Contaminación ambiental por quema de caña de azúcar: Un estudio

 Memoria de ponencias Think Green 2013: Crecimiento verde, retos y oportunidades para México Contaminación ambiental por quema de
caña de azúcar: Un estudio exploratorio
en la región central del estado de
Veracruz
Israel Vilaboa Arroniz
Luis A. Barroso
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey
Campus Central de Veracruz
Mesa de trabajo: Crecimiento verde inclusivo: los retos y las oportunidades para México Contaminación ambiental por quema de caña de azúcar: Un estudio exploratorio
en la región central del estado de Veracruz
Israel Vilaboa Arroniz
Luis A. Barroso
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey – Campus Central de
Veracruz
Resumen
El cultivo y cosecha de la caña de azúcar se ve acotado en gran parte por la capacidad y
calidad instalada dentro de la industria misma. La importancia de tener una industria
cañera rentable esta directamente ligado a la sustentabilidad de sus prácticas y de su
infraestructura. Este trabajo analiza formas de cultivo que se establecieron en contextos
tecnológicos y sociales completamente diferente a los actuales, pero que se continúan
empleando y con ello mermando a la rentabilidad de la industrial nacional azucarera en
general.
Introducción
La caña de azúcar es una gramínea de suma importancia a nivel internacional si
consideramos que el 70% de azúcar que se consume en el mundo depende de este
cultivo (es resto es de la remolacha). En el caso de México, la industria azucarera es una
actividad relevante para el país, cuenta con 62 ingenios y genera aproximadamente 300
mil empleos de los cuales el 74% viven en un medio rural (Aguilar Rivera, et al., 2010).
Actualmente, de acuerdo a Aguilar Rivera et al. (2010), se cuenta con una superficie
cultivada con caña de azúcar de aproximadamente 500 mil hectáreas, que generan un
promedio anual de 34 millones de toneladas de caña con un rendimiento de 69 toneladas
por hectárea. Los estados de la república con producción de azúcar son presentados en
la Tabla 1 junto con el número de ingenios con los que cuentan.
Tabla 1. Lista de estados productores de azúcar y número de ingenios por estado
Estado
Número de ingenios
Campeche
1
Colima
1
Chiapas
2
Jalisco
6
Michoacan
4
Morelos
2
Nayarit
2
Oaxaca
3
Puebla
2
Quintana Roo
2
Sinaloa
4
San Luis Potosi
4
Tabasco
4
Tamaulipas
2
Veracruz
22
Actualmente México se encuentra entre los 10 principales países productores y
consumidores de azúcar a nivel mundial, su producción aproximada es de 4.1 millones
de toneladas y su consumo de 3.8 millones de toneladas en promedio, la cosecha pasada
2012 fue un año record con cerca de 7 millones de toneladas producidas. El consumo
per cápita de azúcar es de 52 kilogramos por habitante, debido a su alto consumo en
forma industrializada (COAZUCAR, 2008).
A pesar de la importancia económica, social, industrial y alimentaria que representa la
industria azucarera en nuestro país, los ingenios azucareros son altamente
contaminantes del medio ambiente por los procesos tan obsoletos que al día de hoy se
siguen utilizando desde las labores en campo hasta los procesos de fabricación del grano
de azúcar. Surgen entonces la necesidad de abordar este tema para poder conseguir
alternativas que brinden soluciones sustentables para este problema actual.
Proceso – cosecha a quema de caña
En un ambiente social y político de escasas restricciones ambientales, previo al corte
manual de caña, se incendia el cañaveral con la finalidad de eliminar la mayor parte de
follaje seco para así facilitar el acceso de los cortadores. Una vez quemado el cañal
entra la cuadrilla de cortadores para cortar los tallos con machete, desde su parte más
baja, separando el follaje que no se incinero (hojas verdes y punta). Se van formando
pilas de los tallos cortados de alrededor de 300 kg orientados perpendicularmente al
sentido de los surcos. Ya cortada la caña y alineada en bultos entra el cargador
mecánico que los deposita en una unidad de transporte para su traslado al ingenio.
Todo el follaje remanente es dejado sobre el terreno en una orientación similar a la de
los tallos de 2 a 6 días para su secado y después eliminarlos finalmente en una segunda
quema (Ahumada, 2009).
Para realizar una quema se debe tomar en cuenta los vientos dominantes en ese preciso
momento así como la temperatura ambiental. Es un procedimiento cada vez menos
aceptado por las comunidades que habitan cerca del área de influencia a los ingenios,
para mala fortuna de la ecología se realizan en casi la totalidad de países cañeros, salvo
en Australia y en Cuba (ISO, 2005).
En lo que respecta a las cenizas, cuando se efectúa una quema se observa una lluvia de
las mismas sobre las áreas aledañas. Estas cenizas van acompañadas, de acuerdo a
Cabrera y Zuaznábar (2010), de humo y una serie de gases tales como:
•
•
•
•
•
•
Monóxido de nitrógeno: El cual tiene efectos tóxicos sobre los humanos.
Anhídrido sulfuroso: Que al unirse con el agua atmosférica forma la llamada
lluvia ácida.
Anhídrido carbónico: En reacción fotoquímica produce irritación en los ojos y
afecta las vías respiratorias.
Monóxido de carbono
Hidrocarburos
Oxido de azufre
Por otra parte, esas cenizas contienen un alto contenido de potasio que en presencia de
agua tiene un alto poder corrosivo sobre superficies metálicas. El transporte de las
cenizas ocurre de la siguiente manera, cuando la temperatura del aire próximo al suelo
es mayor al que se encuentra en capas superiores de la atmosfera se producen corrientes
de aire ascendentes que elevan las cenizas a gran altitud donde son arrasadas por
corrientes horizontales alcanzando hasta 50 km. a la redonda del origen de la quema.
Este tipo de factores meteorológicos generalmente se presentan durante el día de las
10:00 hrs. hasta las 18:00 hrs. En un estudio sobre el tamaño de las cenizas realizado en
el Ingenio de Atencingo en el Estado de Puebla, Mex. se encontraron los siguientes
diámetros de partículas (Aragón García, 2012):
1. Menor a 2.5mm
8%
2. Menor a 10 mm
60%
3. Mayor a 10 mm.
32%
Como resultado de estas quemas, de entrada existe una disminución en el rendimiento
por tonelada en campo al llevarse acabo una deshidratación (Caio, 2013).
1. La quema alcanza entre 600 y 735oC esterilizando la población microbiana del
suelo, (organismos formadores del suelo y fijadores de nutrientes básicos)
inhibiendo la formación de materia orgánica disminuyendo fertilidad de los
suelos.
2. Se altera el microclima, la humedad, la evapotranspiración y hasta las lluvias de
la región.
3. Un uso importante que se le da a las puntas de caña es para la alimentación
animal ya sea en fresco o ensilándolo para las épocas de estiaje, haciendo de la
siembra de caña de azúcar un cultivo de doble propósito.
En comparación a las consecuencias antes mencionadas ocasionadas por las quemas, se
enumeran a continuación algunos beneficios de la cosecha tradicional para los ingenios:
1. Aumentan la fuerza de corte
2. Disminuye los costos de transporte por la evaporación del agua y las materias
extrañas, las cuales sirven como esponjas durante la molienda capturando el
jugo extraído a la caña mermando la eficiencia en la producción.
3. Facilita el proceso de producción ya que se trabaja un material pre-cocido.
Después de ver las consecuencias positivas, es necesario darse una explicación al
fenómeno de la quema de caña. La explicación no deja de ser una directamente
relacionada a los costos. Un cortador puede cortar en promedio 2 toneladas de caña
verde en una jornada de trabajo de 8 hrs. en comparación con el promedio de 6 ton. de
corte de caña quemada. Ahora bien, tomando en consideración que el corte por tonelada
de caña es de $35 en promedio se torna de un problema ecológico a uno social. Por el
otro lado las cosechadoras cortan entre 45 y 55 ton/hora en promedio dependiendo de
las condiciones del terreno.
Proceso – cosecha verde
La mano de obra disponible para la cosecha se hace cada vez más escasa y cara, debido
a la migración a los centros urbanos. Durante la zafra los tiempos perdidos tanto por
falta de caña como por diversos factores repercuten al final de la cosecha, es por eso que
los ingenios no se pueden darse el lujo de cesar su molienda. Por esta razón, la adopción
de mecanización en la cosecha de caña de azúcar será inevitable.
En países como Australia, Brasil, USA, Sudáfrica, Taiwán, Tailandia, etc., donde el
cultivo de caña de azúcar está altamente mecanizado, se utilizan enormes cosechadoras
automáticas para cortar sus caña (Rachid, 2013).
Las maquinas entran en los campos verdes cortando la caña al ras del suelo utilizando
unos platos con cuchillas que giran a altas revoluciones, llevando esta caña al centro de
la maquina por medio de unos gusanos mecánicos la introducen a una banda donde se
transporta para ser troceada en pequeños pedazos de 20 cm. para después ser arrojados
por medio de un elevador a un camión que viene a la par de la cosechadora.
La limpieza de la caña es fundamental para ser recibida en el ingenio por lo que se
cuenta con unas despuntadoras que van eliminando las puntas verdes al momento del
corte y en al parte posterior de la maquina cuenta con un sistema de ventiladores que
van eliminando las hojas secas dejando toda este material vegetativo triturado en el
campo con un sin número de ventajas. Algunos de estos beneficios son los siguientes:
1. No contamina la atmosférica
2. El mejoramiento de las condiciones físicas, químicas y biológicas del suelo
recuperando su estructura y fertilidad por el aporte de materia orgánica
conformada por su hojarasca.
3. Los residuos agrícolas de la cosecha sirven como cobertura vegetal protegiendo
al suelo de los rayos directos del sol evitando su deshidratación.
4. La paja dejada en campo tras la cosecha forma una cobertura en el suelo
robando espacio vital a plantas nocivas disminuyendo el uso de herbicidas
ayudando al medio ambiente además de disminuir los costos de producción.
5. La disminución de tiempo entre la quema y la molienda. Se estima que cada
hora después de la quema, las perdidas de sacarosa pueden alcanzar hasta un
0.4%. Se calcula un tiempo promedio de 50 horas en caña quemada, mientras
que cosechando en verde, se tiene promedios de 18 horas o hasta menos como
ocurre en Australia.
6. El efecto de amortiguación de los residuos vegetales que protegen al suelo del
paso de la maquinaria evitando la compactación de los mismo y futuros trabajos
de roturación con maquinaria agrícola, bajando los costos de producción.
7. Con los abundantes residuos que quedan de la cosecha mecanizada las labores
de cultivos cambian en las resocas utilizándose implementos con discos para ir
incorporando la materia orgánica al suelo, en Australia se utilizan con éxito la
picadora de martillo sin ser del todo eficientes al día de hoy.
Ahora bien la tecnología para el manejo de la cosecha en verde no se ha desarrollado en
su totalidad implicando grandes retos (Aguilar Rivera, 2010):
1. El diseño de los campos para la maquina. Adecuar los campos para las
cosechadoras garantiza la eficiencia de la maquinaria así como la reducción de
los costos al evitar un gasto excesivo de combustible por maniobras de las
maquinas.
2. Variedades ricas en sacarosa, erectas y de fácil despaje para disminuir los
efectos negativos de las materias extrañas. CENICAÑA en Colombia esta
trabajando con las variedades PR 61-632 y la CC 85-68.
3. El manejo de la densidad de siembra por medio de la distancia entre surcos, a
mayor numero de cepas por hectárea existe un mayor acame y disminuye la
producción de sacarosa por lo que se ha encontrado que 7,100 cepas por
hectárea no afecta significativamente la producción y facilita las labores
agrícolas.
4. De igual forma se deben de establecer las edades de corte ya que entre mas
viejas sean las cañas están tienden a acamarse y dificultar la cosecha mecánica.
5. Debido al tipo de corte de las cosechadoras, las góndolas acarrean todo (hojas
secas, hojas verdes, tallos secundarios, tallos terciarios, punta de caña y tallos
molederos) al ingenio, por lo que es de especial interés no aplicar riegos de
auxilio ni fertilizar con nitrógeno durante la ultima etapa de desarrollo debido al
alto contenido de tallos secundarios y terciarios que se producen no aportando
azúcar a la fábrica. El peso promedio de las cosechadora es de 17 toneladas, por
lo que en la época de lluvias su trabajo disminuye ya que se atascan con
facilidad. Debido a esta circunstancia es conveniente planear la cosecha bajo dos
aspectos importantes:
a) La distancia a la fabrica: Cosechando los terrenos mas alejados primero para
que en el ultimo tercio de la zafra los campos por cosechar queden en un
radio no mayor de 10 km al ingenio haciendo mas fácil y rápido el
transporte.
b) Los tipos de suelo: Debiéndose cosechar primero los arcillosos, ya que son
los que mas difíciles de drenar y dejando los arenosos a lo ultimo por si se
llegase a presentar alguna precipitación pluvial estos son mas permeables.
Por otro lado, existen algunas desventajas que se pueden encontrar dentro de la cosecha
verde:
1. Llevan una mayor cantidad de materia indeseable la fabrica
2. Mayor concentración de ceras, cenizas, polisacáridos y almidones en el jugo
extraído, incremento en la cantidad de melaza
3. Incremento en las perdidas de azúcar por tonelada de caña
4. Factores externos que impiden su extensión como:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
La fragmentación de los terrenos
Los tamaño irregulares de los terrenos
La presencia de rocas
Topografía desfavorable de los terrenos
Alta disponibilidad de mano de obra
Factores socioeconómicos
Pueden distinguirse varios aspectos que impactan el grado de mecanización para el
cultivo de la caña de azúcar en los campos cañeros de México, los más importantes son:
•
•
•
•
Suelos pedregosos y fuertes pendientes en un 48%
Superficies inundables y con problemas de heladas y salinidad en un 30%
Superficies menores a 4 has. en un 70%
La superficie susceptible de mecanización en México es del 22%
La tabla 2 muestra un comparativo sobre los dos tipos de cosecha hasta ahora
mencionados.
Tabla 2. Comparativo entre cosecha manual y cosecha mecanizada.
Variable
Cosecha manual
Cosecha Mecanizada
Materia extraña
En caña verde: 2 - 4%
En caña verde:10 -12%.
En caña quemada: 1.5 - 2%.
En caña quemada: 8-10%.
Corte en verde
Mayor dificultad para el corte en
verde.
Menor dificultad para corte en
verde.
Manejo de residuos
Difícil manejo de residuos del
corte en verde.
Fácil manejo de los residuos del
corte verde y quemado.
Tiempo de permanencia
Alto tiempo de permanencia: 25h
– 40h.
Bajo tiempo de permanencia: 4h
– 10h.
Despeje
Requiere celeridad en el despaje
para no afectar el rebrote de la
cepa.
Requiere prontitud en el despaje
para la labor del repique.
Eficiencia
Rendimiento del cortador: Caña
semilimpia 2 - 4 t/hombre/día.
Caña quemada 5 - 7 t/h/día.
Rendimiento de la cosechadora:
Caña semilimpia 24 - 25 ton/h.
Caña quemada 26 - 28 ton/h.
Manejo de información
Manejo complejo de la
información por cada cortador
Menor complejidad en el
manejo de información
(calidad, rendimiento, pago
nómina).
Otros
Requiere supervisión para evitar
accidentes y garantizar la calidad.
Alto costo de la labor. Residuos
de caña seca pueden llegar a la
fábrica en el siguiente corte.
Requiere supervisión para
garantizar la calidad de corte
(materia extraña y rendimiento).
Mayor flexibilidad de la
cosecha.
Mayor eficiencia en el
transporte al incrementar el 30%
del peso por viaje.
Menor compactación de los
suelos.
Exige adecuación de los
campos.
Exige variedades apropiadas.
Menor costo de cosecha.
No se puede almacenar por
períodos largos.
Conclusiones
La carencia de información sobre la estimación del balance de Carbono en los
agroecosistemas cañeros y tomando en consideración que, desde el punto de vista
ambiental, cuantificar la emisión de Carbono hacia la atmósfera por las distintas
actividades que el hombre realiza permite conocer su efecto en el calentamiento global
y su incidencia en el cambio climático, obligan a realizar estudios sobre la dinámica y el
balance de Carbono en agroecosistemas monocultivados con caña de azúcar, en los que
se usa la quema para la cosecha.
Por ello, es que por medio de instituciones gubernamentales se debería de dar mas
apoyo al único centro de investigación de caña de azúcar de México ubicado en
Tapachula Chis., así como la apertura de otros por regiones agroclimatológicas en
donde se puedan desarrollen variedades, maquinaria de mínima labranza, control
biológico en plagas, etc. de acuerdo a las necesidades de los ingenios que pertenezcan a
su área de influencia.
Así mismo es importante el incorporarse o establecer organizaciones ecologistas como
Procultivo Caña Verde: (De origen Colombiano) que se oponen a la quema de caña de
azúcar por el impacto ambiental que dejan los residuos suspendidos en el aire. Su
interés es promover una mejor calidad de vida de las personas, considerando que la
quema de caña es un factor que pone en desequilibrio al medio ambiente y su impacto
se hace sentir en la salud de las personas.
Referencias
Aguilar Rivera, N., Galindo Mendoza, G., Fortanelli Martínez, J., y Contreras Servín,
C. (2010). Competitividad internacional de la industrial azucarera en México. Theoria,
19(1) pp. 7-29.
Ahumada, M.R. (2009). Diagnóstico agroindustrial de la caña de azúcar en México.
Memorias XXXIII convención de la asociación de técnicos azucareros de México.
Córdoba, Ver.
Aragón Garcia et al. (2012). Fauna de la zona cañera de Atencingo Puebla. Acta
zoológica mexicana. 28(1), pp. 161-171.
Cabrera, J.A., y Zuaznábar, R. (2010). Impacto sobre el ambiente del monocultivo de la
caña de azúcar con el uso de la quema para la cosecha y la fertilización nitrogenada.
Cultivos tropicales, 31(1) pp. 5-13.
COAZUCAR (2008). Estadísticas de la
http://www.sagarpa.gob.mx/COAZUCAR.html.
agroindustria
azucarera.
En
International Sugar Organization. (2005). An international survey of sugar crop yields
and prices paid for sugar cane and beet. Market evaluation consumption and mecas. 5
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Rachid, Caio, T.C. et al. (2013). Effect of sugarcane burning or Green harvest methods
on the Brazilian cerrado soil bacterial community structure. Plos one. 8(3).