidad)
del producto.
Las cuchillas deben ser afiladas cada 24 a 36 horas de operación. Este
procedimiento curiosamente es uno de los más difíciles de implantar en las
fábricas de balanceado. El ángulo de las cuchillas con relación al producto debe
ser de 90° grados.
105
Secado y enfriamiento
Debido a que los productos que salen de un extrusor suelen tener más de 20% de
humedad, es necesario secarlos.
El producto que sale de la peletizadora solo es necesario enfriarlo, y en este
paso se reduce también la humedad entre 1 y 3 %.
El manejo de los productos que salen del extrusor o de la peletizadora debe
hacerse de la manera más gentil posible, pues son frágiles y si no se manipulan
adecuadamente de se romperán creando gran cantidad de finos.
El transportar con flujo de aire el producto saliendo de un extrusor es una
forma adecuada que además permite remover el exceso de vapor, evitando
condensación sobre los equipos.
El producto que sale de una peletizadora debe llevarse directamente por
gravedad al enfriador o tanque de reposo si es utilizado este sistema.
La temperatura del producto extrudido en el secador, o del producto
peletizado en el tanque de reposo (si se utiliza este sistema) no debe exceder de
95 °C, pues se corre el riesgo de pérdida adicional de vitaminas o aditivos.
El secado o enfriamiento debe realizarse lentamente, permitiendo el flujo de
humedad desde la parte interna del producto hacia afuera, y evitando choques
térmicos que puedan crear fisuras en el producto.
Se recomienda secar o enfriar el producto hasta una humedad no inferior a
11 o 12 %, considerada como un rango seguro; remover mayor cantidad de
humedad causa perjuicios económicos.
El enfriamiento tanto de productos extrudidos como peletizados es
aconsejable que se lleve a cabo en un enfriador de contraflujo, pues este equipo
evita choques térmicos y resulta más económico de operar y mantener que un
enfriador del tipo vertical u horizontal.
Zarandeo y granulado
Después de enfriado el producto se pasa por una zaranda para remover los finos.
En la mayoría de los casos una zaranda de dos mallas con orificios
apropiados para el tamaño del producto es suficiente.
Debe evitarse el zarandeo de producto que no ha sido enfriado, pues se
producirá rotura de los gránulos o pellets y mayor cantidad de finos que deben ser
retornados al sistema.
Se recomienda que la mayor cantidad de finos que son retornados al
sistema no pase del rango de 5 a 8 %, pues es necesario recordar que este
producto ya ha sido gelatinizado, proceso irreversible, y el agregar de nuevo estos
finos al sistema causa problemas en el extrusor o la peletizadora y un producto
final de inferior calidad.
Cuando se tiene un retorno mayor de finos generalmente se debe a
deficiencias en el acondicionamiento o peletizado, o a maltrato del producto en las
etapas intermedias. El producto final no debe tener más de 2% de finos.
Para alimentar animales muy pequeños generalmente se pasa el producto
por un granulador o molino de rodillos con el objeto de lograr el tamaño de
partícula deseado. La distancia entre los rodillos del granulador debe ser uniforme,
y normalmente un poco inferior al diámetro del pellet.
106
Esta distancia se varía de acuerdo con el tamaño o mezcla de tamaños
deseados. Es importante que el producto que se granula esté frío y seco.
Cuando se juntan mucho los rodillos se producirá un efecto de molienda,
creando muchos finos. Las estrías de los rodillos granuladores no deben estar
gastadas.
Si la molienda y los demás procesos han sido adecuados, no se espera
tener variaciones significativas en los contenidos nutricionales de los gránulos de
diferentes tamaños.
La zaranda plana de una o dos mallas utilizada para los pellets
generalmente no es adecuada para separar los diferentes tamaños de los
gránulos pequeños.
Normalmente se utiliza en esta etapa una zaranda de varios cajones, similar
a las utilizadas en los molinos de trigo.
Empaque y almacenamiento
El alimento generalmente se empaca en sacos de polipropileno con peso de 25 a
50 kg. Aunque es muy común encontrar en América Latina productos empacados
en sacos de 40 kg.
Los productos granulados para animales pequeños deben ser empacados
en sacos de menor peso ya que el consumo es menor, garantizando también el
uso más rápido de sacos abiertos para mantener la frescura del producto.
Es recomendable que se cheque periódicamente el peso de los sacos con
una báscula que tenga una sensibilidad de 50 gramos.
El empacar producto con menor o mayor cantidad del peso indicado es un
engaño al consumidor.
Todo saco debe tener adherida una etiqueta indicando el contenido del
producto, fecha de fabricación y con sellos especiales si el alimento contiene un
medicamento o aditivo no anunciado en la etiqueta.
La etiqueta debe adherirse al saco cosida con hilo, no con grapas ni
elementos metálicos.
El alimento debe almacenarse en un lugar seco, fresco y bien ventilado,
sobre estibas de madera, evitando el contacto directo con el piso o paredes, y
protegido de los rayos del sol.
Los lotes deben ser claramente identificados para evitar despachos
erróneos y para garantizar la correcta rotación del alimento.
No debe despacharse de la fábrica ningún alimento que no haya sido
verificado en cuanto a su calidad.
Se recomienda que el alimento no se almacene en la fábrica por períodos
mayores de 30 días y que su consumo no ocurra después de dos meses de haber
sido fabricado.
Productos
CARACTERIZACIÓN DE LA PASTA DE JATROPHA CURCAS
En el Cuadro 2 y 3 se muestra la composición proximal y de aminoácidos de la
pasta de la Jatropha curcas. Esto permite formular con diferentes contenidos de
proteína y lípidos para diferentes requerimientos.
107
Cuadro 2. Análisis químico proximal de pasta de Jatropha curcas.
Ingredientes Humedad Proteína
Lípidos
Cenizas
Fibra
Pasta
extracción
prensa
Pasta
extracción
con hexano
4.51±0.04
ELN
29.9±0.05
49.66±0.37
4.93
±0.14
5.57±0.04 9.94
4.02±0.02 66.32±0.14
13.1±0.40
5.57
±0.08
4.93±0.03 6.06
Valores expresados en gramos por cada 100 gramos. Indica promedio de tres
repeticiones ± DE.
Cuadro 3. Perfil de aminoácidos de Jatropha curcas.
Aminoácidos
Pasta de J. curcas
Pasta de J. curcas
Extracción en
Extracción con
prensa
hexano
Histidina
1.05
2.39
Treonina
2
4.56
Arginina
3.54
8.07
Tirosina
1.55
3.53
Valina
0.54
1.23
Fenilalanina
2.55
5.81
Isoleucina
2.78
6.34
Leucina
4.07
9.28
Lisina
2.38
5.43
Cisteína
7.49
17.08
Metionina
0.63
1.44
Triptófano
NC
NC
FORMULACIÓN DE UN ALIMENTO PARA CAMARÓN BLANCO UTILIZANDO J. CURCAS.
La formulación de una dieta óptima para la engorda de camarón se muestra a
continuación en el Cuadro 4.
Este porcentaje de sustitución se determinó en un bioensayo en el que se
probaron sustitución de 0, 25, 50, 75 y 100 %; y se comparó con una dieta
comercial, la cual indicó que el 75% no presenta diferencias con una dieta
comercial.
108
Cuadro 4. Formulación de dietas con 75% de sustitución harina de pescado
por J. curcas para camarones L. vannamei.
Ingredientes
Porcentaje de
Inclusión
Pasta de JC
39.75
Harina de pescado
18.75
Harina de trigo
33.39
Grenetina
4.00
Aceite de pescado
4.00
Premezcla de
0.01
vitaminas
Premezcla de
0.10
minerales
Valores de digestibilidad de J. curcas
La digestibilidad es una forma de medir el aprovechamiento de un ingrediente, es
decir, la facilidad con que es convertido en el aparato digestivo en sustancias
útiles para la nutrición.
Comprende dos procesos, la digestión que corresponde a la hidrólisis de las
moléculas complejas de los alimentos, y la absorción de pequeñas moléculas
(aminoácidos, ácidos grasos) en el intestino.
La digestibilidad constituye un indicador de la calidad de la materia prima
que a veces varía notablemente, de una especie a otra; se deberían esperar
valores muy distintos en las especies carnívoras, herbívoras u omnívoras.
Por lo tanto, el valor es necesario para formular en base de proteína
digestible y evitemos el exceso de proteína que contamina el medio ambiente.
Cuadro 5. Valores de digestibilidad aparente de la J. curcas para camarones
L. vannamei.
Muestra
Digestibilidad
Desv
(promedio)
Stand
65.77
1.26
Jatropha
curcas
109
Paquete tecnológico para la elaboración de alimento para tilapia utilizando
pasta de Jatropha curcas
M.C. Ana Carmela Puello Cruz
INTRODUCCIÓN
La idea de integrar harina de Jatropha curcas en dietas para tilapias resulta
altamente atractiva.
A la tilapia se le conoce como la “gallina acuática”, por la posibilidad de
lograr cultivos en tanques y lagos a diferentes escalas con mínima inversión,
incluso en cultivos traspatio, pudiendo ser una contribución alimenticia de alta
calidad para las personas de zonas marginadas y reducidos recursos económicos.
Por otro lado la presión que reciben los piscicultores de tilapia en México
con la invasión de tilapias de bajo costo provenientes de China requiere especial
atención para lograr disminuir gastos. El costo del alimento puede representar
hasta el 50% del total de costos de producción, de aquí el interés de buscar
nuevas alternativa proteica y lipídica para reducir el precio de los alimentos
balanceados de este pez.
La tilapia nilótica o del Nilo (Oreochromis niloticus) (figura 1) es la variedad
de tilapia más cultivada en México. Son altamente resistentes a baja calidad de
agua y enfermedades, tienen la capacidad de aprovechar y alimentarse de una
gran variedad de dietas presentando alta calidad en su carne.
La talla comercial está alrededor de 450 gramos y se logra en seis meses,
alcanzando precios de 35 pesos por kilogramo.
En su cultivo se han probado ingredientes de origen vegetal y animal en
forma suplementaria con buenos resultados en general.
Figura 1.-Tilapia nilótica o del Nilo (Oreochromis niloticus)
110
Los alimentos disponibles en el mercado varían en su contenido de proteína
(25 a 55 %) y lípidos (5 a 15 %) con precios de 8 pesos hasta 75 pesos por
kilogramo, dependiendo del estadio de las tilapias.
Los niveles de proteína están inversamente relacionados con el peso de las
tilapias, es decir a menor tamaño (estadio) requieren mayor contenido de proteína
en sus dietas y conforme crecen las necesidades de proteína disminuyen.
Para mantener un crecimiento óptimo se debe mantener temperaturas de
20 a 30°C.
Aunque toleran temperaturas menores a los 15 °C, a esta temperatura tanto
su actividad física como alimentación cesan.
Oxígeno disuelto alrededor de 3 mg/L (miligramos por litro), si disminuye
puede reducir el consumo de alimentos.
El pH (acidez) óptimo está entre 7 y 8, toleran mayor alcalinidad pero no
toleran menor acidez de 5.
Se recomienda alimentar durante los períodos más cálidos del día cuando
se presente la mayor temperatura ambiental, pues tanto los niveles de acidez
como las secreciones digestivas aumentan con los incrementos de temperatura,
esperando entonces durante este período la mejor asimilación de los alimentos.
Se debe evitar alimentar en exceso pues esto genera asimilación inadecuada.
INSUMOS Y EQUIPOS
Elaboración de la dieta balanceada
Harina de J. curcas (con menos de 13% de lípidos), harina de pescado, harina de
soya, concentrado de proteína de soya, alginato, dextrosa, aceite de pescado,
aceite de canola, aceite de J. curcas, mezcla de vitaminas y minerales.
Reactivo para eliminar exceso de lípidos en harina de J. curcas (éter de
petróleo, bolsas de malla fina, contenedor plástico, guantes, bata, mascarillas,
toallas de tela).
Para elaborar una dieta balanceada (figura 2) se necesita molino
pulverizador, molino de carne (por ejemplo un Torrey M-22R2), mezcladora (por
ejemplo Hobbart A-200T), horno o secador (mínimo 30 °C), balanza, programa de
balanceo de dietas Mix-it en caso de querer hacer formulaciones nuevas.
Para elaborar la dieta se requiere mandar a hacer análisis proximales en
laboratorios especializados (contenido de proteína, lípido, cenizas, fibras y
humedad) en caso de que no se tengan los valores nutricionales de los
ingredientes a usar.
111
Figura 2.- Pellets alimento balanceado
Sistema de cultivo
PARA EL MANTENIMIENTO DE LOS ORGANISMOS
Tanques cilindro-cónicos de fibra de vidrio (300L), mangueras (diferentes
diámetros), redes, calentador ambiental, termostatos, extensiones eléctricas,
plástico, mallasombra, , piedras difusoras, alimento comercial.
Artículos de limpieza y desinfección (cloro, jabón, alcohol, toallas de papel,
toallas de tela, fibras de tallado, escobas, jaladores, etc.).
Kits de determinación de amonio, nitrato, nitrito, dureza. YSI 85 multimeter.
PARA LOS BIOENSAYOS.
Tanques cilindro-cónicos de fibra de vidrio (70 y 200 litros), jabas de plástico,
botes de plástico, mangueras (diferentes diámetros), redes, aire acondicionado,
extensiones eléctricas, piedras difusoras, escaleras de plástico.
Artículos de limpieza y desinfección. Artículos de seguridad (botas, guantes,
etc.). Kits para determinar amonio, nitritos, nitratos, dureza.
Bombas sumergibles de 18 y 45 W. Válvulas de agua y aireación.
Termómetros. Guata, cochas de ostión, sacos de papas (biofiltros). YSI 85
multimeter.
Para lograr los mejores resultados se deben realizar análisis de calidad de
agua, estos se pueden realizar con paquetes de medición inmediata o mandar
muestras a laboratorios especializados.
112
Los parámetros a medir deberán ser: nitritos, nitratos, pH, amonio, dureza,
salinidad.
También se debe registrar el oxígeno disuelto o saturación de oxígeno,
temperatura para tomar decisiones en caso de que están no estén en los rangos
óptimos recomendados.
Parámetros
Óptima
Temperatura (°C)
27-30
Oxígeno disuelto
(miligramos por litro)
Saturación de oxígeno
(%)
Salinidad (psu)
<2.0; <4.5
Nitritos (N-NO2)
>0.1
Nitratos (N-NO3)
Amonio (N-NH4)
pH
Dureza (miligramos por
litro)
>10
0.01 a 0.1
6.5-9.0
20-350
5-10
BIOMETRÍAS
Ictiómetro9, Balanza A&D EK-4100i, vasos de precipitado de vidrio y plástico,
botes de plástico, cajas Petri10, espátulas, morteros, molinos de mano, bolas con
sellado hermético, estuche de disección, papel aluminio, tijeras, cúter. Esencia de
clavo, alcohol. Artículos de limpieza y desinfección. El laboratorio cuenta con
refrigeradores y congeladores.
MANTENIMIENTO DEL SISTEMA
Aires acondicionados, blower, iluminación, conexiones de agua, mesas y tanques
del sistema. Accesorios eléctricos y de ferretería. Instalaciones para el buen
funcionamiento de los tanques y sistema.
METODOLOGÍA
Para la elaboración de un alimento balanceado
Se deben tener los valores nutrimentales de los ingredientes o deben ser
evaluados para determinar su contenido energético, proteico y lipídico para poder
balancear adecuadamente la dieta en el programa Mix-it.
9
El ictiómetro es un aparato de uso en Ictiología que permite cuantificar la longitud de los peces. 10
Caja de Petri: recipiente de cristal utilizado en laboratorios, formado por dos discos que pueden adaptarse entre sí. La caja de Petri se utiliza generalmente para la separación de los microbios cuyas colonias se desarrollan aisladamente y pueden ser estudiadas con facilidad. 113
Por ejemplo para peces de alrededor de 2 gramos debe contener como
mínimo 40% de proteína y 12% de lípidos.
Se deben probar distintas sustituciones de harina y aceite de J. curcas para
evaluar con cual se tiene mejores resultados con tilapia.
A los alimentos para sustitución de harina de pescado por harina de J.
curcas se agrega 5% de óxido de cromo para evaluar la digestibilidad.
a) Moler todos los ingredientes sólidos (harinas) y tamizarlos (tamiz con
apertura 1 mm, Figura 1) para lograr la mejor integración del alimento.
b) En el caso particular de la harina de Jatropha curcas una vez tamizada
debe meterse en un horno, a 100 °C por 30 minutos.
c) Pese en una balanza las cantidades requeridas de cada ingrediente.
d) Mezclar los ingredientes, en el siguiente orden: primero los sólidos de
mayor cantidad (harinas), después los sólidos de cantidades pequeñas
(dextrina, alginato, mezclas de vitaminas y minerales, Figura 2), dejar la
mezcla el tiempo necesario (aproximadamente 15 minutos a velocidad
baja) para que todos los ingredientes se integren perfectamente hasta que
el color de la mima sea homogéneo. Posteriormente, agregar los aceites y
finalmente añada agua caliente (aproximadamente el 30% del peso total
de las harinas). Se debe obtener una masa estable y homogénea (al
apretar con la mano que sea firme, no quebradiza ni aguada, similar a la
masa para hacer tortillas Figura 3).
e) Posteriormente, pase la mezcla por el molino de carne para compactarla y
obtener “churros” consistentes que no se quiebren al ser manipulados
(Figura 4).
f) Colocar los churros en soportes de aluminio con malla mosquitera dentro
de un horno a <60 °C durante 12 horas o hasta que se elimine el exceso
de agua.
g) Cortar los churros manualmente o con un molino y seleccionar los
tamaños con ayuda de tamices de diferentes diámetros de luz de malla
(Figura 5) para alimentar a las tilapias conforme crezcan.
h) Almacenar el alimento en bolsas o frascos que los mantengan secos y en
buen estado. Pueden refrigerarse si no se consumirán inmediatamente.
Siempre deben etiquetarse con fecha y características de los mismos
(Figura 6).
Organismos
Las tilapias nilóticas (Oreochromis niloticus) se transportan en bolsas plásticas con
aireación saturada en hieleras colocadas en cajas de cartón.
Al recibirlas debe abrir las bolsas, introducir una piedra difusora con
aireación moderada y colocarlas en los tanque de confinamiento para igualar
temperaturas (mínimo 30 minutos); posteriormente se liberan en los tanques
(Figura 7).
Los tanques de confinamiento son de fibra de vidrio de color gris con
capacidad de 300 litros y son ubicados en un cuarto de 5 x 5 metros de estructura
de tubos de acero (2 cm diámetro) cubierta con mallasombra y plástico para
aislarlo del calor o frío y evitar la luz directa del sol, con techo de teja de metal y
plástico transparente intercalada.
114
Durante el período de mantenimiento Colocar aireación abundante con una
piedra difusora.
Se debe usar el sifón diariamente los tanques para eliminar residuos de
alimento y heces y reponga con agua limpia el volumen desplazado.
Alimentar dos veces al día (9:00 y 16:00h) a saciedad (ofrezca alimento
hasta que dejen de consumirlo inmediatamente). En caso de que las temperaturas
sean menores de 15 °C Colocar calentadores.
Sistema de cultivo
Para la evaluación de las dietas, usar 18 tanques de fibra de vidrio cilindro-cónicas
de paredes negras y fondo blanco con volumen útil de 56 litros (Figura 8); cada
ocho tanques deben drenar a un sistema de recirculación con un filtro biológico
que consista en jabas rectangulares (70 cm de largo x 37 cm de ancho x 34 de cm
altura) dividida en tres compartimientos con láminas de plástico; el primer
compartimento recibirá el agua de los tanques; en el segundo compartimento
colocar un costal de papas lleno de conchas de ostión y una guata enrollada (1
metros x 1.30 metros); y en el tercer compartimento colocar una bomba
sumergible (18W) con válvula de desfogue (Figura 9) que mande el agua al tanque
reservorio (200 litros), del cual se distribuía nuevamente el agua a todos los
tanques del sistema mediante una bomba sumergible (45W).
El flujo de recirculación debe ser de 1 ± 0.20 litros por minuto. El cuarto
húmedo donde mantenga el sistema debe contar con fotoperíodo controlado 12
horas-luz /12 horas-oscuridad y temperatura controlada 22 ± 1 °C.
Colocar a todos los tanques aireación por medio de una piedra difusora.
Bioensayos
Colocar 10 organismos en cada tanque del sistema de recirculación y durante los
primeros siete días alimentarlos con dieta comercial para aclimatarlos. En caso
que mueran organismos en este período, pueden reponerse siempre y cuando
coincidan en talla y peso con los originales.
Una vez pasado este período hacer una distribución aleatoria de las
diferentes dietas (tratamientos) con tres replicas para los dos experimentos con
cinco inclusiones de harina de J. curcas como fuente proteica y cinco inclusiones
de aceite de J. curcas como fuente lipídica, substituyendo harina y aceite de
pescado respectivamente, también incluir un triplicado con la dieta comercial.
Alimentar a saciedad tres veces al día (a las 8:00, 12:00 y 16:00 horas).
Antes de la primera alimentación limpiar mediante sifoneo cada tanque para
eliminar heces y restos de comida (Figura 10); reemplazar con agua limpia la
sucia.
Al inicio, y cada 15 días durante el experimento (45 días de duración), tomar
biometrías11 de todos los organismos (figura 3): sacarlos individualmente de cada
11
Biometría: estudio mensurativo o estadístico de los fenómenos o procesos biológicos.
115
tanque, anestesiarlos en una cubeta con 1 litros de agua y 0.3 mL (mililitros) de
preparado de esencia de clavo (1:1 esencia de clavo: alcohol 70%) durante 10
segundos (Figura 11), pesarlos y medirlos (Figura 12), y posteriormente colocarlos
en una cubeta con abundante aireación con una piedra difusora (Figura 13) hasta
que se recuperen completamente antes de devolverlos a su tanque. Medir
diariamente temperatura, pH, oxígeno disuelto, amonio, nitritos y nitratos del agua
(Figura 14).
Figura 3.- Biometria
Análisis químicos
Realizar análisis proximales a las harinas y de ser posible también aminoácidos y
ácidos grasos para realizar el balanceo de las dietas.
Durante el sifoneo diario, colectar las heces para realizarles análisis de
digestibilidad y al final del experimento a los organismos también realizar análisis
proximales para evaluar los resultados correctamente. Los análisis recomendados
son:
 Proteína: mediante la técnica de combustión con el equipo LECO FP-528
de acuerdo al método de la AOAC 990.03.
 Lípidos totales: mediante la técnica de extracción con éter de petróleo
utilizando el equipo de extracción Soxtec 2050 (Foss Tecator) de acuerdo al
método AOAC 2003.06.
 Energía: por medio de combustión con la técnica de calorimetría
isoperbólica en bomba calorimétrica.
 Ceniza: por medio de una mufla a 550 °C de acuerdo a ISO 5984 (1978).
 Materia seca: secado en un horno a 60 °C durante 24 horas.
116





Aminoácidos: cromatografía líquida HPLC (método número 969.33 AOAC,
1988).
Ácidos grasos: cromatografía de gases (método Lindroth y Mopper (1979).
Digestibilidad: determinación de óxido de cromo (método Furukawa y
Tsukahara, 1966 FAO).
Contenido energético bruto (calorías por gramo).
Calidad de agua: mida diariamente nitritos, nitratos y amonio con paquetes
comerciales, y de ser posible corroborar en laboratorio certificados.
Análisis estadísticos
Analizar todos los resultados por ANOVA de una vía para detectar posibles
diferencias entre los valores de los diferentes tratamientos para los dos
experimentos. Comprobar la normalidad con la prueba de Kolmogorov-Smirnoff.
Cuando se detecte diferencia significativa (P<0.05), correr la prueba
múltiple de Duncan´s.
117
Paquete tecnológico para la elaboración de alimento para codorniz utilizando
pasta de Jatropha curcas
Dr. Alfredo Estrada Angulo*
INTRODUCCIÓN
El aumento en la demanda de energéticos en el pasado reciente y en la
actualidad, en contraposición con la disminución de las reservas naturales de
hidrocarburos, ha impulsado a la producción alternativa de biocombustibles,
como lo muestran las 4 millones 251 mil toneladas producidas en 2005, a
partir de aceites vegetales cómo el obtenido de girasol (Helianthus annus),
palma de aceite (Elais guinensis), etanol de caña de azúcar (Saccharum
officinarum) y de cereales (Zea maiz), y más recientemente a partir de
especies diferentes, particularmente de Jatropha curcas.
En México, la planta de Jatropha curcas presenta buen desarrollo en
suelos de baja fertilidad de las regiones con clima trópico seco y húmedo con
altitudes de 0 a 1000 msnm (metros sobre el nivel del mar), de las que
existen más de 6 millones de hectáreas para su cultivo; de estas, 2.6
millones de hectáreas son consideradas con alto potencial productivo de
Jatropha curcas, distribuidos en los estados de Sinaloa (21.44%),
Tamaulipas (12.21%), Guerrero (10.85%), Chiapas (8.85%) y Michoacán
(7.58%).
Lo anterior permite condiciones para fomentar el uso de energía
renovable sustentable, aprovechar condiciones favorables de clima y suelos
no aptos para producción de alimentos, evitar la degradación y
desertificación de estos, así como no utilizar alimentos para producción de
energía y propiciar la formación de asociaciones de productores de biomasa
y biocombustibles que permitan a través de inversionistas, ingresos
adicionales a productores en comunidades rurales.
En el norte de Sinaloa, el cultivo de Jatropha curcas en genotipos no
tóxicos ha logrado producir hasta 5 mil kg de semilla seca por hectárea, de
los que 2000 kg son de aceite y 3000 kg de pasta rica en proteína; sin
embargo, la producción es relativa y depende de la edad de la planta que
produce desde 0.450 kg, en aquellas con 1-2 años hasta 5 kg por planta en
las que tienen 5-10 años.
De igual forma varía el porcentaje de pasta excedente de la extracción
de aceite de la semilla, misma que debido a su alto contenido nutricional [MS
(materia seca) 94.1, PC (proteína cruda) 64.6, grasa 1.32, cenizas 12.5, y
fibra cruda 8.9), un contenido calórico similar a la soya, y un balance
adecuado de aminoácidos a excepto de lisina.
*
Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS). Colaboradores: Dr. Alejandro Plascencia Jorquera (UABC), Dr. Jesús José Portillo Loera (UAS), Dr. Francisco Gerardo Ríos Rincón (UAS), Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante (CIAD), DR. Horacio Dávila Ramos (UAS), DR. Juan Carlos Robles Estrada (UAS). 118
Por lo tanto, puede ser un excelente alimento para los animales, sobre
todo por el contenido marginal en curcina y esteres de forbol12 que confieren
su principal efecto tóxico.
La semilla, como la harina sin desintoxicar resultante de la obtención
de acetite de estas, han sido objeto de evaluaciones experimentales sobre la
toxicidad en diversas especies a través del tiempo. Asimismo, más
recientemente la investigación con pasta de Jatropha curcas desintoxicada
ha involucrado su utilización como potencial ingrediente en la alimentación
en peces, avizorando así la capacidad de la harina de Jatropha curcas en la
alimentación animal como una mejora económica indiscutible, paralela a
valor del aceite de las semillas.
Por otro lado, los rumiantes como los ovinos productores de carne han
tenido en el rubro pecuario un crecimiento sostenido, siendo año tras año
una de las actividades más rentables en el país y en Sinaloa. Estos
demandan gran cantidad de harinas proteicas, destacando la de soya, canola
y semilla de algodón, apareciendo actualmente como una alternativa
potencial la harina de Jatropha curcas.
Sin embargo, la incorporación de esta harina de variedades no tóxicas
de Jatropha curcas en la alimentación de aves para evaluar su respuesta
productiva es prácticamente desconocida, la información bibliográfica
marginal y más aún las características de la canal y de la carne, lo que hace
necesario generar conocimiento en esta área, razón por lo que se plantea
como objetivo el realizar diversos trabajos de investigación.
INSUMOS
Los insumos o elementos necesarios que se requieren para llevar a cabo un
paquete tecnológico de alimentos balanceados para codornices en engorda, son
los siguientes:
 Codorniz japonesa de un día de nacida.
 Ingredientes alimenticios, como grano de maíz molido, harina de soya,
harina de almendra de Jatropha curcas desgrasada parcialmente, aceite
vegetal, enzima fitasa y una premezcla comercial de vitaminas y minerales
y aminoácidos esenciales como lisina y metionina.
12
Esteres de forbol: sustancia a la que se le atribuye la principal causa de envenenamiento en jatropha; en base a su concentración, estas plantas son clasificadas como tóxicas o no tóxicas. 119
Figura 1.- Bebederos y charolas para alimentación de codornices
Los ingredientes se adquieren a los costos comerciales del mercado, que a
la fecha (abril de 2013) pueden ser:
 Maíz molido, 5 pesos por kilogramo.
 Harina de soya, 9.50 pesos por kilogramo.
 Harina de Jatropha curcas no tóxica a 7.50 pesos por kilogramo.
 Aceite vegetal, 20 pesos.
 Enzima fitasa, 50 pesos por kilogramo.
 Premezcla comercial, 20.50 pesos por kilogramo.
Cuadro 1. Los ingredientes anteriores se combinan de manera ideal en la
formula siguiente:
Ingrediente
Porcentaje de inclusión
Maíz molido
Harina de soya
Harina de Jatropha curcas no tóxica
Enzima fitasa
Premezcla de vitaminas y minerales
Totales
58.8%
27.0%
10.0%
0.20%,
4.0%
100%
120
Todo lo anterior para un total de 100%, o una cantidad de 100 kg
alimento balanceado para pequeños productores de aves.
Los 100 kg son suficientes para alimentar 175 codornices durante todo
proceso de engorda de 28 días.
El costo total de la dieta será de 7.88 pesos por kilogramo, costo que
puede mejorar si se realiza un esfuerzo de comprar ingredientes a precios
mayoreo en agrupaciones de productores.
de
su
se
de
METODOLOGÍA
Las codornices utilizadas pueden ser desde un día de edad hasta 14 días (figura
2), siendo suficiente un período de engorda total de 28-35 días para que las aves
depositen la mínima grasa posible.
Estos animales deben ser alimentados a libre acceso, debiendo ser
revisados los comederos de tolva todos los días por la mañana a las 9:00 am.
Cada día debe ir incrementándose la cantidad que se puedan consumir, ya que su
crecimiento es rápido, lo que hace que la cantidad consumida sea variable a la
alza.
Para evitar que el alimento se acumule y se enrancie en el comedero, por la
mañana debe removerse de la tolva para que fluya correctamente al comedero
colectivo.
Ya que en zonas tropicales como Sinaloa, Sonora y Nayarit el alimento se
hace menos palatable conforme se acumula en el comedero.
La vigilancia de la iluminación y la ventilación para conservar una
temperatura adecuada de acuerdo a las necesidades de cada etapa harán que los
consumos de alimento sean los indicados y que los pesos para sacrificio
satisfagan las necesidades del mercado.
El alimento se puede preparar en un mezclado a pala en el piso o en una
mezcladora industrial o de uso rudo para mezclar concreto con capacidad para un
saco de cemento.
En caso de usar una mezcladora de cemento, el tiempo de mezclado debe
ser un mínimo de 7-10 minutos una vez agregados todos los ingredientes.
121
Figura 2.- Codornices de 7 días de edad
ESTRUCTURA DE COSTOS
 Ganancias de peso de 50-60 g/semana/ave (gramos por semana por ave).
 Consumo de alimento de 150-160 g/semana/ave.
Canales de codorniz de 133-140 gramos por ave e ingresos brutos por
venta por ave en canal de 18 pesos; por lo que por cada 100 kg de alimento
preparado se obtendrán 175 canales de codorniz; a 18 pesos cada una, da un
total de 3 mil 150 pesos; habiendo gastado 788 pesos por concepto de
alimentación, queda una ganancia bruta de 2 mil 362 pesos por cada 100 kg de
alimento invertido.
Cada ave de un día cuesta 5 pesos, por lo que se invertirían 1000 pesos en
codornices, contemplando la mortalidad de guarnigones (codorniz pequeña de un
día de edad); quedan entonces 1,362 pesos como total, menos los posibles gastos
de operación.
Cuando por alguna situación se deba remover o modificar la cantidad de
algún ingrediente, lo que no debe modificarse sustancialmente son los nutrimentos
de la dieta, siendo recomendable los siguientes: materia seca 89.95%, proteína
cruda 22.98%, energía metabolizable 3150 kcal/kg, lisina 1.20%, metionina 0.62%,
calcio 1.05%, fósforo 0.69, extracto etéreo total 6.36; para un costo total
aproximado de 7 mil 878 pesos por tonelada de alimento preparado.
Los resultados concluyentes para la fórmula alimenticia balanceada para
aves de engorda conteniendo harina de Jatropha curcas no tóxica es de 10% del
total, más la inclusión de 27% de harina de soya; por lo que la combinación
propuesta es la más adecuada en la elaboración de alimentos balanceados
cuando se usa harina de jatropha elaborada a partir de almendra de semilla
completa desgrasada parcialmente.
122
Paquete tecnológico para la elaboración de alimento para rumiantes
utilizando pasta de Jatropha curcas
Dr. Alfredo Estrada Angulo*
INTRODUCCIÓN
El aumento en la demanda de energéticos en el pasado reciente y en la
actualidad, en contraposición con la disminución de las reservas naturales de
hidrocarburos, ha impulsado a la producción alternativa de biocombustibles, como
lo muestran las 4 millones 251 mil toneladas producidas en 2005, a partir de
aceites vegetales cómo el obtenido de girasol (Helianthus annus), palma de aceite
(Elais guinensis), etanol de caña de azúcar (Saccharum officinarum) y de cereales
(Zea maiz), y más recientemente a partir de especies diferentes, particularmente
de Jatropha curcas.
En México, la planta de Jatropha curcas presenta buen desarrollo en suelos
de baja fertilidad de las regiones con clima trópico seco y húmedo con altitudes de
0 a 1000 msnm (metros sobre el nivel del mar), de las que existen más de 6
millones de hectáreas para su cultivo; de estas, 2.6 millones de hectáreas son
consideradas con alto potencial productivo de Jatropha curcas, distribuidos en los
estados de Sinaloa (21.44%), Tamaulipas (12.21%), Guerrero (10.85%), Chiapas
(8.85%) y Michoacán (7.58%).
Lo anterior permite condiciones para fomentar el uso de energía renovable
sustentable, aprovechar condiciones favorables de clima y suelos no aptos para
producción de alimentos, evitar la degradación y desertificación de estos, así como
no utilizar alimentos para producción de energía y propiciar la formación de
asociaciones de productores de biomasa y biocombustibles que permitan a través
de inversionistas, ingresos adicionales a productores en comunidades rurales.
En el norte de Sinaloa, el cultivo de Jatropha curcas en genotipos no tóxicos
ha logrado producir hasta 5 mil kg de semilla seca por hectárea, de los que 2000
kg son de aceite y 3000 kg de pasta rica en proteína; sin embargo, la producción
es relativa y depende de la edad de la planta que produce desde 0.450 kg., en
aquellas con 1-2 años hasta 5 kg por planta en las que tienen 5-10 años.
De igual forma varía el porcentaje de pasta excedente de la extracción de
aceite de la semilla, misma que debido a su alto contenido nutricional [MS (materia
seca) 94.1, PC (proteína cruda) 64.6, grasa 1.32, cenizas 12.5, y fibra cruda 8.9),
un contenido calórico similar a la soya, y un balance adecuado de aminoácidos a
excepto de lisina.
*
Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS). Colaboradores: Dr. Alejandro Plascencia Jorquera (UABC), Dr. Jesús José Portillo Loera (UAS), Dr. Francisco Gerardo Ríos Rincón (UAS), Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante (CIAD), DR. Horacio Dávila Ramos (UAS), DR. Juan Carlos Robles Estrada (UAS).
123
Por lo tanto, puede ser un excelente alimento para los animales, sobre todo
por el contenido marginal en curcina y esteres de forbol13 que confieren su
principal efecto tóxico.
La semilla, como la harina sin desintóxicar resultante de la obtención de
acetite de estas, han sido objeto de evaluaciones experimentales sobre la
toxicidad en diversas especies a través del tiempo. Asimismo, más recientemente
la investigación con pasta de Jatropha curcas desintóxicada ha involucrado su
utilización como potencial ingrediente en la alimentación en peces, avizorando así
la capacidad de la harina de Jatropha curcas en la alimentación animal como una
mejora económica indiscutible, paralela a valor del aceite de las semillas.
Por otro lado, los rumiantes como los ovinos productores de carne han
tenido en el rubro pecuario un crecimiento sostenido, siendo año tras año una de
las actividades más rentables en el país y en Sinaloa. Estos demandan gran
cantidad de harinas proteicas, destacando la de soya, canola y semilla de algodón,
apareciendo actualmente como una alternativa potencial la harina de Jatropha
curcas.
Sin embargo, la incorporación de esta harina de variedades no tóxicas de
Jatropha curcas en la alimentación en rumiantes para evaluar su respuesta
productiva es prácticamente desconocida, la información bibliográfica marginal y
más aún las características de digestión y función ruminal, lo que hace necesario
generar conocimiento en esta área, razón por lo que se plantea como objetivo
evaluar el efecto de la inclusión de niveles crecientes de harina de Jatropha curcas
en dietas integrales en las características de digestión de nutrimentos, respuesta
productiva y características de la canal en ovinos productores de carne en
finalización.
INSUMOS
Los insumos o elementos necesarios que se requieren para llevar a cabo un
paquete tecnológico de alimentos balanceados para rumiantes ovinos de pelo en
engorda, son los siguientes:
 Ovinos de pelo, de un peso mínimo de 18-20 kg (kilogramos).
 Ovinos pelo, de un peso máximo de 30-32 kg.
Ingredientes alimenticios como: heno de Sudán, grano de maíz quebrado,
harina de soya, harina de semilla completa de Jatropha curcas desgrasada
parcialmente, melaza de caña, zeolita, y una premezcla comercial de vitaminas y
minerales con Ionóforos14; los cuales pueden ser adquiridos en el mercado de
acuerdo a los costos presentados.
13
Esteres de forbol: sustancia a la que se le atribuye la principal causa de envenenamiento en jatropha; en base a su concentración, estas plantas son clasificadas como tóxicas o no tóxicas. 14
Un ionóforo es una molécula soluble en lípidos, usualmente sintetizada por microorganismos para transportar iones a través de una bicamada lipídica de membrana celular. 124
Cuadro 1.
Ingrediente
Heno de Sudán
Maíz quebrado
Harina de soya
Harina de jatropha
Melaza de caña
Zeolita
Premezcla de vitaminas, minerales y
aditivos
Total de costos por kilogramo
Costo (pesos, mn)
2.00
5.00
9.50
7.50
3.50
3.50
7.50
4.46 pesos
Cuadro 2. Ingredientes combinados de manera ideal se muestran en la siguiente
fórmula.
INGREDIENTE
PORCENTAJE DE INCLUSIÓN DEL
INGREDIENTE
Heno de Sudán
20.0%
Maíz quebrado
48.0%
Harina de soya
3.5%
HJCNT
14.0%
Melaza de caña
10.0%
Clinoptilolita
2.0%
Premezcla vit. y min.
2.5%
Total
100%
ANÁLISIS NUTRICIONAL CALCULADO
Porcentaje de materia seca
89.22%
Porcentaje de proteína cruda
14.63%
Energía dig. Mcal/kg
3.26%
Energía metab.(Mcal/kg)
2.67%
Energía N de gramos (Mcal/kg)
1.14%
Extracto etéreo
4.28%
Calcio
1.07%
Fósforo
0.38%
Fibra cruda
13.26%
Costo por tonelada (bn)
4462 pesos
Ganancia extra por tonelada de
321 pesos
alimento
Todo lo anterior corresponde a un total de 100%, o una cantidad de 100 kg
de alimento balanceado para pequeños productores.
Los 100 kg son suficientes para alimentar diariamente a 65 o 70 borregos
de engorda.
El costo total de la dieta será de 4.46 pesos por kilogramo, costo que se
puede mejorar si se realiza un esfuerzo de comprar ingredientes a precios de
mayoreo en agrupaciones de productores.
125
METODOLOGÍA
Los ovinos de pelo destetados de un peso vivo de 18-20 kg como un mínimo y de
un máximo de 30-32 kg para que la engorda sea rentable, y con un periodo de
duración mínimo de 56 días para los animales más pesados (30-32 kg) y un
periodo máximo de 112 días para los animales más livianos (18-20 kg).
Estos animales deben ser alimentados dos veces por día (figura 1), a las
9:00 am y a las 3:00 pm, con una cantidad inicial de 500 gramos por la mañana y
500 gramos por la tarde, cada día debe ir incrementándose 50 g/borrego/día
.
Figura 1.- Alimentación de bovinos
La cantidad de la tarde se mueva a la alza, y la cantidad de la mañana se
mantiene fija en 500 gramos, ello para evitar que el alimento se acumule y se
enrancie en el comedero, ya que en zonas tropicales como Sinaloa, Sonora y
Nayarit el alimento pierde palatabilidad conforme se acumula en el comedero.
Los 500 gramos del desayuno deberán ser consumidos de manera rápida,
evitando así el pisoteo.
En la servida de las 3:00 pm el animal se encontrará deseoso de comer y
por la tarde descansa y sigue comiendo por la noche, lo que hace que los
consumos en las horas de la noche se incrementen.
El incremento de la tarde será constante en 50 g/cabeza por día hasta que
el animal demuestre por la mañana que ya llega a su punto de llenado al 100%,
esto manejando un sistema de alimentación a libre acceso.
126
El alimento se puede preparar en un mezclado a pala en el piso de concreto
o en una mezcladora industrial de uso rudo para mezclar concreto con capacidad
para un saco de cemento.
En caso de mezclado en mezcladora de cemento, el tiempo de mezclado
debe ser un mínimo de 7-10 minutos una vez agregados todos los ingredientes.
Siguiendo al pie de la letra estas prácticas, los animales deberán
incrementar un mínimo de 200 gramos/día, lo que hace que lleguen a un peso de
40-42 kg de peso vivo al sacrificio a los 56 días los animales que ingresaron a la
engorda de 30-32 kg.
Los que ingresaron a la engorda de 18-20 kg deberán permanecer
alrededor de 112 días para lograr un peso comercial atractivo de 42 kg de peso
vivo.
ESTRUCTURA DE COSTOS
 Borregos finalizados de 40-42 kg de peso vivo.
 Ganancias de peso de 200-210 g/borrego/día.
 Consumo de alimento de 1.350 kg/borrego/día.
 Canales ovinas comerciales de 23-24 kg para venta.
 Ingresos brutos por venta por borrego en pie de 1394 pesos.
 Ingresos brutos por venta/borrego en canal de 1410 pesos.
Observando que prácticamente son los mismos ingresos por vender en vivo
a 34 pesos el kilogramo de borrego finalizado, ya que los costos del sacrificio se
pagan con los costos de la piel de cada animal.
Los resultados concluyentes para la fórmula alimenticia balanceada para
ovinos de pelo en engorda conteniendo harina de Jatropha curcas no tóxica es de
14% del total, más la inclusión de 3.5% de harina de soya, por lo que la
combinación propuesta es la más adecuada en la elaboración de alimentos
balanceados cuando se usa harina de jatropha elaborada a partir de semilla
completa desgrasada parcialmente. La semilla debe ser adquirida a un costo
comercial de 7 mil 500 pesos la tonelada, dado que tiene menor cantidad de
proteínas que la soya, pero más que una semilla de algodón, cuyas características
de contenido de grasas la hace atractiva como ingrediente para la elaboración de
alimentos balanceados para rumiantes.
La harina de Jatropha curcas deberá siempre adquirirse a un precio fijo de
20% menor al precio internacional de la harina de soya.
127
Producción de biodiesel y glicerina a partir de Jatropha curcas
Dr. Ignacio Contreras Andrade*
INTRODUCCIÓN
El desarrollo del mundo moderno y su proceso industrial se ha basado en el
aprovechamiento de combustibles fósiles, el carbón y el petróleo, de relativamente
fácil obtención, bajo costo de producción y fácil transporte, desplazando a otras
fuentes de energía.
Hoy, la posible extinción a mediano plazo del aprovisionamiento de estas
reservas fósiles, la mayor incidencia de una conciencia ambientalista y la realidad
concreta del deterioro del medio ambiente, han modificado la situación
precedente, y reactivaron la búsqueda de combustibles más amigables con el
medio ambiente.
En este sentido, las plantas de biocombustibles (PB) se enmarcan
adecuadamente para el cumplimiento de estos propósitos, dando la posibilidad al
agro de sumar un nuevo rol aparte de ser el proveedor de alimentos a la población
y el sostenimiento de la balanza comercial; además, las PB tendrán ahora también
la posibilidad de contribuir con la creciente demanda mundial referida a la
protección del medio ambiente, uno de cuyos elementos centrales es reducir la
emisión de gases de efecto invernadero, a ser la futura fuente de insumos para la
producción de combustibles ecológicos provenientes de recursos renovables y
apoyar un emprendimiento industrial generando desarrollo tecnológico y fuentes
de trabajo.
Las plantas de biocombustibles serán de enorme importancia para México, e
incluso un instrumento que podrá introducir cambios en el eje del poder económico
mundial, ya que los motores diesel requieren un combustible que sea limpio al
quemarlo, además de permanecer estable bajo las distintas condiciones en las
que opera.
Actualmente, el biodiesel es reconocido como el mejor combustible alterno para
motores diesel debido a que su materia prima es renovable, es biodegradable y
más amigable con el medio ambiente; el biodiesel probablemente tiene mejor
eficiencia que la gasolina y presenta gran potencial para motores de compresiónignición.
Tradicionalmente, el biodiesel se produce principalmente de aceite de soya,
ricino y palma, aunque consideraciones sociales y económicas han llamado la
atención a materia prima de biomasa que no compite con la alimentación animal,
consideradas como de segunda generación; tal es el caso del aceite de Jatropha
curcas.
*
Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS). Colaboradores: Dr. Carlos Guerrero Fajardo, UNAL‐Bogotá, Colombia; Dr. Marco Antonio Sanchez Castillo, UASLP, San Luis Potosí, México. 128
Es bien sabido que la competitividad del biodiesel tiene que mejorarse para
difundir su consumo. Para ello, se proponen dos rutas para superar este problema.
Una está relacionada con la obtención de materia prima barata (por
ejemplo, aceites vegetales no comestibles, grasas animales y aceites usados). La
otra es reducir costos de procesamiento.
El origen de la materia prima es de gran relevancia porque determina las
propiedades finales del biodiesel y también el tipo de proceso que se usará.
Es importante notar que la materia prima de bajo costo usualmente contiene
cantidades significativas de ácidos grasos libres (FFA), lo cual ocasiona que el
proceso final de purificación sea más costoso y complejo; por ejemplo, el
agotamiento del catalizador se acelera, los costos de purificación se incrementan y
la productividad en transesterificación15 con catalizadores alcalinos disminuye. Por
otra parte, se generan corrientes de desecho lo cual disminuye el carácter de
combustible verde.
Existen varias tecnologías convencionales de biodiesel probadas para
superar los inconvenientes indicados. Por ejemplo, algunas plantas en Europa
producen biodiesel mediante transesterificación usando metanol supercrítico sin
catalizador. En este caso, la reacción es muy rápida (menos de cinco minutos) y,
la ausencia de catalizador ocasiona una disminución en los costos de purificación
de las etapas siguientes a la reacción. Sin embargo, la reacción requiere muy alta
temperatura [350-400 °C (grados centígrados)] y presión (100-250 atmósferas)
que, a su vez, incrementa los costos de inversión y seguridad.
Otra alternativa propuesta es usar catálisis16 heterogénea, que puede
separar más fácilmente los productos de reacción y requiere menos condiciones
de reacción extremas que el proceso de metanol supercrítico.
Sin embargo, estas tecnologías están lejos de producir biodiesel a bajo
costo, aun si superaran algunos problemas de los procesos convencionales.
En este panorama, las nuevas tecnologías son todavía requeridas para la
transformación de biomasa de segunda y tercera generación, así como biomasa
residual, en la producción sustentable de biodiesel.
Al respecto, un incremento en el número de aplicaciones de
transformaciones químicas de procesos ultrasónicos (US) han hecho de la
sonoquímica (química del sonido) un área de investigación y desarrollo atractiva.
El beneficio principal del US es mejorar la reactividad química
proporcionando suficiente energía a través del fenómeno de cavitación. Las
implosiones de burbuja generadas con este fenómeno proporcionan la energía
suficiente para romper enlaces químicos.
15
La transesterificación es el proceso de intercambiar el grupo alcoxi de un éster por otro alcohol. Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. 16
Catálisis: proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador. 129
De esta forma, la aplicación de US puede cambiar completamente el
mecanismo de reacción así como también la productividad de la reacción y
selectividad.
Por ello, los principales beneficios que pueden señalarse a partir de la
aplicación de US son el incremento en la velocidad de reacción y el uso de
condiciones de operación menos severas, así como períodos de inducción cortos
y reducción de la cantidad de reactivos.
Una extensión interesante del US es la posibilidad de aplicarlo en la
transesterificación de aceites vegetales para producir biodiesel. Típicamente, esta
reacción de cinética lenta muestra limitaciones en la transferencia de masa.
De esta forma, en este paquete tecnológico se propone que el fenómeno de
cavitación del proceso US podría utilizarse para proporcionar al energía de
activación requerida en la reacción así como las condiciones (por ejemplo, energía
mecánica) para mejorar el mezclado de la reacción, y con se demuestra que el
modelo US proporciona una ventaja técnica y económica para la producción de
biodiesel comparado con los procesos de transesterificación convencionales.
Lo anterior, aunado con la eliminación de agua durante el proceso de
refinación, hace de este un procedimiento muy promisorio para el avance
tecnológico regional en Sinaloa.
¿QUÉ ES Y CÓMO SE PRODUCE EL BIODIESEL?
El biodiesel, es un combustible líquido no contaminante y biodegradable, que se
utiliza en diversas ramas del transporte como el urbano, minero y agrícola. Con su
consumo se reduce el nivel de emisiones de CO2, de sulfuros, el humo visible y los
olores nocivos. Como su punto de inflamación es superior, la manipulación y el
almacenamiento son más seguros que en el caso del combustible diesel
convencional.
El biodiesel se define brevemente como un combustible renovable derivado de
aceites vegetales o grasas animales. De forma similar, la ASTM define al biodiesel
como ésteres de ácidos grasos monoalquilados, de cadena larga, derivados de
materia grasa renovable como aceites vegetales ó grasas animales. El término
“bio” se refiere a su origen a partir de fuentes relacionadas con biomasa en
contraposición a los derivados de fósiles tradicionales, mientras que el término
“diesel” se refiere a su uso en motores; como combustible el biodiesel se usa
mezclado con diesel regular.
El biodiesel se obtiene por transesterificación, proceso que combina aceites
vegetales y/o grasas animales con alcohol (metanol o etanol) en presencia de un
catalizador con el fin de formar ésteres grasos.
Del producto recuperado se separa la glicerina como un subproducto muy
valioso para la industria. La mezcla de alcohol y éster restante se separa y el
exceso de alcohol se recicla.
130
Posteriormente, los ésteres17 son sometidos a un proceso de purificación
que consiste de manera convencional en el lavado con agua, secado al vacío y
posterior filtrado.
En general, el proceso de producción de biodiesel se lleva a cabo de la
siguiente manera: el aceite debe ser limpio y con un máximo de 0.5% de ácidos
grasos libres.
Después se mezcla el aceite con 16% de metanol o 43% de etanol y con
1 - 3% catalizador (KOH o NaOH).
El metanol o el etanol y el catalizador deben estar libres de agua. El aceite
no debe tener más de 0.1 % de H2O para evitar la formación de jabón.
Después de agitar esta mezcla durante 40-60 minutos a una temperatura
entre 50 a 60 °C, se separa el biodiesel de la fase glicerina por decantación
(Figura 1).
La fase glicerólica (pesada) se forma a partir de la glicerina, de los jabones,
del catalizador y del metanol sobrante.
El éster formado se lava con agua para eliminar remanentes del catalizador
y de glicerina. El éster se somete a secado y el producto obtenido (biodiesel) se
envía a tanques de almacenamiento como producto terminado.
Bi
G
Figura 1. Biodiesel y glicerina típicos productos de
reacción de transesterificación
Química del proceso de producción del biodiesel
En la química de la transesterificación (nombre de la reacción para la producción
de biodiesel), se produce un intercambio de metanol por glicerol (bajo ciertas
condiciones) produciendo metil-éster de ácidos grasos.
Cada molécula de aceites y grasas de plantas y animales tienen la misma
configuración y solo difieren en la longitud de la cadena de carbono o en el
número de dobles enlaces, lo cual produce diferentes puntos de fusión, estabilidad
de oxidación, etc.
La transesterificación se basa en la reacción de moléculas de triglicéridos
(el número de átomos de las cadenas está comprendido entre 15 y 23, siendo el
17
Ésteres: Compuestos orgánicos en los que un grupo orgánico reemplaza a un átomo de hidrógeno (o más de uno) en un ácido oxigenado. 131
más habitual de 18) con alcoholes de bajo peso molecular (metanol, etanol,
propanol, butanol) para producir ésteres (FAME, por su siglas en Inglés) y glicerina
(que puede ser utilizada en cosmética, alimentación, farmacia, etc.).
Figura 2. Reacción de transesterificación.
La reacción de transesterificación, que se presenta en la Figura 2, se desarrolla
en una proporción molar de alcohol a triglicérido de 3 a 1, reaccionando en la
metanólisis 1 mol de triglicérido con 3 moles de alcohol (aunque en la práctica se
añade una cantidad adicional de alcohol para desplazar la reacción hacia la
formación del éster metílico).
Esta reacción se lleva a cabo por pasos, involucrando diferentes reacciones
que consisten químicamente en tres reacciones reversibles y consecutivas.
El triglicérido es convertido consecutivamente en diglicérido, monoglicérido
y glicerina; en cada reacción se libera un mol de biodiesel (éster metílico), de
acuerdo a la Figura 3.
Figura 3. Reacciones implicadas en la transesterificación.
En la reacción de transesterificación se utiliza un catalizador para mejorar la
velocidad de reacción y el rendimiento final, sin este no sería posible tal reacción.
Los catalizadores pueden ser ácidos homogéneos (H2SO4, HCl, H3PO4),
ácidos heterogéneos (Zeolitas, Resinas Sulfónicas, SO4/ZrO2, WO3/ZrO2),
132
básicos heterogéneos (MgO, CaO, Na/NaOH/Al2O3), básicos homogéneos (KOH,
NaOH) o enzimáticos (Lipasas: Candida, Penicillium, Pseudomonas). De todos
ellos, los catalizadores que se suelen utilizar a escala comercial son los
catalizadores homogéneos básicos, ya que actúan mucho más rápido y además
permiten operar en condiciones moderadas.
En el caso de la reacción de transesterificación, cuando se utiliza un
catalizador ácido se requieren condiciones de temperaturas elevadas y tiempos de
reacción largos, por ello es frecuente la utilización de derivados de ácidos más
activos.
Sin embargo, la utilización de álcalis, que como se ha comentado es la
opción más utilizada a escala industrial, implica que los glicéridos y el alcohol
deben ser anhidros (<0,06 % v/v) para evitar que se produzca la saponificación.
Además, los triglicéridos deben tener una baja proporción de ácidos grasos
libres para evitar que se neutralicen con el catalizador y se formen también
jabones.
De esta manera las reacciones secundarias que se pueden dar son las
siguientes: de saponificación, de neutralización de ácidos grasos libres, y de
esterificación.
Tecnologías del procesamiento de biodiesel
Existen diversas y variadas tecnologías para la producción de biodiesel, en la que
su nombre depende del tipo de catalizador que se emplea, por ejemplo: la
transesterificación empleando catalizador homogéneo alcalino, homegéneo ácido,
catalizador heterogéneo; también una tecnología que opera en ausencia de un
catalizador denominada proceso de metanol supercrítico.
Asimismo, existen un gran número de investigadores en la búsqueda de
mejores eficiencias de estos proceso, tal es el caso de la catálisis alcalina asistida
por ultrasonido, tema central de este paquete tecnológico.
Su selección depende de factores, como los relacionados con la materia
prima: concentración de ácidos grasos libres (AGL) o Free Fatty Acid (FFA, por su
siglas en inglés), perfil lipídico y presencia de humedad en el proceso. Y los
debidos a la naturaleza del proceso: tipo de alcohol, relación molar (alcohol:
aceite), tipo de catalizador, tiempo de reacción, agitación, todos estos factores con
serias repercusiones sobre el rendimiento, conversión y cinética de la reacción.
CATÁLISIS ÁCIDA
La transesterificación es catalizada por ácidos de Bronsted, como el sulfónico o el
sulfúrico: las conversiones a ésteres son elevadas, superando 99%, pero la
velocidad de reacción es lenta, sobrepasando en algunos casos las tres horas
para condiciones normales.
Además, se requieren temperaturas superiores a los 100 °C, la separación
del glicerol es difícil de realizar y se requieren materiales de construcción
resistentes para los equipos.
CATÁLISIS CON LIPASAS
Las enzimas hidrolíticas se han aplicado en las síntesis químicas gracias a su
estabilidad, tolerancia a los solventes y a que no requiere de coenzimas.
133
La aplicación de este método aún no es viable comercialmente, debido a
que posee cinéticas relativamente lentas, y las condiciones de operación son
bastante rigurosas.
CATÁLISIS ALCALINA NO IÓNICA
Para simplificar las manipulaciones del proceso se han realizado numerosos
estudios acerca del desempeño de bases orgánicas. Se han empleado
guanidinas, amidinas, piperidina, trietilamina, entre otras.
Los resultados han variado de acuerdo a la sustancia utilizada, pero en
general se obtienen conversiones altas y tiempos mínimos de reacción.
Sin embargo, este método tiene como desventajas la dificultad de
separación de los productos y un costo elevado del catalizador.
CATÁLISIS HETEROGÉNEA
Se han probado polímeros con unidades químicas que proporcionan sitios activos
básicos no iónicos, como poliestireno/divinilbenceno, poliuretanos y
alquilguanidinas soportadas, entre otros, los cuales presentan la ventaja de que el
catalizador no se incluye como una impureza y la cinética de separación de los
productos es rápida.
A pesar de esto, el método no es viable para grandes volúmenes de
producción, pues es muy susceptible a las impurezas, y el catalizador es costoso.
CATÁLISIS SUPERCRÍTICA
En este método los reactivos se llevan a las condiciones críticas del alcohol
utilizado (generalmente metanol), y se cargan al reactor.
La cinética es 10 veces más rápida que el mejor de los anteriores casos,
con conversiones superiores al 99%.
Posee como desventajas las condiciones extremas de operación (350 °C y
30 Mpa), que lo hacen inviable para la producción a gran escala.
CATÁLISIS ALCALINA
Es el proceso industrialmente más desarrollado y empleado, puesto que los
catalizadores empleados, como hidróxidos o carbonatos de sodio o potasio, son
baratos, son menos corrosivos que los catalizadores ácidos y se alcanzan
conversiones superiores al 99%. La cinética es relativamente rápida, no requiere
equipos complicados y la separación de los productos es fácil de realizar.
Su desventaja consiste en la ausencia total de agua, puesto que esta
induce una hidrólisis con formación de jabones y pérdidas de éster. El diseño de la
planta para producción de biodiesel a partir de aceite de palma utiliza este método,
con las recomendaciones y condiciones sugeridas por el Palm Oil Research
Institute of Malaysia PORIM.
El método más empleado en la industrialización de la producción de
biodiesel es la catálisis alcalina.
Por esta razón las tecnologías descritas en esta sección utilizan la ruta
catalítica, a partir de la cual se han identificado 85 plantas de las cuales 30
corresponden a tamaños piloto en un intervalo de 500 y 3 mil toneladas por año y
134
las restantes a escala mayor con capacidades entre 10 mil y 120 mil toneladas por
año.
Las etapas de producción del producto en mención dependen del tipo de
proceso seleccionado. En él los insumos utilizados son principalmente aceite de
vegetal, metanol, hidróxido de sodio como catalizador y agua para el proceso de
lavado.
Los productos generados son metil o etil ester de aceite vegetal (biodiesel)
y glicerina entre el 80% y 85% de pureza.
PROCESO DE ULTRASONIDO
El sonido promueve o mejora las reacciones químicas, las ondas acústicas son
propagaciones de la presión de oscilación de las ondas vibracionales en un medio
determinado (gas, líquido o sólido).
Si la presión de la onda propagadora a través del líquido tiene suficiente
intensidad, puede ocurrir formación de burbujas debido a que el gas disuelto en el
líquido no puede permanecer disuelto debido a que la solubilidad del gas es
proporcional a la presión, esto se conoce como fenómeno de cavitación.
Las miles de burbujas formadas durante el fenómeno de cavitación facilita
la formación de una microemulsión de metanol, KOH y aceite a alta temperatura,
lo cual disminuye drásticamente las limitaciones de transferencia de masa, en este
escenario la reacción de transesterificación puede ser llevada a cabo en unos
pocos segundos a temperatura ambiente y presión atmosférica disminuyendo los
costos de producción, este fenómeno se muestra en el siguiente modelo:
Bulk de metanol- aceite
Methanol-oil
microemulsion interior
oil Punto Caliente
Burbuja Quasi-adiabática
4726 ºC and, 500 atm
Interfase Gas- Liquido
Zona de Transesterificación
T 25 ºC and, 1 atm
Figura 4. Modelo de sonotransesterificación.
135
VARIABLES IMPORTANTES QUE AFECTAN A LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL
Acidez y humedad
Los contenidos de ácidos grasos y de humedad son los parámetros determinantes
de la viabilidad del proceso de transesterificación del aceite vegetal.
Para que se realice la reacción completa, sin ningún pretratamiento, se
necesita un valor de ácidos grasos libres menor al 3% en el aceite vegetal.
Entre más alta es la acidez del aceite, menor es la conversión. Además,
tanto el exceso como la deficiencia de catalizador pueden producir la formación de
jabón.
La presencia de humedad disminuye el rendimiento de la reacción, pues el
agua reacciona con los catalizadores formando jabones. Si las grasas animales o
los aceites vegetales con valores altos de FFA se quieren utilizar para producir
biodiesel, es necesario refinarlos con una neutralización utilizando una solución de
NaOH para eliminar los ácidos grasos libres. Igualmente, el proceso de catálisis
ácida también se puede usar para la esterificación de estos ácidos grasos.
Las materias primas usadas como base para el proceso de alcohólisis
deben cumplir ciertas especificaciones. Los triglicéridos deben tener un valor ácido
bajo y los materiales deben contener baja humedad.
La adición de catalizadores de hidróxido de sodio compensa la alta acidez,
pero el jabón resultante provoca un aumento de viscosidad o de formación de
geles que interfieren en la reacción y en la separación del glicerol. Cuando no se
dan estas condiciones los rendimientos de la reacción se reducen
sustancialmente. El hidróxido y metóxido de sodio o de potasio deben mantener
un grado de humedad bajo. Su contacto con el aire disminuye la efectividad del
catalizador por su interacción con el dióxido de carbono y la humedad.
Actualmente, la mayor parte del biodiesel producido, procede de aceites
vegetales al que se le añade metanol y un catalizador alcalino. Sin embargo hay
muchos aceites de bajo costo y grasas animales que pueden ser utilizados. Su
problema radica en que suelen contener gran cantidad de ácidos grasos que no se
pueden convertir en biodiesel usando catalizadores alcalinos. En estos casos es
necesario hacer la esterificación en dos etapas: inicialmente debe realizarse un
pre-tratamiento para convertir los FFA en ésteres metílicos con un catalizador
ácido, y en un segundo paso se realiza la transesterificación con un catalizador
alcalino, para completar la reacción.
Tipo de catalizador y concentración
Los catalizadores empleados para la transesterificación de los triglicéridos se
pueden clasificar en alcalinos, ácidos, enzimáticos o catalizadores heterogéneos,
siendo los básicos y en particular los hidróxidos los más utilizados.
Si el aceite usado tiene un alto grado de ácidos grasos y elevada humedad
los catalizadores ácidos son los más adecuados. Estos ácidos pueden ser
sulfúrico, fosfórico o ácido sulfónico orgánico. El metóxido de sodio provoca la
formación de muchos subproductos, principalmente sales de sodio, que deben
eliminarse posteriormente.
En los procesos de metanólisis alcalina los principales catalizadores usados
han sido el hidróxido potásico y el hidróxido sódico, ambos en concentraciones de
0.4 a 2% v/v de aceite.
136
Aceites, tanto refinados como crudos, con un 1% de catalizador (tanto
hidróxido sódico o potásico) han tenido muy buenos resultados. La metanólisis del
aceite de soja, por ejemplo, ha producido sus mejores resultados de rendimiento y
viscosidad con una concentración de 1% de hidróxido potásico.
Se han probado catalizadores de metales alcalino-térreos en la
transesterificación de aceites de colza. El proceso se lleva a cabo si aparecen
iones de metóxido en la reacción intermedia. Los hidróxidos alcalino-térreos,
alcóxidos y óxidos catalizan la reacción más lentamente.
La actividad catalítica del óxido de magnesio, hidróxido de calcio, óxido de
calcio, metóxido de calcio, hidróxido de bario y, por comparación, hidróxido de
sodio se ha evaluado en la transesterificación del aceite de colza. De ellos, el
hidróxido sódico ha producido la mayor actividad catalítica. El grado de substratos
que reaccionaron fue del 85% en 30 minutos, y de 95% después de 1.5 horas, lo
que representa un valor cercano al equilibrio. El hidróxido de bario tuvo un
rendimiento ligeramente inferior con una valor del 75% después de 30 minutos,
mientras que el metóxido de calcio reaccionó solo en 55%, en este mismo tiempo.
Rendimientos menores se obtuvieron con CaO, mientras que el óxido de
magnesio y el hidróxido cálcico no presentaron actividad catalítica.
Aunque el proceso de transesterificación, con catalizadores alcalinos, para
transformar los triglicéridos en sus correspondientes ésteres metílicos tiene una
conversión muy alta en un periodo más corto de tiempo, tiene algunos
inconvenientes: el catalizador debe ser separado del producto final, la
recuperación del glicerol puede resultar difícil, el agua alcalina resultante del
proceso debe ser tratada y los ácidos grasos y el agua afectan a la reacción.
Los catalizadores enzimáticos pueden obtener resultados relevantes en
sistemas tanto acuosos como no acuosos, lo que resuelve alguno de los
problemas anteriores. En particular, el glicerol se puede separar fácilmente y,
también, los ácidos grasos contenidos en el aceite reutilizado se pueden convertir
completamente en ésteres alquílicos. En cambio el uso de estos catalizadores
enzimáticos tiene un coste superior que el de los alcalinos.
Relación molar de alcohol / aceite y tipo de alcohol
Una de las variables más importantes que afectan al rendimiento del proceso es la
relación molar alcohol: aceites.
La relación estequiométrica requiere tres moles de alcohol y un mol de
triglicérido para producir tres moles de ésteres y un mol de glicerol. La
transesterificación es una reacción de equilibrio que necesita un exceso de alcohol
para conducir la reacción al lado derecho. Para una conversión máxima en un
proceso convencional, se debe utilizar una relación molar de 6:1.
En cambio un valor alto de relación molar de alcohol afecta a la separación
de glicerina debido al incremento de solubilidad. Cuando la glicerina se mantiene
en la solución hace que la reacción revierta hacia la izquierda, disminuyendo el
rendimiento de los ésteres.
La formación de éster etílico comparativamente es más difícil que la de éster
metílico, especialmente la formación de una emulsión estable durante la etanólosis
es un problema. El etanol y el metanol no se disuelven con los triglicéridos a
temperatura ambiente y la mezcla debe ser agitada mecánicamente para que haya
137
transferencia de masa. Durante la reacción generalmente se forma una emulsión,
en la metanólosis esta emulsión desciende rápidamente formándose una capa rica
en glicerol quedándose en la parte superior otra zona rica en éster metílico. En
cambio en la etanólisis esta emulsión no es estable y complica mucho la
separación y purificación de los ésteres etílicos. La emulsión está causada en
parte por la formación de monoglicéricos y diglicéricos intermedios, que contienen
tanto grupos hidróxidos polares como cadenas de hidrocarburos no polares.
Comparación de procesos
En la Cuadro se presenta, a modo de resumen para esta parte, una comparación
de los requerimientos técnicos, ventajas y desventajas de cada uno de los
procesos utilizados para la obtención del biodiesel. La transesterificación alcalina,
a pesar de sus limitaciones, es la única utilizada comercialmente hasta el
momento. Mayor desarrollo de las otras tecnologías es necesario para confirmar
su viabilidad técnica y económica a gran escala, pero su potencial es interesante
Cuadro 1. Características principales de los procesos para la producción de
biodiesel.
Variable
Alcohol
Catálisis
Catálisis
Catálisis supercrítico
homogénea heterogénea enzimática
no
catalítico
Tiempo de
reacción
Condiciones
de operación
0.5-4 h
0.5-5.5 h
1-8 h
120-240 s
0.1mpa,
30-65 °C
0.1mpa,
35-40 °C
>25mpa,
>239.4 °C
Catalizador
Acid/base
0.1-5mpa,
30-200 °C
Metal oxides
o carbonates
Lipase
-
FFA
Formación
de jabón
Ésteres
Ésteres
Ésteres
No interfiere
No
interfiere
Actúa como
catalizador
en el
proceso
Agua
Interfiere
Rendimiento
Normal
Purificación
Desperdicios
Pureza de
glicerol
Proceso
Costo capital
Costo de
operación
Difícil
Agua
1
Complejo
Bajo
Bajo a
normal
Fácil
No
Baja a
normal
Normal
Medio
Alto
Alto
Baja
Source: [9].
138
Bajo a
normal
Fácil
No
Muy fácil
No
Normal
Alta
Simple
Alto
Simple
Muy alto
Normal
Alto
Alto
Principales ventajas del biodiesel
Es el único combustible alternativo que funciona en cualquier motor diesel
convencional, sin ser necesaria ninguna modificación. Puede almacenarse en
cualquier depósito donde el diesel de petróleo se guarda. Se puede usarse puro o
mezclarse en cualquier proporción con el combustible diesel de petróleo. La
mezcla más común es de 20% de Biodiesel con 80% diesel de petróleo,
denominado "B20." El ciclo biológico en la producción y el uso del biodiesel reduce
aproximadamente en 80% las emisiones de dióxido de carbono, y casi 100% las
de dióxido de azufre.
La combustión de biodiesel disminuye en 90% la cantidad de hidrocarburos
totales no quemados, y entre 75-90% en los hidrocarburos aromáticos. El
biodiesel, proporciona significativas reducciones en la emisión de partículas y de
monóxido de carbono en comparación con el diesel de petróleo.
Además, proporciona un leve incremento o decremento en óxidos de
nitrógeno dependiendo del tipo motor. El biodiesel contiene 11% de oxígeno en
peso y no contiene azufre. El uso de biodiesel puede extender la vida útil de
motores porque posee mejores cualidades lubricantes que el combustible de
diesel de petróleo, mientras el consumo, encendido, rendimiento, y torque del
motor se mantienen prácticamente en sus valores normales.
Más aún, el biodiesel es seguro de manejar y transportar porque es
biodegradable como el azúcar, 10 veces menos tóxico que la sal de la mesa, y
tiene un temperatura de ignición de aproximadamente 150 °C, comparado al diesel
de petróleo cuya temperatura es de 50 °C. Los olores de la combustión en los
motores diesel por parte del diesel de petróleo, son reemplazados por el aroma
agradable de productos comestibles fritos.
Finalmente, la producción de biodiesel lleva al desarrollo local y regional,
mejores condiciones sociales y económicas en las áreas productoras de
oleaginosas, generación de puestos de trabajo.
139
INSUMOS Y EQUIPOS
Para la producción continua de biodiesel a partir de Jatropha curcas empleando un
proceso asistido por ultrasonido un se requieren los siguientes insumos y equipos,
de acuerdo a la planta diseñada en para este paquete tecnológico:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Hidróxido de potasio anhidro en escamas con pureza >85%.
Aceites de Jatropha curcas (AJC) de buena calidad.
Metanol anhidro de pureza >90.
Suministro de aire de servicio (compresor).
Suministro de vapor de agua (caldera) empleado en la torre de destilación.
Material adsorbente para la remoción de KOH en el proceso de refinación
de biodiesel.
7) Ocho tanques de acero inoxidable.
8) Dos agitadores.
9) Tres bombas de desplazamiento positivo para manejo de fluidos no
newtonianos, de 1HP de potencia.
10) Dos bombas centrífugas, de 1.5 HP.
11) Torre de enfriamiento.
El Cuadro 2 muestra los valores promedio de las propiedades fisicoquímicas del
AJC empleado en este estudio que se obtuvieron de las plantaciones del proyecto.
El índice de acidez del aceite de Jatropha curcas fue de 3.0721±0.1156 mg de
KOH necesarios para neutralizar 1 gramo de aceite, que expresado en porcentaje
de ácidos grasos libres es 1.51 % ±0.0581 usando el ácido oleico como referencia
(por ser el de mayor proporción, de acuerdo en al Figura 5).
El índice de acidez resulta ser un parámetro muy
importante del aceite, debido que determina la ruta más
conveniente para la conversión de los triglicéridos en FAME.
Algunos reportes indican que para obtener mejores
resultados en la purificación del biodiesel obtenido se recomienda
usar catálisis alcalina solo en aceites con un contenido menor del
1% de peso de ácidos libres.
Aceite de Jatropha curcas
Sin embargo, se puede operar hasta concentraciones de
no más de 3%, ya que después de esos valores se hace muy
susceptible la formación de jabón y emulsiones que propician
pérdidas de producto que disminuyen el rendimiento.
Este valor obtenido se encuentra entre el rango de ácidos
grasos libres publicados en otras investigaciones que han trabajado con Jatropha
curcas: 2.23% Akbar et al., 2009; 7.03%, Lu et al., 2009; 0.46% Gübitz et al., 1999;
y 3.63%, Huerga, 2010.
140 Se puede observar que los valores de acidez reportados en la bibliografía
difieren notablemente del obtenido en esta investigación. Las diferencias se deben
a las condiciones a las cuales estuvieron expuestas las plantas, a las
características de la región de cultivo, el tipo de suelo, temperaturas y el manejo
recibió aceite.
Cuadro 2. Propiedades fisicoquímicas promedio de AJC evaluadas para el
control de calidad del proceso.
Propiedad
Valor
Índice de ACIDEZ (MG KOH G-1)
3,07± 0.12
Porcentaje de ácidos grasos libres
1.5 1± 0.058 %
Índice de saponificación (MG KOH G-1)
180.92 ± 1.98
Índice de yodo (CG Y G-1)
28.75 ± 0.09
Índice de peróxido (ME O2 ACTIVO KG-1)
18.5 ± 0.7
El perfil de ácidos grasos fue de las primeras pruebas que se le hicieron al
aceite, y la más importante, ya que es muy necesario conocer el perfil de ácidos
grasos de cada aceite, porque las propiedades de los triglicéridos, y del biodiesel
posteriormente producido son determinadas por la cantidad presente de ácidos
grasos en las moléculas.
La longitud de la cadena de carbonos
y el número de dobles enlaces
determinan las características físicas
del los ácidos grasos y de los
triglicéridos (Akbar et al., 2009).
Los resultados obtenidos de perfil de
ácidos grasos se muestran en la Figura 5. Los
Figura 5. Perfil de ácidos
ácidos grasos encontrados fueron saturados (31.216 %),
grasos del aceite de Jatropha monoinsaturados (41.368 %), y poliinsaturados (27.186
curcas, determinado por
cromatografía de gases CGMS.
141 %). El oleico resultó con el porcentaje más alto (41.368 %) pudiendo clasificar el
aceite de Jatropha curcas como oleico.
El peso molecular promedio obtenido mediante este análisis fue de 825.4873
g/mol, consultando el peso
molecular de cada ácido graso
en la base de datos NIST
(2011) que se tiene en el
espectrómetro de masas.
Este aceite contiene la
mayoría de los ácidos grasos
reportados en las recientes
investigaciones para AJC y
cantidades similares de las
cadenas saturada e insaturada.
Según Abkar et al. (2009), el
Figura 6. Clasificación de AJC según el grado de
aceite ideal para la producción
saturación de la cadena de los ácidos grasos,
de biodiesel debe mostrar bajos
datos obtenidos por CG-MS.
niveles
de
saturación
y
poliinsaturación y altos valores en monoinsaturación.
El AJC que se produce en Sinaloa con este proyecto cumplió con esta
característica, mostrando niveles de 41.368% de ácidos monoinsaturados. Aceites
con alto contenidos de polinsaturaciones tienden a dar metil ésteres con poca
estabilidad oxidativa, ventaja que también tiene nuestro el aceite, ya que no
presentó ningún ácido graso con tres o más dobles enlaces (Figura 6).
METODOLOGÍA
La Figura 7 muestra el diagrama de flujo general que se sigue para producción de
biodiesel. Como se observa, el primer paso es la producción de alcóxido a partir
de la mezcla del metanol y el KOH.
Metanol Catalizado
Aceite Preparación del
La concentración de estos compuestos
deben ser tales que reúnan las
especificaciones de relación molar
alcohol: aceite (RM) de 4:1.
Transesterific
Acidos grasos
Biodies
Refina
Determina
142 Figura 7. Pasos generales para la
producción de biodiesel.
Después el alcóxido se mezcla con el AJC para proceder a la reacción de
transesterificación bajo las siguientes condiciones: P= 1 atm, T= ambiente, para lo
cual se emplea un sonicador operado para introducir 65 Wcm-2 de potencia.
Posteriormente se lleva a cabo el proceso de refinación del biodiesel crudo,
consintiendo primero en la recuperación de MeOH excedente, usando una
columna de destilación operada a 180 °C y P= -0.5 bar; segundo, en la remoción
de KOH utilizando un material adsorbente, Megasol D60. En esta etapa se utiliza
1% en peso del material D60 y un tiempo de residencia de 10 minutos a T=80-100
°C.
Después, el adsorbente D60 se remueve utilizando un filtro prensa para
enviar el material refinado a un tanque-dacantador, después de un tiempo de
residencia de tres horas el biodiesel se recupera por la parte superior del tanque
por decantación y se almacena en el tanque final de almacenamiento de biodiesel.
El Diagrama de Tubería e Instrumentación (PID, por sus sigla en inglés) del
diseño de la planta piloto de este trabajo se muestra en la Figura 8 y está basado
para la producción de 10 litros-hora de biodiesel utilizando un balance de masa
que presenta en el Cuadro 3.
Figura 8.
Diagrama
de la planta
piloto
PID
Procesadora de biodiesel a partir de Jatropha curcas.
143 Como control de calidad se determinan los parámetros principales de las
normas internacionales ASTM D6751, asegundo un pH de Biodiesel igual a 7 y
una densidad de 0.85< < 0.88.
Cuadro 3. Balance de materia para la producción por litro de biodiesel.
Reactivos/ productos
Cantidad
Aceite de Jatropha curcas
1.15 L
Metanol anhidro
0.16 L
Hidróxido de potasio
0.009 kg
Catalizador para adsorción d60
0.010 kg
Biodiesel
1L
Glicerina
0.21L
La glicerina total expresa la cantidad de mono-, di- y triglicéridos, la materia
prima que no reaccionó. Valores altos de glicerina total dicen que la reacción de
transesterificación fue incompleta.
La glicerina libre es insoluble en el biodiesel, y este se debe de eliminar
adecuadamente mediante los lavados. Valores altos de glicerina libre indican que
el proceso de purificación se realizó de una manera ineficiente.
El contenido de glicerina total y libre en el biodiesel se evaluó por el método
ASTM D6584, empleando un cromatógrafo de gases equipado con espectrómetro
de masa, marca Agilent Technology, modelo 6890N, mismo que se utilizó para
determinar el perfil de ácidos grasos del AJC, estos análisis se confirmaron el
método volumétrico, recientemente propuesto por Pisarello et al. (2010).
Para el perfil de ácidos grasos se utilizó una columna Omega Wax, y helio
como gas acarreador. Las muestras se inyectaron a través de un inyector
automático serie 7683, y las condiciones del cromatógrafo para el método de
separación fueron: volumen de inyección 1 L (microlitros), relación Split 50:1, flujo
144 de columna 1 mL/min; el programa de temperatura fue: 100 °C (dos minutos) a
240 °C con una tasa de calentamiento de 4 °C por minuto y 240 °C por 10
minutos.
El análisis cuantitativo de los ácidos grasos presentes se llevó a cabo
mediante la elaboración de una curva de calibración de unidades de área vs
concentración, usando un estándar de referencia de 37 compuestos de metil
ésteres de ácidos grasos marca Supelco.
PRODUCCIÓN
La tecnología desarrollada durante este proyecto está relacionada con un proceso
continuo automatizado y flexible de producción biodiesel, lo cual confiere una gran
oportunidad de procesar desde 10 litros por hora hasta 180 litros por hora,
generando grandes ventajas de escalamiento en comparación con las tecnologías
conocidas comúnmente para biodiesel y denominas convencionales.
Es importante resaltar algunas desventajas de muchos procesos de
producción, como son las altas temperaturas y presiones que se requieren para
llevarlas a cabo; sin embargo, aquí se presenta un paquete tecnológico que es
capaz de operar a temperatura ambiente, con relaciones molares menores a los
procesos convencionales (alcohol: aceite de 4:1) y de alta eficiencia, pues se
alcanzan rendimientos por encima de 88%, conversiones de 98%, lo cual hacen
que el producto final cumpla con las especificaciones de las normas internaciones
ASTM 6751 y EN14214.
Asimismo, es destacable el hecho que en el presente proceso no se
involucra el recurso “agua” en la parte de refinación de biodiesel, mejorando con
ello el impacto ambiental o eliminando costos de tratamiento de aguas residuales
de una planta. La factibilidad económica del proceso está sujeta a considerar los
resultados experimentales que se muestran a continuación:
Figura 9. Efecto del tiempo de
sonicación sobre el rendimiento de
biodiesel en la reacción de
sonotransesterificación de AJC, con una
RM 6:1 y temperatura ambiente y una
densidad de potencia de 105 Wcm-2.
Ren
dim
ient
o, % 145 Tiempo de reacción, min El reactor está diseñado para operar en tiempo de residencia (tiempo que
permanece una molécula en el interior del recipiente) de aproximadamente de un
minuto, de acuerdo la Figura 9.
También se optimizó la relación molar MeOH: aceite y la potencia de
sonicación encontrando que por sonoquímica la mejor condición es trabajar a RM
4:1, y una potencia de 65 Wcm-2, ver Figuras 10 y 11, respectivamente.
Re
Figura 10. Efecto de la RM MeOH: Aceite,
ndi
sobre el rendimiento de biodiesel en lamie
nto,
reacción de sonotransesterificación de AJC,
%
a temperatura ambiente y una densidad de
potencia de 105 Wcm-2.
Relación molar MeOH: Aceite
Con las anteriores variables optimizadas se ajustan en
el sistema de control automático de la planta para la
operación, siguiendo los procedimientos que se
describieron en la metodología.
Re
ndi
mie
nto
,%
Figura 11. Efecto de la densidad de
potencia de sonicación, sobre el rendimiento
de biodiesel en la reacción de
sonotransesterificación de AJC, a
temperatura ambiente y una RM 4:1.
-2
Potencia de sonicación, W cm .
La Figura 12 muestra la imagen de la planta
instalada en la Facultad de Ciencias Químico
Biológicas, de la Universidad Autónoma de Sinaloa.
Consta de de acero inoxidable con capacidad de
para trabajar 24 horas con un flujo de 10 L/h-2 de
AJC. El control automático se lleva acabo mediante
la interface desarrollado en Labview (Figura 13.)
146 Figura 12. Planta piloto procesadora de Biodiesel a partir de Jatropha curcas
147 CUADRO 4. Ficha técnica de biodiesel final obtenido en la planta piloto.
Propiedad
Unidad
Valor
En 14214
Índice de acidez
Mg koh g-1
0.58±0. 02
0.5
Contenido de FAME
%p
98 ±0.0581
>96.5
Glicerina total
%p
<0.2
<0.25
Glicerina libre
%p
<0.02
<0.02
Densidad a 25 °C
G mL1
0.86 ±0.01
0.8 – 0.9
Figura 13. Interface de control automático de la planta piloto procesadora de
Biodiesel a partir de Jatropha curcas.
El proceso que se lleva acabo en este paquete tecnológico permite obtener un
producto de calidad, según la ficha técnica que se presenta en la Cuadro 4. De
148 hecho, el biodiesel producido se validó con su combustión en un tractor agrícola
usando una mezcla B20 (Figura 14).
Figura 14. Prueba en campo de biodiesel producido en planta piloto asistida por
ultrasonido.
ESTRUCTURA DE COSTOS
Para establecer los costos de producción de biodiesel utilizando la tecnología de
ultrasonido, es indispensable desarrollar en su primera fase el diseño del proceso
a nivel de planta piloto, la cual nos mide la viabilidad técnica del proceso
incluyendo su automatización y una vez se logre la puesta en marcha de la planta,
se consigue establecer los costos para la producción de diseño establecida.
Estos aspectos del estudio económico a escala piloto, se presentan a
continuación.
El Cuadro 5 muestra los costos de los insumos requeridos para la
producción de biodiesel, es importante resaltar que los precios fueron tomados de
cotizaciones hechas a empresas como proveedores no solo locales, sino
nacionales. Los precios incluyen flete y manejo, es decir, puestos en la ciudad de
Culiacán.
Los volúmenes considerados para estos fines son en órdenes de toneladas,
por pipa en el caso de metanol y usando electricidad industrial con consumo fijo,
según los datos de la CFE.
149 Cuadro 5. Costos de insumos necesarios para la producción de biodiesel y
precios unitarios
Material
Costo/unidad
Aceite de Jatropha curcas
-
Metanol anhidro
8.36 /L
Hidróxido de potasio
15/KG
Material para adsorción de KOH, d60
13.74/KG
Gas LP
12.50/KG
Energía eléctrica
0.72/kWh
De los Cuadros 3 y 5 fue posible calcular el costo primo del proceso de
producción por litro de Biodiesel, en función del costo de la materia prima principal,
del aceite de Jatropha curcas.
De acuerdo a los estudios realizados el precio y de acuerdo una capacidad
instalada de planta de 180 litros de biodiesel por hora, y considerando una
empresa con el siguiente personal: un Ingeniero químico operación, un asistente,
un encargado de calidad, dos operarios por turno con cuatro turnos, una persona
en mantenimiento (electricidad y electrónica), una persona en administración, una
en ventas.
Se obtuvieron los resultados de costo que se muestran en el Cuadro 6.
Como se puede observar el costo por litro de biodiesel (en función del costo de
AJC) sería de 7.7 pesos, del cual la parte de reacción aporta 25.19%, la refinación
del producto 58.96%, y la mano de obra 15.45% del costo total.
Es importante resaltar que el costo total para la producción de biodiesel
dependerá de los niveles de precio del AJC, y a su vez del o los modelos de
negocios que se pretenda tomar para la región del noroeste de México.
150 Por ejemplo, podemos esperar que si se desea considerar los productos de
cada paquetes tecnológicos involucrados en toda la cadena agroindustrial de
Jatropha curcas; estos son: el agronómico, generación de pellets energéticos,
producción de harina con alto contenido de proteína para alimentación animal,
biodiesel y producción de biofertilizantes, entonces de esperaría un precio de
aceite de Jatropha entre 3.2 y 4.47 pesos por litro.
Cuadro 6. Costos Primo Unitario por litro de biodiesel producido.
MATERIAL
PESOS
PORCENTAJE (%)
Análisis de calidad de muestras
0.03
0.39
Proceso de reacción
25.19
Aceite de Jatropha curcas
Metanol anhidro
1.34
17.40
Hidróxido de potasio
0.14
1.82
Energía eléctrica
0.46
5.97
Proceso derefinación
58.96
Megasol d60
0.15
1.95
Gas LP (caldera)
2.1
27.27
Energía eléctrica
2.29
29.74
Mano de obra
1.19
15.45
Costo total
7.7
100.00
151 Finalmente, se presentan el Cuadro 7 el nivel de inversión para la
instalación de una planta piloto como la que se muestra en la Figura 12, el cual
representó una inversión de cerca de 1.5 millones de pesos.
Cuadro 7. Inversión en planta piloto.
Material
Miles de pesos
Reactor
300.00
Tanques de acero inoxidable
168.00
Bombas, reductores de velocidad y variadores de frecuencia
155.00
Torre de destilación
130.00
Caja de protección de sonido y electroválvulas
45.00
Sistema de control automático National Instrument
168.00
Accesorios y conexiones de acero inoxidable
100.00
Instrumentación de control
40.00
Energía eléctrica
Panel de control y PLC
100.00
Sistema de purificación
100.00
Instrumentación de laboratorio de calidad
200.00
Total
1506.00
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153 Nieves-Soto, M., Hernández-Calderón, O., Guerrero-Fajardo, C.A., ViverosGarcía, T. and Contreras-Andrade, I. Biodiesel current technology:
Ultrasonic process a realistic industrial application. Intech, 2012.
154 Producción de pellets energéticos con biomasa residual de
Jatropha curcas
Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
El reto del siglo 21 es la liberación de los países de la dependencia de los
combustibles fósiles y la sostenibilidad ambiental. La biomasa está atrayendo la
atención en el mundo entero como una fuente de energía renovable, así como
una alternativa a los combustibles fósiles, debido a sus múltiples ventajas como :
la facilidad de su producción, las ventajas de suministro sostenibles, y los
beneficios ambientales (Jingura et al. 2010).La biomasa incluye la madera, los
cultivos y la vegetación natural que pueden ser convertidos potencialmente en
fuentes de energía. La conversión de la biomasa de primera generación en
combustibles se ha basado en cultivos tales como el maíz, la caña de azúcar, la
soja y el aceite de palma. El desarrollo de tecnologías de conversión de la
biomasa de segunda generación, tales como el etanol celulósico, que utilizaría
árboles, cultivos energéticos y residuos vegetales como materia prima, permitiría
que la vegetación no utilizada con fines alimenticios se convirtiera en un recurso
importante para la producción de combustibles (Consejo Nacional del Petróleo,
2007). La biomasa constituye un recurso energético que se puede generar y
multiplicar, de acuerdo a lo necesario, mediante plantaciones, y con el cual se
pueden producir combustibles sólidos, líquidos, y gaseosos que permiten generar
energía térmica, mecánica y eléctrica, para uso en la industria, los servicios y la
economía del mismo territorio, y cuyos excedentes pueden exportarse a
comunidades vecinas, generando un sistema sinérgico de gran valor agregado
para la comunidad involucrada. De esta manera se puede reemplazar el consumo
de combustibles derivados del petróleo, cada vez más conflictivo y oneroso,
generando un ahorro considerable, reduciendo la dependencia externa y
contribuyendo a la mitigación del CC. El uso de la bioenergía es una realidad en
casi todos los países y regiones del mundo. Si bien aún hay muchas dificultades
por resolver, sus múltiples beneficios son indiscutibles. Uno de esos beneficios es
que la bioenergía es una oportunidad para promover el desarrollo rural. Por lo
tanto, la FAO ha realizado una firme apuesta a favor del desarrollo de la
bioenergía en sus países miembros (FAO, 2009).
La planta Jatropha curcas L. es un arbusto perene oleaginoso que alcanza
de 3 a 6 metros de altura (Sotolongo et al., 2007). Es nativa de México y
Centroamérica, crece de forma silvestre y se encuentra en la selva baja
caducifolia. La planta de J. curcas es resistente a la sequía y crece en suelos
pobres y arenosos, en climas tropicales y semitropicales, en altitudes que van
desde los 0 a los 1600 msnm, el látex de sus hojas, se ha utilizado en medicina
tradicional y también como cerca viva, y reforestar zonas erosionadas. El
*
Colaboradores: M.C. Edith Salazar Villa, M.C. Federico Soto Landeros, pertenecientes al Centro
de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD)-Culiacán.
155 rendimiento de semilla reportado para J. curcas varía de 0.5 a 12 ton/año/ha,
dependiendo del tipo de suelo, fertilización y condiciones de riego. (Martinez,
2007), aunque estos datos son estimaciones. Los frutos son capsulas drupáceas
de dos cm de diámetro, de color café claro, donde se encuentran de dos a tres
semillas; del tamaño, forma y apariencia de una almendra, rodeadas por un
material en forma de pulpa y la cáscara del fruto. Para obtener la almendra, es
preciso pelar o descascarar el fruto, lo que puede hacerse de forma manual o con
una maquina descascaradota. La producción de cáscara del fruto es de 1000
kg/ha (30% del peso del fruto), que también puede pasarse por un molino de bola,
y convertirse en un material magnifico como biofertilizante después de convertirla
con composta. La cáscara tiene un valor calórico de aproximadamente 2651
kcal/kg (15% de humedad), por lo que también puede ser empleada como
combustible (Sotolongo et al., 2007). El descarado de las semillas puede hacerse
de forma manual o con una máquina. La producción de cáscara es de 1000 kg/ha
(30% del peso del fruto), que también. Puede pasarse por un molino bola y
convertirse en un material magnífico como biofertilizante. La cáscara tiene un valor
calórico de aproximadamente 2651 kcal/kg (15% de humedad), por lo que también
puede ser empleada como combustible (Sotolongo et al., 2007).Una hectárea de
Jatropha curcas puede aportar unas 20 ton de biomasa (base seca), considerando
200 kg debiomasa por árbol para una población de 400 árboles/ha, después de los
seis años. (Sotolongo et al. 2007).La madera de las podas obligatorias de
formación de este cultivo tiene un valor calórico de 3702 kcal/kgcon 15% de
humedad (Sotolongo et al., 2007).
Soto y Núñez (2008) fabricaron pellets utilizando carbonilla de carbón
vegetal y aserrín de Pinus radiata en diferentes proporciones. Obteniendo la
combinación optima con un 47.5% de carbonilla y un 52.5% de aserrín,
alcanzando una friabilidad de 0.94 y un poder calorífico superior de 5092.5 kcal/kg,
originando una ganancia energética de 24.25% con respecto al poder calorífico
superior referencial de los pellets de aserrín (4098.6 kcal/kg). Telmo y Lousada
(2011) determinaron el poder calorífico superior (PCS) y poder calorífico inferior
(PCI) de pellets de madera de diferentes especies de madera, obteniendo los
siguientes resultados: B. nítida mostró un alto poder calorífico superior e
inferior(20809.47-17907.85 kj/kg), C. atlántica que es una madera suave mostró
un alto PCS (20360.45 kj/kg), P. pinaster es madera suave con un alto PCI
(16935.72 kj/kg), F. sylvatica es madera dura con un alto PCS (19132.47 kj/kg), F.
angustifolia madera dura con un alto PCI (16450.82 kj/kg) y E. globulus presentó el
más bajo PCS y PCI (17631.66-14411.54 kj/kg).
La cáscara del fruto de J. curcas tiene un poder calorífico de
aproximadamente 2651 kcal/kg (15% de humedad) por lo que puede ser empleada
como combustible. A su vez la testa de la semilla presenta un poder calorífico de
4108 kcal/kg (10% de humedad), por lo que también puede ser empleada como
portador energético (Sotolongo et al. 2007).La testa de la semilla de J. curcas
combinada con la cáscara del fruto y residuo de las podas es un combustible
prometedor en los países tropicales y subtropicales.
Wolfgang et al., (2011) valoraron el efecto del tamaño de partícula de la
biomasa en la presión de peletización. Probaron tamaños de partícula por debajo
156 de los 0.5 mm hasta los 2.8 mm de diámetro, y mostraron que la presión de
peletización incrementa con la reducción del tamaño de partícula. El efecto del
contenido de humedad en la presión de peletización es dependiente de la materia
prima que se utiliza. Soto y Núñez (2008) fabricaron pellets utilizando carbonilla de
carbón vegetal y aserrín de Pinus radiata en diferentes proporciones. Obteniendo
la combinación optima con un 47.5% de carbonilla y un 52.5% de aserrín,
alcanzando una friabilidad de 0.94 y un poder calorífico superior de 5092.5 kcal/kg,
originando una ganancia energética de 24.25% con respecto al poder calorífico
superior referencial de los pellets de aserrín (4098.6 kcal/kg). Wolfganget al.,
(2011) valoraron el efecto del tamaño de partícula de la biomasa en la presión de
peletización. Probaron tamaños de partícula por debajo de los 0.5 mm hasta los
2.8 mm de diámetro, y mostraron que la presión de peletización incrementa con la
reducción del tamaño de partícula. El efecto del contenido de humedad en la
presión de peletización es dependiente de la materia prima que se utiliza.
Debido a que la Industria de la jatropha se desarrollará a gran escala en el
noroeste de México , el presente estudio tiene el objetivo de elaborar pellets a
nivel laboratorio para determinar las condiciones óptimas de peletizado de la
biomasa obtenida de Jatropha curcas, utilizando diferentes concentraciones de
humedad y tamaño de partícula y ofrecer un producto con fines comerciales para
darle un valor agregado a la cadena agroindustrial a nivel mundial.
INSUMOS Y EQUIPOS
Los insumos y equipos requeridos son: Cáscara de fruto seca y testa de semilla de
J. curcas, molino de granos, Tamices de 0.4mm y 1.7 mm, balanza, crisoles de
porcelana, estufa de calor seco, desecador, agua, atomizador, peletizadora,
mezcla especial (harina de maíz, salvado de trigo, arena y aceite de motor) y
vernier digital.
METODOLOGÍA
Se debe colectar frutos de J. curcas en estado maduro (amarillo) y se ponen a
secar bajo sol. La cascarilla se separa de las semillas y se colocan bajo sol por 7
días para disminuir el contenido de humedad. La cáscara de fruto seca y la testa
de la semilla se muelen en un molino de granos marca Del Rey por separado.
Para tener un tamaño de partícula homogénea se procede a pasar la testa y la
cáscara por tamices de 04 mm y 1.7 mm. Una vez tamizados se hace una mezcla
de 50% cáscara de fruto y 50% de testa de semilla.
Ya que la humedad es un factor determinante para la calidad de los pellets se
analiza a través del método oficial 934.01 de la AOAC (1998). Se pesan 2 g de
cada muestra (cáscara de fruto y testa de semilla) por separado en una balanza
analítica Santorius en crisoles de porcelana previamente pesados y se incuban en
una estufa de calor seco BG modelo E-33 a 70°C por 24 h. Una vez transcurrido el
tiempo, los crisoles se sacan de la estufa y se mantienen en un desecador por 20
min para su posterior pesado. El porcentaje de humedad se calcula con la
siguiente fórmula:
% Humedad= (Pf – Ps)
157 Pf
x 100
En donde:
Pf= peso de muestra fresca
Ps= peso muestra seca
Para comprimir la mezcla (50% cáscara de fruto y 50% de testa de semilla) se
utiliza una peletizadora F200 marca Chimeneas Costa de plantilla fija con rodillos
móviles y con sistema de matriz plana (Figura 1). Antes de iniciar con el proceso
de peletizado, se hace pasar la mezcla especial por un lapso de 20 minutos
aproximadamente para lubricar y pulir la plantilla y a su vez inducir el
calentamiento facilitando la formación de los pellets. Ya acondicionado el equipo
se procede a introducir 1 kg de la mezcla de biomasa (50% cáscara de fruto y 50%
de testa de semilla).
Figura 1. Esquema de matriz plana de la peletizadora dedicada F200
Una vez obtenidos los pellets se analiza el diámetro y la longitud de los pellets
usando un Vernier milimétrico. Se pesan individualmente en una balanza analítica
Sartorius. Además se determina el número de pellets en 100 gr. Todos los analisis
se realizan por triplicado.
Para determinar la friabilidad que es definida como la resistencia al golpeteo,
que al igual que el porcentaje de humedad es de suma importancia para un pellet
de calidad. La técnica consiste en arrojar uno a uno cada pellet de una altura de 1
m hacia un suelo cerámico y observar en cuantas partes se rompe cada uno (2, 3
o más partes). Se calcula una proporción entre los pellets iníciales y los
resultantes al final de cada ensayo.
PRODUCCIÓN O PRODUCTOS
Se pueden obtener pellets de calidad manteniendo un 15% de humedad, mezcla
de 50% testa y 50% cáscara, tamaño de partícula de 0.7 a 1.7 mm.
158 Cuadro 1. Caracterización de los pellets energéticos elaborados con
cascarilla de frutos y testa de semillas de J. curcas.
Proporción 50/50 cáscara:testa
Promedio( n = 3)
Tamaño de partícula (mm)
0.7 y 1.7
Numero de pellets en 100 g
148.3±1.15
Humedad (%)
15
Diámetro promedio (mm)
6.06±0.07
Longitud promedio (mm)
17.55±1.21
Peso (g)
0.67±0.05
Densidad (kg/m3)
850 ±23
Pellets fraccionados (%)
3.33
Friabilidad (%)
0.93±0.05
Poder Calorífico (Kcal/kg)
4080
ESTRUCTURA DE COSTOS
La cáscara del fruto corresponde a un 30% y el resto a la semilla. La semilla está
dividida en un 30% de testa y la almendra un 60%. Por lo que la biomasa
disponible corresponde a un 50% para la producción de pellets Para la producción
de una tonelada de pellets (15% de humedad) se requiere 2 toneladas de fruto. Ya
que tanto la cáscara como la testa son residuos de la extracción de la almendra,
no se generará un costo extra. La inversión inicial consta de la compra de una
peletizadora $140,000 y una descascarilladora $60,000. La capacidad de
producción de pellets es de hasta 100 kg/h, en una jornada laboral de 8 horas se
produciría 800 kg/pellets y un sueldo generado para un empleado de $150 diarios
y el costo por kilogramo se cotiza a nivel mundial a 0.18€/kg en pesos mexicanos
es aproximadamente $2.68/kg. El consumo de la peletizadora es de 7.5kM/hora, la
tarifa electrica es de $1.6684/kW, generando un costo de $100.104/día. La
ganancia diaria es de $2,144, menos los gastos diarios por: $150 pago a
empleado, $100 de electricidad y $50 mantenimiento dan un total de $1844/día.
Por lo tanto el costo de inversión se recuperaría en 109 días hábiles.
159 BIBLIOGRAFÍA
Chapter
10.Pellet
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160 Evaluación del efecto de condiciones de almacenamiento en silos sobre la
calidad de semillas de Jatropha curcas
Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
La semilla sufre daños desde que se encuentra en el campo, el ataque de pájaros,
roedores, insectos y microorganismos comienza a deteriorar su capa protectora
haciéndolo más susceptible al ataque de plagas de almacén.
Las semillas son organismos vivientes, formados por una capa protectora
(pericarpio), reserva de alimentos (endosperma) y el embrión (germen).
En su estado entero, sano y limpio presentan resistencia a la
descomposición ocasionada por microorganismos e insectos. Cuando su capa
protectora está dañada o el grano está quebrado, se verán más susceptibles al
ataque de estas plagas aunque se almacene bajo condiciones ambientales
favorables. A mejor condición inicial de la semilla, mayor será su conservación y
menor serán las pérdidas registradas.
El almacenamiento de las semillas de Jatropha curcas es un proceso que
se realizará dentro de la cadena agroindustrial; sin embargo, se desconocen los
estudios realizados bajo condiciones piloto y bajo el sistema de silos.
En el noroeste de México ya existen modelos de producción privada de al
menos 100 hectáreas lo que generarán producciones de semilla que requerirán
ser almacenadas por al menos tres meses.
La tecnología de almacenamiento que se pronostica utilizar es el sistema de
almacenamiento en silos, como el utilizado en maíz. La jatropha se cosecha de
noviembre a enero, tiempo en que hay silos disponibles para su almacenamiento.
Los estudios realizados en este proyecto demuestran que la semilla de
jatropha presenta una proteína y aceite que puede utilizarse con fines de
alimentación pecuaria por lo que será necesario utilizar los sistemas de
almacenamiento en mención.
La comercialización, como semilla es una buena opción para los
agricultores, pero requerirán de almacenar sus semillas durante cierto periodo de
tiempo, sin afectarse su calidad hasta esperar la mejor oferta de venta del
producto por parte de los productores agrícolas. El objetivo de esta investigación
consistió en evaluar el almacenamiento de semillas de Jatropha curcas en silos
metálicos durante tres meses
La semilla de J. curcas es oblonga a ovoide, negruzca, relativamente
grande [de 1.5 a 2.4 cm (centímetros) de largo y de 1 a 1.2 cm de ancho], convexa
en la parte dorsal y tectiforme en la ventral, presentando líneas claras que se
acentúan según la variedad; debajo del tegumento existe una película blanca
*
Colaboradores: M.C. Edith Salazar Villa, IBT. Yolanda Yucari Palomares Sánchez, QFB. María del
Rosario Gil Avilés, M.C. Federico Soto Landeros, M.C. Rosalía Saraí Flores Ceballos, M.C.
Gabriela Escoto González, todos pertenecientes al Centro de Investigación en Alimentación y
Desarrollo, A.C. (CIAD)-Culiacán.
161 cubriendo la almendra; el albumen abundante, blanco, oleaginoso, conteniendo al
embrión provisto de dos cotiledones foliáceos, de 10 a 21 mm (milímetros) de
largo.
Los pesos de las semillas varían de 0.53 a 0.86 gramos dependiendo del
origen, la semilla entera contienen 37-39 % de aceite y el germen un 42-62 %, el
contenido de proteína en germen contiene un 22 -35 % de proteínas y la semilla
después de la extracción de aceite 48-64%. Estos valores indican su gran
potencial nutritivo. Los frutos son colectados cuando inician su dehiscencia. La
producción estimada por árbol sumando dos cosechas por ciclo anual es de 30 kg,
lo que corresponde a 12 kg de semilla. El rendimiento de fruto por hectárea es de
12000 kg y de semilla de 4800 kg. La cantidad de semillas por kilogramo varía de
1000 a 2370. La proporción de testa equivale al 30-40% aproximadamente y de
germen 60-70%. El porcentaje de germinación es del 80%, pero no se conservan
viables por largos periodos, reportes indican una viabilidad de menos del 50% en
semillas almacenadas por más de 15 meses, aunque no se informa de las
condiciones del almacenamiento.
El aceite obtenido de las semillas puede ser utilizado para la fabricación de
combustible, para la fabricación de velas, jabón, lubricantes y barnices y para la
iluminación. La torta de la semilla puede ser una buena fuente de proteína para
seres humanos y para el ganado, sin embargo presentan una serie de sustancias
antinutricionales como ácido fítico, inhibidores de tripsina, compuestos fenólicos y
saponinas en altas cantidades, así como esteres de forbol (solo en algunas
especies tóxicas reportadas). Lo que limita su alta utilización.
Para poder almacenar los granos, es necesario contar con una serie de
elementos que nos permitan garantizar una buena conservación, como materiales
y equipos apropiados para su cosecha, transporte, limpieza, secado, locales
adecuados para su almacenamiento y vigilancia constante.
Es necesario considerar que el grano no solamente va a constituir el
alimento básico para subsistir, sino que además es un organismo vivo que
requiere de cuidados especiales para preservar sus cualidades alimenticias y de
germinación, que permitan asegurar nuevas cosechas para los años venideros.
Cuando no son considerados los principios elementales del almacenamiento, se
corre el peligro de ser dañado, consumido o destruido, total o parcialmente, por
insectos, hongos y roedores que comunmente se multiplican en granos
almacenados, producen micotoxinas y contaminan con excremento y orina,
respectivamente.
Para evitar que el grano se dañe y se pierda es necesario guardar grano
sano, limpio y seco; contar con locales apropiados para guardar el grano y realizar
una cuidadosa planificación de todo el proceso de almacenamiento, antes de
almacenar el grano.
Cabe señalar que con la llegada y la expansión de la utilización de biodiésel
a partir de semillas de Jatropha, se debe buscar nuevo conocimiento sobre esta
especie, como las condiciones de crecimiento, las características agronómicas y el
desarrollo de mejores técnicas de almacenamiento, y métodos rápidos para
evaluar y detectar compuestos en las semillas.
162 Para obtener una buena calidad de semillas de Jatropha, se deben tomar
en cuenta algunos factores como, el grado de madurez de la fruta, el contenido de
humedad seguro de la semilla, recipientes y condiciones de almacenamiento
apropiados, la duración del almacenamiento, una buena viabilidad y vigor de las
semillas. En consecuencia, es necesario el manejo poscosecha apropiado.
Moncaleano-Escandona et al. en 2013,investigaron los efectos del
almacenamiento y envejecimiento sobre la germinación de semillas y el vigor de
las plántulas de Jatropha curcas, almacenadas bajo temperatura ambiente y
condiciones de refrigeración durante 3, 6, 9 y 12 meses. Se demostró que las
semillas de Jatropha tienen un período de viabilidad corto (menos de 6 meses) y
que el aumento de la temperatura de almacenamiento acelera la pérdida de
potencial de germinación de las semillas.
La pérdida de viabilidad de la semilla es debido al metabolismo de la semilla
misma, que permanece activo incluso en niveles bajos de agua y consume las
reservas de las semillas. Por lo tanto, las semillas almacenadas durante largos
períodos demostraron una marcada disminución en sus niveles de almidón y
proteínas solubles. Por otra parte, la presencia de un alta concentración de
azúcares reductores conduce a la glicosilación de proteínas y a una peroxidación
de lípidos, que provoca la destrucción o deterioro del embrión.
Worang et al. en 2008, determinaron los efectos de la duración del
almacenamiento en bolsas de plástico sobre la población fúngica, contenido de
humedad, lípidos y ácidos grasos libres, la actividad de lipasa y la viabilidad y
vigor de semillas de Jatropha. Durante 6 meses se contabilizó la presencia de
hongos precosecha en un rango de humedad de 7.9 a 8.4% encontrando a
Colletotrichum spp, Cladosporium spp, and Fusarium spp. Después de tres meses
de almacenamiento, la existencia de los hongos de campo fue reemplazado por
hongos de almacenamiento, tales como Aspergillus spp., y Penicillium spp. El
contenido de lípidos, viabilidad y vigor disminuyó con el aumento de la duración de
almacenamiento, mientras que los ácidos grasos libres y actividad de lipasa
aumentó. Ellos encontraron que, bajo condiciones controladas, las semillas de
Jatropha envasadas en material plástico se pueden almacenar hasta un mes para
ser plantadas, mientras que para la producción de aceite se puede almacenar un
máximo de cinco meses.
Existen diversas estructuras sencillas para almacenar el grano, cuya
utilización depende en gran medida de condiciones ecológicas y climatológicas del
lugar en donde se quiere utilizar. Todas ellas tienen en común que son sencillas
de fabricar, que es posible utilizar materiales locales, que su costo es reducido y
que en muchos casos, pueden ser fabricados por el mismo agricultor.
El silo metálico pequeño es más o menos hermético construido con hojas
de láminas de fierro galvanizado, con una entrada en la parte superior, obturada
con una tapadera, para llenar el silo y con una salida en la parte inferior, también
obturada con una tapadera, para vaciar el silo. Está diseñado para almacenar
maíz desgranado, pero puede utilizarse para otros granos de cereales como el
arroz, trigo, sorgo o leguminosas como el frijol, garbanzo, lentejas, soya. Para su
uso es requisito indispensable que el grano se encuentre seco. Cuando el grano
está húmedo, los hongos rápidamente lo deterioran, destruyendo tanto el grano
163 como el silo. Para evitar grandes fluctuaciones de temperatura dentro del silo, se
recomienda protegerlo con un techado rústico o instalarlo dentro de un local con
muros y techo, y para evitar la corrosión de la base, colocarlo sobre una
plataforma de piedra, madera o cemento.
El tamaño depende de la cantidad y tipo de grano que se quiere almacenar.
Se recomienda el silo de 1.4.m³ de capacidad fabricado por la unión de 3 hojas de
lámina de fierro galvanizado de 2 X 1 m. Si se quiere mayor capacidad, se pueden
unir 4 hojas de lámina con lo que se obtendrá un cupo de 2.4 m³. La unión de 5
hojas de lámina producirá un silo con capacidad para 3.9 m³. No se recomienda
que el silo sea mayor, debido a que es más difícil de construir y manejar y pierde
resistencia. Si se requiere de mayor capacidad de almacenamiento, es preferible
construir dos o más silos.
El almacenaren silo tiene como ventaja prevenir el ingreso de insectos y
roedores al recipiente, propiciar la muerte de insectos porfalta de oxígeno al
interior del contenedor e impedir el intercambio de humedad entre el ambiente y el
grano.
Los principales factores de daño se pueden dividir en factores abióticos y
factores bióticos.
Las condiciones del clima pueden ejercer gran influencia en dos etapas de
la maduración de las semillas. La primera corresponde a la etapa en que la semilla
está acumulando rápidamente materia seca en el campo, antes de ser cosechada;
en esta etapa es indispensable la presencia de humedad en el suelo en
cantidades adecuadas. Un período de sequía traería como consecuencia una
semilla más liviana, es decir, con menor contenido de materia seca y, por lo tanto,
serían menos vigorosas y tendrían menor potencial para el almacenamiento. La
segunda etapa, en que la semilla se muestra particularmente sensible, se presenta
cuando alcanza su máximo contenido de materia seca; en este caso la semilla se
deshidrata rápidamente para entrar en equilibrio con la humedad relativa del aire.
Si durante esta etapa llueve mucho, la deshidratación será lenta y el contenido de
humedad permanecerá elevado por un período mayor, lo que propicia que las
semillas se deterioren con rapidez.
La acción de la temperatura sobre la conservación de los alimentos es
conocida universalmente. Los alimentos y otros materiales biológicos se
conservan mejor en ambientes refrigerados que en altas temperaturas, sobre todo
si su contenido de humedad es alto; este hecho se basa en el principio de que la
mayoría de las reacciones químicas se aceleran con el aumento de la
temperatura. Los granos con alto contenido de humedad, que son inadecuados
para el almacenamiento convencional, pueden conservarse en refrigeración. Los
granos almacenados tienen menor posibilidad de deterioro cuando están fríos. Las
bajas temperaturas pueden compensar los efectos de un alto contenido de
humedad y evitar el desarrollo de microorganismos, insectos y ácaros que atacan
los granos almacenados.
Un estudio muestra que el deterioro de semillas de Jatropha durante el
almacenamiento fue más pronunciado para temperaturassuperiores a 25 °C y
uncontenido de agua de alrededor de 8 a 10%. Durante el almacenamiento de
granos, la alta concentración de agua, la disponibilidad de oxígeno y la
164 temperatura son factores que aceleran el metabolismo de los granos favorecido la
aparición de reacciones oxidativas e hidrolíticas ocasionando una degradación del
aceite.
Los hongos son los principales microorganismos de la microflora presentes
en los granos almacenados y constituyen la más importante causa de pérdidas y
deterioro durante el almacenamiento. Prefieren ambientes o sustratos con alto
contenido de humedad y son los agentes responsables por el gran aumento de la
respiración de los granos húmedos. Por lo general, los hongos que atacan los
granos se dividen en dos grupos: hongos de campo y hongos del almacenamiento.
Un estudio realizado por Srivastavaet al. 2011, observaron el deterioro por
hongos en semillas de Jatropha curcasdurante un año de almacenamiento, los
principales hongos aislados fueron: Alternariaalternata, Aspergillus flavus,
Aspergillus
fumigatus,
Aspergillus
niger,
Aspergillus
terreus,
Cephaliophorairregularis, Chaeromiumglobosum, Cladosporiumcladosporiodies,
Curvularialunata, Fusarium moniliforme, Fusarium roseum, Penicilliumcitrinum,
Penicilliumrubrum y Rhizopusstolonifer.
Los insectos son portadores de hongos que pueden debilitar o consumir las
semillas o atacar la plántula que de ella se origina. Algunos insectos forman
capullos y telas, que unen los granos formando conglomerados que hacen más
difíciles las operaciones de aireación y control fitosanitario. Los insectos de granos
almacenados más perjudiciales son aquellos que se alimentan del embrión y que
destruyen el poder germinativo de la semilla. Los insectos que viven en el interior
de la semilla se alimentan principalmente del endospermo, en cuyo caso el
embrión no es afectado directamente, pero la reducción parcial o total de las
reservas alimenticias hace que la semilla pierda su vigor y produzca una plántala
débil o incapaz de sobrevivir.
La infestación se origina tanto en el campo como en el almacén. Los
insectos del almacenamiento comúnmente se encuentran presentes en
almacenes, silos, trojes, depósitos en general e inclusive en casas habitación, por
lo que la semilla puede infestarse fácilmente al ser almacenada cerca de
productos ya infestados. Los daños causados por la infestación de campo pueden
evitarse si se cosecha la semilla tan pronto esté madura y se la somete a un
secado y fumigación oportuna.
Los roedores ocasionan grandes daños a los cultivos y a los productos
almacenados. Los cereales son muy vulnerables al ataque de los roedores, por lo
que probablemente son los que ocasionan mayores pérdidas principalmente a
pequeños agricultores. Las pérdidas que ocasionan los roedores a los productos
almacenados pueden ser de tres tipos: en primer lugar, los roedores consumen
una cierta cantidad del producto; en segundo lugar contaminan una cantidad
mucho más grande de productos y, por último, causan graves daños a los
envases. Además de los daños directos que ocasionan a los productos
almacenados, los roedores también son portadores de enfermedades
transmisibles a los seres humanos. Los productos almacenados, contaminados
por deposiciones, orina y parásitos de los roedores son focos de contaminación
para quienes los manejan o consuman.
165 Bajo las mismas condiciones de almacenamiento, los granos y las semillas
pueden tener calidades diferentes, que dependen de variables ocurridas en etapas
anteriores. De este modo, no se puede esperar que un lote de semillas de calidad
mediana se comporte igual que un lote de semillas de alta calidad. La calidad
inicial de los granos y de las semillas depende de los siguientes factores:
condiciones climáticas durante el período de maduración de la semilla, grado de
maduración en el momento de la cosecha, daños mecánicos, impurezas,
humedad, temperatura, microorganismos, insectos y roedores.
Para obtener un almacenamiento eficiente, los granos deben tener un bajo
contenido de humedad, ya que los granos húmedos constituyen un medio ideal
para el desarrollo de microorganismos, insectos y ácaros.
Los granos pueden sufrir impactos desde la cosecha hasta el momento del
almacenamiento, que les ocasionan grietas o fragmentaciones. Estos granos se
deterioran con gran facilidad y se convierten en focos que afectan a los granos
sanos.
Los granos que contienen impurezas (fragmentos del mismo producto) y
materias extrañas (residuos vegetales y cuerpos extraños, como tierra, entre
otros) son portadores de una mayor cantidad de microorganismos y presentan
condiciones que facilitan su deterioro. Las materias extrañas impurezas, bajo las
mismas condiciones de humedad relativa y temperatura del aire, presentan
contenidos de humedad más altos que el producto, además que ocupan el espacio
intergranular impidiendo los procesos de secado, aireación y uso de fumigantes.
El contenido de impurezas y materia extrañas también es de gran
importancia desde el punto de vista comercial. Cuando el producto está sucio es
clasificado como de menor calidad y sufre una considerable reducción de precio.
La determinación del contenido de impurezas de un producto se realiza a
través de una muestra de granos. Esta determinación es importante porque
proporciona información sobre las condiciones para el almacenamiento del
producto. Los métodos que se emplean pueden ser manuales o mecánicos. El
método manual consiste en hacer pasar una muestra de grano a través de un
cernidor, los orificios del cernidor deben retener los granos y deben dejar pasar las
impurezas menores, las cuales son pesadas en balanza.
Cada país tiene su norma que establece los porcentajes máximos de
impurezas para cada producto. Estas normas generalmente siguen las
recomendaciones básicas que rigen las leyes del comercio internacional para la
clasificación de granos y semillas (cuadro 1).
Cuadro 1. Contenido máximo de impurezas permitidas según el CONCEX.
MAÍZ
SOYA
TRIGO
%Humedad %Impurezas %Humedad %Impurezas %Humedad %Impurezas
14.5
1.5-3
14
1-6
14
0-1.5
El contenido de peróxidos se correlaciona con el grado de oxidación de los
aceites o grasas. A medida que avanza la oxidación, los peróxidos pueden
166 dividirse y formar aldehídos y ácidos de cadena corta. Para la titulación, se utiliza
una mezcla de disolventes de 3:2 de ácido acético glacial y cloroformo, solución
saturada de KI, tiosulfato de sodio y una solución de almidón diluido.
Un estudio realizado por Akbaret al. en 2009, demostraron la estabilidad
oxidativa del aceite al encontrar un valor considerado bajo de 1.93meq/kg en
aceite de semilla de Jatropha curcasde Malasia con potencial para la fabricación
de biodiesel.
Espinal en 2012, investigó la composición de la semilla y evaluación de la
calidad del aceite y torta desgrasada de tres variedades de piñón (Jatropha
curcas), todas las variedades cumplieron con los estándares establecidos según la
norma del Codex para aceites vírgenes, grasas y aceites prensados en frío
(CODEX STAN 19-1981 un LMP de hasta 15 miliequivalentes de oxígeno
activo/kg de aceite).
En muchos casos, la calidad del aceite se deteriora gradualmente debido a
un mal manejo y condiciones inapropiadas de almacenamiento de las semillas,
como el aumento del contenido de agua. El aceite expuesto al aire y a la luz solar
por periodos de tiempo largos afecta la concentración de ácidos grasos libres
(FFA), incrementándolos en cerca de 1%. Este alto porcentaje de FFA ocasionará,
durante la transesterificación del aceite, la formación de jabón, lo que dificultará la
separación de los productos finales de la reacción disminuyendo el rendimiento de
biodiesel.
Algunos estudios de producción de biodiesel con aceite de J. curcas
reportan el contenido de ácidos grasos libres del aceite (Cuadro 2)
Cuadro 2. Porcentaje de ácidos grasos libres del aceite de J. curcas.
Ácidos grasos libres
(%)
Referencia
0.52 Nakpong y WootthikaNokkhan, 2010
14.00 Patilet al., 2009
14.00 Tiwariet al., 2009
12.00 Berchmans e Hirata, 2008
1.90 Sahoo y Das, 2009
INSUMOS Y EQUIPOS
Para determinar si el almacenamiento de las semillas por tres meses deteriora su
calidad es necesario: silos de acero inoxidable con sellado hermético con
capacidad de 850L, semillas de J.curcas, higrotermometro, estufa, balanza
analítica, crisoles, desecador, licuadora, hexano, NaOH, almidón, Tiosulfato,
tamiz, alcohol, fenolftaleína, rotaevaporador, ácido acético y cloroformo.
167 METODOLOGÍA
Se puede almacenar cualquier cantidad de semilla en este caso se utilizó 150 kg
de semilla de Jatropha curcas germoplasma Sinaloa cosecha 2012, en silos de
acero galvanizado con sellado hermético, con capacidad de 850 L localizado en
las instalaciones del CIAD Unidad Culiacán (Fig. 1) durante 3 meses.
Figura 1. Silos de acero galvanizado
Con la ayuda de un higrotermometro (Figura 2) se puede medir las
condiciones dentro del silo temperatura (°C) y humedad relativa (HR)(%).
Figura 2. Higrotermometro.
Cada mes se deben tomar muestras de 0.5 kg para medir los índices de
calidad de las semillas (% humedad, % grano dañado, % impurezas, índice de
acidez e índice de peróxidos); es conveniente realizarlos por triplicado
comparándose con un control (Figura 3).
168 Figura 3. Toma de muestra
Para la humedad se utiliza la técnica AOAC 920.39.Se pesa 2 g de muestra
en una balanza analítica utilizando un crisol de porcelana previamente tarado, se
seca en una estufa a 75°C hasta peso constante. Se transfiere el crisol a un
desecador hasta que alcance la temperatura ambiente. Se pesa y se calcula la
pérdida de peso como humedad, mediante la siguiente fórmula:
%Humedad= (Pf-Ps)
x 100
Pf
Donde:
Pf = Peso fresco de la muestra
Ps = Peso seco de la muestra
Para evaluar el % de impurezas se toma 100 g de grano y se hacen pasar
por un tamiz de 3.35 mm, se procede a agitar por 5 minutos. Los residuos
colectados en el receptor se pesan para calcular el % de impurezas. De lo que
queda en el tamiz se realiza el porcentaje de grano dañado de manera visual, se
retira todo grano dañado mecánicamente, por hongo o insecto y se procede a
pesarlos.
Para realizar la determinación de índice de acidez y de peróxido es
necesario la extracción de aceite de las semillas, para esto se muele 200 g de
semilla en una licuadora y se coloca en un matraz al cual se le adiciona 600 mL de
hexano, esta mezcla se pone en una placa con agitación constante por 2 h,
transcurrido este tiempo se filtra con la ayuda de una tela de organza, el residuo
recuperado nuevamente se coloca con 600 mL de hexano y se realiza el mismo
169 procedimiento, hasta obtener el aceite más hexano y se destila en un
rotaevaporador para obtener el aceite.
El índice acidez se realiza siguiendo el método AOAC 940.28. Se neutraliza
alcohol titulándolo con solución de NaOH 0.1 N, y utilizando fenolftaleína como
indicador. Se pesa la muestra de aceite, se le agrega el alcohol neutralizado y esta
mezcla se titula con NaOH 0.25 N (Gorden Bell, México) hasta observar un color
rosa pálido persistente por un tiempo mayor a 1 min. El volumen de NaOH 0.25 N
en mL gastados en la titulación fueron el porcentaje de ácidos grasos libres, y el
índice de acidez se calcula de la siguiente forma:
Donde:
40=equivalente químico del NaOH
N= Normalidad del NaOH
V=gasto en mL del NaOH
P= masa de la muestra en g
El índice de peróxido se mide por el método 965.33. Se pesa la muestra en
un matraz de 250 mL, se adiciona una solución 3:2 ácido acético-cloroformo para
disolverla y una solución de yoduro de potasio (KI) saturada. Se agita por 1 min y
se adiciona agua destilada. La mezcla obtenida se titula con una solución de
tiosulfato de sodio (Na2S2O3) 0.1 N hasta desaparecer el color amarillo. Se
incorporan aproximadamente 0.5 mL de solución al 1% de almidón y se continua
la titulación hasta liberar todo el yodo del extracto del cloroformo, hasta
desaparecer el color azul. Se efectuan determinaciones en blanco con el
indicador.
S × N × 1000
Índice de peróxido (miliequivalente de peróxido/kg de muestra) =
g de muestra
S = mL de Na2S2O3 (blanco corregido)
N =normalidad de la solución de Na2S2O3
170 PRODUCTOS
La semilla de Jatropha curcas no perdió la calidad durante los tres meses de
almacenamiento comparado con una semilla sin almacenamiento. El siguiente
cuadro muestra los resultados obtenidos en cada una de las determinaciones de
calidad de semillas de Jatropha curcas durante el almacenamiento. Cada uno de
los parámetros de calidad cumple con las especificaciones nacionales e
internacionales. La humedad se mantuvo en rangos menores a 8% que evitan la
proliferación de microorganismos. El manejo que se le dé a la semilla durante la
cosecha es primordial para evitar la presencia de residuos de la planta que
pueden servir de inoculo para diferentes microorganismos e insectos generadores
de daño potencial en el grano.
Cuadro 3. Resultados obtenidos durante 3 meses de almacenamiento de
semillas de Jatropha curcas.
Análisis
Resultados*
Especificaciones
30 días
60 días
90 días
C
S
C
S
C
S
Humedad (%)
6.8
6.8
5.2
6.5
5.6
6.7 12(a)
Impurezas (%)
0.41 0.25 0.62 0.37 0.49 0.22 2(a)
Granos
dañados 3.50 1.97 13.48 2.69 14.45 4.65 8(a)
(%)
Índice de acidez (% 0.56 0.51
2.5 0.57 5.4
1.1 2(b)
como ácido oleico)
Índice de peróxido
0
0
16
1.3
0
0
8(c)
(mequiv/kg)
C=Control (semillas temperatura ambiente)
S= semillas en silo
*Promedio de tres repeticiones
(a)
Valores de norma COVENIN para grano de maíz
(b)
NMX-F-475-SCFI-2005 para aceite de canola
(c)
PROY-NMX-F-590-SCFI-2008 para aceites de Jatrofa
Cuadro 4. Temperatura y humedad relativa durante 3 meses
almacenamiento.
Tiempo de
Temperatura
Humedad relativa media
almacenamiento
media (°C)
(días)
30
23±7.7
55.4±12.4
60
22.7±9.8
51.6±3.2
90
27.8±9.9
63.2±11.3
171 de
ESTRUCTURA DE COSTOS
Debido a que la Jatropha almacenada generalmente cumplirá un doble propósito,
ser empleada como grano y como semilla, es importante disponer de un método
que permita mantener la pureza y bajos valores de semilla dañada y de contenido
de humedad por periodos mayores de nueve meses o en la espera de mejores
precios para la semilla. En este caso la inversión inicial comprende la compra de
silos herméticos con un costo de $7,065 cada uno con capacidad de 850 L y un
sistema de aireación con un costo aproximado de $3,500, la extracción de aceite y
cada uno de los índices de calidad tendrá un costo de $300 respectivamente.
Dando un total de $11765. El precio de las semillas que se cotiza actualmente es
de $180/kg semilla.
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174 Producción de ácidos húmicos a partir de testa de Jatropha curcas
Ignacio Contreras Andrade
Miguel Ángel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
El humus del suelo es reconocido como un importante constituyente de la tierra,
que ayuda a mejor el crecimiento de las plantas. Sin embargo, el contenido de
humus en muchos suelos es inadecuado y, en muchos casos, es deseable
incrementar su contenido por medio de tratamientos con material orgánico. Es
importante resaltar que se ha encontrado que los sustancias húmicas (SH),
principalmente ácidos húmicos (AH), incrementan la eficiencia de los fertilizantes
aplicados al suelo. La razón principal de este importante efecto se relaciona con
la alta capacidad de intercambio catiónico del AH, lo cual lleva no solo a una
elevada capacidad de retención de los fertilizantes, sino también a mantenerlos en
la forma en la que las plantas los utilizan; por eso, el humos con alta capacidad
de intercambio catiónico incrementa la eficiencia de los fertilizantes.
Un manera de mejorar el contenido de humus del suelo ha sido extraer los
ácidos húmicos de los minerales que los contienen, y luego aplicar los ácidos
húmicos extraído en una forma concentrada de la tierra, tal como lo ha propuesto
Karcher (Patente US3,111,404). Esta patente está relacionada con el tratamiento
de los AH en minerales, como la leonardita, para formar un fertilizante húmico
granulado de amonio. Sin embargo, en estas patentes la complejidad del proceso
para formar el concentrado del ácido húmico es tal que, el producto final formado
es relativamente caro y el el proceso propiamente dicho usa maquinaria cara y
compleja. Por otro lado, el producto final que se obtiene en estas patentes es
granular y no un líquido concentrado, lo cual podría facilitar el almacenamiento,
embarque, manejo en su uso, permitiendo una aplicación directa al suelo por
medio del sistema de irrigación o por fumigación.
Este paquete tecnológico está relacionado con la producción de ácidos
húmicos a partir de testa de Jatropa curcas (TJC), lo cual puede representar un
efecto importante en la sustentabilidad de la cadena Agroindutrial de JC en el
Noroeste de México; ya que se propone darle valor agregado a un residuo del
proceso de extracción de aceite e incorporar biomasa con altos contenidos de AH,
y con ello promoviendo una mayor fertilidad a la planta de JC. De hecho, según las
proyecciones de producción de semillas de JC, después de 5 años, los volúmenes
de producción de AH permitirán la comercialización a bajo costo para la agricultura
convencional destinada a alimentación humana. La metodología de procesamiento
que se propone en este trabajo, es sencilla, de bajo costo y tal, que los
agricultores de México, pero especialmente los del Noroeste del país, puedan
* Universidad Autónoma de Sinaloa, Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.
(CIAD).
175 desarrollar para producir sus propios mejoradores de suelos, para incrementar la
productividad y disminuir el uso de fertilizantes en la agricultura convencional.
Importancia de JC como cadena productiva
JC ha llamado mucho la atención en diversos países del mundo por su
potencialidad como materia prima para biocombustibles; sin embargo, de acuerdo
a los resultados reportados por el Instituto de Investigación en Energía y Ambiental
de Heidelberg (IFEU) (2007) sobre el análisis de ciclo de vida para el proceso de
JC, siguiere que para que el proceso sea sustentable desde el punto de vista
ambienta y energético, se debe contemplar dar valor agregado a co-productos de
la etapa del proceso. Por ello, los objetivos planteado en el proyecto: Desarrollo
Sustentable de la Cadena Agroindustrial de Jatropha curcas, para el Rescate de la
Zona Serrana Marginada del Noroeste de México, son buscar alternativas para
dicho proceso y demostrar su factibilidad en esta zona del país, considerando que
las JC criollas de Sinaloa son de naturaleza NO TÓXICAS. Este proyecto
contempla que después de la maduración y cosecha de los frutos de JC (figura 3):
1) que la cáscara deshidratada de la semilla sea utilizada para producir briquetas o
pellets energéticos, usados como sustitutos de carbón mineral; 2) que la semilla
producida se obtenga la almendra, de la cual se obtendrá el aceite, y
posteriormente el biodiesel y glicerina; 3) de la almendra después del proceso de
extracción de aceite se obtengan harina para producción de alimentos para aves,
borregos, camarón y tilapia; 4) finalmente, que de la testa de la semilla se obtenga
un bio-mejorador de suelos, formado principalmente por ácidos húmicos, los
cuales se reincorporarían a la tierra de los cultivos de JC para disminuir el uso de
fertilizantes .
Composición de la testa de Jatropha curcas
La producción estimada de frutos a partir del segundo año de la plantación de JC
en el noroeste de México podría estar 4, 800 y 9, 600 kg/ha, dependiendo del
sistema de riego. Lo cual considerando que los porcentaje del balance de peso
seco, se estima que se tendría una producción de semilla de 3,000 a 6,000 Kg/ha,
y una producción de entre 1,260 a 2, 520 kg/ha de testa (Figura 4). Debido a esta
alta proporción de material, hasta ahora como residuo, es muy alto, se debe
buscar un procesamiento para esta biomasa residual. La composición de la
química de la testa de Jatropha curcas (TJC) que se muestra en la Figura 5. De
acuerdo a Wever et al. (2012), la TJC posee un alto contenido (47.60%) de
lignina, en comparación de la celulosa y hemicelulosa (22.29 y 23.84%,
respectivamente). Por ello, este material se vuelve atractivo para procesamiento
para producir energía, por ejemplo gasificadores abiertos Singh, et al. (2008), y
pirólisis en reactores de lecho fijo para producir principalmente hidrogeno, carbón
sólido y combustibles líquidos. Sin embargo, desde el punto de vista regional,
nuestro grupo encuentra atractivo a la TJC como un insumo importante para
producir un bio-mejorador de suelos de manera local.
176 ML ML ML ML ML ML ML ML ML Figura 3. Partes del fruto de Jatropha curcas y los potenciales productos de la
cadena agroindustrial de JC.
177 Figura 4. Composición en base seca del fruto de Jatropha curcas
Figura 5. Composición química de testa de JC no tóxica en base seca.
Lignina y sus propiedades
La palabra lignina proviene del término latino lignum, que significa madera, se
caracteriza por ser un complejo aromático (no carbohidrato) del que existen
muchos polímeros estructurales (ligninas). Resulta conveniente utilizar el término
lignina en un sentido colectivo para señalar la fracción lignina de la fibra. Después
de los polisacáridos, la lignina es el polímero orgánico más abundante en el
mundo vegetal y la única fibra no polisacárido que se conoce (Hatakeyama, 2010).
Como un bio-recurso, la lignina es uno de los materiales más importantes
para la síntesis de polímeros ambientalmente amigables. Las ligninas son
178 derivados de recursos renovables como los árboles, pastos y cultivos agrícolas.
Es un compuesto no tóxicos y extremadamente versátil en su rendimiento. La
producción de lignina como un subproducto del proceso de pulpa en el mundo es
más de aproximadamente 30 millones de toneladas por año.
La estructura de largo alcance de la lignina presenta un elevado peso
molecular, que resulta de la unión de varios ácidos y alcoholes fenilpropílicos
(cumarílico, ferílico y sinapílico), es fundamentalmente amorfa. Básicamente, hay
tres estructuras principales de la lignina, 4-hidroxifenil, guayacilo, y siringil, las
cuales se conjugan para producir un polímero tridimensional. Por la razón anterior,
la lignina no tiene una estructura regular como la celulosa, pero posee una
estructura que física y químicamente heterogéneo.
MEJORADORES DE SUELOS
Material Orgánico del suelo (MOS)
El MOS es la acumulación de todos los residuos vegetales y animales, así como
de las células microbiales depositadas en el suelo y que se encuentran en proceso
de descomposición. La materia orgánica del suelo es importante como fuente de la
energía requerida para la actividad y el metabolismo de los microorganismos del
suelo y como sustrato para el suministro de algunos nutrientes esenciales de las
plantas. Por eso, la materia orgánica incorporada al suelo, como abono, es de
gran importancia debido a que actúa como un acondicionador y mejorador de las
propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.
En las propiedades Físicas del suelo, el MOS ayuda a:
1. Incrementa la capacidad de retención de humedad del suelo, ya que
debido a su alta porosidad, es capaz de retener una cantidad de
aguaequivalente a 20 veces su peso.
2. Mejora la porosidad del suelo, lo cual facilita la circulación del agua y del
aire a través del perfil del suelo.
3. Estimula el desarrollo radicular de las plantas. A mayor contenido de
materia orgánica mayor desarrollo radicular permitiendo a las plantas
explorar un mayor volumen desuelo para satisfacer sus necesidades de
nutrientes y agua.
4. Mejora la estructura del suelo, dándole una mayor resistencia contra la
erosión y una mejor permeabilidad, aireación y capacidad para
almacenar y suministrar agua a las plantas.
En las propiedades químicas del suelo, el MOS ayuda a:
1. Incrementar la Capacidad de Intercambio Catiónico del suelo (C.I.C.)
que se refleja en una mayor capacidad para retener y aportar nutrientes
a las plantas elevando su estado nutricional.
2. Contribuye a incrementar la fertilidad del suelo mediante la liberación de
varios nutrientes esenciales para las plantas entre los cuales se
destacan el Nitrógeno (N), el Fósforo(P), el Azufre (S) y algunos
elementos menores, como el Cobre (Cu) y el Boro (B).
179 3. Incrementa la capacidad para resistir cambios bruscos en el pH cuando
se adicionan sustancias o productos que dejanresiduo ácido o alcalino.
Ejemplo: cuando la urea y el sulfato de amonio se aplican al suelo se
produce nitrógeno amoniacal (NH4+) que bajo condiciones de buena
aireación se nitrifica liberando hidrógenos que incrementan la acidez del
suelo.
4. Desde el punto de vista biológico, la MOS incrementa la actividad
biológica del suelo al mejorar su componente biótico, ya que se aumenta
la carga microbial que se encarga de la mineralización de los
compuestos orgánicos y de la liberación de los nutrientes para las
plantas. Y es fuente de energía para la gran mayoría de los
microorganismos del suelo.
Por otro lado, los residuos orgánicos que se incorporan al suelo son
sometidos a diversos procesos de transformación dando como resultado
productos más simples en su composición química. En esos procesos intervienen
los factores climatológicos (temperatura, humedad etc), organismos vivientes de
variadas especies de vertebrados, insectos, artrópodos y lombrices que con su
actividad reducen el tamaño de los desechos orgánicos y aumentan la superficie
de exposición a otros organismos.
Dentro de estos procesos iniciales que ocurren durante la descomposición de los
materiales orgánicos también juega un papel muy relevante la actividad del
hombre a través de la incorporación de los residuos de las cosechas durante las
labores de labranza.
MINERALIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA
De cual se liberan algunos nutrientes esenciales que son utilizados por las
especies vegetales después de ser convertidos de compuestos orgánicos a
formas inorgánicas aprovechables por las plantas, como sucede con el nitrógeno
(N), el fósforo (P) y el azufre (S). Un ejemplo de estos procesos lo constituye la
mineralización del nitrógeno (N) que incluye una serie de transformaciones
mediante las cuales los microorganismos del suelo convierten el nitrógeno
orgánico a formas amoniacales (NH4+ ) y nítricas (NO3-) que son fácilmente
aprovechables por las plantas.
Abonos orgánicos
Por definición, los abonos orgánicos son productos resultantes de la
descomposición biológica de la materia orgánica que al ser incorporados al suelo
mejoran sus propiedades físicas, químicas y biológicas lo cual se refleja en un
incremento de la capacidad productiva del suelo. Se producen a través de un
bioproceso denominado COMPOSTAJE. Son productos finamente divididos y con
una alta carga microbial que se utilizan como acondicionadores y mejoradores del
suelo. Para ello, los abonos más utilizados como acondicionadores del suelo son:
1. Los residuos de las cosechas
2. Estiércol de animales
180 3. Composta
4. Lombriz-composta
Humus
Finalmente, después del proceso de transformación de los tejidos originales de
plantas y animales se obtiene un producto final, muy complejo y estable de color
café o casi negro, amorfo, denominado HUMUS, el cual está constituido de
sustancias químicas muy complejas que aún no se conocen completamente
(ácidos húmicos, fúlvicos y huminas), pero que actúan principalmente como
reguladores de crecimiento y hormonas vegetales, cuya función es acelerar
algunos procesos fisiológicos en las plantas entre ellos la nutrición, la floración y la
fructificación.
El humus del posee una alta capacidad para retener nutrientes
incrementando la reserva nutricional del suelo, mejorando sus propiedades físicas,
ya que promueve la formación de la estructura, la aireación, la agregación de las
partículas, la capacidad para retener agua y la absorción de nutrientes. Asimismo,
fortalece la habilidad del suelo para resistir cambios bruscos en el pH. Estimula la
asimilación del fósforo y del hierro y neutraliza sustancias tóxicas para las plantas.
Influencia notablemente el componente biológico del suelo, favoreciendo el
desarrollo radicular y la actividad microbial.
Origen de los Ácidos Húmicos (AH)
Humificación es el proceso de transformación de residuos vegetales en sustancias
húmicas, se ha estudiado ampliamente en suelos y residuos de los bosques
(Zacarías et al. (1997)). Las principales vías para la formación de sustancias
húmicas se basan en las teorías de la lignina, azúcar- amino y lignina-proteínas
(Stevenson, 1994). En general, estas teorías postula que las bio-macro moléculas
primero se rompen en pequeños componentes y, posteriormente, se recombinan
para dar como resultado materia orgánica más compleja (Hedges y Oades 1997).
Por otra parte, por medio de muchos estudios en el suelo y en ecosistemas
marinos (Kögel-Knabner et al 1992;. Hedges y Keil 1995), se sabe por medio del
proceso de humidificación se preservan los tejidos vegetales, como material
orgánico.
Al revisar el origen de la materia orgánica del suelo, Kogel-Knabner (2002)
propone que la humificación es la estabilización prolongada de sustancias
orgánicas, que luchan contra la biodegradación; que en dicho proceso se
encuentran involucrados los bio-polímeros de las plantas, tales como lignina,
cutina y suberina. Por esta razón, se puede decir que la preservación de las biomacromoléculas es debido a la naturaleza recalcitrante a la degradación
bioquímica, provocado por la propiedad inherente de la estructura molecular
(Kogel Knabner 2002).
Desde un punto de vista estructural, durante los últimos 10-15 años los
autores coinciden en el tamaño molecular más pequeño de los AH (~ 1 kDa), que
constan de sistemas complejos supramoleculares en el que pequeñas y
químicamente diversas bio-moléculas forman grupos vinculados entre si, a través
181 de enlaces de hidrógeno y una interacción hidrofóbica (Buurman et al, 2002;.
Piccolo, 2001; Piccolo, 2002; Simpson, 2002; Sutton y Sposito, 2005; Salati, et. al.,
2011). Tal modelo estructural indica la presencia en la estructura supramolecular
de ambas fracciones hidrófobas, que consisten principalmente de cadenas de
hidrocarburos procedentes de segmentos de polímeros de plantas relativamente
inalterados, y las fracciones hidrófilos, que consiste principalmente de grupos
iónicos tales como ácidos carboxílicos, y porciones no iónicos polares tales como
fenoles, alcoholes, aldehídos, cetonas, amidas y aminas. Estas características
sugieren que los AH tienen propiedades anfifílicas y que pueden actuar como
agentes tenso activos naturales, es decir, son capaces de reducir la tensión
superficial, formando en alta concentración, como estructuras de micelas (Kleber
et al, 2007).
Características de ácidos húmicos para la remediación de suelos
contaminados
La recuperación de suelos consiste en la desintoxicación de los suelos de los
agentes contaminantes. Las nuevas tecnologías de remediación de suelos
enfatizan en la transformación y la desintoxicación de contaminantes en el suelo
(Conte et al. 2005). Por ejemplo, la biorremediación utiliza microorganismos para
degradación in situ, sin embargo esta técnica tiene algunos límites, debido a la
selección de los microorganismos y la condición del suelo apropiado para su
actividad (Boopathy, 2000). Para hacer frente a la contaminación por la
persistencia de contaminantes orgánicos involucrados en los agroquímicos de la
agricultura convencional, recientemente la atención se ha centrado en la
posibilidad de remover los contaminantes de los suelos contaminados a través de
la acción del agua, ayudado por un tenso activos no iónicos o aniónicos. Esta
técnica se puede realizar in situ (enjuague del suelo) o ex situ (lavado del suelo)
(Deshpande et al., 1999). Debido a la persistencia de los tensos activos sintéticos
en el entorno de remediación de suelos, una alternativa interesante de las
tecnologías consiste en considerar la capacidad de los AH, que se extrae a partir
de Jatropha curcas, para actuar como agentes bio-tenso activos.
INSUMOS Y EQUIPOS
Para la producción de ácidos húmicos se requieren los siguientes insumos y
equipamiento:
1. Agua
2. Hidróxido de potasio (KOH) comercial
3. Testa de Jatropha curcas
4. Molino de bolas para 40 micras de tamaño de partícula
5. Cilindro de Aire comprimido, libre de aceite
6. Reactor de oxidación (recipiente cerrado, con válvula de alivio para
operación de presión máxima de 1000 psi)
Las dimensiones del cilindro y del reactor dependen de la cantidad de
procesamiento, a nivel laboratorio los experimentos se desarrollaron con cilindros
182 tipo L de aire extra seco, marca Praxair, de 9 m3 a una presión de 2500 Psi; y un
reactor tanque agitado marca Parr, modelo 4848, de 400 ml de volumen.
Cuadro 2. Balance de materia para la procesamiento por kilo de testa de
Jatropha curcas
Reactivos/ productos
Cantidad
Testa de jatropha curcas
1 kg
Agua
3l
Hidróxido de potasio
0.12 kg koh
METODOLOGÍA
Proceso de oxidación de lignina
El proceso de oxidación- destrucción hidrolítica de la lignina que contienen JC en
un medio alcalino a altas temperaturas es similar al proceso de humificación
natural en las siguientes características:
 Una parte de las sustancias orgánicas se oxida a dióxido de carbono, agua
y de bajo peso molecular ácidos orgánicos;
 Otra parte de las sustancias orgánicas se transforma en sustancias de alto
peso molecular color, oscuras, que pueden ser liberadas de la solución de
acidificación con un ácido mineral.
El contenido de lignina en la TJC puede ser oxidado por el oxígeno del aire en dos
etapas, Figura 6. Es conveniente precisar que se han desarrollado experimentos
para maximizar la producción de AH, en función de la temperatura de oxidación
(180, y 200ºC), presión (300, 600, y 900 psi) y tiempo (2 y 4 h).
ETAPA 1 MOLIENDA DE TJC
Consiste en la molienda de la TJC, la cual se lleva a cabo en molinos de bolas,
hasta llegar a tamices de 40 micras. De hecho, estudios previos indicaron que la
TJC sin moler y semi molida, llevan a una menor producción de AH, de tal forma
que se decidió realizar los estudios con TJC molida, para eliminar efectos de
transferencia de masa.
183 AIRE COMPRIMIDO
ÁCIDOS HÚMICOS ML REACTOR OXIDACIÓN MOLIENDA DE TESTA ml
PROCESO Figura 6. Etapas para la obtención de AH.
ETAPA 2 OXIDACIÓN DE LIGNINA
En esta etapa una cantidad de 100g de TJC, se diluyó en 250 ml de agua y se
mezcló con 12 g (30% del contenido de lignina) de hidróxido de sodio diluido en 50
ml de agua. El pH inicial de la mezcla es de aproximadamente 13. La mezcla se
calienta hasta la temperatura de reacción (180 o 200° C ), se ajusta la presión de
operación del reactor de oxidación, por medio de la inyección de aire comprimido
que proviene del tanque o un compresor (figura 6).
La presión de los
experimentos desarrollados fue en el rango de 300, 600 y 900 psi. El reactor se
mantiene en las condiciones de reacción hasta alcanzar el tiempo deseado de
reacción (2 y 4 h). Después de alcanzar el pH fina (de aproximadamente de 5), la
masa se enfría a 25 ° C y luego se descarga como producto final.
VALIDACIÓN DEL MÉTODO
Determinación de la cantidad de AH
El análisis cualitativo de los AH obtenidos en la reacción de oxidación de lignina de
TJC se describe a continuación:
1. Se pesan 2 g de la muestra seca y se añaden 50 ml de solución extractora,
se agita bien hasta que quede homogénea la mezcla. Se filtra a través de
tela organza para eliminar cualquier partícula. Si es necesario, diluir la
184 muestra hasta que caiga en el rango de la curva estándar (1 ml aforar a 50
ml).
2. Procedimiento de la solución extractora: en un matraz volumétrico de 2 litros
con 500 ml de agua destilada, se adicionan 80 g de NaOH, 8 g de DTPA, 40
ml de etanol y se afora al volumen.
3. Curva de calibración: Se toman 5 ml de la solución stock de ácido húmico y
se diluye con 100 ml con agua destilada para obtener el estándar de 50
ppm. Tomar 10 ml y se diluyen con 100 ml para obtener el estándar de 100
ppm. Tomar 20 ml y se diluye con 100 ml para obtener el estándar de 200
ppm.
4. Preparación del estándar stock, se pone a secar el ácido húmico (Aldrich)
por 4 horas a 105ºC, posteriormente se pesan 0.1075 g y se diluyen con 100
ml de solución extractora. Agita una hora.
Cálculos

ppm de ácido húmico = (ppm de ácido húmico de la curva estándar)
(factor)


ppm de ácido húmico = (ppm de ácido húmico de la curva estándar)
(25)
% ácido húmico = ppm ácido húmico/10, 000


Factor = 50/2= 25
Factor de dilución = 50/1 = 50
PROCESO DE PRODUCCIÓN QUÍMICA DE LOS ÁCIDOS HÚMICOS (AH) A PARTIR DE TJC
Generalidades
Las sustancias húmicas son extremadamente abundantes en la naturaleza y
constituyen la principal y algunas ocasiones la parte predominante de los
combustibles fósiles de origen orgánico, producto de la transformación de la
plantas y del humus natural. El compuesto principal de las sustancias húmica (SH)
son los AH. Los productos del proceso son sustancias que pertenecen, en
términos de su composición elemental y propiedades fisicoquímicas, a sales de
AH, que pueden emplearse en la agricultura como un estimulador de fertilidad,
185 como un componente de un fertilizante órgano-mineral y como un activador de la
descomposición microbiológica del suelo.
El punto partida para el proceso que se presenta en este apartado es la
semilla obtenida durante la cosecha de JC (Figura 3), importante es resaltar que
se parte de tener la semilla pelada, proceso en el cual se obtiene por un lado la
testa y por otro la almendra que irá al proceso de extracción de aceite.
Etapas para las mejores condiciones de producción
A partir, de los resultados encontrados en laboratorio se proponen los siguientes
paso y condiciones de operación para la obtención de AH , obtenidos desde testa
de Jatropha curcas, como una alternativa para proporcionar valor agregado a este
residuo orgánico del proceso de
extracción de aceite; y al mismo
tiempo, se busca incrementar la
viabilidad de toda la cadena
Agroindutrial
de
JC,
proporcionando un mejorador de
suelos, el cual ayudará a la
disminución de fertilizantes en la
siembre de JC, mejorará el
impacto ambiental considerado en
el ciclo de vida de la cadena. Las
pasos sintetizados se aprecian en
este esquema:
ESTRUCTURA DE COSTOS
El análisis de costos presentado está basado en el balance de materia por kg de
testa procesada, mismo que se obtuvo del análisis de las mejores condiciones
experimentales que se encontraron en los estudios realizados. La tabla 3 muestra
los costos unitarios de las materia primas cotizadas para entrega en Culiacán,
Sinaloa. Los costos de agua, electricidad fueron obtenidos para un modelo
comercial desde Japac, y CFE, respectivamente; el costo del hidróxido de potasio
se obtuvo con las cotizaciones de proveedores a nivel nacional y volúmenes de
gran escala, comprando por tonelada. Finalmente, el aire exta seco se propone
desde la empresa Praxair.
La tabla 4 resume los cotos de producción por kilogramo de testa
procesada, lo cual nos daría como producto 3 litros de producto con 18% de
ácidos húmicos, lo cual implica un precio unitario de $3.15 por L. Por otro lado, en
186 la tabla 5 se muestra el nivel de inversión para una proceso de 50 L de proceso en
Bath, según los cálculos de carga y descarga, se podrían obtener 4 corridas por
turno, lo que daría una producción 200 L en un turno de 8 horas.
Tabla. 3. Costos insumos necesarios para la producción de ácidos húmicos.
Material
Costo ($) /unidad
Testa de Jatropha curcas
15/kg
Hidróxido de potasio
agua
0.2/L
Aire extra seco Praxair
1.49/L
Energía eléctrica
0.72/ kWh
Tabla 4. Costos primo unitario por kilogramo de testa de Jatropha curcas
procesada.
Material
pesos ($)
Análisis de calidad de muestras
0.04
Testa de Jatropha curca
-
Agua
0.6
hidróxido de potasio
1.8
Energía Eléctrica
0.46
Aire
5.96
Mano de Obra
0.6
Costo total
9.46
187 Tabla 5. Inversión estimada para la producción en batch de 20 kg.
Material
Miles de pesos
($)
Reactor
320.00
Bombas para manejo de solución alcalina
30.00
Molino bolas
40.00
Gran total
390.00
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190 Propagación in vitro de Jatropha curcas
Dr. Francisco Quiroz Figueroa*
INTRODUCCIÓN
Entre las opciones de cultivos potenciales para la producción de bioenergéticos,
Jatropha curcas, también conocida como piñón, es considerada una de las
opciones más viables en países tropicales y subtropicales debido al alto contenido
de aceites de sus semillas (entre el 30 y el 40%) con una composición de lípidos
similar a los combustibles fósiles y que no compite con otros cultivos ya que no es
comestible (Deore et al. 2008; Jha et al. 2007). Entre sus ventajas se ha
mencionado, una alta resistencia a la sequía, crecimiento rápido, fácil
propagación, bajo costo de la semilla, alto contenido de aceite, períodos de
gestación corta, amplia adaptabilidad, crecimiento y producción de semillas en
suelos buenos y degradados y usos adicionales de sus diferentes partes (Francis
et al. 2005; Heller 1996; Kumar et al. 2008). Dado que, J. curcas se encuentra en
un período de domesticación, los germoplasmas disponibles carecen de
información genética, tienen rendimientos bajos y variables de temporada a
temporada, una estrecha diversidad genética, son vulnerables al ataque de
insectos y enfermedades (Sujatha et al. 2008) y la variabilidad en el rendimiento y
contenido de aceite esta fuertemente influenciada por el medio ambiente (Heller
1996). Para eliminar estas características se requiere realizar cruzas para obtener
genotipos “superiores”, enfocada a la obtención de plantas con altos rendimiento
en la producción de semillas y aceites, una maduración homogénea de la semilla,
reducción en la altura del arbusto, resistencia a plagas y enfermedades, tolerancia
a la salinidad, alta relación de flores femeninas respecto a las masculinas y el
mejoramiento de las propiedades para la producción de combustible (Divakara et
al. 2010).
El mejoramiento genético de J. curcas es inminente, ya sea a través de
cruzas (mejoramiento tradicional), inducción de mutaciones vía compuestos
químicos, transferencia de genes de otras especies (hibridación interespecífica) y
transformación genética (tomado de Sujatha et al. 2008).
Estudios en la regeneración y transformación genética han permitido la
producción y la liberación comercial de plantas transgénicas en diversos cultivos
(Singh et al. 1998). Las técnicas de cultivo de tejidos y transferencia de genes en
piñón, así como en otros miembros de la familia Euphorbiaceae, con excepción de
Cassava y Hevea brasiliensis, están menos desarrolladas; dichos protocolos son
el preludio para el mejoramiento genético a través de técnicas biotecnológicas.
El cultivo de tejidos vegetales (CTV) o cultivo in vitro, es un grupo de técnicas
diseñadas para estimular el crecimiento y la multiplicación de células o tejidos o
mantenerlas usando nutrientes sintéticos en un medio ambiente aséptico y
controlado (Loyola-Vargas et al. 2008). El CTV tiene un alto potencial para la
*
Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR). 191 aplicación a nivel comercial, al permitir generar grandes volúmenes de individuos
de una especie o variedad en tiempos menores y a un menor costo; en la
investigación básica se utiliza para la generación de compuestos de interés
industrial, morfogénesis, estudio de genes, generación de organismos
genéticamente modificados, etc. teniendo impacto en las áreas de la biología
celular, genética, bioquímica y la biología molecular. Las técnicas van desde el
cultivo de células, anteras, óvulos, embriones, aislamiento y fusión de
protoplastos, selección de células y cultivo de brotes (DiCosmo et al. 1995; LoyolaVargas et al. 2008; Vasil et al. 1997). La propagación in vitro presenta algunas
ventajas sobre los métodos tradicionales de propagación (por semilla y esquejes).
1. Generación y mantenimiento de germoplasma.
2. Producción de haploides.
3. Producción de híbridos entre especies incompatibles.
4. Producción de plantas a partir de semillas que tiene muy baja probabilidad
de germinar y crecer.
5. Producción de plantas en la ausencia de semillas o polinizadores
necesarios para producir semillas.
6. Propagación genética estable: propagación de copias exactas de plantas
con características agronómicas para conservar.
7. Regeneración de plantas a partir de semillas que son genéticamente
modificadas.
El CTV puede clasificarse dependiendo del tipo celular cultivado por
ejemplo: cultivo de callos, de células en suspensión, de protoplastos, de microesporas, de embriones, de ovarios, de raíces, de meristemos, de brotes, de
anteras y/o polen (Fowke et al. 1995; Loyola-Vargas et al. 2006; Phillips et al.
1995; Quiroz-Figueroa et al. 2006; Street 1976).
El CTV se realiza bajo condiciones asépticas usando campanas de flujo
laminar y los explantes provenientes del medio ambiente como puede ser
meristemos de plantas, semillas, tallos, hojas requieren de esterilización superficial
para eliminar las bacterias u hongos y poder usarlo como material inicia. Entre las
soluciones desinfectantes se encuentran detergentes como el Tritón y Tween, el
alcohol etílico y el hipoclorito de sodio, todos de baja toxicidad, también se suele
usar el cloruro de mercurio cuya principal desventaja es su alta toxicidad y que es
difícil de desechar. Los medios de cultivo sintéticos pueden ser líquidos y
semisólidos y sus uso depende del tipo de cultivo que se desee implementar,
ambos están compuestos de sales inorgánicas adicionados con nutrientes
orgánicos, vitaminas y reguladores del crecimiento y agar u otro agente gelificante
como el phytogel (Sigma-Aldrich). Los compuestos más importantes para el tipo
de respuesta en el CTV son la fuente de nitrógeno (nitrato, amonio o aminoácidos)
y el o los fitoreguladores. La respuesta durante el CTV dependerá principalmente
del tipo y edad del explante, estado fisiológico, del balance de los reguladores
endógenos y el tipo y concentración del fitoregulador exógeno.
Como se mencionó anteriormente, el cultivo de tejidos vegetales es una de
las herramientas de la biotecnología de plantas que se basa en la teoría de la
totipotencialidad de las células de plantas propuesto inicialmente por Haberlandt
192 en 1902 (Härtel 1999; Hoxtermann 1997; Krikorian et al. 1969) y demostrado en el
siglo 19 por Steward ( 1958). En el caso de la regeneración de Jatropha curcas, se
han propuesto varios protocolos (Divakara et al. 2010; Mukherjee et al. 2011;
Sharma et al. 2011). La gran mayoría de la literatura muestra que la regeneración
directa (Kumar et al. 2012) es una de las más efectivas; sin embargo
recientemente fue publicado un método de propagación vía embriogénesis
somática altamente eficiente (Cai et al. 2011). Plantas de campo con siete meses
de edad fueron usadas y sus nodos foliares usados como explantes. La
proliferación de brotes se obtuvo al usar el medio MS (Murashige et al. 1962)
suplementados con bencil amino purina y adenina, sin embargo está proliferación
fue significativamente más eficiente al transferir los explantes a un medio MS con
citocinina, bencil amino purina y adenina. El enraizamiento fue estimulado con
ácido indol butírico por 3 semanas y el alargamiento de la raíces se obtuvo en
medio MS sin suplementos. Se obtuvo un 87 porciento de sobrevivencia al
transferir las plantas a campo (Datta et al. 2007; Rajore et al. 2005; Sujatha et al.
2005). En un segundo protocolo, se usaron discos cotiledonares para la inducción
de brotes en medio MS suplementado con bencil amino purina y ácido indol
butírico durante 4 semanas, una vez desarrollado el callo, los brotes se
regeneraron al transferirlos a un medio MS con bencil amino purina, ácido indol
butírico y giberelinas. El enraizamiento de los brotes se obtuvo en 0.5X de MS y
ácido indol butírico con un 78% de explantes con respuesta (Li et al. 2008). Otro
compuesto químico con actividad de citocinina es el tidiazurón, varios protocolos
han sido propuesto con una alta eficiencia en la inducción de brotes (Deore et al.
2008; Kumar et al. 2010; Kumar et al. 2012) usando embriones cigóticos
inmaduros como explantes.
INSUMOS Y EQUIPOS
Semillas de Jatropha curcas de cosecha más reciente.
Reactivos para la escarificación de las semillas: Triton X-100, ácido sulfúrico,
alcohol etílico, hipoclorito de sodio y agua destilada.
Reactivos para la preparación de los diferentes medios de cultivo; sales de MS
(sigma-aldrich, Murashige et al. 1962), fitoreguladores: bencil amino purina,
cinetina, ácido indol butírico, ácido indol acético y ácido naftalen acético y
suplementos como la cisteína, sacarosa, tiamina, mio-inositol, agar, carbón
activado, cinta testigo.
Para el trabajo en la campana de flujo laminar es necesario alcohol etílico grado
industrial, toallas adsorbentes, cinta.
Para verter los medios de cultivo es necesario tener frascos de 0.5 y 1 L, así como
cajas magentas y petri.
Accesorios como tijeras, bisturís, pipetas de varios columenes, aspersores,
plumones
Los equipos necesarios para el trabajo de cultivo in vitro son una campana de flujo
laminar, autoclave, brotex, placa de agitación, centrifuga, potenciómetro,
refrigerador y congelador.
193 METODOLOGÍA
Con el objetivo de esterilizar la superficie de la semilla es necesario un tratamiento
con compuesto químicos para finalmente puedan ser sembradas en los medios de
cultivo estériles.
a) lave con 50 mL 10 semillas por 5 minutos en una solución acuosa de Triton
X-100 al 0.1 % (0.05 mL)
b) Enjuague las semillas con 50 mL de agua estéril, repita el paso 5 veces.
c) Remoje las semillas en 10 mL ácido sulfúrico concentrado por 3 minutos y
lave con 50 mL de agua destilada estéril, repita el paso 4 veces
d) Lave las semillas por 3 minutos con 20 mL de alcohol etílico y enjue con
agua destilada estéril 5 veces.
e) Lave con 20 mL de cloro por 15 minutos y enjuague con agua destilada
estéril 5 veces o hasta eliminar el exceso de cloro.
Una vez estériles superficialmente las semillas se procede a:
a) Eliminar la testa con un bisturí.
b) La nuez o embrión se siembre en medio de cultivo estéril que contiene 2.15
g de sales de MS (sigma-aldrich, Murashige et al. 1962) suplementadas con
cisteína 0.25 mg/L, sacarosa 5 g/L, 10 mg/L tiamina y 100 mg/L mio-inositol,
10 g/L agar y pH 5.7-5.8.
c) Los embriones o nueces sembradas se dejan crecer por 30 días a 30 ±2 ºC
para obtener plantas robustas.
Hojas de plantas bien crecidas son usadas como explantes para la inducción de
brotes.
d) Prepara el medio de inducción de brotes: 2.15 g de sales de MS (sigmaaldrich, Murashige et al. 1962) con 2 mg/L tidiazuron, 5 g/L de sacarosa, 10
g/L agar y pH 5.7-5.8.
e) Se cortan las hojas en cuadros de aproximadamente 1 cm y se ponen en el
medio de cultivo.
f) Cuatro semanas después los pedazos de hojas son puestos en un medio
para el alargamiento de los brotes inducidos.
g) El medio se prepara con 2.15 g de sales de MS (sigma-aldrich, Murashige
et al. 1962), 1 mg/L de bencil amino purina, 2 mg/L de cinetina y 10g de
agar a un pH de 5.8.
h) Una vez que los brotes alcanzan el tamaño de aproximadamente 0.5 cm
son transferidos a otro medio con 2.15 g de sales de MS (sigma-aldrich,
Murashige et al. 1962), 30 mg/L de IBA, 10 mg/L de IAA y 50 mg/L de NAA,
pH 5.8. durante 3 semanas.
i) Finalmente los brotes son transferidos al medio de crecimiento de la raíz, el
cual contiene 2.15 g de sales de MS (sigma-aldrich, Murashige et al. 1962)
y 0.025 g de carbón activado.
Nota: todo el material a usar así como los medio de cultivo son esterilizados en
autoclave por 20 min a 121 °C.
194 COSTOS
Se obtuvo un método para la propagación in vitro, con un amplio potencial para
hacerlo más eficiente usando los genotipos mexicanos que, en colaboración con
otros investigadores, se consideren atractivos para su propagación masiva. El
método de propagación clonal obtenido también será de gran utilidad para la
transformación genética de J. curcas. Se debe considerar que este es el primer
protocolo que se establece utilizando germoplasmas mexicanos, se ha observado
que requieren de condiciones diferentes para el cultivo in vitro con respecto a los
germoplasmas utilizados por los grupos asiáticos, las posibilidades de optimizarlo
son muy altas lo cual se recomienda fuertemente, pues esto abatiría los costos de
producción.
Semillas 1 kg (1000 unida $ 0.50
Medio MS 1 L
$ 91.18
sacarosa 2.5 kg‐1 g
$ 0.39
agar 2.5 kg‐ 1g
$ 1.87
cisteina 1 gr
$ 47.88
tiamina
$ 15.88
mio‐inocitol
$ 13.07
ppm 500 mL
$ 21.71
TDZ 1 mg
63.6525
Cajas petri 10 cajas
16.124
Agua destilada 1 L
2.5
Cint testigo
$ 0.07
Metromix 1 L
$ 1.97
Bolsa plastico Unidad
$ 0.35
alcohol 1 L
$ 36.66
Papel secante 1 rollo
$ 25.90
1
0.5
2
0.5
1.5
3
1
2
Medio germinación
Medio inducción brotes
Medio crecimiento brotes
Medio inducción raices
Medio desarrollo raices
Crecimiento
Aclimatación
Ix situ
$ 30.00
$ 91.18
$ 23.14
$ 13.10
$ 0.60
$ 0.64
$ 1.31
$ 10.85
$ 30.00
$ 91.18
$ 23.14
$ 13.10
$ 0.60
$ 0.64
$ 1.31
$ 10.85
$ 30.00
$ 91.18
$ 23.14
$ 13.10
$ 0.60
$ 0.64
$ 1.31
$ 10.85
$ 420.58
$ 30.00
$ 91.18
$ 23.14
$ 13.10
$ 0.60
$ 0.64
$ 1.31
$ 10.85
$ 420.58
$ 30.00
$ 91.18
$ 23.14
$ 13.10
$ 0.60
$ 0.64
$ 1.31
$ 10.85
$ 420.58
$ 10.00
$ 0.13
$ 10.00
$ 0.13
$ 30.00
$ 91.18
$ 23.14
$ 13.10
$ 0.60
$ 0.64
$ 1.31
$ 10.85
$ 420.58
$ 64.50
$ 5.00
$ 0.13
$ 5.00
$ 0.13
$ 5.00
$ 0.13
$ 5.00
$ 0.13
$ 7.33
$ 1.04
$ 189.31
$ 7.33
$ 1.04
$ 189.31
$ 7.33
$ 1.04
$ 669.39
$ 7.33
$ 1.04
$ 604.89
$ 7.33
$ 1.04
$ 604.89
NO INCLUYE COSTO DE MANO DE OBRA
$ 7.33
$ 1.04
$ 604.89
$ 5.00
$ 5.00
$ 11,849.62
$ 2,101.92
$ 23,699.24
$ 2,101.92
$ 13,956.54
$ 25,806.16
11.5
Cada planta inicial puede producir aproximadamente 50 brotes
Tiempo (meses)
6000
$ 42,625.37
$ 7.10
Costo de planta por CTV
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197 Paquete tecnológico para la propagación de Jatropha curcas por
esquejes
Dr. Miguel Angel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
En fechas recientes el interés por el cultivo de Jatropha curcas (JC) se ha
intensificado por parte de productores del noroeste de México. Esta planta es
nativa de la región y por lo que su adaptación es muy eficiente e idónea para el
establecimiento de cultivos para la producción de proteína y aceite.
Se propaga principalmente por semilla (sexual), y por esquejes (asexual);
las plantas originadas por semillas presentan variabilidad genética, esta se genera
por la polinización cruzada entre las plantas de Jatropha, por lo que una plantación
de este tipo va a presentar heterogeneidad en la población, lo que afecta la
calidad y cantidad de las semillas.
La propagación asexual de las plantas de Jatropha, se realiza por medio de
esquejes, los cuales son ramificaciones de plantas élite, estos se cortan y se
colocan en sustrato para su enraizamiento.
Las plantaciones realizadas con esquejes van a presentar un alto grado de
homogeneidad dado que estos son clones de las plantas que le dieron origen.
El establecimiento de plantaciones comerciales con especies de
importancia económica, como la jatropha, permitirá disminuir la importación de
aceite y proteína utilizada para la alimentación animal en el noroeste de México y
generará un ingreso de divisa por exportaciones a nivel mundial del aceite.
Por lo citado anteriormente, el propósito del presente trabajo es presentar la
tecnología para la producción de plantas en condiciones de vivero de JC mediante
la técnica de esquejes.
INSUMOS Y EQUIPOS
Los insumos requeridos son: esquejes de Jatropha curcas (JC) de 40 cm
(centímetros) de longitud y de 3 a 4 cm de diámetro, tierra de río composta de
estiércol de borrego, composta de materia orgánica de monte, palas, tijeras de
corte de ramas, cal, bolsas de 15 x 25 cm de polietileno, carretilla, lonas y vivero
cubierto con techo de plástico transparente con ventanas en el techo.
*
Colaboradores: M.C. Federico Soto Landeros Ing. Alberto Ochoa Félix, M.C. Edith Salazar Villa, M.C. Rosalía Sarai Flores Ceballos, y M.C. Gabriela Escoto González todos pertenecientes al Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD). 198 METODOLOGÍA
Tecnología de producción
Para producir plantas a de JC a partir de esquejes se requiere seleccionar plantas
sanas que presentan tallos vigorosos libres de plagas y enfermedades con
diámetros mayores de los 3 cm.
Las plantas deben tener antecedentes de alta productibilidad para dar inicio
a su reproducción asexual por esquejes y generar cultivos comerciales
económicamente productivos por su elevada producción de granos con alto
contenido en aceite y proteína libres de esteres de forbol18.
Figura 1. Árbol de JC con tallos aptos para la producción de esquejes.
18
Esteres de forbol: sustancia a la que se le atribuye la principal causa de envenenamiento en jatropha; en base a su concentración, estas plantas son clasificadas como tóxicas o no tóxicas. 199 Época de generación de esquejes
La JC es un arbusto con tallo suculento de hoja caduca. Generalmente, en el
noroeste de México se encuentra sin hojas a partir de enero a mayo y al inicio de
las primeras lluvias empieza su brotación foliar.
La mejor época para la producción de esquejes es a partir de abril hasta
mayo, ya que a los tres meses se tiene una planta lista para llevar a campo.
Preparación del sustrato
El sustrato utilizado está compuesto de la mezcla de arena de río, humus de
lombriz y composta de residuos de árboles silvestres. Estos materiales se ciernen
para eliminar piedras, terrones u otros residuos no deseados (Figura 2).
Posteriormente se forman camellones con el sustrato de 1 metro de ancho y
5 metros de largo, colocándose encima un plástico negro.
Después de las 24 horas, se aplican 5 litros de Metam sodio, previamente
disuelto en agua y se mezcla de manera homogénea el sustrato y se deja reposar
por tres días para iniciar con el llenado de las bolsas negras con el sustrato. El
sustrato húmedo favorece el llenado de las bolsas.
Figura 2. Preparación de sustrato para la plantación de esquejes.
200 Producción de esquejes
Los tallos son cortados de las plantaciones de JC y trasladados al vivero en donde
se cortan los esquejes para obtener de dos a tres esquejes por rama. Aquí es
importante respetar el diámetro del esqueje, ya que la posibilidad de generar una
planta, depende principalmente del diámetro del tallo (Figura 3).
Figura 3. Ramificaciones secundarias de cuatro germoplasmas de Jatropha
curcas.
Las ramificaciones se cortan en segmentos de 40 cm de longitud, el corte
será recto en ambos extremos. Se seleccionan esquejes en buen estado, con al
menos dos nudos y un diámetro basal de entre 1.5 y 5 cm (Figura 3).
Se desinfectan por inmersión del extremo basal en una solución fungicida
(Blindaje 50) (5 gramos/10 litros de agua) durante cinco minutos.
201 Después se colocan en una solución de enraizamiento (Rooting) (200 mg/L
de agua) durante 24 horas, la profundidad de inmersión del esqueje será de 5 cm
(Figura 4).
Figura 4. Esquejes de cuatro germoplasmas cortados a 40 cm.
Los esquejes se sumergen en una solución de 2 gramos de Captán, pH
(acidez) al 50% por cada litro de agua, con el fin de prevenir el ataque de hongos
(Figura 5).
Enseguida, el extremo más grueso del esqueje se introduce 10 centímetros
de profundidad en la bolsa negra con sustrato.
202 Figura 5. Esquejes sobre solución desinfectante.
Plantación de esquejes
Se colocan en bolsas con sustrato elaborado de fibra de coco y tierra de río como
primer sustrato, en una relación de 80% fibra y 20% tierra como primer sustrato;
en la elaboración del segundo sustrato será 80% de fibra de coco y 20% de
composta elaborada de estiércol de borrego (Figura 5). Se riegan hasta
saturación, se retiran los esquejes de la solución hormonal, y se colocan a 15 cm
en las bolsas (Figura 6).
203 Figura 6. Plantación de esquejes en bolsas con sustrato preparado.
Condiciones del vivero
En vivero las bolsas se colocan en camas de 1.20 metros de ancho sobre un
plástico negro y bajo media sombra. Sobre las camas se coloca una cubierta
plástica transparente, sostenida por una estructura metálica en forma de túnel
para crear un microclima cálido de 28 a 35 °C (grados centígrados) y humedad
relativa arriba de 80%. Esta actividad se recomienda realizarla de abril a mayo.
Figura 7. Colocación de esquejes en invernadero rústico.
204 Manejo del las plantas en vivero
Para prevenir cualquier riesgo de deshidratación de los esquejes, es necesario
regar cada tercer día con una regadera fina de tal forma que se moje todo el
sustrato de la bolsa.
En el segundo mes, el plástico se quita y los riegos se realizan cada
semana bajo las mismas condiciones mencionadas, y a los 90 días la planta está
lista para llevarse a campo, ya acondicionada para no sufrir quemaduras por el sol
(Figura 8).
Los esquejes se pueden retirar del invernadero una vez que inicia la
formación de brotes y la producción de raíces. Esto permite que la nueva planta se
desarrolle más rápido y se adapte a las condiciones ambientales propias de la
región (Figura 9).
Las plantas están listas para llevarse a campo cuando las raíces empiezan
a romper la bolsa. Estas deben transportarse en jabas como se observan en las
fotografías anteriores para no dañar las plantas durante su transporte.
Figura 8. Planta de JC producida por esquejes.
205 Figura 9. Esquejes en proceso de adaptación al medio ambiente.
PRODUCCIÓN
Eficiencia de la tecnología
Cuando se respetan los tiempos y la calidad de los materiales vegetativos, con
esta tecnología se obtiene una eficiencia de 85 a 90 % de esquejes enraizados y
con al menos dos ramificaciones secundarias.
Estructura de costo
La inversión de los materiales que incluye la tierra de río, humus de lombriz y
humos de bosque, energía, agua, materiales para construcción del vivero,
plaguicidas y esquejes, renta de suelo, herramientas de trabajo y pago de un
personal permanente y dos eventuales para la producción de 25 mil plantas es de
es de 13 mil 800 pesos, por lo que el costo de la planta es de 5.52 pesos.
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207 Sostenibilidad socioeconómica y ecológica de la cadena agroindustrial de
Jatropha curcas en Sinaloa
Dr. Miguel Ángel Angulo Escalante*
INTRODUCCIÓN
El transporte de personas y mercancías es una necesidad social que caracteriza el
desarrollo humano y el crecimiento económico de un país, siendo un símbolo de
progreso en las sociedades desarrolladas.
La dependencia casi total de las importaciones de petróleo y la baja
eficiencia energética determina sus problemas ambientales asociados. Como
consecuencia de esto, el sector del transporte es un gran emisor de gases de
efecto invernadero, uno de los principales problemas ambientales de nuestro país
en la actualidad.
En México el consumo de energéticos en el sector transporte va a la alza,
datos del 2001 demuestran que el consumo de energía se incrementó en un 25%
además de contribuir con emisiones de gases de efecto invernadero
contaminando local y regionalmente.
Uno de los principales retos ambientales a los que se enfrenta México es el
reducir la emisión de estos gases ratificando su compromiso asumido en el
Protocolo de Kyoto19.
Estas actuaciones han de ir encaminadas a reducir la dependencia del
petróleo, fomentando otras fuentes alternativas, y a aumentar la eficiencia
energética, empleando una cantidad menor de energía para un mismo nivel de
servicio de transporte.
La introducción de biocombustibles en el sector del transporte es una de las
medidas propuestas para avanzar en la consecución de los objetivos anteriores.
Los biocombustibles son una fuente de energía autóctona, técnicamente viable, y
que tiene el potencial de reducir sustancialmente las emisiones de CO2 (dióxido de
carbono).
La Ley de promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos publicada en el
Diario Oficial de la Federación en 2008 establece en su capítulo 1, artículo 1.2,
“Desarrollar la producción, comercialización y uso eficiente de los bioenergéticos
para contribuir a la reactivación del sector rural, la generación de empleo y una
*
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD). Colaboradora: M.C. Edith Salazar
Villa.
19
Acuerdo internacional que tiene por objetivo reducir las emisiones de seis gases de efecto invernadero que
causan el calentamiento global: dióxido de carbono (CO2), gas metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), además
de tres gases industriales fluorados: hidrofluorocarbonos (hfc), perfluorocarbonos (pfc) y hexafluoruro de
azufre (SF6), en un porcentaje aproximado de al menos 5%, dentro del periodo que va desde el año 2008 al
2012, en comparación a las emisiones al año 1990.
208 mejor calidad de vida para la población; en particular las de alta y muy alta
marginalidad”.
Dentro de los objetivos de esta ley, está evaluar periódicamente el impacto
en materia de seguridad y soberanía alimentaria y desarrollo rural, de los
programas derivados de esta Ley, incluyendo un análisis de beneficio/costo y
realizarlas acciones necesarias a efecto que dicha información sea de carácter
público.
Por lo tanto es importante realizar un análisis detallado del impacto
ambiental, económico y social de la producción de biocombustibles y productos
secundarios.
En años recientes, ha aumentado el interés en el uso de Jatropha curcas L.
como fuente de bioenergía debido a sus propiedades industriales y agronómicas.
J. curcas se le considera una especie multifuncional, ya que diferentes órganos de
la planta (tallo, hoja y raíz) tienen propiedades terapéuticas, nutracéuticas20, entre
otros.
O pueden ser utilizadas como biomasa (cáscara de fruto y semilla) para
biocombustibles. La semilla tiene alto contenido de aceite con características
apropiadas para la producción de biodiesel y la pasta residual de la extracción, es
rica en proteína que puede ser utilizada para la alimentación animal. J. curcas es
un arbusto o árbol pequeño, perenne que puede crecer en climas semiáridos y
subhúmedos, en suelos con escasez de nutrientes y agua, ya que optimiza el uso
de estos recursos para sus funciones metabólicas.
Sin embargo, el desarrollo de la planta, productividad y composición
química de la semilla se ve influenciado por las condiciones edafoclimáticas21 del
cultivo, lo cual afecta la rentabilidad.
En el noroeste de México existen algunas áreas geográficas erosionadas,
deforestadas e inutilizadas en la agricultura, gran parte de ellas están localizadas
en las zonas serranas, las cuales requieren de actividades agrícolas y forestales
para el rescate ambiental y que además les proporcione un ingreso para el
sustento familiar. En este estudio se desarrolla la fase agrícola.
Objetivo del estudio
La sustentabilidad es una característica de los sistemas dinámicos para
mantenerse a sí mismos a través del tiempo, sin un punto final fijo que pueda ser
definido.
Aunque el establecimiento de la cadena agroindustrial de J. curcas parece
ser una alternativa para la región noroeste, es necesario evaluar la viabilidad del
proyecto mediante un estudio de sustentabilidad ambiental, económica y social
que pueda ofrecer mayores garantías para todas las partes interesadas.
20
Nutracéutico: alimento, o ingrediente del mismo, que proporciona un beneficio probado a la salud humana. 21
Edafoclimáticas: relativo al suelo y al clima. 209 Por lo tanto el objetivo de este estudio es identificar las condiciones para la
sustentabilidad (ambiental, económica y social) de la producción de biodiesel y
aprovechamiento de los coproductos de J. curcas de la cadena agroindustrial en la
región noroeste del país, especificado en el proyecto Desarrollo sustentable de la
cadena agroindustrial de Jatropha curcas para el rescate de la zona serrana
marginada del Noroeste de México.
SOSTENIBILIDAD
El concepto de sostenibilidad se basa en la interdependencia entre las sociedades
humanas y el medio natural.
Las pautas actuales de desarrollo económico y social ejercen una presión
sobre los recursos naturales, y puede poner en peligro la salud y la prosperidad de
las sociedades humanas. La sostenibilidad implica la permanencia de un estado
deseable.
La persistencia requiere de conocimiento de la resistencia (cuanto cambia
el sistema ante una presión dada) y la resilencia (capacidad para regresar al
estado previo a la presión).
Uno de los principales retos que enfrenta México es incluir al medio
ambiente como uno de los elementos de la competitividad y el desarrollo
económico y social.
Los impactos ambientales derivados de los patrones de producción y
consumo, así como las presiones demográficas, podrían provocar
transformaciones masivas en el entorno que enfrentarán las generaciones futuras.
El cambio climático, la reducción de la capa de ozono, la lluvia ácida, el
incremento de los residuos municipales e industriales, la contaminación del suelo y
el agua por metales pesados y desechos tóxicos, la pérdida de recursos
forestales, la desertificación, la sobreexplotación de los recursos hídricos y la
pérdida de la biodiversidad serían algunas de sus consecuencias.
Por ello, es importante que tanto productores y consumidores, así como
entidades gubernamentales, consideren criterios ambientales, sociales y
económicos que favorezcan el desarrollo y fomento de prácticas sostenibles en la
producción y el consumo. Por lo tanto la sostenibilidad no es un problema
ecológico, social, ni económico, sino una combinación de todos ellos.
Indicadores de sostenibilidad
El objetivo de los indicadores es proveer una base empírica y numérica para
conocer los problemas, calcular el impacto de nuestras actividades en el medio
ambiente y para evaluar el desempeño de las políticas públicas.
Los indicadores hacen más sencilla la comunicación, al simplificar
fenómenos complejos y traducirlos en términos numéricos.
Los indicadores se pueden clasificar en:
PRIMERA GENERACIÓN
Son llamados indicadores de sostenibilidad ambiental y son indicadores parciales.
Estos indicadores dan cuenta de un fenómeno complejo desde un sector
productivo (salud, agricultura, forestal), o desde un número reducido de
210 dimensiones (ambiental referido a variables de contaminación o de recursos
naturales).
Ejemplos: indicadores de calidad del aire, de contaminación del agua,
deforestación, desertificación.
Estos indicadores no hacen explícita su relación con dinámicas
socioeconómicas complejas.
SEGUNDA GENERACIÓN
También llamados indicadores de desarrollo sostenible. Se constituyen desde el
enfoque multidimensional del desarrollo sostenible. Sin embargo, aún están
limitados, puesto que a la fecha se presentan conjuntamente indicadores
provenientes de las cuatro dimensiones, ambiental, social, económico e
institucional, sin que se vinculen en forma esencial. Carecen de un carácter
realmente vinculante o sinérgico.
TERCERA GENERACIÓN
Partiendo de las deficiencias de las dos primeras generaciones, se plantea que lo
que se quiere es que cada indicador sea una síntesis de todas las dimensiones, o
que al menos integre más de una.
Basado en el concepto de tres pilares, un indicador de sostenibilidad se
puede definir como un aspecto mensurable de los sistemas ambientales,
económicos o sociales que es útil para el seguimiento de los cambios en las
características del sistema relevantes para la continuación de los derechos
humanos y el bienestar ambiental (Figura 1).
Social‐ambiental
Justicia ambiental
Administración de recursos naturales locales y globales
Ambiental‐económico
Eficiencia energética
Subsidios/incentivos por uso de recursos naturales SOSTENIBILIDAD
Económico‐social
Ética de negocios
Comercio justo
Derechos de los trabajadores
Figura 1. Los tres pilares de la sostenibilidad.
211 El uso de indicadores de sostenibilidad e indicadores correspondientes es
esencial para un enfoque de sistemas integrados para abordar los retos de la
sostenibilidad.
Cuando son cuidadosamente aplicados, los indicadores pueden ayudar a
los gerentes y responsables políticos para anticipar y evaluar las condiciones o
tendencias históricas; proporcionar información de alerta temprana para prevenir
los resultados adversos; punto de referencia con otros sistemas; comunicar ideas;
apoyo a la toma de decisiones; formular estrategias y establecer objetivos de
mejora y seguimiento del progreso.
Sostenibilidad ambiental y socioeconómica
Jatropha curcas L. es un árbol pequeño o arbusto grande, de hasta 5-7 metros de
altura, pertenece a la familia Euphorbiaceae, con una madera suave y una
esperanza de vida de hasta 50 años.
Es nativo de México, América Central, Brasil, Bolivia, Perú, Argentina y
Paraguay, aunque hoy en día tiene una distribución pantropical. Se cultiva en toda
América Central, África y Asia.
Es una planta vigorosa, resistente a plagas y sequía, se utiliza
principalmente como cobertura, protección de tierras de cultivo contra animales
como vacas, ovejas y cabras.
Crece en países tropicales, en tierras áridas y erosionadas, bajo duras
condiciones climáticas. Se utiliza para fines medicinales y para la fabricación de
jabón.
La planta desarrolla una raíz pivotante profunda e inicialmente cuatro raíces
superficiales laterales. La raíz principal puede estabilizar el suelo contra
deslizamientos de tierra, mientras que las raíces poco profundas se alargan para
prevenir y controlar la erosión del suelo causada por el viento o el agua.
Tiene hojas lisas, 4-6 lóbulos y 10-15 cm en longitud y diámetro. La planta
es monoica y la proporción de flores masculinas: femeninas varía de 13:1 a 29:1, y
disminuye con la edad. Normalmente florece una vez al año durante la temporada
de lluvias. En regiones muy húmedas o en cultivos con sistema de riego hay flores
casi durante todo el año.
J. curcas ha llamado la atención en los últimos años debido a su alta
demanda para producir biocombustibles y mejorar el desarrollo socioeconómico,
recuperación de tierras marginales y degradadas en regiones semiáridas y áridas,
sin competir con la producción de alimentos o agotamiento de las poblaciones
naturales de carbono y los servicios ecosistémicos.
El enfoque de la pequeña producción de jatropha para el uso del aceite
local para la fabricación de biodiesel ofrece ventajas adicionales.
En primer lugar, como un cultivo adicional, a la actual serie de actividades
de los agricultores, aplicables en diferentes sistemas de cultivo, los agricultores
pueden diversificar sus fuentes de ingresos.
212 En segundo, la Jatropha produce subproductos como los residuos de podas
y cáscaras de frutos que son útiles como combustible, lo que reduciría la presión
sobre los bosques y arboledas que quedan.
Tercero: se puede utilizar como una cobertura, como un cerco vivo, para
excluir a los animales, para la restauración ecológica o la protección de cultivos de
alimentos, ya que es difícil de aceptar para el ganado.
Cuarto: también se pueden plantar para reducir la erosión y mejorar la
calidad del suelo en los ecosistemas degradados.
Por último, de la extracción del aceite se obtendrá torta de semillas, que es
útil como combustible, enmienda del suelo, y alimentación tanto animal como
humana.
Jatropha es única entre las fuentes de energía renovables en términos de
número de beneficios potenciales que se puede esperar como resultado de su
cultivo extendido.
Su cultivo requiere de una tecnología sencilla y una inversión de capital
relativamente modesta.
El rendimiento de semilla reportado para Jatropha varía de 0.5 a 12
toneladas por año por hectárea dependiendo del suelo, los nutrientes y las lluvias.
El árbol tiene una vida productiva de más de 30 años.
La producción media anual de semillas de alrededor cinco toneladas por
hectárea en buenos suelos y con precipitaciones de 900-1,200 mm (milímetros).
Las semillas contienen aproximadamente 30% de aceite que puede ser
convertido en biodiesel por un proceso llamado transesterificación.
METODOLOGÍA
Descripción del área de estudio y el sistema de producción a evaluar
 La investigación se realizó en una parcela experimental localizada en
Estación Dimas, San Ignacio, Sinaloa, en las siguientes coordenadas: N 23°
46’ 27.37’’ W 106 46’ 43.54 34 msnm (metros sobre el nivel del mar).
 Con un rango de temperaturas de 10-26 °C (grados centígrados),
precipitación de 700-1 300 mm.
 Clima cálido subhúmedo, con lluvias en verano de menor humedad
(36.30%), semiseco muy cálido y cálido (29.0%), semicálido subhúmedo
con lluvias en verano de mayor humedad (12.72%), semicálido subhúmedo
con lluvias en verano de humedad media (9.22%), cálido subhúmedo con
lluvias en verano de humedad media (7.05%), templado subhúmedo con
lluvias en verano de mayor humedad (5.06%) y cálido subhúmedo con
lluvias en verano de mayor humedad (0.65%).
 Suelo dominante Phaeozem (27.38%), Leptosol (26.94%), Luvisol
(18.47%), Regosol (14.45%), Vertisol (5.85%), Cambisol (4.65%), Fluvisol
(1.53%), Umbrisol (0.47%), Solonchak (0.05%) y Gleysol (0.03%).
 Estación Dimas está clasificada con un relieve de llanura, y vegetación tipo
selva.
213 Figura 3. Localización de la parcela experimental en Estación Dimas
El uso potencial de la tierra para la agricultura está dividido en agricultura
manual estacional (26.11%), para la agricultura con tracción animal continua
(5.71%), para la agricultura mecanizada continua (3.01%), para la agricultura con
tracción animal estacional (0.09%) y no apta para la agricultura (65.08%).
El sistema en estudio es la cadena de producción de biodiesel, desde la
producción de semillas, el procesado del aceite, conversión del aceite a biodiesel y
transporte (Figura 4), dividiéndose en tres unidades de proceso:
1. Fase agrícola (producción de semillas: preparación del terreno, siembra,
fertilización, aplicación de agroquímicos y cosecha).
2. Extracción y refinación (Producción de aceite refinado: molido y
extracción por solvente).
3. Transesterificación (producción de biodiesel).
214 FASE AGRÍCOLA
•ELECTRICIDAD
•COMBUSTIBLES
•PLAGUICIDAS
•FERTILIZANTES
PRODUCCIÓN
DE Jatropha
SEMILLA DE
Jatropha
EMISIONES DIRECTAS
RESIDUOS
CO-PRODUCTOS
•BIOMASA
(CÁSCARA DE FRUTO,
MADERA DE PODA)
TRANSPORTE
EXTRACCIÓN Y REFINACIÓN
•ELECTRICIDAD
•COMBUSTIBLES
•SOLVENTE
PRODUCCIÓN
DE ACEITE
Jatropha
ACEITE DE
Jatropha
EMISIONES DIRECTAS
RESIDUOS
CO-PRODUCTOS
•HARINA
•PELLETS
(TESTA
DE
SEMILLA
Y
CÁSCARA DE FRUTO)
TRANSPORTE
TRANSESTERIFICACIÓN
•ELECTRICIDAD
•COMBUSTIBLES
•SOLVENTES
•REACTIVOS
EMISIONES DIRECTAS
PRODUCCIÓN
DE BIODIESEL
Jatropha
TRANSPORTE Y
DISTRIBUCIÓN
RESIDUOS
CO-PRODUCTOS
•GLICERINA
Figura 4. Definición del sistema en estudio.
La validez espacial del estudio es el estado de Sinaloa específicamente la
localidad de Estación Dimas, San Ignacio.
La escala temporal propuesta es de 5 años a partir del 2011 hasta el 2016
para la producción de aceite de Jatropha curcas para elaborar al menos 40
millones de litros de bioturbosina para aeronaves de México, por mandato
establecido en la Ley de promoción y desarrollo de los bioenergéticos en vigor
desde el 2008.
Selección de indicadores estratégicos y medición y monitoreo de
indicadores
En este estudio se evalúa el impacto de la producción de aceite y biodiesel
siguiendo las tecnologías empleadas a nivel internacional y los impactos
ambientales asociados a los coproductos.
Para definir la condición de los indicadores, se ha elaborado una escala de
1 a 5, con los siguientes valores de cada indicador: 1. Muy bajo; 2. Bajo; 3.
Moderado; 4. Alto; 5. Muy alto.
La numeración y el orden que tienen los indicadores en las matrices de
análisis no indican un orden de prioridad.
Para analizar el impacto ambiental se tomaron en cuenta 100 puntos
(Cuadro 1).
215 De 80 a 100 puntos se consideró un alto impacto ambiental (alto beneficio);
de 60 a 80 puntos un impacto ambiental medio (medio beneficio); y menor a 60
puntos un bajo impacto ambiental (bajo beneficio).
Cuadro 1. Impacto ambiental y socioeconómico.
INDICADOR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
ESCALA
Ambiental
Disminución o detención de proceso de deterioro
Restauración o rehabilitación de ecosistema
Aumento de área de producción sostenible
Desarrollo de técnica de producción sostenible
Incremento de conservación in situ
Incremento de conservación ex situ
Acceso y transferencia tecnológica
Desarrollo de conocimientos científicos
Establecimiento de sistemas de producción sostenible
Incremento de especies y/o población de flora y fauna
Incremento de fertilidad del suelo
Mejora belleza paisajística
Incremento de tipos de cultivos
Incremento de la productividad
Incremento de producción
Disminución de la erosión
Combinación de métodos tradicionales con innovación
Disminución de tala y caza en el bosque
Se detiene o disminuye contaminación
Desarrollo de biotecnología
Socioeconómico
Número de beneficiarios directos
Empleos fortalecidos o generados
Aumento de la producción
Aumento del ingreso familiar promedio anual
Uso de materias primas nacionales
Ahorro de divisas
Generación de valor agregado
Disminución de intermediarios
Efecto demostrativo en la comunidad
Incremento de la participación comunitaria
Cambio positivo en valores, comportamientos y prácticas respecto al
ambiente
Mejoramiento en la satisfacción de necesidades familiares básicas de
alimentación, salud, vivienda, educación, vestido, como supuesto del
aumento de los empleos e ingresos
Incremento de autoestima
Participación y beneficio de las mujeres
1
2
3
4
5
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x
Para el impacto económico se valoraron 60 puntos (Cuadro 1). De 40 a 70
puntos se considera un alto impacto económico (alto beneficio); de 20 a 40, un
impacto económico medio (medio beneficio) y menor a 20 puntos un bajo impacto
económico (bajo beneficio).
Análisis de resultados
La suma de puntos para la variable impacto ambiental fue de 93, por lo que se
consideró un impacto ambiental alto (alto beneficio ambiental) a corto plazo, en
suelos sin cobertura vegetal, el cultivo puede llegar a tener una función importante
al proteger la superficie y regular los procesos biológicos y fisicoquímicos.
216 En India y África el árbol de J. curcas se usa como cerca viva para proteger
otros cultivos del ganado, también se usa en medicina tradicional y como
fertilizante orgánico.
El árbol reduce la erosión del suelo al ser sujetado fuertemente por las
raíces adventicias y laterales más superficiales que lo protegen del viento y del
lavado durante la temporada de lluvias, facilitando también la infiltración del agua y
la humedad disponible y reduciría la pérdida de agua por evaporación; se
incrementaría también el contenido de materia orgánica en la capa superficial,
aspecto que favorecería la estructura y fertilidad del suelo.
El cultivo de J. curcas permite la reutilización de campos abandonados por
no ser aptos para cultivos alimenticios y al mismo tiempo los órganos senescentes
de la planta se incorporan al suelo mejorando su nivel de nutrición.
El uso de biodiesel elaborado a partir del aceite de J. curcas, disminuye
más de 85% de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y otros gases de
efecto invernadero comparado con el uso del petrodiesel.
Cada una de las partes de la planta tiene un gran poder calorífico que
podría ser utilizado para la calefacción y cocinado de alimentos.
En el impacto socioeconómico se obtuvo un total de 69 puntos; por lo que
se considero un alto impacto (altos beneficios).
La implementación del cultivo de J. curcas en zonas marginadas ofrece
oportunidades de empleo a las personas de las comunidades rurales; además, la
vida productiva de esta especie es larga con bajos costos de mantenimiento, por
lo que los gastos de inversión son recuperados rápidamente.
Con el adecuado desarrollo tecnológico se puede explotar el uso integral de
la planta en diversos procesos, dándole valor agregado al cultivo.
El aceite de la semilla tiene las propiedades adecuadas para ser procesado
a biodiesel, el cual favorecerá el desarrollo económico del país y a su vez
disminuirá la dependencia del petróleo.
Conclusiones y recomendaciones
En general, las condiciones ambientales de Sinaloa van acordes a los
requerimientos de J. curcas y se vislumbra un beneficio social, ambiental y
económico con su producción.
Aunque en otras partes del mundo existen éxitos y fracasos en el
aprovechamiento la planta, hay que realizar estudios locales para analizar su
respuesta en adaptación y rendimiento.
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218 Sosa Segura. 2011. Descripción fenológica, física y química de seis
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grado de maestro en ciencias. CIAD.
219 Análisis de variables críticas en el proyecto
Joel Gutierrez Antonio
DESAFÍOS DE LA JATROPHA
Mientras la Jatropha ha crecido en el medio silvestre por décadas, su cultivo en
una manera organizada empezó hace pocos años, empezando en el 2003. Como
resultado, los detalles del cultivo de Jatropha y sus desafíos no son
completamente conocidos y entendidos. Sin embargo, en los últimos 2-3 años,
algunos factores y detalles han emergido sobre estos desafíos. Algunos desafíos
potenciales incluyen:
 Lagunas de conocimiento- El escalamiento del cultivo de Jatropha es un
nuevo fenómeno y hay un gran número de incertidumbre sobre el manejo
del cultivo y su mantenimiento, especialmente en el contexto de uso óptimo
de recursos y los requisitos de entrada. La falta de conocimiento es uno de
los desafíos más serios que enfrenta la industria. Situación que se ha
mejorado con el actual proyecto pero que aún requiere de aplicar los
conocimientos desarrollados.
 Campos inconsistentes- El rendimiento de la semilla es uno de los
aspectos más importantes para determinar la viabilidad económica de la
industria de la Jatropha. Se han reportado grandes variaciones en el
rendimiento de la semilla, algunas de las cuales han sido más bajas de los
esperado (tan bajas como 500 kg de semillas por ha/año después del
cuarto año, comparada con 5 toneladas proyectadas). Esta inconsistencia e
incertidumbre en los rendimientos es un desafío serio para la industria ya
que representa uno de los mayores riesgos para los inversionistas.
 Impactos ecológicos- Siempre hay algunos impactos ecológicos con
cualquier mono-cultura tal como se tuvo con la caña de azúcar, cítricos y
hortalizas. Las especies de fauna silvestre puede ser desplazadas o
atraídas a cultivos de Jatropha curcas. Los científicos son aprehensivos que
grandes escalamientos del cultivo de Jatropha dañara la biodiversidad a
largo plazo.
 Naturaleza higroscópica del aceite de Jatropha- El aceite absorbe agua
y necesita recubrimiento de nitrógeno en tanques de acero. El aceite tiene
la tendencia de degradarse rápidamente, particularmente si no se trata
propiamente a través de la cadena de suministro. Por lo tanto, desde el
momento de la expulsión, el aceite tiene que ser mantenido en condiciones
de almacenamiento que eviten la degradación indebida. Su exposición al
aire y humedad debe de ser mínima, por eso surge la necesidad de recubrir
los tanques de almacenamiento con nitrógeno.
 Degradación de la semilla- Las semillas de Jatropha se degradan
relativamente rápido, y por lo tanto se debe de almacenar y manejar
cuidadosamente. En ambientes cálidos y húmedos. La degradación de las
semillas puede ser rápida. Hasta en países como el Reino Unido, el cual
tiene un clima relativamente frio, el almacenamiento de las semillas podría
ser un problema.
220  Uso del agua- Algunos estudios han sugerido que la Jatropha consume
más agua por galón de biocombustibles producidos que cualquier otro
cultivo de combustibles. Sin embargo, estos estudios son iniciales y se
requieren más datos e información para confirmar esto.
ANÁLISIS FODA
FORTALEZAS
 El proyecto representa una gran oportunidad para productores e
inversionistas del cultivo para el rescate de la zona serrana marginada en el
noroeste de México especialmente para los agricultores comunales y
ejidatarios
 Aprovechamiento de los subproductos del cultivo no sólo para la producción
del biodiesel, como harinas y pellets energéticos y la venta del aceite al
mercado.
 Existencia de apoyo del CONAFOR a la plantación de Jatropha curcas en
México dentro del programa de plantaciones agroforestales en cultivos
desde 20 hasta 500 ha.
 Múltiples empresas a nivel internacional y nacional realizando
investigaciones relacionadas al cultivo de Jatropha para la detección de
nuevas oportunidades para el tratamiento del cultivo o el aprovechamiento
de los subproductos.
 Proximidad con el mercado de EUA, uno de los principales consumidores
de biodiesel a nivel mundial, y el potencial de comercialización del
aceite/biodiesel hacia este mercado
 Variedad de la semilla de Jatropha no tóxica mexicana ya que presenta un
potencial extraordinario para el uso de la harina como alimento para
animales sin considerar los costos de detoxificación de la planta.
 Uso del cultivo para la producción de bioturbosina en empresas mexicanas
de aviación como Aeroméxico e Interjet ha reavivado el interés de producir
el cultivo en México tanto en empresas como el entidades de gobierno de
diferentes estados del país
OPORTUNIDADES
 Los nuevos desarrollos que han surgido a partir del cultivo de Jatropha y su
potencial de crecimiento y demanda en el mercado, como son los pellets, la
harina, el Biodiesel y la glicerina con el nuevo proceso en continuo
 El área de oportunidad que representa la variedad no tóxica de Jatropha
curcas para el desarrollo de nuevos productos comestibles.
 A nivel global, hay una necesidad de coordinar el desarrollo de
biocombustibles y un sistema internacional de reservas de alimentos para
proteger a los más pobres. Para cumplir con los objetivos favorables, se
necesita mejorar el apoyo internacional para la investigación de Jatropha.
 Aprovechar la oportunidad que representa la Jatropha para hacer frente a la
política, las restricciones regulatorias y de inversión pública que puedan
afectar el desarrollo agrícola. Los biocombustibles deben integrarse en un
221 marco más amplio de la inversión en infraestructura rural y el capital
humano.
 Las plantaciones a gran escala deben ser promovida para ir en forma
creciendo en forma incremental como parte de la estrategia del proyecto
para generar empleo e ingresos a las zonas rurales.
 La oportunidad de nuevos desarrollos de alimentos para animales obtenidos
a partir de la harina de Jatropha curcas para aves, camarones, rumiantes y
peces.
 Oportunidad de exportar productos como los pellets energéticos, incluso el
aceite para obtener el mejor precio de mercado
DEBILIDADES
 El comportamiento del cultivo puede variar según las condiciones del suelo
y clima, que son factores que aún no se tienen bien determinados para
alcanzar los mejores rendimientos.
 El cultivo de la Jatropha a pesar de su incremento en su cultivo es
relativamente poco conocido y su vez no hay una gran de expertos en el
tema material tanto a nivel mundial como en México.
 El cultivo de la Jatropha puede ser cuestionado al no ser tóxico por competir
con otros cultivos que actualmente son comestibles como el maíz, ya que la
mayoría de la Jatropha a nivel mundial es tóxica por lo tanto no sustituye
área de cultico que se emplean para sembrar productos para alimentos.
 La cantidad óptima de agua que se requiere es aún desconocida. La
experiencia ha demostrado que la Jatropha es un cultivo resistente al déficit
hídrico, aunque no se sabe exactamente cuánta agua necesita para su
productividad óptima.
 Las plagas y enfermedades también es un punto de alerta. En México los
cultivos con dos años de producción han presentado problemas de damping
off, cortamiento de tallo y plagas como la araña roja y saltamontes.
 No existe en México una cadena productiva establecida del cultivo. Se
tienen identificados pocos productores y empresas relacionadas con
Jatropha pero aún los eslabones de la cadena productiva se encuentran en
fase de desarrollo.
AMENAZAS
 Falta la de apoyo para el desarrollo de esta oportunidad de negocio que
representa el proyecto que se ha venido ejecutado para productores e
inversionistas del cultivo, y el valor económico que se generaría para el
rescate de la zona serrana marginada en el noroeste de México.
 Reducción del margen de ganancias debido al incremento de costos por
factores externos y de una mala asesoría y apoyo técnico para lograr los
rendimientos esperados.
 No efectuar una adecuada promoción y difusión del proyecto y sus
beneficios a los potenciales inversionistas
222  El cultivo de la Jatropha puede tener un impacto negativo sobre la
biodiversidad a medida de que las plantaciones substituyen a los
ecosistemas naturales.
 La reducción de apoyos por parte de la CONAFOR que existen actualmente
para el cultivo de Jatropha por la falta de buenos resultados en los
rendimientos del cultivo en México y la baja solicitud de apoyos que se han
presentado en los últimos años.
 El uso de tierras para el cultivo de Jatropha en lugar de cultivos alimentarios
puede amenazar la seguridad alimentaria en lugares con escasez de
espacios para el cultivo.
DESARROLLO DE LA CADENA PRODUCTIVA Y ESCALAMIENTO
En el primer esquema se presenta un proceso para la producción de fruto y
semilla de Jatropha curcas en donde se inicia desde la obtención de la semilla
para la siembra hasta la recolección del fruto y la semilla para su venta. El
establecimiento de la cadena productiva del cultivo tiene como finalidad promover
el desarrollo de pequeños y medianos productores del noroeste de México que
puedan resultar beneficiados en el escalamiento del proyecto.
Figura 2. Cadena productiva para la producción de semilla y fruto.
 Obtención de materias primas: Considera la obtención de la semilla
Jatropha curcas, variedad cultivada en México no tóxica al mejor precio.
 Viveros: Considera el cuidado de las características fitosanitarias de la
planta relacionadas con su calidad. En el Anexo B se presentan los costos
que se alcanzaron como referencia en la producción de plantas en charolas
y bolsas
 Cosecha: Considera la preparación, trasplante, cuidados de la planta,
cosecha de fruto y fruto deshidratado y mantenimiento del cultivo. En este
eslabón la supervisión del proceso de crecimiento y documentación de
resultados serán de gran importancia para los resultados finales. Algunos
de los factores que pueden afectar este proceso son las plagas y
enfermedades, tipos de riego, salud de la planta, clima, etc.
 Recolección de la semilla y frutos: Considera la recolección,
manipulación, almacenaje y tratamiento de la semilla y frutos obtenidos a
partir del cultivo.
 Comercialización: Considera la búsqueda de compradores potenciales del
fruto y la semilla de Jatropha y su comercialización a partir del
establecimiento de convenios con interesados.
223 El segundo esquema está enfocado en el procesamiento de la semilla para
la obtención de subproductos como harinas, pellets y aceite.
Figura 3. Cadena productiva del procesamiento de la semilla.
 Obtención de la semilla y fruto: considera la compra de la semilla y fruto
al mejor precio a productores de Jatropha en campo o a través de
intermediarios.
 Procesamiento: Para el caso del fruto se considera su deshidratación para
la obtención de cáscara y la obtención de almendra y testa a partir de la
semilla.
 Pellets, harina y aceite: A partir de los subproductos obtenidos se obtienen
pellets a partir de la cáscara y harina y aceite a partir de la almendra.
 Comercialización: Considera la búsqueda de compradores potenciales de
los productores obtenidos y su comercialización a partir del establecimiento
de convenios con interesados.
El tercer esquema describe la cadena productiva para la obtención de
biodiesel y glicerina a partir del aceite de Jatropha como una alternativa más
enfocada a ser realizada por grandes empresas o inversionistas con el capital
disponible.
Figura 4. Cadena productiva para la producción de biodiesel.
 Obtención de aceite: Considera la compra del aceite al mejor precio a
procesadores de semilla de Jatropha.
 Instalación de Plantas Industriales: Considera el escalamiento e
instalación de una planta para la producción continúa de biodiesel.
 Producción de Biodiesel: Proceso en continuo para la obtención del
Biodiesel con calidad internacional
 Recuperación de Glicerina: Considera la producción y manejo de la
glicerina.
 Comercialización: Considera la comercialización del biodiesel para
mezclas o uso directo en camiones de transporte de pasajeros o
224 mercancía, y la glicerina para la producción de jabones, emulsionantes,
textiles, lacas, químicos, etc.
Adicional a los diagramas presentados se encuentran los proveedores de
insumos, fertilizantes, plaguicidas, equipos de maquinaria agrícola que son muy
relevantes en el fortalecimiento de la cadena productiva de la Jatropha
Y por otra parte existe la posibilidad de que en la cadena se integre en forma
integral con inversionistas a gran escala que cultiven la Jatropha Curcas e
implementen todos los procesos para la venta de los productos
ANÁLISIS FINANCIERO
En la actualidad, las inversiones en Jatropha están ocurriendo en un amplio rango
de escalas. Como se ha mostrado anteriormente en la figura 13, esto varía de
pequeña escala (menos de 5 hectáreas), a escala comercial (menos de 1000
hectáreas) y grandes (más de 1000 hectáreas). Teniendo en cuenta los datos
actuales, parece que existen oportunidades para los pequeños empresarios, así
como para explorar grandes inversiones en Jatropha. El importe exacto de la
inversión (ya sean pequeñas o grandes) dependerá de factores como el país y la
región, los subsidios gubernamentales y las inversiones, y otros factores
relacionados.
En el presente proyecto que tiene como objetivo el permitir el desarrollo de la zona
serrana marginada del Noreste de México con el desarrollo sustentable de la
cadena productiva agroindustrial de la Jatropha Curcas, se han analizado
diferentes tipos o modelos de negocio que pueden ser aplicables para la creación
de cultivos de pequeña escala y de gran escala así como para la generación de
empresas agroindustriales que puedan procesar el fruto de la Jatropha Curcas
permitiendo una mayor participación de potenciales inversionistas y no sólo de los
grandes inversionistas que pueden tener un fuerte impacto en el desarrollo del
cultivo y sus co-productos, sino de una serie de empresas que puedan invertir en
menores escalas y que permitan el desarrollo de la cadena productiva que dé
como consecuencia un incremento en el cultivo y aplicaciones de la semilla de la
Jatropha y sus co-productos. La base de los cálculo de los tres modelos son las
siguientes composiciones así como los rendimientos que se proporcionaron para
el cultivo en Kg/Ha tanto en temporal como en riego
225 Para lo anterior se han planteado tres modelos de negocio
1. Integral o global desde el cultivo de la planta y el uso del paquete agronómico,
pasando por la producción de coproductos como el pellet, la harina para alimentos
balanceados de animales y la producción industrial del Biodiesel y la Glicerina
utilizando el aceite producido durante el proceso de prensado de la almendra de la
Jatropha Curcas.
En este modelo como se podrá revisar se requieren inversiones importantes ya
que no sólo se invierte en una planta industrial para la producción del Biodiesel
sino también en el establecimiento del cultivo y en los equipos necesarios para la
producción de productos como pellets y harina para alimentos balanceados, este
tipo de modelo es el que generalmente se busca impulsar por la importante
generación de empleos, niveles de inversión en la región y generación de ventas
que redunda en un crecimiento económico, aunque como se podrá observar es
altamente dependiente del costo de la semilla y la inversión suele recuperarse en
el mediano o largo plazo además de que los precios de la semilla resultan no ser
tan atractivos para los agricultores
2. Por paquetes tecnológicos, en donde el primero consiste en el establecimiento
del cultivo en diferentes cantidades de hectáreas y que suministrarán la materia
prima esencial, el fruto de la Jatropha a otro paquete tecnológico en donde se
toma la semilla, se procesa o transforma y se obtienen productos con las
tecnologías desarrolladas como pellets energéticos a partir de la Biomasa
generada y con la almendra se puede obtener el aceite, mientras que mediante
un procesamiento de la pasta obtenida en el proceso de prensado se produciría
harina para alimentos balanceados, porque la semilla de la Jatropha no es tóxica
lo cual ha quedado ampliamente demostrado con los resultados obtenidos en el
proyecto. Y por último el aceite obtenido que se puede emplear para la producción
de Biodiesel y Glicerina como subproducto del proceso para su venta al mercado.
En este modelo se pueden tener cultivos de menor escala en lugares diferentes y
que pueden ser quienes suministren el fruto de la Jatropha con inversiones
menores al proyecto global, que permitirían ir generando un ecosistema en donde
se pueda tener un número mayor de zonas cultivadas, al mismo tiempo se
requiere de inversionistas con los suficientes recursos para poder instalar una
pequeña planta procesadora de la Biomasa y la almendra que también pueden ser
226 varias empresas en la región e igualmente inversionistas industriales que puedan
construir y operar una planta de Biodiesel que además es posible usar en distintas
capacidades de producción por lo que no se requiere llegar a grandes escalas,
pero si al sumar el conjunto de los cultivos establecidos ya se puede contar con un
tipo de cultivo de escala comercial.
3. Por cada tecnología desarrollada en la que a partir incluso de empresas de
micropropagación o viveros y luego el establecimiento de pequeños cultivos que
sean los que permitan el abastecimiento del fruto de la Jatropha para empresas
micro o pequeñas que puedan producir pellets energéticos con la biomasa y con la
almendra otras empresas para producir aceite y harina para alimentos
balanceados, en donde el aceite se puede vender directamente al mercado o bien
si resulta competitivo se pueda emplear para la producción de Biodiesel y
Glicerina.
Este modelo puede permitir un crecimiento de productores del cultivo de la
Jatropha Curcas con un número menor de hectáreas además de permitir la unión
de pequeños agricultores comunales o ejidales en la región y al mismo tiempo la
producción de pellets, aceite y harina en menores escalas pero con rendimientos
atractivos y con un menor nivel de inversión, para poder impulsar este modelo es
necesario el apoyo gubernamental para que los costos de la semilla puedan ser
menores mientras que al mismo tiempo que se impulsa el desarrollo del cultivo así
como la obtención de la semilla, y la producción y venta de los productos que se
extraen de la semilla que se desarrollaron con las tecnologías del proyecto.
Para poder llevar a cabo el análisis financiero de los tres modelos de negocios se
tomaron como base tres tipos de establecimiento del cultivo por temporal, por
riego pero con un menor costo de la planta para el inicio del establecimiento y por
riego con un precio mayor de planta que ofrece como ventaja que se pueden
obtener mejoras en las sobrevivencia de la planta y el crecimiento de sus frutos.
Los datos se obtuvieron directamente de cada uno de los expertos por cada
paquete tecnológico desarrollado y se revisaron costos con los datos que se
presentaron en anteriores capítulos en este reporte.
En los siguientes capítulos se presentarán los costos que se emplearon para cada
modelo con base en la información de los resultados recabados con los expertos
así como el análisis de rentabilidad para cada uno de los modelos de negocio, el
tamaño mínimo de producción en cada caso, los niveles de inversión y el estado
de resultados para una proyección financiera a 10 años para cada caso
227 MODELO DE NEGOCIO 1
Figura 5. Modelo de negocio 1.
REPORTE DE COSTOS
Tabla 1. Reporte de costos para cultivos por temporal.
ESTABLECIMIENTO
COSTO
Consumo/ton
UNITARIO
1500
Aclareo de Vegetación
300
Surcado
300
Traslado de plantas al
terreno de plantación
150
Diseño, marcaje y trasplante
6
Compra de plantas a 6
pesos en un 3X2 1600
TOTAL ESTABLECIMIENTO
COSTO DE MANEJO DEL CULTIVO
1700
Control de maleza
1500
Control de plagas y
enfermedades
900
Poda
1900
Cosecha
Total
228 Costo año
2
(pesos/Ha)
$
$
$
1,500.00
300.00
300.00
$
$
2,850.00
9,600.00
$
14,550.00
$
$
1,700.00
1,500.00
$ 1,700.00
$ 1,500.00
$
$
$
900.00
1,900.00
6,000.00
$ 1,200.00
$ 1,900.00
$ 6,300.00
Tabla 2. Reporte de costos para producción pellet cultivo temporal.
COSTO PRODUCCIÓN PELLET
costo de la semilla
descascarillado
Costo energía eléctrica
Costo de empaque (ton)
Costo Total ($ pesos/ton)
Costo Total ($ pesos/Kg)
Precios
Consumo costo
Unitarios
unitario
total
$1,400.00
588
588
150
1 $150.00
1.9
50
$95.00
7
50 $350.00
1183
1.18
Tabla 3. Costo de pasta y aceite.
COSTO DE PASTA Y ACEITE
costo de la semilla ($/Ton)
costo de procesamiento
semilla para aceite y pasta
costo de tratamiento de pasta
para harina
Costo energía eléctrica aceite
pasta
Costo energía eléctrica harina
Costo de empaque harina (ton)
Costo Variable (pesos/ton)
Costo Variable (pesos/kg)
Costo Mantenimiento
(pesos/Kg)
Costo total variable de aceite y
harina de Jatropha ($/Kg)
Costo Variable de aceite de
Jatropha ($/l)
$1,400.00
780
ACEITE
HARINA
420
$420.00
$392.00
1
$780.00
910
1
1.9
80
1.9
7
150
50
$-
$910.00
$152.00
$285.00
$350.00
$1,352.00 $1,937.00
$1.35
1.94
0.03
0.04
1.38
1.53
229 1.98
Tabla 4. Costo variable para biodiesel y glicerina.
COSTO VARIABLE PARA
BIODIESEL Y GLICERINA
Costo Variable reacción
Precios
Consumo costo
Unitarios
unitario
total
1.53
1.15
1.76
Aceite de Jatropha ($/l)
8.36
0.16
1.34
Metanol anhidro ($/l)
15
0.009
0.14
hidróxido de potasio ($/kg)
1.65
0.55
0.91
energía eléctrica (KWh)
4.14
subtotal
Costo variable refinación
13.74
0.01
0.14
catalizador para adsorción (kg)
12.5
0.2
2.50
Gas LP (kg)
1.65
1.4
2.31
Energía Eléctrica (Kw)
4.95
subtotal
TOTAL COSTO VARIABLE
9.09
($/Kg)
Tabla 5. Reporte de costos para cultivos por riego.
ESTABLECIMIENTO
COSTO
Consumo/ton Costo año
UNITARIO
2
(pesos/Ha)
1500
$1,500.00
Aclareo de Vegetación
300
$300.00
Surcado
300
$300.00
Traslado de plantas al
terreno de plantación
150
$2,850.00
Diseño, marcaje y
trasplante
6
$9,600.00
Compra de plantas a 6
pesos en un 3X2 1600
11250
$11,250.00
sistema de riego
Subtotal
$25,800.00
COSTO DE MANEJO DEL
CULTIVO
Control de maleza
Control de plagas y
enfermedades
Poda
Cosecha
Riego
Subtotal
1700
1500
$1,700.00
$1,500.00
$1,700.00
$1,500.00
900
1900
1200
$900.00
$1,900.00
$1,200.00
$7,200.00
$1,200.00
$2,600.00
$1,600.00
$8,600.00
230 Tabla 6. Reporte de costos para producción de pellet por riego.
COSTO PRODUCCIÓN
PELLET
Precios
Unitarios
Consumo
unitario
$2,200.00
costo de la semilla
150
descascarillado
1.9
Costo energía eléctrica
7
Costo de empaque (ton)
Costo Total ($ pesos/ton)
Costo Total ($ pesos/Kg)
924
1
50
50
costo
total
($/ton)
924
$150.00
$95.00
$350.00
$1,519.00
1.52
Tabla 7. Costo de pasta y aceite.
COSTO DE PASTA Y ACEITE
costo de la semilla
costo de procesamiento semilla
para aceite y pasta
costo de tratamiento de pasta
para harina
Costo energía eléctrica aceite
pasta
Costo energía eléctrica harina
Costo de empaque harina (ton)
Costo Variable (pesos/ton)
Costo Variable (pesos/kg)
Costo Mantenimiento (pesos/Kg)
Costo total variable de aceite y
harina de Jatropha ($/Kg)
Costo Variable de aceite de
Jatropha ($/l)
2,200.00
780.00
ACEITE HARINA
660
660.00
616.00
1
780.00
910
1
0.00
1.9
80
152.00
1.9
7
150
50
1592.00
1.59
0.03
1.62
1.80
231 $910.00
285.00
350.00
2161.00
2.16
0.04
2.20
8. Costo variable para biodiesel y glicerina.
COSTO VARIABLE PARA BIODIESEL
Y GLICERINA
Costo Variable reacción
Aceite de Jatropha ($/l)
Metanol anhidro ($/l)
hidróxido de potasio ($/kg)
energía eléctrica (KWh)
subtotal
Costo variable refinación
catalizador para adsorción (kg)
Gas LP (kg)
Energía Eléctrica (Kw)
subtotal
TOTAL COSTO VARIABLE ($/Kg)
Precios
Consumo costo
Unitarios unitario
total
1.80
1.00
1.80
8.36
0.16
1.34
15.00
0.01
0.14
1.65
0.55
0.91
4.18
13.74
12.50
1.65
0.01
0.20
1.40
0.14
2.50
2.31
4.95
9.13
|Para poder hacer las proyecciones financieras se tomaron los costos del
segundo año para el manejo del cultivo en adelante hasta el año 10, aunque estos
valores podrían modificarse.
INVERSIONES REQUERIDAS
En el caso de la inversión para el modelo 1 a continuación se presenta el costo
para los equipos
232 Tabla 9. Inversiones requeridas de pellets, harina y aceite.
INVERSIÓN PELLETS, HARINA Y ACEITE
Molino
Peletizador
Descascarilladora
Instalación, E.E, partes
TOTAL
Prensa para obtener aceite y pasta
equipo de extrudido
Instalación, E.E, partes
laboratorio
TOTAL DE INVERSIÓN EQUIPO
INVERSIÓN BIODIESEL
Reactor
tanques de acero inoxidable
bombas, reductores de velocidad y variadores
frecuencia
Torre de destilación
Caja de protección de sonido y
electroválvulas
sistema de control automático
Accesorios y conexiones de acero inoxidable
Instrumentación de control, energía eléctrica
Panel de control y PC
Sistema de purificación
Instrumentación del laboratorio de calidad
Subtotal
TOTAL
MONTO ($)
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
240,000.00
280,000.00
350,000.00
90,000.00
960,000.00
400,000.00
1,300,000.00
180,000.00
350,000.00
3,190,000.00
$300,000.00
$168,000.00
$155,000.00
$130,000.00
$45,000.00
$168,000.00
$100,000.00
$
$40,000.00
$100,000.00
$100,000.00
$200,000.00
$1,506,000.00
4,696,000.00
Adicionalmente para el establecimiento del cultivo se requiere $14,500 pesos/ha
por lo que en función del tamaño mínimo de producción se establecerá el monto
total de inversión para el establecimiento del cultivo que en este caso será de
1000 Ha
TAMAÑO MÍNIMO DE PRODUCCIÓN
De acuerdo con los datos de costos e inversión de equipo y establecimiento se
llevó a cabo un análisis financiero con las siguientes condiciones para temporal y
riego.
233 Para cultivo por temporal
Tabla 10. Consideraciones para el estado de resultados para cultivo por
temporal.
CONSIDERACIONES PARA EL ESTADO DE RESULTADOS
$ 19,246,000.00
COSTO EQUIPO Y ESTABLECIMIENTO
$ 1.20
PRECIO DE SEMILLA DE JATROPHA
($/Kg)
1000
total hectáreas sembradas en el análisis
$ 4.25
PRECIO PELLET $/Kg
$ 6.00
PRECIO HARINA $/Kg
$ 15.25
PRECIO BIODIESEL ($/l)
$ 2.50
PRECIO GLICERINA ($/l)
$ 132.00
$ 0.72
costos fijos de cultivo($/Ha), costos fijos
Biodiesel ($/l)
$ 128.00
$ 31,000.00
Costos Fijos Totales Pellets, Harina
incluye Gastos de ventas/Ha y renta de
nave industrial
El valor del precio del Biodiesel se tomó a partir del reporte de SAGARPA
del año 2012 de $1.22USD/litro. No se tomó la inversión del capital para construir
una nave industrial sino la posibilidad de rentar naves industriales en la región.
De las proyecciones financieras se pudo determinar que comprando la
semilla a $1.20/Kg se puede reducir a una producción mínima de 900 Ha pero el
valor del VPN es tres veces menor que con 1000 Ha en donde se obtiene un VPN
de $ 1,144,965 aunque en ambos casos se tiene un retorno de inversión o
Payback de 7 años y con 1000 hectáreas un nivel de ventas en 10 años de $
371,299,149 millones de pesos que significan alrededor de $29,700,000 millones
de USD.
234 Para Cultivo por Riego
Tabla 11. Consideraciones para el estado de resultados para cultivo por
riego.
CONSIDERACIONES PARA EL ESTADO DE RESULTADOS
$ 33,546,000.00
COSTO EQUIPO E INSTALACIÓN
$ 1.95
PRECIO DE SEMILLA DE JATROPHA ($/Kg)
total hectáreas sembradas en el análisis
PRECIO PELLET $/Kg
PRECIO HARINA $/Kg
PRECIO BIODIESEL ($/l)
PRECIO GLICERINA ($/l)
costos fijos de cultivo, costos fijos Biodiesel
Costos Fijos Totales Pellets y Harina Aceite,
incluye Gastos de ventas/Ha y renta de nave
industrial
1,000.00
$ 4.76
$ 6.00
$ 15.25
$ 2.50
$ 132.00
$ 128.00
$ 0.72
$ 31,000
En este caso se puede tener un mínimo de cultivo de 900 a 1000 Ha con un
costo de semilla de $1.95 pesos/Kg, aunque con 1000 Ha se obtiene un mayor
VPN y una TIR del 18%, una de las bases de este análisis es el costo de la planta
para el establecimiento a $6 pesos porque cuando se incrementa el costo a $14.5
más el manejo del cultivo no es factible este modelo integral ya que con 1000 Ha
no se obtienen resultados positivos ni retorno a 10 años.
Se debe mencionar que aún con el cultivo por riego en mejores condiciones
el Payback es de 7 años lo que muestra que este modelo es para obtener
resultados a mediano y largo plazo.
Por otra parte tomando en cuenta las consideraciones se tendría una venta
a 10 años de
$555.3 millones de pesos que representan alrededor de $44.4
millones de USD
PROYECCIONES FINANCIERAS A 10 AÑOS
A continuación se presentan dos tablas una para el cultivo de temporal y otra para
el cultivo de riego en donde se muestra el estado de resultados para la proyección
financiera del modelo 1 en donde se muestran los resultados de ventas, costos
variables, costos fijos, depreciación, pago de impuestos así como las utilidades
con el tiempo y el flujo que se genera así como el flujo acumulado.
235 ESTADO DE RESULTADOS MODELO INTEGRAL PARA
PRODUCCIÓN PELLETS HARINA BIODIESEL Y GLICERINA CULTIVO TEMPORAL
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
$19,246,000
Dep'n acum.
$19,246,000
$1,924,600
$3,849,200
$5,773,800
$7,698,400
$9,623,000
$11,547,600
$13,472,200
$15,396,800
$17,321,400
Producción semilla por Ha
0
50
992
1,240
2,974
5,652
6,500
6,500
6,500
6,500
TOTAL VENTAS ($/AÑO)
$0
$503,006
$9,979,645
$12,474,557
$29,918,816
$56,859,835
$65,390,822
$65,390,822
$65,390,822
$65,390,822
Ventas Pellet por Ha ($/año)
$0
$179,750
$3,566,230
$4,457,788
$10,691,500
$20,318,883
$23,367,435
$23,367,435
$23,367,435
$23,367,435
Producción de pellet (Kg/Ha)
0
38
749
937
2,246
4,269
4,909
4,909
4,909
4,909
Ventas Harina por Ha ($/año)
$0
$84,000
$1,666,560
$2,083,200
$4,996,320
$9,495,360
$10,920,000
$10,920,000
$10,920,000
$10,920,000
Producción harina (Kg/Ha)
0
14
278
347
833
1,583
1,820
1,820
1,820
1,820
Ventas Biodiesel por Ha($/año)
$0
$231,294
$4,588,878
$5,736,097
$13,757,381
$26,145,501
$30,068,251
$30,068,251
$30,068,251
$30,068,251
Producción de Biodiesel (kg/Ha)
0
15
298
372
892
1,696
1,950
1,950
1,950
1,950
Ventas Glicerina por Ha ($/año)
$0
$7,963
$157,978
$197,472
$473,615
$900,091
$1,035,137
$1,035,137
$1,035,137
$1,035,137
Produccion de Glicerina (l/Ha)
0
3
63
79
189
360
414
414
414
414
$40,559,260
C. PRODUCCIÓN ($)
$6,000,000
$6,563,533
$11,528,490
$12,835,613
$21,974,929
$36,089,744
$40,559,260
$40,559,260
$40,559,260
Costos Cultivo de Jaropha por año/Ha
$6,000,000
$6,300,000
$6,300,000
$6,300,000
$6,300,000
$6,300,000
$6,300,000
$6,300,000
$6,300,000
$6,300,000
Costo compra de semilla ($)
$0
$60,000
$1,190,400
$1,488,000
$3,568,800
$6,782,400
$7,800,000
$7,800,000
$7,800,000
$7,800,000
Costos variables de pellet ($)
$0
$41,501
$823,380
$1,029,224
$2,468,479
$4,691,272
$5,395,128
$5,395,128
$5,395,128
$5,395,128
Costos variables de harina ($)
$0
$26,861
$532,916
$666,145
$1,597,673
$3,036,331
$3,491,888
$3,491,888
$3,491,888
$3,491,888
Costos variables de Biodiesel ($)
$0
$135,171
$2,681,795
$3,352,243
$8,039,977
$15,279,741
$17,572,243
$17,572,243
$17,572,243
$17,572,243
-$6,000,000
-$6,060,526
-$1,548,845
-$361,056
$7,943,887
$20,770,091
$24,831,562
$24,831,562
$24,831,562
$24,831,562
0%
0%
-16%
-3%
27%
37%
38%
38%
38%
38%
T. COSTOS FIJOS ($)
$60,900
$77,381
$152,387
$224,878
$470,715
$1,068,987
$1,712,587
$1,712,587
$1,712,587
$1,712,587
C. fijos cultivo y Biodiesel ($)
13,200
26,400
39,600
52,800
66,000
92,400
132,000
132,000
132,000
132,000
C Fijos Pellets, Harina ($)
47,700
50,981
112,787
172,078
404,715
976,587
1,580,587
1,580,587
1,580,587
1,580,587
UAFIR O EBIT ($)
-$7,985,500
-$8,062,507
-$3,625,831
-$2,510,534
$5,548,572
$17,776,503
$21,194,375
$21,194,375
$21,194,375
21,194,375
Depreciación pesos
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
$1,924,600
UAFIRDA O EBITDA ($)
-$6,060,900
-$6,137,907
-$1,701,231
-$585,934
$7,473,172
$19,701,103
$23,118,975
$23,118,975
$23,118,975
$23,118,975
#¡DIV/0!
-1220%
-17%
-5%
25%
35%
35%
35%
35%
35%
$0
$0
$0
$0
$0
$4,977,421
$5,934,425
$5,934,425
$5,934,425
$5,934,425
-$7,985,500
-$8,062,507
-$3,625,831
-$2,510,534
$5,548,572
$12,799,082
$15,259,950
$15,259,950
$15,259,950
$15,259,950
0%
-1603%
-36%
-20%
19%
23%
23%
23%
23%
23%
-$6,060,900
-$6,137,907
-$1,701,231
-$585,934
$7,473,172
$14,723,682
$17,184,550
$17,184,550
$17,184,550
$17,184,550
MARGEN A VENTAS ($)
% Margen a Ventas
% UAFIRDA
I.S.R.28% de la utilidad
Utilidad neta ($)
% Utilidad
Flujo en pesos ($)
Flujos en pesos:
-$19,246,000
-$6,060,900
-$6,137,907
-$1,701,231
-$585,934
$7,473,172
$14,723,682
$17,184,550
$17,184,550
$17,184,550
$17,184,550
Flujos en pesos acum :
-$19,246,000
-$25,306,900
-$31,444,807
-$33,146,038
-$33,731,972
-$26,258,801
-$11,535,118
$5,649,432
$22,833,982
$40,018,532
$57,203,082
236 Estado de resultados para producción pellets harina biodiesel y glicerina cultivo por riego 1
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
$30,496,000
Dep'n acum.
$30,496,000
$3,049,600
$6,099,200
$9,148,800
$12,198,400
$15,248,000
$18,297,600
$21,347,200
$24,396,800
$27,446,400
Producción semilla por Ha
150
1240
2974
5652
6500
6500
6500
6500
6500
6500
TOTAL VENTAS ($/AÑO)
$1,487,138
$12,474,557
$29,918,816
$56,859,835
$65,390,822
$77,832,177
$77,832,177
$77,832,177
$77,832,177
$77,832,177
Ventas Pellet por Ha ($/año)
$539,249
$4,457,788
$10,691,500
$20,318,883
$23,367,435
$23,367,435
$23,367,435
$23,367,435
$23,367,435
$23,367,435
Producción de pellet (Kg/Ha)
113
937
2246
4269
4909
4909
4909
4909
4909
4909
Ventas Harina por Ha ($/año)
$252,000
$2,083,200
$4,996,320
$9,495,360
$10,920,000
$10,920,000
$10,920,000
$10,920,000
$10,920,000
$10,920,000
42
347
833
1583
1820
1820
1820
1820
1820
1820
Ventas Biodiesel por Ha($/año)
$693,883
$5,736,097
$13,757,381
$26,145,501
$30,068,251
$42,095,551
$42,095,551
$42,095,551
$42,095,551
$42,095,551
Producción de Biodiesel
(kg/Ha)
Ventas Glicerina por Ha
($/año)
Producción de Glicerina (l/Ha)
45
372
892.2
1695.6
1950
2730
2730
2730
2730
2730
$2,007
$197,472
$473,615
$900,091
$1,035,137
$1,449,191
$1,449,191
$1,449,191
$1,449,191
$1,449,191
9
79
189
360
414
580
580
580
580
580
C. PRODUCCIÓN ($)
$8,149,371
$16,448,137
$27,422,872
$44,372,317
$49,739,430
$56,795,908
$56,795,908
$56,795,908
$56,795,908
$56,795,908
Costos Cultivo de Jatropha ($)
$7,200,000
$8,600,000
$8,600,000
$8,600,000
$8,600,000
$8,600,000
$8,600,000
$8,600,000
$8,600,000
$8,600,000
Costo compra de semilla ($)
$292,500
$2,418,000
$5,799,300
$11,021,400
$12,675,000
$12,675,000
$12,675,000
$12,675,000
$12,675,000
$12,675,000
Costos variables de pellet ($)
$160,189
$1,324,225
$3,176,004
$6,035,904
$6,941,503
$6,941,503
$6,941,503
$6,941,503
$6,941,503
$6,941,503
Costos variables de harina ($)
$89,578
$740,515
$1,776,042
$3,375,316
$3,881,732
$3,881,732
$3,881,732
$3,881,732
$3,881,732
$3,881,732
Costos variables de Biodiesel
($)
MARGEN A VENTAS ($)
$407,105
$3,365,397
$8,071,525
$15,339,698
$17,641,195
$24,697,673
$24,697,673
$24,697,673
$24,697,673
$24,697,673
-$6,662,234
-$3,973,581
$2,495,945
$12,487,518
$15,651,392
$21,036,269
$21,036,269
$21,036,269
$21,036,269
$21,036,269
0%
0%
8%
22%
24%
27%
27%
27%
27%
27%
$89,042
$160,559
$370,172
$758,862
$1,184,311
$742,267
$2,298,222
$2,298,222
$2,298,222
$2,298,222
Producción harina (Kg/Ha)
% Margen a Ventas
T. COSTOS FIJOS ($)
C. fijos cultivo y Biodiesel ($)
$26,400
$26,400
$39,600
$52,800
$66,000
$92,400
$132,000
$132,000
$132,000
$132,000
C Fijos Pellets, Harina ($)
$62,642
$134,159
$330,572
$706,062
$1,118,311
$649,867
$2,166,222
$2,166,222
$2,166,222
$2,166,222
UAFIR O EBIT ($)
-$9,800,875
-$4,134,139
$2,125,772
$11,728,656
$14,467,081
$20,294,002
$18,738,047
$18,738,047
$18,738,047
$18,738,047
Depreciación pesos
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
$3,049,600
UAFIRDA O EBITDA ($)
-$6,751,275
-$1,084,539
$5,175,372
$14,778,256
$17,516,681
$23,343,602
$21,787,647
$21,787,647
$21,787,647
$21,787,647
-454%
-9%
17%
26%
27%
30%
28%
28%
28%
28%
$0
$0
$595,216
$3,284,024
$4,050,783
$5,682,321
$5,246,653
$5,246,653
$5,246,653
$5,246,653
$4,134,139.1
3
-33%
$1,530,556
$8,444,632
$10,416,298
$14,611,682
$13,491,394
$13,491,394
$13,491,394
$13,491,394
% Utilidad
$9,800,875.4
4
0%
5%
15%
16%
19%
17%
17%
17%
17%
Flujo en pesos ($)
-$6,751,275
-$1,084,539
$4,580,156
$11,494,232
$13,465,898
$17,661,282
$16,540,994
$16,540,994
$16,540,994
$16,540,994
% UAFIRDA
I.S.R.28% de la utilidad
Utilidad neta ($)
Flujos en pesos:
-$30,496,000
-$6,751,275
-$1,084,539
$4,580,156
$11,494,232
$13,465,898
$17,661,282
$16,540,994
$16,540,994
$16,540,994
$16,540,994
Flujos en pesos acum :
-$30,496,000
-$37,247,275
-$38,331,815
-$33,751,659
-$22,257,426
-$8,791,528
$8,869,753
$25,410,747
$41,951,740
$58,492,734
$75,033,728
237 De acuerdo con las proyecciones financieras a 10 años a continuación se
presenta el resumen de la rentabilidad de este modelo de negocio tanto con cultivo por
temporal como por riego para el cultivo de 1000 Ha que cuando se compara con otros
modelos establecidos en el país en donde la TIR es del orden de un 7% mientras que
para el proyecto se tienen valores de 14% para temporal y 16% para riego
INVERSIÓN TOTAL PARA EL CULTIVO POR TEMPORAL
Tabla 12. Inversión total para cultivo de temporal.
INVERSION
ESTABLECIMIENTO
EQUIPO Y MAQUINARIA AGROINDUSTRIAL
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
MONTO ($)
$ 14,550,000.00
$ 4,696,000.00
$ 13,900,038
$ 33,146,038.48
INVERSIÓN TOTAL PARA EL CULTIVO POR RIEGO
Tabla 13. Inversión total para cultivo de riego.
INVERSION
ESTABLECIMIENTO
EQUIPO Y MAQUINARIA AGROINDUSTRIAL
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
MONTO ($)
$ 25,800,000.00
$ 4,696,000.00
$ 7,835,815
$ 38,331,814.57
A continuación se presentan los resultados de rentabilidad a 10 años con base
en el cultivo de 1000 Ha tanto por temporal como por riego para el modelo de negocio
integral.
Tabla 14. Resultados de rentabilidad a 10 años con base en el cultivo de 1000 Ha
para cultivo de temporal.
Información C.Temporal
VENTAS TOTALES(10 años)
TIR
VPN:
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
238 Resultados
$ 371,299,149
15%
$ 1,144,965
$ 57,203,082
7
7.0%
Tabla 15. Resultados de rentabilidad a 10 años con base en el cultivo de 1000 Ha
para cultivo de riego.
Información C. Riego
Resultados
TOTALES VENTAS (10 años)
$ 555,292,054
TIR
18%
VPN
$ 773,118
UTILIDAD (10 años)
$ 75,033,728
PAY BACK (años)
6
TREMA (Tasa de descuento)
7.0%
De acuerdo con los resultados obtenidos del análisis financiero de este modelo
de negocio se puede concluir que puede ser factible económicamente sin embargo la
inversión requerida es importante, no obstante la utilidad al cabo de los primeros 10
años, si se da el rendimiento esperado con el paquete agronómico, es adecuada, los
parámetros financieros muestran que la TIR es positiva en ambos casos al igual que el
Valor presente neto (VPN) lo cual indica que es factible la inversión. Por otra parte el
Payback o retorno de la inversión es de 7 y 6 años respectivamente situación que se
presenta en la mayoría de los proyectos de Jatropha.
Un factor importante y que se reflejará en los beneficios es que se crearían una
cantidad importante de empleos y el potencial de negocio en este modelos si se llegará
a cultivar al menos 5,000 Ha de riego en un mediano plazo el monto de ventas sería del
orden de $220 millones de USD siendo conservadores en la cantidad de tierra cultivada
con Jatropha.
Por otra parte aunque el costo del precio de la semilla es de $1.95/Kg si se toma
en cuenta la producción de 1000 Ha habría un ingreso a partir del año 5 para el
agricultor del orden de $12675 pesos/Ha que comparativamente con otros modelos a
nivel mundial se encuentra en valores ligeramente superiores similares. Y en el cultivo
por temporal el costo de la semilla a $1.2/Kg no representaría un atractivo para poder
instalar un paquete integral ya que el beneficio para el agricultor sería bajo, sin embargo
aún se debe de revisar el apoyo que se puede obtener de entidades como CONAFOR.
239 MODELO DE NEGOCIO 2
Basado en paquetes tecnológicos como se ilustra en el siguiente diagrama
Figura 6. Modelo de negocio 2.
Tabla 16. Costos del cultivo por riego.
CONCEPTO
Aclareo de Vegetación
Surcado
Traslado de plantas al terreno de
plantación
Diseño, marcaje y trasplante
Compra de plantas a 6 pesos en un 3X2
1600
sistema de riego
TOTAL ESTABLECIMIENTO CULTIVO
CONCEPTO
COSTO UNITARIO
(pesos)
1500
300
300
$1,500.00
$300.00
$300.00
150
6
$2,850.00
$9,600.00
11250
COSTO UNITARIO
(pesos)
1700
1500
900
1900
1200
Control de maleza
Control de plagas y enfermedades
Poda
Cosecha
Riego
COSTO DEL MANEJO DEL CULTIVO*
240 Costo año 1
(pesos/Ha)
$11,250.00
$25,800.00
Costo año 1
(pesos/Ha)
$1,700.00
$1,500.00
$900.00
$1,900.00
$1,200.00
$7,200.00
Costo año 2
(pesos/Ha)
Costo año 2
(pesos/Ha)
$1,700.00
$1,500.00
$1,200.00
$2,600.00
$1,600.00
$8,600.00
REPORTE DE COSTOS
En este análisis se ha tomado en consideración el paquete agronómico por riego con un
menor costo de planta al inicio del establecimiento del cultivo ya que en este caso
como se podrá ver es posible poder vender la semilla en $6 pesos/Kg lo cual permite
una buena rentabilidad para los siguientes paquetes tecnológicos sin embargo en el
cultivo por temporal hasta el momento se obtiene una buena rentabilidad sólo con
precios de $8 a $9 pesos/kg , lo anterior sin considerar por ahora un posible apoyo del
gobierno hacia el cultivo de la Jatropha.
Por lo que se presentan los costos del cultivo para riego con menor costo de planta
para el establecimiento
* A partir del año 3 se toman los mismos valores del año 2 para el análisis financiero
hasta año 10
Como se comentaba anteriormente el análisis financiero del cultivo muestra que a $6
pesos/kg de semilla se tiene un buen nivel de rentabilidad
Con base en lo anterior se tienen los siguientes costos para el paquete de producir
Pellets, Aceite y Harina
Tabla 17. Costos de producción de pellet, aceite y harina.
COSTO DE PRODUCCIÓN DE
COSTO
Consumo
PELLET, ACEITE Y HARINA
UNITARIO
($)
COSTO DE PELLET
costo de la semilla
2520
$6,000.00
Costo de descascarillado
150
1
Costo energía eléctrica
1.9
50
Costo agua
2
130
Costo Variable ($ pesos/ton)
Costo variable ($ pesos/Kg)
Costo Mantenimiento
Costo total
COSTO DE PASTA Y ACEITE
costo de la semilla
$6,000.00
3120
costo de procesamiento semilla para
780
1
aceite y pasta
costo de tratamiento de pasta para
910
1
harina
Costo energía eléctrica aceite pasta
1.9
80
Costo energía eléctrica harina
1.9
150
Costo Variable (pesos/ton)
Costo Variable (pesos/kg)
Costo mantenimiento (pesos/Kg)
Costo Total Aceite y Harina ($/Kg)
241 Costo ($)
Costo ($)
$2,520.00
$150.00
$95.00
$260.00
$3,025.00
$3.03
$0.06
$3.09
ACEITE HARINA
$3,120.00 $2,880.00
$780.00
$-
$910.00
$152.00
$285.00
$4,052.00 $4,075.00
$4.05
4.08
$0.08
0.08
$4.13
4.16
Una vez que se tiene el aceite es posible la inversión de una empresa que instale
una planta de producción de Biodiesel y glicerina por ello se presentan los costos de
este paquete tecnológico
Tabla 18. Costo de producción a partir de aceite de biodiesel y glicerina.
COSTO DE PRODUCCIÓN A
COSTO
Consumo/l Costo ($)
PARTIR DE ACEITE DE
UNITARIO ($)
BIODIESEL Y GLICERINA
Costo Variable reacción
Aceite de Jatropha ($/l)*
4.47
1.15
$ 5.14
Metanol anhidro ($/l)
8.36
0.16
$ 1.34
hidróxido de potasio ($/kg)
15
0.009
$ 0.14
energía eléctrica (KWh)
1.65
0.55
$ 0.91
subtotal
$ 7.52
Costo variable refinación
catalizador para adsorción (kg)
13.74
0.01
$ 0.14
Gas LP (kg)
12.5
0.2
$ 2.50
Energía Eléctrica (KWh)
1.65
1.4
$ 2.31
subtotal
$ 4.95
TOTAL COSTO VARIABLE ($/Kg)
$ 12.47
*Se tomó como base un precio de aceite de 400 USD/ton
Para poder hacer las proyecciones financieras se tomaron los costos del segundo año
para el manejo del cultivo en adelante hasta el año 10
INVERSIONES REQUERIDAS
Para el Modelo de Negocio 2 se presentan desglosadas las inversiones de los equipos
que se requieren para la producción de pellet, aceite y harina y en otro caso de
Biodiesel y Glicerina
Tabla 19. Inversión requerida para la producción de pellet, aceite y harina.
INVERSIÓN PELLETS, HARINA Y
ACEITE
Molino
$ 240,000.00
Peletizador
$ 280,000.00
Descascarilladora
$ 350,000.00
Instalación, E.E, partes
$
90,000.00
SUBTOTAL
$ 960,000.00
Prensa para obtener aceite y pasta
$ 400,000.00
equipo de extrudido
$ 1,300,000.00
Instalación, ee, partes
$ 180,000.00
laboratorio
$ 350,000.00
TOTAL DE INVERSIÓN EQUIPO
$ 3,190,000.00
* La inversión de la descascarilladora se incluyó para
elaborar pellets
242 Tabla 20. Inversión requerida para la producción de biodiesel y glicerina.
INVERSIÓN EQUIPOS HARINA Y ACEITE
Reactor (112,000 l/mes)
$ 300,000.00
tanques de acero inoxidable
$ 168,000.00
bombas, reductores de velocidad y
$ 155,000.00
variadores de frecuencia
Torre de destilación
$ 130,000.00
Caja de protección de sonido y
$
45,000.00
electroválvulas
sistema de control automático
$ 168,000.00
Accesorios y conexiones de acero
$ 100,000.00
inoxidable
Instrumentación de control, energía
$
40,000.00
eléctrica
Panel de control y PC
$ 100,000.00
Sistema de purificación
$ 100,000.00
Instrumentación del laboratorio de calidad
$ 200,000.00
Instalación equipos montaje
$ 120,000.00
Total de equipos
$ 1,626,000.00
* El equipo para la producción de Biodiesel y Glicerina puede
operar 24 horas/día
TAMAÑO MÍNIMO DE PRODUCCIÓN
A continuación se presentan las consideraciones para el caso de la producción del
paquete 1 para producir pellets, aceite y harina.
Tabla 21. Consideraciones para la producción de pellets, aceite y harina.
CONSIDERACIONES PARA EL ESTADO DE RESULTADOS
COSTO EQUIPO E INSTALACIÓN
$3,190,000.00
PRECIO DE SEMILLA DE JATROPHA ($/Kg)
$6.00
PRECIO PELLET $/Kg
$4.25
Hectáreas sembradas
150
PRECIO HARINA $/Kg
6
PRECIO ACEITE $/Kg
$7.80
Costos Fijos incluye Gastos de ventas/Ha incluye la
$544.00
$26,000
renta de nave industrial
Del análisis de rentabilidad de puede comentar que cuando se compra fruto para
la producción de pellets, aceite y harina se obtiene la mejor rentabilidad en 200
hectáreas que corresponderían a 990 toneladas de pellet por año a partir del año 5, se
puede tener un negocio con buena rentabilidad desde 150 hectáreas que es el caso
que se reporta ya que es el escenario más conservador.
En el caso de la producción de Biodiesel y Harina se presentan las siguientes
consideraciones
243 Tabla 22. Consideraciones para la producción de biodiesel y harina.
CONSIDERACIONES PARA EL ESTADO DE RESULTADOS
COSTO EQUIPO E INSTALACIÓN
$1,626,000.00
PRECIO DE ACEITE ($USD/Kg) y ($/Kg)
$0.40
$5.2
Hectáreas necesarias de cultivo
350.00
PRECIO GLICERINA ($/l)
$2.50
PRECIO BIODIESEL ($/l)
$15.25
Costos Fijos incluye Gastos de ventas/Ha y
$1.23
$46,000.00
Renta de Nave Industrial
El precio del Biodiesel se tomó de acuerdo con el reporte de SAGARPA de los
precios del año 2012.
Los análisis financieros muestran que es factible comprar el aceite generado
desde 300 hectáreas sin embargo el de mejor rentabilidad es desde 350, también se
puede ver que si se reduce el precio del Biodiesel de 15.25 a 15 baja el nivel de
rentabilidad pero el análisis financiero muestra aún factible el negocio.
En este paquete la inversión para poder instalar 350 hectáreas de cultivo sería
por parte de los agricultores y pueden ser sumando tierras cultivables entre ejidatarios.
PROYECCIONES FINANCIERAS A 10 AÑOS
Se presentan las dos proyecciones con la mejor rentabilidad a 10 años. En el primer
caso del paquete de producir pellets, aceite y harina con las consideraciones
mencionadas anteriormente y el segundo caso para la producción de biodiesel tomando
en cuenta que la producción de pellet es factible que se puedan alcanzar niveles de
rentabilidad aun vendiendo aceite a 400 USD/ton, es decir son dependientes los
paquetes entre sí y las inversiones se dan en menor escala para poder crear empresas
medianas o incluso grandes.
Adicionalmente se llevó a cabo el análisis financiero en donde se muestra la
variación en el paquete tecnológico de pellets, aceite y harina con diferentes precios de
semilla a $6 y $8 pesos/ kg en función de la venta del aceite a partir de 400 USD/ton e
incluso con un menor valor de precio de pellet del que se puede alcanzar e incluso con
un menor valor del precio del pellet
Figura 7. Análisis financiero del paquete tecnológico de pellets, aceite y harina con un
precio de semilla de $6 pesos/kg.
El análisis de los escenarios se realizaron con los siguientes supuestos:
Precio Semilla ($/Kg): $ 6
Precio de Venta de Pellet y Harina constantes ($/Kg) $3.91 y $6
ANALISIS DE RENTABILIDAD PARA PELLET, ACEITE Y HARINA
100 Ha
200 Ha
300 Ha
HECTAREAS CULTIVADAS
PRECIO ACEITE (Pesos/Kg) TIR 10
VPN *
PAYBACK TIR 10
VPN *
PAYBACK TIR 10
VPN *
PAYBACK
$ 5.2 (400 USD/Ton) 16% -$ 1,260,425.10
7
30%
$ 3,377,263.00
5
40%
$ 7,986,876.90
4
$ 6.5 (500 USD/Ton) 19% -$ 432,210.40
7
34%
$ 5,011,807.00
4
44%
$ 10,438,693.00
4
$ 7.8 (600 USD/Ton) 22%
$ 396,004.40
5
37%
$ 6,646,351.00
4
48%
$ 12,890,509.00
4
$ 9.1 (700 USD/Ton) 24%
$ 1,219,465.20
5
41%
$ 8,280,895.10
4
52%
$ 15,342,325.00
4
$ 10.4 (800 USD/Ton) 27%
$ 2,036,737.20
5
44%
$ 9,915,439.10
4
56%
$ 17,794,141.00
4
* El análisis se llevó a cabo con una tasa de descuento del 7%
244 Figura 8.Análisis financiero del paquete tecnológico de pellets, aceite y harina con un
precio de semilla de $8 pesos/kg.
El análisis de los escenarios se realizaron con los siguientes supuestos:
Precio Semilla ($/Kg): $ 8
Precio de Venta de Pellet y Harina constantes ($/Kg) $3.91 y $6
ANALISIS DE RENTABILIDAD PARA PELLET, ACEITE Y HARINA
100 Ha
200 Ha
300 Ha
HECTAREAS CULTIVADAS
PRECIO ACEITE (Pesos/Kg) TIR 10
VPN *
PAYBACK TIR 10
VPN *
PAYBACK TIR 10
VPN *
PAYBACK
$ 5.2 (400 USD/Ton)
NE
-$ 6,587,329.00
> 10
NE
-$ 6,767,043.00
> 10
NE
-$ 6,946,756.00
> 10
$ 6.5 (500 USD/Ton) -11% -$ 5,452,209.00
> 10
-2% -$ 4,636,504.00
> 10
3%
-$ 3,955,287.00
9
$ 7.8 (600 USD/Ton) -1% -$ 4,464,977.00
> 10
8%
-$ 2,939,515.00
8
15%
-$ 1,447,720.00
6
$ 9.1 (700 USD/Ton)
5%
-$ 3,612,234.00
9
16% -$ 1,283,085.00
6
23%
$ 1,036,924.00
5
$ 10.4 (800 USD/Ton)
9%
-$ 2,774,880.00
7
21%
$ 373,344.10
5
30%
$ 3,502,368.00
5
* El análisis se llevó a cabo con una tasa de descuento del 7%
Como se puede ver en los anteriores escenarios es posible la venta del aceite
incluso en niveles de $400 USD pero para precios de semilla de Jatropha de $6/Kg.
Se muestra la proyección financiera para el modelo d negocios 2 q en donde se
muestran los resultados de ventas, costos variables, costos fijos, depreciación, pago de
impuestos así como las utilidades con el tiempo y el flujo que se genera así como el
acumulado. Se presentan dos casos uno con un valor mayor de aceite, $650 USD/Ton
y otro con $400 USD/ton
245 Estado de resultados para producción pellets aceite y harina con cultivo por riego 150 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
$3,190,000
Dep'n acum.
$319,000
$638,000
$957,000
$1,276,000
$1,595,000
$1,914,000
$2,233,000
$2,552,000
$2,871,000
$3,190,000
VENTA TOTAL ($/AÑO)
$162,671
$1,344,745
$3,225,219
$6,129,435
$7,049,067
$7,049,067
$7,049,067
$7,049,067
$7,049,067
$7,049,067
Ventas Pellet por Ha
($/año)
Producción pellet por
(Kg/Ha)
Ventas Harina y Aceite por
HA ($)
Producción harina por
Kg/Ha
Producción de aceite por
Kg/Ha
C. PROD PEL,ACEITE
HARINA
T Costos Variables pellet
($)
Total Costos Variables
aceite ($)
Total Costos Variables
Harina ($)
MARGEN A VENTAS
$72,221
$597,025
$1,431,897
$2,721,279
$3,129,567
$3,129,567
$3,129,567
$3,129,567
$3,129,567
$3,129,567
113
937
2246
4269
4909
4909
4909
4909
4909
4909
$90,450
$747,720
$1,793,322
$3,408,156
$3,919,500
$3,919,500
$3,919,500
$3,919,500
$3,919,500
$3,919,500
42
347.2
832.72
1582.56
1820
1820
1820
1820
1820
1820
45
372
892.2
1695.6
1950
1950
1950
1950
1950
1950
$89,717
$741,659
$1,778,786
$3,380,531
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
$52,432
$433,440
$1,039,557
$1,975,649
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
$18,810
$155,495
$372,936
$708,754
$815,092
$815,092
$815,092
$815,092
$815,092
$815,092
$18,475
$152,725
$366,293
$696,129
$800,573
$800,573
$800,573
$800,573
$800,573
$800,573
72,954
603,086
1,446,433
2,748,904
3,161,337
3,161,337
3,161,337
3,161,337
3,161,337
3,161,337
% Margen aVentas
0
45%
45%
45%
45%
45%
45%
45%
45%
45%
$109,227
$121,047
$139,852
$168,894
$178,091
$178,091
$178,091
$178,091
$178,091
$178,091
-$445,723
$163,038
$987,581
$2,261,010
$2,664,246
$2,664,246
$2,664,246
$2,664,246
$2,664,246
$2,664,246
Depreciación pesos
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
UAFIRDA O EBITDA
-$126,723
$482,038
$1,306,581
$2,580,010
$2,983,246
$2,983,246
$2,983,246
$2,983,246
$2,983,246
$2,983,246
% UAFIRDA/VENTAS
0%
0%
41%
42%
42%
42%
42%
42%
42%
42%
I.S.R.28% de utilidad
$0
$45,651
$276,523
$633,083
$745,989
$745,989
$745,989
$745,989
$745,989
$745,989
-$445,723
$117,388
$711,058
$1,627,927
$1,918,257
$1,918,257
$1,918,257
$1,918,257
$1,918,257
$1,918,257
C. Fijos con Gastos de
ventas/Ha
UAFIR O EBIT
Utilidad neta
% de utilidad neta
Flujo en pesos
Flujos en pesos:
Flujos en pesos acum :
$3,190,000
$3,190,000
0%
0%
22%
27%
27%
27%
27%
27%
27%
27%
-$126,723
$436,388
$1,030,058
$1,946,927
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
-$126,723
$436,388
$1,030,058
$1,946,927
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
$2,237,257
$3,316,723
$2,880,335
$1,850,277
$96,650
$2,333,907
$4,571,164
$6,808,421
$9,045,679
$11,282,93
6
$13,520,19
3
246 Estado de resultados para producción pellets aceite y harina con cultivo por riego bajo precio aceite 150 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
3,190,000
3,190,000
3,190,000
3,190,000
3,190,000
3,190,000
3,190,000
3,190,000
3,190,000
3,190,000
Dep'n acum.
319,000
638,000
957,000
1,276,000
1,595,000
1,914,000
2,233,000
2,552,000
2,871,000
3,190,000
VENTA TOTAL ($/AÑO)
72,707
1,199,665
2,877,261
5,468,151
6,288,567
6,288,567
6,288,567
6,288,567
6,288,567
6,288,567
Ventas Pellet por Ha ($/año)
72,221
597,025
1,431,897
2,721,279
3,129,567
3,129,567
3,129,567
3,129,567
3,129,567
3,129,567
Producción pellet por (Kg/Ha)
113
937
2,246
4,269
4,909
4,909
4,909
4,909
4,909
4,909
Ventas Harina y Aceite por HA ($)
486
602,640
1,445,364
2,746,872
3,159,000
3,159,000
3,159,000
3,159,000
3,159,000
3,159,000
Producción harina por Kg/Ha
42
347.2
832.72
1582.56
1820
1820
1820
1820
1820
1820
Producción de aceite por Kg/Ha
45
372
892.2
1695.6
1950
1950
1950
1950
1950
1950
C. PROD PEL,ACEITE HARINA
$89,717
$741,659
$1,778,786
$3,380,531
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
$3,887,730
Total Costos Variables pellet ($)
$52,432
$433,440
$1,039,557
$1,975,649
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
$2,272,066
Total Costos Variables aceite ($)
$18,810
$155,495
$372,936
$708,754
$815,092
$815,092
$815,092
$815,092
$815,092
$815,092
Total Costos Variables Harina ($)
$
18,475
-17,010
$
152,725
458,006
$
366,293
1,098,475
$
696,129
2,087,620
$
800,573
2,400,837
$
800,573
2,400,837
$
800,573
2,400,837
$
800,573
2,400,837
$
800,573
2,400,837
$
800,573
2,400,837
0
38%
38%
38%
38%
38%
38%
38%
38%
38%
C. Fijos con Gastos de ventas/Ha
$108,327
$119,597
$136,373
$162,282
$170,486
$170,486
$170,486
$170,486
$170,486
$170,486
UAFIR O EBIT
-$444,337
$19,409
$643,103
$1,606,338
$1,911,351
$1,911,351
$1,911,351
$1,911,351
$1,911,351
$1,911,351
Depreciación pesos
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
$319,000
UAFIRDA O EBITDA
-$125,337
$338,409
$962,103
$1,925,338
$2,230,351
$2,230,351
$2,230,351
$2,230,351
$2,230,351
$2,230,351
% UAFIRDA/VENTAS
0%
0%
33%
35%
35%
35%
35%
35%
35%
35%
I.S.R.28% de utilidad
$0
$5,435
$180,069
$449,775
$535,178
$535,178
$535,178
$535,178
$535,178
$535,178
-$444,337
$13,975
$463,034
$1,156,564
$1,376,173
$1,376,173
$1,376,173
$1,376,173
$1,376,173
$1,376,173
MARGEN A VENTAS
% Margen aVentas
Utilidad neta
% de utilidad neta
Flujo en pesos
0%
0%
16%
21%
22%
22%
22%
22%
22%
22%
-$125,337
$332,975
$782,034
$1,475,564
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
Flujos en pesos:
-$3,190,000
-$125,337
$332,975
$782,034
$1,475,564
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
$1,695,173
Flujos en pesos acum :
-$3,190,000
-$3,315,337
-$2,982,363
-$2,200,329
-$724,765
$970,408
$2,665,580
$4,360,753
$6,055,926
$7,751,099
$9,446,271
247 De acuerdo con las proyecciones financieras a 10 años a continuación se
presenta el resumen de la rentabilidad de este modelo de negocio tanto para el paquete
tecnológico de producción de pellets, aceite y harina como para la producción a partir
de aceite de Biodiesel y glicerina a diferencia del modelo de negocio 1 en este caso se
debe considerar la posibilidad de reunir a un conjunto de agricultores ejidatarios que al
menos puedan sumar 150 Ha y que pudieran ser varios ejidatarios para poder
suministrar el fruto de la Jatropha a los productores de pellets, aceite y harina. Lo
anterior con base en el análisis financiero de 150 Ha a un precio de $6 pesos/Kg que
se muestra a continuación
Tabla 23. Información de cultivo por riego con 150 Ha.
Información de cultivo por riego
Resultados
con 150 Ha
VENTAS TOTALES (10 años)
$53,156,473
TIR
31%
VPN
$3,851,454.5
UTILIDAD (10 años)
$13,520,193
PAY BACK (años)
4.0
TREMA (Tasa de descuento)
7.0%
Es necesario mencionar que este paquete se presenta ya que el manejo de los
productos no requiere una instalación con manejo de productos químicos y se tienen
procesos físicos para el procesamiento del fruto, semilla y almendra.
Datos de inversión total de ambos paquetes tecnológicos
Tabla 24. Inversión para paquete de pellets, aceite y harina.
INVERSION
MONTO ($)
EQUIPO
$ 3,190,000.00
CAPITAL DE TRABAJO
$
563,110.37
TOTAL
$ 3,753,110.37
Tabla 25. Inversión para la producción de biodiesel y glicerina con aceite.
INVERSION
MONTO ($)
EQUIPO
$
1,626,000.00
CAPITAL DE TRABAJO
$ 240,588
TOTAL
$
1,866,588.02
Adicionalmente en el caso en que se cultivan 300 hectáreas con el costo del
establecimiento del cultivo por riego la inversión total sería de $7,740,000 pesos.
A continuación se presentan los resultados de rentabilidad a 10 años con base en el
cultivo de 200 a 300 Ha por riego para poder suministrar el fruto de la Jatropha para la
producción de los dos paquetes tecnológicos, el que corresponde a la producción de
Pellets a partir de la Biomasa y el aceite y harina a partir de la almendra de la Jatropha
y la producción de Biodiesel y la glicerina a partir del aceite que se produce de las
empresas del paquete tecnológico 1.
248 Tabla 26. Rentabilidad a 10 años con base en el cultivo de 300 Ha por riego de la
producción de pellets, aceite y harina.
Información Pellets,
Resultados
Aceite y Harina
VENTAS TOTALES (10
$94,697,889
años)
TIR
41%
VPN
$8,593,228.1
UTILIDAD (10 años)
$21,472,662
PAY BACK (años)
4.0
TREMA (Tasa de
7.0%
descuento)
Tabla 27. Rentabilidad a 10 años con base en el cultivo de 300 Ha por riego de la
producción de biodiesel y glicerina.
Información Biodiesel y
Resultados
Glicerina
VENTAS TOTALES (10
70,364,475
años)
TIR
27%
VPN
972,454.7
UTILIDAD (10 años)
5,209,339
PAY BACK (años)
5.0
TREMA (Tasa de
7.0%
descuento)
Del análisis de rentabilidad de este modelo de negocio es posible la venta de la
semilla de Jatropha a $6 pesos/Kg lo que representa a partir del año 5 en un cultivo de
300 hectáreas del orden de $0.9 millones de USD por año es decir 4.5 millones de USD
en 5 años, si se puede reproducir al menos 10 cultivos de este tipo en la región
Noreste representaría más de $45 millones de USD que pueden ser empresas
medianas o grandes incluso pequeñas pero asociadas para el cultivo o la producción de
pellets, aceite y harina siendo 3000 Ha totales cultivadas.
En el caso de la producción de los pellets, aceite y harina en 10 años se puede
observar que se tiene una TIR del 41%, VPN positivos y adicionalmente el Payback
sería de 4 años por lo que resulta atractivo financieramente y el orden de ventas sería
en 10 años de $7.5 millones de USD que tomando el caso de 10 negocios
representaría alrededor de $75 millones de USD.
Mientras que para la producción de Biodiesel se obtiene una TIR de 27% con un
VPN positivo y un Payback de 5 años que resulta atractivo sin embargo el detalle
importante en este caso es que depende del precio del aceite y para que sea rentable
es necesario que se pueda adquirir a $400 USD/Ton lo cual tiene un riesgo que puede
resultar elevado para el inversionista, por lo que es posible que con este modelo lo
mejor sea vender el aceite en el mercado al mayor precio posible, sin embargo se
249 pueden llegar a negociaciones que permitan que los productores de aceite obtengan
precios menores pero de largo plazo.
Por otra parte aunque se tomaron los precios del Biodiesel de los datos de
SAGARPA que fluctúa entre $1.2 a $1.24 USD/litro que es del orden de los $15 pesos
que aunque es superior al Diesel la diferencia cada vez es menor ya que los precios
para este año 2013 estarán cerca o por arriba de los $12 pesos/litro, lo que representa
que es factible un mayor precio especialmente en empresas y gobiernos que ya están a
la búsqueda de mayores cantidades de Biodiesel para su consumo. Se aclara que el
precio que se ha tomado de venta de glicerina está tomado de la base que contiene un
50% de concentración por ello es que se reduce su precio a la mitad respecto de los
precios convencionales para uno de concentraciones superiores al 90%.
El negocio de Biodiesel y glicerina tendría ventas del orden de $5.6 millones de
USD en 10 años que en los mismos diez casos representarían alrededor de $56
millones de USD.
Por lo tanto en este modelo de negocio en el mediano y largo plazo
comercialmente representa más de $176 millones de USD para la región y el Estado
de Sinaloa en una superficie que pudiera llegar a ser de 3,000 Ha.
MODELO DE NEGOCIO 3
Este modelo de negocio se presenta como una alternativa para poder desarrollar
empresas que con base en el desarrollo de cada tecnología que se ha logrado en el
proyecto permita con menores hectáreas cultivadas e inversión el ofrecer oportunidades
para la creación de empresas o la asociación de agricultores comunales y ejidatarios
que puedan iniciar el establecimiento del paquete agronómico en menores escalas,
como se ha clasificado a nivel mundial al cultivo por arriba de las 5 hectáreas.
Para lograr lo anterior es que se ha segmentado por cada tecnología desarrollada y se
presenta un análisis de costos, mínimos de producción y precios que potencialmente se
pueden ofrecer así como la rentabilidad que se tiene en cada caso por lo que los
resultados se presentarán por tecnología.
A continuación se presenta el esquema que representa este modelo y se presentará en
forma de secuencia tanto para cultivo de temporal como de riego los datos del análisis
financiero.
250 Figura 9. Esquema de cultivo por temporal o riego.
251 ANÁLISIS DE PAQUETE AGRONÓMICO “CULTIVO DE JATROPHA”.
Reporte de Costos
Tabla 28. Costo de cultivo.
COSTOS DE CULTIVO TEMPORAL ($pesos/Ha)
CONCEPTO
COSTO
Costo año Costo año
UNITARIO
1
2
(pesos)
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Aclareo de Vegetación
1500
$1,500.00
Surcado
300
$300.00
Traslado de plantas al terreno de
300
$300.00
plantación
Diseño, marcaje y trasplante
150
$2,850.00
Compra de plantas en un 3X2 1600
6
$9,600.00
plantas
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
$14,550.00
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
CONCEPTO
COSTO
Costo año Costo año
UNITARIO
1
2
(pesos)
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Control de maleza
1700
$1,700.00
$1,700.00
Control de plagas y enfermedades
1500
$1,500.00
$1,500.00
Poda
900
$900.00
$1,200.00
Cosecha
1900
$1,900.00
$2,600.00
COSTO DEL MANEJO DEL CULTIVO*
$6,000.00
$7,000.00
* A partir del año 3 se toman los mismo valores del año 2 para el análisis financiero
hasta año10
COSTOS DE CULTIVO POR RIEGO CASO 1
($pesos/Ha)
CONCEPTO
COSTO
Costo año Costo año
UNITARIO
1
2
(pesos)
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Aclareo de Vegetación
1500
$1,500.00
Surcado
300
$300.00
Traslado de plantas al terreno de
300
$300.00
plantación
Diseño, marcaje y trasplante
150
$2,850.00
Compra de plantas en un 3X2 1600
6
$9,600.00
plantas
sistema de riego
$14,300.00
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
$28,850.00
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
252 CONCEPTO
COSTO
UNITARIO
(pesos)
1700
1500
900
1900
1200
Costo año Costo año
1
2
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Control de maleza
$1,700.00
$1,700.00
Control de plagas y enfermedades
$1,500.00
$1,500.00
Poda
$900.00
$1,200.00
Cosecha
$1,900.00
$2,600.00
Riego
$1,200.00
$1,600.00
COSTO DEL MANEJO DEL CULTIVO*
$7,200.00
$8,600.00
* A partir del año 3 se toman los mismo valores del año 2 para el análisis financiero
hasta año 10
COSTOS DE CULTIVO POR RIEGO CASO 1A ($pesos/Ha)
CONCEPTO
COSTO
Costo año Costo año
UNITARIO
1
2
(pesos)
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Aclareo de Vegetación
1500
$1,500.00
Surcado
300
$300.00
Traslado de plantas al terreno de
300
$300.00
plantación
Diseño, marcaje y trasplante
150
$2,850.00
Compra de plantas en un 3X2 1600
14.5 $23,200.00
plantas
sistema de riego
14300 $14,300.00
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
$42,450.00
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
CONCEPTO
COSTO
Costo año Costo año
UNITARIO
1
2
(pesos)
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Control de maleza
1700
$1,700.00
$1,700.00
Control de plagas y enfermedades
1500
$1,500.00
$1,500.00
Poda
900
$900.00
$1,200.00
Cosecha
1900
$1,900.00
$2,600.00
Riego
1200
$1,200.00
$1,600.00
COSTO DEL MANEJO DEL CULTIVO*
$7,200.00
$8,600.00
* A partir del año 3 se toman los mismo valores del año 2 para el análisis financiero
hasta año 10
COSTOS DE CULTIVO POR RIEGO CASO 2 ($pesos/Ha)
CONCEPTO
COSTO
Costo año Costo año
UNITARIO
1
2
(pesos)
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Aclareo de Vegetación
2200
$2,200.00
Surcado
600
$600.00
Traslado de plantas al terreno de
500
$500.00
plantación
253 Diseño, marcaje y trasplante
Compra de plantas en un 3X2 1600
plantas
Costo por instalación de riego
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
CONCEPTO
150
14.5
$2,250.00
$23,200.00
14300
$14,300.00
$43,050.00
COSTO
UNITARIO
(pesos)
1700
8970
900
1900
Costo año Costo año
1
2
(pesos/Ha) (pesos/Ha)
Control de maleza
$1,700.00
$1,700.00
Control de plagas y enfermedades
$8,970.00
$8,970.00
Poda
$900.00
$900.00
Cosecha
$1,900.00
$1,900.00
COSTO DEL MANEJO DEL CULTIVO*
$13,470.00 $13,470.00
* A partir del año 3 se toman los mismo valores del año 2 para el análisis financiero
hasta año 10
INVERSIONES REQUERIDAS
Tabla 29. Inversión de cultivo por temporal (Caso 1)
INVERSION CULTIVO POR TEMPORAL ($/Ha)
CONCEPTO
COSTO UNITARIO
(pesos)
Aclareo de Vegetación
Surcado
Traslado de plantas al terreno de plantación
Diseño, marcaje y trasplante
Compra de plantas en un 3X2 1600 plantas
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
254 1500
300
300
150
6
Costo año 1
(pesos/Ha)
$1,500.00
$300.00
$300.00
$2,850.00
$9,600.00
$14,550.00
Tabla 30. Inversión de cultivo por riego (Caso 1).
INVERSION CULTIVO POR RIEGO CASO 1 ($/Ha)
CONCEPTO
COSTO
Costo año
UNITARIO
1
(pesos)
(pesos/Ha)
Aclareo de Vegetación
1500
$1,500.00
Surcado
300
$300.00
Traslado de plantas al terreno de
300
$300.00
plantación
Diseño, marcaje y trasplante
150
$2,850.00
Compra de plantas en un 3X2 1600 plantas
6
$9,600.00
sistema de riego
$14,300.00
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
$28,850.00
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
Tabla 31.Inversión de cultivo por riego (Caso 1A).
INVERSION CULTIVO POR RIEGO CASO 1A
($/Ha)
CONCEPTO
COSTO
Costo año
UNITARIO
1
(pesos)
(pesos/Ha)
1500
$1,500.00
Aclareo de Vegetación
300
$300.00
Surcado
300
$300.00
Traslado de plantas al terreno de
plantación
150
$2,850.00
Diseño, marcaje y trasplante
14.5 $23,200.00
Compra de plantas en un 3X2 1600
plantas
14300 $14,300.00
Sistema de riego
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
$42,450.00
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
255 Tabla 32. Inversión de cultivo por riego (Caso 2).
INVERSION CULTIVO POR RIEGO CASO 2 ($/Ha)
CONCEPTO
COSTO
Costo año
UNITARIO
1
(pesos)
(pesos/Ha)
2200
$2,200.00
Aclareo de Vegetación
600
$600.00
Surcado
500
$500.00
Traslado de plantas al terreno de
plantación
150
$2,250.00
Diseño, marcaje y trasplante
14.5 $23,200.00
Compra de plantas en un 3X2 1600
plantas
14300 $14,300.00
Costo por instalación de riego
ESTABLECIMIENTO DE CULTIVO
$43,050.00
INVERSIÓN INICIAL POR Ha
Se plantean 4 casos tomando en cuenta los datos de inversión para el
establecimiento del cultivo con riego pero en lugar de tener un costo d $6 pesos se usó
el de $14.5 pesos por planta. En cada caso el valor total de la inversión estará en
función del número de hectáreas cultivadas.
TAMAÑO MÍNIMO DE PRODUCCIÓN
A continuación se presentan las consideraciones mínimas para el establecimiento y las
hectáreas que se pueden cultivar
Tabla 33. Consideraciones mínimas para cultivo por temporal.
INVERSIÓN EN
ESTABLECIMIENTO DE
CULTIVO
precio estimado semilla ($/Kg)
Mínimo de Ha Cultivadas
Costos Fijos incluye Gastos de
ventas/Ha
256 $145,500.00
$6.50
10.00
$628.00
Tabla 34. Consideraciones mínimas para cultivo por riego ($6 pesos/planta).
INVERSIÓN EN
$288,500.00
ESTABLECIMIENTO DE
CULTIVO
Precio estimado semilla
$5.00
($/Kg)
Mínimo de Ha Cultivadas
10.00
Costos Fijos incluye
$836.00
Gastos de ventas/Ha
Tabla 35. Consideraciones mínimas para cultivo por riego menor costo de manejo
($14.5 pesos/planta).
INVERSIÓN EN
$424,500.00
ESTABLECIMIENTO DE
CULTIVO
precio estimado semilla
$7.50
($/Kg) y HA Sembradas
Mínimo de Ha cultivadas
10
Costos Fijos incluye Gastos
$836.00
de ventas/Ha
Tabla 36. Consideraciones mínimas para cultivo mayor costo de manejo por riego 2.
INVERSIÓN EN
$430,500.00
ESTABLECIMIENTO DE
CULTIVO
precio estimado semilla
$8.00
($/Kg) y HA Sembradas
Mínimo de Ha cultivadas
Costos Fijos incluye
Gastos de ventas
10
$836.00
Con las consideraciones y el análisis financiero se puede concluir que es
aceptable sembrar desde 10 Hectáreas y que el precio de la semilla depende de los
costos del establecimiento inicial y el manejo del cultivo por año lo cual se presenta en
el análisis de rentabilidad por cultivo pero tomando como base 50 hectáreas que
representaría el reunir a 5 agricultores comunales para generar una mayor producción
de fruto de Jatropha en el estado.
El análisis de rentabilidad no muestra un posible beneficio de programas de
apoyo como CONAFOR.
PROYECCIONES FINANCIERAS A 10 AÑOS
A continuación se presentan las tablas para cultivo de temporal, cultivo de riego 1 con
el menor costo de manejo de cultivo hasta el momento, cultivo de riego 1A que es una
257 combinación de menor costo de manejo con un costo de planta de $14.5 y cultivo de
riego 2 que es el de mayor costo de manejo de cultivo, en donde se muestra la
proyección financiera con los resultados de ventas, costos variables, costos fijos,
depreciación, pago de impuestos así como las utilidades con el tiempo y el flujo que se
genera en el tiempo a los 10 años,
así como el flujo
acumulado.
258 Estado de resultados para cultivo y producción semilla jatropha por temporal 50 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$727,500
$727,500
$727,500
$727,500
$727,500
$727,500
$727,500
$727,500
$727,500
$727,500
Dep'n acum.
$72,750
$145,500
$218,250
$291,000
$363,750
$436,500
$509,250
$582,000
$654,750
$727,500
Ventas semilla por Ha ($/año)
$0
$16,250
$322,400
$403,000
$966,550
$1,836,900
$2,112,500
$2,112,500
$2,112,500
$2,112,500
Rendimiento esperado semilla (Kg/año)
0
50
992
1240
2974
5652
6500
6500
6500
6500
$300,000
$350,000
$350,000
$350,000
$350,000
$350,000
$350,000
$350,000
$350,000
$350,000
$6,000
$7,000
$7,000
$7,000
$7,000
$7,000
$7,000
$7,000
$7,000
$7,000
0
140.0
7.1
5.6
2.4
1.2
1.1
1.1
1.1
1.1
-6,000
-333,750
-27,600
53,000
616,550
1,486,900
1,762,500
1,762,500
1,762,500
1,762,500
0
0%
-9%
13%
64%
81%
83%
83%
83%
83%
$6,280
$12,560
$15,700
$21,980
$21,980
$31,400
$31,400
$31,400
$31,400
$31,400
-$379,030
-$419,060
-$43,300
-$41,730
$521,820
$1,382,750
$1,658,350
$1,658,350
$1,658,350
$1,658,350
T. COSTOS DE PRODUCCIÓN ($)
Costos manejo cultivo por HA ($/año)
Costo de semilla producida ($/Kg)
MARGEN A VENTAS
% Margen aVentas
C. Fijos incluye Gastos de ventas/Ha
UAFIR O EBIT
Depreciación pesos
$72,750
$72,750
$72,750
$72,750
$72,750
$72,750
$72,750
$72,750
$72,750
$72,750
UAFIRDA O EBITDA
-$306,280
-$346,310
$29,450
$31,020
$594,570
$1,455,500
$1,731,100
$1,731,100
$1,731,100
$1,731,100
$0
$0
$0
$0
$146,110
$387,170
$464,338
$464,338
$464,338
$464,338
-$379,030
-$419,060
-$43,300
-$41,730
$375,710
$995,580
$1,194,012
$1,194,012
$1,194,012
$1,194,012
0%
0%
-13%
-10%
39%
54%
57%
57%
57%
57%
-$306,280
-$346,310
$29,450
$31,020
$448,460
$1,068,330
$1,266,762
$1,266,762
$1,266,762
$1,266,762
Pago de ISR 28% de la utilidad
Utilidad neta
% de utilidad/ventas
Flujo en pesos
Flujos en pesos:
-727,500
-$306,280
-$346,310
$29,450
$31,020
$448,460
$1,068,330
$1,266,762
$1,266,762
$1,266,762
$1,266,762
Flujos en pesos acum :
-727,500
-$1,033,780
-$1,380,090
-$1,350,640
-$1,319,620
-$871,160
$197,170
$1,463,932
$2,730,694
$3,997,456
$5,264,218
259 Estado de resultados para cultivo y producción semilla jatropha por riego-1 50 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
$1,442,500
Dep'n acum.
$144,250
$288,500
$432,750
$577,000
$721,250
$865,500
$1,009,750
$1,154,000
$1,298,250
$1,442,500
Ventas semila por Ha ($/año)
$37,500
$310,000
$743,500
$1,413,000
$1,625,000
$1,625,000
$1,625,000
$1,625,000
$1,625,000
$1,625,000
150
1240
2974
5652
6500
6500
6500
6500
6500
6500
T. COSTOS DE PRODUCCIÓN ($)
$360,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
Costos manejo cultivo por Ha ($año)
$7,200
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$48
$7
$3
$2
$1
$1
$1
$1
$1
$1
-$322,500
-$120,000
$313,500
$983,000
$1,195,000
$1,195,000
$1,195,000
$1,195,000
$1,195,000
$1,195,000
0%
0%
42%
70%
74%
74%
74%
74%
74%
74%
$8,360
$16,720
$20,900
$29,260
$29,260
$41,800
$41,800
$41,800
$41,800
$41,800
-$475,110
-$280,970
$292,600
$809,490
$1,021,490
$1,008,950
$1,008,950
$1,008,950
$1,008,950
$1,008,950
Rendimiento esperado semilla (Kg/año)
Costo de semilla producida ($/Kg)
MARGEN A VENTAS ($)
% Margen a Ventas
C. Fijos incluye Gastos de ventas/Ha
UAFIR O EBIT
Depreciación pesos
$144,250
$144,250
$144,250
$144,250
$144,250
$144,250
$144,250
$144,250
$144,250
$144,250
UAFIRDA O EBITDA
-$330,860
-$136,720
$436,850
$953,740
$1,165,740
$1,153,200
$1,153,200
$1,153,200
$1,153,200
$1,153,200
% UAFIRDA/VENTAS
0%
0%
59%
67%
72%
71%
71%
71%
71%
71%
Pago de ISR 28% de la utilidad
Utilidad neta
% de utilidad/ventas
Flujo en pesos
$0
$0
$81,928
$226,657
$286,017
$282,506
$282,506
$282,506
$282,506
$282,506
-$475,110
-$280,970
$210,672
$582,833
$735,473
$726,444
$726,444
$726,444
$726,444
$726,444
0%
0%
28%
41%
45%
45%
45%
45%
45%
45%
-$330,860
-$136,720
$354,922
$727,083
$879,723
$870,694
$870,694
$870,694
$870,694
$870,694
Flujos en pesos:
-1,442,500
-$330,860
-$136,720
$354,922
$727,083
$879,723
$870,694
$870,694
$870,694
$870,694
$870,694
Flujos en pesos acum :
-1,442,500
-$1,773,360
-$1,910,080
-$1,555,158
-$828,075
$51,648
$922,342
$1,793,036
$2,663,730
$3,534,424
$4,405,118
260 Estado de resultados para cultivo y producción semilla jatropha por riego 1a 50 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
$2,122,500
Dep'n acum.
$212,250
$424,500
$636,750
$849,000
$1,061,250
$1,273,500
$1,485,750
$1,698,000
$1,910,250
$2,122,500
Ventas semilla por HA ($/año)
$56,250.00
$465,000.00
$1,115,250
$2,119,500
$2,437,500
$2,437,500
$2,437,500
$2,437,500
$2,437,500
$2,437,500
Rendimiento esperado semilla
(Kg/año)
150
1240
2974
5652
6500
6500
6500
6500
6500
6500
$360,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$430,000
$6,500
$430,000
$7,200
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
$8,600
48.0
6.9
2.9
1.5
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
-303,750
35,000
685,250
1,689,500
2,007,500
2,007,500
2,007,500
2,007,500
2,431,000
2,007,500
-540%
8%
61%
80%
82%
82%
82%
82%
100%
82%
$41,800.00
$41,800.00
$41,800.00
$41,800.00
$41,800.00
$41,800.00
$41,800.00
COSTOS DE PRODUCCIÓN($)
Costos manejo cultivo por HA
($/año)
Costo de semilla producida
($/Kg)
MARGEN A VENTAS
% Margen a Ventas
C. Fijos incluye Gastos de
ventas/Ha
UAFIR O EBIT
$8,360.00
$20,900.00
$29,260.00
-$524,360.00
-$198,150.00
$655,990.00
$1,435,450
$1,753,450
$1,753,450
$1,753,450
$1,753,450
$2,176,950
$1,753,450
Depreciación pesos
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
$212,250.00
UAFIRDA O EBITDA
-$312,110.00
$14,100.00
$868,240.00
% UARFIDA/VENTAS
-555%
3%
78%
$1,647,700.
00
78%
$1,965,700.
00
81%
$1,965,700.
00
81%
$1,965,700.
00
81%
$1,965,700.
00
81%
$2,389,200.
00
98%
$1,965,700.
00
81%
I.S.R.(pesos) 28 % de la utilidad
$0.00
$0.00
$0.00
$401,926
$490,966
$490,966
$490,966
$490,966
$609,546
$490,966
Utilidad neta
-$524,360.00
-$198,150.00
$655,990.00
0%
-43%
59%
$1,033,524.
00
49%
$1,262,484.
00
52%
$1,262,484.
00
52%
$1,262,484.
00
52%
$1,262,484.
00
52%
$1,567,404.
00
64%
$1,262,484.
00
52%
Flujo en pesos
-$312,110.00
$14,100.00
$868,240.00
$1,245,774.
00
$1,474,734.
00
$1,474,734.
00
$1,474,734.
00
$1,474,734.
00
$1,779,654.
00
$1,474,734.
00
Flujos en pesos:
-$2,122,500
-$312,110
$14,100
$868,240
$1,245,774
$1,474,734
$1,474,734
$1,474,734
$1,474,734
$1,779,654
$1,474,734
Flujos en pesos acum :
-$2,122,500
-$2,434,610
-$2,420,510
-$1,552,270
-$306,496
$1,168,238
$2,642,972
$4,117,706
$5,592,440
$7,372,094
$8,846,828
261 Estado de resultados para cultivo y producción semilla de jatropha por riego 2 50 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
$2,152,500
Dep'n acum.
$215,250
$430,500
$645,750
$861,000
$1,076,250
$1,291,500
$1,506,750
$1,722,000
$1,937,250
$2,152,500
Ventas semilla por Ha
($/año)
Rendimiento esperado
semilla (Kg/año)
T. COSTOS DE
PRODUCCIÓN ($)
Costos manejo cultivo por
HA ($/año)
Costo de semilla producida
($/Kg)
MARGEN A VENTAS
$60,000
150
$
496,000
1240
$
1,189,600
2974
$
2,260,800
5652
$
2,600,000
6500
$
2,600,000
6500
$
2,600,000
6500
$
2,600,000
6500
$
2,600,000
6500
$
2,600,000
6500
$733,500
$753,500
$753,500
$753,500
$753,500
$753,500
$753,500
$753,500
$753,500
$753,500
$14,670
$15,070
$15,070
$15,070
$15,070
$15,070
$15,070
$15,070
$15,070
$15,070
97.8
12.2
5.1
2.7
2.3
2.3
2.3
2.3
2.3
2.3
45,330
-257,500
436,100
1,507,300
1,846,500
1,846,500
1,846,500
1,846,500
1,846,500
1,846,500
% Margen aVentas
0
-52%
37%
67%
71%
71%
71%
71%
71%
71%
C. Fijos incluye Gastos de
ventas ($)
UAFIR O EBIT
$8,360
$16,720
$20,900
$29,260
$41,800
$41,800
$41,800
$41,800
$41,800
$41,800
-$897,110
-$489,470
$415,200
$1,262,790
$1,589,450
$1,589,450
$1,589,450
$1,589,450
$1,589,450
$1,589,450
Depreciación pesos
$215,250
$215,250
$215,250
$215,250
$215,250
$215,250
$215,250
$215,250
$215,250
$215,250
UAFIRDA O EBITDA
-$681,860
-$274,220
$630,450
$1,478,040
$1,804,700
$1,804,700
$1,804,700
$1,804,700
$1,804,700
$1,804,700
% UAFIRDA
0%
-55%
53%
65%
69%
69%
69%
69%
69%
69%
I.S.R. pesos 28% de
utilidad
Utilidad neta
$0
$0
$116,256
$353,581
$445,046
$445,046
$445,046
$445,046
$445,046
$445,046
-$897,110
-$489,470
$298,944
$909,208
$1,144,404
$1,144,404
$1,144,404
$1,144,404
$1,144,404
$1,144,404
0%
-99%
25%
40%
44%
44%
44%
44%
44%
44%
Flujo en pesos
-$681,860
-$274,220
$514,194
$1,124,459
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
Flujos en pesos:
-$2,152,500
-$681,860
-$274,220
$514,194
$1,124,459
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
$1,359,654
Flujos en USD acum :
-$2,152,500
-$2,834,360
-$3,108,580
-$2,594,386
-$1,469,927
-$110,273
$1,249,381
$2,609,035
$3,968,689
$5,328,343
$6,687,997
262 De acuerdo con las proyecciones financieras a 10 años a continuación se
presenta el resumen de la rentabilidad en este modelo de negocio para el paquete
tecnológico del establecimiento del cultivo, en 4 opciones: la primera con cultivo por
temporal, la segunda con cultivo por riego con menores costos de manejo de cultivo y
un costo de $6 pesos por planta, la tercera una combinación de la segunda pero con un
precio de $14.5 pesos por planta, que es el dato obtenido en el proyecto en el paquete
tecnológico del Vivero y cuarto con cultivo por riego pero con mayor gasto de manejo de
cultivo y un costo de $14.5 por planta
A diferencia de los primeros dos modelos se puede observar que existen posibilidades
de poder cultivar incluso 10 Ha como mínimo aunque el análisis de rentabilidad se
presenta para 50 Hectáreas que permitiría en este caso la posibilidad de reunir a un
conjunto de agricultores comunales o ejidatarios que al menos puedan sumar las 50
Ha para poder suministrar el fruto de la Jatropha a los productores de pellets o aceite y
harina o incluso para empresas del segundo modelo de negocio Lo anterior con base
en el análisis financiero de 50 Ha en donde el menor precio es de $5 pesos/Kg en el
caso del cultivo por riego 1.
Tabla 37. Cultivo por temporal con un precio de semilla de $6.5 pesos/kg.
INVERSION
ESTABLECIMIENTO
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
Información cultivo 50 Ha
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
263 $
$
$
MONTO ($)
727,500.00
652,590.00
1,380,090.00
Resultados
$11,995,100
30%
$2,031,564.6
$5,264,218
6.0
7.0%
Tabla 38. Cultivo por temporal con un precio de semilla de $5 pesos/kg.
INVERSION
MONTO ($)
$ 1,442,500.00
ESTABLECIMIENTO
$
467,580.00
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
$ 1,910,080.00
Información de cultivo 50 Ha
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
Resultados
$12,254,000
22%
$562,997.0
$4,405,118
5.0
7.0%
Tabla 39. Cultivo por temporal con un precio de semilla de $7.5 pesos/kg.
INVERSION
MONTO ($)
$
2,122,500.00
ESTABLECIMIENTO
$
312,110.00
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
$
2,434,610.00
Información de cultivo 50 Ha
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
Resultados
$18,381,000
19%
$2,350,207.1
$8,846,828.0
5
7.0%
Tabla 40. Cultivo por temporal con un precio de semilla de $8 pesos/kg.
INVERSION
MONTO ($)
$
2,152,500.00
ESTABLECIMIENTO
$
956,080.00
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
$
3,108,580.00
Información de cultivo 50 Ha
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
264 Resultados
$19,606,400
21%
$831,162.1
$6,687,996.8
6.0
7.0%
De los resultados obtenidos se puede observar que el caso de riego 1 tiene
resultados que lo hacen atractivo ya que tiene una TIR del 22% y un VPN positivo con
un precio de $5/Kg por lo que el fruto de la Jatropha se puede vender a los productores
del modelo de negocios 2 para producir pellets, aceite y harina incluso a $6/Kg y aun es
factible económicamente, en el caso del cultivo por temporal a $6.5/Kg igualmente tiene
una TIR del 30% y un VPN positivo por lo que sería factible la venta de la semilla, no
obstante hay que señalar que en ambos casos el Payback es de 5 y 6 años
respectivamente es decir un negocio de mediano y largo plazo al igual que en los dos
primeros modelos de negocio. Cuando se combina el riego 1 con un mayor costo de la
planta para el establecimiento se incrementa el precio al que se puede ofrecer la semilla
además de la inversión, por lo que se debe de buscar tener el menor precio posible de
la planta de Jatropha al hacer el establecimiento del cultivo y cuando los costos de
manejo de cultivo son más elevados como en el caso del riego 2 el precio se debe
incrementar, ya que en esos precios es posible obtener una TIR del orden de 20% un
VPN positivo e igual Payback de 5 y 6 años, sin embargo no sería factible aún su venta
a menos que en el modelo de negocio 2 los productores de pellet, aceite y harina
pudieran vender a niveles superiores de $700 USD/ton el aceite en el mercado.
Respecto de las ventas si tomamos el caso de temporal y riego 1 con 50 Ha en 10 años
se logran ventas por $1.8 millones de USD si como en los otros modelos supusiéramos
sólo que se lograrán tener otros 10 cultivos similares de 50 Ha entre temporal y riego se
estaría hablando de un valor comercial del orden de $10 millones de USD en 10 años
que para las zonas marginadas podría representar un fuente de ingreso para la mejora
de la calidad de vida.
PRODUCCIÓN DE PELLET DE LA BIOMASA Y ALMENDRA
Ahora se analizará la posibilidad de que empresas puedan comprar a mayores precios
la semilla y sea rentable el negocio de la producción de pellets y al mismo tiempo
puedan vender la almendra para la producción de aceite y harina tomando como base
$5 y $6.5 por Kg para la compra del fruto de cultivos de 50 Ha
REPORTE DE COSTOS
Tabla 41. Costo de producción de pellets con cultivo temporal.
COSTO DE PRODUCCIÓN DE
COSTO
Consumo
PELLETS
UNITARIO
COSTO DE PELLET
$6,500.00
$2,730.00
costo de BIOMASA ($/Kg)
100
1
Costo de descascarillado
100
1
Manejo y separación de testa
7
40
Costo de empaque (ton)
1.9
40
Costo energía eléctrica
Costo Variable ($ pesos/ton)
Costo variable ($ pesos/Kg)
Costo Mantenimiento ($/kg)
Costo total
265 Costo
(pesos)
$2,730.00
$100.00
$100.00
$280.00
$76.00
$3,286.00
$3.29
$0.07
$ 3.35
Tabla 42. Costo de producción de pellets con cultivo por riego.
COSTO DE PRODUCCIÓN DE
COSTO
Consumo
PELLETS
UNITARIO
COSTO DE PELLET
$5,000.00 $2,100.00
costo de BIOMASA ($/Kg)
100
1
Costo de descascarillado
100
1
Manejo y separación de testa
7
50
Costo de empaque (ton)
1.9
40
Costo energía eléctrica
Costo Variable ($ pesos/ton)
Costo variable ($ pesos/Kg)
Costo Mantenimiento ($/kg)
Costo total
Costo
(pesos)
$2,100.00
$100.00
$100.00
$350.00
$76.00
$2,726.00
$2.73
$0.05
$2.78
INVERSIONES REQUERIDAS
Para ambos productos provenientes de cultivos por temporal o riego se requiere invertir
en equipos similares para poder producir los pellets y la almendra
Tabla 43. Inversión en equipo
INVERSIÓN EN EQUIPO
$120,000.00
Molino
$140,000.00
Peletizador
$200,000.00
Descascarilladora
$60,000.00
Instalación, E.E, partes
TOTAL INVERSIÓN EN EQUIPO
$520,000.00
* El equipo para la producción de Pellets su capacidad se
calculó para dos turnos
9.3.2.3 Tamaño mínimo de producción
A continuación se presentan las consideraciones que se realizaron para poder elaborar
el estado de resultados de la proyección financiera a 10 años tanto comprando semilla
por temporal como por riego, en este caso se toma el costo más bajo del manejo del
cultivo por lo que es el denominado riego 1
CONSIDERACIONES PARA COMPRA DE PRODUCTO DE CULTIVO POR
TEMPORAL
Tabla 44. Consideraciones para compra de producto de cultivo por temporal.
COSTO EQUIPO E INSTALACIÓN
$520,000.00
PRECIO DE SEMILA ($/Kg)
6.5
Precio estimado pellet ($/Kg) (230 €/Kg)
3.91
Mínimo de Ha cultivadas
50.00
Precio de almendra ($/Kg)
6.0
COSTOS DE PRODUCCIÓN
$3.35
Costos Fijos incluyen Gastos de ventas/Ha $
32,400.0
incluye renta de nave industrial
266 Tabla 45. Consideraciones para compra de cultivo por riego 1.
COSTO EQUIPO E INSTALACIÓN
$520,000.00
PRECIO DE SEMILLA ($/Kg)
5.0
Precio estimado pellet ($/Kg)
4.3
Mínimo de Ha cultivadas
50.0
Precio de almendra ($/Kg)
6.0
COSTOS DE PRODUCCIÓN ($/Kg)
2.8
Costos Fijos incluyen Gastos de
ventas/Ha incluye renta de nave
industrial ($)
32,400
Adicionalmente se debe de considerar que del fruto de la Jatropha se obtiene
cascarilla que representa un 37.5 % del fruto y que se suma en la producción
combinada con la testa para la producción de pellets
PROYECCIONES FINANCIERAS A 10 AÑOS
A continuación se presentan las proyecciones financieras a 10 años para cada caso en
50 Ha por temporal y riego
267 Estado de resultados para producción pellets y almendra por temporal 50 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
Dep'n acum.
$52,000
$104,000
$156,000
$208,000
$260,000
$312,000
$364,000
$416,000
$468,000
$520,000
Estimado de ventas de Pellet ($/año)
$0
$16,471
$326,787
$408,484
$979,703
Producción de pellet (Ha/año)
0
39.75
788.64
985.8
2364.33
$1,861,89
6
4493.34
$2,141,24
6
5167.5
$2,141,24
6
5167.5
$2,141,24
6
5167.5
$2,141,24
6
5167.5
Precio de almendra ($/Kg)
$0
$29
$575
$719
$1,725
$3,278
$3,770
$3,770
$3,770
$3,770
COSTOS DE PRODUCCIÓN
$0
$6,662
$132,165
$165,206
$396,229
$753,021
$866,001
$866,001
$866,001
$866,001
Total Costos Variables descascarilado, pellet
$0
$6,662
$132,165
$165,206
$396,229
$753,021
$866,001
$866,001
$866,001
$866,001
MARGEN A VENTAS
$0
$9,810
$194,622
$243,278
$583,474
% Margen a Ventas
0%
60%
60%
60%
60%
$1,108,87
5
60%
$1,275,24
6
60%
$1,275,24
6
60%
$1,275,24
6
60%
$1,275,24
6
60%
Costos Fijos incluye Gastos de ventas/Ha
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
UAFIR O EBIT
-$84,400
-$74,590
$162,222
$158,878
$499,074
$1,024,47
5
$52,000
$1,190,84
6
$52,000
$1,190,84
6
$52,000
$1,190,84
6
$52,000
$1,190,84
6
$52,000
$1,242,84
6
58%
$1,242,84
6
58%
$1,242,84
6
58%
$1,242,84
6
58%
Depreciación pesos
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
UAFIRDA O EBITDA
-$32,400
-$22,590
$214,222
$210,878
$551,074
0%
-137%
66%
52%
56%
$1,076,47
5
58%
% Uafirda sobre ventas
I.S.R. 28% de utilidad
0
0
45,422
44,486
139,741
286,853
333,437
333,437
333,437
333,437
Utilidad neta
-84,400
-74,590
116,800
114,392
359,333
737,622
857,409
857,409
857,409
857,409
Flujo en pesos
-32,400
-22,590
168,800
166,392
411,333
789,622
909,409
909,409
909,409
909,409
Flujos en pesos:
-$520,000
-32,400
-22,590
168,800
166,392
411,333
789,622
909,409
909,409
909,409
909,409
Flujos en pesos acum :
-$520,000
-552,400
-574,990
-406,191
-239,799
171,535
961,157
1,870,565
2,779,974
3,689,383
4,598,792
268 Estado de resultados para producción pellets y almendra por riego 1 50 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
Inversión pesos
$520,000
Dep'n acum.
$52,000
Estimado ventas de Pellet y almendra ($)
$48,248
7
8
9
10
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$104,000
$156,000
$208,000
$260,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$520,000
$312,000
$364,000
$416,000
$468,000
$520,000
$398,848
$956,591
$1,817,974
$2,090,734
$2,090,734
$2,090,734
$2,090,734
$2,090,734
$2,090,734
Producción de pellet (Ha/año)
113
937
2246
4269
4909
4909
4909
4909
4909
4909
Producción de almendra (Kg)
87
719.2
1724.92
3278.16
3770
3770
3770
3770
3770
3770
COSTOS DE PRODUCCIÓN ($)
$15,750
$130,199
$312,268
$593,457
$682,496
$682,496
$682,496
$682,496
$682,496
$682,496
Total Costos Variables descascarilado, pellet
$15,750
$130,199
$312,268
$593,457
$682,496
$682,496
$682,496
$682,496
$682,496
$682,496
MARGEN A VENTAS
32,498
268,648
644,323
1,224,517
1,408,238
1,408,238
1,408,238
1,408,238
1,408,238
1,408,238
0
67%
67%
67%
67%
67%
67%
67%
67%
67%
Costos Fijos incluyen Gastos de ventas/Ha
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
$32,400
UAFIR O EBIT
-$51,902
$184,248
$611,923
$1,140,117
$1,323,838
$1,323,838
$1,323,838
$1,323,838
$1,323,838
$1,323,838
Depreciación pesos
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
$52,000
UAFIRDA O EBITDA
$98
$236,248
$663,923
$1,192,117
$1,375,838
$1,375,838
$1,375,838
$1,375,838
$1,375,838
$1,375,838
% UAFIRDA sobre ventas
0%
59%
69%
66%
66%
66%
66%
66%
66%
66%
I.S.R. 28% de utilidad
$0
$51,590
$171,338
$319,233
$370,675
$370,675
$370,675
$370,675
$370,675
$370,675
-$51,902
$132,659
$440,585
$820,884
$953,163
$953,163
$953,163
$953,163
$953,163
$953,163
$98
$184,659
$492,585
$872,884
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
% Margen a Ventas
Utilidad neta
Flujo en pesos
Flujos en pesos:
-$520,000
$98
$184,659
$492,585
$872,884
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
$1,005,163
Flujos en pesos acum :
-$520,000
-$519,902
-$335,243
$157,341
$1,030,226
$2,035,389
$3,040,552
$4,045,715
$5,050,879
$6,056,042
$7,061,205
269 De acuerdo con las proyecciones financieras a 10 años a continuación se
presenta el resumen de la rentabilidad en este modelo de negocio para el paquete
tecnológico de la producción de pellets y la almendra que se obtiene después del
descascarillado y la limpieza de la testa con dos precios que fueron los más rentables
en el establecimiento del cultivo para 50 Ha en temporal y riego.
A diferencia de los primeros dos modelos se puede observar que existen
posibilidades de poder comprar incluso 10 Ha como mínimo para el caso de riego 1
aunque el análisis de rentabilidad se presenta para 50 hectáreas que permitiría en este
caso la posibilidad de comprar el fruto de La Jatropha que puedan producir el conjunto
de agricultores comunales o ejidatarios. Por otra parte no se ha incluido el análisis de la
producción de ácidos húmicos porque para la producción de pellets se requiere 50% y
50% de cascarilla y testa quedando aproximadamente 5 Kg/ Ha de Testa para producir
en forma simultanea ácido húmico. De este paquete tecnológico por otra parte se tienen
datos en el que se compite con la Leonardita, mineral que contiene concentraciones de
un 50% y el precio es del orden de $650 a 750 USD/ton, que representa un precio de
$8.75/kg mientras que en un estimado del escalamiento el costo del ácido húmico sería
de $11.6/kg que estaría al 18%, por lo que sería complejo competir en el mercado por
ello se orientó a la producción de pellets con la Biomasa que se generará tanto con
cascarilla como con testa, sin embargo aún quedaría pendiente revisar a detalle el
análisis financiero.
A continuación se presenta los resultados del análisis financiero para la
producción de pellets y almendra
Tabla 46. Análisis financiero del cultivo de temporal para 50 Ha con precio de $6.5
pesos /kg.
INVERSION
MONTO ($)
EQUIPO
$520,000
CAPITAL DE TRABAJO
$94,210
TOTAL
$614,210
Información para venta de
pellets y almendra
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK
(años)
TREMA (Tasa de descuento)
270 Resultados
$12,158,326
38%
$1,878,809.43
$4,598,792
5.0
7.0%
Tabla 47. Análisis financiero del cultivo de riego 1 para 50 Ha con precio de $5
pesos /kg.
INVERSION
MONTO
$520,000.00
EQUIPO
$92,427.25
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
$612,427.25
Información de venta de
pellets y almendra
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
Resultados
$15,766,064
63%
$3,559,009.9
$7,061,205
3.0
7.0%
Los anteriores resultados muestran que vendiendo los pellets a 230 euros/ton
que es un precio atractivo en el mercado y la almendra que se genere a productores de
aceite y harina a un precio de $6 pesos/kg es posible comprar la semilla de la Jatropha
con precios de $6.5 y $5 pesos/Kg con una buena rentabilidad ya que en el primer
caso se logra una TIR de 38% que es muy buena un VPN positivo y un Payback de 5
años y en el segundo caso se tienen aún mejores resultados ya que a TIR es de 63%,
un VPN positivo y el Payback de 3 años
Como un análisis adicional se tomó el comprar la semilla a $8/Kg en un
escenario con el mayor precio que se ha obtenido por riego y manteniendo las mismas
consideraciones que para los dos casos anteriores en resultado es el siguiente:
Tabla 48. Análisis financiero del cultivo con precio de $8 pesos /kg.
VENTAS TOTALES (10 años)
$12,158,326
TIR
35%
VPN
$1,494,247.95
UTILIDAD (10 años)
$3,919,652
PAY BACK (años)
5.0
7.0%
TREMA (Tasa de descuento)
Y tomando los costos y producciones del cultivo por temporal aún es factible que
se pueda comprar a precios mayores la semilla ya que los resultados del análisis
muestran una TIR de 35% un VPN positivo y un Payback de 5 años.
Si tomamos en cuenta las ventas en los dos primeros casos se estarían
vendiendo $ 2.2 millones de USD que si se extrapola a pensar en que se pudieran
generar al menos unos 10 casos de este tipo entonces se podría lograr un valor
comercial del orden de los $22 millones de USD en 10 años.
271 Que sumandos a los $10 millones del cultivo podrían generar alrededor de $32
millones de USD cifra que es significativa si se piensa que serían empresas pequeñas o
medianas.
Producción de aceite y harina
Al igual que en el caso del pellet y almendra ahora se toma la consideración de crear
empresas que compren la almendra y produzcan el aceite que se puede vender al
mercado o a los productores de Biodiesel y la harina para su uso en alimentos
balanceados en sustitución de la soya para alimentar aves, camarones, peces o
rumiantes
REPORTE DE COSTOS
Tabla 49. Costo de producción de aceite y harina.
COSTO DE PRODUCCIÓN DE
COSTO
Consumo/ton
ACEITE Y HARINA
UNITARIO
($)
CULTIVO DE RIEGO
$6,000.00
3120
costo de la semilla aceite y
pasta
2880
costo de la semilla para harina
780
1
costo de procesamiento
semilla para aceite y pasta
910
1
costo de tratamiento de pasta
para harina
1.9
80
Costo energía eléctrica
1.9
150
Costo de energía eléctrica
Costo total (pesos/ton)
Costo variable total /pesos/Kg)
Costo de mantenimiento
(pesos/Kg)
CULTIVO DE TEMPORAL
$6,000.00
3120
costo de la semilla aceite y
pasta
2880
costo de la semilla para harina
780
1
costo de procesamiento
semilla para aceite y pasta
910
1
costo de tratamiento de pasta
para harina
1.9
80
Costo energía eléctrica
1.9
150
Costo de energía eléctrica
Costo total (pesos/ton)
Costo variable total /pesos/Kg)
Costo de mantenimiento
(pesos/Kg)
Costo Total (pesos/Kg)
272 Costo de
aceite y
pasta ($)
Costo
harina
($)
$3,120.00
$2,880.00
$780.00
$910.00
$152.00
$285.00
$4,052.00 $4,075.00
$4.05
$4.08
$0.08
$0.08
$3,120.00
$2,880.00
$780.00
$910.00
$152.00
$4,052.00
$4.05
$0.08
$285.00
4075
$4.08
$0.08
$4.13
$4.16
En ambos casos el costo es similar ya que se partió de un costo de almendra de
$6/Kg sin embargo la diferencia en rentabilidad será por la cantidad de fruto que se
pueda generar en temporal vs riego con los años
INVERSIÓN REQUERIDA
En ambos escenarios se considera que la inversión en equipo es similar para poder
llevar a cabo el proceso de extracción del aceite y la producción de la harina
Tabla 50. Inversión en equipos para la producción de harina y aceite.
INVERSIÓN EQUIPOS HARINA Y
ACEITE
$ 385,000.00
Prensa para obtener aceite y pasta
(1 ton/h)
$ 1,300,000.00
Equipo de extrudido (150 kg/h)
$ 180,000.00
Equipo, instalación, parte, E.E
Total
$ 1,685,000.00
* El equipo para extrudido se tomó para dos turnos
Tamaños mínimos de producción
Consideraciones para la compra de la almendra generada en 50 Ha tanto por temporal
como por riego 1.
Cultivo por temporal, como se puede apreciar se requiere la compra de 150 ha
de producto y se toma un precio de aceite de $650 usd/ton que se venderían en el
mercado.
Tabla 51. Consideraciones para la compra de la almendra generada en 50 Ha para
cultivo por temporal.
COSTO EQUIPO E
$1,685,000.00
INSTALACIÓN
PRECIO DE ALMENDRA DE
$6.00
JATROPHA ($/Kg)
Hectáreas cultivadas para
150
production
PRECIO HARINA $/Kg
6.00
PRECIO ACEITE $/Kg
8.45
Costos Variable Aceite y
4.13
pasta
Costos Variable harina
4.16
Costos Fijos incluye Gastos
276.00
43,600.00
de ventas/Ha incluye renta de
nave industrial
Cultivo por riego 1 como se puede apreciar se toman las mismas 150 ha sin embargo
en este caso se reduce el precio del aceite hasta $500 usd/ton.
273 Tabla 52. Consideraciones para la compra de la almendra generada en 50 Ha para
cultivo por riego 1.
COSTO EQUIPO E
$ 1,685,000.00
INSTALACIÓN
PRECIO DE
6.00
ALMENDRA DE
JATROPHA ($/Kg)
Hectáreas cultivadas
150
para producción
PRECIO HARINA $/Kg
6.00
PRECIO ACEITE $/Kg
6.50
Costos Variable Aceite y
4.13
pasta
Costos Variables harina
4.16
Costos Fijos incluye
276.00
43,600.00
Gastos de ventas/Ha
incluye renta de nave
irial (
PROYECCIONES FINANCIERAS A 10 AÑOS
A continuación se presentan los estados de resultados con los escenarios más bajos
para evaluar la rentabilidad y posibilidad de venta del aceite y la harina.
274 Estado de resultados para producción aceite y harina cultivo temporal 150 ha
Períodos (años)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Inversión pesos
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
$1,685,000
Dep'n acum.
$168,500
$337,000
$505,500
$674,000
$842,500
$1,011,000
$1,179,500
$1,348,000
$1,516,500
$1,685,000
Estimado Ventas harina y aceite($)
$0
$31,613
$627,192
$783,990
$1,880,312
$3,573,477
$4,109,625
$4,109,625
$4,109,625
$4,109,625
Producción de harina por Ha (Kg)
0
14
277.76
347.2
832.72
1582.56
1820
1820
1820
1820
Producción de aceite por Ha (Kg)
0
15
297.6
372
892.2
1695.6
1950
1950
1950
1950
COSTOS DE PRODUCCIÓN AMBOS ($)
$0
$18,028
$357,675
$447,094
$1,072,305
$2,037,884
$2,343,639
$2,343,639
$2,343,639
$2,343,639
Costos Variable Aceite y pasta
$0
$9,299
$184,499
$230,624
$553,125
$1,051,197
$1,208,914
$1,208,914
$1,208,914
$1,208,914
Costos Variable harina
0
8,729
173,176
216,471
519,180
986,687
1,134,725
1,134,725
1,134,725
1,134,725
MARGEN A VENTAS
0
13,585
269,517
336,896
808,007
1,535,593
1,765,986
1,765,986
1,765,986
1,765,986
% Margen aVentas
0
43%
43%
43%
43%
43%
43%
43%
43%
43%
$85,000
$85,000
$85,000
$85,000
$85,000
$85,000
$85,000
$85,000
$85,000
$85,000
UAFIR O EBIT
-$253,500
-$239,915
$16,017
$83,396
$554,507
$1,282,093
$1,512,486
$1,512,486
$1,512,486
$1,512,486
Depreciación pesos
$168,500
$168,500
$168,500
$168,500
$168,500
$168,500
$168,500
$168,500
$168,500
$168,500
UAFIRDA O EBITDA
-$85,000
-$71,415
$184,517
$251,896
$723,007
$1,450,593
$1,680,986
$1,680,986
$1,680,986
$1,680,986
% UAFIRDA/VENTAS
0%
0%
29%
32%
38%
41%
41%
41%
41%
41%
I.S.R. pesos 28% de la utilidad
$0
$0
$0
$0
$155,262
$358,986
$423,496
$423,496
$423,496
$423,496
-$253,500
-$239,915
$16,017
$83,396
$399,245
$923,107
$1,088,990
$1,088,990
$1,088,990
$1,088,990
C. Fijos incluye Gastos de ventas/Ha
Utilidad neta
% Utilidad
Flujo en pesos
0%
0%
3%
11%
21%
26%
26%
26%
26%
26%
-$85,000
-$71,415
$184,517
$251,896
$567,745
$1,091,607
$1,257,490
$1,257,490
$1,257,490
$1,257,490
Flujos en pesos:
-$1,685,000
-$85,000
-$71,415
$184,517
$251,896
$567,745
$1,091,607
$1,257,490
$1,257,490
$1,257,490
$1,257,490
Flujos en pesos acum :
-$1,685,000
-$1,770,000
-$1,841,415
-$1,656,899
-$1,405,003
-$837,258
$254,349
$1,511,839
$2,769,329
$4,026,819
$5,284,309
275 Estado de resultados para producción aceite y harina con cultivo por riego 150 ha
Períodos (años)
Inversión pesos
Dep'n acum.
Estimado Ventas harina y
aceite($/año)
Producción harina por Ha (Kg)
Producción aceite por Ha (Kg)
COSTO DE PRODUCCIÓN
Costos Variable Aceite y pasta
Costos Variable harina
MARGEN A VENTAS
% Margen a Ventas
Costos Fijos incluye Gastos de
ventas/Ha
UAFIR O EBIT
Depreciación pesos
UAFIRDA O EBITDA
% UAFIRDA/VENTAS
I.S.R. pesos 28% de la utilidad
Utilidad neta
Flujo en pesos
Flujos en pesos:
Flujos en pesos acum :
-$1,685,000
-$1,685,000
1
$1,685,000
$168,500
$81,675
2
$1,685,000
$337,000
$675,180
3
$1,685,000
$505,500
$1,619,343
4
$1,685,000
$674,000
$3,077,514
5
$1,685,000
$842,500
$3,539,250
6
$1,685,000
$1,011,000
$3,539,250
7
$1,685,000
$1,179,500
$3,539,250
8
$1,685,000
$1,348,000
$3,539,250
9
$1,685,000
$1,516,500
$3,539,250
10
$1,685,000
$1,685,000
$3,539,250
42
45
$54,084
$27,898
26,186
27,591
34%
$85,000
347.2
372
$447,094
$230,624
216,471
228,086
34%
$85,000
832.72
892.2
$1,072,305
$553,125
519,180
547,038
34%
$85,000
1582.56
1695.6
$2,037,884
$1,051,197
986,687
1,039,630
34%
$85,000
1820
1950
$2,343,639
$1,208,914
1,134,725
1,195,611
34%
$85,000
1820
1950
$2,343,639
$1,208,914
1,134,725
1,195,611
34%
$85,000
1820
1950
$2,343,639
$1,208,914
1,134,725
1,195,611
34%
$85,000
1820
1950
$2,343,639
$1,208,914
1,134,725
1,195,611
34%
$85,000
1820
1950
$2,343,639
$1,208,914
1,134,725
1,195,611
34%
$85,000
1820
1950
$2,343,639
$1,208,914
1,134,725
1,195,611
34%
$85,000
-$225,909
$168,500
-$57,409
0%
$0
-$225,909
0%
-$57,409
-$25,414
$168,500
$143,086
0%
$0
-$25,414
-4%
$143,086
$293,538
$168,500
$462,038
29%
$0
$293,538
18%
$462,038
$786,130
$168,500
$954,630
31%
$220,116
$566,014
18%
$734,514
$942,111
$168,500
$1,110,611
31%
$263,791
$678,320
19%
$846,820
$942,111
$168,500
$1,110,611
31%
$263,791
$678,320
19%
$846,820
$942,111
$168,500
$1,110,611
31%
$263,791
$678,320
19%
$846,820
$942,111
$168,500
$1,110,611
31%
$263,791
$678,320
19%
$846,820
$942,111
$168,500
$1,110,611
31%
$263,791
$678,320
19%
$846,820
$942,111
$168,500
$1,110,611
31%
$263,791
$678,320
19%
$846,820
-$57,409
-$1,742,409
$143,086
-$1,599,323
$462,038
-$1,137,285
$734,514
-$402,771
$846,820
$444,049
$846,820
$1,290,869
$846,820
$2,137,689
$846,820
$2,984,509
$846,820
$3,831,329
$846,820
$4,678,149
276 De acuerdo con las proyecciones financieras a 10 años a continuación se
presenta el resumen de la rentabilidad en este modelo de negocio para el paquete
tecnológico de la producción de aceite y harina que se obtiene de la almendra con un
precio fijo de $6/Kg, en esta ocasión el mínimo de hectáreas para que se pueda tener
un valor medio y bajo de aceite es de 150 Ha es decir que la empresa tendría que
comprar la almendra de 3 productores de 50 Ha de semilla de Jatropha para poder
hacer la producción
Este caso del modelo de negocio 3 es el más complicado debido a que se
requiere de un buen precio para poder producir Biodiesel sin embargo también se
puede obtener una buena rentabilidad si se puede vender el aceite al mercado y en el
caso del Biodiesel se puede establecer un acuerdo de largo plazo a un menor precio
pero que garantice la venta del aceite a $400 USD/Ton
A continuación se presenta los resultados del análisis financiero
Para compra de la almendra pero con producciones por temporal que son más bajas
por año.
Tabla 53. Análisis financiero para la compra de almendra con producciones por
temporal.
INVERSION
MONTO ($)
$1,685,000.00
EQUIPO
$156,415.49
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
$1,841,415.49
Información para la producción
de aceite y harina
Resultados
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
$23,335,083
21%
$638,701.2
$5,284,309
6.0
7.0%
277
Tabla 54. Análisis financiero para la compra de almendra con producciones por
riego.
INVERSION
MONTO ($)
$
1,685,000.00
EQUIPO
$
282,468.97
CAPITAL DE TRABAJO
TOTAL
$
1,967,468.97
Información para venta de
aceite y harina
Resultados
VENTAS TOTALES (10 años)
TIR
VPN
UTILIDAD (10 años)
PAY BACK (años)
TREMA (Tasa de descuento)
$26,689,212
24%
$560,974.5
$4,678,149
5.0
7.0%
Del análisis financiero se puede concluir que en el caso del primer análisis se
tiene una TIR del 21% con un VPN positivo y un Payback de 6 años aun tomando un
valor intermedio para el mercado, mientras que en el segundo caso se tomó un
escenario con el precio del aceite más bajo con la finalidad de poder venderlo a
empresas que produzcan Biodiesel, ese caso ya se presentó en el modelo de negocio
2 y en el que se pudo observar que se requiere un precio de $400 USD/Ton, sin
embargo se tendrá que analizar con los datos finales de producción en continuo del
Biodiesel para ver si se logra poder vender a los productores de Biodiesel; en primera
instancia para una mayor rentabilidad se recomienda vender al mercado el aceite que
se genere en este tipo de empresas al mercado y lograr el máximo precio posible que
según reportes puede legar a ser superior a los $800 USD/Ton
Por otra parte en el caso de las ventas aun tomando los valores bajos se logran
vender $3.8 millones de USD suponiendo que sólo hubiera 5 empresas de este tipo de
unidades en la región se hablaría de alrededor de $9.5 millones de USD, que ya
sumados a los $32 millones de los otros negocios que se presentan en el modelos 3
puede llegar a un valor comercial del orden de $42 millones de USD con empresas
pequeñas y medianas que pueden tener una participación importante en el crecimiento
del cultivo de la Jatropha y al mismo tiempo generar valor y una mayor calidad de vida
en la región serrana del Noreste de México
Los tres modelos de negocio tienen oportunidad de desarrollo y un análisis
financiero con base en las tecnologías que se han logrado desarrollar lo que permitiría
invitar a grandes inversionistas así como a medianos y pequeños sin olvidar las zonas
de temporal que es un objetivo muy importante del desarrollo de la región con el cultivo
de la Jatropha Curcas. Los datos tanto económicos como por los impactos sociales
permite dar factibilidad al establecimiento del cultivo de Jatropha Curcas en el modelo
de negocio 1 sólo en cultivos de riego y buscando reducciones de costo que permitan
incrementar el precio de la semilla no obstante respecto de otros proyectos integrales el
precio es ligeramente mayor, sin embargo los otros dos modelos permiten vender la
semilla a mayores precios tanto en temporal como en riego además de involucrar a
278
pequeñas y medianas empresas. El impacto social es muy positivo ya que los Centros y
Universidades han logrado innovaciones que tendrán un impacto en la sociedad tanto
de empleos como de conocimiento y desarrollo del personal.
La propuesta es promover en paralelo en los 3 negocios, el potencial comercial
en la región es importante además si se concretan las inversiones en los 3 casos se
puede establecer y crear una cadena productiva que permita que se pueda hacer
sustentable el crecimiento de hectáreas sembradas en la región con el paso del tiempo
incluidas la zonas de temporal.
279

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