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Biocombustibles

Una máquina versátil

La menor compactación del suelo y el acceso a terrenos escarpados generan innovaciones en la zafra de la caña de azúcar

068-071_CortadordeCana_189Una propuesta innovadora para la plantación y la zafra de la caña de azúcar, cuyo objetivo consiste en incrementar la productividad en campo y reducir costos, se está gestando en el Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología del Bioetanol (CTBE), en Campinas, en el interior paulista. Se trata de una máquina denominada estructura de tráfico controlado (ETC), capaz de ejecutar todas las operaciones mecanizadas del ciclo agronómico de la caña. El aparato logra acceder a zonas escarpadas donde las cosechadoras actuales no llegan.

“La operación de zafra mecanizada tal como se la realiza actualmente, se vale básicamente de la misma tecnología que hace 50 años, desarrollada en Australia”, dice el profesor Oscar Braunbeck, de la Facultad de Ingeniería Agrícola (Feagri) de la Universidad Estadual de Campinas, y coordinador del proyecto de la ETC. Una de las ventajas de la nueva máquina, que actualmente se encuentra en fase de prueba en un laboratorio que imita las condiciones de campo de un cultivo de caña, consiste en que reduce el tráfico en el área sembrada y, con ello, la compactación del suelo, perjudicial para el crecimiento de las plantas en las siguientes zafras.

Mientras que la ETC posee una trocha (distancia entre ruedas) de 9 metros, las cosechadoras actuales cuentan con una trocha de 1,6 a 2,4 metros. En función de eso y de su peso, éstas solo logran cosechar una hilera de cañas de la plantación por vez y provocan una compactación de alrededor del 60% en la superficie del suelo, lo cual acaba perjudicando el desarrollo del cultivo. “La compactación promueve la erosión y dificulta el ingreso de agua en el suelo”, dice Braunbeck. El 40% del terreno por donde las máquinas actuales no circulan corresponde al área preservada, en donde la caña logra producir. “Mediante una trocha más larga, el área preservada para el cultivo alcanzaría al 87%”, compara Braunbeck. “Al reducir el tránsito pesado en los cañaverales, abrimos la posibilidad para la siembra directa de la caña, tal como se hace con los cereales”.

La primera versión del equipamiento fue concebida para adaptarse a la estructura de mecanización actual. De esta manera, fue construida en forma articulada, con tracción y dirección en sus cuatro ruedas, brazos que se pliegan para poder ser transportados por las calles y frentes de zafra que se posicionan para cosechar seis hileras de caña, dos por vez. La conducción queda a cargo de un piloto automático con GPS, que será supervisado por un operador.

El sistema de zafra realizado con la máquina actual se traduce en tránsito pesado en los cañaverales

Imagem: EDSON SILVA / FOLHAPRESSEl sistema de zafra realizado con la máquina actual se traduce en tránsito pesado en los cañaveralesImagem: EDSON SILVA / FOLHAPRESS

Terrenos escarpados
La ETC logrará transitar por terrenos más escarpados. “La primera versión del equipamientos que estamos desarrollando, al ser más ancho, logra mantenerse estable en terrenos con hasta un 19% de declive”, dice Braunbeck. Las cosechadoras actuales logran ingresar en terrenos con inclinaciones de hasta un 12%. “Además, al ser más angostas, vuelcan con relativa facilidad” dice el ingeniero agrícola Guilherme Ribeiro Gray, ex alumno de la Feagri y uno de los socios de Agricef, empresa participante en el proyecto.

La empresa, fundada en 2005, fue albergada hasta 2008 en la incubadora de la Unicamp, la Incamp. Agricef cuenta con tres proyectos aprobados en la modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe), de la FAPESP, y desde 2009 participa en el proyecto del CTBE, en el que es responsable por el desarrollo del módulo de recolección.

Braunbeck subraya que no hubo evolución en el sistema de manejo agrícola de la caña en la misma medida en que se modificaron las exigencias ambientales, económicas y sociales. Por ejemplo, aunque en la zafra se logró un gran avance mediante la prohibición gradual de la quema de la paja de la caña en el sistema manual, todavía utiliza maquinaria concebida en la década de 1950 en Australia. “La maquinaria para la zafra de la caña sólo sufrió algunas adaptaciones desde su concepción, mientras que la cosecha de cereales ha pasado por grandes avances”.

El foco en los cereales tiene su motivación. El área sembrada con cereales en el mundo es de alrededor de 700 millones de hectáreas, mientras que la caña ocupa 22 millones de hectáreas. “La pérdidas durante la zafra mecánica en los cañaverales se ubica actualmente en alrededor de un 10%”, dice Gray. A efectos comparativos, las pérdidas en la cosecha de granos son de alrededor de un 1,5%. “Para reducir los daños en los cañaverales estamos proponiendo un sistema diferente al actual”. En lugar de una cosechadora que cuenta con un divisor para separar las hileras de los cañaverales – lo cual ocasiona el entremezclado y quiebra de la caña –, la base de la operación propuesta consiste en acercar la máquina a la caña, luego ésta es cortada por su base, empujada y removida por tracción hacia la parte superior, donde se la pica en cilindros (pequeños pedazos) y se la transfiere al trasbordo, el vehículo de transporte de la caña. “El separador que se sitúa en los costados del equipamiento se encuentra sincronizado con la velocidad de desplazamiento de la máquina”, dice Gray. Éste levanta el culmo (tallo) para que el mecanismo de tracción – con cadenas o cintas – tome a la caña. La idea es manipular lo mínimo posible a la caña antes de cortarla, para reducir los daños en los muñones (la raíz que queda en tierra para el rebrote) y las pérdidas en el campo.

Cuando los cilindros son transferidos para el trasbordo, la propuesta del proyecto consiste en colocar conjuntamente parte de la paja y el resto quedará como cobertura del suelo en el campo. Esta cobertura ayuda a disminuir la temperatura del suelo, controla las malezas y reduce la evaporación del agua. Actualmente, en la mayoría de los casos, toda la paja se abandona en el suelo, ya que como presenta una densidad muy baja, el coste del transporte termina siendo alto. La propuesta consiste en llevar la paja como junto a los cilindros, trozada en pedazos pequeños de tal forma que se acomode entre los resquicios de la caña. En el proyecto de la nueva máquina participa, en calidad de empresa colaboradora, Jacto, una industria de maquinaria agrícola y vehículos eléctricos instalada en Pompeia, en el interior paulista, y financiación del Banco Nacional de Desarrollo Económico y Social (BNDES) por valor de 16 millones de reales. En cuatro años el equipamiento debe estar probado y funcionando, y la empresa colaboradora cuenta con otros dos años para sacar el producto a la venta.

Maqueta computada de la nueva máquina con una distancia de 9 metros entre ejes

Imagem: CTBEMaqueta computada de la nueva máquina con una distancia de 9 metros entre ejesImagem: CTBE

Manejo sostenible
La siembra directa de la caña, cuando la implantación se realiza sin arar el suelo, es una de las vertientes del proyecto. “Se trata de un manejo más sostenible, ya que cada vez que es arado el suelo ocurre una pérdida, que tendrá impacto durante el transcurso de los años”, dice Braunbeck. La idea es que la máquina abra surcos en lugares predefinidos donde se depositarán los cilindros en la cantidad correcta, con una distribución uniforme. Actualmente, las máquinas los distribuyen irregularmente. “La distribución es muy mala y más del 50% de los plantines sucumben por competencia entre sí”.

El CTBE también cuenta con un proyecto de explotación de agricultura de precisión, para incrementar la productividad, reducir los costos de abono y el impacto ambiental. La meta consiste en lograr un manejo del suelo personalizado. En los cañaverales se instalarán sensores para medir las propiedades del suelo o de la planta. Mediante la información suministrada por los sensores, las máquinas, al trasladarse, ya tratarían el suelo con los insumos necesarios. Una zona de 100 hectáreas en la central Usina da Pedra, en Serrana, interior paulista, está siendo utilizada como prueba. Otros colaboradores son la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), y Valtra, fabricante de tractores de la localidad de Mogi das Cruzes, en el interior de São Paulo, aparte de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Jaboticabal, la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (USP) y la Unicamp.

Los estudios que condujeron al proyecto de la máquina agrícola comenzaron en la década de 1990 y se extendieron durante los años siguientes, cuando Braunbeck, con el apoyo de la FAPESP, realizó investigaciones básicas sobre el corte y la limpieza de la caña. Otros estudios posteriores, abordando aspectos de la zafra mecanizada fueron, realizados por los socios de Agricef bajo la conducción de Braunbeck. “Todo este conocimiento sirvió como base para el actual proyecto”, dice el profesor. De acuerdo con su evaluación, la evolución de la cosecha manual a la mecánica fue bastante rápida, considerando un pasado de 500 años de cultivo de la caña de azúcar en Brasil.

En el estado de São Paulo, el principal productor de caña brasileño, un acuerdo firmado en 2007 entre productores, las centrales y el gobierno, denominado Protocolo Agroambiental, determina la eliminación de la quema de paja en 2014 en áreas mecanizables y en 2017 en todas las áreas con cultivo de caña. En el resto del país, la legislación ambiental otorga plazo hasta 2020 para acabar con la quema en los cañaverales.

“Con la conversión de la cosecha manual en mecanizada, se logra un doble beneficio ambiental”, dice el investigador Marcelo Valadares Galdos, del Programa de Sostenibilidad del CTBE, quien hizo un balance completo del carbono del etanol de la caña de azúcar en Brasil, en un estudio realizado conjuntamente con investigadores de la Esalq. “Por un lado, cuando los residuos de la caña no se queman, dejamos de enviar hacia la atmósfera dióxido de carbono, pero también otros gases que inciden para el efecto invernadero y son aún más potentes, como es el caso del óxido nitroso”, dice Galdos.

El segundo beneficio reside en que, al mantener la paja en el cultivo, cuando ésta se descompone acaba incorporándose al terreno y aumenta el stock de carbono en el suelo, algo muy importante para el ecosistema. “Identificamos un promedio de acumulación anual de 1.500 kilogramos de carbono por hectárea mediante el sistema sin quema y manteniendo la paja en el suelo”, completa Galdos. “Hay alrededor de dos a tres veces más carbono en una capa de hasta 1 metro de suelo que en toda la vegetación”. De esa manera se logra una disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. En el balance se computa también el material en partículas, el hollín. “Ese material se esparce en la atmósfera y su efecto está relacionado con el calentamiento global”.

Los Proyectos
1.
Desarrollo de una ayuda mecánica para la zafra de la caña de azúcar sin quema previa (nº 2004/14468-5); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador Efraim Albrecht Neto – Agricef; Inversión R$ 430.251,88 (FAPESP)
2. Control automatizado de la sincronía entre la cosechadora de la caña de azúcar y el trasbordo (nº 2006/56581-8); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador Rodrigo Fernando Galzerano Baldo – Agricef; Inversión R$ 35.954,21 (FAPESP)
3. Implemento acoplado al tractor para la zafra de caña de azúcar sin quema previa (nº 2007/59163-5); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador Guilherme Ribeiro Gray – Agricef; Inversión R$ 12.491,00 (FAPESP)

Artículo científico
GALDOS, M.V. et alNet greenhouse gas fluxes in Brazilian ethanol production systems. Global Change Biology Bioenergy. v 2. p. 37-44. 2010.