El sorgo dulce (página 2)

2. Características del cultivo del
sorgo

Las características que favorecen al sorgo
dulce

Se adaptan únicamente a los extremos ambientales
de tensión abiótica que hace esta cosecha el grano
lógico para apoyar al mundo por tener el 25% de su
población que experimenta escasez severa
del agua antes de
2025. Además este cultivo permite un sistema de
producción sostenible y
económicamente provechoso que reduce el riesgo al
mínimo.

Variedades del sorgo dulce

Un híbrido del sorgo dulce Special/Sweet (SSH)
104 desarrollados por ICSA 38, un padre male-sterile de
ICRISAT-bred (semilla) y SSV 84, un padre masculino criado en la
India se
está recomendando para el lanzamiento para el cultivo
comercial. El programa nacional
del sorgo dulce, con la prueba extensa en AICSIP, lanzó la
variedad SSV 84 en 1992/93 para el cultivo general.

La amplia variabilidad disponible en los genoplasmas e
híbrido en los aspectos relacionados con la
producción del etanol tal como porcentaje del azúcar,
sucarosa y Brix. Los altos rendimientos del tallo ofrece el
alcance para el desarrollo del
tallo alto rindiendo variedades e híbridos ricas en
azúcar, (ICRISAT, 2004).

Hábitos de crecimiento:

Este tipo de sorgo es una hierba gruesa cuyos
vástagos son erguidos y sólidos, alcanzan una
altura de 0,6096 m a 3,6576 m. Las variedades de jarabe son de
1,82 m a 2,7432 m de alto. Los brotes que forman en los nodos se
convierten a menudo en ramas. Los brotes que forman cerca de la
corona se convierten en granos que producen labradores.
Los labradores desarrollan sus propias raíces pero
siguen unidas a la vieja corona. Las cañas o los tallos de
algunas variedades y tipos de sorgo dulce son jugosos. Si la
médula no es jugosa, el nervio central de la hoja es
blanco en color debido a
los espacios de aire en los
tejidos finos;
cuando los espacios de aire se llenan del jugo, el color es
más neutral. Debido a esta diferencia, las plantas
estarán en diversas etapas de la madurez en la
época óptima para la cosecha para el jarabe. El
contenido del azúcar del jugo puede extenderse a partir
del 2 hasta el 20%.

El color de la semilla varía entre las variedades
del sorgo dulce de blanco al marrón oscuro. El endospermo
es blanco, y tiene la misma deficiencia de la vitamina A que el
maíz
blanco. El tamaño de la semilla varía
considerablemente entre las variedades, extendiéndose
típicamente a partir del 2172.91 a 4347.83 semillas/kg
(1.000 a 2.000 semillas /lb).

Requisitos del Ambiente:

1. El sorgo dulce es un cultivo de crecimiento
   rápido en clima
   cálido. Estas son mejor adaptadas al calor,
   suelos
   fértiles; el frío y los suelos muy
   húmedos limitan su crecimiento. La planta tolera
   sequía relativamente bien, aunque responde
   adecuadamente a la fertilidad y a la humedad del suelo, con un
   crecimiento más rápido. También tolera
   períodos cortos de inundación del terreno mejor
   que maíz. La planta parará el crecer en
   ausencia del agua adecuada, pero no se marchitará.
   Comenzará a crecer otra vez cuando las condiciones
   mejoran.

2. Clima:

   El mismo necesita un suelo caliente, fértil
   para el crecimiento óptimo. Es conveniente para
   plantar en una amplia gama de los tipos del suelo. Porque el
   sorgo tolera condiciones de sequía, se sugiere para
   plantar en suelos de textura más gruesa si los
   requisitos de la fertilidad de la planta se resuelven.
   También crece bien en suelos de moldeo.

3. Suelo:
4. Preparación y germinación de la
   semilla:

La semilla se debe tratar con un fungicida, tal como
captan, para controlar putrefacciones de la semilla y que la
planta de semillero se marchite. La eficacia del
tratamiento de la semilla será reducida si la
germinación y la aparición son retrasados debido al
frío y condiciones de humedad del suelo. Una vez que la
semilla germine el crecimiento es normalmente lento por dos a
tres semanas hasta que las plantas se establecen (. (D.J.
Undersander et al., 1990).

Adaptación

La madurez y tolerancia al
frío así como la intensitividad de a los
fotoperiodos ha sido critica para el movimiento de
este cultivo desde climas tropicales y subtropicales a climas
templados. El sorgo se desarrolló debido a las
características fisiológicas favorables
relacionadas con la tolerancia al estrés
abiótico a la sequía y el calor. El sorgo
sucesivamente se adapta a diferentes tipos de suelos y
toxicidades tales como: la alcalinidad, acidez y aluminio, agua
estancada. La adaptación a sistemas
agrícolas de producción de bajas entradas es
crítico en Asia y
África. En los sistemas agrícolas de países,
el sorgo tiene mayor por ciento de áreas (acre) de cosecha
que otros cultivos al igual que más estabilidad en el
rendimiento.

Tolerancia al estrés
abiótico

La evolución del sorgo bajo la presión de
la sequía y las altas temperaturas incrementa las
posibilidades y oportunidades para este cultivo para suplir las
necesidades de granos en el mundo, (Maunder B., 2006), http://www.sorghumgrowers.com/Sorghum+101

Los requerimientos de la cantidad de fertilizantes fue
provista en el orden de garantizar la disponibilidad de 120 kg
N/ha y la cantidad razonable del resto de los nutrientes, de modo
que el cultivo se desarrolle en condiciones no limitadas. El
regadío fue además aplicado, se estableció
una demanda de 217
L/kg de biomasa seca.

Por cada parcela fueron aplicados 12 riegos de 50 mm, lo
que significa una cantidad total de 6000 m3 de agua por ha. El
valor
calórico del bagazo y las hojas fue establecido en 3500
Mcal/t y para el azúcar en 4000 Mcal/t. Finalmente el
costo de mano de
obra para la aplicación del regadío fue declarado
en 3.6 ECU/h (1ECU = 167 pts).

Un rendimiento de 100 t de biomasa fresca por ha (desde
115 a 87.5 t de material fresca por ha) o 29 t de materia seca
por ha (desde 25.7 a 34.9 t de materia seca por ha) fue
reportado, (Fernández J., 2006).

1. Rendimiento potencial:

En general toma 30.28 L (8 gal) de jugo para producir
3.785 L 1 gal de sirope de miel. Un rendimiento realista de
sirope es de 701.445 – 748. 208 L/ha(75-80 gal/acre) para
un buen cultivo de sorgo, (D.J. Undersander et al.,
1990).

Beneficios y usos

Sorgo dulce (Sorgo bicolor) es similar al grano
sorgo con un tallo rico en azúcar, casi similar a la
caña de azúcar. Además tiene amplia
adaptabilidad, rápido crecimiento y alta
acumulación de azúcar y producción potencial
de biomasa. El sorgo dulce es tolerante a la sequía,
inundaciones, salinidad del suelo y toxicidad por acidez. Este
tiene un gran potencial para la producción de
jaggery, sirope y alcohol
(más importante Gasohol, el cual es etanol mezclado con
petróleo ). El contenido de azúcar
en el jugo extraído del sorgo dulce varía de 16-23
% Brix.

En años recientes ha incrementado el interés el
en la utilización este producto para
la producción de etanol en la India, como su periodo de
crecimiento es de alrededor 4 meses y los requerimientos de agua
de 8000 m3 sobre dos cultivos, que ¼ de la
caña de azúcar, la cual tiene un periodo de
crecimiento de 12- 16 meses y requiere 36 000 m3 de
agua por cultivo. El sorgo dulce es mejor para la
producción mecanizada y la propagación de
semilla.

El sirope del sorgo es extraído de la planta
mediante la molida del tallo. El sirope es producido
primariamente en los Estados Unidos y
es usado para la industria
alimentaria como sustituto del azúcar. Investigaciones
han evaluado el sorgo como como mataria prima para la
producción de etanol. El grano el sorgo dulce se puede
utilizar como alimentación para las
aves de corral
y el ganado. (D.J. Undersander et al., 1990).

El sorgo produce un volumen de etanol
idéntico al maíz. El 10-20% de producción de
sorgo dulce de Estados Unidos se utiliza actualmente para la
producción de etanol que está aumentando
rápidamente (sobre ocho mil millones L/año) de
demanda en parte debido a la eliminación de MTBE
(éter butílico terciario metílico). Por
supuesto y quizás solamente a corto plazo allí
tiene ventajas significativas el tener un grano no
trangénico. (Maunder B., 2006),
http://www.sorghumgrowers.com/Sorghum+101

Tabla 1: Características del sorgo dulce y la
caña de azúcar (Raveendran T. S.,
2006)

Sorgo
para la producción de alcohol

Acorde con un estudio piloto, el sorgo dulce es la mayor
material prima alternativa que puede suplementar el uso de la
caña de azúcar en la producción de etanol.
La producción etanol de este se compara bien con la
caña de azúcar, pues se producen 5600 L por ha
(sobre dos cultivos, de 70 t por ha de tallo molido por cultivo a
40 L por t); para el cultivo de la caña de azúcar
se producen 6,500 L por ha por cultivo (de 85-90 t por ha de
caña molida por cultivo a 75 L por t).

De acuerdo con los estimados realizados por el Centro
Nacional de Investigaciones para el Sorgo (NRCS), el costo de
producción por litro de etanol de sorgo dulce es Rs
13.11 (de Rs 500 por t de tallo), cuando se compara con Rs 12.55
(de Rs 1,600 por t de tallo) de mieles de caña. Sin
embargo, El incremento del costo de producción de etanol
de sorgo dulce es mas que compensado por el rendimiento del grano
de 1t por ha (el cual se puede usar como alimento y la calidad superior
del etanol. La ventaja significante de la producción de
etanol a partir del mismo es que es amistosa con el medio
ambiente pues no se usa la ruta de las mieles. El nivel de
contaminación basado en la
producción de etanol tiene ¼ de DBO, es decir 19
500 mg/L y también tiene menos DQO 38 640 mg/L comparado
con la ruta de la caña de azúcar, (ICRISAT, 2004),
.

Los tallos de sorgo dulce pueden almacenar los
azúcares solubles la cual puede ser más de 40% del
tallo seco. Estos azúcares son principalmente sacarosa
(25-30% de peso del tallo seco) y glucosa y
fructosa en pequeñas cantidades. En los años 70 fue
propuesta la posibilidad de cultivarlo para la producción
de bioetanol, como es capaz de producir fácilmente
azúcares fermentables si crece en medio ambientes no
limitados. En las condiciones de España, el
cultivo del sorgo dulce tiene lugar desde abril- mayo a octubre,
siempre en tierras irrigadas, (Fernández J.,
2006).

Figura 1. Distribución del contenido de azúcar
en la planta de sorgo dulce. (Martini A. et. Al.,
2006)

Los tallos de sorgo dulce contienen azúcares
fermentables en la cantidad equivalente a 3741.04- 5611.56 L/ha
(400-600 gal /acre)o acerca del doble del maíz. Este
cultivo lo usan las comunidades para hacer sirope. La planta usa
mucha azúcar para producir el grano de modo que el
rendimiento en azúcar del tallo es relativamente bajo. En
la cosecha de septiembre el peso del cultivo fue 90.931 t/ha
(80000 lb/acre) y 78% de agua y 22% de material seca, de modo que
tiene más agua que el silage de maíz.

Ventajas del sorgo
dulce

– También conocido como zahínas de
azúcar

– Cultivado para producir etanol, azúcar,
jaggery, sirope y silage.

– Principal fuente de etanol en Estados Unidos, Brasil. China,
Australia y sud África.

– Los tallos son dulces y jugosos

– Altos rendimientos en biomasa y azúcares
fermentables.

– Cosechado en 90-120 días.

– Requiere menos agua y fertilizantes

– Ampliamente adaptable (Raveendran, 2006)

Figure 2: Proceso
químico simplificado del sorgo dulce. (Oumar .K. Ch. and
Rumei, X., 2005)

Figure 3: Desarrollo de la tecnología de
producción de etanol incluyendo fermentación, destilación, (A. K. Rajvanshi and N.
Nimbkar, 2006)

 
Figure 4: Diagrama de bloque para la conversión del
sorgo dulce en etanol, (Oumar .K. Ch. and Rumei, X.,
2005)

Hay dos problemas con
la cosecha y la fermentación de las azúcares a
etanol. Primero, un peso de 40 toneladas por acre casi
imposibilita el transporte con
facilidad al central para la fermentación. En segundo
lugar, los azúcares en el tallo comenzaron a "agriarse" o
a congelarse en el campo. Hemos sido acertados en superar estos
dos problemas rociando el forraje que sale del cilindro con el
ácido sulfúrico. Mientras que el forraje va
cruzando a lo largo del taladro se rocía con un inoculum
de levadura.

El pH alrededor
de 4.3 inhibe la
contaminación bacteriana, sobre las plantas
convirtiendo el azúcar a ácido láctico. La
presencia de ácido láctico en el forraje inhibe las
levaduras en la fermentación de azúcares a etanol.
El forraje se pone en un silo alineado y cubierto donde se
completa la fermentación en algunos días. El etanol
es estable en el silo por muchos meses. El Máximo
rendimiento de azúcar ocurre acerca de 85. 24 Kg/ha (75
lbs /acre).

En el silo el forraje pesa 36 800 kg con una densidad de 0.7
la cual es igual 509,7032 m 3 o una pila de 3.048 de
ancho, 2.4384 m de altura y 6.7056 m de largo. El transporte para
el central debe ser costoso y peligroso. Se han probado varios
métodos de
destilación de etanol desde el silo, pero ninguno es
económico. Se continúa intentando desarrollar un
sistema económico para destilar el etanol, con el objetivo de
producir un producto que sea 70-90% de etanol, el cual pueda ser
hecho con una simple torre de platos, y este producto pueda ser
transportado para una central para la conversión a etanol
con grado combustible, (Anderson, 2006).

El sorgo dulce mientras está siendo cosechado con
un cortador de forraje fue acidificado e inoculado con levadura y
entonces ensilado. La planta contiene acerca del 75% de humedad y
pesa 90.931 t/ha (80,000 Lb por acre) con una porción
líquida que contiene 15% de azúcar equivalente a
7482. 085 L/ha (800 gal/acre) después del ensilaje. Se han
intentado varios métodos de destilación del etanol,
pero la mayoría no son factibles o son
energéticamente intensos. Tenemos disponible en la
facilidad un nuevo tipo de sistema de la destilación que
consiste en un tambor calentado con las paletas que rotan, unidas
a una columna de la destilación. Después de la
destilación, el forraje será ensilado con un
inóculo de las bacterias del
ácido láctico para el ensilaje o utilizado como
materia de base para la digestión anaerobia. (Anderson,
2006)

Tabl1 1. Diferentes variedades de sorgo y maíz
que crecen en Waseca, 1987 y 1988.

1Base material seca.

2Brix es aproximadamente equivalente al % de
azúcar.
3Brix multiplied times stalk sap yield.
4Asume 2.5 gal de etanol/bushels de maíz y 14.7
lb de carbohidratos fermentables/gal de etanol, (D.J. Undersander
et al., 1990).

ETANOL DE VARIEDADES DE SORGO DULCE

• Rendimiento potencial – 80 to 100 t/ha (US
reports)

• Rendimiento de una madurez más larga
sobrepasa 100 t/ha

• Rendimiento en etanol

– 2639 lit/ha (Brasil)

– 7000 lit/ha(China)

– 3000 lit/ha (Sudáfrica)

– 4790 lit/ha (Estados Unidos)

• Variedad Nacional de la India SSV 84

• 40 –50t/ha biomasa ; 40% de rendimiento de jugo
  y 4500 lit/ha of ethanol (NRCS report), (Raveendran T.S,
  2006)

Balance de energía en el sorgo
dulce

Para calcular el balance de energía del cultivo
de sorgo, el consumo de
energía de las labores y tareas requeridas, incluye el
consumo humano, entradas de energía, así como, la
energía consumida durante su proceso de producción.
Se usa el bagazo para la producción de electricidad y
vapor para el proceso en la destilería, el promedio del
balance de energía puede ser calculado teniendo en cuenta
los siguientes datos (HCV: Valor
calórico superior):
– Promedio de producción de azúcar: 12 t/ha x 4,000
Mcal (HCV)/t = 48,000 Mcal/ha o 200,928 MJ/ha.
– Promedio de producción de bagazo: 19.5 t/ha x 3,500 Mcal
(HCV)/t = 68,250 Mcal/ha o 285,695 MJ/ha
– Promedio de producción total: 48,000 + 68,250= 116,250
Mcal/ha or 486,622 MJ/ha
– Rendimiento de producción de etanol = 2 kg de
azúcar/l de etanol
– Energía obtenida del etanol = 6,050 l/ha x 5,400 kcal/l
= 32,670 Mcal/ha o 136,757 MJ/ha
– Consumo de energía la transformación de
azúcar en etanol, en términos de energía
primaria = 34,364 Mcal/ha (143.848 MJ/ha), la cual puede ser
provista completamente por el bagazo.
– Consumo total de energía consumida en irrigación
por regadera: 9,487.1 Mcal/ha or 39,713 MJ/ha.
– Consumo total de energía en irrigación
superficial: 5,353.1 Mcal/ha or 22,408 MJ/ha.
De modo que el balance de energía del sorgo dulce debe de
ser:
– En el caso de irrigación por regadera: 32,670/9,487.1 =
3.4
– En el caso de irrigación superficial: 32,670/5,353.1 =
6.1
Con relación costo promedio del cultivo, fue establecido
que para el rendimiento de 12 t de azúcar por ha ha:
– Cuando la irrigación por regadera: 1,355 ECU/ha o 0.208
ECU/l de etanol
– Cuando la irrigación es superficial: 1,241 ECU/ha or
0.205 ECU/l de etanol
(Fernández J, 2006).

Mejoras necesarias para consolidar el
sorgo

Aunque los rendimientos exceden los
10,000 Kg/ha han sido regularmente alcanzado en Argentina y en
Bajo México, la
oportunidades para aumentar los rendimientos ha recibido menos
atención que muchas mejoras
cualitativas.

El crecimiento para alcanzar producciones más
altas debe seguir siendo la prioridad más alta al
incorporar rasgos bióticos o abióticos
necesarios.

Una necesidad significativa del sorgo dulce mejorado
será una mayor inversión en la investigación en países
desarrollados usando híbridos; así como para la
mejora varietal en países en vías de desarrollo.
Los países desarrollados pueden y ganarán
más del mercado de
exportación del sorgo dulce del mundo
proporcionando una fuente confiable de un producto de una calidad
mejor. La oportunidad para la producción mejorada excede
el de los cereales que requieren mayores entradas y que alcanzan
aumentos significativos. (Maunder B., 2006),
http://www.sorghumgrowers.com/Sorghum+101

Estudios por el agrónomo I.C. Anderson de la
Universidad de
Lowa han presentado resultados algo prometedores. El sorgo dulce
es relativamente una cosecha de bajo-entrada, y tiene
generalmente presiones mínimas de los insectos y de las
enfermedades.
Rinde lo más mejor posible en veranos calientes, secos,
produciendo el jarabe del tallo con contenidos de azúcar
de 15-17%.

Un problema es el volumen de material que debe ser
manejado. Los tallos cosechados pueden pesar hasta 40 toneladas
por acre, que hace transporte a una central de procesamiento a
costos
prohibitivos, (Zeng P., 2005)
http://hayandforage.com/mag/farming_excellent_ethanol/index.html

Conclusiones:

1. El sorgo dulce constituye un cultivo
   energético alternativo para la producción de
   etanol, y adicionalmente presenta ventajas para su uso como
   alimento y en la generación de electricidad y vapor para
   el propio proceso.
2. Este cereal presenta características de
   adaptabilidad a condiciones climáticas severas tales
   como: sequía, inundación del suelo, salinidad del
   suelo, entre otras.
3. Los indicadores
   reportados tales como: rendimientos del cultivo del sorgo, los
   índices de producción de etanol y los costos de
   producción del etanol apuntan al sorgo dulce como
   materia
   prima alternativa con la caña de azúcar para
   la producción de etanol.
4. Es necesario investigar las potencialidades y
   características del sorgo dulce como materia prima
   alternativa para la producción de etanol en las
   condiciones cubanas.

Bibliografía:

1) Cheick Oumar Kangama and Xu Rumei* Introduction of
sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) into China, African
Journal of Biotechnology Vol. 4 (7), pp. 575-579, July 2005
Available online at
http://www.academicjournals.org/AJB

ISSN 1684–5315 © 2005 Academic
Journals

2) ALESSANDRO MARTINI, PIETRO BUZZINI, ANN
VAUGHAN-MARTINI A An overview on fermentation processes for the
production of bioethanol from sweet sorghum microbiological
perspective on renewable energy sources, Chemistry Today •
Vol 24 nr 1 • January/February 2006

3) A. K. Rajvanshi
and N. Nimbkar, Sweet sorghum R&D at the Nimbkar
Agricultural Research Institute (NARI), Nimbkar Agricultural Research Institute (NARI),
P.O. Box 44, PHALTAN-415 523, Maharashtra, India.,
2006.

4)Zenk P., Excellent for ethanol, ,
2005

5) Maunder B., Sorghum: The global Grain of the
future, http://www.sorghumgrowers.com/Sorghum+101,
2006

6) Fernández J, Outlooks of sweet sorghum crop
for ethanol production in Spain based on verietal results in
multilocal trials, 2006.

7) D.J. Undersander et al., Sorghum for syrup,
Alternatives Field Crop Manual,
1990.

8) Anderson, Ethanol from sweet sorghum, Iowa State
University, 2006.

9) Martini A. et. Al., A microbiological perspectiva on
renewable energy sources

Part 1 – An overview on fermentation processes for the
production of bioethanol from sweet sorghum, Chemistry Today
• Vol 24 nr 1 • January/February, 2006.

10) ICRISAT, ICRISAT develops sweet sorghum for ethanol
production 2004

11) Grassi G. EUBIA,

http://www.conference-biomass.com/biomass2005/pdf/14th_EBCE_BID_Report,
2006.

12) Piazza Savonarolaand Rond Point Schuman, Modern
Bioenergy Village Complex, National Agricultural Technology
Project, http://dare.nic.in/report/NATP.pdf,
2006

Autor:

Dra. Raquel de la Cruz Soriano*,

Centro Universitario de Sancti Spiritus José
Martí
Pérez

Fecha de nacimiento: 23 de octubre de 1970.

Lugar de nacimiento: Municipio de Cabaiguán.
Sancti Spiritus.

Ciudadanía: cubana.

Especialidad: Ingeniera Química.
Máster en Análisis de Procesos en la
Industria Química. Doctora en Ciencias
Técnicas.

Centro de Estudios: Universidad Central ¨ Martha
Abreu ¨ de las Villas.

Año de graduación: 1993.

Datos del trabajo que se
presenta:

Se realizó en Julio de 2007 en la provincia de
Sancti Spiritus, Cuba