Jatropha curcas es una especie de planta con flores de lafamilia Euphorbiaceae , originaria de los trópicos americanos , muy probablemente de México y América Central . [2] Es originaria de las zonas tropicales de América, desde México hasta Argentina, y se ha extendido por todo el mundo enregiones tropicales y subtropicales de todo el mundo , volviéndose naturalizada o invasiva en muchas áreas. [3] El epíteto específico , "curcas" , fue utilizado por primera vez porel doctor portugués García de Orta hace más de 400 años. [4] Los nombres comunes en inglés incluyen nuez física , nuez de Barbados , nuez venenosa , arbusto de burbujas o nuez de purga . [3] En partes de África y áreas de Asia como la India, a menudo se la conoce como "planta de ricino" o "planta de ricino", [3] pero no es lo mismo que la planta de ricino habitual , Ricinus communis. (pertenecen a la misma familia pero son subfamilias diferentes).
J. curcas es un arbusto o árbol pequeño semiperenne que alcanza una altura de 6 metros (20 pies) o más. [2] Es resistente a un alto grado de aridez , lo que le permite crecer en desiertos . [5] [6] Contiene ésteres de forbol , que se consideran tóxicos. [7] Sin embargo, también existen variedades comestibles (no tóxicas) originarias de México, conocidas por la población local como piñón manso, xuta, chuta, aishte, entre otras. [8] [9] J. curcas también contiene compuestos como inhibidores de tripsina , fitato , saponinas y un tipo de lectina [10] [11] conocida como curcina. [12]
Las semillas contienen entre un 27% y un 40% de aceite [13] (promedio: 34,4% [14] ) que puede procesarse para producir un combustible biodiésel de alta calidad , utilizable en un motor diésel estándar . [15] El aceite tiene una propiedad muy purgante. [16] Las variedades comestibles (no tóxicas), como las desarrolladas por selección por nativos étnicos mexicanos en Veracruz , se pueden utilizar como alimento y alimento para animales. [17] [8]
La Jatropha curcas se puede propagar fácilmente mediante semillas o esquejes. [22] Algunas personas recomiendan la propagación por semilla para el establecimiento de plantaciones de larga vida. [23] Cuando las plantas de jatropha se desarrollan a partir de esquejes, producen muchas ramas pero producen menos semillas y no tienen tiempo suficiente para desarrollar su raíz principal, lo que las hace sensibles a la erosión eólica. [24] Las semillas exhiben un comportamiento de almacenamiento ortodoxo y, bajo tratamiento y almacenamiento normales, mantendrán la viabilidad en altos porcentajes durante ocho meses a un año. [25] [26] [27] [23] [28] La propagación a través de semillas (propagación sexual) conduce a una gran variabilidad genética en términos de crecimiento, biomasa, rendimiento de semillas y contenido de aceite. Las técnicas clonales pueden ayudar a superar estos problemas. La propagación vegetativa se ha logrado mediante esquejes de tallo, injertos , brotación y técnicas de acodo aéreo . Los esquejes deben tomarse preferentemente de plantas juveniles y tratarse con 200 microgramos por litro de IBA ( hormona de enraizamiento ) para asegurar el mayor nivel de enraizamiento en los esquejes de tallo. [29] Los esquejes echan raíces fácilmente atrapadas en el suelo sin el uso de hormonas. [22]
El cultivo es sencillo. Jatropha curcas crece en regiones tropicales y subtropicales . [30] La planta puede crecer en terrenos baldíos y crece en casi cualquier terreno, incluso en suelos de grava, arena y salinos . Puede prosperar en suelos pobres y pedregosos, aunque nuevas investigaciones sugieren que la capacidad de la planta para adaptarse a estos suelos pobres no es tan amplia como se había afirmado anteriormente. La germinación completa se logra en 9 días. Agregar estiércol durante la germinación tiene efectos negativos durante esa fase, pero es favorable si se aplica después de lograr la germinación. Se puede propagar mediante esquejes, lo que produce resultados más rápidos que la multiplicación por semillas.
Las flores sólo se desarrollan terminalmente (al final de un tallo), por lo que una buena ramificación (plantas que presentan muchas ramas) produce la mayor cantidad de frutos. Las plantas son autocompatibles . [19] Otro factor de productividad es la proporción entre flores femeninas y masculinas dentro de una inflorescencia; más flores femeninas significan más frutos. [20] Jatropha curcas prospera con apenas 250 mm (10 pulgadas) de lluvia al año, y sólo durante sus primeros dos años necesita ser regada en los últimos días de la estación seca. No es necesario arar ni plantar con regularidad, ya que este arbusto tiene una esperanza de vida de aproximadamente cuarenta años. No es necesario el uso de pesticidas , debido a las propiedades pesticidas y fungicidas de la planta. Se utiliza en las zonas rurales de Bengala para la picazón del dhobi (una infección fúngica común de la piel).
Mientras que Jatropha curcas comienza a producir entre 9 y 12 meses, los mejores rendimientos se obtienen sólo después de 2 a 3 años. La producción de semillas es de alrededor de 3,5 toneladas por hectárea (la producción de semillas oscila entre aproximadamente 0,4 t/ha en el primer año y más de 5 t/ha después de 3 años). Si se planta en setos , la productividad reportada de Jatropha es de 0,8 a 1,0 kg de semilla por metro de cerca viva. [ cita necesaria ]
La extracción y el procesamiento de semillas generalmente necesitan instalaciones especializadas.
El contenido de aceite varía del 28% al 30% y la extracción del 80%, una hectárea de plantación dará de 400 a 600 litros de aceite si el suelo es medio. [31]
Las semillas oleaginosas se procesan para obtener aceite , que puede usarse directamente (" aceite vegetal puro ") como combustible para motores de combustión o puede someterse a transesterificación para producir biodiesel . [ cita necesaria ] El aceite de jatrofa no es apto para el consumo humano, ya que provoca vómitos fuertes y diarrea . [ cita necesaria ]
Cuando se trituran las semillas de jatrofa, el aceite de jatrofa resultante se puede procesar para producir un biocombustible o biodiésel de alta calidad que se puede utilizar en un automóvil diésel estándar o procesar posteriormente para convertirlo en combustible para aviones, mientras que el residuo ( torta prensada ) también se puede utilizar como materia prima de biomasa para alimentar plantas eléctricas o como fertilizante (contiene nitrógeno, fósforo y potasio). La torta también puede utilizarse como alimento en digestores y gasificadores para producir biogás . [32]
Existen varias formas de biocombustible, a menudo fabricados mediante sedimentación , centrifugación y filtración . Las grasas y aceites se convierten en ésteres mientras se separa la glicerina . Al final del proceso, la glicerina se sedimenta y el biocombustible flota. El proceso mediante el cual se separa la glicerina del biodiesel se conoce como transesterificación . La glicerina es otro subproducto del procesamiento del aceite de Jatropha que puede agregar valor al cultivo. La transesterificación es una reacción química simple que neutraliza los ácidos grasos libres presentes en cualquier sustancia grasa de la Jatropha. Se produce un intercambio químico entre los grupos alcoxi de un compuesto éster por un alcohol. Normalmente se utilizan metanol y etanol para este fin. La reacción se produce por la presencia de un catalizador , generalmente hidróxido de sodio (NaOH) o sosa cáustica e hidróxido de potasio (KOH), que forma ésteres grasos (p. ej., ésteres metílicos o etílicos), comúnmente conocidos como biodiesel . Se necesita aproximadamente un 10% de alcohol metílico en peso de la sustancia grasa para iniciar el proceso de transesterificación. [18]
Las estimaciones del rendimiento de las semillas de Jatropha varían ampliamente debido a la falta de datos de investigación, la diversidad genética del cultivo, la variedad de ambientes en los que se cultiva y el ciclo de vida perenne de la Jatropha . Los rendimientos de semillas cultivadas pueden oscilar entre 1.500 y 2.000 kilogramos por hectárea , lo que corresponde a rendimientos de aceite extraíble de 540 a 680 litros por hectárea (58 a 73 galones por acre). [33] En 2009, la revista Time citó el potencial de producir hasta 1.600 galones de combustible diésel por acre al año. [34] La planta puede producir más de cuatro veces más combustible por hectárea que la soja , y más de diez veces más que el maíz , pero al mismo tiempo requiere cinco veces más agua por unidad de energía producida que maíz (ver más abajo). Se afirma que una hectárea de jatrofa produce 1.892 litros de combustible. [35] Sin embargo, como aún no ha sido domesticado ni mejorado por los fitomejoradores, los rendimientos son variables. [36]
La jatropha también se puede intercalar con otros cultivos comerciales como café, azúcar, frutas y verduras. [37]
En 2007, Goldman Sachs citó a Jatropha curcas como uno de los mejores candidatos para la futura producción de biodiesel. [38] Sin embargo, a pesar de su abundancia y uso como planta oleaginosa y de recuperación , ninguna de las especies de Jatropha ha sido domesticada adecuadamente y, como resultado, su productividad es variable y el impacto a largo plazo de su uso a gran escala en Se desconoce la calidad del suelo y el medio ambiente. [39]
En 2008, investigadores de Daimler Chrysler Research exploraron el uso del aceite de jatrofa para uso automotriz y concluyeron que aunque el aceite de jatrofa como combustible "aún no ha alcanzado la calidad óptima... ya cumple con la norma de la UE para la calidad del biodiesel". Archer Daniels Midland Company , Bayer CropScience y Daimler AG tienen un proyecto conjunto para desarrollar la jatrofa como biocombustible. [40] Tres automóviles Mercedes propulsados por diésel Jatropha ya han recorrido unos 30.000 kilómetros. El proyecto cuenta con el apoyo de DaimlerChrysler y de la Asociación Alemana para la Inversión y el Desarrollo (Deutschen Investitions- und Entwicklungsgesellschaft, DEG).
Los combustibles de aviación pueden ser reemplazados más ampliamente por biocombustibles como el aceite de jatrofa que por combustibles para otras formas de transporte. Hay menos aviones que automóviles o camiones y muchas menos estaciones de combustible para aviones que convertir que gasolineras. [41] Para satisfacer la demanda anual de combustible de aviación, basada en la demanda de 2008 (el uso de combustible ha aumentado desde entonces), sería necesario plantar jatrofa en una superficie de tierra agrícola dos veces mayor que la de Francia, según los rendimientos medios de las plantaciones maduras en Terreno irrigado razonablemente bueno. [42]
El 30 de diciembre de 2008, Air New Zealand realizó el primer vuelo de prueba exitoso desde Auckland con un Boeing 747 con uno de sus cuatro motores Rolls-Royce con una mezcla 50:50 de aceite de jatrofa y combustible para aviones A-1 . [41] [43] En el mismo comunicado de prensa, Air New Zealand anunció planes para utilizar el nuevo combustible para el 10% de sus necesidades para 2013. En el momento de esta prueba, el aceite de jatrofa era mucho más barato que el petróleo crudo y costaba aproximadamente 43 dólares por barril o aproximadamente un tercio del precio de cierre del 4 de junio de 2008 de 122,30 dólares por barril de petróleo crudo . [44]
El 7 de enero de 2009, Continental Airlines completó con éxito un vuelo de prueba desde Houston, Texas, utilizando una mezcla 50/50 de biocombustible derivado de algas/aceite de jatrofa y Jet A en uno de los dos motores CFM56 de un avión Boeing 737-800 Next Generation. . El vuelo de prueba de dos horas podría marcar otro paso prometedor para que la industria aérea encuentre alternativas más baratas y respetuosas con el medio ambiente a los combustibles fósiles .
El 1 de abril de 2011 Interjet completó el primer vuelo de prueba de biocombustibles de aviación mexicanos en un Airbus A320 . El combustible era una mezcla tradicional de biorreactores de combustible para aviones 70:30 producida a partir de aceite de Jatropha proporcionada por tres productores mexicanos, Global Energías Renovables (una subsidiaria de propiedad total de Global Clean Energy Holdings con sede en EE. UU. ), Bencafser SA y Energy JH SA. UOP de Honeywell procesó el aceite en Bio-SPK (queroseno parafínico sintético). [45] Global Energías Renovables opera el cultivo de Jatropha más grande de América. [45]
El 28 de octubre de 2011, Air China completó con éxito el primer vuelo de demostración de una aerolínea china que utilizó biocombustible a base de jatrofa. La mezcla era una mezcla 50:50 de combustible para aviones convencional mezclado con aceite de jatrofa de China National Petroleum Corp. El 747-400 impulsó uno de sus cuatro motores con la mezcla de combustible durante el vuelo de una hora alrededor del aeropuerto de Beijing. [46]
El 27 de agosto de 2018, SpiceJet completó con éxito el primer vuelo de prueba de una aerolínea india que utilizó biocombustible a base de jatrofa. La proporción entre combustible para aviones convencional y aceite de jatrofa fue de 25:75. [47]
Según un estudio de 2013 publicado por la Unión Europea de Geociencias , [48] el árbol de jatrofa puede tener aplicaciones en la absorción de dióxido de carbono, cuyo secuestro es importante para combatir el cambio climático . [49] Este pequeño árbol es muy resistente a la aridez por lo que puede plantarse en tierras cálidas y secas, en suelos no aptos para la producción de alimentos. Sin embargo, la planta necesita agua para crecer, por lo que las zonas costeras donde se puede disponer de agua de mar desalinizada son ideales. [ cita necesaria ]
Actualmente el aceite de las semillas de Jatropha curcas se utiliza para fabricar biodiesel en Filipinas , Pakistán y Brasil , donde crece de forma natural y en plantaciones en el sureste, norte y noreste de Brasil. En el Gran Chaco de Paraguay , donde también crece una variedad nativa ( Jatropha matacensis ), los estudios han demostrado la idoneidad del cultivo de Jatropha [50] [51] y los productores agrícolas están comenzando a considerar plantar en la región. [52] En África, se está promoviendo el cultivo de jatropha y se cultiva con éxito en países como Mali . [53]
El aceite de jatrofa se está promocionando como un cultivo de biocombustible de fácil cultivo en cientos de proyectos en toda la India. [54] En la India, muchas instituciones de investigación y grupos de autoayuda de mujeres han realizado grandes plantaciones y viveros que utilizan un sistema de microcrédito para aliviar la pobreza entre las mujeres indias semianalfabetas. La línea ferroviaria entre Mumbai y Delhi está sembrada de jatrofa y el tren en sí funciona con un 15-20% de biodiesel . [36]
Myanmar también está promoviendo activamente el uso de aceite de jatrofa. El 15 de diciembre de 2005, el entonces jefe de estado, el general Than Shwe , dijo que “los estados y divisiones interesados deben poner 50.000 acres (200 km²) bajo plantas de nueces físicas [Jatropha] cada uno dentro de tres años, por un total de 700.000 acres (2.800 km²). ) durante el periodo". Con motivo del Día del Campesino de Birmania de 2006, Than Shwe describió en su mensaje que “Para el sector energético, que desempeña un papel esencial en la transformación del sistema agrícola industrial, el Gobierno está fomentando el cultivo de plantas de nueces físicas en todo el país y los conocimientos técnicos que pueden También se ha identificado refinar frutos secos a biodiesel”. Le gustaría instar a los campesinos a cultivar plantas de nueces físicas a escala comercial con el principal objetivo de lograr el surgimiento de un sistema de agricultura industrial, satisfacer las necesidades de suministro de electricidad y energía de las zonas rurales, apoyar el desarrollo de las zonas rurales y la economía de sustitución de importaciones. (2005 de MRTV)
En 2006, el director de investigación de la empresa estatal Myanma Oil and Gas Enterprise dijo que Birmania esperaba reemplazar completamente las importaciones de petróleo del país, de 40.000 barriles por día, con biocombustible casero derivado de la jatrofa. Otros funcionarios del gobierno declararon que Birmania pronto comenzaría a exportar aceite de jatrofa. A pesar de los esfuerzos de los militares, la campaña de jatrofa aparentemente ha fracasado en gran medida en su objetivo de hacer que Birmania sea autosuficiente en combustible. (2006 de MyawaddyTV)
ZGS Bioenergy ha iniciado proyectos de plantación de Jatropha en el norte del estado de Shan . La compañía comenzó a plantar plantas de Jatropha a finales de junio de 2007 y comenzará a producir semillas en 2010. (20 de julio de 2007 de New Light of Myanmar)
Desde 2011 se ha expresado escepticismo sobre las propiedades "milagrosas" de la Jatropha . Por ejemplo: "La idea de que la jatropha pueda cultivarse en tierras marginales es una pista falsa ", según Harry Stourton, ex director de desarrollo empresarial de Sun Biofuels, con sede en el Reino Unido, que intentó cultivar Jatropha en Mozambique y Tanzania. "Crece en tierras marginales, pero si se utilizan tierras marginales se obtendrán rendimientos marginales", afirmó. [55] [56] Sun Biofuels, después de no compensar adecuadamente a los agricultores locales por la tierra adquirida para su plantación en Tanzania, pagar indemnizaciones a los trabajadores o entregar los suministros prometidos a los aldeanos locales, quebró más tarde en 2011 y las tierras agrícolas de los aldeanos se vendieron a un fondo de inversión extraterritorial. [57]
Un artículo de agosto de 2010 advirtió sobre la utilidad real y los peligros potenciales de la dependencia de Jatropha en Kenia. Las principales preocupaciones incluían su carácter invasivo, que podría alterar la biodiversidad local, así como daños a las zonas de captación de agua. [58]
La jatropha curcas es elogiada por ser sostenible y su producción no competiría con la producción de alimentos, pero la planta de jatropha necesita agua como cualquier otro cultivo para crecer. Esto podría crear competencia por el agua entre la jatropha y otros cultivos alimentarios comestibles. De hecho, la jatrofa requiere cinco veces más agua por unidad de energía que la caña de azúcar y el maíz. [59] [60]
Xuta , chuta , aishte o piñón manso (entre otros) son algunos de los nombres que se le dan en México a la Jatropha curcas comestible no tóxica . [61] [9] Se cultiva en jardines domésticos u otras áreas pequeñas. [61] Aunque se la conoce como una planta tóxica debido a la presencia de diterpenos llamados ésteres de forbol, [62] se ha demostrado la existencia de J. curcas comestible no tóxica y sin contenido de ésteres de forbol. [9] [63] También se informa de manera similar que las semillas de Jatropha son comestibles una vez que se ha extraído el embrión. [64] El proceso para el análisis del contenido de éster de forbol en J. curcas se realiza mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). [sesenta y cinco]
La xuta se prepara tradicionalmente para celebraciones locales o fiestas populares. Los granos se tuestan y se comen como botana o se tuestan y muelen para preparar diferentes platillos, como tamales , sopas y salsas como el “ pipián ”. [9] [63] Las semillas en la zona de Misantla, Veracruz son muy apreciadas por la población como alimento una vez hervidas y tostadas.
Las cenizas de raíz se utilizan como sustituto de la sal. HCN y rotenona están presentes. [66]
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: otros ( enlace )Pero ahora que una planta llamada jatropha está siendo aclamada por científicos y responsables políticos como una fuente potencialmente ideal de biocombustible, una planta que puede crecer en suelos marginales o junto a cultivos alimentarios, que no requiere muchos fertilizantes y produce muchas veces más biocombustible por acre plantado como maíz y muchos otros biocombustibles potenciales. Al plantar una hilera de jatrofa por cada siete hileras de cultivos regulares, el Sr. Banani podría duplicar sus ingresos en el campo durante el primer año y no perder nada de su rendimiento habitual.