Tesis / 0023 / I.AG. by MAOSABO

Análisis teórico del aprovechamiento del pseudotallo del banano (M. paradisiaca) como uso potencial para la obtención de papel en el sector agroindustrial Colombiano

JUAN ANDRÉS GAMBA CASALLAS

Fundación Universitaria Agraria de Colombia Programa de Ingeniería Agroindustrial Curso de profundización en Gestión Ambiental Bogotá D.C. 2.016

Análisis teórico del aprovechamiento del pseudotallo del banano como uso potencial para la obtención de papel en el sector agroindustrial Colombiano

JUAN ANDRÉS GAMBA CASALLAS

Curso de profundización y monografía para optar el título de Ingeniero Agroindustrial

Asesor: Adriana Mejía Terán

Fundación Universitaria Agraria de Colombia Programa de Ingeniería Agroindustrial Curso de profundización en Gestión Ambiental Bogotá D.C. 2.016

Nota de Aceptaciรณn

_____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________

_________________________________________ Presidente del Jurado

________________________________________ Jurado

_______________________________________ Jurado

Bogotรก 13 de Junio del 2016

DEDICATORIA

A Dios Por haberme permitido llegar hasta este punto y brindarme salud para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor. También quiero dedicarles este logro a mis abuelitas que desde el cielo me cuidan, iluminan y guían cada paso que doy en mi vida.

AGRADECIMIENTO

Siempre resulta difícil agradecer aquellas personas que contribuyeron al proceso, porque no alcanza el papel o la memoria para dar con justicia a todos los méritos, partiendo desde ese punto quiero decirles de antemano MUCHAS GRACIAS a las personas que de una u otra manera aportaron a mi vida profesional; deseo agradecerle especialmente a Dios por haberme dado la oportunidad y fortaleza de culminar esta gran meta en mi vida.

Del mismo modo y no muy lejano a mis padres Gladys Casallas Méndez y Juan De Jesús Gamba, por todo el sacrificio realizado, por toda la alegría y apoyo que me brindaron durando todo el proceso académico, ellos hicieron de este reto una realidad. También quiero agradecerles a mis hermanas por su constante apoyo y colaboración a la vez por ser mi admiración profesional.

A José García que como un amigo, compañero fue una persona que con sus consejos me ayudo a sobreponerme de los obstáculos de la vida, por todo su apoyo incondicional durante el proceso. Finalmente un agradecimiento muy especial a mi directora de mi trabajo de grado la ingeniera Adriana Mejía por su valiosa colaboración, conocimiento intelectual y asesoramiento en la dirección del presente trabajo.

Contenido 1. 2. 3.

RESUMEN INTRODUCCIÓN OBJETIVOS

12 14 18

3.1

Objetivo General

3.2

Objetivos Específicos

DESARROLLO TEMÁTICO

4.1.

Sector productivo de la cadena bananera

4.2.

Generalidades del banano

4.3.

Taxonomía del Banano

4.4.

Morfología del banano

4.4.1.

Rizoma o bulbo

4.4.2.

Sistema radicular

4.4.3.

Pseudotallo

4.4.4.

Hojas

4.4.5.

Flores

4.4.6.

Fruto

4.5.

Principales desechos en la cadena bananera

4.6.

DOFA Sector Bananero En Colombia

5. METODOLOGÍAS EMPLEADAS PARA LA OBTENCIÓN DEL PAPEL USADAS EN EL APROVECHAMIENTO DE PSEUDOTALLO 5.1.

Obtención de papel de forma artesanal

29 31

5.2.

Obtención de papel según método químico

5.3.

Comparación en la obtención de papel a partir del método artesanal/ químico

5.4.

Proceso para la obtención de papel vegetal “pseudotallo”

5.5.

Principales etapas que se realizan para la obtención de celulosa vegetal

5.6.

DOFA Método Artesanal Del Papel

6. IMPACTO AMBIENTAL EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL USO DEL PSEUDOTALLO PARA OBTENCIÓN DEL PAPEL 6.1.

7. 8. 9. 10.

Impactos ambientales en la fabricación industrial del papel

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS ANEXOS

41 41

46 48 49 53

LISTA DE TABLAS Tabla 1 Tabla 2 Tabla 3 Tabla 4 Tabla 5 Tabla 6 Tabla 7

Productividad Sector Bananero De Colombia Taxonomía del banano DOFA Sector Bananero En Colombia Etapas para la obtención del papel DOFA Métodos Artesanal Del Papel Impactos ambientales en la fabricación industrial del papel Impactos ambientales del Pseudotallo para la producción de papel artesanal

19 21 26 34 38 41 45

LISTA DE GRAFICAS

Grรกfica 1 Grรกfica 2

Residuos vegetales que quedan en la plantaciรณn Destino del Pseudotallo

25 25

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5.

Partes de la planta de banano Proceso del papel según método artesanal Proceso para la obtención del papel según metodo químico Proceso para la obtención de celulosa vegetal" pseudotallo" Evidencia pseudotallo desperdiciado

22 32 33 36 44

GLOSARIO

Agroindustria: Es el desarrollo de procesos orientados a la transformación de productos provenientes de cualquier actividad agrícola, pecuaria, forestal o pesquera. Estos procesos, que pueden ser de carácter artesanal o industrial, que modifican las características físicas, químicas, o biológicas de los productos, y como resultado el bien obtenido puede tener una naturaleza diferente al producto del que se ha originado. Aprovechamiento de residuos: Es el proceso mediante el cual a través de un manejo integral de los residuos, materiales recuperados se incorporan temporalmente al ciclo económico y productivo por medio de la reutilización, el reciclaje, la incineración , el compostaje o cualquier otra modalidad que conlleve beneficios sanitarios, ambientales y/o económicos. Desarrollo: se entiende como el proceso de evolución, cambio y crecimiento relacionado con un objeto, una persona o una situación determinada. Impacto ambiental: es el efecto que produce la actividad humana sobre el medio ambiente. Investigación: extender el conocimiento humano acerca del mundo físico, biológico o social más allá de lo ya conocido. Mitigar: es la reducción de la vulnerabilidad, es decir la atenuación de los daños potenciales sobre la vida y los bienes causados por un evento. Obtención: Producción

una cosa a partir de otra o extracción de un material que se

encuentra en un lugar.

Papel: es un material hecho con pasta vegetal molida y blanqueada, el cual se dispone en finas láminas. El material puede proceder ya sea de la madera, la paja, entre las principales fuentes que la proveen. Productos de consumo masivo: Los productos de consumo masivo a su vez comprenden bienes durables (bibliotecas, vehículos y otros), semidurables (aparatos telefónicos, computadores, etc.) y perecederos (alimentos en general). Pseudotallo: La parte de la planta que se asemeja a un tronco y está formado por un conjunto apretado de vainas foliares superpuestas. Sostenimiento ambiental: La sostenibilidad ambiental se resume en garantizar la disposición de recursos para hacer sostenible la producción de satisfactores de necesidades y contar, a su vez, con un entorno natural agradable y sano para el hombre de acuerdo a la investigación realizada. Sustentabilidad: se refiere a la cualidad de poderse mantener por sí mismo, sin ayuda exterior y sin agotar los recursos disponibles.

1. RESUMEN

Hoy en día la agroindustria se está posicionando como una de las ramas con mayor participación a nivel mundial, por esta causa se ha incentivado la investigación que aporte una mejor calidad de vida en el sector rural, generando una mejor eficacia en el desarrollo y crecimiento de la demanda de nuevos productos mediante residuos vegetales.

Estos residuos vegetales u orgánicos generados por la cadena alimentaria y no alimentaria son aprovechados para la obtención de otros productos como en este caso el de la industria bananera (en la cual se enfocará este estudio), principalmente en el pseudotallo de la planta para la obtención del papel; ya que este es un producto que se ha convertido en una de las necesidades principales del ser humano y con alta demanda en el mercado.

El objetivo de este estudio es evaluar el aprovechamiento del pseudotallo como una fuente alternativa de menor impacto ambiental para la obtención del papel en el sector papelero en Colombia.

PALABRAS CLAVES: Agroindustria, Residuo vegetal, Pseudotallo, Industria bananera, Papel, Análisis Teórico, Factibilidad

ABSTRACT

Nowadays the agroindustry is positioned as one of the branches by major participation worldwide, by this reason there has been stimulated the investigation that contributes a better quality of life in the rural sector, generating a better efficiency in the development and growth of the demand of new products by means of Vegetable residue.

These vegetable or organic residues generated by the food and not food chain are taken advantage for the obtaining of other products as in this case that of the industry bananera (in which this investigation will be focused), principally in the pseudo stem of the plant for the obtaining of the paper; since the this one is a product that has turned into one of the principal needs of the human being and with discharge it demands on the market.

The aim of this study is the utilization of the pseudo stem evaluates as a minor's alternative source environmental impact for the obtaining of the paper in the sector paper in Colombia.

KEYWORDS: Agroindustry, Vegetable waste, Pseudostem, Banana industry, Paper, Theoretical analysis, Feasibility

2. INTRODUCCIĂ&#x201C;N

No es nuevo que nuestro planeta ha recibido impactos negativos por parte de toda la humanidad, en las últimas décadas esto ha despertado un alto nivel de preocupación en todos los gobiernos del mundo, por eso la pregunta que ronda en la cabeza de muchos y quizás en la de otros no, es: ¿Este es el planeta que le queremos dejar a nuestros hijos y a las generaciones por venir? La respuesta de los que pensamos en el futuro y de los que aún no lo hacen desde luego debe ser NO, aún estamos a tiempo de cuidar y preservar los recursos naturales, es por eso que todos desde cada una de nuestras profesiones sea cuál quiera, debemos contribuir a dicho cuidado y preservación, y en nuestro caso debemos aportar nuestro grano de arena desde la ingeniería Agroindustrial.

Es claro que el problema no lo vamos a solucionar solo nosotros y tampoco vamos a evadirlo porque es nuestra responsabilidad, es por eso que el aporte de este trabajo desde la ingeniería agroindustrial se enfocará en la cultura sustentable y el desarrollo sostenible con el aprovechamiento del Pseudotallo para la producción de papel. Usted el lector del presente trabajo se preguntará ¿por qué el papel? Voy a darle una respuesta basada en las noticias de la ONU (Franco, 2015): América Latina y el Caribe registró un gran crecimiento en la producción de madera en los últimos cinco años, siendo los mayores productores. Como todos sabemos la madera es la fuente principal para la obtención de papel, estamos liderando el mercado de la producción de madera a nivel mundial con un aumento del 1 al 5% en 2014, superando los niveles previos a la recesión de

los años 2008 y 2009. En 2014, la producción de papel, por ejemplo, creció en África, América Latina, Asia y el Pacífico. Por otra parte, América del Sur sobresale como el primer exportador mundial de pasta de madera, con nuevas plantas en Brasil, Chile y Uruguay. El año pasado la región registró el 30% de las exportaciones mundiales de ese producto, el cual es utilizado para la producción de papel.

Como sabemos esta industria ha impactado negativamente a la naturaleza, porque para su producción se recurre a la tala de bosques con lo que ha contribuido al cambio climático actual. Debido a esto se vio la necesidad de buscar otras fuentes para la producción del papel, como lo es el aprovechamiento del pseudotallo para su producción y contribuir a la reducción del impacto negativo que genera (Vega, 2014).

El banano en Colombia es, después del café y las flores, el tercer producto agrícola de exportación en importancia. Se exporto más del 90 por ciento de una cifra estimada de 1,9 millones de toneladas de banano Cavendish producido en el año 2000. Los Cultivos de banano en Colombia ocupan aproximadamente 60.000 hectáreas, es decir, el 7 por ciento de la superficie total plantada de cultivos frutícolas. Cerca de 16 por ciento de la superficie plantada de bananos es cultivada para el mercado interno según último estudio (Augura, 2015).

En el cultivo del banano el fruto representa el 12 % de la planta y en las etapas de cosecha y postcosecha se generan grandes cantidades de residuos como las hojas, raquis, pseudotallo y el vástago los cuales pueden ser aprovechados mediante procesos de transformación en la industria papelera, textil, automotriz, materiales compuestos entre otros, sin embargo si no se realiza una disposición o tratamiento adecuado se convierten en un foco de contaminación. (Mora, Vélez, Marín y Ch, 2014).

En países como Ecuador se han realizado varios estudios para el aprovechamiento de residuos provenientes de cultivos agrícolas, basados en la densidad de la fibra se ha evaluado la producción de papel a partir del pseudotallo del banano (Vega, 2014) y se han realizado comparativos de la celulosa obtenida del pseudotallo del banano con la obtenida del bagazo de la caña de azúcar (Aroca y Estrada, 2015). Estos son ejemplo a seguir en países como Colombia que es un gran productor en la industria de banano. Colombia al ser un gran productor de banano, origina grandes cantidades de residuos como el pseudotallo, el cual tiene una buena densidad de fibra y es muy utilizado para la elaboración del papel en otros países del mundo, como Ecuador (Vega, 2014). Con este estudio se quiere demostrar que el pseudotallo es una fuente confiable para la obtención del papel como fuente de materia prima alternativa para el sector papelero que contribuye positivamente al medio ambiente.

3. OBJETIVOS 3.1 Objetivo General Analizar teóricamente el aprovechamiento del pseudotallo como alternativa para la producción de papel en Colombia.

3.2 Objetivos Específicos Determinar la cantidad de residuos de pseudotallo que se generan en el sector bananero en Colombia.

Identificar cuáles son las principales metodologías para la obtención de papel a partir del pseudotallo del banano.

Definir el impacto ambiental en la implementación del aprovechamiento del pseudotallo del banano para la obtención de papel.

4. DESARROLLO TEMÁTICO 4.1.Sector productivo de la cadena bananera En el transcurso de los últimos años, el cultivo de banano se ha convertido en una de las principales actividades agroindustriales que se desarrollan en América, generando una considerable cantidad de fibra presente tales como raquis o pinzotes, siendo este el eje del racimo en la planta, que se corta después de la cosecha y por lo general se deja depositada en la plantación de suelo. (Cordeiro y col, 2004).

En el año 2014, en Colombia el sector bananero logro un alto impacto económico puesto que se generaron nuevas exportaciones de las zonas bananeras de Urabá, Magdalena y Guajira. La productividad promedio en este año se colocó en 1.740 cajas por hectárea en zonas bananeras. En la Tabla 1, se presenta la producción y las exportaciones del sector bananero en Colombia durante los últimos años. Tabla 1. Productividad Sector Bananero De Colombia

Colombia Año 2012 2013

Producción (Ton) 89,800 96,077

Valor (US) 736,425 829,252

Área (m2) 48,302 48,325

2014

82,305

738,299

46,694

Fuente: AUGURA Exportaciones de Colombia en el sector bananero, 2015.

Según lo anterior, en la tabla se observa que en el año 2014 las exportaciones colombianas de banano sumaron 82,3 millones de toneladas, por valor de US$ 738,3 millones, arrojando un decrecimiento del 14,33% de la producción y un 10,97% en valor con respecto al año

2013, año en el cual se exportó desde Colombia 96 millones de toneladas, por un valor de US$ 829.3 millones. Se analiza que los niveles de exportaciones fueron favorables para el país, sin embargo, se observa un nivel bajo para el año 2014, los cuales según estudios realizados se debió a condiciones climáticas presentadas durante el año (Augura, 2015).

El estudio sectorial realizado por Aktiva (2013), evidencia que la producción de banano es una actividad económica primaria con productos finales de consumo. La cadena de valor comienza con labores de cultivo, como preparación de suelos, planos, drenaje, arados, estacas, aplicación de abonos, materia orgánica y fertilización; luego se desarrolla el cultivo y de esta actividad se obtiene banano fresco que se discrimina, según la calidad, para el mercado internacional o nacional, en el primero el proceso termina con desinfección, sellamiento, etiquetamiento y empacamiento. Y en el segundo, el banano rechazado se distribuye para el consumo interno que, finalmente, algunas industrias lo procesan en purés y harinas.

En cuanto a la oferta esperada de banano, la evolución de las hectáreas sembradas en los últimos tres años ha permanecido constante; en 2013 se establecieron más de 48 mil trescientas hectáreas en Colombia, de las cuales, el 73,3% están ubicadas en la región de Urabá y el restante en la zona de Santa Marta. (Augura, 2015).

El impacto económico del sector bananero en Colombia ha sido favorable gracias a este producto y al aprovechamiento de sus residuos para la obtención de abono y alimentación animal, se ha generado fuentes de empleo y por ende ha traído consigo productividad económica al sector y al país; así mismo ha logrado posicionar en el mercado una mejor calidad de vida entre los habitantes debido a los nutrientes de este producto. 4.2. Generalidades del banano El banano es una fruta tropical con grandes propiedades nutritivas que aportan una buena cantidad de carbohidratos, potasio, magnesio, ácido fólico y fibras. Para su cultivo es necesario que el suelo y el clima tengan ciertas condiciones; el clima ideal es tropical húmedo y debe tener una temperatura alrededor de los 18 °C para que su crecimiento no se vea impactado. Es considerado una fruta dulce que se come cruda, aunque en muchos países es consumida procesada. (Rodríguez y Rojas, 2015). 4.3. Taxonomía del Banano La planta de banano es una planta herbácea perenne gigante, con rizoma corto y tallo aparente cónico, a continuación se presenta la descripción taxonómica en detalle en la tabla 2. Tabla 2: taxonomía del banano Reino: División: Clase: Orden: Familia: Género: Especie: Nombre binomial Altitud MAX Temperatura

Plantae Magnoliophyta Liliopsida Zingiberales Musaceae Musa M. paradisiaca Musa × paradisiaca L. 2200 MNSM 25.4 °C

Tipo de Planta

herbácea perenne

Fuente: Wikipedia, Junio de 2015.

4.4.Morfología del banano La planta de plátano está formado por el sistema radicular, el cormo o rizoma, el sistema foliar y la inflorescencia que da origen al racimo. Las partes de la planta del banano se presentan en la figura 1.

Figura 1. Partes de la planta de banano

Fuente: paz .Y. Partes de la planta de Plátano. Maracaibo: paraninfo, 2011.p.43.

A continuación se presenta una breve descripción de cada una de las partes de la planta de Banano:

4.4.1. Rizoma o bulbo Es el tallo subterráneo con numerosos puntos de crecimiento (meristemos) que dan origen a pseudotallos, raíces y yemas vegetativas, utilizadas como recurso natural. 4.4.2. Sistema radicular Es aquel que posee raíces superficiales que se distribuyen en una capa de 30-40 cm, concentrándose la mayor parte de ellas en los 15-20 cm. Las raíces son de color blanco, tiernas cuando emergen y amarillentas y duras posteriormente. Su diámetro oscila entre 5 y 8 mm y su longitud puede alcanzar los 2,5-3 m en crecimiento lateral y hasta 1,5 m en profundidad. El poder de penetración de las raíces es débil, por lo que la distribución radicular está relacionada con la textura y estructura del suelo (Mora, Vélez, Marín, & Ch, 2014). 4.4.3. Pseudotallo Es un rizoma grande, almidonoso, subterráneo, que está coronado con yemas, las cuales se desarrollan una vez que la planta ha florecido y fructificado. A medida que cada chupón del rizoma alcanza la madurez, su yema terminal se convierte en una inflorescencia al ser empujada hacia arriba desde el interior del suelo por el alargamiento del tallo, hasta que emerge arriba del pseudotallo según (vézina & Baena, 2016). 4.4.4. Hojas Se originan en el punto central de crecimiento o meristemo terminal, situado en la parte superior del rizoma. La hoja se forma en el interior del pseudotallo y emerge enrollada en forma de cigarro. Son hojas grandes, verdes y dispuestas en forma de espiral, de 2-4 m de

largo y hasta 1,5 m de ancho, con un peciolo de 1 m o más de longitud y un limbo elíptico alargado, ligeramente decurrente hacia el peciolo, un poco ondulado y glabro. Cuando son viejas se rompen fácilmente de forma transversal por el azote del viento. (Augura, 2015). 4.4.5. Flores Flores amarillentas, irregulares y con seis estambres, de los cuales uno es estéril, reducido a estaminodio petaloideo. El gineceo tiene tres pistilos, con ovario ínfero. El conjunto de la inflorescencia constituye el “régimen” de la platanera. Cada grupo de flores reunidas en cada bráctea forma una reunión de frutos llamada “mano”, que contiene de 3 a 20 frutos según (InfoAgro, 2011). 4.4.6. Fruto Los plátanos son polimórficos, pudiendo contener de 5-20 manos, cada una con 2-20 frutos, siendo su color amarillo verdoso, amarillo, amarillo-rojizo o rojo.

4.5.Principales desechos en la cadena bananera Colombia se caracteriza por tener una relativa larga tradición como productora y exportadora de banano de exportación tipo Cavendish Valery, generando importantes divisas para el país y manteniendo su posición como exportadora neta, después del café y las flores. Sin embargo, en las etapas de cosecha y postcosecha se genera alta cantidad de residuos vegetales, muchos de los cuales se quedan en la plantación sin ser aprovechados, el porcentaje de dichos residuos se presenta en la gráfica uno. Grafica 1. Residuos vegetales que quedan en la plantación

28%

34% PSEUDOTALLO RESIDUOS FOLIARES

38%

RAQUIS

Fuente. Aprovechamientos de residuos de cosecha en el sector bananero

El pseudotallo (34%), constituye uno de los más importantes residuos que se dejan en la plantación, siendo estos usados para el cultivo, la alimentación animal y abonos. De acuerdo con estudios se presenta que el destino que se le da al residuo del pseudotallo, en la mayor parte se deja en la plantación y la menor parte de este residuo es utilizada para la venta o regalar a otras personas, como se presenta en la gráfica 2: Grafica 2. Destino del Pseudotallo

7% 2% 1% 5%

Dejar en la plantación Botar en lugares ajenos Alimento para animales

79%

Industrializada Vende o regala Abono

Fuente. Aprovechamientos de residuos de cosecha en el sector bananero

Teniendo en cuenta que al pseudotallo puede tener varios fines, se evidencia que el residuo que queda en la plantación puede ser utilizado de manera más comercial y del cual se pueda

obtener una mayor rentabilidad, así mismo se contribuiría con las necesidades básicas que surjan y con la innovación de nuevos productos. 4.6.DOFA Sector Bananero En Colombia Para realizar un diagnóstico del sector bananero y el impacto que tiene en la economía colombiana se realizó un DOFA en el que se presentan las debilidades, oportunidades, fortalezas y amenazas que permiten obtener una visión integral del sector. Tabla 3. DOFA Sector Bananero En Colombia

FORTALEZAS 

DEBILIDADES 

Buena producción por el sector tropical en el que se encuentra, con

espacio optimo 

suelos aptos para el cultivo. 



Falta de actualizaciones tecnológicos.

Posicionamiento del producto a nivel internacional



Falta de capacitaciones.

Desarrollo tecnológico en el sector



Bajo nivel de infraestructura en

que aportan mayor producción.

vías para transportar el producto a

Producto con óptimos estándares de

los puertos y lugares de embarque

calidad.



Costo de flete de producto elevado

Un sector concientizando en el



Problemas de orden público y

problema ambiental de hoy en día. 

La zona rural no cuenta con

seguridad

La lealtad de los compradores por un buen producto.



Sector organizado administrativamente que cuenta con asociaciones OPORTUNIDADES



AMENAZAS 

Aumento de la demanda mundial por productos naturales y nutritivos

el sector con excelente producción

Desarrollo sostenible con el

y alta calidad. 

aprovechamiento de subproductos. 

Desarrollo económico en la región



Negocios colaterales frente al



Decrecimiento en la producción actividad representativa



Pérdida de mercado por cambio climático que altere la producción.

sector. 

Llegada de nuevos competidores en

Adecuada oportunidad de



Manejo ambiental.

financiamiento y presupuestos.



Costos de asesoría frente a investigaciones.

Nuevos canales de exportación que 

aporten a la economía en el sector.

Medidas fitosanitarias a nivel internacional

Autor. El autor

Después de haber analizado las diferentes variables expuestas en la Tabla 3. DOFA sector bananero en Colombia; las cuales fueron extraídas de diferentes fuentes de investigación se evidencia que en este sector se encuentran fortalezas y oportunidades que benefician la

sociedad y el desarrollo de la industria; de continuar con estas variables se obtendrá un correcto funcionamiento del sector. Para el caso de las variables encontradas como amenazas se buscan estrategias como: Disminuir el impacto ambiental El impacto ambiental se debe orientar a los propietarios de la industria bananera para tener un buen manejo de los recursos, al no tener clara esta idea se está alterando los recursos naturales que son vitales para una buena calidad de vida. Combatir el cambio climático Diseñar tecnologías que enfrenten el cambio climático y no se vea afectada la producción Disminuir el impacto en el costo y asesoría a la investigación. En el costo y asesoría a la investigación hace referencia a aquellas entidades que orienten una buena investigación en el sector sin necesidad de cobrar. Realizar alianzas con el sector académico y centros de investigación que en conjunto con las asociaciones se dicten cursos de capacitación y se planteen proyectos de investigación

Disminuir el riesgo de competidores Fortalecer el sector bananero colombiano por medio de adquisiciones tecnológicas que le permitan ofrecer productos de alta calidad y a menor costo. Para el caso de las variables encontradas como oportunidades se evidencian:

El aprovechamiento de subproductos

Consiste en utilizar subproductos (pseudotallo) como materia prima, que reduzca significativamente los gastos en el proceso y así mismo se generen productos que beneficien el ambiente (Papel generado a partir del pseudotallo y no de tala de árboles).

De acuerdo con lo anterior se observa que el sector bananero en Colombia contribuye significativamente a la utilización de nuevas estrategias mediante las variables encontradas que fortalecen el área rural y por ende al país.

5. METODOLOGÍAS EMPLEADAS PARA LA OBTENCIÓN DEL PAPEL USADAS EN EL APROVECHAMIENTO DE PSEUDOTALLO

Los residuos sólidos son los generados a partir de las actividades comerciales, industriales o agrícolas que generalmente se desechan, este subproducto genera una gran fuente de contaminación, por lo que actualmente se buscan alternativas para el uso de los mismos. La industria agrícola es una de las principales fuentes de generación de residuos sólidos, los cuales están constituidos principalmente por los tallos, raíces, hojas u otras partes de las plantas que no son utilizadas en estos procesos. (Carvajal & Galvis, 2013).

Como plantea Paz (2011), se han realizado diversos estudios para la obtención de fibras que pueden ser útiles para la elaboración de papel. A finales de los años 80, se desarrolló un proceso para el Pseudotallo, Semilla, Raíz, Tallo o cormo Yema, el cual fue la obtención de

celulosa con residuos de banano, partiendo de cuatro etapas, hidrólisis ácida, cloración, extracción alcalina y blanqueo.

Como opción para la obtención de fibras se ha planteado el aprovechamiento de especies vegetales no maderables las cuales pueden clasificarse en tres categorías como son: fibras procedentes del tallo de diversas plantas como lino, cáñamo, kenaf y yute, y de hojas como abacá y sisal; residuos agrícolas como la paja de trigo, maíz, arroz o el bagazo de caña y el pseudotallo de plátano; y hierbas silvestres como bambú o hierba elefante. Actualmente, las fibras no madereras representan una alternativa para la producción de pasta de celulosa en países con baja disponibilidad de madera y en los que disponen de abundantes residuos agrícolas fibrosos o cultivos de plantas fibrosas no madereras. Así, el uso de estas fibras para la producción de pasta de celulosa ha ido aumentando en los últimos años. (Vargas, Guillén, & Arce, 2013)

El papel y los productos relacionados, se elaboran a partir de fibras de celulósicas; estas fibras pueden provenir de diferentes materiales lignocelulósicos: algodón, madera, paja de cereales, entre otros, pero actualmente la mayor parte de la producción mundial del papel proviene de la madera. A la vez, un tercio del total de madera procesada en el mundo se emplea para la fabricación de pasta celulósica, alcanzando cifras que sitúan esta industria entre las más grandes del mundo. (Vargas, Guillén, & Arce, 2013).

La escasez de recursos forestales, el incremento en los precios de los productos, la creciente preocupación por el medio ambiente han provocado un creciente interés por la utilización de fibras no maderables y residuos agrícolas como fuente de materia prima para la industria (Quizhpe, 2010). A su vez las investigaciones y aplicaciones tecnológicas se colocan en una situación ventajosa respecto a otras fibras no maderables con relación a la recolección, manipulación y almacenaje que de hecho han mejorado mucho la economía del mismo, como materia prima para la industria.

5.1.Obtención de papel de forma artesanal

El fomento del uso de papel artesanal supone un importante ahorro de recursos naturales (fundamentalmente madera, agua y energía) y una reducción de la contaminación debido al menor uso de sustancias potencialmente contaminantes en el proceso de fabricación del papel. Una de las maneras cómo se maneja el método artesanal se presenta a continuación:

Figura 2. Proceso de papel de forma artesanal Elección del pseudotallo Trozado del pseudotallo

Obtención de la fibra

Llenado de tina con agua

Tritura de la fibra

Corte y licuado del papel

Licuado de goma

Unificación de materiales

Secado Obtención del papel artesanal

Secado del papel Fuente. Cortez. A. Elaboración de papel a base de residuos de banano, 2014.

De acuerdo con diferentes investigaciones se ha planteado que los métodos artesanales para la obtención del papel son mejores ya que en ningún momento afecta el medio ambiente y si se utilizan aquellos residuos vegetales que sobran como el caso del pseudotallo, así mismo mediante el método artesanal se genera trabajo a la comunidad. 32

5.2.Obtención de papel según método químico El método químico para la obtención de papel es un proceso que en la elaboración reduce tiempos y es mucho más tecnificado, sin embargo su impacto ambiental es altamente negativo ya que los aditivos usados en el proceso si no se les da un manejo adecuado pueden provocar daños considerables al medio ambiente. En la figura 3, se detalla el proceso químico: Figura 3. Proceso para la obtención de papel según método químico

Fuente. Yesenia Borja Arroyo, Ana María Méndez Romero, Irma Texale, Bailon Jesuscastro Trujillo Yesenia, 2014.

Como se observa en la figura 3, la metodología empleada en el proceso para la obtención de papel según método químico, requiere de mayor cantidad de operaciones por ser más tecnificada; así mismo este método logra reducir tiempos de producción y necesita una mayor cantidad de materia prima y materiales complementarios (colorantes, químicos, entre 33

otros) que permiten obtener el producto final. 5.3.Comparación en la obtención de papel a partir del método artesanal/ químico En la tabla 4 se presenta un comparativo de las operaciones realizadas para la obtención de papel a partir del pseudotallo de forma artesanal y de forma química. Tabla 4. Etapas para la obtención de papel.

Operación Pesado Troceado

Artesanal 600 g Corte en trozos de licuado

Quimico‐1 600 g

Extracción de la fibra

Calentamiento en agua por 40 minutos

Licuado con agua Calentamiento en solución al 30 % de soda cáustica por 30 minutos en dos ocasiones

Filtrado

En colador de acero inoxidable

Filtrado en colador en acero inoxidable, se repite y se deja en reposo 3 horas

Con hipoclorito concentrado por 15 Con agua oxigenada minutos concentrada Blanqueado En colador de acero Filtrado inoxidable En colador de acero inoxidable Compactación de la sumergida en 259 ml de fibra colbón Con rodillo y bastidor Con rodillo y bastidor con Moldeado con malla plástica malla plástica Prensa de madera al Secado ambiente Prensa de madera al ambiente rendimiento n fibra 210 g 480 g Fuente. Meneses. M, León. L, Gutiérrez. L, Guerrero. L, Botero. J. Aprovechamientos de residuos de cosecha en el sector bananero, 2010.

En el comparativo presentado, se detallan las etapas para la obtención del papel a partir del pseudotallo del banano, la escala de laboratorio para la obtención del papel en los dos métodos es el mismo. Sin embargo en el transcurso cambian, debido a que cuenta con diferentes tipos de materiales, equipos y tiempo en el proceso que alteran las diferentes operaciones (Meneses, Agatón, & Gutiérrez, 2010).

Una ventaja del proceso químico para la obtención del papel es que el tiempo de elaboración de este, es más corto debido a que la tecnología con la que cuenta y los reactivos utilizados aceleran el proceso para lograr el producto final. Por su parte la obtención del papel artesanal no cuenta con tecnologías que ayuda a alcanzar la eficiencia deseada. El método artesanal ha demostrado según el estudio realizado que genera menos impacto ambiental porque para su proceso de elaboración el uso de químicos es menor, así como el uso de maquinaria e instalaciones son menos complejas; además la mano de obra utilizada es más económica ya que no se requiere personal especializado (FAO, 2014).

5.4.Proceso para la obtención de papel vegetal “pseudotallo” En el proceso para la obtención de papel vegetal (a base de pseudotallo escala laboratorio), el proceso varia ya que presenta mayor cantidad de humedad, lo que provoca aumento en las etapas de secado, como se evidencia en el proceso detallado que se presentan en la figura 4. Figura 4. Proceso para la obtención de celulosa vegetal “pseudotallo”

Fuente. Romero. P, Marfisi .S, Oliveros. P, Rojas B, Peña. G. Obtención de celulosa microcristalina a partir de desechos agrícolas del cambur (musa sapientum), 2014.

5.5.Principales etapas que se realizan para la obtención de celulosa vegetal a escala laboratorio. A continuación se relacionan las diferentes etapas del proceso para la obtención de celulosa vegetal a base de pseudotallo (Viloria, Marfisi, Rondón, Rojas, & Peña, 2014).

Recolección de la materia prima: se utiliza el pseudotallo de una planta de banano. Preacondicionamiento de las fibras: se obtiene el pseudotallo y se corta en secciones de 15 cm y se lava con abundante agua. El pseudotallo se separa en capas y se corta en trozos de 2,5 cm· aproximadamente, los cuales se lavan con agua destilada y secados en un horno. Extracción con tolueno-etanol: 15 g de material seco se trata con 240 ml de una mezcla formada por dos partes de tolueno y una parte de etanol en un extractor Soxhlet, por un tiempo de 6 horas. Posteriormente, se retira el material del extractor, se lava con etanol para eliminar el tolueno remanente y con abundante agua destilada para retirar el etanol. Lavado con agua caliente: El material extraído en la etapa anterior se trata con 600 ml de agua caliente a 80°C durante 3 horas, dejando enfriar, decantando y lavando nuevamente con abundante agua destilada. Posteriormente, el material se seca en un horno a 55°C, hasta que su peso se mantenga constante. Tratamiento ácido: Después del lavado y secado, la fibra setrata con 400 ml de una solución de ácido acético al 80% (m/m) y de ácido nítrico al 65% (m/m) en una relación 10:1, con agitación a 300 rpm y temperatura de 110°C durante 20 minutos; después de 10 min de tratamiento las fibras disminuyen de tamaño, facilitando su agitación. Tratamiento alcalino: Una vez realizado el tratamiento ácido, la pulpa seca se trata con 200 ml de solución de álcali durante 7 horas, a temperatura ambiente y agitación a 300 rpm. Molienda y tamizado: Para reducir el tamaño de partícula del material seco se utiliza un mortero y se muele en forma manual. 5.6.DOFA Método Artesanal Del Papel

Para el análisis de impacto que tiene el proceso de la obtención del papel de manera artesanal a partir del pseudotallo se realizó un DOFA el cual se presenta a continuación: Tabla 5. DOFA Método Artesanal Del Papel

FORTALEZA 

DEBILIDAD 

Disponibilidad de materia prima por el sector bananero.



calidad

Disminución de 9%



Falta de demanda al publico

aproximadamente en relación al



Falta de implementación de

uso de químicos que



tecnología

contaminan el medio ambiente.



Difícil acceso al mercado

Aprovechamiento de residuo



Medios de transporte para el

vegetal 

No cumple con los estándares de

traslado de la materia prima

Sostenibilidad medio ambiental o ecológica



Bajo costo de materia prima



Menor costo de fabricación OPORTUNIDAD



AMENAZA 

Nueva fuente de generación de empleo



Llegada de nuevos competidores en el sector

Mayor cuidado con el medio



ambiente

Pérdida de mercado por cambio



Desarrollo tecnológico



Sostenibilidad económica



Mal manejo del recurso disponible



Capacitaciones con la



Faltas de innovaciones en el sector

comunidad



Mayor tiempo en la producción

Alianzas con diferentes



Mano de obra no calificada



climático

entidades 

Mejor calidad de vida para la sociedad.

Fuente: el autor

Después de haber analizado las diferentes variables expuestas en la Tabla 5, mediante la metodología DOFA del método Artesanal del papel; se encuentra que el papel fabricado de manera artesanal es amigable con el medio ambiente, teniendo en cuenta mitiga la tala de árboles y a su vez utiliza menos químicos (Greenpeace, 2006). Es conveniente decir, que si se quiere llevar la producción de un proceso artesanal a un proceso industrial hay que tecnificar y capacitar al personal adecuado, de esa manera se garantiza un producto de alta calidad y acorde a las necesidades del consumidor. Para el caso de las variables encontradas se plantean las siguientes estrategias:

Difícil acceso al mercado Se recomienda como estrategia la segmentación del mercado para la introducción del pseudotallo como materia prima, es decir inicialmente este iría dirigido a empresas cuya misión se enfoca en el cuidado del medio ambiente.

Disponibilidad de materia prima por el sector bananero. Se llegará a los mayores productores de banano haciendo alianzas económicas para poder adquirir el pseudotallo.

Alianzas con diferentes entidades Para su implementación se buscan alianzas con entidades del gobierno como el Ministerio de Medio Ambiente, AUGURA “Asociación de Bananeros de Colombia” y BANACOL “Comercializadora de Banano de Colombia”, esto posicionaría mejor el uso del pseudotallo como materia prima en la producción de papel. Mayor cuidado con el medio ambiente Para contribuir al cuidado del medio ambiente la producción de papel a base de pseudotallo se realizará bajo los estándares de la NTC 6019. Aprovechamiento de residuo vegetal Realizar un sondeo para verificar la cantidad de residuo y aprovechar el pseudotallo para la producción de papel que en otras condiciones se convierte en fuente de contaminación.

6. IMPACTO AMBIENTAL EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL USO DEL PSEUDOTALLO PARA OBTENCIÓN DEL PAPEL Sin medio ambiente no es posible la vida en nuestro planeta, pocos son quienes realmente se dan cuenta de la importancia de este y del cuidado que todos deben tener con él, diferentes problemas ambientales causados por el ser humano han contribuido al calentamiento global, entre esos problemas esta la deforestación que ha sido por siglos uno de los mayores desafíos en todos los países del mundo. De esta manera, dentro de la industria que genera alto impacto se encuentra la industria de papel (UNAD, 2015). 6.1.Impactos ambientales en la fabricación industrial del papel A continuación se evidencian los impactos ambientales más significativos en la producción de papel que se referencian (UNAD, 2015). Tabla 6. Impactos ambientales en la fabricación industrial del papel

IMPACTOS AMBIENTALES

IMPACTO NEGATIVO EN LA PRODUCCIÓN DEL PAPEL

consumo de energía

En consumo de energía la producción de papel usa el 4% y el sector industrial papelero ocupa el quinto lugar de los más contaminantes.

Emisiones

Emitir a la atmósfera sustancias contaminantes como compuestos orgánicos volátiles, óxidos nitrosos y de azufre, acetona, metanol, organoclorados, ácido clorhídrico y sulfúrico, partículas y monóxido de carbono

Una planta moderna de fabricación de papel reciclado requiere 2 toneladas de agua por cada tonelada de papel producido, sin embargo la consumo de agua fabricación de papel de pasta química puede requerir 15 toneladas de agua por cada tonelada de papel.

Vertimientos

La carga contaminante consiste en fibras de celulosa disueltas, que si no son depuradas ocasionan graves problemas en los cauces receptores

Residuos

La industria papelera genera una enorme cantidad de residuos de mayor o menor toxicidad según el proceso que utilice (plástico, envases).

Fuente: UNAD

Para regular la producción de papel, mitigar y controlar los impactos ambientales mencionados anteriormente el ICONTEC ha implementado la NTC 6019 de 2013, la cual por medio del Sello Ambiental Colombiano busca que el sector sea más competitivo, esto teniendo en cuenta que existe un segmento de la población que prefiere consumir productos con características de desempeño similares, generen menores impactos ambientales, especialmente aquellos impactos que se pueden generar en la transformación de las materias primas empleadas en la fabricación de pulpa, papel y cartón y productos derivados (NTC, 2019).

Este sello ambiental, busca convertirse en una herramienta para el acceso a nuevos mercados en el ámbito internacional.

Teniendo en cuenta lo anterior, el presente estudio plantea el uso del pseudotallo como alternativa para la producción de papel, por ello es importante mencionar que se puede llegar a pensar que al cortar una planta de banano, se genera el mismo daño que cortar un árbol, hecho que no es así, por lo que para evitar confusiones a continuación se describe la necesidad de corte: La vida de las plantas de banano es transitoria (en promedio 9 meses y máximo 12), pues cada planta únicamente tiene la capacidad de dar una cosecha en todo su tiempo de vida y después del corte del fruto inevitablemente la planta poco a poco va deteriorando (KOPAPEL, 2015).

Adicionalmente a lo mencionado anteriormente el desaprovechamiento genera un impacto negativo, ya que cuando se deja el pseudotallo en la plantación producen una cantidad de lixiviados que altera el suelo, proliferación de plagas y a su vez impactan el medio ambiente como lo muestra la figura 5 (UNAD, 2015).

Figura 5. Evidencia de pseudotallo desperdiciado.

Fuente. El autor

A partir de lo anterior se plantea lo siguiente pregunta de investigación: ¿Qué beneficios ambientales se lograrían con la utilización del pseudotallo del banano?

Hipótesis La producción de papel ecológico a base de pseudotallo de la planta de banano, contribuirá con la disminución de áreas deforestadas en Colombia y proporcionará un ingreso adicional a las comunidades dedicadas a esta actividad como se detalla en la tabla 7.

Tabla 7. Impactos ambientales del Pseudotallo para la producción de papel artesanal

Uso del PSEUDOTALLO

Impacto Positivo para la producción de papel

Como materia Prima

La celulosa a base de pseudotallo es una materia prima 100% fabricada con residuos orgánicos, al usar el mismo como materia prima ayudará a reducir los índices de contaminación dentro de las zonas bananeras a causa de la mala disposición de estos y posterior proliferación de plagas y enfermedades dentro del lugar de plantación.

Uso de Químicos

En la producción artesanal el proceso para la obtención de papel reduce el uso de químicos en un 9% aprox.

Incentivo y proyección ambiental.

Incentiva el buen uso de los recursos naturales. En el futuro permitirá la implementación de tecnologías más limpias y amigables con el ambiente.

Aprovechamiento total del Pseudotallo

Éste se procesará extrayendo fibra de primera calidad para la elaboración del papel, así como residuo de fibra de segunda y sabias.

Por cada metro de pseudotallo con diámetro aproximado de 15 centímetros se obtiene un metro cuadrado de papel, es Reducción de la deforestación decir una planta que tiene aproximadamente 3 metros de altura genera 3 metros cuadrados de papel.

Incorporación de cultura de aprovechamiento del papel.

Se pretende concientizar a la sociedad, para que utilicen al máximo cada hoja de papel; adquieran papel reciclado o en su defecto productos a partir de fibra no maderable, tal como el producto aquí propuesto.

Fuente: Instituto tecnológico superior de tierra blanca

Los anteriores impactos evidencian como el pseudotallo contribuye al medio ambiente en la elaboración de papel durante su ciclo de producción y a su vez resaltando la importancia que tiene como materia prima para reemplazar la tala de árboles.

7. CONCLUSIONES

De acuerdo con el estudio se plantea que el uso del pseudotallo es una alternativa para el sector agroindustrial Colombiano para la obtención del papel artesanal que puede ser considerado como un ejemplo para la economía, ya que cuenta con materias primas adecuadas, económicas y en pro de la comunidad.

En Colombia la obtención de productos a partir de pseudotallo como materia prima es fundamental; ya que se considera como fortaleza y una oportunidad para la sociedad, mediante el manejo de estos residuos en pro del medio ambiente.

Análisis teórico del aprovechamiento del pseudotallo del banano (M. paradisiaca) como uso potencial para la obtención de papel en el sector agroindustrial Colombiano se observa que es más rentable a nivel ambiental, ya que reduce la tala de árboles y a su vez disminuye efectos negativos sobre el ambiente en relación de químicos para su producción.

En lo que respecta a la mano de obra que se requiere para la fabricación de este papel, solo se necesita de habilidades y capacidades físicas y muy pocas intelectuales; puesto que el trabajo es práctico, éstas se obtienen a través de la capacitación, y es por ello que se puede proporcionar empleo a muchas personas del municipios donde se implante el proyecto.

Los productores solo estiman ingresos por la venta del plátano, pero con el aprovechamiento del pseudotallo podrán recibir ingresos adicionales, esto contribuiría al mejoramiento del nivel de vida de las personas de la zona donde se cultiva

El resultado de este estudio es la base para nuevas oportunidades de mercado y de sostenibilidad para el medio ambiente; así como también es la base para futuras investigaciones, con el fin de que se desarrolle este análisis para cada producto que puede obtenerse a partir del pseudotallo en el país.

8. RECOMENDACIONES

Es importante tener en cuenta el acondicionamiento y el manejo que se le debe dar al pseudotallo para proporcionar una viabilidad ambiental que con lleve a su buena utilización y por ende generar rentabilidad económica.

Realizar alianzas estratégicas para profundizar las investigaciones en la implementación del pseudotallo como materia prima en la obtención de papel.

Es necesario realizar un estudio de campo en Colombia, para determinar la disponibilidad real del residuo, identificando las asociaciones de productores de banano en el sector, para generar lazos y así disponer de la materia prima.

Realizar una matriz de impacto detallada del ciclo de producción para la obtención de papel a partir del pseudotallo.

Evaluar el rendimiento del uso del pseudotallo a nivel industrial para la producción de papel en Colombia.

9. REFERENCIAS

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Obtenido

OBTENCIÓN

CELULOSA

MICROCRISTALINA A PARTIR DE DESECHOS AGRÍCOLAS DEL CAMBUR

(Musa

sapientum).

SÍNTESIS

CELULOSA

http://www.ehu.eus/reviberpol/pdf/NOV14/romero.pdf

10. ANEXOS

MICROCRISTALINA:

Anexo A. Mapa de Colombia Zonas Bananeras

Fuente. Industria Bananera De Colombia: (Recuperado e12 de Mayo de 2010) https://www.minagricultura.gov.co

Anexo B. Distribuciรณn Mundial Del Consumo Del Papel Artesanal

Fuente. Consumidores Papel: (Recuperado el 05 de Junio 2015) https://www.fenalco.gov.co

Anexo C. Equipos químicos para la obtención del papel 55

Fuente. Equipos

químicos: (Recuperado el 23 de Enero 2012)

https://www.equposelaboracionpapel.com

Anexo D. Estructura externa del pseudotallo de plátano

Fuente. Pseudotallo: (Recuperado el 10 de Marzo 2012) https://www.pseudotallo/imajenes.com

Anexo E. Representaciรณn del paso del aire al papel

Fuente. Elaboraciรณn del papel: (Recuperado el 12 de Octubre 2011) https://www.industriapapelera.com