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Caña de azúcar

Saccharum officinarum La caña de azúcar es una especie de gramínea perenne de gran tamaño (del género Saccharum , tribu Andropogoneae ) que se utiliza para la producción de azúc...

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Saccharum officinarum

La caña de azúcar es una especie de gramínea perenne de gran tamaño (del género Saccharum , tribu Andropogoneae ) que se utiliza para la producción de azúcar . Las plantas alcanzan una altura de 2 a 7 m (6 a 20 pies) y poseen tallos robustos, articulados y fibrosos, 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 gran importancia económica que incluye el maíz, el trigo, el arroz y el sorgo , así como muchos cultivos forrajeros . Es originaria de Nueva Guinea . [ 2 ]

La caña de azúcar fue un cultivo ancestral de los pueblos austronesios y papúes . La mejor evidencia disponible hoy apunta a la zona de Nueva Guinea como el lugar de la domesticación original de Saccharum officinarum . [ 3 ] Fue introducida en Polinesia , Melanesia insular y Madagascar en tiempos prehistóricos a través de marineros austronesios. También fue introducida por marineros austronesios en la India y luego en el sur de China hacia el año 500 a. C., a través del comercio. Los persas y los griegos descubrieron que "los juncos en la India producen miel sin abejas", como dijo Estrabón , entre los siglos VI y IV a. C. [ 4 ] Adoptaron y luego extendieron el cultivo de la caña de azúcar. [ 5 ] Para el siglo VIII, el azúcar era considerado una especia lujosa y costosa de la India, y el comercio extendió su uso por el Mediterráneo y el norte de África. En el siglo XVIII, comenzaron las plantaciones de caña de azúcar en el Caribe, Sudamérica, el Océano Índico y las naciones insulares del Pacífico. La necesidad de mano de obra para los cultivos de caña de azúcar se convirtió en un importante motor de grandes migraciones, algunas personas aceptando voluntariamente la servidumbre por contrato [ 6 ] y otras importadas a la fuerza como esclavas . [ 7 ]

Cultivada en regiones tropicales y subtropicales, la caña de azúcar es el cultivo más importante del mundo por volumen de producción, alcanzando los 1900 millones de toneladas en 2020, de las cuales Brasil representó el 40 %. La caña de azúcar constituye el 79 % del azúcar producido a nivel mundial (la mayor parte del resto se obtiene de la remolacha azucarera ). Aproximadamente el 70 % del azúcar producido proviene de Saccharum officinarum y sus híbridos. [ 8 ] Todas las especies de caña de azúcar pueden cruzarse entre sí , y los principales cultivares comerciales son híbridos complejos . [ 9 ]

El azúcar blanco se produce a partir de la caña de azúcar en fábricas especializadas. Las cañas de azúcar se utilizan para fabricar plumas, esteras, mamparas y techos de paja. La inflorescencia joven y sin abrir de Saccharum edule ( duruka ) se consume 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 Fiyi . [ 10 ]

Etimología

El término caña de azúcar es una combinación de dos palabras: «azúcar» y «caña». La primera deriva del sánscrito शर्करा ( śárkarā ). A medida que el azúcar se comercializaba y se extendía hacia Occidente, se convirtió en سُكَّر ( sukkar ) en árabe , saccharum o succarum en latín , zucchero en italiano y, finalmente, sucre tanto en francés medio como en inglés medio . El segundo término, «caña», comenzó a usarse junto con la primera cuando el cultivo se empezó a cultivar en plantaciones en el Caribe .

Características

Producción mundial de cultivos primarios por principales productos básicos [ 11 ]

La caña de azúcar, una gramínea tropical perenne , [ 12 ] presenta un patrón de crecimiento único caracterizado por brotes laterales que emergen de su base, dando lugar al desarrollo de múltiples tallos. Estos tallos suelen alcanzar una altura de 3 a 4 metros (aproximadamente 10 a 13 pies) y poseen un diámetro de unos 5 centímetros (aproximadamente 2 pulgadas). A medida que estos tallos maduran, se convierten en cañas, que constituyen una parte sustancial de la planta, representando aproximadamente el 75% de su composición.

Un tallo de caña completamente maduro generalmente se compone de 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 agua. El éxito del cultivo de la caña de azúcar depende de una delicada interacción de varios factores, como las condiciones climáticas, las propiedades del suelo, la selección de variedades específicas y el momento de la cosecha.

En términos de rendimiento, la producción promedio de tallos de caña se sitúa entre 60 y 70 toneladas por hectárea (equivalente a 24-28 toneladas largas por acre o 27-31 toneladas cortas por acre) anualmente. 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 del cultivo adoptado en la caña de azúcar. En definitiva, el cultivo exitoso de este valioso cultivo requiere una integración cuidadosa de diversos factores para optimizar su crecimiento y productividad.

La caña de azúcar es un cultivo comercial , pero también se utiliza como forraje para el ganado. [ 13 ] El genoma de la caña de azúcar es uno de los genomas vegetales más complejos conocidos, debido principalmente a la hibridación interespecífica y la poliploidización. [ 14 ] [ 15 ]

Historia

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 cerdos domesticados. La propagación de S. officinarum y S. sinense está estrechamente ligada a las migraciones de los pueblos austronesios . Saccharum barberi se cultivó en la India solo después de la introducción de S. officinarum . [ 16 ] [ 17 ]

Mapa que muestra los centros de origen de Saccharum officinarum en Nueva Guinea, S. sinensis en el sur de China y Taiwán, y S. barberi en la India; las flechas punteadas representan introducciones austronesias [ 18 ].

S. officinarum fue domesticada por primera vez en Nueva Guinea y las islas al este de la Línea Wallace por los papúes, donde constituye el centro de diversidad actual . Alrededor del año 6000 a. C. , se seleccionaron varias cepas a partir de la especie nativa Saccharum robustum . Desde Nueva Guinea, se extendió hacia el oeste hasta el sudeste asiático marítimo tras el contacto con los austronesios, donde se hibridó con Saccharum spontaneum . [ 17 ]

El segundo centro de domesticación es el sur de China y Taiwán, donde S. sinense fue un cultivo 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 protomalayo-polinesio . Fue uno de los principales cultivos originales de los pueblos austronesios desde al menos 5500 años antes del presente. La introducción de S. officinarum, más dulce , pudo haberla reemplazado gradualmente en toda su área de cultivo en el sudeste asiático marítimo. [ 19 ] [ 20 ] [ 18 ] [ 21 ] [ 22 ]

Mapa que muestra la caña de azúcar en la India como origen de la expansión hacia el oeste, seguida de pequeñas áreas en África y luego áreas más pequeñas en las islas del Atlántico al oeste de África.
La difusión hacia el oeste de la caña de azúcar en tiempos preislámicos (mostrada en rojo), en el mundo musulmán medieval (verde) y en el siglo XV por los portugueses en el archipiélago de Madeira y por los españoles en el archipiélago de las Islas Canarias (islas al oeste de África, rodeadas por líneas violetas) [ 23 ]

Desde el sudeste asiático insular, S. officinarum se extendió hacia el este, a Polinesia y Micronesia, gracias a los navegantes austronesios, como planta de canoa alrededor del año 3500 a. C. También se extendió hacia el oeste y el norte alrededor del año 3000 a. C., a China e India, gracias a los comerciantes austronesios, donde se hibridó aún más con S. sinense y S. barberi . Desde allí, se extendió aún más por Eurasia occidental y el Mediterráneo . [ 17 ] [ 18 ]

La producción más antigua conocida de azúcar cristalizada comenzó en el norte de la India. La evidencia más antigua de producción de azúcar proviene de antiguos textos sánscritos y pali. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] Alrededor del siglo VIII, comerciantes musulmanes y árabes introdujeron el azúcar de la India medieval a 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. [ 23 ] Fue uno de los primeros cultivos traídos a América por los españoles, principalmente andaluces, desde sus campos en las Islas Canarias , y por los portugueses desde sus campos en las Islas Madeira . Un artículo sobre el cultivo de la caña de azúcar en España se incluye en el Libro de Agricultura de Ibn al-'Awwam del siglo XII . [ 28 ]

El primer azúcar refinado químicamente apareció en la India hace unos 2500 años. Desde allí, la técnica se extendió hacia el este, a China, y hacia el oeste, a Persia y los primeros mundos islámicos, llegando finalmente al Mediterráneo en el siglo XIII. Chipre y Sicilia se convirtieron en importantes centros de producción de azúcar.

En la época colonial, el azúcar formaba uno de los lados del comercio triangular de materias primas del Nuevo Mundo, junto con los productos manufacturados europeos y los esclavos africanos . Fue durante el segundo viaje de Cristóbal Colón a América que llevó por primera vez la caña de azúcar al Caribe (y al Nuevo Mundo ), inicialmente a la isla de La Española (actual Haití y República Dominicana ). La primera cosecha de azúcar tuvo lugar en La Española en 1501; muchos ingenios azucareros se construyeron en Cuba y Jamaica para la década de 1520. [ 29 ] Los portugueses introdujeron la caña de azúcar en Brasil . Para 1540, había 800 ingenios azucareros de caña en la isla de Santa Catarina y otros 2000 en la costa norte de Brasil, Demarara y Surinam .

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 del azúcar se empleaban para comprar productos manufacturados, que luego se enviaban a África Occidental, donde se intercambiaban por esclavos. Los esclavos eran llevados de vuelta al Caribe para ser vendidos a los plantadores de caña de azúcar. Las ganancias de la venta de los esclavos se utilizaban para comprar más azúcar, que se enviaba a Europa. El trabajo en las plantaciones de caña de azúcar se convirtió en la base principal del comercio transatlántico de esclavos , proporcionando mano de obra para trabajar bajo una brutal coerción.

Litografía de caña de azúcar moliéndose con un molino de viento en una plantación de caña de azúcar en la colonia británica de Antigua , 1823.
Fotografía en blanco y negro de caña de azúcar en pie en el campo.
Una plantación de caña de azúcar en la isla de Jamaica a finales del siglo XIX.

La aprobación de la Ley de Abolición de la Esclavitud de 1833 puso fin a la esclavitud en la mayor parte del Imperio Británico , y muchos de los esclavos emancipados dejaron de trabajar en las plantaciones de caña de azúcar cuando tuvieron la opción. Por lo tanto, los plantadores de las Indias Occidentales necesitaban nuevos trabajadores y encontraron mano de obra barata en China e India. [ 30 ] [ 31 ] Los trabajadores estaban sujetos a servidumbre por contrato , una forma de contrato de larga tradición, que los obligaba a trabajar sin libertad durante un plazo fijo. Las condiciones en las que trabajaban los sirvientes por contrato eran frecuentemente pésimas, debido a la falta de atención de los plantadores. [ 32 ] Los primeros barcos que transportaban trabajadores por contrato desde la India partieron en 1836. [ 33 ] Las migraciones para trabajar en las plantaciones de caña de azúcar llevaron a que un número significativo de indios, personas del sudeste asiático y chinos se asentaran en diversas partes del mundo. [ 34 ] En algunas islas y países, los migrantes 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 siguen prosperando en países como Fiyi , 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 . [ 33 ] [ 35 ]

Prensa de caña de azúcar india, circa 1905

Entre 1863 y 1900, comerciantes y propietarios de plantaciones en Queensland y Nueva Gales del Sur (actualmente parte de la Mancomunidad de Australia) trajeron entre 55 000 y 62 500 personas de las islas del Pacífico Sur para trabajar en plantaciones de caña de azúcar. Se estima que un tercio de estos trabajadores fueron obligados o secuestrados para ser esclavizados (práctica conocida como trata de personas ); 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 intento por mantener la homogeneidad racial de Australia y proteger a los trabajadores blancos de la mano de obra extranjera barata. [ 36 ]

El azúcar cubano, derivado de la caña de azúcar, se exportaba a la URSS , donde recibía subsidios y tenía garantizado un mercado. 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 e híbridos que utilizan esta especie. [ 8 ]

El cultivo de la caña de azúcar ocupa 26.942.686 hectáreas de tierra en todo el mundo y es el tercer cultivo más valioso.

Litografía del siglo XIX de Theodore Bray que muestra una plantación de caña de azúcar: a la derecha se encuentra el "oficial blanco", el capataz europeo. Los trabajadores esclavos se esfuerzan durante la cosecha. A la izquierda se observa una embarcación de fondo plano para el transporte de la caña.

Cultivo

Plantación de caña de azúcar, Mauricio
Plantación de caña de azúcar en Bangladesh
Siembra de caña de azúcar en Puerto Rico
Campos de caña de azúcar
Producción de caña de azúcar, 2023.

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 . Es una planta C4 , capaz de convertir hasta el 1% de la energía solar incidente en biomasa . [ 37 ] En las principales regiones de cultivo de los trópicos y subtrópicos , los cultivos de caña de azúcar pueden producir más de 15 kg/m² de caña.  

La caña de azúcar representó alrededor del 21% de la producción agrícola mundial durante el período 2000-2021. América fue la principal región productora de caña de azúcar (52% del total mundial). [ 38 ]

Antaño un cultivo importante en la región sureste de los Estados Unidos, el cultivo de caña de azúcar disminuyó allí a finales 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 caña de azúcar en funcionamiento en el estado cerró en 2016. [ 39 ]

La caña de azúcar se cultiva en las zonas tropicales y subtropicales, en áreas con abundante agua durante un período continuo de más de 6 a 7 meses al año, ya sea por lluvia natural 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 los 22°N y los 22°S , y algunas hasta los 33°N y los 33°S . [ 40 ] Cuando se encuentran cultivos de caña de azúcar fuera de este rango, como en la región de KwaZulu-Natal en Sudáfrica, normalmente se debe a condiciones climáticas anómalas en la región, como corrientes oceánicas cálidas que recorren la costa. En cuanto a la altitud, se encuentran cultivos de caña de azúcar hasta los 1600 m o 5200 pies cerca del ecuador en países como Colombia , Ecuador y Perú . [ 41 ]  

La caña de azúcar se puede cultivar en diversos tipos de suelo, desde mollisoles muy fértiles y bien drenados, pasando por vertisoles agrietados , oxisoles y ultisoles ácidos infértiles , histosoles turbosos , hasta andisoles rocosos . Tanto la abundante luz solar como el suministro de agua aumentan la producción de caña. Esto ha convertido a países desérticos con buenas infraestructuras de riego, como Egipto, en algunas de las regiones con mayor producción de caña de azúcar. La caña de azúcar consume el 9% de la producción mundial de fertilizantes potásicos . [ 42 ]

Aunque algunas cañas de azúcar producen semillas, el esqueje moderno se ha convertido en el método de reproducción más común. [ 43 ] Cada esqueje debe contener al menos una yema, y ​​a veces se plantan a mano. En países tecnológicamente más avanzados, como Estados Unidos y Australia, es común la siembra de tocones. Los tocones (tallos o secciones de tallo) cosechados por una cosechadora mecánica se plantan con una máquina que abre y cierra el suelo. Una vez plantado, un cultivo puede cosecharse varias veces; después de cada cosecha, la caña produce nuevos tallos, llamados rebrotes . [ 44 ] Las cosechas sucesivas dan rendimientos decrecientes, lo que eventualmente justifica la replantación. Generalmente se realizan de dos a diez cosechas, dependiendo del tipo de cultivo. En un país con agricultura mecanizada que busca una alta producción en grandes campos, como en América del Norte, la caña de azúcar se replanta después de dos o tres cosechas para evitar la 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 a menudo se cosecha hasta 10 años antes de volver a plantarla.

La caña de azúcar se cosecha de forma manual y mecánica. La cosecha manual representa más de la mitad de la producción y predomina en los países 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 con cuchillos o machetes . Un recolector experto puede cortar 500 kg (1100 lb) de caña de azúcar por hora. [ 45 ]  

La cosecha mecánica utiliza una cosechadora combinada o cosechadora de caña de azúcar . [ 46 ] La serie Austoft 7000, el diseño original de la cosechadora moderna, ha sido copiada por otras compañías, incluyendo Cameco/ John Deere . La máquina corta la caña en la base del tallo, quita las hojas, corta la caña en longitudes uniformes y la deposita en un transportador que la sigue. Luego, la cosechadora expulsa los desechos de vuelta 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 este deterioro. Este deterioro se compensa porque una cosechadora picadora moderna puede completar la cosecha más rápido y de manera más eficiente que el corte y la carga manual. Austoft también desarrolló una serie de transportadores hidráulicos de gran elevación para trabajar junto con sus cosechadoras y permitir una transferencia aún más rápida de la caña, por ejemplo, al apartadero ferroviario más cercano. Esta cosecha mecánica no requiere que se prenda fuego al campo; los residuos que deja la máquina consisten en puntas de caña y hojas secas, que sirven de mantillo para la siguiente siembra. 

plagas

El escarabajo de la caña (también conocido como larva de la caña) puede reducir sustancialmente el rendimiento de los cultivos al comer las 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 exempta ), las hormigas cortadoras de hojas , las termitas , los espumillones (especialmente Mahanarva fimbriolata y Deois flavopicta ) y Migdolus fryanus (un escarabajo ). El insecto saltamontes Eumetopina flavipes actúa como vector de virus, que causa la enfermedad de la caña de azúcar ramu stunt . [ 47 ] [ 48 ] Sesamia grisescens es una plaga importante en Papúa Nueva Guinea y, por lo tanto, representa una seria preocupación para la industria australiana si llegara a cruzar. [ 49 ] Para evitar tal problema, el Gobierno Federal ha anunciado previamente que cubriría el 80% de los costos de respuesta si fuera necesario. [ 49 ]

Patógenos

Numerosos patógenos infectan la caña de azúcar, como la enfermedad del brote herbáceo de la caña de azúcar causada por Candidatus Phytoplasma sacchari , [ 50 ] 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 del gomado 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 de la raya del maíz y el virus de la hoja amarilla de la caña de azúcar. [ 51 ]

Yang et al. , 2017 proporciona un mapa genético desarrollado para los programas de mejoramiento genético dirigidos por el USDA ARS para la roya parda de la caña de azúcar . [ 52 ]

Fijación de nitrógeno

Algunas variedades de caña de azúcar son capaces de fijar nitrógeno atmosférico en asociación con la bacteria Gluconacetobacter diazotrophicus . [ 53 ] A diferencia de las leguminosas 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. [ 54 ] [ 55 ] En 2006 se ensayó el recubrimiento de semillas con la bacteria con la intención de permitir que las especies de cultivo fijaran nitrógeno para su propio uso. [ 56 ]

Condiciones para los trabajadores de la caña de azúcar

Se estima que al menos 20 000 personas han fallecido a causa de una enfermedad renal crónica en Centroamérica en las últimas dos décadas, la mayoría de ellas trabajadores de la caña de azúcar en la costa del Pacífico. Esta afección se denomina nefropatía mesoamericana . [ 57 ] Esto puede deberse a las largas jornadas laborales bajo el calor sin una ingesta adecuada de líquidos. [ 58 ] Además, algunos trabajadores están expuestos a riesgos como altas temperaturas, pesticidas nocivos y animales venenosos. Esto ocurre durante el proceso de corte manual de la caña de azúcar, lo que provoca dolencias físicas debido a los constantes movimientos repetitivos durante horas cada jornada laboral. [ 59 ]

En India, especialmente en Maharashtra , la producción de caña de azúcar está vinculada al trabajo forzoso , como resultado de un sistema de anticipos explotador para los trabajadores que los endeuda profundamente y los obliga a regresar año tras año, ganando menos de 5 dólares al día. Las condiciones laborales son generalmente muy precarias: los trabajadores migran durante la temporada de cosecha y viven en tiendas improvisadas en los campos que cultivan, sin baños, electricidad ni agua corriente. El trabajo infantil es común, y el matrimonio infantil entre recolectores de caña de azúcar es frecuente, a pesar de que ambos son ilegales. La producción de caña de azúcar en India también está vinculada a una tasa inusualmente alta de histerectomías (aproximadamente 1 de cada 5 mujeres que trabajan en la cosecha de caña de azúcar), a las que las mujeres se ven presionadas por los productores, y a la falta de instalaciones sanitarias, opciones de planificación familiar o licencia médica. India es el segundo mayor productor de azúcar del mundo, y Maharashtra produce un tercio del azúcar del país, que luego ingresa a la cadena de suministro global, lo que dificulta el seguimiento de su origen. Coca-Cola Company y PepsiCo han comprado cantidades significativas de azúcar de Maharashtra desde al menos la década de 2010, principalmente para su uso en refrescos indios, pero niegan ser cómplices de abusos laborales. [ 60 ]

Tratamiento

Producción de azúcar de caña no centrifugada (panela) cerca del lago Inle ( Myanmar ), etapa de trituración y ebullición.

Tradicionalmente, el procesamiento de la caña de azúcar requiere dos etapas. Los ingenios extraen azúcar cruda de la caña recién cosechada y, a veces, se produce azúcar blanca inmediatamente después de la primera etapa en los ingenios azucareros, destinada al consumo local. Los cristales de azúcar presentan un color blanco natural durante el proceso de cristalización. Se añade dióxido de azufre para inhibir la formación de moléculas que inducen el color y para estabilizar los jugos de azúcar durante la evaporación. [ 61 ] [ 62 ] Las refinerías, a menudo ubicadas más cerca de los consumidores en Norteamérica, Europa y Japón, producen azúcar blanca refinada, que es 99 % sacarosa. Estas dos etapas se están fusionando gradualmente. El creciente poder adquisitivo en las zonas tropicales productoras de caña de azúcar aumenta la demanda de productos de azúcar refinada, impulsando una tendencia hacia la molienda y refinación combinadas. [ 63 ]

Molienda

El procesamiento de la caña de azúcar produce azúcar de caña (sacarosa) a partir de la caña de azúcar. Otros productos derivados del procesamiento incluyen el bagazo , la melaza y la torta de filtración.

El bagazo , la fibra seca residual de la caña después de que se ha extraído el jugo de caña, se utiliza para varios fines: [ 64 ]

  • combustible para las calderas y los hornos
  • producción de papel, productos de cartón y tableros reconstituidos
  • mantillo agrícola
  • como materia prima para la producción de productos químicos

El uso principal del bagazo y sus residuos es como combustible para calderas en la generación de vapor de proceso en plantas azucareras. La torta de filtración seca se utiliza como suplemento alimenticio para animales, fertilizante y fuente de cera de caña de azúcar .

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 pueden mezclarse con jarabe de arce , azúcar invertido o jarabe de maíz . Ambas formas de melaza se utilizan en repostería.

Refinación

cristales de azúcar moreno y blanco

El refinado del azúcar purifica aún más el azúcar crudo. Primero se mezcla con jarabe espeso y luego se centrifuga en un proceso llamado "afinación". Su propósito es eliminar la capa externa de los cristales de azúcar, que es menos pura que el interior del cristal. El azúcar restante se disuelve para formar un jarabe, con aproximadamente un 60 % de sólidos en peso. [ 65 ]

La solución de azúcar se clarifica mediante la adición de ácido fosfórico e hidróxido de calcio , que se combinan para precipitar fosfato de calcio . Las partículas de fosfato de calcio atrapan algunas impurezas y absorben otras, luego flotan en la superficie 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 .

Tras filtrar los sólidos restantes, el jarabe clarificado se decolora mediante filtración a través de carbón activado . Tradicionalmente, se utiliza carbón de hueso o carbón activado derivado del carbón mineral para este fin. [ 66 ] Algunas impurezas que dan color son adsorbidas por el carbón. El jarabe purificado se concentra hasta la sobresaturación y se cristaliza repetidamente al vacío para producir azúcar blanco refinado . Al igual que en un ingenio azucarero, los cristales de azúcar se separan de la melaza mediante centrifugación. Se recupera azúcar adicional mezclando el jarabe restante con los lavados de la afinación y cristalizando de nuevo para producir azúcar moreno . Cuando ya no se puede recuperar más azúcar de forma económica, la melaza final aún contiene entre un 30 y un 35 % de sacarosa y entre un 10 y un 25 % de glucosa y fructosa. [ 67 ]

Para producir azúcar granulada , en la que los granos individuales no se aglomeran, el azúcar debe secarse, primero calentándola en un secador rotatorio y luego haciéndole pasar aire frío durante varios días.

jarabe de caña de cinta

La caña de cinta es un tipo subtropical que antiguamente se cultivaba ampliamente en el sur de Estados Unidos, llegando hasta la costa de Carolina del Norte . El jugo se extraía con trituradoras accionadas por caballos o mulas; se hervía, como el jarabe de arce , en una olla plana y luego se utilizaba en forma de jarabe como edulcorante alimentario. [ 68 ] Actualmente no es un cultivo comercial, pero algunos productores encuentran una buena salida para su producto.

Producción

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 2020, se dedicaron 26 millones de hectáreas al cultivo de caña de azúcar en todo el mundo. [ 69 ] El rendimiento promedio mundial de los cultivos de caña de azúcar en 2022 fue de 74 toneladas por hectárea, liderado por Perú con 121 toneladas por hectárea. [ 69 ] El rendimiento teórico posible para 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. [ 70 ] [ 71 ]

De 2008 a 2016, la producción de caña de azúcar que cumple con los estándares experimentó una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente el 52%, mientras que la caña de azúcar convencional aumentó en menos del 1%. [ 72 ]

Producción de caña de azúcar
Rendimiento de la caña de azúcar

Consecuencias ambientales

Degradación y erosión del suelo

El cultivo de caña de azúcar puede provocar una mayor pérdida de suelo debido a la remoción de tierra durante la cosecha, así como a prácticas de riego inadecuadas, lo que puede resultar en erosión. [ 73 ] [ 74 ] 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. [ 73 ] [ 74 ] Generalmente, se recomienda no plantar caña de azúcar en áreas con una pendiente mayor al 8%. [ 73 ] Sin embargo, en ciertas áreas, como partes del Caribe y Sudáfrica, se ha plantado en pendientes mayores al 20%. [ 73 ] El aumento de la erosión puede llevar a la remoción de material orgánico y rico en nutrientes, lo que puede disminuir los rendimientos futuros de los cultivos. También puede resultar en el arrastre de sedimentos y otros contaminantes a los hábitats acuáticos, lo que puede resultar en una amplia gama de problemas ambientales, incluyendo eutrofización y acidificación. [ 73 ] [ 74 ]

El cultivo de caña de azúcar también puede provocar la compactación del suelo, causada por el uso de maquinaria pesada en el campo. [ 73 ] Además de afectar a los invertebrados y la fauna de las capas superiores del suelo, la compactación también puede disminuir la porosidad. [ 73 ] [ 74 ] Esto, a su vez, puede aumentar la escorrentía superficial , lo que resulta en una mayor lixiviación y erosión. [ 73 ]

Destrucción del hábitat

Vapor producido durante el procesamiento de la caña de azúcar.

Debido a la gran cantidad de agua que requiere, el cultivo de caña de azúcar depende en gran medida del riego. [ 64 ] Además, dado que se eliminan grandes cantidades de tierra con la cosecha durante la recolección, se produce un lavado significativo durante la fase de procesamiento. [ 64 ] En muchos países, como India y Australia, este requisito ha ejercido presión sobre los recursos disponibles, lo que ha requerido la construcción de represas y otras presas. [ 73 ] [ 64 ] 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. [ 73 ] [ 64 ]

Terreno despejado para el cultivo de caña de azúcar.

La caña de azúcar también ha contribuido a la destrucción del hábitat mediante la deforestación. [ 73 ] Siete países del mundo dedican más del 50 % de su territorio al cultivo de caña de azúcar. [ 73 ] Los campos de caña de azúcar han reemplazado selvas tropicales y humedales. [ 73 ] Si bien la mayor parte de esta deforestación ocurrió en el pasado, se han producido expansiones en las últimas dos décadas, lo que contribuye aún más a la destrucción del hábitat. [ 74 ]

Esfuerzos de mitigación

Se puede implementar una amplia variedad de medidas de mitigación para reducir las consecuencias del cultivo de caña de azúcar. [ 73 ] Entre estas medidas se encuentra el cambio a técnicas de riego alternativas, como el riego por goteo, que son más eficientes en el uso del agua. [ 73 ] La eficiencia del agua también se puede mejorar empleando métodos como el acolchado con desechos, que ha demostrado aumentar la captación y el almacenamiento de agua. [ 73 ] [ 75 ] Además de reducir el uso general del agua, este método también puede disminuir la escorrentía del suelo y, por lo tanto, evitar que los contaminantes ingresen al medio ambiente. [ 73 ] En áreas con una pendiente mayor al 11%, también se recomienda implementar la siembra directa o la siembra en franjas de caña para ayudar a prevenir la pérdida de suelo. [ 73 ]

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 las aguas residuales. [ 73 ] Para evitar esto, se pueden implementar métodos de tratamiento alternativos, como la digestión anaeróbica de alta tasa, para tratar mejor estas aguas residuales. [ 76 ] También se pueden instalar desagües pluviales para evitar que la escorrentía incontrolada llegue a los ecosistemas acuáticos. [ 73 ]

Etanol

Un surtidor de combustible en Brasil que ofrece etanol de caña (A) y gasolina (G).

El etanol generalmente está disponible como subproducto de la producción de azúcar. Puede utilizarse como biocombustible alternativo a la gasolina y se usa 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.

En Brasil, la gasolina debe contener al menos un 22 % de bioetanol. [ 77 ] Este bioetanol se obtiene 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 a partir de maíz, remolacha azucarera o aceites de palma/vegetales, especialmente si se utiliza bagazo de caña para producir calor y electricidad 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 a etanol, las emisiones de CO₂ desde la extracción hasta el consumo pueden ser un 90 % menores que las de la gasolina convencional. [ 77 ] Un libro de texto sobre energía renovable [ 78 ] describe la transformación energética:

Actualmente, en Brasil se producen anualmente 75 toneladas de caña de azúcar cruda por hectárea. La caña que llega a la planta procesadora se denomina caña quemada y cosechada (b&c) y representa el 77% de la masa de la caña cruda. Esta reducción se debe a 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 siguiente cosecha. Por lo tanto, la producción promedio de caña es 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). Dado que el poder calorífico inferior de la sacarosa es de 16,5 MJ / kg y el del bagazo es de 19,2 MJ/kg, el poder calorífico total de una tonelada de b&c es de 4,7 GJ, de los cuales 2,2 GJ provienen de la sacarosa y 2,5 del bagazo.  ... Por hectárea por año, la biomasa producida corresponde a 0,27 TJ. Esto es equivalente 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 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 a etanol es, por lo tanto, del 76% (en comparación con el 97% teórico).  Una hectárea de caña de azúcar produce 4000 litros de etanol al año (sin 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 el cultivo, el transporte, etc. Por lo tanto, la eficiencia de conversión de energía solar en etanol es del 0,13 %.

Aplicaciones del bagazo

Bagazo de caña de azúcar
Bagazo en una fábrica de caña de azúcar en Hainan, China.

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 al año. Tras 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. [ 79 ]

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 energético del país para 2020. [ 80 ]

Producción de electricidad

Varios países, en particular aquellos que carecen de combustibles fósiles, han implementado medidas de conservación y eficiencia energética para minimizar la energía utilizada en el procesamiento de la caña y exportar cualquier excedente 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. [ 81 ] Tomando a Mauricio como referencia, se podría producir un potencial anual de 10 000 GWh de electricidad adicional en toda África. [ 82 ] La generación de electricidad a partir del bagazo podría volverse muy importante, particularmente para las poblaciones rurales de las naciones productoras de caña de azúcar.

Las plantas de tecnología de cogeneración más recientes se están diseñando para producir de 200 a más de 300 kWh de electricidad por tonelada de bagazo. [ 83 ] [ 84 ] 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 gestionaran estratégicamente el almacenamiento de bagazo.

Producción de biogás

Una alternativa más ecológica a la quema de bagazo para la producción de electricidad es convertir el bagazo en biogás . Se están desarrollando tecnologías para utilizar enzimas que transformen el bagazo en biocombustible avanzado y biogás. [ 80 ]

La caña de azúcar como alimento

En la mayoría de las regiones donde se cultiva la caña de azúcar, se produce una amplia gama de alimentos y bebidas directamente a partir de la planta.

Los siguientes alimentos y bebidas se derivan de la caña de azúcar:

  • Basi : una bebida alcohólica fermentada elaborada a partir de jugo de caña de azúcar, producida en Filipinas y Guyana .
  • Cachaça : una bebida alcohólica destilada elaborada a partir del jugo de caña de azúcar; es la bebida espirituosa más popular de Brasil .
  • Falernum : una bebida dulce y ligeramente alcohólica elaborada con jugo de caña de azúcar.
  • Gâteau de Sirop – un pastel elaborado con jarabe de caña de azúcar.
  • La panela es una melaza solidificada , conocida como gur , gud o gul en el indoario moderno . Tradicionalmente se produce evaporando el jugo de caña de azúcar hasta obtener una masa espesa que luego se enfría y moldea. Los métodos de producción modernos pueden liofilizar parcialmente el jugo para reducir la caramelización y aclarar el color. La panela se utiliza como edulcorante en platos tradicionales, dulces y postres.
  • Melaza : un subproducto almibarado que se utiliza como edulcorante y como acompañamiento de alimentos como el queso o las galletas.
  • La panela son bloques sólidos de sacarosa y fructosa que se obtienen hirviendo y evaporando el jugo de la caña de azúcar; es un alimento básico en Colombia y otras partes de Centroamérica y Sudamérica.
  • Rapadura : un producto de caña de azúcar mínimamente refinado, común en países latinoamericanos como Brasil, Argentina y Venezuela (donde se conoce como papelón ) y el Caribe.
  • Caña de azúcar cruda: se mastica directamente para extraer el jugo.
  • Caramelo de roca : jugo de caña de azúcar cristalizado.
  • Sayur nganten : una sopa indonesia elaborada con el tallo del trubuk ( Saccharum edule ), un tipo de caña de azúcar.
  • Jugo de caña de azúcar : jugo fresco extraído a mano o en pequeños molinos y comúnmente servido con limón y hielo. Se conoce con muchos nombres regionales, incluyendo air tebu , usacha rass , guarab , guarapa , guarapo , papelón , aseer asab , ganna sharbat , mosto , caldo de cana y nước mía .
  • Jarabe : un edulcorante tradicional utilizado en refrescos en todo el mundo, aunque en Estados Unidos ha sido reemplazado en gran medida por jarabe de maíz de alta fructosa debido a los menores costos asociados con los subsidios al maíz y los aranceles al azúcar. [ 88 ]
  • Viche – una bebida alcohólica colombiana de elaboración casera.

En el siglo XXI, se estima que el azúcar contribuye aproximadamente al 20% de la ingesta calórica total en las dietas modernas. [ 89 ]

Caña de azúcar como alimento

Muchas partes de la caña de azúcar se utilizan comúnmente como alimento para animales en los lugares donde se cultiva la planta. Las hojas constituyen un buen forraje para rumiantes. [ 90 ]

Véase también

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Fuentes

 Este artículo incorpora texto de una obra de contenido libre . Licencia CC BY-SA IGO 3.0 ( declaración de licencia/permiso ). Texto tomado del Anuario Estadístico Mundial de la Alimentación y la Agricultura 2023 , FAO.

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