Sorgo Dulce - Espae

Sorgo azucarado para
Biocombustibles en la Costa Norte
Jaime Humberto Bernal Riobo
Candidato Doctorado
1er Congreso Internacional de Biocombustibles.
Guayaquil, 30 septiembre y 1ro octubre
Contenido
1. Generalidades del cultivo de sorgo
dulce y potencial producción de etanol.
2. Experiencias de producción de sorgo
dulce en el mundo
3. Estado del arte de la investigación en
Colombia
Tipos Diferentes de Sorgo– Perfiles
diferenciales de Carbohidratos &
Rendimiento de Biomasa
• Sorgo de Grano
– grano: almidón
– tamo: lignina, celulosa
• Sorgo Dulce
– Grano: almidón
– tallo: azúcares solubles
– bagazo: lignina, celulosa.
• Sorgo de Alto Tonelaje
– Toda la panta: lignina,
celulosa
Sorgo dulce (Sorghum bicolor (L.) Moench)
El sorgo dulce es una planta C4
caracterizada por una alta eficiencia
fotosintética, y amplia adaptación.
Temperatura óptima entre 25-35 oC en el
día, 15-20 oC, tolerante a la sequia y
altamente eficiente en el uso del agua.
Es una planta de ciclo anual, que logra la
madurez fisiológica entre 90 – 120 días
después de emergencia y alcanza una
altura de 4 m.
Presenta un alto potencial de rendimiento
de forraje.
Puede ser implementado en sistemas de
rotación de cultivos.
Sorgo dulce (Sorghum bicolor (L.) Moench)
La mayor parte de los hidratos de
carbono formados durante la fotosíntesis
son transformados a azucares y
almacenados en el tallo.
No es un cultivo utilizado en la
alimentación humana, y no compite con
seguridad alimentaria.
Infraestructura para siembra y cosecha
es fácil de desarrollar.
Es una planta no invasora.
Presenta un buen ciclaje de nutrientes
Existe amplia diversidad genética.
Composición del tallo en dos variedades de sorgo dulce
Componente
Keller1 Rio2
% Materia Verde
Total azúcar
16.8
18.0
Sacarosa
13.8
16.5
Glucosa
2.0
1.0
Fructosa
1.0
0.5
13.3
8.2
Celulosa
5.5
3.7
Hemicelulosa
4.5
3.1
Lignina
3.3
1.4
67.5
70.0
Total Fibra
1. Mamma et al., 1996
2. Billa et al., 1997
Agua
Producción etanol a partir de
genotipos de sorgo dulce
• Rendimiento potencial de forraje verde: 70-100
t ha-1 en primer corte.
• Producción de etanol (un corte):
– Brasil:
– China:
– India
– Sur África:
– Estados Unidos:
2639 l ha-1
4200 l ha-1
4000 l ha-1
3000 l ha-1
4790 l ha-1
Planta de producción de etanol con
biomasa de sorgo dulce en India, fabricada
por PRAJ.
Características Materiales
Sorgo Dulce en India
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Días a Floración:
Días a Madurez:
Altura de Planta:
Rendimiento de Caña:
Rendimiento de Grano:
Jugo extraíble:
Brix:
ATR:
Sacarosa:
Azucares reductores:
Rendimiento de etanol:
75-85 días
90-110 días
2.8-3.4 m
35-50 t ha-1
2.5-4.0 t ha-1
40-50%
14-19
13.0-16.0%
9.6-13.6%
1.3-2.1%
2500-4000 l ha-1
Producción tallos molibles y contenido de azúcares en los
entrenudos de variedades de sorgo dulce. ICRISAT, 2006
Rendimiento Tallos molibles
Azúcar
Variedad
(t ha-1)
Porcentaje
Semilla
1er rebrote
Semilla
NTJ – 2
45.5
48.55
18.5
SPV – 422
55.60
57.65
19.0
ICSV – 700
43.48
45.50
18.0
ICSV – 93046
47.52
48.55
15.0
ICSR - 93034
46.52
47.53
18.0
Estado Actual de la Investigación en
Sorgos Dulces en Colombia
Objetivo
Entregar al sector agroindustrial del País
variedades e híbridos de sorgo dulce como
alternativa para la producción de alcohol
carburante y cogeneración de energía
Sorgo Dulce
Cordoba
Sorgo Dulce
Sucre
Sorgo Dulce
Tolima
Sorgo Dulce
Palmira
Sorgo Dulce
Meta
Sorgo Dulce
Huila
Tolima
Tmin
Ampl. Term
Tmax
40
40
35
35
30
30
T e m p e ra tu ra (º C )
Temperatura (ºC)
Tmax
Villavicencio
25
20
15
10
20
15
10
5
0
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
Día Juliano
Ampl. Term
25
5
0
Tmin
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
Día Juliano
Tolima
35
Precipitación 1339 mm
Evaporación 1988 mm
Precipitación 2823 mm
Evaporación 1670 mm
35
30
30
P p v s E v a p o (m m )
P p v s E v p (m m )
Villavicencio
25
25
20
20
15
15
10
10
5
5
0
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
Día Juliano
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
Día Juliano
Análisis químico de suelos
Localidad
pH
M.O.
%
P
mg kg-
Ca
Mg
K
Na
1
Cmolc kg-1
Tolima
6.2
0.1
17
2.1
1.1
0.26
0.09
Turipana
6.0
2.1
10
10.0
7.3
0.57
0.18
Palmira
7.0
3.3
25
27.0
9.0
0.55
0.37
V/cio
4.3
3.0
37
0.76
0.27
0.18
0.05
Áreas de Investigación
en Sorgo Dulce
• Mejoramiento Genético:
– Selección de variedades:
• Forraje:
60-80 t ha-1
• Brix:
14 a 16
• Fibra:
13%
• Días a cosecha:
90-110 días.
Evaluación de 122 líneas avanzadas
de sorgo dulce en diferentes ambientes
30 Días
40 Días
Después de Siembra
Después de Siembra
Producción forraje y Brix de líneas seleccionas de
sorgo dulce en tres localidades
Tallos
Brix
90
18,0
80
16,0
70
14,0
60
12,0
50
10,0
40
8,0
30
6,0
20
4,0
10
2,0
0
0,0
Cordoba
Tolima
Meta
Brix
Peso verde (t ha-1)
Forraje total
Azúcar y Producción de Etanol
r2=0.01
Rendimiento azúcar=
azúcar= Jugo (lbs/acre) *
Concentración azúcar (g/100ml)
r2=0.96
r2=0.66
Variedades
Hibridos forrajeros
comerciales
Producción de forraje y comportamiento agronómico de
líneas avanzadas de sorgo dulce. Codazi, Valledupar.
Genotipo
Forraje
t ha-1
Tallo
t ha-1
Brix
Rto jugo
kl ha-1
Azúcar
t ha-1
HT 3
71.4
44.6
13.6
19.7
2.37
HT 5
75.9
49.1
13.5
23.5
2.81
HT 7
77.7
50.9
15.4
18.5
2.37
HT 46
128.6
87.5
14.1
33.3
4.12
HT 70
85.7
ICSR91005
81.2
50.9
51.8
16.4
16.9
24.7
22.0
3.60
3.33
Producción de forraje y comportamiento agronómico de
líneas avanzadas de sorgo dulce. Palmira, Valle.
Genotipo
Forraje
t ha-1
Tallo
t ha-1
Brix
Rto jugo
kl ha-1
Azúcar
t ha-1
HT 3
50.4
37.9
18.5
15.4
2.57
HT 5
73.3
51.5
18.7
23.6
3.40
HT 7
52.1
39.8
16.1
15.6
2.40
HT 46
65.1
44.7
19.0
15.6
2.32
HT 70
65.8
ICSR91005
34.3
48.4
22.0
15.7
16.5
21.0
9.4
3.38
1.44
Contenido de azúcares fermentables y producción
potencial de etanol de genotipos de sorgo dulce.
Genotipo
Brix
Sacarosa
Glucosa
Fructo
Solidos
no ferm
ART
HT 3
15.6
10.40
0.95
0.80
3.45
12.70
HT 5
16.2
10.00
1.21
1.08
3.91
12.81
HT 6
15.0
8.63
1.13
0.98
4.26
11.19
HT 27
16.1
7.60
1.11
1.06
6.32
10.18
HT 40
12.5
8.27
1.18
0.96
2.10
10.84
HT 41
18.0
9.30
1.10
0.87
6.73
11.76
HT 45
13.0
6.67
1.31
1.29
3.74
9.61
HT 70
12.0
9.17
1.51
1.21
0.11
12.37
HT 72
16.2
6.95
1.36
1.06
6.84
9.73
HT 89
14.6
6.47
2.02
1.42
4.69
10.25
HT 97
12.0
7.13
1.98
1.53
1.35
11.03
Análisis de azúcares realizados por HPLC, Lab. CENICAÑA
Producción de forraje y contenido de fibra y humedad del
tallo de genotipos de sorgo dulce. CORPOICA, 2007
Genotipo
Forraje Total Producción Tallos
t ha-1
t ha-1
Fibra
%
Humedad
%
HT 3
61.1
51.9
20.20
69.07
HT 5
58.1
48.2
19.80
70.17
HT 6
49.5
46.3
17.42
73.83
HT 27
35.4
22.7
23.23
68.93
HT 40
45.0
35.2
17.92
73.63
HT 41
41.0
35.2
27.58
63.60
HT 45
59.3
36.4
26.69
65.73
HT 70
63.4
53.5
16.89
72.47
HT 72
50.5
42.5
18.15
73.15
HT 89
50.5
43.3
16.43
74.43
HT 97
62.1
49.3
15.85
74.00
Poder calórico sorgo dulce: 6786 BTU lb-1 (Cruz, F. M., 2007)
Incremento sólidos solubles - Brix en líneas
avanzadas de sorgo HT5 y HT7.
2
Y = 3.66 + 0.1023X
Y = -90.4 + 2.213X - 0.0116X
2
2
R = 0.93
16
16
14
14
12
12
10
10
8
6
8
6
4
4
2
2
0
0
60
65
70
75
80
R = 0.84
18
Brix
Brix
18
85
90
95
Días después de siembra
100
105
60
65
70
75
80
85
90
95 100 105 110 115
Días después de siembra
Áreas de Investigación
en Sorgo Dulce
• Mejoramiento Genético:
– Selección de híbridos de sorgo dulce:
• Forraje:
> 80 t ha-1
• Brix:
> 15
• Fibra:
13%
• Días a cosecha:
90-110 días.
Producción forraje y comportamiento agronómico
híbridos experimentales de sorgo dulce.
Villavicencio 2008.
Genotipo
Forraje
t ha-1
Tallo
t ha-1
Brix
Floración
Días
Altura
cm
HE1
40.2
30.7
10.9
65
218
HE2
42.5
33.0
11.5
65
230
HE3
57.4
49.6
11.3
68
328
HE4
58.9
48.7
13.5
68
326
HE5
54.9
46.0
12.4
69
333
HE6
41.9
36.8
8.8
62
310
HE7
49.5
43.0
10.0
67
304
HE8
46.1
37.0
11.7
64
274
HE9
47.1
39.5
12.3
63
273
HE10
48.3
42.6
12.4
63
309
HE11
41.5
36.8
8.7
63
289
HCFOR
43.2
37.8
10.7
68
279
HT 70
62.5
53.8
16.0
79
335
Áreas de Investigación
en Sorgo Dulce
• Manejo Agronómico:
– Sistemas de preparación de suelos con énfasis en
labranza reducida y cero labranza.
– Densidades de población optima
– Requerimientos hídricos
– Producción de biomasa durante todo el año.
– Manejo fertilización con énfasis en biofertilizantes
y residuos orgánicos.
– Manejo Integrado de Plagas
Introducción de germoplasma
Análisis Bromatológico Componentes de la Planta de
Sorgo Dulce. CORPOICA, 2007.
Componente
M. S
%
P.C
%
FDN
%
FDA
%
CEN.
%
LIG.
%
CEL.
%
Panícula
71.7
11.5
64.4
30.4
2.8
3.2
23.6
Hoja
44.3
8.3
68.8
35.2
4.5
3.2
28.0
Tallo
36.4
2.6
69.4
30.6
3.5
0.2
29.6
M.S. = Materia seca
P.C. = Proteína Cruda
FDN = Fibra detergente neutra
FDA = Fibra detergente acida
LIG = Lignina
CEL = Celulosa
Grupo de Investigación
ALIANZAS ESTRATEGICAS
Universidad
Nacional de
Colombia
•Nilmaced@espol.ed
u.ec