La caña de azúcar o caña de azúcar es una especie de pasto alto y perenne (del género Saccharum , tribu Andropogoneae ) que se utiliza para la producción de azúcar . Las plantas miden de 2 a 6 m (6 a 20 pies) de altura con tallos robustos, articulados y fibrosos que son ricos en sacarosa , [1] que se acumula en los entrenudos del tallo . La caña de azúcar pertenece a la familia de las gramíneas, Poaceae , una familia de plantas con flores de importancia económica que incluye maíz, trigo, arroz y sorgo , y muchos cultivos forrajeros . Es originaria de las regiones tropicales, templadas y cálidas de la India, el sudeste asiático y Nueva Guinea .
La caña de azúcar era un cultivo antiguo de los pueblos austronesio y papú . Fue introducido en la Polinesia , la isla de Melanesia y Madagascar en tiempos prehistóricos a través de marineros austronesios. También fue introducido en el sur de China y la India por comerciantes austronesios alrededor del 1200 al 1000 a.C. Los persas y los griegos encontraron las famosas "juncas 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, América del Sur, el Océano Índico y el Pacífico. La necesidad de trabajadores para los cultivos de azúcar se convirtió en un importante impulsor de grandes migraciones, algunas personas aceptaron voluntariamente la servidumbre por contrato [3] y otras fueron importadas por la fuerza como esclavos . [4]
Cultivada en regiones tropicales y subtropicales, la caña de azúcar es el mayor cultivo 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 la caña de azúcar en ingenios especializados. Las cañas de caña de azúcar se utilizan para fabricar corrales, esteras, biombos y techos de paja. La cabeza de flor joven y sin expandir de Saccharum edule ( duruka ) se come cruda, al vapor o tostada y se prepara de diversas maneras en el sudeste asiático, como en ciertas comunidades insulares de Indonesia, así como en países oceánicos como Fiji . [7] Se prevé que el uso directo de la caña de azúcar para producir etanol para biocombustibles supere potencialmente la producción de azúcar blanco como producto final.
El término 'caña de azúcar' es una combinación de dos palabras; azúcar y caña. El primero deriva en última instancia del sánscrito शर्करा ( śárkarā ), ya que el cultivo se originó en el sudeste asiático. A medida que el azúcar se comercializaba y se extendía 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 utilizarse junto con él ya que el cultivo se cultivaba en plantaciones del Caribe ; gana es la palabra hindi para caña de azúcar ( gana = caña). [ cita necesaria ]
La caña de azúcar, una hierba tropical perenne , exhibe un patrón de crecimiento único caracterizado por brotes laterales que emergen en su base, lo que lleva al desarrollo de múltiples tallos. Estos tallos suelen alcanzar una altura de 3 a 4 metros (aproximadamente de 10 a 13 pies) y poseen un diámetro de aproximadamente 5 centímetros (aproximadamente 2 pulgadas). A medida que estos tallos maduran, evolucionan hasta convertirse en tallos de caña, constituyendo una parte sustancial de toda la planta y representa aproximadamente el 75% de su composición. [ cita necesaria ]
Un tallo de caña completamente maduro generalmente comprende una composición de alrededor del 11 al 16 % de fibra, del 12 al 16 % de azúcares solubles, del 2 al 3 % de carbohidratos no azucarados y del 63 al 73 % de contenido de agua. El cultivo exitoso de la caña de azúcar depende de una delicada interacción de varios factores, incluidas las condiciones climáticas, las propiedades del suelo, los métodos de riego, las prácticas de fertilización, el manejo de plagas y enfermedades, la selección de variedades específicas y el momento de la cosecha. [ cita necesaria ]
En términos de rendimiento, la producción promedio de tallo de caña es de 60 a 70 toneladas por hectárea (equivalente a 24 a 28 toneladas largas por acre o 27 a 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 manejo de cultivos adoptado en el cultivo de caña de azúcar. En última instancia, el cultivo exitoso de este valioso cultivo exige una integración cuidadosa de varios factores para optimizar su crecimiento y productividad. [ cita necesaria ]
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 conocidos, principalmente debido 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. Originalmente, los papúes y los austronesios utilizaban principalmente caña de azúcar como alimento para los cerdos domesticados. La propagación tanto de S. officinarum como de S. sinense está estrechamente ligada a las migraciones de los pueblos austronesios . Saccharum barberi sólo se cultivó en la India después de la introducción de S. officinarum . [11] [12]
S. officinarum fue domesticado 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 del año 6.000 AP , se crearon selectivamente varias cepas a partir del Saccharum robustum nativo . 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 era un cultígeno principal de los pueblos austronesios. Las palabras para caña de azúcar se reconstruyen como *təbuS o *CebuS en protoaustronesio , que se convirtió en *tebuh en proto-malayo-polinesio . Fue uno de los principales cultivos originales de los pueblos austronesios desde al menos 5.500 antes de Cristo. La introducción del S. officinarum, más dulce , puede haberlo reemplazado gradualmente en toda su área de cultivo en el sudeste asiático marítimo. [14] [15] [13] [16] [17]
Desde la isla del sudeste asiático, S. officinarum se extendió hacia el este, hacia la Polinesia y Micronesia , por los viajeros austronesios como planta de canoa alrededor del 3500 antes de Cristo. También se extendió hacia el oeste y el norte alrededor de 3.000 antes de Cristo a China e India por comerciantes austronesios, donde se hibridó aún más con S. sinense y S. barberi . Desde allí, se extendió hacia el oeste de Eurasia y el Mediterráneo . [12] [13]
La producción más antigua conocida de azúcar cristalino comenzó en el norte de la India. La evidencia más antigua 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 azúcar desde la India medieval a otras partes del califato abasí en el Mediterráneo, Mesopotamia , Egipto , el norte de África y Andalucía . En el siglo X, las fuentes afirman que todas las aldeas de Mesopotamia cultivaban caña de azúcar. [18] Fue uno de los primeros cultivos traídos a América por los españoles, principalmente andaluces, desde sus campos en las Islas Canarias , y los portugueses desde sus campos en las Islas Madeira . En el Libro sobre agricultura del siglo XII de Ibn al-'Awwam se incluye un artículo sobre el cultivo de la caña de azúcar en España . [23]
En la época colonial, el azúcar formaba un lado del comercio triangular de materias primas del Nuevo Mundo, junto con los productos manufacturados europeos y los esclavos africanos . Cristóbal Colón llevó por primera vez la caña de azúcar al Caribe (y al Nuevo Mundo ) durante su segundo viaje a América, inicialmente a la isla Hispaniola (hoy Haití y República Dominicana ). La primera zafra de azúcar ocurrió en La Española en 1501; En la década de 1520 se construyeron muchos ingenios azucareros en Cuba y Jamaica . [24] Los portugueses introdujeron la caña de azúcar en Brasil . Hacia 1540, había 800 ingenios de caña en la isla de Santa Catarina y otros 2.000 en la costa norte de Brasil, Demarara y Surinam . [ cita necesaria ]
El azúcar, a menudo en forma de melaza, se enviaba desde el Caribe a Europa o Nueva Inglaterra, donde se utilizaba para elaborar ron . Las ganancias de la venta de azúcar se utilizaron luego para comprar productos manufacturados, que luego se enviaban a África occidental, donde se intercambiaban por esclavos. Luego, los esclavos fueron llevados de regreso al Caribe para ser vendidos a los plantadores de azúcar. Las ganancias de la venta de esclavos se utilizaron luego para comprar más azúcar, que se enviaba a Europa. El trabajo duro en las plantaciones de azúcar se convirtió en la base principal de una vasta red de movimientos forzados de población , que suministraban gente para trabajar bajo una coerción brutal.
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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 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 trabajo , una forma de contrato establecida desde hace mucho tiempo, que los obligaba a trabajar no libremente por un período fijo. Las condiciones en las que trabajaban los sirvientes contratados eran frecuentemente pésimas, debido a la falta de cuidado por parte de 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 indios étnicos, asiáticos del sudeste y chinos se establecieran en varias partes del mundo. [29] En algunas islas y países, los inmigrantes del sur de Asia constituyen ahora entre el 10 y el 50% de la población. Las plantaciones de caña de azúcar y los grupos étnicos asiáticos continúan prosperando en países como Fiji , Sudáfrica , Myanmar , Sri Lanka , Malasia , Indonesia , Filipinas , Guyana , Jamaica, Trinidad , Martinica, Guayana Francesa , Guadalupe, Granada , Santa Lucía , St. Vincent , St. Kitts , St. Croix , Surinam, Nevis y Mauricio . [28] [30]
Entre 1863 y 1900, los comerciantes y propietarios de plantaciones de Queensland y Nueva Gales del Sur (ahora parte de la Commonwealth 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 a la esclavitud (lo que se conoce como mirlo ). 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 apoyos de precios y se le aseguraba un mercado garantizado. La disolución del Estado soviético en 1991 obligó al cierre de la mayor parte de la industria azucarera de Cuba.
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.
Alrededor del 70% del azúcar producido a nivel mundial proviene de S. officinarum e híbridos que utilizan esta especie. [5]
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El cultivo de 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 . Se trata de una planta de C 4 , capaz de convertir hasta el 1% de la energía solar incidente en biomasa . [32] En las regiones de cultivo primario de 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 fue la región líder en producción de caña de azúcar (52% del total mundial). [33]
El cultivo de caña de azúcar, que alguna vez fue un cultivo importante en la región sureste de los Estados Unidos, disminuyó allí a fines del siglo XX y se limita principalmente a pequeñas plantaciones en Florida , Luisiana y el sureste de Texas en el siglo XXI. 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 los trópicos y subtrópicos en áreas con abundante suministro de agua durante un período continuo de más de 6 a 7 meses cada año, ya sea mediante lluvia natural o mediante riego. El cultivo no tolera heladas severas. Por lo tanto, la mayor parte de la caña de azúcar del mundo se cultiva entre los 22°N y 22°S , y parte hasta los 33°N y 33°S . [35] Cuando los cultivos de caña de azúcar se encuentran fuera de este rango, como en la región de Natal en Sudáfrica, normalmente se debe a condiciones climáticas anómalas en la región, como las corrientes oceánicas cálidas que barren la costa. En términos de altitud, los cultivos de caña de azúcar se encuentran hasta 1.600 mo 5.200 pies cerca del ecuador en países como Colombia , Ecuador y Perú . [36]
La caña de azúcar se puede cultivar en muchos suelos que van desde molisoles muy fértiles y bien drenados , pasando por vertisoles con grietas intensas , oxisoles y ultisoles ácidos infértiles , histosoles turbosos y andisoles rocosos . Tanto la abundante luz solar como el suministro de agua aumentan la producción de caña. Esto ha convertido a los países desérticos con buenas instalaciones de riego, como Egipto, en 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 del tallo moderno se ha convertido en el método de reproducción más común. [38] Cada esqueje debe contener al menos un brote y, a veces, los esquejes se plantan a mano. En países tecnológicamente más avanzados, como Estados Unidos y Australia, la plantación de palanquilla es común. Los tochos (tallos o secciones de tallos) recolectados por una cosechadora mecánica se plantan mediante una máquina que abre y vuelve a cerrar el terreno. Una vez plantado, un rodal se puede cosechar varias veces; Después de cada cosecha, la caña produce nuevos tallos, llamados retoños . [39] Las cosechas sucesivas dan rendimientos decrecientes, lo que eventualmente justifica la replantación. Se suelen realizar de dos a 10 cosechas según el tipo de cultivo. En un país con una agricultura mecánica que busca una alta producción de grandes campos, como en América del Norte, la caña de azúcar se replanta 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 replantarse. [ cita necesaria ]
La caña de azúcar se cosecha a mano y mecánicamente. La recolección manual representa más de la mitad de la producción y es dominante 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 recolectores cortan la caña justo por encima del nivel del suelo utilizando cuchillos de 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 cosechadora moderna, ahora ha sido copiada por otras empresas, incluidas Cameco/ John Deere . [ cita necesaria ] 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 la sigue. Luego, el recolector arroja la basura al campo. Estas máquinas pueden cosechar 100 toneladas largas (100 t) cada hora, pero la caña cosechada debe procesarse rápidamente. Una vez cortada, la caña de azúcar comienza a perder su contenido de azúcar y los daños a la caña durante la cosecha mecánica aceleran esta disminución. Esta disminución se compensa porque una picadora-cosechadora moderna puede completar la cosecha más rápido y más eficientemente que el corte y la carga manual. Austoft también desarrolló una serie de transportadores hidráulicos de gran elevación dentro del campo para trabajar junto con sus cosechadoras y permitir una transferencia aún más rápida de la caña, por ejemplo, a la vía muerta del ferrocarril más cercana. Esta recolección mecánica no requiere quemar el campo; el residuo que deja la máquina en el campo consiste en puntas de caña y hojas muertas, que sirven como abono para la próxima siembra.
El escarabajo de la caña (también conocido como gusano de la caña) puede reducir sustancialmente el rendimiento de los cultivos al comerse las raíces; se puede controlar con imidacloprid (Confidor) o clorpirifos (Lorsban). Otras plagas importantes son las larvas de algunas especies de mariposas/polillas , incluida 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 ), hormigas cortadoras de hojas , termitas , salivazos (especialmente Mahanarva fimbriolata y Deois flavopicta ) y Migdolus fryanus (un escarabajo ). El insecto saltamontes Eumetopina flavipes actúa como vector del virus, que causa el atrofia del ramu, enfermedad de la caña de azúcar . [42] [43] Sesamia grisescens es una plaga importante en Papua Nueva Guinea y, por lo tanto, es una seria preocupación para la industria australiana si cruzara. [44] Para evitar este problema, el Gobierno federal ha anunciado previamente que cubriría el 80% de los costes 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 el carbón de la caña de azúcar, el pokkah boeng causado por Fusarium moniliforme , la bacteria Xanthomonas axonopodis que causa la enfermedad del engomado y la enfermedad de la pudrición 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 y el ARS para la roya parda de la caña de azúcar. [47]
Algunas variedades de caña de azúcar son capaces de fijar nitrógeno atmosférico en asociación con la bacteria Gluconacetobacter diazotrophicus . [48] A diferencia de las leguminosas y otras plantas fijadoras de nitrógeno que forman nódulos de raíces 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 cultivos fijen nitrógeno para su propio uso. [51]
Se estima que al menos 20.000 personas han muerto de enfermedad renal crónica en Centroamérica en las últimas dos décadas, la mayoría de ellos trabajadores de la caña de azúcar a lo largo de la costa del Pacífico. Esto puede deberse a trabajar muchas horas en el calor sin una ingesta adecuada de líquidos. [52] Además, algunos de los trabajadores están expuestos a peligros tales como: altas temperaturas, pesticidas nocivos y animales venenosos o venenosos. Esto ocurre durante el proceso de corte manual de la caña de azúcar, provocando malestares físicos debido a los constantes movimientos repetitivos durante horas de cada jornada laboral. [53]
Tradicionalmente, el procesamiento de la caña de azúcar requiere dos etapas. Los ingenios extraen el azúcar en bruto de la caña recién cosechada y, a veces, el azúcar "blanco de ingenio" se produce inmediatamente después de la primera etapa en los ingenios de extracción de azúcar, destinado al consumo local. Los cristales de azúcar aparecen naturalmente de color blanco durante el proceso de cristalización. Se añade dióxido de azufre para inhibir la formación de moléculas que inducen el color y 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 azúcar blanco refinado, que es 99% sacarosa. Estas dos etapas se están fusionando lentamente. La creciente riqueza en los trópicos productores de caña de azúcar aumenta la demanda de productos de azúcar refinado, impulsando una tendencia hacia la molienda y la refinación combinadas. [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 cachaza.
El bagazo , la fibra seca residual de la caña después de extraer el jugo de la caña, se utiliza para varios propósitos: [57]
El uso principal del bagazo y sus residuos es como fuente de combustible para las calderas en la generación de vapor de proceso en las plantas azucareras. La cachaza seca se utiliza como complemento alimenticio para animales, fertilizante y fuente de cera de caña de azúcar . [ cita necesaria ]
La melaza se produce en dos formas: blackstrap , que tiene un sabor fuerte característico, y un jarabe de melaza más puro . La melaza Blackstrap se vende como alimento y complemento 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 para hornear. [ cita necesaria ]
El refinado del azúcar purifica aún más el azúcar sin refinar. Primero se mezcla con almíbar 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 del cristal. Luego, el azúcar restante se disuelve para hacer un almíbar, 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 eliminar. 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 almíbar clarificado se decolora mediante filtración a través de carbón activado . En esta función se utiliza tradicionalmente carbón de hueso o carbón activado a base de carbón. [58] Algunas impurezas restantes que forman color son absorbidas por el carbón. Luego, el jarabe purificado se concentra hasta la sobresaturación y se cristaliza repetidamente al vacío para producir azúcar blanco refinado . Como en un ingenio azucarero, los cristales de azúcar se separan de la melaza mediante centrifugación. El azúcar adicional se recupera mezclando el almíbar restante con los lavados de la afinación y cristalizando nuevamente para producir azúcar moreno . Cuando ya no se puede recuperar económicamente más azúcar, la melaza final todavía contiene entre un 20% y un 30% de sacarosa y entre un 15% y un 25% de glucosa y fructosa.
Para producir azúcar granulada , en la que los granos individuales no se aglutinan, el azúcar debe secarse, primero calentándolo en un secador giratorio y luego soplando aire frío a través de él durante varios días.
El bastón de cinta es un tipo subtropical que alguna vez se cultivó ampliamente en el sur de los Estados Unidos, hasta el norte de la costa de Carolina del Norte . El jugo se extraía con trituradoras impulsadas por caballos o mulas; el jugo se hervía, como jarabe de arce , en una cacerola plana y luego se usaba en forma de almíbar como edulcorante alimentario. [59] Actualmente no es un cultivo comercial, pero algunos productores encuentran ventas listas para su producto. [ cita necesaria ]
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En 2020, la producción mundial de caña de azúcar fue de 1.870 millones de toneladas: Brasil produjo el 40% del total mundial, India el 20% y China el 6% (tabla).
En todo el mundo, se dedicaron 26 millones de hectáreas al cultivo de caña de azúcar en 2020. [61] El rendimiento mundial promedio de los cultivos de caña de azúcar en 2020 fue de 71 toneladas por hectárea, encabezado por Perú con 123 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]
De 2008 a 2016, la producción de caña de azúcar que cumplía con 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 caña de azúcar puede provocar una mayor pérdida de suelo debido a la remoción de tierra en el momento de la cosecha, así como 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] Generalmente, se recomienda que no se siembre caña de azúcar en áreas con una pendiente mayor al 8%. [65] Sin embargo, en determinadas zonas, como partes del Caribe y Sudáfrica, se han plantado pendientes superiores al 20%. [65] El aumento de la erosión puede conducir a la eliminación de material orgánico y rico en nutrientes, lo que puede disminuir el rendimiento futuro de los cultivos. También puede provocar que sedimentos y otros contaminantes lleguen a los hábitats acuáticos, lo que puede provocar una amplia gama de problemas ambientales, incluidas la eutrofización y la acidificación. [65] [66]
El cultivo de caña de azúcar también puede provocar la compactación del suelo, provocada por el uso de maquinaria pesada en el campo. [65] Además del impacto sobre los invertebrados y la fauna dentro de las capas superiores del suelo, la compactación también puede conducir a 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. [sesenta y cinco]
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Debido a la gran cantidad de agua necesaria, 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 ejercido presión sobre los recursos disponibles, lo que ha requerido la construcción de presas y otras presas. [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 mediante la tala 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 los humedales. [65] Si bien la mayor parte de esta limpieza 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 está 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 empleando métodos como el acolchado de basura, que se ha demostrado que aumenta 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 implementar labranza cero o siembra en fajas de caña para ayudar a prevenir la pérdida de suelo. [sesenta y cinco]
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 digestiones anaeróbicas de alta velocidad, para tratar mejor estas aguas residuales. [69] También se pueden instalar drenajes de aguas pluviales para evitar que la escorrentía incontrolada llegue a los ecosistemas acuáticos. [sesenta y cinco]
El etanol generalmente está disponible como subproducto de la producción de azúcar. Puede utilizarse como biocombustible alternativo a la gasolina y se utiliza ampliamente en los 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 necesaria ]
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 desde el punto de vista energético que a partir del maíz, la remolacha azucarera o los aceites de palma o vegetales, especialmente 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 aporte 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 y etanol, las emisiones de CO 2 del pozo a las ruedas pueden ser un 90% menores que las de la gasolina convencional. [70] Un libro de texto sobre energías renovables [71] describe la transformación energética:
Actualmente, en Brasil se producen anualmente 75 toneladas de caña de azúcar cruda por hectárea. La caña entregada a la planta procesadora se denomina quemada y cortada (b&c), y representa el 77% de la masa de la caña cruda. El motivo 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 quedan en la tierra para brotar para la siguiente cosecha. La producción media de caña es, por tanto, de 58 toneladas de b&c por hectárea al año.
Cada tonelada de b&c rinde 740 kg de jugo (135 kg de sacarosa y 605 kg de agua) y 260 kg de bagazo húmedo (130 kg de bagazo seco). Dado que 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. Esto equivale a 0,86 W por metro cuadrado. Suponiendo una insolación promedio de 225 W por metro cuadrado, la eficiencia fotosintética de la caña de azúcar es del 0,38%.
Los 135 kg de sacarosa que se encuentran en 1 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-etanol es, por tanto, del 76% (en comparación con el 97% teórico).
Una hectárea de caña de azúcar produce 4.000 litros de etanol al año (sin ningún aporte energético adicional, porque el bagazo producido excede la cantidad necesaria para destilar el producto final). Sin embargo, esto no incluye la energía utilizada en la labranza, el transporte, etc. Por 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 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, la cosecha 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 se puede utilizar 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 cubrir el 20% del consumo de energía de Brasil para 2020. [73]
Varios países, en particular aquellos que carecen de combustibles fósiles, han implementado medidas de eficiencia y conservación de energía para minimizar la energía utilizada en el procesamiento de la caña y exportar cualquier exceso de electricidad a la red. El bagazo generalmente se quema para producir vapor, que a su vez genera 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 por año, el potencial energético global del bagazo supera los 100.000 GWh. [74] Utilizando 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, particularmente 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 administraran estratégicamente el almacenamiento de bagazo.
Una alternativa más ecológica a la quema de bagazo para producir electricidad es convertir el bagazo en biogás . Se están desarrollando tecnologías para utilizar enzimas para transformar el bagazo en biocombustibles y biogás avanzados . [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 por ejemplo:
Muchas partes de la caña de azúcar se utilizan comúnmente como alimento para animales donde se cultivan las plantas. Las hojas constituyen un buen forraje para los rumiantes. [81]
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Este artículo incorpora texto de un trabajo de contenido gratuito . Licenciado bajo CC BY-SA IGO 3.0 (declaración/permiso de licencia). Texto tomado de World Food and Agriculture – Statistical Yearbook 2023, FAO, FAO.
