EVALUACIÓN AMBIENTAL DE UNA FÁBRICA DE MEZCAL DEL ESTADO DE OAXACA Y EL DESARROLLO SUSTENTABLE

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1 EVALUACIÓN AMBIENTAL DE UNA FÁBRICA DE MEZCAL DEL ESTADO DE OAXACA Y EL DESARROLLO SUSTENTABLE Filiberto IGNACIO C. 1 *, Jesús FLORES G. 2 *, Jyl LOPEZ TOLEDO 3 * *Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Oaxaca del Instituto Politécnico Nacional. Calle Hornos No. 1003, Col. Noche Buena, Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca. México, C. P , TEL. (951) , 1 filiberto2002@hotmail.com, 2 j_flores76@hotmail.com, 3 rastamania20@hotmail.com Palabras clave: ecoeficiencia, producción industrial, escala de likert. RESUMEN El desarrollo sustentable nos da la pauta para la evaluación de una empresa, en todos los procesos que de ella emergen y ver como afecta esta al medio ambiente (Barkin, 1998). De esta forma el presente trabajo se enfoca en la evaluación de una fabrica procesadora de mezcal, ubicada en el distrito de Mitla en el estado de Oaxaca, la cual ha tecnificando sus procesos, para una producción industrial. Analizándose para esta evaluación ambiental y medir la ecoeficiencia de la fabrica, los procesos de cocción, molienda, fermentación y destilación para ello se hizo un diagnostico de los procesos antes mencionados, encontrando que dichos procesos tienen una gran cantidad de irregularidades en el uso del agua, energía, residuos sólidos y líquidos, las cuales se examinaron con la ayuda de la escala de likert para darle un valor y así determinar la eficiencia de la planta y en cada uno de sus procesos (ISO, 14000), para ello se le asigno un valor a cada proceso de acuerdo al grado de residuos contaminantes que se arrojan durante la fabricación del mezcal. Con los datos obtenidos del análisis, se detectaron los problemas más críticos y se hicieron las recomendaciones para lograr la eficiencia en dichos procesos y por ende el aprovechamiento de los recursos involucrados dentro del proceso de la fabricación del mezcal. INTRODUCCIÓN. La fabricación del mezcal se realiza en cuatro etapas: cocción del agave, molienda, fermentación y destilación. Su producción se efectúa de tres formas: artesanal, semi-industrial e industrial. La artesanal, el mezcal se elabora con trabajo familiar, dirigido al autoconsumo y muy poco al mercado local. La segunda producción también es de manera artesanal por medio de una agrupación de palenqueros. Una tercera forma es la producción industrial, la cual se encuentra en sus inicios. La materia prima se 1

2 obtiene de la denominada región oaxaqueña del mezcal, que comprende a siete distritos. Se hace necesario entonces realizar una evaluación para no comprometer a las generaciones futuras sobre explotando la materia prima, desperdiciando energía y generando contaminantes (Brundtland, 1987). Siendo Oaxaca uno de los estados con mayor producción de agave mezcalero y mezcal, en el CIIDIR-IPN-OAXACA desde 1999 se han venido realizando trabajos de investigación sobre el proceso de fabricación del mezcal relacionadas con las características organolépticas (Silva, 1999); caracterización físico-mecánica de agave en verde y cocido variedad espadín azul (Silva, L. et al. 2001) diseño y construcción de un molino desgarrador de agave (Silva, L. et al. 2002). Con esta experiencia obtenida en el año 2002, la Unión de Sociedades de Producción Rural U.S.P.R. ANTEQUERA SIGLO XXI, S.P.R., solicitó al CIIDIR- IPN-OAXACA la realización de manera conjunta de un proyecto de investigación para el proceso de fabricación del mezcal, el cual fue desarrollado durante el periodo Julio 2002 junio 2004, teniendo como metas: el diseño de equipo para la fase de cocción, molienda, fermentación y destilación (Silva, L. et al. 2004). Llevándose a cabo la construcción, pruebas e instalación de cada uno de los equipos requeridos, reduciendo tiempos y pérdidas de insumos, cubriendo las expectativas del usuario. A casi dos años de la puesta en marcha se realiza una evaluación ambiental, como parte de la política de calidad implementada por la asociación, en la cual se determinará la eficiencia de la planta enfocándose al aprovechamiento y protección de los recursos naturales, logrando así la ecoeficiencia en sus procesos (J. 2005). Impactando en el aspecto socioeconómico en la región de injerencia con la creación de 1300 empleos directos vinculados con la organización de 1200 productores, y lograr la producción de 20,000 litros mensuales de mezcal para el mercado nacional e internacional. EVALUACION DE LA FÁBRICA. La fábrica procesa actualmente 16,000 litros de mezcal al mes, los trabajos que se realizan dentro de esta empresa es al rededor de todo el año excepto días festivos. La planta se encuentra ubicada en la comunidad de San Pablo Mitla Unión de Sociedades de Producción Rural Antequera Siglo XXI S.P.R.L. 2

3 Auto clave Fosa transportador Transporte Materia prima Agave Hebradora Puntas Evaporador y Condesandor Agua de Poso Bomba Caldera Bomba Fosa de jugos Molino Tiradero de bagazo Mezcal Cuerpo Contenedor es de mozto Suavizador de agua Agua de poso Colas Deposito de desechos de la Bomba Rió de agua Fig. 1 proceso de fabricación del mezcal En todas las fases se ocupan recursos naturales en diferentes cantidades, por lo tanto es necesario realizar la evaluación correspondiente para hacer uso de la categoría racional y construir una propuesta teórica que conduzca a una alternativa de desarrollo (Leff, 1994) y detectar cada uno de los problemas existentes y tratar de dar las soluciones correspondientes. FASE DE TRANSPORTACIÓN Y COCCIÓN DEL AGAVE. En esta primera etapa las piñas son colocadas en el patio, se cortan en tamaños mínimos y posteriormente son transportadas para llevarlo al autoclave en donde se acomoda de manera uniforme para empezar con el proceso de cocción. El proceso de cocción dura aproximadamente 8-12 horas, pero en este proceso se ocupa el agua, el diesel y también se generan residuos, es por eso que se hizo la evaluación correspondiente construyendo una escala de likert para poder determinar que puntuación alcanza esta fase y además determinar que recurso es la que más se utiliza y la que se debe cuidar para no acabar con los recursos naturales y mantener un equilibrio en la producción con el uso de recursos naturales (Joshep, 1992). Fig. 2 Autoclave para cocción del agave Mezcalero El cocimiento del agave por inyección de vapor de agua a una temperatura del vapor es de 120 o C, con una presión manométrica de 1.2 kg/cm 2. A las 4 horas se cierran las válvulas de inyección de vapor y se abre la compuerta para empezar a descargar el jugo sedimentado. Este es llamado mieles amargas y es desechado sin antes darle algún tratamiento. Este proceso de vaciado dura 1 3

4 hora, una vez que se retiró toda la miel amarga, se vuelven a cerrar la compuerta y se abren las válvulas de inyección de vapor y se inicia otra vez el mismo proceso aproximadamente durante otras 3 horas. Para terminar con el proceso se cierran las válvulas de inyección de vapor en el autoclave, y se deja enfriar el agave por una hora y se gira el autoclave, y las piñas son depositadas en una fosa desde donde son transportadas hacia el proceso de molienda. Cocción de agave mezcalero Caldera Diesel Alimentación de vapor de agua Carga de autoclav e Descarga de jugos al rió Desgarradora de agave Cocción en el autoclave Descarga de Depósitos agave cocido y de Diesel Transportación jugos de agave desgarrado Fig. 3 Proceso de cocción del agave mezcalero. FASE DE MOLIENDA Después de haberse cocido el agave se deposita en una fosa la cual sirve como deposito para la alimentación de una banda transportadora que sube de manera mecánica el bagazo con los jugos para alimentar al molino, que este consta de un molino adaptado de la industria cañera, que contiene tres rodillos dentados, los cuales sirven para la máxima extracción de los jugos del bagazo; este proceso dura aproximadamente entre 2 hrs. a 2 hrs. ½; este posé un motor de 25 hp. el cual le permite la molienda de 2 ton/hr. Agave cocido Molino de Rodillos Jugos Bagazo Tiradero de Bagazo Fig. 4 Fase de molienda Generando residuos sólidos en este caso el bagazo del agave el cual es llevado a un campo en donde es colocado sin tratamiento alguno generando mal olor y concentración de agentes patógenos. 4

5 FASE DE FERMENTACIÓN El jugo obtenido de la molienda se transporta por medio de bombeo a unos tinacos de plástico con capacidad de lts. En los cuales se le vierte agua (5 a 10%) y sulfato de amonio con la finalidad de acelerar el proceso de fermentación, y lograr ésta en 3 días. Ésta fase se puede decir que es la parte medular de todo el proceso por que en ella se generan los alcoholes, esteres cetonas y acetaldehídos que son la mezcla principal para el olor, sabor y color del mezcal para su destilación. La fase de fermentación también conocida como la fase de descomposición por el hecho de romper moléculas de azucares formados en la fase de cocción del maguey. Lo que se recomienda para esta fase es la eliminación del sulfato de amonio y buscar una alternativa menos dañina para la fermentación del mosto. Agua cruda Jugos de la molienda Agua suavizada ser mezclada en el mosto Fermentado al destilador FASE DE DESTILACIÓN Fig. 5 Fase de Fermentación En el proceso de destilación de la fábrica se emplea un evaporador que consta de un serpentín en su interior de cobre por el cual circula vapor de agua, este evaporador en la parte superior cuenta con platos que hacen la función de la destilación, el destilado es conducido a un rectificador que hace la función de mejorar la calidad del destilado; una fracción de este se va a un condensador de tubos y coraza que por un lado pasa agua de enfriamiento y por otro lado el destilado en este caso es el mezcal. En la fase de destilación lo que se pretende es separar mezclas de componentes hasta tener los valores deseados en dicha destilación, en este proceso, que consiste en destilar el alcohol y las demás sustancias que van a ser la mezcla para la formación del mezcal, para lo cual se requiere tener una mezcla homogénea de alcoholes, esteres cetonas y acetaldehído permitidos para el consumo humano, de una mezcla de varios componentes que entre ellos son cetonas, acetonas, acetatos, alcoholes primarios que son n-butanol, n-pentanol. En base a la norma de salud que tienen los palenques son porcentajes de alcoholes, esteres cetonas acetatos, los cuales son dañinos en exceso y muy tóxicos si se ingirieren en mayor proporción. En la fase de destilación lo que se hace es separar alcoholes y otros productos químicos que son los que le dan el sabor, el olor y el color al mezcal. Por el lado de la alimentación del vapor para la destilación este se realiza por medio de una caldera que genera vapor sobrecalentado que es alimentado a las líneas de proceso que van 5

6 al cocido del maguey y a la destilación, lo que se tiene en este caso es que las líneas de alimentación de vapor no están debidamente aisladas lo que causa que se pierda energía. Lo que se recomienda para mejorar la eficiencia de la caldera es colocar aislante de fibra de vidrio de dos pulgadas de espesor o una cubierta de lamina para que el medio ambiente no interactué con la línea de vapor y así no consumir mucho combustible, lo que también se recomienda en la fase de la condensación es que se cuente con una torre de enfriamiento para que el agua que se emplea sea reincorporada al proceso con la finalidad de reciclarla; también se recomienda que los condensados de agua no se enfríen mucho de la salida del evaporador para que este se lleve directamente otra vez a la caldera y se emplee menor consumo de energía para la generación de vapor. Vapor de la caldera Mosto de la fermentación Destilado a condensador Agua de enfriamiento Agua de enfriamiento a torre de enfriamiento Concentrado a tanque de Condensado de agua a caldera Desechos al río Producto METODOS ESCALAS DE LIKERT Fig. 6 Fase de Destilación Escalas de likert para medir la eficiencia de la planta con respecto al uso que se le da a los residuos que se generan durante el proceso de fabricación del mezcal; tomando en cuenta los puntos que se marcan para la elaboración de los modelos de medición se elaboran las siguientes ponderaciones ( PATA, 2004). 1 Se tira sin tratamiento (nada eficiente). 2 Se tiran con un poco tratamiento (poco eficiente). 3 Se vende sin tratamiento (eficiente). 4 Se tratan los residuos y son vendidos (bastante eficiente). 5 Se tratan los residuos y se reciclan para la elaboran subproductos (Muy eficiente). Una vez elaboradores nuestra ponderación se elaboró las siguientes preguntas. En cada uno de los siguientes rublos. AGUA Y RESIDUOS LÍQUIDOS Fase de cocción El agua para la cocción es tratada antes ser utilizada en la caldera? Cual es el uso que se le da agua y las mieles generadas durante la cocción? Cual es el uso que se le da a los residuos líquidos después de la cocción? 6

7 Fase de molienda No genera residuos líquidos Fase de fermentación El agua para la fermentación es tratada antes ser utilizada en la caldera? Cual es el uso que se le da a los residuos líquidos después de la fermentación? Fase de destilación. El agua para la destilación es tratada antes ser utilizada en la caldera? Cual es el uso que se le da a los residuos líquidos después de la destilación? Cuál es el uso que se le da al agua de enfriamiento utilizada en el condensador? ENERGÍA Fase de cocción La temperatura del vapor es la necesaria para la cocción del agave en el menor tiempo? Existe un correcto asilamiento de las tuberías para evitar las perdidas de calor? Los difusores cumplen con su función de esparcir el vapor para el cocimiento del agave? Los mecanismos mecánicos del autoclave son los óptimos? Fase de molienda Los mecanismos mecánicos del molino son los óptimos? Fase de fermentación Las bombas para el movimiento del mosto son las adecuadas? Fase de destilación. La temperatura del vapor es la necesaria para la correcta evaporación del mosto en el menor tiempo? Existe un correcto asilamiento de las tuberías para evitar las perdidas de calor? El diseño del evaporador es el óptimo? El diseño del condensador es el óptimo? RESIDUOS SÓLIDOS Fase de cocción. Cual es el uso que se le da a los residuos sólidos después de la cocción? Fase de molienda Cual es el uso que se le da a los residuos sólidos después de la molienda? Fase de fermentación y Fase de destilación. No aplica 7

8 Ponderación para los procesos PROCESOS % Cocción 20 % Molienda 15 % Fermentación 30 % Destilación 35 % Tabla 1 Ponderación para cada fase RESULTADOS DEL ANÁLISIS Tabla 2 Cuestionario para medir la eficiencia Eficiencia de la planta procesadora de mezcal Proceso Suma de eficiencias Total de eficiencia Cocción 46 % +50 % 48 % Molienda 100% + 20% 60 % Fermentación 100 % + 100% 100 % Destilación 66.6% + 55% 60.8 % Tabla 3 Suma de eficiencias para cada fase 8

9 proceso Eficiencia Ponderación Eficiencia total Cocción 48 % 20 % 9.6 % Molienda 60 % 15 % 9 % Fermentación 100 % 30 % 30% Destilación 60.8 % 35 % % Total de eficiencia de la planta % Tabla 4 Eficiencia neta para cada fase RECOMENDACIONES Cocción. En la operación de cocción del agave mezcalero no existe ningún residuo ya que se realiza en un aparato llamado autoclave, en el cual se le introducen las piñas fraccionadas, la recomendación que se la haría es que en la alimentación del vapor, las líneas de proceso (vapor) estén aisladas, con un aislamiento térmico de fibra de vidrio o de lana mineral con un recubrimiento de lamina de acero inoxidable para que la lana mineral y la fibra de vidrio no interactué con el medio ambiente; también, lo que se recomienda en el autoclave es la adecuación de este para su buen funcionamiento. La aplicación de un mantenimiento preventivo cada 3 meses. Molienda. En la molienda la generación de bagazo es el principal residuo que se genera, este residuo no es usado correctamente ya que solo es tirado en el patio; este residuo puede ser ocupado como abono para las plantas, lo que se le recomienda es triturar el bagazo para formar una mezcla fina de él e incorporarla a la tierra para que se pueda mezclar y hacer abono; también, este bagazo se puede dejar a secar en el sol o por otros métodos y puede ser usado como combustible en la caldera que es la generadora del vapor para la fermentación y la cocción del maguey; también este residuo sólido después que se tritura se mezcla con el sobrante de los jugos del destilado y es muy buen abono para la siembra del mismo maguey o puede ser vendido como abono. Lo que se recomienda para el equipo es un mantenimiento preventivo cada 6 meses. Fermentación. En la fermentación lo que se recomienda es la eliminación de sulfato de amonio, ya que esta sustancia es toxica para el ser humano, aunque esta sustancia se ocupa solo como alimento de los microorganismos ya que contiene mas moléculas de hidrogeno que esto es el alimento de los microorganismos; una mayor adición de este aparte de que los microorganismos no logran consumirlo todo genera sustancias que son contaminantes del mezcal, lo que se quiere o recomienda es la utilización de enzimas naturales para el alimento de los microorganismos, un proceso de fermentación continua y hacer estudios sobre las temperaturas ideales para la fermentación y la adición de enzimas naturales.. Al equipo se recomienda un mantenimiento preventivo cada año. Destilación. En la destilación el residuo que se genera es líquido donde este está concentrado de sustancias que no se pueden destilar y contienen nutrientes para las 9

10 plantas; lo que se recomienda en esta parte es la neutralización del residuo ya que por su alto grado alimenticio para las plantas este puede ser drenado directamente al suelo para hacerlo más fértil; también, lo que se recomienda es la mezcla con el bagazo ya que así seria un abono más completo. Por parte de la alimentación del vapor al destilador en este caso la generación de vapor es por una caldera que se alimenta de diesel se recomienda una buena relación de aire combustible para que este genere la menor cantidad de monóxido de carbono que este es el más contaminante para el aire; también lo que se recomienda es que se aislé las líneas de alimentación ya que se producen pérdidas del poder calórico que lleva el vapor y por eso es que se vuelve menos eficiente la destilación y la cocción del maguey. Ya que el agua de enfriamiento se reutiliza mientras no se caliente, si esto pasa se le pone directamente agua del pozo que esta más fría, esta agua después de utilizar por el calentamiento genera incrustaciones en los tubos del condensador se va haciendo cada vez menos eficiente la condensación, en esta agua como no se tiene un tratamiento biológico se presenta de manera rápida la generación de limo, que es un producto orgánico que puede llegar a tapar los tubos y la bomba de alimentación. Al equipo y todas sus partes se le recomienda un mantenimiento preventivo cada 6 meses. CONCLUSIONES A pesar de que la fabrica es una de las que cuenta con un proceso industrial, se presentan varias anomalías en el manejo adecuado de los equipos, lo que les genera grandes desperdicios en la producción de mezcal. 100,0% 80,0% 60,0% COCCION MOLIENDA FEMENTACION DESTILACION 40,0% 20,0% 0,0% DESTILACION FEMENTACION MOLIENDA COCCION residuos solidos residuos liquidos energia Fig. 7 Comparaciones de todas las fases de producción del Mezcal sobre residuos generados En materia de eficiencia ambiental la fábrica presenta niveles bajos, ya que para que ésta apruebe una auditoria ambiental, deberá de contar por lo menos con un 80% y de acuerdo al análisis realizado esta solo obtiene un % de eficiencia ambiental. Para obtener un porcentaje aceptable será necesario que el dueño de la empresa y los encargados de la misma se sujeten a las recomendaciones que se exponen en cada una de las fases de producción de la fábrica. 10

11 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% COCCION MOLIENDA FEMENTACION DESTILACION EFICIENCIA TOTAL Fig. 8 Eficiencia por fase de producción La planta procesadora de mezcal requiere de manera general la reparación de los equipos en mal estado o que presentan desperfectos mecánicos para su óptimo funcionamiento mecánico, realizar en los tiempos establecidos mantenimiento preventivo y correctivo, y lo más importante el manejo adecuado de los desechos tanto sólidos como líquidos, así como un uso adecuado del agua y la energía que se emplea. Durante el proceso de cocción y destilación del agave Mezcalero en donde menos se presta atención es en la generación de residuos líquidos. Pues estos desechos son arrojados al rió sin antes realizar un estudio previo. Con la información recabada se concluye que la fabrica procesadora de mezcal es eficiente desde el punto de vista de sus procesos, pero no es eficiente desde el contexto del protección del medio ambiente o del desarrollo sustentable. Los resultados de la evaluación ambiental son revisados por la mesa directiva de la asociación siglo XXI, invierta para la instalación de planta de tratamiento de sus desechos entonces podrá tener una producción mas limpia y una eficiencia en el contexto ambiental y lograr la ecoeficiencia, para estar dentro del desarrollo sustentable REFERENCIAS. Barkin, David (1998). Riqueza, pobreza y desarrollo sostenible, (México: Editorial Jus y Centro de Ecología y Desarrollo, versión electrónica.) Brundtland Harlem, Gro (1987). Informe de la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y Desarrollo (conocido como Informe Brundtland) Our Common Future. Leff, Enrique (1994), Ecología y capital. Racionalidad ambiental, democracia participativa y desarrollo sustentable, UNAM-Instituto de Investigaciones Sociales/Siglo XXI, México. Manual ISO y sus derivados; comentarios tomados de varias páginas de internet que citan a los documentos originales ( PATA (2004), Informe sobre la aplicación del Plan de actuación a favor de las tecnologías ambientales Real, J., (2005) Ecoeficiencia: marco de análisis, indicadores y experiencias, division de desarroloo sostenible y asentamientos humanos. Schmidheiny, Joshep (1992), Changing Course: A Global Business Perspective on Development and the Environment, The MIT Press, Cambridge;comentarios tomados de varias paginas de internet que citan al documento original. Silva Santos, Luis y Caballero Caballero, Magdaleno (2004). Desarrollo de Tecnología Adecuada para el Proceso de Fabricación de Mexcal en el Estado de Oaxaca, CIIDIR-OAXACA IPN. 11