Estrategias de manejo del bagazo de naranja empleadas en Martínez de la Torre y San Rafael

Algunas de las empresas productoras de jugo establecidas en Martínez de la Torre y San Rafael tienen la capacidad de procesar diariamente entre 1 500-2 500 toneladas de naranja fresca durante la temporada, que abarca un período aproximadamente de 150 días (enero-mayo). Por tanto, una empresa productora de jugo de esta escala genera al día entre 750-1250 toneladas de bagazo de naranja. Esto se traduce en aproximadamente entre 112 500-187 500 toneladas bagazo/ciclo productivo/empresa. Es decir, estas compañías tienen la responsabilidad social y ambiental de manejar de alguna manera entre el 14 y 23% del total del bagazo industrial producido anualmente en México. Algunas de estas corporaciones manejan el bagazo de naranja mediante la combustión en orden de generar energía renovable para sus calderas, y reducir el volumen de los residuos. Otras compañías optan por la deshidratación del bagazo para posteriormente venderlo como suplemento alimenticio para el ganado. Las empresas menos tecnificadas, venden su bagazo a otras con la tecnología necesaria para la obtención de pectina y otros coproductos.

No obstante, durante las temporadas productivas en aquellos periodos en los cuales la capacidad de manejo del bagazo es superada, las empresas productoras de jugo se ven en la necesidad de verter el bagazo excedente en terrenos privados, tiraderos municipales o simplemente donarlo a los ganaderos que cuenten con el flete y los permisos especiales de transporte para recoger el bagazo a pie de la empresa. La Figura 1 muestra la extensión de un terreno (323 ha aproximadamente) destinado para la disposición sistemática de bagazo de naranja por parte de una empresa productora de jugo establecida en el municipio de San Rafael, Veracruz (Figura 1). Cabe mencionar que en la Unión Europea esta estrategia de gestión de residuos orgánicos está prohibida bajo la directiva 2008/98/EC (^{European Parliament, 2008}) debido a que el bagazo posee un pH entre 3-4, contiene gran cantidad de humedad (80%) y alto contenido de materia orgánica (aproximadamente 95% de los sólidos totales).

Figura 1: Tiradero a cielo abierto de bagazo de naranja en el ejido “El Nuevo Faisán”, San Rafael, Veracruz, México. 2019 imagen obtenida de Google Earth Pro. 

Figure 1: Open dumping site of orange bagasse in the common land Ejido “El Nuevo Faisán”, San Rafael, Veracruz, Mexico. 2019 image source from Google Earth Pro. 

En la figura antes mencionada es posible apreciar la presencia de asentamientos humanos adyacentes al tiradero. Los habitantes de estas comunidades han denunciado por más de 20 años la mala calidad del aire, y episodios repetidos de mortandad de fauna dulce acuícola en los arroyos de la zona (^{La Jornada Veracruz, 2023}).

El bagazo de naranja es transportado desde la empresa productora de jugo hasta el tiradero, en un trayecto de 15 km de longitud aproximadamente, para posteriormente distribuirlo en el terreno con ayuda de tractores. Se estima que el costo de disponer este residuo en un basurero oscila entre 40 - 72 USD Mg^-1, es decir entre $ 800 - 1400 MXN Mg^-1 (^{Statista, 2021}).

Existen diversas alternativas para manejar el bagazo de naranja como lo son: alimentación animal, combustión, composteo, pirólisis, vertederos, producción de biogás, entre otras. Cada estrategia posee ventajas y desventajas desde el punto de vista ambiental, tecnológico y económico. Dichos pros y contras aumentan o reducen el interés de las industrias productoras de jugo para su adopción.

A continuación, se examinan y discuten las estrategias de manejo de bagazo empleadas por las empresas productoras de jugo de naranja instaladas en la zona centro del estado de Veracruz.

Alimentación animal. Utilizar el bagazo de naranja para la alimentación animal en base húmeda aparentemente es una opción viable debido al bajo costo del material. Sin embargo, el bagazo de naranja es un suplemento alimenticio pobre, debido a su bajo contenido de proteína, fuerte acidez, y gran cantidad de azúcar y humedad residual (^{Mamma y Christakopoulos, 2014}). Además, la rentabilidad de esta alternativa depende mucho de la distancia de la granja a la fuente de generación del bagazo. Por ejemplo, los municipios de vocación ganadera cercanos a las empresas productoras de jugo como Gutiérrez Zamora, Misantla, Papantla, San José Acateno y Vega de a la Torre se encuentran en un radio de 30-60 km de las empresas productoras de jugo. Por tanto, el costo del arrastre implicaría una fuerte inversión. Por otro lado, la deshidratación del bagazo para su comercialización como alimento animal demanda gran cantidad de energía; solo en el proceso de eliminación de la humedad residual, se requiere de 1.7 MJ kg^-1 (^{Mohsin et al., 2022}).

Algunas empresas utilizan cal u óxido de calcio (CaO) durante el proceso de secado mecánico del bagazo de naranja, la adición de cal promueve una reducción de aproximadamente 40% de humedad en la etapa de deshidratación mecánica cuando se aplica en el orden de 5 kg cal Mg^-1 de bagazo. (^{Barbosa, Rocha, Saldarriaga, Estiati, Freire y Freire, 2020}). No obstante, este compuesto químico también disminuye la palatabilidad del bagazo para el ganado, por lo que se debe tomar en cuenta. Por último, es posible incrementar el valor nutrimental del bagazo seco con forrajes y otros suplementos alimenticios, pero, esto aumentaría el costo de esta alternativa.

Combustión. La combustión del bagazo de naranja es una alternativa para la producción de energía renovable, así como para reducir el volumen de los residuos. Sin embargo, presenta ventajas y desventajas desde el punto de vista económico y energético. El calor específico superior del bagazo deshidratado (3900-4140 kcal kg ^-1) es comparable con otro tipo de biomasa utilizada para la generación de energía y calor tales como la astilla de pino, bagazo de caña, cascarilla de arroz, rastrojo de maíz, entre otras. La combustión del bagazo de naranja no contribuye a un incremento neto en la concentración de CO₂ en la atmosfera, ya que se asume que el dióxido de carbono es asimilado por las plantas en ciclos anuales posteriores (^{Siles-López, Li y Thompson, 2010}). Además, la combustión del bagazo de naranja presenta una ventaja sobre la utilización de combustibles fósiles como el carbón o el combustóleo, ya que emite menos SO₂ que estos últimos. Se ha reportado que los combustibles fósiles emiten entre 1500-2500 mg SO₂ m^-3, mientras que el bagazo emite apenas 353 mg SO₂ m^-3. No obstante, la emisión de NO₂ derivado de la combustión de este material es alta (4 553 mg NO₂ m^-3).

Los tratamientos térmicos, no se pueden aplicar directamente al bagazo de naranja. A pesar de ser técnicamente factibles, estas alternativas no son eficientes desde el punto de vista económico y energético, debido a que el tratamiento previo de deshidratación es costoso, y complicado, ya que este residuo tiene aproximadamente el 80% de humedad (^{Siles, Vargas, Gutiérrez, Chica y Martín, 2016}).

Tiraderos. La alternativa de manejo de bagazo de naranja más utilizada a nivel mundial son los tiraderos a cielo abierto, debido a que es el proceso relativamente menos complicado y barato para las empresas (^{Okino-Delgado y Fleuri, 2016}). No obstante, esta práctica puede impactar negativamente en el suelo y fuentes de agua subterráneas y superficiales adyacentes al tiradero. Lo anterior se debe a la alta descarga de materia orgánica, a su pH altamente ácido, a la gran cantidad de partículas suspendidas y a la alta demanda química de oxígeno (DQO). En el Cuadro 1 se presentan las propiedades fisicoquímicas del bagazo de naranja. Los impactos negativos que representa la disposición del bagazo de naranja en tiraderos a cielo abierto se atribuyen directamente a la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) y a la disminución de la calidad del aire debido a la descomposición de la materia orgánica, además, de la potencial contaminación del suelo y cuerpos de agua adyacentes debido a la infiltración de lixiviados (^{Abbasi, 2018}; ^{Malini, Tajuddin y Hamid, 2018}; ^{Andiloro, Calabrò, Folino, Zema y Zimbone, 2021}; ^{Teigiserova, Hamelin, Tiruta, Ahmadi y Thomsen, 2022}).

El bagazo de naranja es un recurso natural renovable que puede ser aprovechado en lugar de ser eliminado por métodos tradicionales tales como los tiraderos a cielo abierto (^{Zema et al., 2018}; ^{González-Miquel y Díaz 2020}; ^{Ortiz-Sánchez, Alzate y Ariel, 2021a}; ^{Teigiserova, Tiruta, Ahmadi, Hamelin y Thomsen, 2021}).

Valorización del bagazo de naranja en un contexto de economía circular

En México se aprobó la Ley General de Economía Circular (^{Cámara de Senadores, 2021}), la cual pretende promover el aprovechamiento y valorización de los residuos a través de la gestión integral de estos; desde la fabricación hasta su uso final, en orden de reducir la huella ecológica de los sistemas productivos y mitigar el cambio climático. El eje medular de esta ley se basa en tres principios esenciales; 1) Los productos y servicios desde su origen no deben generar residuos ni agentes contaminantes, 2) Se deberá incrementar la vida útil de los materiales y productos mediante esquemas de reaprovechamiento y valorización y 3) Se deberá impulsar la creación de sistemas económicos sustentables (^{INECC, 2021}).

Por lo cual, todas aquellas entidades generadoras que dispongan sus residuos en tiraderos a cielo abierto (p. ej.: las empresas productoras de jugo en temporadas de producción altas) tendrán que replantear sus estrategias de manejo de residuos sólidos mediante un enfoque congruente a lo estipulado en esta ley, en orden de mitigar el impacto ambiental, reciclar materiales, procurar el ciclaje de nutrientes y valorizar los residuos. De no hacerlo podrán ser acreedoras a sanciones administrativas que pueden ir desde multas, clausuras parciales, totales, temporales, y definitivas, o arrestos administrativos.

No obstante, dentro de esta ley propositiva también se estipula que todas las personas físicas, morales, instituciones o entidades gubernamentales que adopten prácticas coherentes con los criterios de economía circular en sus sistemas productivos podrán ser acreedores a incentivos fiscales a través de la Secretaría de Hacienda. Así mismo, se facilitará el comercio de las materias primas secundarias y se podrán otorgar certificaciones voluntarias de economía circular. Por consiguiente, las empresas productoras de jugo que valoricen sus residuos a través de estrategias coherentes con una economía circular podrían solventar la inversión en tecnología, reducir su huella ecológica, y mejorar su identidad ambiental ante la sociedad.

En este orden de ideas, la producción de biocarbón por pirólisis a partir del bagazo es una alternativa de valorización atractiva para mitigar el cambio climático a través de la reducción de la emisión de gases de efecto invernadero (^{Sial et al., 2019}). Además, el biocarbón de bagazo de naranja es un material con propiedades de remediación de suelos agrícolas con el potencial de reducir la adsorción de metales pesados por las plantas y aumentar la productividad de los cultivos (^{Gonzaga, Mackowiak, de Almeida, de Carvalho Junior y Andrade, 2018}; ^{Ghani et al., 2022}). Por otro lado, el biocarbón de bagazo de naranja solo o activado es un efectivo insumo para la remediación de aguas y suelos contaminados con elementos potencialmente tóxicos tales como metales pesados, herbicidas, y colorantes artificiales (^{Abdelhafez y Li, 2016}; ^{Tran, You y Chao, 2016}; ^{Pandiarajan, Kamaraj, Vasudevan y Vasudevan, 2018}; ^{Amin, Alazba, y Shafiq, 2019}; ^{Zhang et al., 2019}; ^{Ying et al., 2020}; ^{Kumar et al., 2022}). El biocarbón de bagazo de naranja puede ser fabricado por las empresas productoras de jugo y utilizarse en el tratamiento de sus propias aguas residuales, o en su defecto venderse a otras corporaciones que lo demanden.

Sin embargo, al ser un tratamiento térmico requiere de gran cantidad de energía lo que reduce el interés de las empresas para fabricarlo, además, de que no resuelve del todo el problema de la utilización integral del bagazo. Por último, no existe demanda de este material en el mercado nacional, por lo que las empresas productoras de jugo no muestran interés alguno por esta alternativa. Se espera que, con normativas en materia de valorización de residuos como la Ley general de economía circular, esta alternativa se extienda y existan las facilidades para comercializarlo en mercados de materias primas secundarias.

Por último, aparentemente la alternativa de manejo de bagazo de naranja más viable, desde el punto de vista tecnológico, ambiental y económico es la digestión anaeróbica que permitiría la producción de abono y la generación de gas metano (CH₄) que posteriormente puede ser utilizado como una fuente de combustible (^{Negro, Ruggeri, Fino y Tonini, 2017}; ^{Calabrò, Paon y Komili, 2018}). De acuerdo con ^{Ortiz-Sánchez, Solarte, Orrego, Acosta y Cardona (2021b)} el rendimiento del metano obtenido a partir del bagazo de naranja es de 77.72 Nm³ Mg^-1. Por tanto, hipotéticamente una empresa productora de jugo de una escala similar a las instalas en la zona centro de Veracruz tendría el potencial de generar entre 8.7 - 14.5 millones de m³ CH₄ año^-1. El metano producido podría sustituir al combustóleo utilizado en las calderas, lo que se traduciría en importantes ahorros económicos, debido a la reducción del consumo de combustibles fósiles y prescindir del proceso de deshidratación (no consumir cal y no utilizar los hornos de secado). Estos autores señalan que una empresa productora de jugo con la capacidad de generar ≥ 1 000 tonelada bagazo día^-1 que opte por la producción de biogás a partir del bagazo podría ver recuperada su inversión en apenas tres años.

Con el fin de brindar opciones objetivas y viables para los tomadores de decisiones para un manejo sostenible del bagazo de naranja en la zona centro del Estado de Veracruz es recomendable llevar a cabo un análisis de ciclo de vida que contraste los impactos ambientales, análisis económico, energético y logístico de cada una de las estrategias de gestión empleadas en la región. Para ello, se requieren datos concretos y confiables que permita hacer los cálculos correspondientes.