Proyecto Corregido.doc

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA

OBTENCION DE ETANOL COMO CARBURANTE A PARTIR DEL ALMIDON DE PAPA YUNGAY

PROYECTOS DE INVERSION PRESENTADO A: ING. MANUEL NESTARES GUERRA POR: NUÑEZ HERNANDEZ, Angel

HUANCAYO - PERU 2014

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OBTENCION DE ETANOL COMO CARBURANTE A PARTIR DEL ALMIDON DE PAPA YUNGAY

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RESUMEN Esta Proyecto consiste en la obtención de Bioetanol a partir de la papa. Para esto primeramente se extrajo el almidón contenido en la papa y luego mediante hidrólisis enzimàtica se convirtió el almidón en azucares usando enzimas amilasas; seguidamente estos azúcares se llevaron a fermentación usando levaduras. El proceso de hidrólisis enzimàtica consistió de dos etapas, que se conforman por la fase de licuefacción del almidón, convirtiendo el almidón en dextrinas y de una baja cantidad de azúcares, y la segunda etapa consistió en la sacarificación de las dextrinas, aumentando así la cantidad de azúcares fermentables. La conversión del almidón a azucares fue total debido al uso de las enzimas alfa amilasa y gtucoamítasa responsables de la hidrólisis del almidón. Los azucares obtenidos fueron fermentados usando levadura obteniéndose resultados satisfactorios. Las pruebas se hicieron a nivel de laboratorio y a nivel banco en un reactor de 45 litros, en el laboratorio de operaciones unitarias de la FIQ - UNCP Con los datos obtenidos se procedió a disertar una planta de producción para que se pueda aprovechar la papa proveniente de los excedentes de producción de nuestra provincia , y de esta manera darte un valor agregado a este recurso agrícola que muchas veces no tiene un mercado asegurado por poseer una demanda inelàstica.

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INDICE 1.

INTRODUCCCION

vii

1.1. Objetivos 1.1.1 objetivos generales 1.1.2 objetivos específicos 1.2. justificación 2.

viii viii viii ix

MARCO TEORICO

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2.1 materia prima 10 2.1.1 historia de la papa 10 2.1.2 clasificación y morfología 11 2.1.3 variedad de la papa en el Perú 12 2.1.4 características químicas 14 2.2 almidón 15 2.2.1 amilosa 16 2.2.2 amilopectina 18 2.3 tipo de hidrólisis del almidón 19 2.3.1 hidrólisis química 19 2.3.2 hidrólisis enzimática 19 2.4 operaciones básicas y químicas 24 2.4.1 proceso de hidrolisis del almidón 24 2.4.2 fermentación alcohólica 25 2.5 microorganismos en la fermentación 28 2.5.1 morfología 28 2.5.2 reproducción 29 2.6 Bioetanol 29 2.6.1 Etanol 30 2.6.2 propiedades físicas y químicas del etanol 31 2.6.3 características 35 2.7 necesidad o necesidades a las que satisface el principal y sus derivados 38 3.

ESTUDIO DEL MERCADO

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3.1 definición del mercado consumidor 3.2 Localización del mercado 41 3.3 demanda real del producto (actual y proyectada: 5 años) 3.3.1 precio del producto (PX) 3.4 ingreso del consumidor (y) 3.4.1 ingreso de etanol en el Perú 3.5 precios de bienes sustitutos (PS) 3.6 gustos y preferencias del consumidor 3.7 ventajas y desventajas del uso del etanol como combustible 49 3.8 demanda de la materia prima (actual y proyectada: 5 años) 4

39 45 46 47 47 48 49 49 50

3.8.1 demanda potencial 3.8.2 variedad de la papa para la producción de etanol 3.9 oferta del producto: (actual y proyectada: 5 años) 3.9.1 costo de producción (PX) 3.10 costo de una micro-planta (1.800 lt/d /día, 50% pureza) 3.11 condiciones climáticos (cc) 3.11.1 temperatura 3.11.2 luminosidad 3.11.3 temporadas de riego 3.12 ventajas comparativas 3.13 estudio de comercialización 4.

ESTUDIO DE LA LOCALIZACION DE LA PLANTA 65 4.1 estudio de factores de localización 4.2 conclusión de la localización

5.

50 58 59 59 59 60 60 61 61 62 64

ESTUDIO DEL TAMAÑO DE PALNATA

65 68 68

5.1 estudio de las variables tamaño – mercado 68 5.2 estudio de las variables tamaño – disponibilidad de recursos 70 5.3 estudio de las variables tamaño – localización (ítem 3.1) 70 5.4 estudio de las variables tamaño– financiamiento 70 5.5 estudio de las variables tamaño de planta – aspecto ambiental 71 5.6 tamaño de planta industrial propuesto: expresado en unidades físicas por año o por mes 74 6.

INGENIERIA DE PROYECTO

75

6.1 tecnologías disponibles 75 6.2 Descripción de la tecnología seleccionada 81 6.3 elaboración del prototipo y ficha técnica de resultados para escalamiento 83 6.3.1 diagrama de bloques 83 6.3.2 diagrama de operación 84 6.4 balance de materia y energía 85 6.4.1 balance de materia 85 6.4.2 balance de energía 88 7.

ESTUDIO ECONÓMICO Y FINANCIERO 7.1 Plan de inversión tota 7.2 Análisis de fuentes financieras 7.3 Flujo de caja proyectado 7.4 Estado de ganancias y pérdidas proyectado 7.5 balance general 7.6 flujo de fondos

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93 93 103 106 107 107 107

8.

EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA 8.1 parámetros de evaluación económica van, tir, r(b/c) 8.2 parámetros de evaluación financiera van, tir, r(b/c) 8.3 periodo de recuperación de capital 8.4 punto de equilibrio 8.5 van marginal 8.6 tir marginal 8.7 apalancamiento financiero 8.8 análisis de ratios económicos y financieros 8.8.1 valor agregado del proyecto 8.8.2 análisis de riesgo

9. 10.

CONCLUCIONES BIBLIOGRAFIA

109 110 110 111 111 112 112 112 113 113 113 115 116

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7

1. INTRODUCCIÓN Dentro de los cultivos convencionales, la papa es uno de los más prometedores para la obtención de etanol en nuestro país, debido a su alto contenido de hidratos de carbono fácilmente fermentables, su elevada producción, la rusticidad de la planta y tos altos rendimientos obtenidos. Dentro de este contexto se sitúa la presente investigación que se inclina al aprovechamiento del recurso agrícola, almidón de papa, como fuente para la producción de bioetanol. En este proyecto se pretende dar a conocer el uso de los reactores biológicos, las reacciones de hidrólisis enzimáticas y la evolución de las distintas variables de operación. En definitiva, realizar el diseño de una planta donde la producción de alcohol a través de la actividad de unos microorganismos específicos sea eficiente. Este proyecto cuenta con capítulos que describen el estudio de mercado, fundamentos teóricos, desarrollo de la fase experimental, la aplicación de ésta al diseño de una planta de producción de bioetanol, la evaluación económica, conclusiones generales y anexos. En el diserto de la planta, se usaron los datos empíricos obtenidos en la parte experimental y diferentes datos tabulados, para llegar así a un escalamiento de lo que sería una planta industrial para la producción de bioetanol a partir de papa

viii

1.1 OBJETIVOS: 1.1.1 OBJETIVO GENERAL Estúdio de los diferentes parámetros que afectan al proceso de producción de bioetanol. Para ello se centró en un período de experimentación, donde a partir de los diferentes experimentos realizados se comparan los resultados con las predicciones teóricas previamente consultadas 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Obtener bioetanol mediante el proceso de la destilación a partir de la fermentación.  Analizar los factores que afectan al proceso en cuanto al rendimiento y duración.  La evaluación económica del proyecto  Aprovechar la gran producción de papa en la región; para desarrollar un producto a nivel industrial.  El diseño de una planta de producción de bioetanol.

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1.2 JUSTIFICACIÓN Una característica de los productos agrícolas como la papa es que son voluminosos. Al poseer este producto una demanda inelástica ,un exceso de oferta causa una caída brusca en los precios, de manera que el agricultor siempre se ve afectado y muchas veces no recibe un precio justo por sus cosechas. Es por eso que se presenta este proyecto como alternativa al mal aprovechamiento de este recurso papa y darle así un valor agregado mediante la forma de bioetanol, para que pueda ser orientado para el mercado de biocombustibles o para el mercado de bebidas alcohólicas

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2. MARCO TEORICO 2.1 MATERIA PRIMA: LA PAPA La papa es una planta alimenticia que procede de las culturas Pre - Incas e incas. En el territorio peruano se encuentra la mayor cantidad de especies de papa conocidas en el mundo. Actualmente en el Perú, es el principal cultivo del país en superficie sembrada y representa el 25% del PBI agropecuario. Es la base de la alimentación de la zona andina y es producido por 600 mil pequeñas unidades agrarias [32]. El Perú es e! país con mayor diversidad de papas en el mundo, al contar con 8 especies nativas domesticadas y 2,301 de las más de 4,000 variedades que existen en Latinoamérica. Además, nuestro país posee 91 de las 200 especies que crecen en forma silvestre en casi todo nuestro continente (y que generalmente no son comestibles). La papa es un tubérculo de consumo popular, adaptado a diferentes condiciones climáticas y de suelos de nuestro territorio. Sin embargo, los mejores rendimientos se logran en suelos franco arenosos, profundos, bien drenados y con un Ph de 5,5 a 8,0. 2.1.1HISTORIA DE LA PAPA La papa es una planta alimenticia que ha estado vinculada con las culturas más remotas de nuestra historia. Los primeros habitantes del Perú (cazadores, recolectores, nómades) colectaron tubérculos de especies silvestres que se encuentran ampliamente distribuidas en nuestro territorio. Hace 10,000 u 6.000 años, cuando se inició la agricultura, en la "chacra primitiva" se sembró diferentes especies de papas silvestres que se cruzaban entre ellas. A través de los años, el agricultor seleccionó híbridos que producían tubérculos más grandes, menos amargos y mejor adaptados a las diferentes condiciones de suelos y climas de tos Andes peruanos [32]. Las evidencias arqueológicas que indican que la papa era un alimento que formaba parte de la dieta de los antiguos peruanos son los cerámicos de las culturas Moche (siglos I-VI) y Chimú (siglos IX - XIII),

10

Los restos de tubérculos más antiguos se encontraron en tumbas de la costa que tienen una antigüedad de 7.000 años. Algunos huacos indican que. Desde tiempos muy antiguos, los peruanos deshidrataron la papa para consumirla en forma de "chuno", "moraya" o "tunta". De esta manera, aprovecharon y conservaron los tubérculos amargos.

Figura Nº2.1 huacos en forma de papa

Fuente: ANICOLSA Productos Agroindustriales

Cuando los españoles invadieron el Perú, la papa era una planta altamente evolucionada al igual que las técnicas agrícolas para su producción. 2.1.2 CLASIFICACIÓN Y MORFOLOGÍA La papa forma parte de una familia muy numerosa de especies que se agrupan en categorías según su grado de semejanzas

11

Género; Solanum Familia: Solanáceas Especie: Solanum Tuberosum

Figura Nº 2.2 Clasificación de la papa Fuentes: Gallegos et al (2002)

La planta de papa es de naturaleza herbácea y presenta tubérculos (tallos subterráneos), los cuales se desarrollan al final de los estolones que nacen del tallo principal. Los tallos aéreos son de sección angular, y entre las axilas de las hojas y los tallos se forman ramificaciones secundarías.

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2.1.3 VARIEDADES DE PAPA EN EL PERÚ En el campo, en el mercado o en la casa las variedades se identifican de una manera práctica de acuerdo a su origen, al color externo del tubérculo y a la manera principal de usa

Cuadro 2.1 Variedades de papa en el Perú Fuente: Capac Perú

VARIEDADES NATIVAS Se siembran en la sierra especialmente en las comunidades campesinas localizadas a partir de los 3,000 msnm. Se siembran mezcladas. La mezcla es una excelente manera de evitar o reducir la diseminación de plagas o enfermedades y una adecuada estrategia para asegurar le producción de alimentos en caso de ocurra sequía, heladas, etc. Algunas

variedades

nativas

se

siembran

individualmente

para

comercialización por ser de muy buena calidad culinaria (harinosas) o para su uso en forma de chuño o moroya (papas amargas)

13

Figura N° 2.3 Papas nativas Fuente: INIA

En el Perú existe un gran número de variedades nativas. Estas presentan una enorme diversidad de características y se les reconoce como recurso genético valioso para la aumentación del futuro 2.1.4 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS. Dentro de los componentes nutritivos el que se encuentra en mayoría es el agua, que constituye alrededor del 80% del total. Le siguen los carbohidratos que constituyen el 16-20%, entre los que hay que destacar el grupo de los almidones que son polisacáridos complejos que se absorben como glucosa previa hidrólisis enzimática La fibra alimentaría representa 1-2% del total de la papa y se encuentra preferentemente en la piel. La concentración de azucares sencillos es baja siendo los más importantes la glucosa, fructosa y sacarosa. Es importante controlar la concentración de azucares de la papa con objeto de prevenir las reacciones de pardeamiento no 14

enzimático o reacciones de Maillard. Este tipo de reacciones indeseables puede aparecer cuando se alcanzan concentraciones del 2% de azucares reductores Para ello es fundamental controlar la temperatura de almacenamiento. Si se reducen las temperaturas de almacenamiento para evitar la germinación por debajo de 10 °C se reducen las velocidades de las reacciones de forma desigual, generándose tubérculos dulces y con una mala textura. Si se mantienen las temperaturas entre 15-20°C se produce disminución del contenido de azucares. Las proteínas son los nutrientes más abundantes después de los carbohidratos, constituyendo el 2% del total, asentándose mayoritariamente en el córtex (zona inmediatamente debajo de la piel) y la medula (zona central). Destacan las albúminas (49%) y globulinas (26%) como las fracciones proteicas más abundantes, seguidas de prolaminas (4,3%) y glutelinas (3,3%). Asimismo destaca la presencia de gran cantidad de enzimas y aminoácidos libres cuyas concentraciones dependen de la forma de cultivo y almacenamiento. Los Iipidos no tienen importancia desde un punto de vista cuantitativo (0,1%) y se encuentran mayoritariamente en la piel. Existe gran cantidad de vitaminas hidrosolubles, tales como la vitamina C y algunas del complejo B. También la papa es rica en minerales, los cuales constituyen el 1% del total de la papa, destacando el potasio como elemento mayoritario. En lo que se refiere a los componentes no nutritivos resaltan los pigmentos, que son carotenoides responsables del calor de la papa de color y las clorofilas que se pueden hacer patentes en el caso de papas expuestas al sol Además, existen ácidos orgánicos tales como cítrico, oxálico, fumárico y málico que, además de regular la acidez de la savia de la papa, contribuyen al aroma y sabor. Existen algunos gíicósidos tóxicos, siendo el más importante la asólamina, constituida por el alcaloide solanidina que se encuentra unido a sendas moléculas de glucosa, galactosa y ramnosa. La concentración en condiciones normales es de 50-100 mg/100g, pero cuando las papas se exponen al sol se pueden alcanzar concentraciones tóxicas (=200 mg/100g).

15

2.2 ALMIDÓN El almidón es un polímero de elevado peso molecular formado por una sucesión de moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces glucosídícos α -1,4 y que se ramifica en determinados puntos do la cadeoa mediante enlaces α -1,6. Estos enlaces dan origen a dos polímeros distintos, la amilosa y la amilopectina, que a su vez forman los granos de almidón. Los granos de almidón están formados por amilosa en su parte interior y amilopectina en sus capas más externas. La amilosa es un polímero predominantemente lineal constituido por enlaces α -1.4 que adopta una disposición helicoidal, mientras que la amilopectina es un polímero muy ramificado formado por un número mayor de unidades de glucosa. El almidón es el principal polisacárido de reserva de los vegetales, se encuentra principalmente en semillas, frutos, legumbres, tubérculos y cereales. El almidón se sintetiza a partir de la glucosa generada en los procesos de fotosíntesis y se almacena en los amiloplastos. El contenido relativo de amilosa y amitopectina, así como las características de los granos, varía según la fuente del almidón [25]. . 2.2.1 AMILOSA Es un polímero de glucosa que contiene de 1 000 a 4.000 unidades de éste monomero, tiene por tanto un peso molecular de 200.000 - 800.000 daltons (Unidad de masa atómica equivalente a la doceava parte de la masa de un átomo de carbono -12), valor que varía no sólo según la especie de planta, sino también dentro de la misma especie y depende del estado de maduración. Cada unidad de glucosa está unida a la próxima por un enlace glucosidico α -1,4[19]. Generalmente, es un polímero lineal aunque se cree que solamente para una parte de las cadenas, siendo ligeramente ramificado el resto. Cuando se lixivia el almidón para separar la amilosa calentando ligeramente por encima de la temperatura de gelificación del almidón, la amilosa solubilizada es esencialmente lineal

16

AMLOSA. Polímeros lineal de α –D glucosa unido por enlace α -1.4.

17

Figura N° 2.4 Estructura química de las moléculas que forman el almidón. Fuente: Bioquímica de los Alimentos

TIPO Maíz

Amilopectina

amilosa

TAMAÑO

% 73

% 23

5Mena – 25

18

Maíz amilace

30 - 45

55 - 8O

5 – 25

Papa

78

Í2

5 – 100

Arroz

83

17

2 – 55

Yuca

82

19

5 – 35

Maíz céreo

99 - 100

0 -1

5 – 25

Sorgo

99 - 100

Trigo

76

0 -1

6 – 45

24

11 – 41

Cuadro 2.3 Características de algunos almidones comunes Fuente: INIA

La naturaleza lineal y de gran longitud, confiere a la amllosa algunas propiedades únicas, por ejemplo, su capacidad para formar complejos con yodos, alcoholes o ácidos orgánicos Estos complejos se llaman clatratos o compuestos de inclusión helicoidal

A

temperatura ambiente, la cadena de moléculas de glucosa adopta una conformación en espiral cuyas hélices permiten albergar en su interior una molécula de yodo Cuando se trata de la amilosa con yodo, disuelto en una disolución de yoduro potásico, el yodo se ubica en las hélices, formando un complejo amilosa - yodo que tiene un color azul negruzco Si eí complejo se calienta se desintegra transitoriamente la espiral de amilosa y el yodo deja de teñirla [19]. 2.2.2 AMILOPECTINA Es un polisacárido cuyas cadenas principales son restos de glucosa unidos en enlace α-1.4, como en la amilosa. y que presentan esporádicamente ramificaciones α -1,6, localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 mil iones de daltons. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes [2] La consecuencia de los enlaces α -1,6 es la formación de una molécula ramificada que al igual que la amilosa, tiene un solo grupo funcional [19]. 2.3 TIPOS DE HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN

19

La principal inconveniente pana la producción de etanol a partir de almidón radica en que la levadura no produce enzimas amilasas y no es capaz de fermentar el almidón, por consiguiente es necesario realizar una sacarificación previa. La sacarificación se puede realizar por dos métodos: uno químico y uno de conversión enzimática. 2.3.1 HIDRÓLISIS QUÍMICA El almidón puede ser hidrolizado por ácidos como el ácido clorhídrico (hidrólisis acida), llegando a una conversión parcial del almidón a D - glucosa Este método es utilizado para

preparar jarabes de glucosa a

partir de suspensiones que contienen 20%(p/p) de almidón a pH 2 y a una temperatura de 140°C [16]. Tras el tratamiento, se neutraliza y se recupera el almidón no hidrolizado por filtración [18]. Durante la reacción, el ácido penetra libremente por las partes amorfas del grano de almidón e hidroliza los enlaces glucosidicos. El ácido no puede penetrar por las áreas cristalinas, quizás a causa de la doble hélice, permaneciendo por ello intactas. El efecto principal del ácido es reducir el peso molecular de las moléculas de almidón, dejando intacta la estructura cristalina del grano [18]. Esta sacarificación química presenta serios inconvenientes, tales como: un bajo rendimiento en la producción de etanol, los residuos líquidos que quedan de la hidrólisis no son utilizados como alimento para el ganado y por último requiere un mantenimiento costoso a causa del mayor deterioro de las instalaciones por corrosión. Por lo anterior, los métodos enzimáticos se han convertido en una buena alternativa. 2.3.2 HIDRLISIS ENZIMÁTICA La hidrólisis enzimática ha desplazado a la hidrólisis acida en los últimos 30 años debido a que se dispone de nuevas enzimas. Hoy en día la mayor parte de la hidrólisis dé almidón se realiza usando enzimas, ya que esta técnica presenta ventajas como: control de la formación de productos no deseables y mayor flexibilidad del producto.

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En la naturaleza existe una amplia variedad de enzimas responsables de la hidrólisis del almidón, son las denominadas enzimas amiloliticas o amitasas. Su acción da lugar a oligosacáridos, maltosa y finalmente glucosa [25] Las enzimas amiloliticas pueden clasificarse de diversas formas. Por ejemplo, según el tipo de substrato y el producto que originan se dividen en α -amilasas, β-amilasas. Glucoamilasas,

pululanasas,

isoamilasas,

α-glucosidasas

y

ciclodextrin

glicosiltransferasas. Desde un punto de vista funcional se pueden agrupar en 4 grupos básicos: endoamilasas, axoamilasas, enzimas desramificantes y transferasas Las endoamiiasas degradan los enlaces glicosídicos α -1,4 que se encuentran en el interior de la molécula de amilosa y amilopectina: en este grupo destacan las α-amilasas que degradan el almidón de forma aleatoria generando oligosacáridos de longitud variable. Las exoamilasas hidrolizan enlaces α -1.4 desde el extremo no reductor de la molécula, generando productos de bajo peso molecular. En este grupo se incluyen las β-amilasas que generan disacáridos de glucosa (maltosa), las α-glucosidasas y las glucoamilasas que generan residuos de glucosa. Las enzimas desramificantes, que engloban a pululanasas e isoamilasas, son enzimas que hidrolizan exclusivamente los enlaces α -1,6. Las pululanasas. Degradan los enlaces α -1.6 de glucógeno, amilopectina y pululano (polisácarido extracelular producido por Aureobasidium pllulans) [26] α - AMILASA Cataliza la hidrólisis al azar de los enlaces α -1,4 glucosídicos de la región central de la cadena de amilosa y amilopectina, exceptuando las moléculas cercanas a la ramificación, obteniendo como resultado maltosa y oligosacáridos de varios tamaños [11]. Esta enzima tiene un peso molecular de 50.000 Daltons, es estable a pH de 5.5 8.0 con una actividad óptima a 5.9. Las a -amilasas son enzimas dependientes de calcio, y aunque el catión no esté integrado en el centro activo de la enzima, se encuentra fuertemente unido a la enzima y sólo pueden ser removidos a pH bajos por el uso de agentes quelantes.

21

La completa remoción del calcio conlleva a una pérdida total de actividad. Se cree que el Ca*2 estabiliza la conformación global de la enzima, encontrándose hasta 10 iones por molécula de enzimas [14]. La importancia radica en que mantiene la molécula de la enzima en la configuración óptima para generar una máxima actividad y estabilidad. A menudo se nombra la α - amilasa como enzima licuante, debida a su rápida acción para disminuir la viscosidad de las soluciones de almidón [31]. La actividad de la enzima se determina cualitativamente mediante la disminución de la capacidad de la solución de almidón para formar el color azul característicos con el yodo, o midiendo la disminución de la viscosidad de la suspensión de almidón [14]. Las principales aplicaciones de las enzimas extracelulares que degradan el almidón consisten en la conversión del almidón en jarabes que contienen glucosa, maltosa y oligosacáridos, en la producción de azúcares fermentables en cervecería y en la obtención de bebidas alcohólicas y en la modificación de la harina de panadería. Entre las enzimas comercialmente utilizadas se destacan las alfa amilasa de Bacillus licheniformis, BacHIus amyloliquefaáens y Aspergillus oryzae [27]. Entre los microorganismos que producen α - amilasa, se encuentran tanto bacterias como hongos, tales como Bacillus subtHis, B. cereus, B. amyloliquefaciens, Pseudomonas. Proteus, y Serratia; algunos géneros de hongos como Aspergillus, Penicillium, Cephalosporium, y Mucor [11] Se han obtenido enzimas termoestables a partir de BacHIus subtBis y BacillusUcheniformis, permitiendo llevar a cabo la sacarificación a altas temperaturas, acelerando el proceso y minimizando la contaminación microbiana [9].

β- AMILASA

22

La β -amilasa ó α -1,4 glucan-maltohidrolasas es una exoenzima que ataca los enlaces α -1,4 glucosídicos en la parte externa de la cadena de almidón. La β amilasa separa unidades de maltosa a partir de los extremos no reductores de esta por hidrólisis alterna de enlaces glucosídicos. Las β amilasas atacan la amilosa solo desde un extremo a la vez, y a causa de ello, son mucho menos efectivas que las a -amilasas [3]. Debido a que esta enzima está imposibilitada para hidrolizar los puntos ramificados α -1.6 en la molécula de almidón, los productos finales de la acción sobre el sustrato son maltosas y dextrinas, formándose pocas cantidades de maltotriosa y glucosa [22]. Las β -amilasas contienen un grupo sulfidrílo esencial para la actividad enzimàtica, que se lleva acabo de forma óptima en un rango de pH entre 4 y 5. La actividad de la enzima se analiza mediante métodos colorimétricos que miden la cantidad de azúcares reductores liberados a partir del almidón. Estas enzimas están presentes en gran número de bacterias Gram positivas formadoras de esporas [15]. Algunos microorganismos productores son: Bacillus polymyxa, B. cereus, Streptomyces sp. Y Rhizopus japónicas. Aunque el rendimiento en las cepas silvestres es generalmente bajo, se han descubierto mutantes que producen 200 veces más enzimas que la cepa silvestre [11] Las (β -amilasas se obtienen generalmente de plantas. Los estudios basados en la producción microbiana de |3-amilasa no son muy abundantes ya que únicamente un número reducido de microorganismos es capaz de producir este enzima. Destacan como productores de (3-amilasa las bacterias del género Bacillus, Pseudomonas, Streptomyces y Clostridium sp. [29]. GLUCOAMILASAS Las glucoamilasas o α-1.4-glucan-glucohidrolasas son enzimas carbohidrolasas no específicas, de acción externa, rompen enlaces glucosídicos α-1.3, α-1,4 y α-1.6, generando glucosa a partir de los enlaces terminales no reductores de la cadena de almidón, por tanto son enzimas sacarificantes.

23

Sin embargo, la glucoamilasa es incapaz de hidrolizar el almidón por completo a glucosa; ya que la ruptura requiere la participación de una enzima de acción interna. La glucoamilasa puede ser separada en dos fracciones glucoamilasa I y glucoamilasa II. La glucoamilasa I posee alta actividad desramificante, la cual se acelera en presencia de a -amilasas, por otro lado la glucoamilasa II posee una baja actividad desramificante [9]. Las

glucoamilasas

frecuentemente

denominadas

amiloglucosidasas,

son

producidas por hongos como Aspergillus niger. Además siempre contienen cierta actividad transglucosidasa, la cual cataliza la reacción reversa, que conduce a la polimerización de la glucosa a maltosa [4]. PULULANASA La pululanasa es una enzima desramificante que actúa sobre los enlaces α - 1,6 de la amilopeptina liberando como único producto la maltosa. Son utilizadas para mejorar la sacarificación, elevando el rendimiento de la liberación de glucosa [23]. Los enzimas desramificantes (isoamitasas y pululanasas) son producidas por una amplia variedad de especies. Las isoamilasas se encuentran en bacterias, levaduras y plantas, mientras que las pululanasas, generalmente, son producidas por plantas superiores

y

por

microorganismos

mesófilos

tales

como

Klebsiella,

Escherichia. Streptococcus, Bacillus y Streptomyces [13] En general, los microorganismos son los principales productores de enzimas amilolíticos con aplicación industrial. En concreto las bacterias del género Bacillus producen las α -amilasas de interés comercial mientras que el hongo Aspergillus niger es el productor de las glucoamilasas que se utilizan en la degradación del almidón. En la actualidad, la demanda de amilasas termoestables está aumentando debido a que la realización de los procesos de hidrólisis a elevadas temperaturas minimiza el riesgo de contaminación microbiològica y reduce el tiempo de reacción [29]

24

2.4 OPERACIONES BÁSICAS Y QUÍMICAS El almidón es uno de los polisacáridos más abundantes que existen en la naturaleza. Es una fuente de energía ubicua y fácilmente accesible ya que las principales fuentes de almidón son los granos de cereales, legumbres y tubérculos Los usos comerciales y tecnológicos del almidón son diversos y numerosos. Una gran proporción del almidón se destina para fines alimentarios. El almidón se adiciona a refrescos, salsas, helados, alimentos precocinados o infantiles, etc., para utilizarlo como estabilizador de emulsiones, agente gelificante o sustituto de grasas. En general, el almidón mejora las propiedades de los alimentos, modificando su estructura y consistencia, además de ser fuente de numerosos oligo-, di- y monosacáridos [35] 2.4.1 PROCESO DE HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN En el procesado del almidón se distinguen dos etapas fundamentales, la licuefacción y la sacarificación En la licuefacción se transforman los granos de almidón parcialmente insolubles en una solución soluble de dextrinas mediante la utilización de α-amilasas y elevadas temperaturas. En la sacarificación se obtienen azúcares de bajo peso molecular (glucosa, maltosa o mezclas) a partir de les oligosacáridos o dextrínas. En este paso se utilizan principalmente glucoamilasas termosensibles. Por lo que se deben modificar el pH y la temperatura de los reactores industriales. También se adicionan otros enzimas amíloliticos como β-amilasas o pululanasas que terminan de hidrolizar tos polisacáridos generados durante la degradación del almidón. Como se observa, las condiciones de trabajo están limitadas por las propiedades de cada enzima (α-amilasas y glucoamilasas), ya que actúan en condiciones de pH y temperaturas diferentes. Estas limitaciones incrementan los costes, disminuyen la eficiencia del proceso y la calidad de los productos. La eficacia de estos procesos mejoraría con el uso de glucoamilasas termoestables ya que el proceso de hidrólisis se realizarla en un solo paso [37].

25

El objetivo del procesado del almidón para fines alimentarios es obtener jarabes de glucosa, maltosa o elevada concentración de fructosa, por lo que las etapas posteriores de purificación incluyen la eliminación de las proteínas, las grasas y el color mediante filtración o purificación con carbón activado y la isomerización de la glucosa a fructosa [10]. Para la producción de bioetanol. Tras la hidrólisis para liberar tos azúcares de la materia vegetal, es necesario realizar una etapa de fermentación que es efectuada por las levaduras.

Figura Nº 2.4 Diagrama de flujo de obtención de alcohol etílicoapartir del almidon

2.4.2 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA La palabra fermentación se deriva etimológicamente de la palabra latina fervere, que significa ebullición o burbujeo y fue aplicada a la transformación que experimentaba el mosto de uva al convertirse en vino y durante el cual se producía gran cantidad de anhídrido carbónico a través de todo el líquido, por los que le daba la impresión de que se encontraba en ebullición

26

La fermentación alcohólica se define como el conjunto de reacciones químicas en ausencia de oxígeno, que sufre una sustancia orgánica de origen vegetal libre de nitrógeno, para convertir azucares en etanol y dióxido de carbono, entre ellas están los hidratos de carbono o sus derivados, por medio de ciertos microorganismos (bacterias, bacilos, levaduras o mohos), y que generalmente van acompañadas de un desprendimiento gaseoso y producción de energía. [20] Desde la antigüedad, han sido conocidos los efectos de la fermentación alcohólica, donde se despertó gran interés en las causas que la originaban. Las fermentaciones tienen lugar cuando las condiciones ambientales permiten la interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles Las fermentaciones han desempeñado un papel vital en el desarrollo del hombre desde los tiempos más remotos hasta la época actual. Los procesos de fermentación tienen como fin estimular la multiplicación de los microorganismos, ya que sus productos son muy deseados Proceso de fermentación. Los procesos empleados en la fabricación de alcohol etílico (etanol) por fermentación, dependen de la naturaleza de la materia prima. Las materias sacaroideas requieren por lo general de algún tratamiento o a veces de ninguno, mientras que las materias celulósicas o amiláceas deben ser hidrolizadas a azúcares fermentables antes de que las bacterias actúen sobre ellas El éxito en cualquier proceso, depende de la eficacia del tratamiento preliminar, de la concentración del azúcar, del pH y de la temperatura óptima. La transformación de la glucosa en etanol por acción de microorganismos se produce a través de una secuencia de reacciones que pueden resumirse en:

Esta es la fórmula típica de la fermentación alcohólica, la cual fue desarrollada por Gay-Lussac; quien describe la conversión de una molécula de glucosa en dos moléculas de alcohol y dos de dióxido de carbono con producción de 26

27

calorías. Gay - Lussac obtuvo 23 partes de glucosa, 22 de dióxido de carbono y 23 de alcohol, (o cual índica un rendimiento aproximado de 50% de alcohol y 50% de dióxido de carbono El rendimiento teórico de la fermentación según e! esquema de Gay-Lussac es: por 100 g de glucosa se obtendría 48.90% de dióxido de carbono y 51.10% de alcohol etílico. Sin embargo, el rendimiento práctico que se alcanza en el proceso siempre es menor que el teórico, ya que parte del azúcar presente inicialmente es usado para la nutrición y reproducción de los microorganismos y además, porque siempre se forman, aunque en pequeñas cantidades, algunos productos secundarios, tales como los aceites fusel {alcohol n-propitico, isopropilico: nbutilico), ácido succínico, glicerina, ácido láctico, entre otros. La fermentación del mosto, por la que ocurre el desdoblamiento del azúcar en los productos antes mencionados, comprende una etapa aeróbica, en la que se permite la aireación para la reproducción de los microorganismos, y una etapa anaerobios, en la que se elimina el suministro de oxígeno y se logra la fermentación principal con la producción de etanol y

Variables que influyan en la Fermentación El proceso de fermentación alcohólica es afectado por algunas variables que influyen

específicamente

sobre

el

crecimiento

y

desarrollo

de

los

microorganismos que en él hacen parte. Los principales factores son la temperatura, la concentración inicial del azúcar, el pH. y los nutrientes, además de la concentración alcohólica. Respecto a la temperatura, la velocidad óptima de fermentación se obtiene cuando ésta oscila entre 25 – 35°C; temperaturas en las cuales las pérdidas de etanol por evaporación se reducen al mínimo. La concentración inicial de azúcar en la masa de reacción, determina los siguientes factores: 1.

Las

altas presiones

osmóticas producidas por soluciones

azucaradas (Más del 22% en peso) pueden inhibir el crecimiento celular en las fases iniciales de la fermentación. 2.

Las altas concentraciones de etanol (superiores al 12-14% en

28

peso) destruyen las levaduras antes que se complete la fermentación, pero la bacteria es más resistente a estas. La influencia del pH en la masa fermentable es algo compleja y no se pueden hacer generalizaciones. Sin embargo, en la literatura se recomienda un intervalo entre 4.5 – 6.5 para obtener mejores resultados. La influencia de la concentración inicial del sustrato, la clase y su composición química, influyen notablemente en el crecimiento celular así como e! rendimiento en la fermentación. Los nutrientes o las sustancias asimilables por los microorganismos, Que contribuyen a su crecimiento y desarrollo, ejercen también su influencia en el proceso de fermentación, en el rendimiento del alcohol, en la eficiencia y la velocidad. 2.5 MICROORGANISMO USADO EN LA FERMENTACIÓN: SACCHAROMYCES CEREVISIAE En la industria se utiliza la levadura Saccharomyces cerevisiae, al ser considerada como la mayor productora de etanol a nivel mundial. Este hecho se evidencia en un sin número de atributos que para tal fin presenta esta levadura, como por ejemplo su capacidad de respiración tanto aeróbica como anaeróbica, y la utilización de sustratos como glucosa, fructuosa, galactosa, maltosa, entre otros (Turte y Oliver, 1991) Saccberomyces cerevisiae es uno de los microorganismos más atractivos para trabajar, se ha comprobado a través de la historia que no es patógeno, ya que se ha utilizado en las industrias alimentarias y ha sido clasificado como un organismo GRAS (Generalfy Recognized As Save) (Ostergaard et al., 2000). Así mismo, posee un gran potencial para Ja producción de etanol fermentando la glucosa, soportando altas concentraciones de la misma, logrando altos niveles de producción y rendimiento [12]. 2.5.1 MORFOLOGÍA Es un hongo unicelular levaduriforme que presenta células alargadas, globosas, elipsoidales con gemaciones o blastoconidios multilaterales de 3-10 x 4,5-1 µm que al microscopio se ven refringentes. Presenta ascos con hasta cuatro ascosporas esféricas o elipsoides y de pared lisa en su interior. Las colonias en 29

agar Sabouraud son cremosas, blandas, de color crema o blanco, con apariencia húmeda y brillante y con bordes irregulares [37]. 2.5.2 REPRODUCCION Su reproducción puede ser asexual por gemación. Cuando las condiciones son adversas la mayor parte de las levaduras pueden reproducirse sexualmente generando ascosporas. Durante la gemación, la célula hija inicia el crecimiento formando una yema en la célula madre, posteriormente ocurre la división nuclear, la síntesis de la pared y finalmente la separación de las dos células [37]. 2.6 BIOETANOL Se denomina bioetanol al alcohol etílico deshidratado (99,4 % de pureza) utilizado en motores de ciclo de Otto que sustituyen a la nafta en forma parcial o total. Estos alcoholes tienes mayor octanaje, debido al alto contenido de oxígeno. Se puede obtener de las siguientes fuentes:  Materias ricas en sacarosa, como la caña de azúcar, la melaza u el sorgo dulce.  Materias ricas en almidón, como los cereales (maíz, trigo, cebada, etc.) y los tubérculos (yuca, camote, patata, malanga, etc.)  Materias ricas en celulosa como la madera y los residuos agrícolas. Para poder utilizar el bioetanol como combustible puro (E100) se necesita llevar a cabo algunas modificaciones dentro del motor. Estas son las siguientes:  Aumentar la relación de compresión.  Variar la mezcla de combustible/aire.  Bujías resistentes a mayores temperaturas y presiones.  Conductos resistentes al ataque de alcoholes.  Se debe agregar un mecanismo que facilite el arranque del frio. En el único país donde se ha llegado al uso de este modelo ecológico de motor, que funciona con el E100, es en Brasil. En este país se viene utilizando desde hace 20 años y el número de vehículos ecológicos asciende a unos cuatro millones 30

2.6.1 ETANOL El Etanol o alcohol etílico es un compuesto líquido, incoloro, volátil, inflamable y soluble en agua cuyas moléculas se componen de carbono, hidrógeno e hidroxilos (

).

El Etanol se produce a partir de 3 principales materias primas: Sacarosas: Que se encuentran en la caña de azúcar, la melaza, el sorgo dulce, etc. La caña de azúcar es una de las materias primas más atractivas para la elaboración de etanol, debido a que los azúcares se encuentran en una forma simple de carbohidratos fermentables. Se estima que de una tonelada de melaza se produce 230 litros de alcohol. Además, con una tonelada de caña de azúcar se produce entre 30 y 40 kg. de melaza, que a su vez generaría entre 6,9 y 9,2 litros de alcohol. Almidones: Que se encuentran en cereales (maíz, trigo, cebada, etc.) y tubérculos (yuca, camote, papa, etc.). Los almidones contienen carbohidratos de mayor complejidad molecular que necesitan ser transformados en azúcares más simples mediante un proceso de conversión (sacarificación), introduciendo un paso adicional en la producción de etanol, con lo que se incrementan los costos de capital y de operación. No obstante, existen algunos cultivos amiláceos como la yuca, que pueden ser desarrollados con una

mínima cantidad de insumos y en tierras

marginales donde generalmente no se desarrollan otras especies. Celulosa: Que se encuentra en la madera, residuos agrícolas y forestales. Las

materias

primas ricas en celulosa son las más abundantes, sin embargo la complejidad de sus azúcares hacen que la conversión a carbohidratos fermentables sea difícil y costosa.

31

Es importante destacar, que la producción mundial de celulosa asciende a 100 mil millones de Tm por año, de los cuales se estima que sólo es utilizado el 11%. Etanol Principalmente Usado como Combustibles A nivel mundial el etanol es usado principalmente como:  Combustibles: ya sea para mezclar o reemplazar el petróleo y derivados.  El 65,4% de producción mundial de etanol se usa como combustibles.  Insumo en la industria procesadora: dado que el 21% de la producción mundial se destina a las industrias de cosméticos, farmacéutica, química, entre otras.  Insumo en la elaboración de bebidas: que utiliza alrededor del 13% de la producción mundial.  Cabe destacar que, la producción mundial de alcohol destinada al uso de encuentra mayormente subsidiada. 

En el Perú la producción de etanol se destina principalmente a la elaboración de bebidas, así como en la industria química y cosméticos.

2.6.2 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL ETANOL Además de usarse con fines culinarios (Bebida alcohólica), el etanol se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales. Es un buen disolvente, puede utilizarse como anticongelante. Se emplea como combustible industrial y doméstico. En el uso doméstico, se emplea el alcohol de quemar. Éste además contiene compuestos como la piridina o el metanol, que impiden su uso como alimento, ya que el alcohol para consumo suele llevar impuestos especiales. En algunos países, en vez de etanol se utiliza metanol como alcohol de quemar.

32

En Brasil se añade etanol a la gasolina para bajar la importación de petróleo, dando lugar a la oleonafta. Este país es uno de los principales productores (con 18 mil millones de litros anuales), con esto reducen un 40 % de sus importaciones de crudo. Esta última aplicación se extiende también cada vez más en otros países para cumplir con el protocolo de Kyoto. Estudios del Departamento de Energía de USA dicen que el uso en automóviles reduce la producción de gases de invernadero en un 85%. En países como México existe la política del ejecutivo federal de apoyar los proyectos para la producción integral de etanol y reducir la importación de gasolinas que ya alcanza el 60 %. En el caso de los vinos, la química de la fermentación es la derivación del dióxido de carbono del aire que penetra las hojas del viñedo y luego es convertido en almidones y sus derivados. Durante la absorción en la uva, estos cuerpos son convertidos en glucosas y fructosas (azucares). Durante el proceso de fermentación, los azucares se transforman en alcohol etílico y dióxido de carbono de acuerdo a la fórmula C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2

33

Etanol

ﾧ General Nomenclatura IUPAC n/d Fórmula

CH3-CH2-OH

semidesarrollada Fórmula estructural

Ver imagen

Fórmula molecular

C2H6O

Número CAS

64-17-5 Propiedades físicas

Propiedades

Estado de agregación

Líquido

Del etanol.

Apariencia

Incoloro

Densidad

810 kg/m3; (0,810 g/cm3)

Masa molecular

46,07 uma

Punto de fusión

158.9 K (-114.25 °C)

Punto de ebullición

351.6 K (78.45 °C)

Temperatura crítica

514 K (240.85 °C)

Presión crítica

63 atm.

Estructura cristalina

n/d

Viscosidad

n/d

Índice de refracción

n/d

Propiedades químicas Acidez (pKa)

15,9

Solubilidad en agua

Miscible

KPS

n/d

Momento dipolar

n/d D

Termoquímica ΔfH0gas

-235.3 kJ/mol

ΔfH0líquido

-277.6 kJ/mol

0

ΔfH sólido

n/d kJ/mol

S0gas, 1 bar

n/d J·mol-1·K-1

S0líquido, 1 bar

161.21 J·mol-1·K-1

S0sólido

n/d J·mol-1·K-1

E0

n/d Volt

Calor específico

n/d cal/g Etanol

34 General Nomenclatura IUPAC n/d

Cuadro Nº 2.3 Físicas y Químicas

2.6.3 CARACTERISTICAS

Cuadro Nº 2.3 Rendimiento comparativo de Especies para la Producción de Etanol Fuente: FAO

Cuadro Nº 2.4 Características y Propiedades del Etanol Anhidro y las Gasolinas. Fuente: OTERG - MEM

Cadena productiva del Etanol carburante

35

Al obtener los azúcares, a partir de un proceso de fermentación o destilación se obtiene el Etanol hidratado. Para llegar al Etanol carburante, se hace un proceso de deshidratación. Y el alcohol deshidratado está listo para ser mezclado con la gasolina, se puede hacer mezclas del 5% hasta 25% según las normas de uso de cada país. La obtención del Etanol carburante sufre un largo proceso de transformación, por eso, cuando una empresa quiere meterse en este negocio se necesita de grandes inversiones en planta de procesamiento. Y además se necesita disponer de fuentes seguras de abastecimiento de materia prima (integración hacia atrás) e igualmente necesaria la integración hacia delante, donde se asegura la venta del producto. Pues no basta con producir con alta calidad y eficiencia, se tiene que vender lo producido. ¿Cuáles son los principales usos del Etanol? El mercado del alcohol puede subdividirse en tres, de acuerdo a sus destinos fundamentales como: combustible, uso industrial y bebidas. El uso como combustible representa el 61% de la producción mundial, ya sea para mezclar o reemplazar petróleo y derivados, alrededor del 23% se destina a la industria procesadora (cosméticos, farmacéutica, química, entre otras), y el 16% restante se destina a la industria de bebidas. La producción de alcohol destinada al uso como combustible, por lo general se encuentra subsidiada por el impacto positivo del uso del Etanol carburante sobre el medio. Con el uso del Etanol carburante, se tendrá un aumento del octanaje, y por ende de la calidad y la eficiencia del combustible. Del mismo modo, con el reemplazo del plomo y el MTBE, en la mezcla de la gasolina convencional se puede esperar una gran disminución de los efectos contaminantes. En la actualidad, el cuidado del medio ambiente es un tema muy importante en la agenda mundial. Existen preocupaciones reales sobre los daños ambientales causados por el uso del petróleo. El Etanol es un combustible Renovable, por lo tanto, se puede esperar que con el tiempo se aumente la producción sin afectar al medio ambiente. Y el mayor beneficio es la reactivación del agro, para poder producir suficiente Etanol

36

carburante, será necesario aumentar las plantaciones de caña, lo que ayudará a aumentar la oferta de empleo en el campo. Además, al reducir su dependencia del petróleo, seguramente el país mejora su balance comercial reteniendo devisas que antes se destina para la importación de combustible. Otro beneficio importante del uso del Etanol carburante es la reducción del dióxido de carbono emitido por la flota vehicular. Con esto, se puede esperar un impacto positivo sobre el medio ambiente, y en consecuencia en la salud de las personas que habitan las ciudades. Los efectos positivos sobre el medio ambiente se debe a que el Etanol carburante: 

Es un compuesto Biodegradable.



Su combustión produce un efecto oxigenante.



Reduce la emisión de gases tóxicos de los vehículos tradicionales.



Reduce el efecto invernadero.

Todos estos beneficios anteriormente analizados sugieren que la producción y procesamiento del Etanol carburante representan una gran oportunidad de negocio tanto para los productores como para el país en general. Con el uso del etanol carburante, se tendrá un aumento del octanaje, y por ende de la calidad y la eficiencia del combustible en la mezcla de la gasolina convencional se puede esperar una gran disminución de los efectos contaminantes. El etanol es un combustible renovable, por lo tanto, se puede esperar que con el tiempo se aumente la producción sin afectar al medio ambiente. Y el mayor beneficio es la reactivación del agro, para poder producir suficiente etanol carburante, será necesario aumentar las plantaciones de caña, lo que ayudará a aumentar la oferta de empleo en el campo. 2.7 NECESIDAD O NECESIDADES A LAS QUE SATISFACE EL PRINCIPAL Y SUS DERIVADOS Tenemos: 

El alcohol etílico, prime para consumo humano (vodka).



El alcohol anhidro para aditivo de combustible

37



El alcohol carburante (que reemplaza a la gasolina).

Al respecto ya el mundo cuenta con interesantes experiencias: En USA, actualmente, el alcohol etílico, en el programa de gasolinas reformuladas de los Estados Unidos abarca aproximadamente el 31% de gasolinas disponibles -poco más de 2.5 millones de barriles diarios (38,300 millones de galones al año)-. Se están operando 39 estaciones públicas de abastecimiento de etanol; 29 con acceso limitado, y se pensaba abrir otras 113 para el año 2010. Esto significa 181 bombas con combustible reformulado con etanol. En ese tiempo, el etanol se producía en 44 plantas en 21 estados diferentes, y su mercado estaba creciendo.

En menos de 8 años los E.U.A pasaron de una

producción de alcohol carburante de prácticamente “cero” a una producción de casi 7 mil millones de litros al año (datos a 1998). Investigaciones han demostrado que con este programa se ha reducido entre un 10 a 15% las emisiones de gases de efecto invernadero. La utilización de etanol evita la liberación de 12,7 millones de toneladas de carbón al año en Brasil, lo que corresponde al 20% de todas las emisiones por combustibles fósiles del país. La producción del etanol en este país, en gasolina equivalente, es de 215 mil barriles de etanol diarios, lo que equivale a la sustitución de gasolina del 20% del consumo de combustibles en el sector de transporte. Asimismo, Brasil tiene cerca de 4 millones de vehículos que utilizan etanol

anhídrido

exclusivamente. En Canadá se realizan aumentos en las capacidades de producción de alcohol, con vista a incrementar su utilización como combustible en mezclas con gasolina o para la fabricación de ETBE (éter etílico tributílico). En este país se oxigenan las gasolinas con un 10% en volumen. En Francia se invirtieron 500 millones de francos entre los años 1983 y 1986 para realizar investigaciones relacionadas con este tema. Actualmente en el norte y en la región Sudeste de Suecia se están utilizando mezclas del 5% al 10% de ETBE, no se utilizan mayores mezclas por no tener la cantidad suficiente de etanol. Actualmente se consumen 50 mil metros cúbicos por año. Se espera un aumento

38

creciente en los próximos años a más de 300 mil metros cúbicos de etanol. Con estas pruebas se constató una reducción de monóxido de carbono e hidrocarburos de 20 y 28 % respectivamente. La producción anual de alcohol etílico en la UE es de 20 millones de hectólitros, de los cuales 13 millones son de origen agrícola -que puede utilizarse para bebidas- y el resto no agrícola (alcohol de síntesis). El alcohol de origen agrícola se emplea para fabricar bebidas como la ginebra o el "chinchón" español y se extrae de cereales, remolacha y patatas, principalmente.

3. ESTUDIO DEL MERCADO 3.1 DEFINICIÓN DEL MERCADO CONSUMIDOR (A QUÉ SECTORES DE LA POBLACIÓN: SEGMENTO O NICHO)

Los mercados son los consumidores reales y potenciales de nuestro producto. Los mercados son creaciones humanas y, por lo tanto, perfectibles. En consecuencia, se pueden modificar en función de sus fuerzas interiores. Los mercados tienen reglas e incluso es posible para una empresa adelantarse a algunos eventos y ser protagonista de ellos. Los empresarios no podemos estar al margen de lo que sucede en el mercado.

Ámbito de Aplicación del Estudio de Mercado Con el estudio de mercado pueden lograrse múltiples de objetivos y que puede aplicarse en la práctica a cuatro campos definidos, de los cuales mencionaremos algunos de los aspectos más importantes a analizar, como son: El consumidor 

Sus motivaciones de consumo



Sus hábitos de compra



Sus opiniones sobre nuestro producto y los de la competencia.

39



Su aceptación de precio, preferencias, etc.

El producto 

Estudios sobre los usos del producto.



Test sobre su aceptación



Test comparativos con los de la competencia.



Estudios sobre sus formas, tamaños y envases.

Estrategias competitivas genéricas utilizadas: Liderazgo total en Diferenciación: "más por el mismo precio". La empresa trata de diferenciar sus productos y servicios creando características percibidas como únicas e importantes por los consumidores. Estrategias alternativas utilizadas: Estrategias intensivas: Penetración de mercado: ya que se desarrollan estrategias para incrementar las ventas, como son las actividades promociónales, publicitarias, etc. Desarrollo de nuevos productos y servicios en un mercado existente: 1. Se pone en marcha el plan a través de acciones concretas: Como por ejemplo la edificación de la planta en cuestión, la realización de investigaciones, seguimiento, promociones, etc. 2. Se evalúan las oportunidades comerciales: como pueden ser alianzas estratégicas con otras empresas de servicios etc. 3. También trataremos de identificar aquellos deseos que no están siendo debidamente atendidos por nuestros competidores. 4. Se selecciona un mercado objetivo: Este servicio estará dirigido a personas jóvenes de entre 18 y 30 años de edad, pertenecientes a la clase media alta.

40

5. Para esto se dispondrá de una amplia bases de datos de los jóvenes que componen el segmento objetivo. 6. Se desarrolla la mezcla comercial (marketing mix): estos son los instrumentos tácticos y controlables de la empresa, que serán utilizados para influir a los jóvenes a que visiten nuestro complejo.

3.2 LOCALIZACIÓN DEL MERCADO El mercado 

Estudios sobre la distribución



Estudios sobre cobertura de producto en tiendas



Aceptación y opinión sobre productos en los canales de distribución.



Estudios sobre puntos de venta, etc.



La publicidad



Pre-test de anuncios y campañas



Estudios a priori y a posteriori de la realización de una campaña, sobre actitudes del consumo hacia una marca.



Estudios sobre eficacia publicitaria, etc.

Clases de productos de consumo. Las clases de productos de consumo se dividen en cuatro grupos: 1. de conveniencia, 2. De compra, 3. Especiales, 4. No solicitados. Cada clase se basa en la forma que las personas compran los productos. Productos de conveniencia, comprados rápidamente con pequeño esfuerzo.

41

Los productos de conveniencia son productos que un consumidor necesita, aunque no tiene ganas de invertir mucho tiempo o esfuerzo en su compra. Estos productos se compran frecuentemente, requieren poca asistencia o venta, no cuestan mucho, e incluso suelen comprarse por costumbre. Los productos de conveniencia se basan en como los clientes consideran sus productos, no en las características de los propios. Los productos básicos son productos que se compran a menudo, en forma rutinaria y sin mucha meditación; se venden en lugares convenientes como tiendas de comestibles, tiendas de descuento, etc. La marca es importante. Simplifica a los clientes su compra y promueve repetir la adquisición de aquellas marcas que lo satisfacen. Los productos de impulso son aquellos que se compran rápidamente por sentir una fuerte necesidad. Los verdaderos productos de impulsos son artículos que el cliente no había planeado comprar, decide hacerlo cuando los ve; estos deben colocarse donde puedan verse y comprarse, cerca de los mostradores de las cajas o en otras zonas de gran tránsito de una tienda. Los productos de emergencia son aquellos que se compran inmediatamente cuando la necesidad es grande. Los clientes no se preocupan por los precios más elevados que se les cobran, pues los consideran emergencias.

Proceso de comercialización: 1- Planeamiento estratégico: Se realiza el plan para realizar seguimientos, controles de gestión, etc. sirve también para presentar el proyecto ante accionistas o posibles colaboradores.

PASOS

42

Diagnóstico de la situación: se determinan cuáles son nuestras fortalezas, debilidades, y las posibles oportunidades y amenazas que se nos pueden presentar, para saber en qué situación competitiva estamos.

ANÁLISIS FODA:

Factores

FUERZAS

internos

(Imagen corporativa, (ser nuevo en el mercado) rentabilidad, calidad, infraestructura, managment, personal capacitado)

Externos

OPORTUNIDADES

DEBILIDADES

ESTRATEGIA FO:

(Adquirir nuevas Utilizan sus fortalezas tecnologías, recursos para aprovechar posibles humanos calificados, oportunidades. apertura de nuevas sucursales, introducir nuevos productos, Servicios etc.) AMENAZAS

ESTRATEGIA FA:

(Ingreso de nuevos A través de nuestras competidores, productos fortalezas se reducen al sustitutos, quejas, etc.) mínimo las posibilidades de ser impactado por alguna amenaza.

Estudio técnico: se debe determinar el tamaño óptimo del complejo, además de la localización óptima. Se determina la superficie necesaria, altura libre necesaria para la edificación, requerimientos ambientales (temperatura, humedad, iluminación), normativas y reglamentaciones aplicables. Esta planta se ubicara en la ciudad de Huancayo ya que en ese ámbito se cumplen las características del propuesto.

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La localización geográfica se eligió en función de los siguientes criterios: 

Proximidad de los clientes.



Accesibilidad de los clientes a través de los medios de transporte (colectivos, trenes, taxis, etc.),



Nivel de equipamientos, comunicación y accesos.



Disponibilidad de Recursos Humanos



Ayudas fiscales.



Permisos municipales y de consorcios barriales.

Estudio del riesgo: en una economía inestable como la nuestra no alcanza con presentar un completo estudio económico, sino que hay que tener en cuenta aquellos factores macroeconómicos como lo es la inflación, la pérdida del valor de los activos a través de la devaluación, etc. Se determinan hipótesis o pronósticos: así como también estimaciones del costo y del tiempo que tomara implementarlo: Sé prevén también las visitas. 3.3 DEMANDA REAL DEL PRODUCTO (ACTUAL Y PROYECTADA: 5 AÑOS) Según el Plan Referencial de Hidrocarburos 2007 - 2016 - MINEM, se tienen los siguientes datos:

Gráfico N° 3.1: Demanda proyectada de Bioetanol: Fuente: Ran ReferenciaI da Hidrocarburos 2007 – 2016 MINEM.

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Gráfico N° 3.2: Demanda proyectada de Gasolinas: Fuente: Plan Referencial de Hidrocarburos 2007 - 2016 - MINEM.

Cuadro 3.1 Demanda proyectada de Gasolina Fuente: Plan Referencial de Hidrocarburos 2007 - 2016 - MINEM.

(#)EI bioetanol está incluido en el volumen de las Gasolinas. Por lo tanto, según el Plan Referencial de Hidrocarburos 2007 - 2016 se requerirán de 170 mil a 220 mil litros por día de Bioetanol en el País.

3.3.1 PRECIO DEL PRODUCTO (PX) 3.3.1.1 PRECIO DEL PRODUCTO A NIVEL INTERNACIONAL. En el 2008. la producción de alcohol rectificado ascendió a 25 millones de litros, creciendo (20%) en comparación al año anterior. El alcohol rectificado es un alcohol más puro, que. Generalmente, se obtiene en un segundo proceso de destilación. En el Perú, la producción de alcohol se destina, principalmente, a la elaboración de bebidas. Las destilerías peruanas no elaboran alcohol anhidro etanol-combustible. Cuya utilización es como carburante en la mezcla de gasolina con alcohol. Cabe destacar que con la actual capacidad de producción de las

45

destilerías locales, no se podría abastecer en el corto plazo la demanda externa de etanol; ante ello, se requiere de nuevas inversiones para abastecer, en el largo plazo, el mercado exterior. 3.3.1.2 PRECIO PROMEDIO DE EXPORTACION DEL PRODUCTO. Las exportaciones de alcohol etílico sin desnaturalizar se realizaron de manera permanente a partir de 1999, como resultado del inicio de operaciones comerciales hacia el exterior por parte del Complejo Agroindustrial Cartavio S.A. y Quimpac S.A. Entre el 2000 y el 2003 el valor de las exportaciones de etanol se expanden dinámicamente, tras crecer a una tasa promedio de 130% por año, ubicándose en US$ 3,4 millones, reflejando el mayor interés de las empresas locales por atender el mercado exterior. En el 2002, el precio promedio de las exportaciones de alcohol etílico sin desnaturalizar alcanzó su mayor valor, tras ubicarse en ¢US$ 33 por litro, sin embargo en el 2003, el precio promedio retrocedió a similares niveles registrados en años anteriores, al descender a ¢US$ 24 por litro.

Grafico Nº 3.3 Precio Promedio de Exportación de Alcohol Etílico Fuente: Ministerio de producción – Viceministro de industrias

46

3.3.1.3 PRECIO PROMEDIO DE IMPORTACION DEL PRODUCTO. Las importaciones mundiales de etanol en el año 2005 fueron de 51.5 miles de millones de litros, siendo los principales compradores la Unión Europea (39.2%) y los Estados Unidos de Norteamérica. En la Unión Europea, el consumo aumentó 6.5% durante el 2006; y en el mercado estadounidense, el consumo del etanol viene incrementándose tras ser requerido como reemplazo de la gasolina convencional. Además, se proyecta que el consumo total de etanol alcanzaría los 129 miles de millones de litros en el 2016 (140% más de lo observado actualmente). 3.4 INGRESO DEL CONSUMIDOR (Y) 3.4.1 INGRESO DE ETANOL EN EL PERU. En Perú, la demanda de gasolina en el año 2005 fue de 305 millones de galones, equivalente a 1155 millones de litros. Con el 7.8% (requerido mediante normas legales) de etanol en la gasolina, la demanda potencial de etanol sería de 23.8 millones de galones anuales, equivalente a 90 millones de litros

Grafico Nº3.4 producción nacional de alcohol rectificado Fuente: Ministerio de producción – Viceministro de industrias

3.5 PRECIOS DE BIENES SUSTITUTOS (PS)

47

Entre los bienes sustitutos tenemos a los tipos de etanol que se produce a diferentes grados que a continuación se muestra en el cuadro:

Cuadro Nº 3.2 Principales Clases de Alcohol Fuente: PRODUCE

DEL CUADRO SE DEDUCE: 

Precio del alcohol anhidro es un 10% menos que el alcohol impuro.



Precio del alcohol impuro es un 7% menos que el alcohol desnaturalizado.



Precio del alcohol desnaturalizado es un 12% menos que el alcohol neutro.

3.6 GUSTOS Y PREFERENCIAS DEL CONSUMIDOR A nivel mundial el etanol es usado principalmente como: 

Combustibles: ya sea para mezclar o reemplazar el petróleo y derivados. El 65,4% de producción mundial de etanol se usa como combustibles.



Insumo en la industria procesadora: dado que el 21% de la producción mundial se destina a las industrias de cosméticos, farmacéutica, química, entre otras.



Insumo en la elaboración de bebidas: que utiliza alrededor del 13% de la producción mundial.

Cabe destacar que, la producción mundial de alcohol destinada al uso de combustibles se encuentra mayormente subsidiada. En el Perú la producción de

48

etanol se destina principalmente a la elaboración de bebidas, así como en la industria química y cosméticos. Los gustos y preferencias del consumidor lo representaremos en los siguientes gráficos. 3.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE ETANOL COMO COMBUSTIBLE El uso de etanol presenta las siguientes ventajas y desventajas: Ventajas  Se produce a partir de fuentes renovables.  Presenta un elevado índice de octanaje (105), favoreciendo la combustión y evitando el golpeteo.  Produce menos dióxido de carbono que la gasolina, aunque el impacto total depende de los procesos de destilación y la eficiencia de los cultivos.  Genera menos monóxidos de carbono al utilizarse como aditivo en la gasolina. Con el uso de 10% de etanol en la mezcla se puede lograr un reducción de 25% a 30% en las emisiones de CO.  Es menos inflamable que la gasolina y el diesel.  Baja toxicidad  No emite compuestos de azufre.  La combinación de 90% de gasolina y 10% etanol puede ser usado en los vehículos sin ninguna modificación. Desventajas  Presenta menor poder calorífico que la gasolina, por lo que requiere un mayor consumo  Contiene 2/3 de la energía contenida en el mismo volumen  La elaboración de etanol a partir de granos es más caro que la gasolina. Aproximadamente 1.5 veces.  Presenta problemas de corrosión en partes mecánicas y sellos.  En climas muy fríos presenta dificultades para el encendido.

49

 Genera emisiones de óxidos de nitrógeno y aldehídos (contaminantes menores).  Para el uso de una mezcla de 85% etanol y 15% gasolina (E85) se requiere de una adecuada modificación en los motores. 3.8 DEMANDA DE LA MATERIA PRIMA (ACTUAL Y PROYECTADA: 5 AÑOS) 3.8.1 DEMANDA POTENCIAL La papa es una planta alimenticia que procede de las culturas Pre - Incas e Incas. En el territorio peruano se encuentra la mayor cantidad de especies de papa conocidas en el mundo. Actualmente en el Perú, es el principal cultivo del país en superficie sembrada y representa el 25% del PBI agropecuario. Es la base de la alimentación de la zona andina y es producido por 600 mil pequeñas unidades agrarias. La papa es un cultivo competitivo del trigo y arroz en la dieta alimentaria. Es un producto que contiene en 100 gramos; 78 gr. de humedad; 18,5 gr. de almidón y es rico en Potasio (560mg) y vitamina C (20 mg). La demanda de la Agroindustria: Cada vez es mayor la cantidad de papa que requiere la industria debido a la diversificación cultural, la dinámica y estructura de la población, información, educación cambio de hábitos de consumo, etc. La demanda de la agroindustria varía a lo largo del año, de acuerdo a épocas y festividades; así, se puede observar que existen variaciones en el consumo durante los meses de febrero, julio, septiembre y diciembre. La industria exige calidad en la materia prima que recibe; cuando la calidad no cumple con los parámetros establecidos por cada empresa y el precio acordado, el producto es rechazado llegando, en casos extremos, a penalizar todo el embarque o parte de él. La modalidad que es mediante cheque, quince días después de recibido el producto, muchas veces intranquiliza y disgusta al productor por lo que prefiere vender su producto al intermediario quien le paga al contado, aunque

50

a precio menor, evitando así, el tedioso, pero necesario, control de calidad. El agricultor es bastante reacio al "riesgo" que implica enviar un embarque de papa a cualquiera de los procesadores de papa. La oferta Como consecuencia del crecimiento de la Agroindustria, la oferta de papa con las características específicas para procesarse, ha crecido de manera importante; sin embargo, las permanentes variaciones del precio de la papa no permiten un equilibrio entre oferta y demanda; los picos de precio no se producen necesariamente en los mismos meses en los que la industria presenta mayor demanda, sino de acuerdo a épocas de siembra y condiciones climatológicas; pocas veces coincide un pico de demanda con uno de escasez, provocando un alza importante en el precio de esta materia prima. De igual manera, puede coincidir una sima en donde el precio es tan bajo que el agricultor ni siquiera cubre los costos de producción. Todo esto dificulta un arreglo de precios conveniente a productores y procesadores. Zonas productoras: De acuerdo al tipo de industria con quien se comercializará la papa, existen zonas de producción, así: para la papa tipo francesa cuyo mayor rendimiento es el tamaño, al igual que la criolla, se las puede cultivar en cualquier zona productora sobre 2800 msnm, suelos ricos en materia orgánica y pluviosidades de 700 mm. En cambio, las zonas para cultivo de papa para hojuelas "chips", tienen diferentes características: su altitud excede los 3000 msnm, con suficiente materia orgánica y con un nivel de pluviosidad no mayor a los 700 mm. Todas las características subrayadas, aumentan las posibilidades de que la papa sea recibida sin mayores problemas. Los consumidores: La economía, hoy en día, está dirigida por empresas que buscan complacer al cliente con calidad total, esto es con rapidez, satisfaciendo la seguridad alimentaria y bajo costo; es el cliente quien paga la cuenta y cada vez es más

51

difícil de agradar. Esta premisa obliga a las industrias a sacar a la venta un producto de calidad AAA para poder ser el líder en el mercado y que sus ventas generen los respectivos beneficios económicos. Es necesario reconocer que en las actuales condiciones económicas en Ecuador, la demanda de productos con una verdadera calidad todavía es pequeña; se puede decir, que es un mercado de precio, el cliente busca los productos más baratos, por ende, de menor calidad. El cliente busca aumentar el valor de su dinero... más y mejor producto a cambio de menos dinero. GRUPO Varied. Nativas

VARIEDAD

ALTITUD

ZONA

CUALIDADES

Muy a La Libertad capacidad hasta Apurimac productiva culinaria

buena

Huayco

Mayor 3300

Ccompis

Buen potencial Cusco, Puno, productivo , corto Desde 3000 Apurimac y periodo vegetativo, Ayacucho muy buena calidad culinaria.

Yana Imilla

Buen potencial Puno, Cusco, productivo y muy Desde 3000 Sierra de buena capacidad Arequipa culinaria

Sani Imilla,

Buen potencial Puno, Cusco y productivo y muy Desde 3000 Apurímac buena capacidad culinaria

Peruanita

Mayor 3300

Runtush

En la Sierra Excelente calidad desde La Sobre 3500 culinaria y Libertad hasta comercial. Apurímac

Tumbay

Desde 3000

Comerc.

Amari.

Huagalina

Huánuco, Buen rendimiento, a Pasco, Junín, muy buena calidad Huancavelica y culinaria, tolerante Apurímac a la Rancha

Huánuco, Pasco y Junín Cajamarca La Libertad

52

y

Excelente culinaria comercial

calidad y

y Muy buena calidad culinaria y comercial

Shiri,

Punas, desde Tolerante Ancash hasta heladas. Puno

Piñaza

Punas del Sur del Perú Tolerante (Altiplano de heladas. Puno).

Amarilis Inia

Costa y Sierra

Papa Amarga

Andina

Varied. Modernas

las

a

las

a

la

calidad y

Tolerante a la Costa y Sierra Rancha , buena calidad comercial Buena calidad culinaria, tolera sequías, es susceptible a la Rancha.

Desde los 2000 msnm

Mariva

Buena calidad Costa y Sierra culinaria y comercial.

Perricholi

Excelente productiva, Costa y Sierra resistente a Rancha.

Revolución

Industria

Buena culinaria comercial

Sobre 3200

Canchán Inia

Cica

Resistente Rancha

a

Menor 3500

a

Buena Costa y Sierra culinaria comercial

la

calidad y

Tomaza Condemayta

Buena calidad para consumo fresco, Costa y Sierra para fritura y hojuelas (chips)

Yungay

Sierra

Tolera condiciones adversas (suelo, clima, parásitos).

Desértica, Capiro, Maria Bonita, Tacna, Primavera, Costanera, Unica y Maria Reiche.Las variedades con aptitud para la industria, principalmente las destinadas a la elaboración de "chips" o papas fritas, muestran un alto contenido de materia seca.

Cuadro Nº3.3 Variedades de Semilla Fuente: La papa producción transformación y comercialización Egusquiza

53

Producción Mundial  La producción mundial de papa ha crecido en los últimos años. En el año 2005 fue de 320 millones de toneladas, reflejando tendencias diferentes en su producción y utilización en los países desarrollados y en desarrollo. La producción de papa está creciendo muy poco en los primeros, especialmente en Europa, mientras que en los países en desarrollo está aumentando y representa el 35% de la producción mundial.  La producción de Estados Unidos fue el 6.0% del volumen total de papa de los países en desarrollo. China, representa el 23 % de la producción mundial. La expansión en estos países es tanto a nivel de la oferta como de la demanda. El procesamiento es el sector de la economía de la papa a nivel mundial que está experimentando el crecimiento más acelerado. Más de la mitad de la cosecha de EEUU se procesa y está creciendo rápidamente en muchos países en vías de desarrollo como Argentina, Colombia, China, y Egipto

Grafico Nª 3.4 Principales Países Productores de Papa en el Mundo Fuente: Estadísticas de la FAO

Producción Nacional En el arto 2005 la producción de papa en el Perú, representó el 1.1% de la producción mundial. En los últimos años 2000 - 2008, la producción nacional de papa se mantiene en un mismo nivel, 3.2 millones toneladas. Esta producción

54

estable se explica también porque la superficie cosechada ha tenido un comportamiento casi estable en estos últimos años.

Cuadro Nª 3.4 Indicadores de Produccion de Papa en el Peru Fuente : MINAG

Asimismo, los rendimientos han aumentado de 11.5 a 12.9 t/ha entre 2000 y 2008 respectivamente. Este nivel alcanzado es bajo comparado con los rendimientos de papa en Colombia (16 t/ha), Brasil (15 t/ha), Chile (15 t/ha) y México (21 t/ha) al arto 2000. Existen problemas tecnológicos, especialmente ligados a la calidad de la semilla y la sanidad, que explican este bajo desempeño.

Grafico Nº 3.5 Rendimiento de Papa a Nivel Nacional Fuente: ministerio de agricultura y riego

Producción de Pequeños Propietarios El 63% de las unidades agropecuarias que cultivan papa son pequeños productores con unidades menores a 5 ha.

55

Cuadro Nº 3.5 Producción de Papa por Departamentos 2007 Fuente: Ministerio de Agricultura y Riego

Consumo Los productos que se señalan en el cuadro N° 3.2 son consumidos en la región de la sierra y fundamentalmente en las zonas rurales. La presencia de supermercados e hipermercados, así como de centros de comida rápida o fast food\ ha generado demandas por productos derivados de la papa, con exigencias en presentación, variedades y calidad que garanticen su rápida preparación. PRODUCTO Características de Producto Chuflo "chuño negro" Se elabora por exposición de los tubérculos a periodos de congelación, deshidratación, presión mecánica y secada por efecto de la alta radiación solar diurna. Moraya o Tunta Se elabora exponiendo los tubérculos a congelación, ("chuño blanco") remojo y secado solar. Tocosh, togosh o shele Se elabora por un proceso de fermentación y secado solar. Tiene la propiedad de ser revitalizador y antibiótico.

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Papa Seca Papa seca amarilla Papa seca negra (menor calidad)

Se obtiene al cocinar, pelar y cortar en cubos o tiras pequeñas, luego someter a secado solar.

Cuadro Nº 3.6 Procesamiento Tradicional de la papa Fuente: Ministerio de Agricultura y Riego

Grafico Nº 3.5 Consumo anual Per Cápita de Papa en el Perú Período 1998 – 2011 Fuente: MINAG - OEEE

Grafico Nº3.6 Precios para el productor y consumidor Fuente: MINAG - OEEE

Dentro de la tendencia decreciente, el movimiento cíclico de los precios ha sido muy sinuoso mostrando la respuesta de los precios frente a la oferta estacional del producto 3.8.2 VARIEDAD DE LA PAPA PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL 57

El factor preponderante es la materia seca, que debe estar entre el rango de 19% a 28%.

VARIEDAD

ZONA DE PRODUCCION

MATERIA SECA %

Yungay

Sierra

20-24

Tomasa condemayta

Costa y sierra

25-26

Amarilis

Sierra costa hasta 3200 msnm

20

Canchan

Sierra costa.

25

Revolución

Menor de 3500 msnm. costa y sierra

23-24

Manya Costa y sierra Cuadro Nº3.7 Variedades de Papa para la Producción de Etanol Fuente: Ministerio de Agricultura y Riego

23-25

3.9 OFERTA DEL PRODUCTO: (ACTUAL Y PROYECTADA: 5 AÑOS) 3.9.1 COSTO DE PRODUCCIÓN (PX)

Cuadro Nº 3.8 Beneficios para el Productor de Bioetanol Mercados Ilimitados Fuente: Reunión Anual de Socios, Clayuca 2007

3.10 COSTO DE UNA MICRO-PLANTA (1.800 LT/D /DÍA, 50% PUREZA)

58

Cuadro Nº 3.9 Costos de una Micro-Planta Fuente: Reunión Anual de Socios, Clayuca 2007

Cuadro Nº 3.10 Rendimiento del Bioetanol por Cultivo Fuente: Reunión Anual de Socios, Clayuca 2007 3.11 CONDICIONES CLIMÁTICOS (CC) Para la producción del etanol se debe de tener en cuenta como el clima afecta la producción de nuestra materia prima principal que es la papa del cual se obtendrá el almidón para su posterior procesamiento. Entre estos factores se encuentran:

59

3.11.1 TEMPERATURA: El cultivo de la papa se ve favorecida por la presencia de temperaturas mínimas ligeramente por debajo de sus normales y máximas ligeramente superiores en el período de tuberización. Aunque hay diferencias de requerimientos términos según la variedad de que se trate, podemos generalizar, sin embargo, que temperaturas máximas o diurnas de 20 a 25°C y mínimas o nocturnas de 8 a 13°C son excelentes para una buena tuberización. La temperatura media óptima para la tuberización es de 20°C, si la temperatura se incrementa por encima de este valor disminuye la fotosíntesis y aumenta la respiración y por consecuencia hay combustión de hidratos de carbono almacenados en los tubérculos. Las consecuencias negativas de las altas temperaturas diurnas y nocturnas adquieren visos de verdadero dramatismo en el norte de nuestro país cuando aparece el Fenómeno del Niño, en que las altas temperaturas tanto diurnas y nocturnas provocan ausencia total de tubérculos. Siempre, pues, debe haber alternancia de temperaturas diurnas. Durante la etapa de germinación y fases tempranas de crecimiento las temperaturas altas, por el contrario favorecen el crecimiento vegetativo.

3.11.2 LUMINOSIDAD: La luminosidad también influye en la producción de carbohidratos, desde el momento en que es uno de los elementos que interviene en la fotosíntesis. Su influencia no solo se circunscribe a este aspecto, sino también a la distribución de los carbohidratos, siendo su concentración mayor en los tubérculos cuando es alta. La máxima asimilación ocurre a los 60000 lux. La propagación más generalizada es por tubérculos de 40 a 60g. De peso, empleándose de 1 333 a 2000 kg de semilla-tubérculo por hectárea.

60

El terreno destinado a la siembra debe ser bien trabajando mediante araduras, rastras cruzadas y si fuera posible añadirle materia orgánica. La siembra más común en nuestro medio es a mano depositando la semilla tubérculo en surcos distanciados a 0.90 a 1.10 metros y con un distanciamiento entre golpes de 0.30 m. La siembra también puede realizarse mediante el uso de semilla botánica que proviene de las bayas. Estas semillas entran en latencia una vez que son extraídas de las bayas y ésta puede ser rota almacenándolas secas por 4 a 9 meses o tratándolas con ácido giberélico a la concentración de 1500 ppm durante 24 horas.

3.11.3 TEMPORADA DE RIEGO El primer riego se hace después de la siembra y los siguientes y hasta la floración, cada 12 días. A partir de la floración los riegos se realizan cada 8 días. Es un tubérculo de consumo popular, adaptado a diferentes condiciones climáticas y de suelos de nuestro territorio. Sin embargo, los mejores rendimientos se logran en suelos franco arenosos, profundos, bien drenados y con un Ph de 5,5 a 8,0.

3.12 VENTAJAS COMPARATIVAS La principal comparación existente entre el bioetanol se hace con el etanol proveniente extracciones fósiles. El biodiesel, utilizado como combustible líquido, presenta ventajas energéticas, medioambientales y económicas:

ASPECTO ENERGÉTICO Y MEDIOAMBIENTAL:  Menor impacto ambiental:

61



Reducción de las emisiones contaminantes: SO2, partículas, humos visibles, hidrocarburos y compuestos aromáticos.



Mejor calidad del aire.



Efectos positivos para la salud, ya que reduce compuestos cancerígenos como PAH y PADH.

 Reduce el calentamiento global: 

Reduce el CO2 en el ambiente cumpliendo el protocolo de Kyoto.



Balance energético positivo (3,24:1).



80% del ciclo de vida decrece en CO2.



Producto biodegradable: Se degrada el 85% en 28 días.

 Desarrollo local y regional: 

Cohesión económica y social.



Creación de puestos de trabajo.

 Industrial: 

Puede sustituir a los gasóleos convencionales en motores, quemadores y turbinas.



Se puede utilizar en flotas de autobuses, taxis y maquinaria agrícola.



Favorece el mercado doméstico.

 Reducción de la importación de combustibles: 

Seguridad energética, cumpliendo las Actas de la Unión Europea. EPACT (1992). ECRA (1998).

ASPECTO DE COSTOS DE INVERSION: 62

ASPECTO DE COSTOS DE PRODUCCIÓN: El costo de producción de bioetanol a partir de la melaza es menor que el de a partir de combustibles fósiles.

3.13 ESTUDIO DE COMERCIALIZACIÓN Brasil, el principal exportador de etanol del mundo, se convirtió en líder mundial de biocombustibles luego de que su gobierno invirtió en la industria de etanol en los años setenta. De acuerdo al análisis de expertos en el tema, el etanol de caña de azúcar es más eficiente para producir que el combustible a base de maíz, realizado en los Estados Unidos. Actualmente, el etanol remplaza alrededor del 40% de la gasolina sin diesel consumida en Brasil. Además, más del 70% de

63

los vehículos vendidos en el país sudamericano son modelos que funcionan con etanol o gas, y el número continúa en aumento. Aunque Estados Unidos todavía no llegue a alcanzar las cifras de producción de etanol brasileras, sus productores apenas alcanzan a satisfacer el mercado local. Durante el año pasado, el país produjo alrededor de 4.900 millones de galones e importó un adicional de 1.700 millones, en su mayoría desde Brasil. Para este año, se espera que la producción aumente considerablemente con la implementación de nuevas técnicas de producción. No obstante, la demanda continuará en aumento. Atento a ese problema, George W. Bush instó a los ciudadanos a reducir el consumo de gasolina con miras a reducir el uso de este recurso un 20% hasta el 2017. De cumplirse esa previsión, se requerirán 35.000 galones de energía alternativa para suplantar los combustibles tradicionales

Cuadro Nº 3.11 comercio internacional de papas (miles de toneladas) Fuente: Global Trade Atlas

Cuadro Nº 3.12 Mercado de Destino y Acuerdos Comerciales Fuente: SUNAT/ALADI/ACUERDOS COMECIALES.

4. ESTUDIO DE LOCALIZACIÓN DE PLANTA

64

4.1 ESTUDIO DE FACTORES DE LOCALIZACIÓN: A. Abastecimiento de materias primas Si tenemos 3 alternativas propuestos, entonces la materia prima de acuerdo a la abundancia. A1: Tarma

Precio de la papa: 1Kg=0.70 soles

A2: Jauja

Precio de la papa: 1Kg=0.50 soles

A3: Chupaca Precio de la papa: 1Kg=0.35 soles Conclusión: Del costeo de materia prima en Chupaca el precio es menor ya que en esa zona abunda, y como se quiere producir etanol para la ciudad de Huancayo, es más cerca, donde el precio de materia prima es también barato. B. Fuentes de abastecimiento de agua Como la producción se va a reproducir a nivel Huancayo. La alternativa 3 es conveniente porque en el lugar existe un rió además siendo el precio por abastecimiento de agua por m 3 , pero el costo en las otras alternativas también se diferencia en un 0.03% menos que en la alternativa 3. C. Suministro de energía eléctrica Diferenciaremos en base a costeo de energía eléctrica e las tres alternativas. A1: Tarma

Precio de energía eléctrica: 1kw= S/ 0.4940

A2: Jauja

Precio de energía eléctrica: 1kw= S/ 0.4990

A3: Chupaca Precio de energía eléctrica: 1kw= S/ 0.4840 D. Proximidad de mercado Para la alternativa 3 hay un mercado favorable, que es Huancayo donde existe abundancia de materia prima, abastecimiento de agua

65

y energía eléctrica, además zona donde se reproducirá la producción de etanol. E. Mano de obra Para este factor el costeo en las tres alternativas es igual, quiere decir que el gasto o sueldo por mano de obra me cuesta igual en la 3 alternativas propuestos. F.

Combustible En las alternativas 2 y 3

el costeo de combustible es igual

diferenciándose de la alternativa 1 en un 0.05%. G. Accesos de vías de comunicación Las 3 alternativas cuentan con acceso de vías de comunicación, cuentan con pistas pavimentadas para el ingreso de transportes. Además la alternativa 2 cuenta con transportes aéreos. También las tres alternativas cuentan con información y vías de comunicación. H. Terreno En la alternativa 3 se encuentra disponible amplios terrenos con áreas geográficas disponible para su localización de la planta en las otras 2 alternativas también se cuenta con terrenos disponibles pero por proximidad de mercado por costeo de combustible no es accesible. I.

Influencia del medio ambiente Para las tres alternativas se cuenta con la siguiente ley: Mediante la Ley 693 de 2001 el Congreso de la República aprobó el proyecto de mezclar alcohol carburante con gasolina en una proporción respectiva del 10% y 90%, para el funcionamiento de automotores a partir de noviembre de 2005.

66

Esta Ley se sancionó con el objetivo de disminuir la emisión de contaminantes como el monóxido de carbono y dióxido de carbono, gases que contribuyen a la generación del Efecto Invernadero, que aumenta la temperatura en el entorno de la tierra y ocasiona el desequilibrio en el clima mundial. Tabla: ESTUDIO DE LOCALIZACIÓN – MÉTODO DE PONDERACIÓN Puntuación Factores

de valoración

Alternativas

Evaluación

A1

A2

A3

A1

A2

A3

estratégica 9

6

5

9

54

45

81

Agua

5

7

7

7

35

35

35

Energía eléctrica

8

6

6

9

48

48

72

Mercado

5

7

7

6

35

35

30

Mano de obra

4

6

5

6

34

20

24

Combustible

8

7

6

6

56

48

48

Vías de acceso

6

6

6

6

36

36

36

Terreno

6

5

8

7

30

48

42

Impacto ambiental Total

7

7

7

7

49 377

49 364

49 417

Materia Prima

Cuadro Nº4.1 Estudio De Localización

Leyenda: A1: Tarma

A2: Jauja

A3: Chupaca

4.2 CONCLUSIÓN DE LA LOCALIZACIÓN: El mayor puntaje determina la localización de la planta industrial, lo cual corresponde a Chupaca 5. ESTUDIO DEL TAMAÑO DE PLANTA Análisis de los factores que determinan el tamaño de la planta industrial:

67

5.1 ESTUDIO DE LAS VARIABLES TAMAÑO – MERCADO (DEMANDA INSATISFECHA)

ESTIMACION DE DEMANDA DE COMBUSTIBLE

Cuadro Nº 5.1 Demanda de Combustible en Huancayo Fuente: Proinversión 2007

HALLANDO LA DEMANDA INSATISFECHA: Del cuadro para el año 2004:

340vehiculosconsume  2042 m

3

año

En Huancayo se cuenta con 43,005 vehículos: Dato sacado de la fuente: http://www.proinversion.gob.pe/RepositorioAPS/0/0/JER/INFORMEGASODUC TOZONACENTRO/Demanda%20de%20GNV.doc

68

340vehiculosconsume  2042 m

3

año

43005vehiculos  x

Hallando la cantidad de consumo para 43005vehiculos:

x  161898.1412 m

3

año

Para nuestro caso solo produciremos el 15%, por lo tanto: DEMANDA INSATISFEC HA  161898.14

m3 x0.15 año

Si la demanda insatisfecha está en el rango de (30-40%) por lo tanto: DEMANDA

INSATISFECHA  24284.72

DEMANDA INSATISFECHA  8499.65 m

m3 x0.35 año

3

año

Redondeando:

DEMANDA INSATISFECHA  8500 m

3

año

5.2 ESTUDIO DE LAS VARIABLES TAMAÑO – DISPONIBILIDAD

DE

RECURSOS (ESTADÍSTICAS) Los recursos naturales que se dispone en la región es abundante y a un mínimo costo, donde para nuestro proyecto utilizaremos la papa y como todos sabemos se cuenta con bastante recurso. Se produce papa fundamentalmente en la sierra y en la costa del Perú. El 85% de la producción se encuentra en la sierra siendo Junín, Huánuco y Puno los departamentos de mayor producción nacional En Huánuco la producción se ha incrementado en áreas y rendimientos en los últimos años. En la Costa es importante Lima e ICA 5.3 ESTUDIO DE LAS VARIABLES TAMAÑO – LOCALIZACIÓN (ÍTEM 3.1) Las variables de tamaño se estudió en el (ítem 3.1), para su localización, mencionando a los factores importantes como: materia prima, agua, energía 69

eléctrica, mercado, mano de obra, combustible, vías de acceso, terreno e impacto ambiental, esto para cada alternativa. 5.4 ESTUDIO DE LAS VARIABLES TAMAÑO– FINANCIAMIENTO (CAPACIDAD DE GARANTÍAS) Para el programa de producción uutilizaremos la siguiente relación matemática para tamaño y financiamiento: I 2 C2  I1 C1

SI I1  $38597.141 C1  8500

m3 año

Además sabemos que para un proyecto solo se cuenta con $20000, entonces hallaremos cuanto producimos con este financiamiento. I 2  $20000 C2  ? C2  4404.49

m3 año

Para una inversión menor produciremos una menor capacidad de producción. La capacidad de financiamiento lo haremos con: 

Entidades Financieras (Caja Municipal, EDPYME, CREDINPET, EDPINE, SEPAR, CEPROM, CARITAS y otros).



Caja Rural de Ahorro y Crédito. PROMPEX - ADEX - CESEM (Centro de Servicios Empresariales).



Banco de Crédito.



Organismos de Cooperación Técnica Nacional e Internacional.

70

5.5 ESTUDIO DE LAS VARIABLES TAMAÑO DE PLANTA – ASPECTO AMBIENTAL (EIA) Se cuenta con las siguientes leyes: MARCO LEGAL COLOMBIANO Ley 693 del 2001 TÍTULO: “por la cual se dictan normas sobre el uso de alcoholes carburantes, se crean estímulos para su producción, comercialización y consumo, y se dictan otras disposiciones" Publicada en el Diario Oficial de Colombia No. 44.564, del 27 de septiembre de 2001 MANDATO: Obligatoriedad de Mezclar las gasolinas que se utilicen en el país con componentes oxigenados, como alcoholes carburantes a partir de la vigencia de la ley 693 de 2.001(Art.1). CONDICIONES DE MERCADO: Se establece que tanto la producción, comercialización y distribución de los alcoholes no potables, incluidos, por supuesto, los carburantes, se someterán a la libre competencia y, como tal podrán participar en igualdad de condiciones las personas naturales y jurídicas de carácter público o privado (Art.1), derogando, de paso, el artículo 11 de la ley 83 de 1.925. RESPONSABILIDAD: Los distribuidores mayoristas son los responsables de las mezclas de alcohol carburante con el combustible base, para lo cual el Gobierno establecerá la reglamentación respectiva (Parágrafo 2 del Art.2). PROHIBICIÓN: No se deberá transportar Etanol carburante ni mezclas que lo contengan, a través de poliductos que transporten otros productos derivados del petróleo cuya calidad pueda ser deteriorada por la presencia del alcohol carburante (Parágrafo 3 del Art. 3). Ley 693 Del 19 De Septiembre De 2001. Objetivos principales, expresados en la exposición de motivos de la ley: 71

 Disminución de las emisiones de hidrocarburos y de monóxido de carbono a la atmósfera, causadas por los motores de combustión – sostenibilidad ambiental.  Mantenimiento y generación del empleo agrícola.  Desarrollo agroindustrial.  Contribución al propósito estratégico de autosuficiencia energética. Resumen De La Ley 693: -

Las gasolinas que se utilicen en los centros urbanos de más de 500.000 habitantes, a más tardar en septiembre del año 2002, tendrán que contener compuestos oxigenados tales como alcoholes carburantes” (Art.1)

-

Se señalaron unos tiempos para que el ministerio de minas y energía y el ministerio del medio ambiente, hoy ambiente, vivienda y desarrollo territorial establecieran las reglamentaciones técnicas y ambientales respectivas (Art.1)

-

En la producción, distribución y comercialización de los alcoholes carburantes podrán participar las personas privadas. se derogó el artículo 11 de la ley 83/25, que autorizaba a los departamentos monopolizar la producción de alcohol no potable para uso automotor (Art.2)

Ley 788 De 2002 (Reforma Tributaria) LOS INCENTIVOS: Un primer paso y el más importante dado por el actual gobierno, fue lograr la inclusión en la Ley 788 del 2.002, de reforma al Estatuto tributario, el Artículo 31, declarando exento del IVA al alcohol carburante con destino a la mezcla con el combustible motor; adicionalmente se exoneró del pago del impuesto global y de la sobretasa al porcentaje de dicha mezcla[15], con lo cual se torna sumamente competitiva la producción y comercialización del alcohol carburante.

72

Al incentivo anterior a los inversionistas, se añade el que se les ofrece por vía general a todas aquellas importaciones de equipos y/o maquinarias al país para el montaje de nuevos proyectos que contribuyan a reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera[16], tal es el caso de las plantas destiladoras productoras de etanol.

Resoluciones Expedición de la resolución 447 de 2003, modificada por la resolución 1565 de 2004 (Ministerios del ambiente, vivienda y desarrollo territorial y minas y energía): Por la cual se establece los requisitos técnicos y ambientales de los alcoholes carburantes y los combustibles oxigenados a distribuir en el país a partir del año 2005. Expedición de la resolución 18 0687 de 2003, modificada a través de la resolución 181069 de 2005 (ministerio de minas y energía): Por la cual se expide de la regulación técnica en relación con la producción, acopio, distribución y puntos de mezcla de los alcoholes carburantes y su uso en los combustibles nacionales e importados Expedición de la resolución no. 18 1088 de 2005 (ministerio de minas y energía): Por la cual se definió un precio de $3, 906,89 pesos por galón para el alcohol carburante en puerta de refinería, (que es equivalente aproximadamente a 1.7 dólares por galón). Como un elemento coadyuvante adicional ha establecido una garantía de compra para los productores de alcohol carburante por parte de los distribuidores mayoristas. Referencia bibliografica.http://www.eumed.net/cursecon/ecolat/co/06/mabo.htm 5.6 TAMAÑO DE PLANTA INDUSTRIAL PROPUESTO: EXPRESADO EN UNIDADES FÍSICAS POR AÑO O POR MES 73



Tamaño de planta industrial propuesto va ser dado de acuerdo a las áreas o superficies de cada proceso a realizar donde se tiene.



Se utilizara:



1 Lavador de superficie 10 m 2



1 Cortador de superficie 10 m 2



2 Filtradores. De 20 m 2



1 destilador.8 m 2



Además contara con oficina de producción de 10 m 2



También un 70 m 2 para el área de producción.



Entonces los m 2 totales serán de 97.



Considerando un 10% más se tiene que.

SUPERFICIE DE PLANTA =250,7 m 2 . Si se va producir 3.3 m

3

hora

hora entonces que se trabajara por un día 8 horas.

Pasando horas a años: TAMAÑODEPL ANTA  3.3

m3 8horas 27 dias 12meses x x x hora 1dia 1mes 1año

TAMAÑODEPL ANTA  8553.6 m

3

año

6. INGENIERIA DEL PROYECTO 6.1 TECNOLOGÍAS DISPONIBLES En la actualidad ninguna organización puede darse el lujo de no gestionar Eficientemente la información externa que tribute a sus procesos de planificación, dirección y toma de decisiones. Una de las herramientas que contribuye a la sistematización de la gestión de la información externa lo constituye la vigilancia tecnológica. Para el caso de estas últimas, ejecutar acciones de vigilancia resulta muy útil máxime cuando el desarrollo exitoso de determinada línea de 74

investigación científica implica la asimilación de tecnologías con factibilidad técnica, económica y ambiental. El presente trabajo toma en cuenta lo anterior, ejemplificando a través del caso específico de la producción de hidrógeno para celdas combustibles. En el mismo se utiliza la Vigilancia Tecnológica como herramienta para la búsqueda y el análisis de las tecnologías relacionadas con la producción de hidrógeno, haciendo énfasis en la variante que emplea la reformación de etanol y el uso del hidrógeno en pilas combustibles. Se realiza un estudio de patentes y se identifican las soluciones técnicas patentadas por temáticas, así como la distribución de estas últimas por países, además se exponen las consideraciones de los investigadores sobre las tecnologías existentes, destacando las ventajas y desventajas de cada una, de modo que la vigilancia tecnológica contribuye con mayor eficacia a la asimilación de tecnológica más factible de producción de hidrogeno. Para ello se utilizó como principal fuente de información los documentos de patentes. La estrategia que se siguió además de combinar las palabras claves relacionadas con el tema, empleó el código de la Clasificación Internacional de Patentes (IPC). El caso que nos ocupa corresponde a la subclase C12P7, donde se agrupan todos los documentos de patentes relacionados con procesos de fermentación y preparación de compuestos orgánicos que contienen oxígeno. Principal estrategia: código IPC: C12P7 + (alcohol or etanol) y de forma similar con las palabras claves biomasa, biocombustibles, bioetanol y biodiesel. Fuentes consultadas refieren que el 70 % de la información publicada en los documentos de patentes no está disponible en otras fuentes de información. Ante todo se caracteriza por su disponibilidad. Las patentes se publican por las Oficinas de Propiedad Industrial correspondientes independientemente de la titularidad de las mismas. Otro de sus rasgos lo es su objetividad, pues quien solicita estos derechos pretenden ante todo obtener derechos exclusivos de comercialización acerca de la tecnología que por demás debe ser novedosa, poseer actividad inventiva y tener aplicabilidad industrial. La cobertura en cuanto a los aspectos tecnológicos que recogen igualmente es amplia, y además cada documento se encuentra clasificado según normas internacionales (Clasificación Internacional de Patentes). Orientan a su vez hacia donde se dirige el mercado pues solicitar los derechos en

75

determinados territorios, estará indicando dónde dicha invención podrá ser comercializable. Es por esto también que si la comparamos con otras fuentes de información, las patentes frecuentemente son la única fuente que posibilitan avizorar los cambios tecnológicos que se avecinan. Del estudio de patentes se obtuvo que el futuro en el desarrollo de estos productos se encamina a una economía basada en bio-productos, la cual se trata de una economía basada en la biotecnología y que emplea materias primas renovables para obtener productos y energía, esto reporta numerosas ventajas entre las que se resaltan lo siguiente: Económicas Reduce los costos, mejor control de las propiedades del producto nuevos productos y oportunidades de mercado logra un equilibrio en el comercio e independencia energética. Ambientales Prevención de la contaminación, reducción de las emisiones de CO 2 y tóxicos de 35% a 46% se desarrollan combustibles verdes, productos químicos y otros materiales de productos reciclables. Social Diversificación y crecimiento de la economía rural desarrollo de países que pueden acceder a la economía de los bioprocesos mejoras en la salud y en la calidad de vida en estas tecnologías se emplean residuales que actualmente no se usan como materias primas para la obtención de otros productos, por ejemplo en la producción de etanol se pueden emplear residuos de madera, residuos agrícolas, residuos, hierbas de rápido crecimiento, residuos sólidos municipales (papel y otros) y en la producción de biodiesel: semillas grasas, grasas, aceite vegetal (soya), aceite frito, sebo. En la figura 1, se muestra la cadena de suministros de procesos a partir de la biomasa.

76

Figura 6.1 Posibles Tecnologías para la obtención de etanol

El desarrollo histórico de la producción de etanol por vía fermentativa ha demostrado que todos los productos que contengan azúcares o hidratos de carbono que puedan transformarse con facilidad en azúcares fermentables, almidón o celulosa pueden servir como materiales de partida desde el punto de vista teórico. Su uso práctico estará determinado por el rendimiento en alcohol y por su costo. Diversos autores han coincidido en clasificar las materias primas para obtener alcohol por vía fermentativa en tres clases: - Materias Azucaradas (Sustancias sacarinas) - Materias Amiláceas (Sustancias feculentos) - Materias Celulósicas

77

Dado que en este trabajo el objetivo se encamina a las tecnologías que emplean la biomasa como materia prima para la obtención de biocombustibles se describen los resultados obtenidos en la obtención de bioetanol a partir de materias celulósicas. Es considerada una materia prima de bajo costo la papa que ofrece en el futuro, un potencial mayor para la producción de bioetanol; pues éstos pueden generarse como residuos en los procesos productivos de los sectores agrícola, forestal e industrial. También se incluyen residuos agrícolas como restos de aceitunas, cascarillas de arroz, cáscaras de frutos secos. Otros cultivos que se están investigando para la producción de etanol combustible son la pataca y el sorgo azucarero. Estos productos además de su menor costo de producción, son rentables para la producción de etanol ya que se podrían emplear los tallos secos (pataca) o el bagazo (sorgo) para la producción del vapor y la electricidad necesaria en el proceso de obtención de etanol por lo tanto tenemos lo siguiente. TECNOLOGÍA A:

HIDRÓLISIS Y FERMENTACIÓN DEL ALMIDON

Figura Nº 6.2 Posibilidades de integración reacción-reacción para la producción de alcohol carburante a partir de biomasa lignocelulosica fermentación y sacarificación simultanea Fuente: Tomado de Jansen et al (1992)

TECNOLOGÍA B:

EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

78

Otro enfoque propuesto para la separación del Etanol, es el empleo para la extracción con fluidos supercríticos que se basa en la gran capacidad de solubilización de un fluido a temperatura y presión superiores a las de su punto Crítico Líquido – Vapor. De esta manera se utilizan las ventajas tanto de la extracción como de la destilación líquida con la mejoría adicional de que con pequeños cambios de temperatura y/o presión en la región crítica causan grandes cambios en la densidad del solvente y por lo tanto en su poder de disolución. Se han utilizado CO2 supercrítico (333.2 K y 10MPa) en contracorriente para la recuperación de etanol de mezclas acuosas siendo regenerado el disolvente mediante un sistema de destilación multi etapa y obteniendo una concentración de etanol en el extracto de 99.5%.

Figura Nº 6.3 principio de la pervaporacion y de la permeacion de vapora: a) pervaporacion. b) permeacion de vapor, 1: modulo de membrana. 2: condensador. 3: bomba de vacio Fuente. Tomado de Jansen et al (1992)

Tecnología c: Proceso de fermentación extractiva

79

Figura Nº 6.4 Esquema del Proceso de Fermentación Extractiva para la Producción de Biodiesel a partir de Biomasa Lignocelulosica Fuente: Tomado de Gutiérrez et al. (2005)

SELECCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN TECNOLOGÍA A:

Figura Nº 6.5 Hidrólisis y Fermentación del Almidón Fuente: Tomado de Jansen et al (1992)

6.2 DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA SELECCIONADA El proceso de hidrólisis es económicamente factible. Para incrementar la reactividad del material este método permiten modificar y destruir la naturaleza recalcitrante del material lignocelulósico, dejando un sustrato más presto para una hidrólisis ácida o enzimática. De forma tal que puedan ser usados para producir etanol. Los pretratamientos apropiados permiten liberar la celulosa y la hemicelulosa del material de la planta usando aditivos químicos, enzimas o

80

microorganismos pueden ser usados para liberar los azúcares para que los microorganismos durante la fermentación sean convertidos en alcohol. Las etapas son: 1. Pretratamiento, cuya función es hacer al material más susceptible y accesible para la etapa posterior. 2. Prehidrólisis, cuya función es liberar las hemicelulosas que contiene el material. 3. Hidrólisis, cuya función es liberar la glucosa presente en los materiales lignocelulósicos. 4. Fermentación de las hexosas y pentosas para obtener etanol. 5. Separación y concentración del alcohol, la principal barrera que limita algunas de las variantes que se han señalado anteriormente es el aspecto económico, ya que el costo de producción del etanol depende principalmente del precio de la materia prima. La hidrólisis también se puede realizar por un proceso químico utilizando ácidos inorgánicos como sulfúrico y clorhídrico. Lo cual tiene las siguientes características: • Condiciones operativas moderadas de presión y temperatura • Altos rendimientos de conversión (hasta 98%) con tiempos de residencia relativamente cortos y muy pocas reacciones secundarias • Conversión directa al producto final en una sola etapa de reacción • Posibilidad de utilizar materiales convencionales (acero al C) en la construcción de equipos, por la baja agresividad química de los reactivos empleados.

81

Figura Nº 6.6 Proceso d e Obtención del Etanol 6.3 ELABORACIÓN DEL PROTOTIPO Y FICHA TÉCNICA DE RESULTADOS PARA ESCALAMIENTO 6.3.1 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL ETANOL A PARTIR DEL ALMIDÓN DE LA PAPA ALMACENAMIENTO DE LA PAPA

MATERIA PRIMA PAPA (8 KG)

SELECCIÓN DE LA PAPA

LAVADO

Desechos 2% T sólidos = 16gr PELADO

82

CORTADO

Cultivo y Agua Desechos 4% T sólidos = 32gr HIDRÓLISIS T= 22ºC Y t = 60 horas

FILTRADO (con sacharomises)

Desechos 2% T = 15.04gr FERMENTADO T = 21ªC t = 48 hr Brix = 15

FILTRADO

Desechos 2% T sólidos = 15% DESTILADO

n = 92% eficiencia PRODUCTO FINAL ETANOL V = 6.62 lt

6.3.2 DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL ETANOL A PARTIR DEL ALMIDÓN DE LA PAPA Materia Prima Papa = 8g/100ml 800gr 1

Selección de la papa

Agua 10L 2

Lavado Desechos 2% T sólidos = 16gr

83

3

4657

Pelado

Cortado Cultivo y Agua

Desechos 4% T sólidos = 32gr

Hidrólisis

T = 22ºC t = 60 hr

Filtrado Sacheromises

Desechos 2% T = 15.04gr Fermentación T = 21ºC CO (t = 48hr Brix = 15)

8

Filtrado Desechos 2% T sólidos = 15%

9

Destilado Alcohol n = 92% 6.64lt Producto de fondo

6.4 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA 6.4.1 BALANCE DE MATERIA 6.4.1.1 BALANCE DE MATERIA EN EL PROCESO DATOS:

84



% ALMIDON EN UN KILO DE PAPA = 20%



CONCENTRACION INICIAL DE ALMIDON = 8 grs./ 100 ml agua



CANTIDAD TOTAL DE AGUA = 10 Lt



EFICIENCIA DE DESTILADO = 0.92 6.4.1.2 TERMINACIÓN DE LA ALIMENTACIÓN:

I.

 8 grs Almidon    100 ml Agua 

 103 ml Agua     1 Lt Agua 

 Kg

Papa   10 Lt Agua * 

 Kg

Papa   4000 grs de papa  4 kg papa



1000 gr papa    200 Gr Almidon  

OPERACIÓN : LAVADO

Co = 8 grs./100 ml agua 4 Kg papa 10 Lt Agua

LAVADO

C1 =98% T

D1 = 2% T 6.4.1.3 BALANCE GENERAL: C1  Corriente de Salida 1 D1  Corriente de De sec hos 1 C1  0.98 * 4 Kg C1  3.92 Kg . D1  0.02 * 4 Kg D1  0.08 Kg

I. OPERACIÓN: CORTADO

85

C1 3.92 Kg papa 10 Lt Agua

CORTADO

C2 =96% T

D2 = 4% T C 2  Corriente de Salida 2 D2  Corriente de De sec hos 2 C 2  0.96 * 3.92 Kg C 2  3.7632 Kg . D2  0.04 * 3.92 Kg D2  0.01568 Kg

II.

OPERACIÓN : FILTRADO DE LA HIDRÓLISIS C2 3.76 Kg papa 10 Lt Agua

C3 =98% T FILTRADO 1 D3 = 2% T

C 3  Corriente de Salida 3 D3  Corriente de De sec hos 3 C 3  0.98 * 3.7632 Kg C 3  3.6879 Kg . D3  0.02 * 3.76322 Kg D3  0.07526 Kg

III.

OPERACIÓN : FILTRADO DE LA FERMENTACIÓN C3 3.6879 Kg papa 10 Lt Agua

FILTRADO 2

C4 = 98 % T

D4 = 2% T C 4  Corriente de Salida 4 D4  Corriente de De sec hos 4 C 4  0.98 * 3.6879 Kg C 4  3.6141 Kg . D4  0.02 * 3.6879 Kg D4  0.07376 Kg

86

IV.

PROCESO : DESTILADO C4 4 3.6141 Kg papa 10 Lt Agua

DESATILADO

C1 =92% T

D1 = 8% T C 5  Corriente de Salida 5 D5  Corriente de De sec hos 5 C 5  0.92 * 3.6141Kg C 5  3.3249 Lt e tan ol. D5  0.02 * 3.6141 Lt D5  0.2892 Lt



6.4.2

Por lo tanto obtenemos 3.325 lt de etanol

BALANCE DE ENERGÍA

6.4.2.1 ESPECIFICACIÓN DE DISEÑO DE EQUIPOS Y MAQUINARIAS A UTILIZARSE 87

Fermentación Dependiendo de la fermentación se utilizan birreactores de distinto tamaño y no puede darse un esquema general para la inoculación de un fermentador de producción. En la tabla de la transparencia se dan los tamaños de varios fermentadores de producción en uso real.

88

89

90

Columna de destilación Se propone un método de diseño para el sistema de destilación térmicamente acoplado, mejor conocido como sistema Petlyuk. El método se basa en las ecuaciones de Fenske, Underwood y Gilliland, con las cuales se puede tener un buen estimado de los flujos internos, número de etapas teóricas, así como las zonas o etapas de interconexión entre el prefraccionador y la columna principal. Para mostrar la aplicación del método de diseño, se incluye el caso de estudio de separación de una mezcla ternaria.

91

Figura Nº Columnas de Destilación a) sistema petlyuk. b) sistema de pared dividida

Cuadro Nº 6.1 Catalogo de Normas Técnicas Ecuatorianas, Fuente: NTE-INEN

7. ESTUDIO ECONÓMICO Y FINANCIERO 7.1 PLAN DE INVERSIÓN TOTAL: CUADRO Nº 1 VALORIZACION GASTOS DE TERRENO Y OBRAS:

COMPONENTE

VALORIZACION GASTOS DE TERRENO Y OBRAS TERRENO CONSTRUCCIÓN - INFRAESTRUCTURA TOTAL DE COSTOS

UNIDAD

m2 -

CANTIDAD

207,6

COSTO UNIT.

TOTAL

US$

US$

5 1200

1038 1200 2238

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 2 VALORIZACION DE MAQUINAS Y EQUIPOS 92

COMPONENTE VALORIZACION DE MAQUINAS Y

UNIDAD

CANT.

COSTO UNIT.

TOTAL

T DE VIDA

AMORT.

US$

US$

UTIL

US$

EQUIPOS COSTO COLUMNA

1

1

9580

9580

8

1197,5

COSTO DEL REACTOR

1

1

6530

6530

9

725,55556

TOTAL

16110

1923,0556

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 3 VALORIZACION EN IMPLEMENTACION DE LABORATORIO COMPONENTES

CANTIDAD

TERMOMETRO(0 - 100 ºC) BRIXOMETRO(0-32º BRIX) FILTRO CORTADORES TOTAL

1 1 1 3

COSTO UNITARIO (US$) 12 25 18 5

TOTAL (US$) 12,00 25,00 18,00 15,00 70,00

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 4 VALORIZACION DE MUEBLES EQUIPOS DE OFICINA

COMPONENTE

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO UNITARIO

TOTAL

US$

US$

MOBILIARIO EQUIPO DE

1

150

150

OFICINA( ESCRITORIO,SILLA,ETC.)

1

100

100

EQUIPO DE COMPUTO

1

700

700

TOTAL

950

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 5 VALORIZACION DE INSTALACION DE SERVICIOS COSTO (US$)

COMPONENTE ELECTRICIDAD

30

93

TELEFONO AGUA

10 12 TOTAL

52

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 6 VALORIZACION DE ESTUDIO PREVIOS COMPONENTE IMPRESIONES INV. DE NUEVAS TECNICAS (INTERNET, REVISTAS,ETC.) PROGRAMAS DE INFORMATICA COSTO TOTAL

TOTAL US$ 8 8 6 22

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 7 VALORIZACION PARA LA CONSTITUCIÓN DE LA EMPRESA COMPONENTE 1.- REGISTRO UNIFICADO (ICTA) FORMULARIO TRAMITE 2.- LICENCIA MUNICIPAL FORMATO SANFA DERECHO DE LICENCIA DERECHO DE INSPECCION CARNE SANITARIO 3.- PATENTIZAR NOMBRE (INDECOPI) COSTO TOTAL TOTAL

TOTAL 13 2 7 52 7 6 11 97 97,000

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 8 COSTO DE ACTIVOS FIJOS - TANGIBLES

COMPONENTE

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO UNIT.

COSTO TOTAL

US$

US$

5

1038

GASTOS DE TERRENO Y OBRAS TERRENO

m2

94

207,6

CONSTRUCCIÓN - INFRAESTRUCTURA

-

1200

1200 2238

VALORIZACION DE MUEBLES DE OFICINA MOBILIARIO

1

150

150

EQUIPO DE OFICINA (ESCRITORIO, SILLA, ETC.)

1

100

100

EQUIPO DE COMPUTO

1

700

700 950

VALORIZACION DE MAQUINAS Y EQUIPOS COSTO COLUMNA

1

9580

9580

COSTO DEL REACTOR

1

6530

6530 16110

VALORIZACION EN IMPLEM. DE LAB.

.

70

70 70

TOTAL DE COSTOS

19368

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 9 COSTO DE ACTIVOS FIJOS - INTANGIBLES

COMPONENTE

TOTAL US$

VALORIZACION DE ESTUDIO PREVIOS IMPRESIONES

8

INV. DE NUEVAS TECNICAS (INTERNET, REVISTAS, ETC.)

8

95

PROGRAMAS DE INFORMATICA

6

COSTO TOTAL

22

VALORIZACION PARA LA CONSTITUCIÓN DE LA EMPRESA 1.- REGISTRO UNIFICADO (ICTA) FORMULARIO

13

TRAMITE

2

2.- LICENCIA MUNICIPAL FORMATO SANFA

7

DERECHO DE LICENCIA

52

DERECHO DE INSPECCION

7

CARNE SANITARIO

6

3.- PATENTIZAR NOMBRE (INDECOPI)

11

PUESTA EN MARCHA COSTO TOTAL

97

TOTAL

119,000

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 10 VALORIZACION DE PUESTA EN MARCHA COMPONENTE MATERIA PRIMA DIRECTA PAPA ENZIMAS BIOLOGICAS (HONGOS) LEVADURA MATERIA PRIMA INDIRECTA AGUA INSUMOS AGUA POTABLE PETROLEO

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO UNITARIO US$

SUB TOTAL

TOTAL US$

KG KG KG

287,9845679 0,141975309 0,157407407

0,11 1 0,8

m3

0,575969136

0,2712

31,6783025 0,14197531 0,12592593 31,9462037 0,15620283

31,9462037 0,15620283

m3 m3

0,024691358 0,002623457

0,2712 690,85

0,0066963 1,81241512 1,81911142

TOTAL DE COSTOS

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 11 TIEMPO DE PRODUCCION PRODUCCION 3 CICLOS PRODUCTIVOS PRODUCCION MENSUAL PRODUCCION ANUAL

DIAS 15 27 324

Fuente: elaboración propia

96

1,81911142 33,921518

CUADRO Nº 12 VALORIZACION DE MATERIA PRIMA E INSUMOS PARA 3 CICLOS PRODUCTIVOS COMPONENTE MATERIA PRIMA DIRECTA PAPA ENZIMAS BIOLOGICAS (HONGOS) LEVADURA MATERIA PRIMA INDIRECTA AGUA INSUMOS AGUA POTABLE PETROLEO

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO UNITARIO US$

SUB TOTAL

TOTAL

KG KG KG

4319,768519 2,12962963 2,361111111

0,11 1 0,8

m3

8,639537037

0,2712

475,174537 2,12962963 1,88888889 479,193056 2,34304244

m3 m3

0,37037037 0,039351852

0,2712 690,85

0,10044444 27,1862269 27,2866713

TOTAL DE COSTOS

479,193056 2,34304244

27,2866713 508,822769

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 13 VALORIZACION DE MATERIA PRIMA E INSUMOS PARA 1 AÑO DE PRODUCCION COMPONENTE

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO UNITARIO US$

SUB TOTAL

PAPA

KG

93307

0,11

10263,77

ENZIMAS BIOLOGICAS (HONGOS)

KG

46

1

46

LEVADURA

KG

51

0,8

40,8

TOTAL

MATERIA PRIMA DIRECTA

MATERIA PRIMA INDIRECTA AGUA

10350,57

10350,57 50,6097168

m3

186,614

0,2712

50,6097168

AGUA POTABLE

m3

8

0,2712

2,1696

PETROLEO

m3

0,85

690,85

587,2225

INSUMOS

589,3921 TOTAL DE COSTOS

589,3921 10990,5718

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 14 RESUMEN DE INVERSION EN MATERIA PRIMA E INSUMOS POR AÑO COMPONENTES

SUB TOTAL US$/ AÑO 10350,57 50,6097168 589,3921

MATERIA PRIMA DIRECTA MATERIA PRIMA INDIRECTA INSUMOS

97

TOTAL

10990,57182

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 15 VALORIZACION DE RECURSOS HUMANOS PAGO

10.68%

9%

AFP

2

BRUTO (US$) 240

25,632

21,6

287,232

287,232

3446,784

159,573

COMPONENTE MANO DE OBRA DIRECTA OBREROS MANO DE OBRA INDIRECTA SUPERVISOR DE CALIDAD PERSONAL ADMINISTRATIVO

CANT.

SEG. AGUIN./AÑO SUELDO/MES SUELDO/AÑO SUELDO/3CIC.

1

150

16,02

13,5

179,52

179,52

2154,24

99,733

SECRETARIA

1

140

14,952

12,6

167,552

167,552

2010,624

93,084

7611,648

352,4

TOTAL DE COSTOS

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 16 OTROS GASTOS ADMINISTRATIVOS

COMPONENTE ELECTRICIDAD TELEFONO AGUA TOTAL

COSTO/MES(US$)

COSTO/AÑO (US$)

12 10 8 30

144,000 120,000 96,000 360,000

COSTO/3 CICLOS(US$) 6,666666667 5,555555556 4,444444444 16,66666667

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 17 VALORACION EN GASTOS DE VENTA

COSTO/MES(US$)

COMPONENTE TRANSPORTE PUBLICIDAD TOTAL

COSTO/AÑO (US$) 600,000 120,000

50 10 60

720,000

COSTO/3 CICLOS (US$) 27,77777778 5,555555556 33,33333333

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 18 COSTO DE PRODUCCION COMPONENTES VALORIZACION DE MATERIA PRIMA VALORIZACION DE RECURSOS HUMANOS OTROS GASTOS ADMINISTRATIVOS VALORACION EN GASTOS DE VENTA

COSTO (US$) /AÑO

TOTAL

Fuente: elaboración propia

98

10990,57182 7611,648 360,000 720,000

COSTO (US$)/3 CICLOS 508,8227693 352,3911111 16,66666667 33,33333333

19682,21982

911,2138804

CUADRO Nº 19 PLAN DE INVERSION TOTAL ANUAL PORCENTAJE DE COMPONENTES 1.- INVERSION FIJA 1.1- TANGIBLES GASTOS DE TERRENO Y OBRAS FISICAS MUEBLES DE OFICINA MAQUINAS Y EQUIPOS IMPLEMENTACION DE LABORATORIO INSTALACION DE SERVICIOS 1.2.- INTANGIBLES ESTUDIO PREVIOS CONSTITUCIÓN DE LA EMPRESA PUESTA EN MARCHA SUB - TOTAL DE INVERSION FIJA 2.- CAPITAL DE TRABAJO 2.1.- COSTOS DE FABRICACION 2.1.1- COSTOS DIRECTOS MATERIA PRIMA DIRECTA MANO DE OBRA DIRECTA 2.1.2- COSTOS INDIRECTOS MATERIA PRIMA INDIRECTA MANO DE OBRA INDIRECTA INSUMOS SUB -TOTAL DE FABRICACION 2.2.- GASTOS ADMINISTRATIVOS VALORIZACION DE PERSONAL ADMINISTRATIVO OTROS GASTOS ADMINISTRATIVOS SUB -TOTAL DE GASTOS ADMINISTRATIVOS 2.3.- GASTOS DE VENTAS INVERSION SUB – TOTAL

INVERSION TOTAL (US$)

INICIAL

1 AÑO

INVERSION ( % )

0

1580 950 16110 70,00 52,00

4,093567413 2,461322179 41,73884242 0,181360582 0,134725003

22 97 33,92151795 18914,92152

0,05699904 0,251313949 0,087886089 49,00601667

1 AÑO

EST. FINANCIAMIENTO APORTE PROPIO FINANC.

948 570 9666 42 31,2 0 0 13,2 58,2 20,35291077 11348,95291

632 380 6444 28 20,8 0 0 8,8 38,8 13,56860718 7565,968607

10350,57 3446,784

26,816934 8,9301536

6210,342 2068,0704

4140,228 1378,7136

50,6097168 2154,24 589,3921 16591,59582

0,131123 5,581346 1,5270356 42,986592

30,36583008 1292,544 353,63526 9954,95749

20,24388672 861,696 235,75684 6636,638327

2010,624 360,000 2370,624 720,000 19682,220

5,2092563 0,9327116 6,1419678 1,8654231 50,993983

1206,3744 216 1422,3744 432 23158,2848

804,2496 144 948,2496 288 15438,85653

18914,92152

99

49,00601667

38597,141

INVERSION TOTAL

100,00

38597,14133

Fuente: elaboración propia

APORTE PROPIO : FINANCIAMIENTO:

60% 40% CUADRO Nº 20 RESUMEN DEL PLAN DE INVERSION

RUBROS ACTIVOS FIJOS CAPITAL DE TRABAJO TOTAL POCENTAJE (%)

INVERSION TOTAL 18914,92152 19682,220 38597,141 100%

FINANCIAMIENTO 7565,968607 7872,887927 15438,85653 40%

APORTE PROPIO 11348,95291 11809,33189 23158,2848 60%

Fuente: elaboración propia

7.2 ANÁLISIS DE FUENTES FINANCIERAS CUADRO Nº 21 SERVICIO DE LA DEUDA Nº DE AÑOS INTERES( ANUAL) INTERES ( TRIMESTRAL) Nº DE TRIMESTRES

AÑO

TRIMESTRAL

PRESTAMO (S/,)

8 13% 0,0325% 32

AMORTIZACION (S/,)

100

INTERES (S/,)

TOTAL (S/,)

1

1 2 3 4

15438,85653 15157,40996 14866,81637 14566,77849

2

1 2 3 4

14256,98938 13937,13212 13606,87951 13265,89368

3

1 2 3 4

12913,82581 12550,31574 12174,99159 11787,4694

4

1 2 3 4

11387,35275 10974,2323 10547,68544 10107,2758

5

1 2 3 4

9652,552851 9183,051407 8698,291166 8197,776217

6

1 2 3 4

7680,994532 7147,417443 6596,499098 6027,675906

7

1 2 3 4

5440,365962 4833,968443 4207,863006 3561,409142

8

1 2

2893,945527 2204,789345

281,4466 290,5935882 300,0378798 309,7891109 1181,867153 319,857257 330,2526179 340,985828 352,0678674 1343,16357 363,5100731 375,3241504 387,5221853 400,1166563 1526,473065 413,1204477 426,5468622 440,4096352 454,7229484 1734,799894 469,5014442 484,7602412 500,514949 516,7816848 1971,558319 533,5770896 550,918345 568,8231912 587,3099449 2240,628571 606,3975181 626,1054375 646,4538642 667,4636148 2546,420435 689,1561823 711,5537582

101

501,7628374 492,6158237 483,1715321 473,420301 1950,970494 463,3521549 452,956794 442,2235839 431,1415445 1789,674077 419,6993388 407,8852615 395,6872266 383,0927555 1606,364582 370,0889642 356,6625497 342,7997766 328,4864635 1398,037754 313,7079677 298,4491707 282,6944629 266,4277271 1161,279328 249,6323223 232,2910669 214,3862207 195,899467 892,2090768 176,8118937 157,1039744 136,7555477 115,7457971 586,417213 94,05322962 71,6556537

783,2094 783,2094 783,2094 783,2094 3132,8376 783,2094 783,2094 783,2094 783,2094 3132,8376 783,2094 783,2094 783,2094 783,2094 3132,8376 783,2094 783,2094 783,2094 783,2094 3132,8376 783,2094 783,2094 783,2094 783,2094 3132,8376 783,2094 783,2094 783,2094 783,2094 3132,8376 783,2094 783,2094 783,2094 783,2094 3132,8376 783,2094 783,2094

3 4

1493,235586 758,5563311

734,6792553 758,5563311 2893,945527

48,53015656 24,65308076 238,8921206

Fuente: elaboración propia

CUADRO Nº 22 PRECIO DE VENTA PRECIO DE VENTA 1.- COSTOS DE FABRICACION 1.1- COSTOS DIRECTOS MATERIA PRIMA DIRECTA MANO DE OBRA DIRECTA 1.2- COSTOS INDIRECTOS MATERIA PRIMA INDIRECTA MANO DE OBRA INDIRECTA INSUMOS DEPRECIACION COSTOS DE FABRICACION 2.- GASTOS ADMINISTRATIVOS PERSONAL ADMINISTRATIVO OTROS GASTOS ADMINISTRATIVOS AMORTIZACION INTERESES COSTOS ADMINISTRATIVOS 3.-GASTOS DE VENTAS IMPUESTO A LA VENTA (18%) COSTO TOTAL PRODUCCION ANUAL( m3) COSTO UNITARIO ( S/, / m3) 4.- UTILIDAD (13%) PRECIO DE VENTA (S/, / m3)

SUB - TOTAL (US$)

TOTAL (US$)

10350,57 3446,784 13797,354 50,6097168 2154,24 589,3921 1923,05 4717,291817

18514,64582

2010,624 360,000 303,6045255 4595,486282 7269,714808 720,000 6500

7269,714808 7220,000 33004,361

8500 13%

Fuente: elaboración propia

102

3,882865956 0,504772574 4,38763853

783,2094 783,2094 3132,8376 2893,9455

7.3 Flujo de caja proyectado PROYECCION ANUAL A.- INGRESOS PRECIO (S/. / m3) CANTIDAD( m3) SUB- TOTAL B.- EGRESOS INVERSIONES ACTIVOS TANGIBLES E INTANGIBLES 1.- COSTOS DE FABRICACION 1.1- COSTOS DIRECTOS MATERIA PRIMA DIRECTA MANO DE OBRA DIRECTA 1.2- COSTOS INDIRECTOS MATERIA PRIMA INDIRECTA MANO DE OBRA INDIRECTA INSUMOS DEPRECIACION COSTOS DE FABRICACION 2.- GASTOS ADMINISTRATIVOS PERSONAL ADMINISTRATIVO OTROS GASTOS ADMINISTRATIVOS COSTOS ADMINISTRATIVOS 3.-GASTOS DE VENTAS TOTAL DE EGRESOS SUB- TOTAL( utilidades) IMPUESTO A LA VENTA (30%) 12%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

3,994797 8500 33955,7745

4,47417264 8500 38030,46744

5,0110734 8500 42594,124

5,61240216 8500 47705,4184

6,28589042 8500 53430,0686

7,040197269 8500 59841,67679

7,88502094 8500 67022,678

8,8312235 8500 75065,399

10350,57 3446,784

11592,6384 3860,39808

12983,755 4323,6458

14541,8056 4842,48335

16286,8223 5423,58135

18241,24096 6074,411116

20430,1899 6803,34045

22881,813 7619,7413

50,6097168 2154,24 589,3921 1923,05 18514,64582

56,68288282 2412,7488 660,119152 2153,816 20736,40331

63,484829 2702,2787 739,33345 2412,2739 23224,772

71,1030082 3026,55209 828,053464 2701,74679 26011,7443

79,6353692 3389,73835 927,41988 3025,95641 29133,1536

89,19161349 3796,506948 1038,710266 3389,071174 32629,13207

99,8946071 4252,08778 1163,3555 3795,75971 36544,6279

111,88196 4762,3383 1302,9582 4251,2509 40929,983

2010,624 360,000 2370,624 720,000 21605,270 12350,505 3705,151405 8645,353

2251,89888 403,2 2655,09888 806,4 24197,90219 13832,56524 4149,769573 9682,795671

2522,1267 451,584 2973,7107 903,168 27101,65 15492,473 4647,7419 10844,731

2824,78196 505,77408 3330,55604 1011,54816 30353,8485 17351,5698 5205,47095 12146,0989

3163,75579 566,46697 3730,22276 1132,93394 33996,3103 19433,7582 5830,12747 13603,6308

3543,406484 634,443006 4177,84949 1268,886012 38075,86757 21765,80921 6529,742763 15236,06645

3968,61526 710,576167 4679,19143 1421,15233 42644,9717 24377,7063 7313,31189 17064,3944

4444,8491 795,84531 5240,6944 1591,6906 47762,368 27303,031 8190,9093 19112,122

18914,922

-18914,922

TOTAL DESPUES DE IMP.

7.4 ESTADO DE GANANCIAS Y PÉRDIDAS PROYECTADO 7.5 BALANCE GENERAL 103

7.6 FLUJO DE FONDOS

PROYECCION ANUAL A.- INGRESOS PRECIO (S/. / LITRO) CANTIDAD( LITROS) SUB- TOTAL B.- EGRESOS INVERSIONES ACTIVOS TANGIBLES E INTANGIBLES 1.- COSTOS DE FABRICACION 1.1- COSTOS DIRECTOS MATERIA PRIMA DIRECTA MANO DE OBRA DIRECTA 1.2- COSTOS INDIRECTOS MATERIA PRIMA INDIRECTA MANO DE OBRA INDIRECTA INSUMOS DEPRECIACION COSTOS DE FABRICACION 2.- GASTOS ADMINISTRATIVOS PERSONAL ADMINISTRATIVO OTROS GASTOS ADMINISTRATIVOS COSTOS ADMINISTRATIVOS 3.-GASTOS DE VENTAS TOTAL DE EGRESOS SUB- TOTAL( UTILIDADES) IMPUESTO A LA VENTA (30%) UTILIDADES DESPUES DE IMP. C.- FINANCIAMIENTO NETO AMORTIZACION INTERES 12%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

3,994797 8500 33955,7745

4,47417264 8500 38030,46744

5,0110734 8500 42594,124

5,61240216 8500 47705,4184

6,28589042 8500 53430,0686

7,040197269 8500 59841,67679

7,88502094 8500 67022,678

8,8312235 8500 75065,399

10350,57 3446,784 0 50,609717 2154,24 589,3921 1923,05 18514,64582

11592,6384 3860,39808 0 56,68288282 2412,7488 660,119152 2153,816 20736,40331

12983,755 4323,6458 0 63,484829 2702,2787 739,33345 2412,2739 23224,772

14541,8056 4842,48335 0 71,1030082 3026,55209 828,053464 2701,74679 26011,7443

16286,8223 5423,58135 0 79,6354 3389,73835 927,41988 3025,95641 29133,1536

18241,24096 6074,411116 0 89,19161349 3796,506948 1038,710266 3389,071174 32629,13207

20430,1899 6803,34045 0 99,8946071 4252,08778 1163,3555 3795,75971 36544,6279

22881,813 7619,7413 0 111,88196 4762,3383 1302,9582 4251,2509 40929,983

2010,624 360,000 2370,624 720,000 21605,270 12350,505 3705,151405 8645,353

2251,89888 403,2 2655,09888 806,4 24197,90219 13832,56524 4149,769573 9682,796

2522,1267 451,584 2973,7107 903,168 27101,65 15492,473 4647,7419 10844,731

2824,78196 505,77408 3330,55604 1011,54816 30353,8485 17351,5698 5205,47095 12146,099

3163,75579 566,46697 3730,22276 1132,93394 33996,3103 19433,7582 5830,12747 13603,631

3543,406484 634,443006 4177,84949 1268,886012 38075,86757 21765,80921 6529,742763 15236,066

3968,61526 710,576167 4679,19143 1421,15233 42644,9717 24377,7063 7313,31189 17064,394

4444,8491 795,84531 5240,6944 1591,6906 47762,368 27303,031 8190,9093 19112,122

1181,867153 1950,970494 5512,516

1343,16357 1789,674077 6549,958

1526,4731 1606,3646 7711,894

1734,79989 1398,03775 9013,261

1971,55832 1161,27933 10470,793

2240,628571 892,2090768 12103,229

2546,42043 586,417213 13931,557

2893,9455 238,89212 15979,284

18914,922

-18914,922

TOTAL DESPUES DE IMP.

104

Fuente: elaboración propia

105

Apalancamiento económico Este indicador mide cual seria el incremento de las utilidades con la variación de las ventas. Para nuestra producción de 8500 m3 se tiene un GAO de 2.22.Esto quiere decir que si se duplica la producción a17000 m3 (100%) se obtendría una utilidad del (22.2 %). CANTIDAD m3 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000

VENTAS TOTALES US$ 17890 19679 21468 23257 25046 26835 28624 30413 32202 33991 35780

COSTOS FIJOS TOTALES US$ 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674 4293,674

COSTOS VARIABLES US$ 13307,55636 14638,312 15969,06764 17299,82327 18630,57891 19961,33454 21292,09018 22622,84582 23953,60145 25284,35709 26615,11273

GAO 15,868855 6,747782 4,562451 3,581104 3,023650 2,664220 2,413213 2,227999 2,085707 1,972967 1,881438

Fuente: elaboración propia

8. EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA Estos de Indicadores realizan el análisis económico y financiero de nuestro proyecto, la interpretación de sus resultados sirven para demostrar el Impacto Económico y Social de nuestro proyecto. 

El VAN: Representa todos los beneficios económicos netos después de

haber recuperado los Gastos de Inversiones. Si el valor de los VAN es positivo hay beneficio social. 

El TIR: Mide la rentabilidad del proyecto, si el porciento obtenido es

superior al de la tasa de descuento social y tiene valor positivo afirmamos que hay impacto económico. 

RAZÓN BENEFICIO / COSTO: Mide los beneficios económicos

que reporta el monto de dinero empleado inicialmente con los beneficios actuales y futuros. Para saber si hay impacto su resultado debe ser mayor a la unidad

106

8.1 PARÁMETROS DE EVALUACIÓN ECONÓMICA VAN, TIR, R(B/C) Nº DE AÑOS 0 1 2 3 4 5 6 7 8

UTILIDAD DESPUES DE IMP. -18914,922 8645,353 9682,796 10844,731 12146,099 13603,631 15236,066 17064,394 19112,122

VAN TIR (US$) R (B / C)

42.837,602 54% 5,6

Fuente: elaboración propia

8.2 PARÁMETROS DE EVALUACIÓN FINANCIERA VAN, TIR, R (B/C) Nº DE AÑOS 0 1 2 3 4 5 6 7 8

UTILIDAD DESPUES DE IMP. -18914,922 5512,516 6549,958 7711,894 9013,261 10470,793 12103,229 13931,557 15979,284

VAN (US$) TIR R (B / C)

27.274,79302 39% 3,29

Fuente: elaboración propia

8.3 PERIODO DE RECUPERACIÓN DE CAPITAL Es el número de años que se requieren para que los beneficios económicos acumulados cubran los gastos de inversiones. Para nuestro proyecto el periodo de recuperación del capital será de 3 AÑOS. AÑOS

INVERSION ( US $)

107

INGRESOS

PRC

0 1 2 3

-18914,922 5512,516 6549,958 7711,894

-18914,922 -13402,406 -6852,448 859,446

Fuente: elaboración propia

8.4 PUNTO DE EQUILIBRIO ESTRUCTURA DE COSTOS TANGIBLES MATERIALES DIRECTOS MATERIALES INDIRECTOS MANO DE OBRA DIRECTA MANO DE OBRA INDIRECTA DEPRECIACION INSUMOS PERSONAL ADMINISTRATIVO OTROS GASTOS GASTOS DE VENTA+IMP. TOTAL

COSTOS FIJOS US$ 3132,837648

COSTOS VARIABLES US$ 0,00 10350,57 50,6097168 3446,784 2154,24

1923,05 589,3921 2010,624 360,000 6031,251 22622,84632

7426,511648

Fuente: elaboración propia PRECIO DE VENTA/ m3 VOLUMEN DE VENTAS VENTAS TOTALES (US$) COSTO VARIABLE/ m3 COSTO FIJO/ m3 P.E (m3) P.E (US$)

3,994797 8500 33955,7745 2,661511331 0,873707253 5570,082858 22251,35029

Fuente: elaboración propia

Fuente: elaboración propia

108

8.5 VAN MARGINAL 8.6 TIR MARGINAL 8.7 APALANCAMIENTO FINANCIERO Se deriva de utilizarse endeudamiento para financiar una inversión. Esta deuda genera un costo financiero (intereses), pero si la inversión genera un ingreso mayor a los intereses a pagar, el excedente pasa a aumentar el beneficio de la empresa. COSTOS CANTIDAD

VENTAS TOTALES

COSTOS FIJOS

VARIAB.

COSTOS

UAII

INTERESES

m3

US$

TOTALES US$

TOTALES US$

TOTALES US$

US$

US$

4000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11500 12000

13152 18084 19728 21372 23016 24660 26304 27948 29592 31236 32880 34524 36168 37812 39456

7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648 7426,511648

8146,633326 11201,62082 12219,94999 13238,27915 14256,60832 15274,93749 16293,26665 17311,59582 18329,92498 19348,25415 20366,58331 21384,91248 22403,24165 23421,57081 24439,89998

15573,14497 18628,13247 19646,46164 20664,7908 21683,11997 22701,44913 23719,7783 24738,10746 25756,43663 26774,7658 27793,09496 28811,42413 29829,75329 30848,08246 31866,41162

-2421,145 -544,13247 81,538364 707,2092 1332,88 1958,5509 2584,2217 3209,8925 3835,5634 4461,2342 5086,905 5712,5759 6338,2467 6963,9175 7589,5884

2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513 2007,0513

GAF

0,546756 0,213286 -0,04235 -0,54407 -1,97706 -40,3821 4,477399 2,668592 2,097642 1,817808 1,651671 1,541638 1,463394 1,404903 1,359523

Fuente: elaboración propia

8.8 ANÁLISIS DE DATOS ECONÓMICOS Y FINANCIEROS 8.8.1 VALOR AGREGADO DEL PROYECTO PRODUCCION DE BIODIESEL: En la actualidad existen nueve plantas de biodiesel en producción, con una capacidad de 141.000 toneladas al año. Además, existen otras cuatro en construcción y más de 20 en fase de proyecto.

109

Si se construyesen todas las plantas proyectadas se alcanzaría una producción de 3,9 millones de toneladas al año, lo que cubriría con creces las estimaciones del mercado español para el 2010, 1,4 millones de toneladas (5,75% del consumo para transporte). PRODUCCION DE ACETAL:

8.8.2 ANÁLISIS DE RIESGO El riesgo del proyecto viene definido por la variación de sus flujos de caja y suele tomar como medida del mismo la varianza del valor capital. Mientras más alto sea el coeficiente de variación mas riesgoso es el proyecto. Para el análisis de riesgo se realiza un análisis de sensibilidad, el que se puede utilizar con éxito en cualquier modelo económico decisionista, con el objeto de determinar la variabilidad del resultado final al variar alguno de los parámetros estimados.

VARIABLE PRECIO DE VENTA ( US$ / m3 ) VAN PORCENTAJE

ETANOL CARBURANTE 3,994797 3,3530372 27.274,79302 0,00 100% 84%

Fuente: elaboración propia

110

9. CONCLUSIONES  Del balance del proceso se obtiene que se obtendrían 8500 m3/año de etanol, este rendimiento mejoraría si se usaran papas con mayor contenido del 20% de almidón.  El proyecto resulta rentable para un precio de venta del bioetanol a 4,38763853 dólares.  El tiempo de recuperación de la inversión es de 3 años.  Una alternativa para el no uso del bioetanol como biocombustible es que se derive su uso hacia bebidas alcohólicas  Se puede hacer uso de los subproductos de la papa tal como lo es la cáscara y fibras que se producen en la etapa de la extracción del almidón, este uso seria como afrecho y comida para ganados.  La rentabilidad puede aumentar si se usaran papas con mayor contenido de almidón ya que para el proyecto se ha considerado un porcentaje del 20% de almidón presente en la papa.

111

 El uso del excedente de papa como materia prima para producir bioetanol, resulta una buena alternativa para mejorar los ingresos de los productores que pierden sus cosechas al no tener un mercado que acapare toda su producción.  Para fines del bioetanol como biocombustible, este se tendrá que vender a una planta deshidratados para que pueda mezclarse con la gasolina.

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