La caña de azúcar o caña de azúcar es una especie de hierba alta y perenne (del género Saccharum , tribu Andropogoneae ) que se utiliza para la producción de azúcar . Las plantas miden entre 2 y 6 m (6 a 20 pies) de altura con tallos fibrosos, robustos y articulados que son ricos en sacarosa , [1] que se acumula en los entrenudos del tallo . Las cañas de azúcar pertenecen a la familia de las gramíneas, Poaceae , una familia de plantas con flores económicamente importante que incluye maíz, trigo, arroz y sorgo , y muchos cultivos forrajeros . Es originaria de las regiones templadas cálidas y tropicales de la India, el sudeste asiático y Nueva Guinea .
La caña de azúcar era un cultivo antiguo de los pueblos austronesios y papúes . Fue introducida en Polinesia , la Melanesia insular y Madagascar en tiempos prehistóricos a través de marineros austronesios. También fue introducida en el sur de China y la India por comerciantes austronesios alrededor de 1200 a 1000 a. C. Los persas y los griegos encontraron las famosas "cañas que producen miel sin abejas" en la India entre los siglos VI y IV a. C. Adoptaron y luego difundieron la agricultura de la caña de azúcar. [2] Los comerciantes comenzaron a comerciar con azúcar, que se consideraba una especia lujosa y cara, de la India. En el siglo XVIII, comenzaron las plantaciones de caña de azúcar en las naciones insulares del Caribe, Sudamérica, el Océano Índico y el Pacífico. La necesidad de trabajadores del cultivo de azúcar se convirtió en un importante impulsor de grandes migraciones, algunas personas aceptaban voluntariamente la servidumbre por contrato [3] y otras eran importadas a la fuerza como esclavos . [4]
Cultivada en regiones tropicales y subtropicales, la caña de azúcar es el cultivo más grande del mundo por cantidad de producción, con un total de 1.900 millones de toneladas en 2020, y Brasil representa el 40% del total mundial. La caña de azúcar representa el 79% del azúcar producido a nivel mundial (la mayor parte del resto se elabora a partir de remolacha azucarera ). Alrededor del 70% del azúcar producido proviene de Saccharum officinarum y sus híbridos. [5] Todas las especies de caña de azúcar pueden cruzarse , y los principales cultivares comerciales son híbridos complejos . [6]
El azúcar blanco se produce a partir de caña de azúcar en fábricas especializadas. Las cañas de azúcar se utilizan para hacer corrales, esteras, pantallas y techos de paja. La cabeza de la flor joven, sin expandir, de Saccharum edule ( duruka ) se come cruda, al vapor o tostada, y se prepara de diversas maneras en el sudeste asiático, como ciertas comunidades insulares de Indonesia, así como en países oceánicos como Fiji . [7] Se proyecta que el uso directo de la caña de azúcar para producir etanol para biocombustible superará potencialmente la producción de azúcar blanco como producto final.
El término "caña de azúcar" es una combinación de dos palabras: azúcar y caña. La primera deriva en última instancia del sánscrito शर्करा ( śárkarā ), ya que el cultivo se originó en el sudeste asiático. A medida que el azúcar se comercializó y se extendió hacia Occidente, se convirtió en سُكَّر ( sukkar ) en árabe , zúcchero en italiano , zuccarum en latín y, finalmente, sucre tanto en francés medio como en inglés medio . El segundo término "caña" comenzó a usarse junto con él a medida que el cultivo se cultivaba en plantaciones en el Caribe . G anna es la palabra hindi para caña de azúcar. [ cita requerida ]
La caña de azúcar, una gramínea tropical perenne , presenta un patrón de crecimiento único caracterizado por brotes laterales que emergen en su base, lo que lleva al desarrollo de múltiples tallos. Estos tallos típicamente alcanzan una altura de 3 a 4 metros (aproximadamente 10 a 13 pies) y poseen un diámetro de aproximadamente 5 centímetros (aproximadamente 2 pulgadas). A medida que estos tallos maduran, se convierten en tallos de caña, que constituyen una parte sustancial de toda la planta, representando aproximadamente el 75% de su composición. [ cita requerida ]
Un tallo de caña completamente maduro generalmente contiene entre un 11 y un 16 % de fibra, entre un 12 y un 16 % de azúcares solubles, entre un 2 y un 3 % de carbohidratos no azucarados y entre un 63 y un 73 % de contenido de agua. El éxito del cultivo de la caña de azúcar depende de una delicada interacción de varios factores, entre ellos las condiciones climáticas, las propiedades del suelo, los métodos de riego, las prácticas de fertilización, el control de plagas y enfermedades, la selección de variedades específicas y el momento de la cosecha. [ cita requerida ]
En términos de rendimiento, la producción media de tallos de caña se sitúa entre 60 y 70 toneladas por hectárea (equivalentes a 24-28 toneladas largas por acre o 27-31 toneladas cortas por acre) al año. Sin embargo, esta cifra de rendimiento no es fija y puede variar significativamente, oscilando entre 30 y 180 toneladas por hectárea. Esta variación depende del nivel de conocimiento aplicado y del enfoque de gestión del cultivo adoptado en el cultivo de la caña de azúcar. En última instancia, el cultivo exitoso de este valioso cultivo exige una integración meditada de varios factores para optimizar su crecimiento y productividad. [ cita requerida ]
La caña de azúcar es un cultivo comercial , pero también se utiliza como forraje para el ganado. [8] El genoma de la caña de azúcar es uno de los genomas vegetales más complejos que se conocen, debido principalmente a la hibridación interespecífica y la poliploidización. [9] [10]
Los dos centros de domesticación de la caña de azúcar son uno para Saccharum officinarum por los papúes en Nueva Guinea y otro para Saccharum sinense por los austronesios en Taiwán y el sur de China. Los papúes y los austronesios originalmente usaban la caña de azúcar principalmente como alimento para los cerdos domésticos. La propagación tanto de S. officinarum como de S. sinense está estrechamente vinculada a las migraciones de los pueblos austronesios . Saccharum barberi solo se cultivó en la India después de la introducción de S. officinarum . [11] [12]
S. officinarum fue domesticada por primera vez en Nueva Guinea y las islas al este de la Línea Wallace por los papúes, donde es el centro moderno de diversidad . A partir de alrededor de 6000 AP , se criaron selectivamente varias cepas a partir del nativo Saccharum robustum . Desde Nueva Guinea, se extendió hacia el oeste hasta el sudeste asiático marítimo después del contacto con los austronesios, donde se hibridó con Saccharum spontaneum . [12]
El segundo centro de domesticación es el sur de China continental y Taiwán, donde S. sinense fue un cultivo primario de los pueblos austronesios. Las palabras para la caña de azúcar se reconstruyen como *təbuS o *CebuS en proto-austronesio , que se convirtió en *tebuh en proto-malayo-polinesio . Fue uno de los principales cultivos originales de los pueblos austronesios desde al menos 5500 AP. La introducción de S. officinarum, más dulce , puede haberla reemplazado gradualmente en toda su área de cultivo en el sudeste asiático marítimo. [14] [15] [13] [16] [17]
Desde el sudeste asiático insular, S. officinarum se extendió hacia el este hasta Polinesia y Micronesia por los viajeros austronesios como planta de canoa alrededor de 3500 a. C. También se extendió hacia el oeste y el norte alrededor de 3000 a. C. hasta China y la India por los comerciantes austronesios, donde se hibridó con S. sinense y S. barberi . Desde allí, se extendió aún más hacia el oeste de Eurasia y el Mediterráneo . [12] [13]
La primera producción conocida de azúcar cristalino comenzó en el norte de la India. La evidencia más temprana de la producción de azúcar proviene de antiguos textos sánscritos y pali. [19] [20] [21] [22] Alrededor del siglo VIII, los comerciantes musulmanes y árabes introdujeron el azúcar de la India medieval a las otras partes del califato abasí en el Mediterráneo, Mesopotamia , Egipto , el norte de África y Andalucía . Para el siglo X, las fuentes afirman que cada aldea en Mesopotamia cultivaba caña de azúcar. [18] Fue uno de los primeros cultivos traídos a las Américas por los españoles, principalmente andaluces, de sus campos en las Islas Canarias , y los portugueses de sus campos en las Islas Madeira . Un artículo sobre el cultivo de la caña de azúcar en España está incluido en el Libro de agricultura del siglo XII de Ibn al-'Awwam . [23]
En la época colonial, el azúcar formaba un lado del triángulo comercial de las materias primas del Nuevo Mundo, junto con los productos manufacturados europeos y los esclavos africanos . Cristóbal Colón trajo por primera vez la caña de azúcar al Caribe (y al Nuevo Mundo ) durante su segundo viaje a las Américas, inicialmente a la isla de La Española (hoy Haití y República Dominicana ). La primera cosecha de azúcar tuvo lugar en La Española en 1501; muchos molinos de azúcar se construyeron en Cuba y Jamaica en la década de 1520. [24] Los portugueses introdujeron la caña de azúcar en Brasil . En 1540, había 800 molinos de caña de azúcar en la isla de Santa Catarina y otros 2000 en la costa norte de Brasil, Demarara y Surinam . [ cita requerida ]
El azúcar, a menudo en forma de melaza, se enviaba desde el Caribe a Europa o Nueva Inglaterra, donde se utilizaba para hacer ron . Las ganancias de la venta de azúcar se utilizaban luego para comprar productos manufacturados, que luego se enviaban a África occidental, donde se intercambiaban por esclavos. Los esclavos luego eran llevados de regreso al Caribe para ser vendidos a los plantadores de azúcar. Las ganancias de la venta de los esclavos luego se usaban para comprar más azúcar, que se enviaba a Europa. El trabajo en las plantaciones de azúcar se convirtió en la base principal de una vasta red de movimiento forzado de población , que suministraba gente para trabajar bajo brutal coerción.
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La aprobación de la Ley de Abolición de la Esclavitud de 1833 condujo a la abolición de la esclavitud en la mayor parte del Imperio Británico , y muchos de los esclavos emancipados ya no trabajaban en las plantaciones de caña de azúcar cuando tenían otra opción. Por lo tanto, los plantadores de las Indias Occidentales necesitaban nuevos trabajadores y encontraron mano de obra barata en China y la India. [25] [26] La gente estaba sujeta a un contrato de servidumbre , una forma de contrato establecida desde hace mucho tiempo, que los vinculaba a un trabajo no libre por un período fijo. Las condiciones en las que trabajaban los sirvientes contratados eran con frecuencia abismales, debido a la falta de cuidado entre los plantadores. [27] Los primeros barcos que transportaban trabajadores contratados desde la India partieron en 1836. [28] Las migraciones para servir a las plantaciones de caña de azúcar llevaron a que un número significativo de personas étnicas indias, del sudeste asiático y chinas se establecieran en varias partes del mundo. [29] En algunas islas y países, los migrantes del sur de Asia ahora constituyen entre el 10 y el 50% de la población. Las plantaciones de caña de azúcar y los grupos étnicos asiáticos siguen prosperando en países como Fiji , Sudáfrica , Myanmar , Sri Lanka , Malasia , Indonesia , Filipinas , Guyana , Jamaica, Trinidad , Martinica, Guayana Francesa , Guadalupe, Granada , Santa Lucía , San Vicente , San Cristóbal , Santa Cruz , Surinam, Nevis y Mauricio . [28] [30]
Entre 1863 y 1900, los comerciantes y propietarios de plantaciones de Queensland y Nueva Gales del Sur (hoy parte de la Mancomunidad de Australia) trajeron entre 55.000 y 62.500 personas de las islas del Pacífico Sur para trabajar en las plantaciones de caña de azúcar. Se estima que un tercio de estos trabajadores fueron obligados o secuestrados para trabajar como esclavos (lo que se conoce como blackbirding ). A muchos otros se les pagaban salarios muy bajos. Entre 1904 y 1908, la mayoría de los 10.000 trabajadores restantes fueron deportados en un esfuerzo por mantener a Australia racialmente homogénea y proteger a los trabajadores blancos de la mano de obra extranjera barata. [31]
El azúcar cubano derivado de la caña de azúcar se exportaba a la URSS , donde recibía apoyo en materia de precios y se le aseguraba un mercado asegurado. La disolución del Estado soviético en 1991 obligó al cierre de la mayor parte de la industria azucarera cubana.
La caña de azúcar sigue siendo una parte importante de la economía de Cuba, Guyana, Belice , Barbados y Haití, junto con la República Dominicana, Guadalupe, Jamaica y otras islas.
Aproximadamente el 70% del azúcar producido a nivel mundial proviene de S. officinarum y de híbridos que utilizan esta especie. [5]
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El cultivo de la caña de azúcar requiere un clima tropical o subtropical , con un mínimo de 60 cm (24 pulgadas) de humedad anual. Es uno de los fotosintetizadores más eficientes del reino vegetal . Es una planta C 4 , capaz de convertir hasta el 1% de la energía solar incidente en biomasa . [32] En las regiones de cultivo primario en los trópicos y subtrópicos , los cultivos de caña de azúcar pueden producir más de 15 kg/m 2 de caña.
La caña de azúcar representó alrededor del 21% de la producción agrícola mundial durante el período 2000-2021. Las Américas fueron la región líder en la producción de caña de azúcar (52% del total mundial). [33]
El cultivo de caña de azúcar, que en su día fue un cultivo importante en la región sureste de los Estados Unidos, disminuyó allí a fines del siglo XX y en el siglo XXI se limita principalmente a pequeñas plantaciones en Florida , Luisiana y el sureste de Texas . El cultivo de caña de azúcar cesó en Hawái cuando la última plantación de azúcar en funcionamiento en el estado cerró en 2016. [34]
La caña de azúcar se cultiva en las zonas tropicales y subtropicales en áreas con un suministro abundante de agua durante un período continuo de más de 6 a 7 meses cada año, ya sea por lluvias naturales o por riego. El cultivo no tolera heladas severas. Por lo tanto, la mayor parte de la caña de azúcar del mundo se cultiva entre 22°N y 22°S , y algunas hasta 33°N y 33°S . [35] Cuando los cultivos de caña de azúcar se encuentran fuera de este rango, como la región de Natal en Sudáfrica, normalmente se debe a condiciones climáticas anómalas en la región, como corrientes oceánicas cálidas que barren la costa. En términos de altitud, los cultivos de caña de azúcar se encuentran hasta 1.600 m o 5.200 pies cerca del ecuador en países como Colombia , Ecuador y Perú . [36]
La caña de azúcar se puede cultivar en muchos suelos, desde los molisoles muy fértiles y bien drenados , pasando por los vertisoles de gran agrietamiento , los oxisoles y ultisoles ácidos infértiles, los histosoles turbosos , hasta los andisoles rocosos. Tanto la abundante luz solar como el suministro de agua aumentan la producción de caña. Esto ha hecho que los países desérticos con buenas instalaciones de irrigación, como Egipto, sean algunas de las regiones de cultivo de caña de azúcar de mayor rendimiento. La caña de azúcar consume el 9% de la producción mundial de fertilizantes potásicos . [37]
Aunque algunas cañas de azúcar producen semillas, el corte de tallos moderno se ha convertido en el método de reproducción más común. [38] Cada corte debe contener al menos una yema, y los esquejes a veces se plantan a mano. En países tecnológicamente más avanzados, como Estados Unidos y Australia, la plantación de tochos es común. Los tochos (tallos o secciones de tallos) cosechados por una cosechadora mecánica se plantan mediante una máquina que abre y vuelve a cerrar el suelo. Una vez plantado, una plantación puede cosecharse varias veces; después de cada cosecha, la caña envía nuevos tallos, llamados retoños . [39] Las cosechas sucesivas dan rendimientos decrecientes, lo que finalmente justifica la resiembra. Por lo general, se realizan de dos a diez cosechas según el tipo de cultivo. En un país con una agricultura mecanizada que busca una alta producción de campos grandes, como en América del Norte, las cañas de azúcar se replantan después de dos o tres cosechas para evitar una disminución de los rendimientos. En países con un tipo de agricultura más tradicional, con campos más pequeños y cosecha manual, como en la isla francesa de Reunión , la caña de azúcar suele cosecharse hasta 10 años antes de replantarla. [ cita requerida ]
La caña de azúcar se cosecha a mano y mecánicamente. La cosecha manual representa más de la mitad de la producción y es la modalidad predominante en el mundo en desarrollo. En la cosecha manual, primero se prende fuego al campo. El fuego quema las hojas secas y ahuyenta o mata a las serpientes venenosas, sin dañar los tallos ni las raíces. Luego, los cosechadores cortan la caña justo por encima del nivel del suelo utilizando cuchillos para caña o machetes . Un cosechador experto puede cortar 500 kg (1100 lb) de caña de azúcar por hora. [ verificación fallida ] [40]
La cosecha mecánica utiliza una cosechadora o cosechadora de caña de azúcar . [41] La serie Austoft 7000, el diseño original de la cosechadora moderna, ahora ha sido copiada por otras empresas, incluida Cameco / John Deere . [ cita requerida ] La máquina corta la caña en la base del tallo, quita las hojas, corta la caña en longitudes consistentes y la deposita en un transportador que sigue al lado. Luego, la cosechadora sopla la basura de regreso al campo. Estas máquinas pueden cosechar 100 toneladas largas (100 t) por hora, pero la caña cosechada debe procesarse rápidamente. Una vez cortada, la caña de azúcar comienza a perder su contenido de azúcar y el daño a la caña durante la cosecha mecánica acelera esta disminución. Esta disminución se compensa porque una cosechadora picadora moderna puede completar la cosecha más rápido y de manera más eficiente que el corte y la carga manuales. Austoft también desarrolló una serie de transportadores hidráulicos de gran elevación en el campo para trabajar junto con sus cosechadoras para permitir una transferencia aún más rápida de la caña, por ejemplo, al apartadero ferroviario más cercano. Esta cosecha mecánica no requiere que se incendie el campo, el residuo que deja la máquina en el campo consiste en puntas de caña y hojas muertas, que sirven como mantillo para la siguiente siembra.
El escarabajo de la caña (también conocido como gusano de la caña) puede reducir sustancialmente el rendimiento de los cultivos al comer raíces; se puede controlar con imidacloprid (Confidor) o clorpirifos (Lorsban). Otras plagas importantes son las larvas de algunas especies de mariposas/polillas , incluyendo la polilla del nabo , el barrenador de la caña de azúcar ( Diatraea saccharalis ), el barrenador africano de la caña de azúcar ( Eldana saccharina ), el barrenador mexicano del arroz ( Eoreuma loftini ), el gusano cogollero africano ( Spodoptera excepta ), las hormigas cortadoras de hojas , las termitas , los cernícalos (especialmente Mahanarva fimbriolata y Deois flavopicta ) y Migdolus fryanus (un escarabajo ). El insecto saltahojas Eumetopina flavipes actúa como un vector de virus, que causa la enfermedad del atrofiamiento de la rama de la caña de azúcar . [42] [43] La Sesamia grisescens es una plaga importante en Papua Nueva Guinea y, por lo tanto, constituye una preocupación seria para la industria australiana si llegara a afectar al país. [44] Para evitar tal problema, el Gobierno Federal ha anunciado de antemano que cubriría el 80% de los costos de respuesta si fuera necesario. [44]
Numerosos patógenos infectan la caña de azúcar, como la enfermedad de los brotes herbáceos de la caña de azúcar causada por Candidatus Phytoplasma sacchari , [45] la enfermedad de la cola de látigo o carbón de la caña de azúcar , pokkah boeng causada por Fusarium moniliforme , la bacteria Xanthomonas axonopodis que causa la enfermedad de las encías y la enfermedad de la podredumbre roja causada por Colletotrichum falcatum . Las enfermedades virales que afectan a la caña de azúcar incluyen el virus del mosaico de la caña de azúcar , el virus del rayado del maíz y el virus de la hoja amarilla de la caña de azúcar. [46]
Yang et al. , 2017 proporciona un mapa genético desarrollado para los programas de mejoramiento dirigidos por el USDA ARS para la roya parda de la caña de azúcar. [47]
Algunas variedades de caña de azúcar son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico en asociación con la bacteria Gluconacetobacter diazotrophicus . [48] A diferencia de las legumbres y otras plantas fijadoras de nitrógeno que forman nódulos radiculares en el suelo en asociación con bacterias, G. diazotrophicus vive dentro de los espacios intercelulares del tallo de la caña de azúcar. [49] [50] En 2006 se ensayó el recubrimiento de semillas con la bacteria con la intención de permitir que las especies de cultivo fijaran el nitrógeno para su propio uso. [51]
Se estima que al menos 20.000 personas han muerto de enfermedad renal crónica en América Central en las últimas dos décadas, la mayoría de ellas trabajadores de la caña de azúcar a lo largo de la costa del Pacífico. Esto puede deberse a trabajar largas horas en el calor sin una ingesta adecuada de líquidos. [52] Además, algunos de los trabajadores están expuestos a peligros como: altas temperaturas, pesticidas dañinos y animales venenosos o venenosos. Esto ocurre durante el proceso de corte manual de la caña de azúcar, lo que provoca dolencias físicas debido a los movimientos repetitivos constantes durante horas todos los días de trabajo. [53]
Tradicionalmente, el procesamiento de la caña de azúcar requiere dos etapas. Los molinos extraen el azúcar crudo de la caña recién cosechada y, a veces, el azúcar "blanco de molino" se produce inmediatamente después de la primera etapa en los molinos de extracción de azúcar, destinado al consumo local. Los cristales de azúcar aparecen naturalmente de color blanco durante el proceso de cristalización. Se agrega dióxido de azufre para inhibir la formación de moléculas que inducen el color y para estabilizar los jugos de azúcar durante la evaporación. [54] [55] Las refinerías, a menudo ubicadas más cerca de los consumidores en América del Norte, Europa y Japón, producen luego azúcar blanco refinado, que es 99% sacarosa. Estas dos etapas se están fusionando lentamente. La creciente afluencia en las zonas tropicales productoras de caña de azúcar aumenta la demanda de productos de azúcar refinados, lo que impulsa una tendencia hacia la molienda y el refinado combinados. [56]
El procesamiento de la caña de azúcar produce azúcar de caña (sacarosa) a partir de la caña de azúcar. Otros productos del procesamiento incluyen bagazo, melaza y torta de filtración.
El bagazo , la fibra seca residual de la caña después de extraer el jugo de caña, se utiliza para varios propósitos: [57]
El bagazo y sus residuos se utilizan principalmente como combustible para las calderas que generan vapor en las plantas azucareras. La torta de filtración seca se utiliza como complemento alimenticio para animales, fertilizante y fuente de cera de caña de azúcar . [ cita requerida ]
La melaza se produce en dos formas: melaza negra , que tiene un sabor fuerte característico, y un jarabe de melaza más puro. La melaza negra se vende como alimento y suplemento dietético. También es un ingrediente común en la alimentación animal y se utiliza para producir etanol, ron y ácido cítrico . Los jarabes de melaza más puros se venden como melaza y también se pueden mezclar con jarabe de arce , azúcares invertidos o jarabe de maíz . Ambas formas de melaza se utilizan en repostería. [ cita requerida ]
El refinado del azúcar purifica aún más el azúcar en bruto. Primero se mezcla con un jarabe espeso y luego se centrifuga en un proceso llamado "afinación". Su propósito es eliminar la capa exterior de los cristales de azúcar, que es menos pura que el interior de los cristales. Luego, el azúcar restante se disuelve para hacer un jarabe con aproximadamente un 60 % de sólidos en peso.
La solución de azúcar se clarifica mediante la adición de ácido fosfórico e hidróxido de calcio , que se combinan para precipitar el fosfato de calcio . Las partículas de fosfato de calcio atrapan algunas impurezas y absorben otras, y luego flotan hasta la parte superior del tanque, donde se pueden retirar. Una alternativa a esta técnica de "fosfatación" es la " carbonatación ", que es similar, pero utiliza dióxido de carbono e hidróxido de calcio para producir un precipitado de carbonato de calcio .
Después de filtrar los sólidos restantes, el jarabe clarificado se decolora mediante filtración a través de carbón activado . Tradicionalmente, se utiliza carbón de huesos o carbón activado a base de carbón para esta función. [58] Algunas impurezas formadoras de color restantes son adsorbidas por el carbón. Luego, el jarabe purificado se concentra hasta la sobresaturación y se cristaliza repetidamente al vacío para producir azúcar refinado blanco . Como en un molino de azúcar, los cristales de azúcar se separan de la melaza mediante centrifugación. El azúcar adicional se recupera mezclando el jarabe restante con los lavados de la afinación y cristalizando nuevamente para producir azúcar moreno . Cuando ya no se puede recuperar más azúcar de manera económica, la melaza final aún contiene entre un 20 y un 30 % de sacarosa y entre un 15 y un 25 % de glucosa y fructosa.
Para producir azúcar granulado , en el que los granos individuales no se aglutinan, el azúcar debe secarse, primero calentándolo en un secador rotatorio y luego soplando aire frío a través de él durante varios días.
La caña de azúcar es una variedad subtropical que antiguamente se cultivaba ampliamente en el sur de los Estados Unidos, hasta la costa norte de Carolina del Norte . El jugo se extraía con trituradoras impulsadas por caballos o mulas; el jugo se hervía, como el jarabe de arce , en una sartén plana y luego se usaba en forma de jarabe como edulcorante alimentario. [59] Actualmente no es un cultivo comercial, pero algunos cultivadores encuentran ventas fáciles para su producto. [ cita requerida ]
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En 2022, la producción mundial de caña de azúcar fue de 1.920 millones de toneladas, de las cuales Brasil produjo el 38% del total mundial, India el 23% y China el 5% (tabla).
En todo el mundo, en 2020 se dedicaron 26 millones de hectáreas al cultivo de caña de azúcar. [61] El rendimiento mundial promedio de los cultivos de caña de azúcar en 2022 fue de 74 toneladas por hectárea, liderado por Perú con 121 toneladas por hectárea. [61] El rendimiento teórico posible de la caña de azúcar es de aproximadamente 280 toneladas por hectárea por año, y pequeñas parcelas experimentales en Brasil han demostrado rendimientos de 236 a 280 toneladas de caña por hectárea. [62] [63]
Entre 2008 y 2016, la producción de caña de azúcar conforme a las normas experimentó una tasa de crecimiento anual compuesta de alrededor del 52%, mientras que la caña de azúcar convencional aumentó a menos del 1%. [64]
El cultivo de la caña de azúcar puede provocar una mayor pérdida de suelo debido a la extracción de tierra en la cosecha, así como a prácticas de riego inadecuadas, que pueden provocar erosión. [65] [66] La erosión es especialmente significativa cuando la caña de azúcar se cultiva en pendientes o laderas, lo que aumenta la tasa de escorrentía de agua. [65] [66] En general, se recomienda no plantar caña de azúcar en áreas con una pendiente superior al 8%. [65] Sin embargo, en ciertas áreas, como partes del Caribe y Sudáfrica, se han plantado pendientes superiores al 20%. [65] El aumento de la erosión puede provocar la eliminación de material orgánico y rico en nutrientes, lo que puede reducir el rendimiento futuro de los cultivos. También puede provocar que los sedimentos y otros contaminantes se arrastren a los hábitats acuáticos, lo que puede provocar una amplia gama de problemas ambientales, incluida la eutrofización y la acidificación. [65] [66]
El cultivo de caña de azúcar también puede provocar la compactación del suelo, causada por el uso de maquinaria pesada en el campo. [65] Además de afectar a los invertebrados y la fauna dentro de las capas superiores del suelo, la compactación también puede provocar una disminución de la porosidad. [65] [66] Esto, a su vez, puede aumentar la escorrentía superficial , lo que resulta en una mayor lixiviación y erosión. [65]
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Debido a la gran cantidad de agua requerida, el cultivo de la caña de azúcar depende en gran medida del riego. [67] Además, dado que se eliminan grandes cantidades de tierra con el cultivo durante la cosecha, se produce un lavado significativo durante la fase de procesamiento. [67] En muchos países, como India y Australia, este requisito ha supuesto una presión sobre los recursos disponibles, lo que requiere la construcción de presas y otras represas. [65] [67] Esto ha alterado la cantidad de agua que llega a los hábitats acuáticos y ha contribuido a la degradación de ecosistemas como la Gran Barrera de Coral y el Delta del Indo. [65] [67]
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La caña de azúcar también ha contribuido a la destrucción del hábitat a través del desmonte de tierras. [65] Siete países alrededor del mundo dedican más del 50% de sus tierras al cultivo de caña de azúcar. [65] Los campos de caña de azúcar han reemplazado a las selvas tropicales y humedales. [65] Si bien la mayor parte de este desmonte ocurrió en el pasado, se han producido expansiones en las últimas dos décadas, lo que ha contribuido aún más a la destrucción del hábitat. [66]
Se puede implementar una amplia variedad de esfuerzos de mitigación para reducir los impactos del cultivo de caña de azúcar. [65] Entre estos esfuerzos se encuentra el cambio a técnicas de riego alternativas, como el riego por goteo, que son más eficientes en el uso del agua. [65] La eficiencia del agua también se puede mejorar mediante el empleo de métodos como el acolchado de basura, que ha demostrado aumentar la ingesta y el almacenamiento de agua. [65] [68] Además de reducir el uso general de agua, este método también puede disminuir la escorrentía del suelo y, por lo tanto, evitar que los contaminantes ingresen al medio ambiente. [65] En áreas con una pendiente mayor al 11%, también se recomienda que se implemente la labranza cero o la siembra en franjas de caña para ayudar a prevenir la pérdida de suelo. [65]
El procesamiento de la caña de azúcar produce una amplia variedad de contaminantes, incluidos metales pesados y bagazo, que pueden liberarse al medio ambiente a través de la descarga de aguas residuales. [65] Para evitar esto, se pueden implementar métodos de tratamiento alternativos, como las digestiones anaeróbicas de alta velocidad, para tratar mejor estas aguas residuales. [69] También se pueden instalar desagües pluviales para evitar que la escorrentía incontrolada llegue a los ecosistemas acuáticos. [65]
El etanol se encuentra generalmente disponible como subproducto de la producción de azúcar. Puede utilizarse como biocombustible alternativo a la gasolina y se utiliza ampliamente en automóviles en Brasil. Es una alternativa a la gasolina y puede convertirse en el producto principal del procesamiento de la caña de azúcar, en lugar del azúcar [ cita requerida ]
En Brasil, la gasolina debe contener al menos un 22% de bioetanol. [70] Este bioetanol proviene de la gran cosecha de caña de azúcar de Brasil.
La producción de etanol a partir de caña de azúcar es más eficiente energéticamente que la de maíz, remolacha azucarera o aceite de palma o vegetal, en particular si se utiliza bagazo de caña para producir calor y energía para el proceso. Además, si se utilizan biocombustibles para la producción y el transporte de cultivos, el insumo de energía fósil necesario para cada unidad de energía de etanol puede ser muy bajo. La EIA estima que con una tecnología integrada de caña de azúcar a etanol, las emisiones de CO2 del pozo a las ruedas pueden ser un 90% más bajas que las de la gasolina convencional. [70] Un libro de texto sobre energía renovable [71] describe la transformación energética:
En la actualidad, en Brasil se producen anualmente 75 toneladas de caña de azúcar cruda por hectárea. La caña que se entrega a la planta de beneficio se denomina caña quemada y cosechada (b&c), y representa el 77% de la masa de la caña cruda. La razón de esta reducción es que los tallos se separan de las hojas (que se queman y cuyas cenizas se dejan en el campo como fertilizante), y de las raíces que permanecen en el suelo para brotar para la próxima cosecha. La producción media de caña es, por tanto, de 58 toneladas de b&c por hectárea al año.
Cada tonelada de b&c produce 740 kg de jugo (135 kg de sacarosa y 605 kg de agua) y 260 kg de bagazo húmedo (130 kg de bagazo seco). Como el poder calorífico inferior de la sacarosa es 16,5 MJ / kg y el del bagazo es 19,2 MJ/kg, el poder calorífico total de una tonelada de b&c es 4,7 GJ, de los cuales 2,2 GJ provienen de la sacarosa y 2,5 del bagazo.
Por hectárea y año, la biomasa producida corresponde a 0,27 TJ, lo que equivale a 0,86 W por metro cuadrado. Suponiendo una insolación media de 225 W por metro cuadrado, la eficiencia fotosintética de la caña de azúcar es del 0,38%.
Los 135 kg de sacarosa presentes en una tonelada de b&c se transforman en 70 litros de etanol con una energía de combustión de 1,7 GJ. La eficiencia práctica de conversión de sacarosa en etanol es, por tanto, del 76% (frente al 97% teórico).
Una hectárea de caña de azúcar produce 4.000 litros de etanol al año (sin ningún aporte energético adicional, ya que el bagazo producido supera la cantidad necesaria para destilar el producto final). Sin embargo, esto no incluye la energía utilizada en la labranza, el transporte, etc. Por lo tanto, la eficiencia de conversión de energía solar en etanol es del 0,13%.
La caña de azúcar es un cultivo importante en muchos países. Es una de las plantas con mayor eficiencia de bioconversión. El cultivo de la caña de azúcar es capaz de fijar eficientemente la energía solar, produciendo unas 55 toneladas de materia seca por hectárea de tierra al año. Después de la cosecha, el cultivo produce jugo de azúcar y bagazo, la materia seca fibrosa. Esta materia seca es biomasa con potencial como combustible para la producción de energía. El bagazo también puede utilizarse como fuente alternativa de pulpa para la producción de papel. [72]
El bagazo de caña de azúcar es una fuente de energía potencialmente abundante para los grandes productores de caña de azúcar, como Brasil, India y China. Según un informe, con el uso de las últimas tecnologías, el bagazo producido anualmente en Brasil tiene el potencial de satisfacer el 20% del consumo energético del país en 2020. [73]
Varios países, en particular los que carecen de combustibles fósiles, han aplicado medidas de conservación y eficiencia energética para minimizar la energía utilizada en el procesamiento de la caña y exportar cualquier exceso de electricidad a la red. El bagazo se suele quemar para producir vapor, que a su vez crea electricidad. Las tecnologías actuales, como las que se utilizan en Mauricio , producen más de 100 kWh de electricidad por tonelada de bagazo. Con una cosecha mundial total de más de mil millones de toneladas de caña de azúcar al año, el potencial energético mundial del bagazo es de más de 100.000 GWh. [74] Si se toma a Mauricio como referencia, se podría producir un potencial anual de 10.000 GWh de electricidad adicional en toda África. [75] La generación eléctrica a partir del bagazo podría llegar a ser muy importante, en particular para las poblaciones rurales de las naciones productoras de caña de azúcar.
Se están diseñando plantas de tecnología de cogeneración recientes para producir de 200 a más de 300 kWh de electricidad por tonelada de bagazo. [76] [77] Como la caña de azúcar es un cultivo estacional, poco después de la cosecha el suministro de bagazo alcanzaría su punto máximo, lo que requeriría que las plantas de generación de energía gestionen estratégicamente el almacenamiento de bagazo.
Una alternativa más ecológica a la quema de bagazo para la producción de electricidad es convertirlo en biogás . Se están desarrollando tecnologías para utilizar enzimas para transformar el bagazo en biocombustible avanzado y biogás. [73]
En la mayoría de los países donde se cultiva la caña de azúcar, varios alimentos y platos populares se derivan directamente de ella, como:
Muchas partes de la caña de azúcar se utilizan comúnmente como alimento para animales en los lugares donde se cultivan las plantas. Las hojas constituyen un buen forraje para los rumiantes. [82]
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Este artículo incorpora texto de una obra de contenido libre . Licencia CC BY-SA IGO 3.0 (declaración de licencia/permiso). Texto tomado de Anuario estadístico mundial sobre la agricultura y la alimentación 2023, FAO, FAO.
