Lecciones, cambios y retos de más de una década dedicada a la producción de biocombustibles en Colombia.
La agroindustria de la caña de azúcar en Colombia se ha consolidado como un sector sucroenergético por la producción de etanol carburante y la cogeneración de energía con biomasa.
Para estar a la altura del mercado, los azucareros han tenido que hacer ajustes a su modelo de negocio con retos nada sencillos, como el montaje de destilerías, y ganar el conocimiento necesario para ejecutar nuevos procesos.
De hecho, gracias a ese aprendizaje los diseños originales de las plantas de etanol han tenido cambios tecnológicos y operacionales que han permitido alcanzar altas poblaciones de levadura, mayores grados alcohólicos y control de los episodios de contaminación.
Entre los cambios se destaca el trabajo conjunto con las plantas de azúcar para contar con materias primas (jugo, meladura y miel) de mejor calidad microbiológica (baja presencia de micoorganismos contaminantes) y la implementación de esquemas de esterilización antes del proceso de fermentación.
En el proceso alcoquímico la esterilización minimiza la presencia de microorganismos contaminantes, como las bacterias acido lácticas, acido acéticas y levaduras nativas, principalmente. Las bacterias compiten con la levadura por los nutrientes y generan compuestos que inhiben su metabolismo, lo que afecta la producción de etanol; mientras que las levaduras nativas consumen los azúcares y no necesariamente producen etanol, y algunas cepas tienen la capacidad de formar espuma.
De acuerdo con Tatiana Daza, microbióloga industrial de Cenicaña, en un comienzo las destilerías alcanzaban grados alcohólicos alrededor de 7.0% en volumen en el vino. Sin embargo, la estandarización de las operaciones y un mayor conocimiento de la fisiología de la levadura han permitido que algunas destilerías alcancen grados alcohólicos superiores a 10% v/v en promedio.
Este mismo conocimiento condujo a ajustar los niveles de recirculación de la vinaza producida en la etapa de destilación para minimizar su efecto inhibitorio sobre la levadura.
Inicialmente estos niveles de recirculación eran superiores al 60%, pero causaban una alta acumulación de compuestos inhibidores del metabolismo. Hoy algunas destilerías han logrado reducirlos hasta el 44%.
Con las prácticas de recirculación de vinaza y su concentración mediante evaporación y/o compostaje, es posible que la generación de este efluente no sea mayor a tres litros de vinaza por cada litro de etanol obtenido.
Desde el inicio de la operación de las plantas de etanol, Cenicaña ha estado comprometido con los productores y desde 2007 comenzó los proyectos de investigación.
Investigación
- Estudio del comportamiento de las tres principales cepas de la levadura, Saccharomyces cerevisiae, empleadas para la producción de etanol con recirculación de vinaza.
- Evaluación de esquemas de esterilización de materias primas.
- Caracterización de macro y micronutrientes en las materias primas y establecimiento de las necesidades nutricionales de la levadura GR-X (cuando se emplea miel B).
- Evaluación de alternativas para el ahorro del consumo de agua en proceso, a través del aprovechamiento de los principales efluentes generados.
- Determinación del metabolismo de las bacterias ácido lácticas para estimar su impacto económico en la producción de etanol.
Para el desarrollo de los proyectos, el Centro de Investigación estableció en 2008 el área de microbiología industrial y fortaleció su infraestructura con los laboratorios de Microbiología Industrial y Cromatografía.
Además, gracias a la sinergia y a la interdisciplinariedad del grupo de trabajo del Programa de Procesos de Fábrica y al trabajo conjunto con el personal de las plantas de alcohol se conoció mejor la etapa fermentativa, lo cual permitió identificar el destino de los azúcares consumidos durante el proceso y discriminar los que se convierten en productos diferentes al etanol, como los ácidos acético, succínico, láctico, propiónico y el glicerol.
Asimismo, Cenicaña planea ejecutar nuevos proyectos con el objetivo de identificar factores de estrés, de la levadura, su impacto en la producción de etanol y estrategias para su mitigación.
El principal reto de la producción de alcohol carburante es sostener su estabilidad jurídica. El mercado del alcohol en el mundo está distorsionado por los programas de combustibles limpios, el interés en el desarrollo de la materia prima para los mismos y la protección a las industrias locales, entre otras. Esto implica que no haya una formación de precios eficiente para competir en igualdad de condiciones, por lo cual se requiere apoyo del Estado colombiano para compensar esas distorsiones”.
Johan Martínez
Director Energía Renovable y Nuevos Negocios Asocaña
La producción de etanol de la industria colombiana ha sido un proceso único, muy bien conducido, donde los técnicos han tenido una adecuada curva de aprendizaje. Además, el reaprovechamiento de la vinaza en la fermentación ha tenido un impacto ambiental muy útil que no ocurre en otros países. Este proceso, que puede parecer hostil para las levaduras que producen alcohol, lo han aprendido de manera eficiente y productiva en las destilerías colombianas”.
Glauco Martins de Mello
Gerente de Desarrollo de Negocios Solenis (empresa asesora de soluciones químicas industriales)
Hemos evolucionado en varios sentidos: Cuando empezamos no sabíamos nada de alcohol; hoy un ingeniero de las destilerías de la región está al mismo nivel que uno de la industria brasilera. Inicialmente teníamos una eficiencia de 87.45% de diseño de Praj; hoy estamos por encima de 90%. Comenzamos con una cultura de fábrica de azúcar; hoy nos hemos adaptado a una cultura de destilería, que es más riesgosa”.
Milton Figueroa
Director Destilería Incauca S.A.S.
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