El destilado de yuca es el producto sólido que se obtiene mediante el secado de los residuos del proceso de obtención de etanol como biocombustible, a partir de un ingrediente rico en almidón como lo es la harina de yuca (65 – 75% almidón). La fermentación de la yuca para producir etanol produce una vinaza de la cual el destilado húmedo es obtenido por medio de la filtración y prensado o centrifugación de la vinaza una vez se ha removido el etanol en la etapa de destilación.
Los subproductos de destilería (entre ellos los granos de destilería) se obtienen mediante el secado de los residuos del proceso de obtención de alcohol para bebidas o de etanol para su utilización como biocombustible, a partir de ingredientes ricos en almidón. Como el proceso de producción de etanol consiste en convertir los almidones y azúcares de la materia prima inicial en etanol, en el producto final (destilado) se reduce drásticamente el contenido de almidones y azúcares y se concentra proporcionalmente el porcentaje del resto de nutrientes (proteína, grasa, fibra, minerales) (FEDNA, 2010). Así los granos de destilería contienen fundamentalmente los residuos no fermentados de los productos originales y levadura. Las características del producto final dependen de la calidad del producto inicial y de las condiciones del proceso, pero en términos generales se concentran entre 2.2 y 3 veces el contenido de fibra, proteína, extracto etéreo, cenizas y lignina en relación con el producto original mientras se reduce drásticamente el contenido de almidones y azúcares (FEDNA, 2010). Según Rosentrater (2011) el proceso de molienda seca (dry grind) se ha convertido en el método predominante para la producción de etanol en los últimos años (Figura 1-8). El proceso industrial de la obtención de los DDG, consta de 5 fases: 1) selección, limpieza y molienda del grano; 2) sacarificación o paso del almidón a glucosa, mediante la utilización de enzimas apropiadas; 3) fermentación de la glucosa para producir etanol, utilizando levaduras (cada molécula de glucosa produce 2 moléculas de etanol y 2 de CO2); 4) destilación
del etanol mediante proceso de vaporización por calentamiento, y 5) recolección de los residuos y secado de los mismos con aire caliente hasta un 10-12% de humedad, para su posterior comercialización en forma de gránulo.
Según FEDNA (2010) este proceso da lugar a dos tipos de subproductos: los granos de destilería (DG, distillers grains) y los solubles (DS, distillers solubles, vinazas o “thin stillage”). Los DG contienen fundamentalmente residuos no fermentados de los granos originales. Los DS contienen levaduras, nutrientes solubles y las partículas de granos más finas. A veces estos productos se suministran en húmedo, y por separado, a cebaderos de terneros localizados cerca de la industria; los DG mezclados con el pienso y los DS, que sólo tienen un 5% de materia seca, como sustitutivos del agua. En la mayoría de los casos ambos productos se desecan y se comercializan conjuntamente (DDGS compuestos por 75% DDG y 25% DDS, aproximadamente) (FEDNA, 2010).
Figura 1-8. Representación esquemática de la obtención del etanol a partir de
maíz y sus co-productos por medio del proceso de molienda seca. Fuente: http://www.inspection.gc.ca/DAM/DAM-animals-animaux/STAGING/images-
1.3.1 Características de la vinaza sub-producto resultante del
proceso de producción de bioetanol
La producción de bioetanol a partir de la yuca genera grandes cantidades de efluente como sub-producto del proceso (Patiño et al., 2012). Este efluente es conocido comúnmente como vinaza, se produce en grandes volúmenes y debe ser manejado apropiadamente en vista de sus potenciales efectos negativos sobre el ambiente. Esta vinaza tiene el aspecto de un líquido orgánico oscuro, con un pH muy bajo (3.5 – 4.3) y se genera como resultado de la fermentación de los carbohidratos (p.e jugos de la caña de azúcar y sorgo dulce y la pasta de yuca o batata) y la subsecuentes destilación de la masa de fermentación. Esta vinaza contiene un alto porcentaje de materia orgánica representada en ácidos orgánicos y levadura, minerales (principalmente potasio, calcio, magnesio y azufre) y los constituyentes no fermentables de la materia prima original (Tabla 1-2) (Patiño et
al., 2012).
Tabla 1-2. Composición química de cuatro tipos de vinaza proveniente del
proceso de producción de bioetanol a partir de varios cultivos ricos en almidón y azúcar.
Yuca Caña de azúcar Batata Sorgo dulce Materia seca (%) 8.5 13 2.6 3.4 Materia orgánica (%) 93.5 - 92.8 90.8 Proteína cruda (%) 11.6 2 12.5 7.2 Almidón (%) 0.7 - - - Extracto etéreo (%) 4.9 0.4 22.3 0.8 Fibra cruda (%) 60.4 - 27 - DIVMS (%) 64.7 - - - Cenizas (%) 5.2 32.3 7.2 9.2 NDT (%) - - 74.5 77.8 P (%) 1.42 0.45 0.39 - Ca (%) 5.38 1.04 0.5 - K (%) 1.49 2.08 1.9 - Mg (%) 0.40 0.24 0.63 - S (%) 0.48 0.3 0.18 - Na (%) 0.34 - 0.31 - Zn (mg/kg) 40 - 44 - B (mg/kg) 16 - 10 - Mn (mg/kg) 105 - 58 - Fe (mg/kg) 3305 86 584 - Cu (mg/kg) 14 1 17 - Al (mg/kg) 3121 - - -
Fuente: Patiño et al., (2012)
En promedio por cada litro de etanol se producen entre 10 y 15 litros de efluente líquido dependiendo de la materia prima empleada, tiempo de cosecha, proceso de molienda, la tecnología de fermentación y destilación, el tipo de suelo y nivel de fertilidad y otros parámetros (Mutton, et al., 2010). Históricamente, la vinaza ha sido usada como fertilizante, siendo Brasil el pionero en el desarrollo de sistemas de fertirrigación empleando vinaza de caña de azúcar (Patiño et al., 2012). Sin embargo, la aplicación continua de vinaza en suelos agrícolas puede crear serios problemas en términos de la calidad del cultivo y la contaminación de fuentes de agua (Patiño et al., 2012).
Además de su uso como fertilizante, la vinaza puede concentrarse por evaporación o secado y emplearse en la preparación de alimentos para animales (Albers, 2007). Sin embargo, esta alternativa tiene limitaciones debido al alto costo energético del proceso de concentración. Un uso alternativo de la vinaza es la producción de biogás por medio de un proceso de fermentación anaeróbica por bacterias metanogénicas, lo cual reduce también el impacto ambiental de la vinaza por medio de la reducción de la demanda bioquímica de oxigeno (DBO) y la demanda química de oxigeno (DQO). Otra alternativa para el manejo de la vinaza es la producción de compost para su uso como fertilizante (Patiño et al.,
2012). Esta última tecnología a pesar de ser un proceso amigable con el medio ambiente requiere de altas inversiones en área, capital y tiempo para su operación.