Introducción
⌅Dos
de los principales problemas que afectan el medio ambiente y limitan
las posibilidades de un desarrollo sostenible, se relacionan con la
creciente demanda de recursos naturales destinados a mantener el estilo
de vida actual de la población mundial y con la capacidad del planeta
para asimilar los desechos que esta demanda genera. Hay que considerar,
además, que la población sigue aumentando y podría llegar a 9 600
millones de personas en 2050 (Bustos y col., 2024Bustos, M.G., Lucio H, Trujillo, D., Hernández, V. (2024). El cultivo de henequén (Agave fourcroydes), como alternativa de producción en el Sur de Tamaulipas-México. Ciencia Latina, 8(3), 10463-10473. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i4.12206
).
Promover la economía circular ayuda a
alcanzar el desarrollo sostenible, en línea con la Agenda 2030 para el
Desarrollo Sostenible y sus Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)
como plantea la Organización de Naciones Unidas (ONU, 2018ONU
(2018), La Agenda 2030 y los Objetivos de Desarrollo Sostenible: una
oportunidad para América Latina y el Caribe (LC/G.2681-P). Santiago de
Chile
), al propiciar avances en todas sus dimensiones,
social, económica y ambiental. Sin embargo, para ello se requiere
cambiar el actual modelo de producción y diseño de los productos, hacer
sostenibles los patrones de consumo e impulsar mejoras en la prevención,
la reutilización, el reciclado, la recuperación de energía y la
disposición final de los residuos.
Este camino también facilitaría avanzar en toda la Agenda 2030 y en particular, en determinados Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) y metas, entre ellas: las metas 11.6 y 12.5: que plantean reducir la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización para reducir el impacto ambiental negativo.
La industria henequenera cubana, con una historia de casi un siglo, se ha dedicado fundamentalmente a la obtención de fibra blanca con características competitivas en el mercado internacional, sin embargo, el aprovechamiento de los residuales que genera el proceso productivo no ha seguido una estrategia para su utilización en actividades industriales o sociales, lo cual demuestra que el sector no se escapa a la problemática ambiental que tienen muchas industrias en la actualidad.
En Cuba, el proceso asociado a este agave, debido a la tecnología instalada desde hace muchos años, tiene baja productividad, pero a su vez tampoco reporta grandes fuentes de ingreso al país debido a la poca utilización del cultivo, ya que solo se aprovechan las fibras de las hojas del agave, que representan apenas el 2 % de la planta. El resto lo constituyen biomasa y fibras cortas que se desperdician, en la mayoría de los casos se queman y representan un costo tanto ambiental como financiero.
Durante el proceso henequenero, como promedio se obtienen: nueve toneladas de pulpa húmeda por tonelada de fibra procesada y dos litros de jugo por mazo de hoja (cada mazo conformado por 25 hojas). En una producción anual de 1 700 toneladas de fibra, se obtienen 15 300 toneladas de pulpa y 5 440 000 litros de jugo. Las fibras representan 3- 4 % del proceso, y los residuos generados ascienden a 97-96 %. Los desechos líquidos generados son altamente contaminantes debido a su alta carga orgánica y acidez, lo que representa un problema ambiental en las regiones donde se encuentra enclavada la industria. Además de los olores fétidos por la descomposición anaeróbica.
En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo proponer alternativas para el tratamiento de los residuos del proceso henequenero, buscando incrementar el valor económico y ecológico del cultivo mediante un bajo impacto ambiental.
Materiales y Métodos
⌅Para alcanzar el objetivo de la investigación se emplearon diversos métodos: el analítico-sintético, aplicado de manera transversal para comprender el objeto de estudio en su complejidad, descomponerlo en partes, establecer sus interrelaciones y su posterior integración en una visión coherente; el trabajo con las fuentes, que permitió recopilar, contrastar y validar información documental y el experimental. Trabajos anteriores realizados con pencas de henequén de la empresa Rene Arcay situada en el Mariel, provincia de Artemisa permitieron determinar residuos agroindustriales compuestos por un bagazo de henequén como residuo sólido y el jugo de henequén como residuo líquido.
En esta ocasión se analizaron los residuales líquidos, de dicha empresa, según la norma cubana NC 27: 2012NC-27-2012:
Vertimiento de aguas residuales a las aguas terrestres y al
alcantarillado, Especificaciones. Oficina Nacional de Normalización,
Cuba. 2012 /Rev.3
, para evaluar el grado de afectación
que pudiera existir al medio ambiente debido al vertimiento constante y
sin tratamiento por décadas de los residuos. Para ello se tomaron en
cuenta parámetros en tres puntos diferentes: al inicio del proceso
productivo del desfibrado (1), en el medio donde se apreciaba el
vertimiento de las aguas (2) y al final donde se encontraba el agua
estancada en un depósito fijo de gran área superficial (3). Los
parámetros evaluados pH, Conductividad, Demanda Química de Oxígeno
(DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), sólidos sedimentables
fueron determinados por métodos analíticos clásicos e instrumentales.
Fueron analizados además las piñas y el varejón, de plantas de 25 años de edad que son los residuos agrícolas de este cultivo que quedan en el campo cuando se cortan las hojas de la planta de henequén con vistas a la obtención de inulina y etanol. Para la determinación de inulina y etanol, presentes en el jugo cocido se empleó la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC),
Resultados y Discusión
⌅1. Jugo de henequén
⌅En el análisis realizado a los residuales líquidos, se tomaron por triplicado muestras en tres puntos: al inicio del proceso productivo del desfibrado (1), en el medio donde se apreciaba el vertimiento de las aguas (2) y al final donde se encontraba el agua estancada en un depósito fijo de gran área superficial (3). Resultados que se muestran en la Tabla 1.
| Ensayo realizado (NC 27:2012NC-27-2012:
Vertimiento de aguas residuales a las aguas terrestres y al
alcantarillado, Especificaciones. Oficina Nacional de Normalización,
Cuba. 2012 /Rev.3 ) |
UM | 1 | 2 | 3 | Límite máximo permisible |
|---|---|---|---|---|---|
| pH | U | 4,11 | 6,29 | 6,27 | Entre 6 y 9 |
| Conductividad | µS/ cm | 2480 | 1250 | 1850 | <4000 |
| DQO | mg/L | 11200 | 468 | 1838 | <700 |
| Sólidos Sedimentables | mL/L | 300 | 40 | 1 | <10 |
| DBO5 . 20oC | mg/L | 4230 | 160 | 665 | <300 |
Los valores de Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) y sólidos sedimentables son superiores a los valores aceptados por la NC de vertimiento, resultados que evidencian que estos jugos ocasionan contaminación a las aguas subterráneas y superficiales, por lo que deben ser tratados o reutilizados.
En el año 1991, se estudiaron las
propiedades detergentes del jugo de henequén, en el Centro de Estudios
de Energía Renovable (CUJAE), demostrándose que el producto posee
propiedades recomendables para el lavado de vajillas. (Ferrer y col, 2010Ferrer C.M., Mazorra M, Zumalacárregui B. (2010) Henequén: Un producto útil y aprovechable. Monografía Centro de Estudios de Tecnologías Energéticas Renovables, CUJAE, Cuba. ISBN 978-959-261-328-7
)
Recientemente
se obtuvieron dos productos detergentes Amon y Deterlimp en la Empresa
Suchel Proquimia SA donde se sustituyó agua por jugo de henequén a
diferentes concentraciones, evidenciándose que las variantes formuladas
presentaron la misma eficacia detergente superficial que los productos
originales. (Toledano, 2023Toledano N. (2023) Sustitución de agua por jugo de Henequén en los productos detergentes Amon y Deterlimp. [Tesis de pregrado. Universidad Tecnológica de la Habana] Archivo digital.
)
2. Piñas y varejón
⌅La descripción del proceso parte de la recolección de las piñas de 25 años de sembradas. Estas se someten a un troceado. Luego pasan a lavarse donde son separadas las partículas extrañas provenientes de la tierra y las porciones de piña. Una vez lavadas se procede a la extracción empleando una relación sólido - agua 1:6 a 70oC durante 90 minutos.
El
extracto obtenido del lavado se lleva hacia una centrífuga decantadora
donde se aparta la materia sólida de la líquida. El jugo extraído de la
centrífuga se somete a un proceso de evaporación para eliminar el 55 %
de agua. Posteriormente ese concentrado se lleva a un secador para
obtener un polvo blanco que es inulina con vistas a ser empleada como
edulcorante. Se alcanza un rendimiento entre 27,9 % y 29,1 % m/m. Se
determina mediante métodos analíticos el poder edulcorante de la misma,
siendo similar al de la sacarosa. (Ferrer y col, 2023Ferrer,
C. M., Zumalacárregui B., Mazorra M. (2023). Extracción de inulina a
partir de piñas de desecho de henequeneras cubanas. Revista Cubana de Química, 35(20), 322-337.
).
A
partir de piñas de henequén, de 25 años de sembradas, se realiza la
obtención de etanol. Se seleccionan piñas de esta edad porque acumulan
mayor reserva de carbohidratos no estructurales que pueden ser
fermentados y utilizados para la obtener bebidas alcohólicas. El etanol
producido por la fermentación de los azúcares contenidos, se obtuvo con
la variante de jugo ajustado a 12 0Brix con miel final de caña clarificada empleando la levadura S. Cerevisiae (L/25-7-12). Las condiciones de cocción fueron temperatura entre 100 -110 0C y tiempo de 120 minutos alcanzando una producción de etanol de 7,22±1,05 % v/v. (Zumalacárregui et al., 2024Zumalacárregui, B., Zumalacárregui, L., Ferrer, C., (2024) Edulcorantes naturales. Monografía Universidad Tecnológica de la Habana, CUJAE, Cuba. ISBN 978-959-261-633-2
)
En
trabajos anteriores realizados por investigadores de la Facultad de
Ingeniería Química y del Centro de Estudios de Energías Renovables de la
Universidad Tecnológica de La Habana, se obtuvieron ceras a partir de
la pulpa de henequén y de la cutícula que fueron objeto de una patente
cubana (Rodríguez y Ferrer (1998)Rodríguez
A. M., Ferrer C. Procedimiento para la obtención de cera a partir de
desechos de la industria henequenera, Patente cubana, 22801.1998.
. Estas ceras fueron empleadas en el recubrimiento de cítricos, sustituyendo la cera de carnauba de importación.
De
la cera de pulpa obtenida además se extrajeron alcoholes grasos y
ácidos grasos superiores empleados en la síntesis de agentes
tensioactivos. (Zumalacárregui, B., 2011Zumalacárregui, B., (2011). Cera de henequén. Aplicaciones como emulgente. Monografía Universidad Tecnológica de la Habana, CUJAE, Cuba. ISBN 978-959-261-374-4
).
Con estos resultados experimentales y los analizados de la revisión de las diferentes fuentes se propone un esquema de trabajo para la recuperación y/o transformación de los residuales henequeneros. Figura 1.
Conclusiones
⌅- Los valores de Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) y sólidos sedimentables son superiores a los valores aceptados por la NC de vertimiento lo que indica una alta contaminación en esta región del Mariel.
- Se demuestra la posibilidad de extracción de inulina mediante cocción con agua como solvente a temperatura de 70 0C y tiempo de 90 minutos, en el jugo extraído de las piñas de 25 años procedentes del Mariel.
- Se obtuvo etanol mediante la fermentación con la variante de jugo de 25 años procedente del Mariel ajustado a 12 0Brix con miel final de caña clarificada empleando la levadura S. Cerevisiae (L/25-7-12).
- Se identificaron diversas alternativas para la valorización de residuos de henequén, destacando el potencial del jugo residual como detergente y de las piñas para la producción de inulina y bioetanol. Estos hallazgos demuestran la viabilidad de transformar los subproductos de la industria henequenera en recursos de valor añadido, contribuyendo significativamente a la transición hacia un modelo de economía circular en Cuba.