Grupo de Paises Latinoamericanos y del Caribe Exportadores de Azucar GEPLACEA Group of Latin American and Caribben Sugar Exporting Countries GEPLACEA Secretario Ejecutivo / Executive Secretary: Jose Antonio Cerro Secretario Ejecutivo Adjunto/Deputy Executive Secretary: Francisco Moronta Secretario Asistente en Mercado y Estadistica / Assistant Secretary for Market and Statistics: Manuel Rico

©1990, GEPLACEA Publicacion del Grupo de Paises Latinoamericanos y del Caribe Exportadores de Azucar. Secretariado Serie: Diversificacion, GEPLACEA/PNUD. ® 7990, GEPLACEA A publication of the Group of Latin American and Caribbean Sugar Exporting Countries, Secretariat. Diversification Series. GEPLACEA/UNDP Ejercito Nacional 373 1 er. piso 11520 Mexico, D.F., Mexico Telefonos/Phones : 2507566 / 7472/7591 Telex: 1771042 GEPME Fax: 250-75-91 Disclaimer: In some cases, the Million Book Project has been unable to trace the copyright owner. Items have been reproduced in good faith. We would be pleased to hear from the copyright owners. Queensland University of Technology. Brisbane, Australia

AUTORES/AUTHORS Omar Triana Martha Leonard Francisco Saavedra Nancy Fernandez Guillermo Galvez Emma Pena CONSEJO ASESOR/ADVISORY BOARD Nancy Fernandez Francisco Saavedra Israel Cepero Acan Oscar Luis Garcfa Alejandro Abril ASISTENTE TECNICO/TECHINICAL ASSISTANT Gloria Villamil DISENO Y R E A L I Z A C I O N / D E S I G N AND EDITING Alfredo Bravo Elias

Estimado lector:

Dear reader:

La Unidad de Investigacion Produccion de la Celulosa del Bagazo Cuba-9 se mostrarfa muy complacida si usted le hiciera llegar su opinion acerca de los aspectos tecnicos y de presentation de este libro.

The Unit for Research-production of Bagasse Cellulose Cuba-9 would be very pleased to receive your opinion on the technical aspects and the format of this book. Thank you.

Gracias Unidad de Investigacion Produccion de la Celulosa del Bagazo Cuba-9, 1990.

* The Unit for Research Production of Bagasse Cellulose Cuba-9, 1990.

PRESENTACION

INTRODUCTION

El Grupo de Paises Latinoamericanos y del Caribe Exportadores de Azucar - G E P L A C E A - esta empenado en hacer llegar al conocimiento de los especialistas y tecnicos de sus pai'ses miembros, los avances tecnologicos que se estan realizando en todo el mundo, especialmente los que se desarrollan en la regi6n.

The Group of Latin American and Caribbean Sugar Exporting Countries —GEPLACEA— are engaged in making available to specialists and technicians of member countries the technological developments that are taking place all over the world, and particularly those that are produced in the region.

La Divulgaci6n de los conocimientos del sector canero en el que se incluye La Diversificaci6n Agroindustrial, es una de las actividades que se ejecutan en GEPLACEA desde la iniciacion de su funcionamiento hace mas de 15 anos. En este lapso se ha entregado gran cantidad de informaci6n de alto nivel, que ha sido y es bien apreciada.

Spreading knowledge about the sugar cane sector, in which Agroindustrial Diversification is included, is one of the activities carried out in GEPLACEA since its inception, more than 15 years ago. During this period a large amount of high-level information has been provided, which has been and continues to be, well received.

En esta ocasi6n estamos publicando un documento que contiene la informaci6n morfologica del bagazo, consecuencia del trabajo realizado por los especialistas de la Unidad de Investigaci6n Produccion de Celulosa de Bagazo Cuba-9, que contiene un material de alto nivel cienti'fico y que abre las puertas para el conocimiento interior de este subproducto.

On this occasion, we are publishing a document that contains the morphological information on bagasse, derived from work done by specialists in the Unit for Research-Production of Bagasse Pulp, Cuba9, with high-level scientific material that opens the door to inside knowledge concerning this by-product.

Con la presentacion del "Atlas del Bagazo de la Cana de Azucar" se esta cumpliendo con uno de los objetivos baisicos de nuestro grupo.

In presenting the "Sugar Cane Bagasse Atlas" we are carrying out one of the basic objectives of our group.

JOSE ANTONIO CERRO SECRETARIO EJECUTIVO

JOSE ANTONIO CERRO EXECUTIVE SECRETARY

NOTA DEL PROYECTO DE DIVERSIFICACION El conocimiento a fondo de cualquier material o materia prima facilita su aplicacion industrial. El bagazo se ha empleado en diversos intentos para su industrializacion desde hace mas de ciento cincuenta anos, logrando obtener en 1926 el exito en la fabricacion de tableros aislantes en la Planta de Celotex, en Louisiana, y producir pulpa celulosica en la Planta de Paramonga, Peru en 1939. Despues de estos logros, que continuan hasta la fecha, se ha encontrado uso al bagazo en la obtencion de furfural o en la preparacion de raciones alimenticias para animates y otros derivados. Se han alcanzado buenos resultados en el aprovechamiento del bagazo que pueden ser mejorados con la divulgacion de los avances tecnologicos. La investigation, en un principio, ha estado dirigida a ensayos qufmicos, a conocer las dimensiones de sus componentes y a la observacion con el microscopio optico. En muy pocos laboratories se ha estudiado el bagazo a traves del microscopio electronico. El Atlas que estamos presentando es el resultado del esfuerzo creativo diario de mas de veinte anos en la investigation realizada por un grupo de tecnicos altamente especializados, que nos lleva al conocimiento profundo del bagazo al ingresar asu interior, tanto en su estado natural como despues de su procesamiento. Las imagenes que figuranen las micrograf fas, permiten apreciar todo lo que es posible con la ayuda de ese instrumento cientifico de precision que es el microscopio electronico: como ejemplo esta una imagen tomada con 400.000 aumentos. El conocimiento de la morfologfa vista de esta manera es una herramienta importante en el conocimiento cientifico para lograr obtener mejores grados de pulpa y papel, celulosa para disolver o tableros. Este Atlas es parte de los resultados alcanzados por la Unidad de Investigacion Production de Celulosa de Bagazo Cuba-9, que realizaron el trabajo en el Laboratorio de Microscopia Electronica delCentro Nacional de Investigaciones Cienti'ficas de Cuba. El Proyecto de Diversification de la Agroindustria de la Cana de Azucar GEPLACEA/PNUD contribuye con esta publicacion al cumplimiento del objetivo de divulgar los conocimientos mas avanzados sobre la cana de azucar, subproductos y derivados hacia los pai'ses miembros del grupo. Herly Noa Silverio, Ph. D. Directora Proyecto de Diversificacion GEPLACEA/PNUD

FOREWORD FROM THE DIVERSIFICATION PROJECT An in-depth knowledge of any substance or raw material facilitates its industrial application. Bagasse has been used in various attempts at industrialization for over a hundred and fifty years, achieving success in the manufacture of insulating boards at the Celotex Plant in Louisiana, in 1926, and in the production of cellulose pulp at the Paramonga Plant, in Peru, in 1939. After these achievements that continue to be effective up until now, uses have been found for bagasse in obtaining furfural and preparing feed rations for animal and other derivatives. Good results have been reached in the utilization of bagasse, and these may be improved if information about technological developments is disseminated. In the beginning, research was directed to chemical experiments, in order to learn about the dimensions of its components and to observation through the optical microscope. In very few laboratories has bagasse been studied through the electronic microscope. The Atlas we now present is the result of the daily creative efforts of over twenty years of research, carried out by a group of highly specialized technicians that has lead to an indepth knowledge of bagasse, internally studied, both in its natural state and after processing. The images that appear in the micrographs permit one to appreciate fully the possibilities available with the help of this scientific precision instrument, the electronic microscope: as an example we have an image reproduced 400,000 times. A knowledge of morphology, under this context, is an important tool for the scientific expertise required to achieve better grades of pulp and paper, cellulose to be dissolved, or boards. This Atlas is part of the success achieved by the Unit for Research-Production of Bagasse Cellulose Cuba-9, that worked in the Electronic Microscopy Laboratory of the National Center for Scientific Research in Cuba. The Diversification Project of the Sugar Cane Agro-Industry GEPLACEA/UNDP contributes with this publication to the achievement of the objective of spreading the most advanced knowledge on matters pertaining to sugar cane, its by-products and derivatives, among the member countries of the Group. Herly Noa Silverio, Ph. D. Director Diversification Project GEPLACEA/UNDP

AGRADECIMIENTOS

ACKNOWLEDGEMENT

Los autores de este trabajo desean expresar su agradecimiento a las Doctoras Odelsa Ancheta, Olga Arteaga y Man'a C. de la Rosa, del Laboratorio de Microscopi'a Electronica del Centro Nacional de Investigaciones Cienti'ficas, por facilitarnos la utilizacion de sus equipos en el procesamiento y observation de las muestras; a la companera Isabel Smith, del Laboratorio de Fotografi'a del MINAZ, por el apoyo brindado en la realizaci6n de las fotomicrografi'as; a la Licenciada Nuris Duthil, por su apoyo en los estudios realizados sobre crecimiento de la cafia de azucar y a todos los compafieros que de una forma u otra contribuyeron a la realizaci6n de este trabajo.

The authors of this paper wish to express their gratitude to Doctors Odelsa Ancheta, Olga Arteaga, and Maria C. de la Rosa, of the Electronic Microscopy Laboratory of the National Center for Scientific Research, for allowing us to use their equipment to process and observe samples; to the fellow worker Isabel Smith, of the Photography Laboratory of MINAZ, for the support provided in taking the photo micrographs; to Nuria Duthil, B.S., for her support in the studies undertaken on sugar cane growth; and to all the friends who in one manner or another contributed to the success of the study, study.

PROLOGO

FOREWORD

L a s fibras de origen natural obtenidas de una variadai f l o r a , han servido durante milenios para registrar lasj huellas del hombre en la historia de los pueblos. Desde el mismo momento en que China descubrio elI p a p e l y hace de este el medio para que los hombres> se comuniquen entre si' y de generacion en generat i o n , el significado de las fibras naturales paso ai o c u p a r un lugar preponderante en la herencia de lai c u l t u r a de la humanidad.

The natural fibers obtained from the most varied flora, have served over several millennia to register man's imprint on the people's history. From the moment China discovered paper and made it a means for men to communicate with each other and from a generation to the succeding ones, the significance of natural fibers has occupied an outstanding role in the heritage of mankind's culture.

El hombre desde que adquirio el caracter civilizad o , dependio de manera irrenunciable del papel, en1 l o s inicios, todavia con un alcance limitado y luego) c o n el desarrollo de la tecnologia en multiples form a s , que cada vez se amplfan mas al incorporarse eni su fabricacion aditivos y sustancias sinteticas, que alI nnezclarse con las fibras naturales dan lugar a nuevos; •tipos de papel para usos mas exigentes y de propied a d e s superiores a las tradicionales.

Ever since man acquired a civilized character, he has depended irrevocably on paper, within a limited scope at first, but later, with the development of technology in multiple ways that would increase as additives and synthetic materials were incorporated in its manufacture and, combined with the natural fibers, gave origin to new types of paper with more demanding uses, and properties that became superior to the traditional ones.

Pero las fibras naturales no son utilizadas solam e n t e en la elaboracion del papel sino tambien como materia prima para la produccion de tableros,, •textiles, alimento animal, productos quimicos de uni a m p l i o espectro y como combustible, el mas generaI izado de sus usos, pero no el mas ventajoso.

However, natural fibers are not only used in manufacturing paper, but also as raw material in the production of boards, textiles, animal feed, a wide spectrum of chemical products and as fuel, which has been the most generalized of its uses, but not the most advantageous.

Durante siglos las principales fuentes de fibras> During centuries, the principal sources of fibers "fueron los arboles extra fdos de zonas boscosas, eni were the trees extracted from wooded areas, spons u s inicios de crecimiento natural y luego resultado) taneously grown in the beginning and later as a de la reforestacion; sin embargo, uno y otro hani result of reforestation; however, both have suffered s i d o sometidos a una explotacion indiscriminada, an indiscriminate exploitation, so that the latter de manera que los primeros se fueron agotando y were depleted and the former run a high risk of comenzaron a acercarse con un altoriesgo a los lfapproaching the limits of an ecological balance, since m i t e s del equilibrio ecologico y en el segundo, lai the speed at which they are exploited is greater than celeridad de la explotacion supera la de la refores- that at which they are replenished, decreasing the t a c i o n , disminuyendo las reservas, haciendolas cadai reserves and making them ever more limited and v e z mas limitadas y encareciendolas. expensive. Al tornarse cada vez mas limitadas las fuentes de "fibras naturales, los pai'ses desarrollados principalm e n t e y los no desarrollados en gran medida, han a c u d i d o a la alternativa de la utilization de sustanc i a s plasticas, que han trai'do como consecuencia la accumulation creciente de desperdicios de productos no degradables y contaminantes, que de forma acelerada envenenan el entorno del planeta e influy e n desfavorablemente en los sistemas climaticos.

As the sources of natural fibers became more limited than ever, the developed countries, principally, and in great measure the developing ones, have seized upon the alternative of using plastic substances that have had as consequence the growing accumulation of waste of non-degradable products and pollutants, which acceleratedly poison the planet's enviroment and have an unfavorable influence on the weather's systems.

La carencia cada vez mayor de fibras tradicional e s , junto a las nefastas consecuencias de las alternate vas adoptadas, hacen tornar la atencion de los cientfficos y productores, a las fibras obtenidas de

The scarcity of traditional fibers that increases every day, together with the unlucky consequences of the alternatives adopted, have turned the scientists' and manufacturers' attention to fibers obtained

plantas de ciclos cortos, que generan residuos agricolas e industriales en enormes cantidades y de las que se pueden obtener practicamente todos los productos que tradicionalmente se lograban a partir de las fibras largas tradicionales.

from short-cycle plants that generate agricultural and industrial residues in enormous amounts, from which practically all the products previously obtained from the traditional long fibers can be produced.

De todas las fibras obtenidas de plantas de ciclos cortos, la que results de la cana de azucar, el bagazo, es uno de los mas interesantes desde el punto de vista economico y tecnologico. Se obtiene despues de extraer el jugo de esta graminea y fue utilizado durante siglos como combustible en los centrales azucareros y no motivo mayor atencion para otros objetivos hasta finales del siglo pasado cuando se hicieron los primeros intentos de la fabricacion de pulpa para papel, que serfan continuados en las decadas del 30 y el 40 en la fabricacion de tableros, en la alimentacion animal y otros usos.

Among all the fibers obtained from short-cycle plants, the ones produced from sugar cane, bagasse, is one of the more interesting from the economic and technological point of view. It is obtained after extracting the juice from this gramineous plant, and for centuries was used as fuel in the sugar mills, not being closely considered for other objects until the end of the last century, when the first attempts were made to manufacture pulp for paper production, which would continue into the decades of the 30's and 40's, in the manufacture of boards, animal feed and other uses.

Al mejorar la eficiencia energetica de los ingenios azucareros y simultaneamente esclarecerse las posibilidades del bagazo como fuente de fibra, se abre un importante horizonte de altemativas de su industriaIizaci6n, no solo en el campo de la pulpa y el papel sino tambien en la alimentacion animal, productos qui'micos de la celulosa, derivados qufmicos de la lignina y en elementos moldeados.

As the energy efficiency of sugar mills improved, and simultaneously so did the possibilities offered by bagasse as a source of fibers, an important new horizon of alternatives for its industrialization opens up, not only in the field of pulp and paper, but also in those of animal feed, chemical cellulose products, chemical derivatives of lignine, and molded elements.

Un vasto campo de utilizacion como el que se describe demanda para su materia lizacion, de conocimientos cada vez mas profundos de las caracterfsticas qui micas y ffsicas de la fibra del bagazo, que permitan respaldar los desarrollos tecnologicos con un grado razonable de certidumbre.

In order that such a vast field of utilization such as we are describing may come to materialize, an even deeper knowledge of the chemical and physical characteristics of bagasse fibers is required, which will permit backing technological developments with a reasonable degree of certainty.

El Atlas Morfologico del Bagazo, es la primera contribution cientffica en el estudio sistematico de las caracteristicas ffsicas de las fibras del bagazo, utilizando las tecnicas combinadas de microscopfa optica y electronica de trasmision y de barrido. Es resultado de mas de quince anos de trabajo de grupos de especialistas que han logrado de forma interdisciplinaria con un alto rigor cientffico, lo que le otorga a su contenido el caracter de obra obligada, I de consulta de cientificos y tecnicos que necesiten I profundizar en el conocimiento de las fibras del » bagazo.

The Bagasse Morphological Atlas is the first scientific contribution in the systematic study of the physical characteristics of bagasse fibers, using combined techniques of optical and electronic transmission and sweeping microscopy. It is the result of more than fifteen years of work by interdisciplinary groups of specialists that have applied a high degree of scientific precision, making its contents required reading for consultation by scientists and technicians that need to deepen their knowledge on the subject of bagasse fibers.

Si en una epoca el bagazo fue tratado exclusivamente como un portador energetico y como un subproducto indeseable por los trastomos que ocasionaban sus sobrantes en el ingenio, hoy en dia, esta llamado a ser una fuente de fibra capaz de dar respuesta a la disminucion de las reservas boscosas, y a las nuevas altemativas para la diversi-

Notwithstanding that at one time bagasse was treated exclusively as an energy provider and as an undesirable by-product due to the upset that its surplus caused in the mills, today it is called to be a source of fibers capable of responding to the decrease of forest reserves and to the new alternatives for the

f i c a c i o n de los paises subdesarrollados productores de azucar.

diversification of underdeveloped sugar producing countries.

La Habana, enero de 1990

Havana, January, 1990

Dr. LuisO. Galvez Taupier Director del ICIDCA

Luis 0. Galvez Taupier, Ph. D. Director, ICIDCA.

INDICE TABLE OF CONTENTS Pagina Page 1. LA CANA DE AZUCAR COMO MATERIA PRIMA 1. SUGAR CANE AS A RAW MATERIAL 1.1. 1.1. 1.2. 1.2. 1.3. 1.3.

Breve historia de la cana de azucar, origen, evoluci6n y taxonomia... Brief history of sugar cane, its origins, evolution, and taxonomy Importancia del tallo desde el punto de vista fisiol6gico y morfol6gico Importance of the stem, from the physiologic and morphologic points of view Criterios de selecci6n en relaci6n con la produccion de fibras Selection criteria in fiber production

17 19 20

2. HISTOLOGIA DE LA CANA DE AZUCAR 2. SUGAR CANE HISTOLOGY 2 . 1 . Germinaci6n y crecimiento de la cana de azucar 2.1. Germination and growth of the sugar cane 2.2. Caracterizaci6n quimica 2.2. Chemical characterization

26 29

3. EL BAGAZO DE LA CANA DE AZUCAR 3. SUGAR CANE BAGASSE 3 . 1 . Composici6n morfol6gica, fisica y quimica 3.1. Morphologic, physical and chemical composition 3.Z Composicion fisica 3.2. Physical composition 3.3. Composicion morfologia 3.3. Morphologic composition 3.4. Composicion quimica 3.4. Chemical composition 3.5. Mejoramiento industrial de la composici6n morfologica del bagazo p a r a la industris de celulosa y papel 3.5. Industrial improvement of the morphologic composition of bagasse for the paper and cellulose industry 4. CARACTERISTICAS MORFOLOGICAS DE PRODUCTOS Y SEMI-PRODRUCTOS DE LA INDUSTRIA DE CELULOSA Y PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO 4. MORPHOLOGIC CHARACTERISTICS OF PRODUCTS AND SEMI-PRODUCTS OF BAGASSE PULP AND PAPER INDUSTRY 5. ULTRAESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR 5. ULTRA-STRUCTURE OF THE CELLULAR WALL

37 37 39 43

44

5.1. Composicion de la pared celular 5.1. Composition of the cellular wall 5.2. Ultraestructura de la pared celular del bagazo extraido secuencialmente, con soluciones alcaiinas y clorito de sodio 5.2. Ultra-structure of the cellular wall of bagasse extracted sequentially with alkaline solutions and sodium chlorite 5.3. Ultraestructura de la pared celular del bagazo biodegradado por hongos blancos 5.3. Ultra-structure of the cellular wall of bagasse, biodegraded with white fungus 5.3.1. Biodegradacion por la cepa Cel-85118-6 5.3.1. Biodegradation with the Cel 85118-6 strain 5.3.2. Biodegradacion por la cepa salvaje del hongo 5.3.2. Biodegradation with a wild strain of the fungus 5.3.3. Influencia de las hemicelulosas en la biodegradaci6n 5.3.3. Influence of hemicelluloses in biodegradation 6. BIBLIOGRAFIA 6. BIBLIOGRAPHY

93

94

97

97 98 98

1. SUGAR CANE AS A RAW MATERIAL

LA CANA DE AZUCAR COMO MATERIA PRIMA

1.1. BREVE HISTORIA DE LA CANA DE AZUCAR. ORIGEN, EVOLUCION Y TAXONOMIA

1.1

Aunque el origen de la cana de azucar es discutido por los especialistas, es ampliamente aceptado que esta gramfnea se observb por primera vez en Asia, ya que varios reportes asi lo indican, aunque se trata de versiones recogidas de la tradition oral, sin una total base cientffica.

Although the origins of sugar cane is a matter for discussion by specialists, it is widely accepted that this gramineous plant was observed for the first time in Asia, since several reports indicate this, although these are versions taken from the oral tradition, without having a totally scientific basis.

Vavilov (1976) en su teorfa sobre los centros de origen y dispersion de las especies, aporto el conocimiento teorico necesario para lograr discernir sobre el origen de las especies originales, responsables de la formation del octoploide Saccharum officinarum, la primera cana cultivada, con un numero de cromosomas 2n = 80. Estaespecieevoluciono de individuos con un numero basico de cromosomas 2n = 10. Lo anterior indica que la cana de azucar moderna es un poliploide complejo, probablemente el producto de una larga evolution de la especie salvaje Saccharum spontaneum (2n = 40 — 128) procedente de India,

Vavilov (1976), in his theory on the center from which species originated and dispersed, provided the theoretical knowledge necessary to be able to discern the source of the original species, responsible for the formation of the octopioid Saccharum officinarum, the first cultivated cane, with 2n = 80 chromosomes. This species evolved from individuals with a basic 2n = 10 number of chromosomes. This indicates that modern sugar cane is a complex polypoid, probably the product of a long evolution of the wild species Saccharum spontaneum (2n = 40 — 128) that proceeded from India, but was developed in New Guinea (Northwest of Australia).

r

VALORES MEDIOS DE SACAROSA, AZUCARES REDUCTORES Y FIBRAS DEL COMPLEJO SACCHARUM. AVERAGE VALUES OF SACCHAROSE, REDUCING SUGARS AND FIBERS WITHIN THE SACCHARUM COMPLEX Generos y especies

No. de clon

Contenido medio de sacarosa (% p.f. E. Smedia)

Contenido medio de azucares (% p.f. E.Smedia)

Contenido medio red. de fibras (% p.f. E.Smedia)

Genus and Species

Clones Number

A verage Saccharose Content (% f. E.Smedia)

A verage Sugars' Content (% f. E.Smedia)

A verage Fiber content (% f. E.Smedia)

S. officinarum

25

17,48

0,35

0,32

0.02

9,8

0,4

S. spontaneum

30

5,35

0,38

1,66

0.06

31,8

0,9

S. robustum

10

7,73

0,83

0,27

0,02

24,8

1,6

2

13,45

0,02

0,38

0,08

12,8

2,0

S. Sinense

V

A BRIEF HISTORY OF SUGAR CANE. ORIGINS, EVOLUTION AND TAXONOMY.

^

J 17

pero que se desarrollo en Nueva Guinea (noroeste de Australia). El proceso de migracion de la cafia de azucar a travel de Asia, la Melanesia, en el Oriente Medio y el norte de Africa estuvo acompanada de un fuerte proceso de hibridacion, seleccion natural y poliploidizacion, al que siguieron otros de introgresion gen^tica, que dieron origen a especies como S. robustum y quizes S. officinarum. Por lo tanto la cafia de azucar moderna es un hfbrido complejo de varias especies, principalmente S. officinarum (cafia noble), S. spontaneum y otras especies del genero en menor grado, como S. robustum y especies de generos afines como Mischanthus y Riphidium.

The migration process of sugar cane through Asia, Melanesia, the Middle East and the North of Africa was accompanied by a strong hybridization process, natural selection and polyploidization, followed by other genetic introgressions that gave origin to species such as S. robustum, and perhaps to S. officinarum. Therefore, modern sugar cane is a complex hybrid of several species, principally S. officinarum (noble cane), S. spontaneum and other species of the genus in a lesser degree, such as S. robustum and other species of similar genuses such as Mischanthus and Riphidium.

Las caracteristicas de cada una de estas especies es diferente, especialmente en lo que respecta al contenido azucarero, fibra y azucares reductores. Tambien hay notables diferencias entre especies respecto a la resistencia a enfermedades y condiciones adversas, lo que se ha aprovechado en los programas de mejoramiento y seleccion.

Each of these species has different characteristics, especially with regard to sugar content, fiber and reducing sugars. There are also notable differences among species with respect to disease resistance and adverse conditions, which has been taken advantage of in programmes of improvement and selection.

La cafia de azucar fue clasificada por Linneo en 1753 como Saccharum officinarum, que era la primera especie del genero que se cultiv6 como comercial y a partir de esto ha habido numerosos intentos de clasificacion usando diversos enfoques, entre los que se destacan los morfol6gicos y anatdmicos y ultimamente los bioquimicos, utilizando las isoenzimas y los contenidos de otras sustancias como flavonoides; tambien se han uti I izado enfoques citologicos y citogeneticos.

Sugar cane was classified by Linneus in 1753 as Saccharum officinarum, which was the first species of the genus that was cultivated commercially and from then on there have been numerous attempts to classify it, using various approaches, among which morphologic and anatomic criteria are outstanding, as well as biochemical ones more recently, through isoenzymes and contents of other substances such as flavonoids; cytologic and cytogenetic approaches have also been used.

Una clasificaci6n aceptable es la de Botta (1978) que clasifica la cafia de azucar de la forma siguiente:

An acceptable classification is that of Botta (1978), which classifies sugar cane as follows: ^^

^^ Reino: Subreino: Divisi6n: Clase: Orden: Familia: Tribu: Genero: Especies:

. 18

Kingdom: Sub-kingdom: Division: Class: Order: Family: Tribe: Genus: Species:

Eukaryota Cormobionta Magnoliophytina Liliatae Poale Poaceae (Gramineae) Andropogonoidea Saccharum S. officinarum L. S. robustum Jesw. S. spontaneum L. S. barberi Jesw. )

V

Eukaryota Cormobionta Magnoliophytine Liliatae Poale Poaceae (Gramineae) Andropogonoidea Saccharum S. officinarum L. S. robustum Jesw. S. spontaneum L. S. barberi Jesw. /

La cana de azucar fue introducida en Cuba por Cristobal C o l o n en su segundo viaje en 1493; sin embargo, no se establecio totalmente como una planta comercial h a s t a el siglo X V I I I donde ya habia una p r o d u c c i o n de mas de 14,000 toneladas.

Sugar cane was introduced to Cuba by Christopher Columbus on his second voyage in 1493; however, it was not totally established as a commercial plant until the X V I I I Century, when production exceeded 14,000 tons.

1.2. I M P O R T A N C I A DEL TALLO DESDE EL P U I M T O DE V I S T A FISIOLOGICO Y MORFOLOGICO

1.2 IMPORTANCE OF THE STEM FROM THE PHYSIOLOGIC AND MORPHOLOGIC POINTS OF VIEW

La caña de azucar, presenta como la mayor parte de las p l a n t a s , raiz, tallo y hojas. Sin embargo el fruto agncola de esta planta es el tallo, que es el organo donde se a c u m u l a n los azucares.

Sugar cane presents, as the majority of plants do, roots, stem, and leaves. However, the agricultural fruit of this plant is the stem, which is the organ where sugars accumulate.

La c a ñ a de azucar es una planta tropical y subtropical cu Itivandose en una franja alrededor del Ecuador q u e llega de los 30 grados de latitud norte y sur, e s t a n d o la produccion media actual en unos 65 m i l l o n e s de toneladas.

Sugar cane is a tropical and subtropical plant, cultivated in a band around the Equator, which reaches from 30 degrees North to 30 degrees South of it, the average production being currently some 65 million tons.

La cana tiene una gran capacidad para producir biomasa, c a p a c i d a d que ha estado relegada por la p r o d u c c i o n azucarera, esto tiene su fundamento f i s i o l o g i c o en su evolucion al ser una planta del llamado c i c l o C4 lo que la hace superar a otras plantas e c o n 6 m i c a s en rendimiento agrfcola, como el mafz y otros c e r e a l e s . Sin embargo la cafia de azucar actual tiene una p o t e n c i a l i d a d mucho mayor para producir materia v e r d e , los rendimientos promedios estan alrededor de 50 t / h a , pero las oscilaciones van desde 20 hasta m a s de 100 t/ha en ciclos anuales; igualmente los rendimientos azucareros oscilan entre 2 y 15 t/ha en los mismos ciclos. Esto es debido fundam e n t a l m e n t e a un problema de manejo agronomico integral i n c l u y e n d o el uso de nuevas variedades.

Cane has a great capacity to produce biomass, and its capacity has been relegated in favor of sugar production; the physiological basis for this it is evolution, since being of the so-called C4 cycle; this makes it exceed other plants such as cereals and corn in agricultural yield from the economic point of view. However, sugar cane currently has a much greater potential to produce green material, the average yields are around 50 t/ha; however, oscillations range from 20 to over 100 t/ha. in yearly cyles; the sugar yield also oscillates between 2 and 15 t/ha. with the same cycle. This is due basically to an agronomic problem of integral scope, including the use of new varieties.

En este caso el tallo tiene una gran importancia para la p r o d u c c i o n de fibras.

In this case, the stem is of great importance for the production of fibers.

La c a n a de azucar desarrolla dos tipos de tallos, el s u b t e r r a n e o o rizoma y el tallo aereo que es el que se a p r o v e c h a comercialmente para la produccion azucarera. El tallo se desarrolla a partir de las yemas de otro t a l l o . Los entrenudos o canutos son mas cortos en la base, aumentando la longitud de manera paulatina h a s t a alcanzar el maximo en la parte media y c o m e n z a r a decrecer en forma gradual.

Sugar cane develops two types of stems, one which grows underground, called rizoma, and one that grows in open air, and is commercially used for sugar production. The stem develops from the buds (gemma) of another stem. The internodes or segments between two nodes, are shorter at the base, gradually increasing in length, and reaching the maximum size in the middle part, from where it gradually begins to decrease. The accumulation of saccharose is greater at the base of the stem, and the reducing sugars and cellulose content is greater in the higher part called tops or clusters. The lenght of the stem is very varied, and depends on the variety of the plant and the cultural management given, among other factors,

La a c u m u l a c i o n de sacarosa es mayor en la base del tallo -y el contenido de azucares reductores y celulosa es mayor en la parte superior llamada maco11 a o c o g o l lo de la cafia. La longitud del tallo es muy variable y depende de la variedad y del manejo cultural e n t r e otros factores, por lo que un tallo adulto

19

puede tener de menos de dos metros hasta mas de cuatro metros, lo que afecta el largo y el numero de los entrenudos. El diametro de los tallos es tambien variable, oscilando en su parte media en alrededor de 250 a 350 m m . El color del tallo depende de los contenidos de clorofila y antocianinas y de aspectos agronomicos.

so that an adult stem may have from less than two meters to over four in size, which affects the length and the number of internodes. The diameter of the stem also varies, oscillating in its middle part from 250 to 350 mm. The color of the stem depends on the chlorophyll content and that of antocianines as well as on aspects of agronomy.

Lo mas importante de este 6rgano es su capacidad de translocacion y almacenamiento de la sacarosa y otras sustancias que se sintetizan en las hojas activas a partir de la fotosintesis.

The most important feature of this organ is its capacity of translocating and storing saccharose and other substances that are synthesized in the active leaves by means of photosynthesis.

1.3. CRITERIOS DE SELECCION EN RELACION CON LA PRODUCCION DE FIBRAS

1.3. SELECTION CRITERIA IN CONNECTION WITH FIBER PRODUCTION

La premisa fundamental para realizar un programa de mejoramiento genetico, es que existe variabilidad ! genetica, esta variabiiidad puede obtenerse por las vias siguientes:

The fundamental premise in order to carry out a genetic inprovement programme is that genetic variety must exist; this variety may be obtained in the following ways:

— Por mutaciones (ffsicas o qui micas) — Por metodos biotecnologicos

— Through sexual breeding (the conventional method) — Through mutations (physical or chemical) — Through biotechnological methods.

El metodo mas usado sigue siendo el convencional, a traves de un programa de cruzamiento sexual, obtencion de la progenie de seleccion de esta, para los caracteres deseados, aunque los metodos biotecnologicos han ido ganando terrenoen la ultima decada. El uso de las mutaciones para inducir variabiiidad es menos usado y generalmente debe ser combinado con algunos de los dos anteriores.

The method most widely used continues to be the conventional one, a sexual breeding programme, the obtention of progeny and selection of the same, seeking the desired traits, although biotechnological methods have gained terrain within the last decade. The use of mutations to induce variety is less frequent, and must generally be combined with the two others some way.

Los criterios fundamentales utilizados en la seleccion de la cana de azucar son:

The fundamental criteria used in the selection of sugar cane are:

— Altos rendimientos agrfcolas en las diferentes cepas — Alto contenido azucarero — Contenido de fibra entre 12 y 14% — Caractensticas adecuadas de la calidad del jugo

— High agricultural yields in the various strains — High sugar content — 12% to 14% fiber yield — Adequate characteristics with regard to the quality of the juice.

Estos son en general los criterios utilizados para la seleccion de la cana para obtener azucar. Sin embargo la experiencia de producir y seleccionar variedades Ipara otros fines es muy escasa y mucho menos de un fprograma de seleccion para un derivado especifico.

These are, in general, the criteria used in selecting cane for sugar production. However, the experience of growing and selecting varieties for other purposes is still scarce, more so a selection programme fo. a specific derivative.

En el caso del contenido de fibra y por consiguiente, de la production de bagazo, es conocido que la varianza es suf icientemente amplia, lo que se expresa por estimados de heredabilidad de medios a altos (0.34-0.72).

In the case of fiber content and, consequently, of bagasse production, it is known that there is sufficient variety available, and this is expressed by inheritability estimates that range from medium to high ( 0 . 3 4 - 0 . 7 2 ) .

— Por cruzamientos sexuales (metodo conventional)

20

PROCESO DE ACUMULACION DE SACAROSA THE SACCHAROSE ACCUMULA TION PROCESS Tejido vascular

Espacio libre

Vascular tissue

Free space

SACAROSA — SACCHAROSE-t-

-> SACAROSA -SACCHAROSEfINVERTASADE PARED CELULAR INVERTASE OF CELLULAR WALL

I

Comportamiento metabolico

Comportamiento Almacenamiento

Metabolic behavior

Storing behavior

-> SACAROSA -SACCHAROSE «*-

INVERTASA NEUTRAL NEUTRAL INVERTASE

GLUCOSA GLUCOSE

GLUCOSA GLUCOSE

FRUCTOSA FRUCTOSE

FRUCTOSA FRUCTOSE

SACAROSA SACCHAROSE

Por otra parte hay una alta variacion entre las especies del genero Saccharum que han dado origen a las variedades comerciales, especialmente en S. spontaneum que es un componente genetico fundamental en las canas modernas.

On the other hand, there is wide variety among species of the Saccharum genus which have given origin to commercial varieties, especially in S. spontaneum, which is a fundamental genetic component of modern sugar cane.

Existe un aspecto negativo para emprender un programa de mejoramiento para lograr un contenido de fibra mayor y es la correlacion negativa tanto fenotipica como genotfpica que existe entre el contenido de sacarosa y el de fibra. Por supuesto, esto tiene una explicacion fisiologica que es que la planta al acumular mas sacarosa tiende a producir menor cantidad de sblidos, particularmente fibras, asf como otros azucares.

There is a negative aspect f o r a programme of improvement directed at obtaining a greater fiber content, which is the negative correlation, both phenotypical and genotypical, that exists between saccharose and fiber contents. Of course, this has a physiological explanation since the plant, when accumulating saccharose, tends to produce a smaller amount of solids, particularly fibers, as well as other sugars.

Esta correlacion negativa puede romperse utilizando diferentes ciclos de seleccion recurrente, combinadostal vez con el uso del back-crossen lasprimeras etapas en las que S. spontaneum tenga un papel fundamental.

This negative correlation can be broken by using different cycles of recurrent selection, perhaps combined with the use of back-cross in the first stages in which 5. spontaneum has a fundamental role.

Schnell y Najai han reportado recientemente el uso de la seleccion reciproca recurrente para el mejoramiento en azucar y biomasa. La seleccion prcictica pudiera ser del tipo familiar o combinada individuo-familia, tema que debe ser investigado con anterioridad o paralelamente al comienzo de un programa de mejoramiento en este sentido.

Schnell and Najai have recently reported the use of reciprocal recurrent selection f o r the improvement of sugar and biomass. The practical selection could be of t h e f a m i l i a r t y p e or combining individualfamily, a theme that must be researched previously or parallel to the start of a programme of improvement in this direction.

Un posible esquema, pudiera ser el siguiente:

A possible pattern could be the following:

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Raices del brote Shoot root

Raices de la estaca original Cutting roots

ZIMOGRAMAS DE ISOENZIMAS ESTERASAS EN 12 VARIEDADES DE CINCO ESPECIES DELGENEROSACCHARUM. ZYMOGRAM OF ISOENZYME STEARASES IN 12 VARIETIES OF FIVE SPECIES OF THE SACCHARWM GENUS.

i

2. HISTOLOGIA DE LA CANA DE AZUCAR

2. SUGAR CANE HISTOLOGY

La estructura de la cana de azucar ha sido descrita ampliamente en diferentes textos y publicaciones; en particular, en el presente texto describiremos aquellas caracteristicas relevantes para la industria de celulosa y papel.

The sugar cane structure has been widely described in various texts; here we shall particularly d e v o t e ourselves to the characteristics that are relevant to the pulp and paper industries.

La seccion transversal del entrenudo muestra desde la periferia hacia el centro del tallo los siguientes tejidos: epidermis, cortezas o cascara, haces fibrovasculares y tejido parenquimatoso. Cada uno de estos tejidos se componen de determinados elementos anatdmicos.

A transversal section of the internode will s h o w the following tissues, from the periphery to the c e n ter of the stem: the epidermis, the cortex, the f i b r o vascular bundles, and the parenchymatous t i s s u e . Each one of these is composed of certain anatomic elements.

La epidermis es una capa fina que recubre todo el tallo y lo protege, actua como impermeabilizante con relacion a la solucion azucarada. En ella abundan componentes qufmicos no fundamentals de la cana de azucar, como ceras, taninos, entre otros y que luego aparecen clasificados en el bagazo como extractivos.

The epidermis is a fine layer covering the w h o l e stem and protecting it; it makes it waterproof w i t h regards to the sugar solution. In it abound chemical components that are not fundamentally a p a r t of the sugar cane as such, waxes and tanins f o r instance, which will later appear classified as extractive in connection with bagasse.

Anatomicamente, en la epidermis se alternan las celulas alargadas y rectangulares y las celulas cortas. Las celulas alargadas constituyen la mayor parte del tejido epidermico y las celulas cortas se clasifican a su vez en celulas de corcho y celulas de silice.

Anatomically, elongated cells alternate w i t h rectangular cells and short cells in the epidermis. The elongated cells compose the major part of epidermic tissue, while short ones are classified as cork cells and silica cells.

La corteza o cascara esta compuesta por fibras m u y lignificadas cuyas caracteristicas principales son su ancho de pared celular, su longitud y rigidez. Estas propiedades las hacen muy adecuadas para proteger al tallo de los efectos mecanicos externos y su funcion fundamental es servirdesosten a laplanta. Las fibras de la corteza se agrupan en capas concentricas predominando las esclerenquimatosas, siendo estas por excelencia las mas adecuadas para la industria papelera.

The cortex is composed of very lignified f i b e r s , whose principal characteristics are the width of t h e cellular wall, its length and rigidity. These a t t r i b u t e s make them especially adequate to protect the s t e m from mechanical external effects, and their f u n d a mental function is to serve as support for the p l a n t . The cortex fibers group, in concentric layers w i t h a predominance of sclerenchymatous ones are by far the most adequate for excellence in the paper industry.

A continuacion se puede apreciar el area interior del tallo, formado por tejido parenquimatoso, cuya f u n c i 6 n es el almacenamiento del jugo azucarado. Este tejido esta compuesto por celulas de paredes delgadas separadas por pequenos espacios intercelulares, el tamano de estas celulas aumenta gradualmente hacia el centro del entrenudo, llegando a alcanzar dimensiones de 4 0 µ m .

Adjoining this, the inner area of the stem can be appreciated, formed by parenchymatous tissue, whose function is to store the sugary juice. T h i s tissue is composed of cells with thin walls separated by small inter-cellular spaces; the size of these cells increases gradually towards the center of the i n t e r node, reaching 4 0 µ m . in size. 25

Inmerso dentro de este tejido se encuentran los haees fibrovasculares, los que se distribuyen espaciadamente, increments ndose su numero del interior a la periferia y disminuyendo su tamano, donde se encuentran tan unidos que forman un solido anillo.

Immersed in this tissue are the fibrovascu lar bundles which are evenly distributed, with their number increasing in the inner part of the periphery, while their size decreases, until they come so close that they form a solid ring.

El haz esta formado por una vaina esclerenquimatosa que encierra el xilema y al floema. La vaina esclerenquimatosa esta vigorosamente desarrollada en el interior y exterior del haz, formando de ese modo dos capas tfpicas. La parte inmediata al floema consiste de celulas de parades mas gruesas que la parte inmediata al xilema.

The bundle is formed by a sclerenchymatous pod that holds the xylem and the phloem. The sclerenchymatous pod is vigorously developed on the inside and outside of the bundle, thus forming two typical layers. The part immediately contiguous to the phloem consists of thicker cells than those next to the xylem.

El xilema esta constituido por el protoxilema con una cavidad adyacente (tubo de aire) y dos grandes vasos, rodeadosdecelulas parenquimatosas achatadas. El protoxilema se compone de elementos anulares y espirales; entre los dos grandes vasos se encuentran el parenquima y unos vasos estrechos. El floema esta formado por los vasos cribosos y las celulas acompafi antes.

The xylem is constituted by the protoxylemwithan adjacent (air tube) and two great vessels surrounded by flattened parenchymatous cells. The protoxylem is composed of ring and spiral-shaped elements; between the two great vessels are found the parenchyma and some narrow vessels. The phloem is formed by sieve-like vessels and their accompanying cells.

En una section longitudinal del entrenudo se observa con mayor detalle el ordenamiento estructural del haz fibrovascular.

The structural order of the fibrovascular bundles can be observed in greater detail in a longitudinal section of the internode.

La presencia de los hacesfibrovascularesfavorecen los mecanismos de impregnaci6n y transporte caracterfsticos de los procesos de pulpeo para la transformation del bagazo en pulpa, lo cual es uno de los factores que explican la reactividad del bagazo con respecto a la madera.

The presence of fibrovascular bundles favor the impregnation and transport mechanisms which are characteristic of the pulping processes in the transformation of bagasse into pulp, which is one of the factors that explain the reactivity of bagasse with respect to wood.

Al ser molida la cana de azucar durante su procesamiento industrial este ordenamiento anat6mico se pierde, quedando reducido a una mezcla f isica de los elementos descritos.

When sugar cane is ground during the industrial process, this order of its anatomy is lost, since the whole is reduced to a physical mix of the elements described.

2.1. GERMINACION Y CRECIMIENTO DE LA CANA DE AZUCAR

2.1. GERMINATION AND GROWTH OF THE SUGAR CANE

La germination constituye un periodo critico en la ida de la planta y posibilita el desarrollo de organos resentes en la estaca.

Germination constitutes a critical period in the lifecycle of the plant that makes the development of organs from the cutting possible.

La cana de azucar se propaga asexualmente por trozos con una o mas yemas. A menudo se piensa que el crecimiento es solo la elongacidn de las partes del vegetal, sin embargo, es necesario tener en cuenta el aumento de tamano y de peso, fenomenos que no se presentan paralelos necesariamente, ya que durante ei perfodo de sequi'a el alargamiento del tallo puede detenerse y sin embargo la asimilacion continua aumentando el contenido de materias secas.

Sugar cane is propagated non-sexually through cuttings w i t h one or more gemmas. It is frequently thought that growth is only a prolongation of the plant's parts; however, it is necessary to take into account the increase in size and weight, phenomena that dose not necessarily appear in parallel, since during the drought season the lengthening of the stem may be held back and yet the content of dry materials continues to increase through assimilation.

26

En el tallo de la cana de azucar no hay crecimiento secundario, por lo que su aumento en longitud es mas o menos proporcional a su aumento de volumen.

In the sugar cane stem there is no secondary growth, and therefore the increase in length is more or iess proportional to its increase in volume.

En la formacion de nuevos tejidos y organos figuran tres procesos que van a pemitirel crecimiento y la renovation hasta la madurez total de la planta: la division celular, la diferenciacion celular y la elongation celular.

In the formation of new tissues and organs, there are three processes participating that will permit growth and renovation until the plant reaches total maturity: cell division, cell differentiation, and cell elongation.

Con la division celularse produce la formacion continua de nuevas celulas, que tiene lugar en el meristemo del punto de crecimiento o meristemo apical. Estas celulas pasan gradualmente a diferenciarse formandose diferentes clases de tejidos y produciendose la elongation en la etapa subsiguiente.

With cell division, the continuous formation of new cells takes place in the meristem. These cells gradually become differentiated, forming different classes of tissues and producing an elongation in the subsequent stage.

El crecimiento de la planta, asi como de sus partes no ocurre a un ritmo uniforme, este comienza lentamente en la yema que germina hasta alcanzar un maximo, para pasar despues a una disminucion gradual. El crecimiento en longitud de los entrenudos se produce a expensas del meristemo intercalar que se localiza en la region del nudo y el tallo aumenta su espesor por la expansion celular.

The growth of the plant, as well as of its parts, does not take place at an even rhythm; it begins to happen slowly in the gemma that germinates until it reaches a maximum size and decreases gradually afterwards. The growth in length of the internodes is produced at the expense of the intercalated meristem localized in the nodal region, and the stem increases in width by means of cellular expansion.

Numerosas investigaciones se han desarrollado en plantas como el Eucalipto, Pino, Abeto, y otrascon el fin de estudiar la formacion y crecimiento de sus elementos celulares y fundamentalmente el crecimiento de las fibras en dichas plantas.

Numerous research studies lave been undertaken for plants such as Eucalyptus, Pines, Spruce, and others, with the purpose of studying the formation and growth of their cellular elements and, fundamentally, the growth of the fibers in those plants.

Algunos investi gad ores plantean que una de las formas a seguir en el estudio de la formacion y crecimiento de la planta es medir las dimensiones de las fibras a lo largo de la seccion transversal del tronco, ya que este contiene celulas de todas las edades, por lo que la mayorfa de las referencias relacionadas con la variacion de las dimensiones de las fibras como una funcion de la edad estan basadas en este metodo.

Some researchers propose that one of the ways to study the formation and growth of the plant is to measure the dimension of the fibers along the length of a transversal section of the trunk, since it contains cells of all ages, and so the majority of differences in the dimension of fibers as a function of age are based on this method.

De acuerdo a Pashin y colaboradores, el patron usual de la variacion de la longitud de las fibras dentro de un tronco es el siguiente: a cualquier altura del arbol la longitud de las fibras aumenta de la medula hacia afuera, hasta un cierto nivel y de ahf en adelante permanece constante.

According to Pashing et al, the usual pattern in the variation of the length of fibers within a trunk is the following: at any given height of the tree, the length of the fibers increases from the medula outwards, up to a certain level, and from there they remain constant.

En aquellos Srboles en que su tiempo de vida se prolonga mas alia de la 6poca de su maduracion biologica, la longitud de sus fibras puede disminuir a una edad muy avanzada. El ancho de las fibras aumenta de la medula hacia afuera y muestra un patron de cambio similar al de la longitud de las fibras.

In those areas that life is prolongued beyond biological maturity, the length of the fibers can decrease at a very advanced age. The width of its fibers increases from the medula outwards and shows a pattern of change that is similar to that of the length of the fibers. 27

Al estudiar la variation de las dimensiones de las fibras a lo largo del tronco del arbol, para celulas de la misma edad, algunos autores reportan que la longitud aumenta proporcionalmente a la altura.

When studying the variation of the fibers' dimensions along the length of the tree trunk in cells of the same age, some authors report that the length increases in proportion to the height.

Stender en sus estudios mostro que existe una estrecha correlation entre el largo y el diametro del tallo y la temperatura, sus medidas mostraron que el crecimiento de los tallos de la cana en invierno se retrasa la mitad del crecimiento en verano.

Stender showed in his studies that there exists a close correlation between the length and the diameter of the stem and temperature; his measurements showed that the growth of the stems in sugar cane during the winter season is half against that of the summer's growth.

Otros investigadores han establecido correlaciones altas y positivas entre el ritmo de elongation del tallo y las precipitaciones. Ademas se ha comprobado, que la elongation y el crecimiento de las celulas estan estrechamente relacionadas con los niveles de humedad.

Other researchers have established high positive correlations between the rhythm of the elongation of the stems and the rate of rainfall. Besides, it has been proven that the elongation and the growth of cells are closely related to humidity levels.

Estudios de crecimiento realizados en la variedad Jaronu 60-5 a partir de los 4 meses de edad y hasta 15 meses permitieron establecer el patron de crecimiento tipico de las fibras de la cana de azucar.

Growth studies of the Jaronu 60-5 variety from 4 to 15 months of age, established the typical growth pattern of sugar cane fibers.

Con los datos obtenidos se evidencia que a medida que se produce el desarrollo de los entrenudos con el tiempo de crecimiento, aumenta la longitud de las fibras comprobandose que el incremento de la longitud del entrenudo corresponde a un alargamiento de la fibra. A este tipo de crecimiento simplastico se le afiade el crecimiento apical intrusive-, que tiene lugar aun despues que ha cesado el crecimiento del tallo. 28

With the data obtained, there is evidence that as the internodal development takes place in growth, the length of the fibers increases, proving that the increase in the length of the internode corresponds to a lengthening of the fiber. To this type of symplastic growth is added the intrusive apical growth, which takes place even after the growth of the stem has ceased.

El comportamiento de la longitud promedio ponderada calculada segun la ecuacion (1) evidencia como con el crecimiento se incrementan las fibras de mayor longitud.

The behavior of the average weighed length, estimated according to the equation (1) proves how, through growth, longer-lenght fibers increase.

Los resultados experimentales muestran, que la tendencia predominante durante el periodo de crecimiento es el alargamiento de las fibras ya definidas desde el primer muestreo, sobre la aparicion de nuevas fibras.

The experimental results show that the trend that predominates during the growth period is the lengthening of the fibers already defined since the time of the first sampling, over the appearance of new fibers.

El diametro de las fibras experimenta un comportamiento opuesto al de la longitud, reportandose en los primeros meses valores elevados, disminuyendo paulatinamente para alcanzar sus valores definitivos, coincidiendo con la etapa final de maduracion de la cana y como consecuencia del estiramiento experimentado por las fibras.

The diameter of the fibers behaves in a manner opposite to that of the length, and it has been reported that in the first months high values decrease gradually reaching their permanent value, coinciding with the final stage of maturation of the cane, and as a consequence of the stretching process experienced by the fibers.

El engrosamiento de la pared celular es evidentemente una consecuencia del crecimiento de la planta, indicando la deposition de los diferentes componentes qu imicos en la pared celular, una vez que la pared primaria originada con el surgimiento de la celula, ha completado su crecimiento en superficie.

The thickening of the cellular wall is evidently a consequence of the plant's growth, indicating the deposit of the various chemical components on it, once the primary wall that originated with the cell itself has completed its surface growth.

2.2. CARACTERIZACION QUIMICA El analisis de la composition qufmica durante el

2.2 CHEMICAL

DESCRIPTION

The analysis of the chemical composition during

29

periodo de crecimiento muestra que este es relativamente estable, especialmente la fraccion de polisacaridos (celulosa y pentosanos) la cual en todo momento representa aproximadamente el 70% en peso del material. La lignina experimenta mayor variabilidad, llegando a ser el doble cuando se compara con la de los pentosanos. Los datos experimentales evidencian una tendencia a su incremento durante el crecimiento, lo cual se corresponde con la tendencia al decrecimiento experimentado por el analisis de holocelulosa; sin embargo, estosresultados no pueden conducir a conclusiones definitivas, dada la variabilidad mostrada por los analisis de solubilidad.

the growth period shows that this is relatively stable, especially in the fraction of polysaccharides (cellulose and pentosanes), which at all times represents approximately 70% of the weight of the material. Lignine experiences a greater instability, reaching twice the amount of pentosanes. The experimental data is evidence of an increase during growth, and this corresponds to the trend towards a decrease, experienced in the analysis of holocellulose; however, these results cannot lead to definite conclusions, in view of the variation shown in the solubility analysis.

2. Seccion transversal del tallo de la cana de azucar. (M.O. 1350x). 2. Transversal section of the sugar cane stalk. (O.M. 1350 x)

31

2.1. Seccion transversal de un haz fibrovascular. (M.E.S. 9200x). 2.1.

32

Transversal section of a fibrovascular bundle (E.S.M. 9200 x)

2.1.1. Seccion longitudinal del tallo de la cana de azucar. (M.O. 1750x). 2.1.1.

Longitudinal section (O.M. 1750 x)

of sugar come

stalk

2.1.2. Elementos constituyentes del tallo de la cana de azucar a los cuatro meses de edad de la planta. (M.O. 450x). 2.1.2.

34

Elements that constitute the sugar cane stalk at the plant's age of four months (O.M. 450 x)

2.1.3. Celulas del tallo de la cana de azucar a los seis meses de vida de la planta. (M.O. 450x). 2.1.3.

Cells of the sugar cane stalk at the plant's six six months of age (O.M. 450 x)

2.1.4. E lementos constituyentes del tallo de la cana a los doce meses de edad. (M.O. 450x). 2.1.4.

36

Elements that constitute the sugar cane stalk at the plant's twelve months of age (O.M. 450 x)

EL BAGAZO DE LA CANA DE AZUCAR

I

3. SUGAR CANE BAGASSE

El bagazo es el residuo del proceso de fabrication de azucar a partir de la cana, el remanentede los tallos despues de ser extrafdo el jugo azucarado que esta contiene, por los molinos del central. El usotradicional y mas difundido del bagazo es en la produccion de vapor mediante su combustion en las calderas del propio central azucarero. Estudios realizados, acompanados de la experiencia industrial acumulada en los anos mas recientes, han demostrado la viabilidad de satisfacer las demandas energeticas de los centrales azucareros, con practicamente la mitad de su bagazo, quedando un sobrante factibledeserempleado en mas de cuarenta aplicaciones demostradas, de las cuales las mas relevantesson la produccion de celulosa y papel, tableros, etanol, alimento animal y furfural.

Bagasse is the residue from the process of manufacturing sugar from cane, what is left of the stems after the sugar juice they contain has been extracted at the facility's mills. The traditional and most widely used application of bagasse is in the production of steam through combustion at the same facilities. Recent studies, together with the industrial experience that has accumulated during recent years have proved the viability of satisfying the energy requirements of the sugar mills, through practically half of the available bagasse, leaving a surplus that can be used in more than forty feasible applications t h a t have already been demonstrated, of which the more relevant are pulp and paper production, boards, ethanol, animal feed, and furfural.

Las materias primas fibrosas deben de reunir determinados requisitos de fndole tecnica y economica para organizar a partir de ellos producciones complejas como las mencionadas. Entre los requisitos tecnicos los mas importantes radican en la composicion qufmica del material, su reactividad frente a los agentes del pulpeo, y sus propiedades anat6micomorfologicas. El bagazo ademas de satisfacer dichos requerimientos, se encuentra disponible en grandes cantidades concentradas en los centrales azucareros. La gran experiencia atesorada en la manipulation, transportacion y almacenamiento disminuyen los riesgos inversionistas y lo hacen un material atractivo, en comparacion con otras fuentes de materia prima ligno-celulosicas.

Fibrous raw materials must fulfill certain technical and economic requirements in order to be used to organize complex production systems such as those mentioned above. Among the technical requirements, the most important ones reside in the chemical composition of the material, their reaction to pulping agents, and their anatomical-morphological properties. Bagasse, besides fulfilling these requirements is available in large amounts concentrated in the sugar factories. The wide experience collected with regard to manipulation, transportation and storing decrease risks of investment and make it an attractive material, compared to other sources of ligno-cellulosic raw materials.

3 . 1 . COMPOSICION FISICA, QUIMICA Y MORFOLOGICA DEL BAGAZO

3.1 PHYSICAL, CHEMICAL AND MORPHOLOGIC COMPOSITION OF BAGASSE

3.2. COMPOSICION FISICA Fisicamente, el bagazo estci constituido por cuatro fracciones, cuya magnitud relativa esta en dependencia del proceso agroindustrial azucarero.

3.2.

PHYSICAL COMPOSITION

Physically, bagasse is constituted by four fractions, whose relative magnitude depends of the sugar agroindustrial process. 37

AVERAGE PHYSICAL COMPOSITION OF BAGASSE

COMPOSICION FISICA PROMEDIO DEL BAGAZO % Fibra o bagazo Solidos no solubles Solidos solubles Agua

45 2-3 2-3 51-49

La parte designada por fibra en la terminología azucarera y que representa aproximadamente el 45% en peso del bagazo, esta compuesta de toda la fraccion solida orgánica, insoluble en agua, presente originalmente en el tallo de la cana, y que se caracteriza por su marcada heterogeneidad desde el punto de vista morfologico. Esta fraccion es la portadora de los elementos estructurales necesarios para la production de celulosa y papel, que seran descritos mas adelante. Los solidos no solubles o fraccion insoluble en agua, estan constituidos principalmente por sustancias inorganicas (piedras, tierra, materias extranas) esta fraccion, si bien pequefia, participa en la composition del bagazo y esta grandemente influenciada por las condiciones del procesamiento agricola de la cana, tipo de corte y de recoleccion.

Fiber or bagasse Non-soluble solids Soluble solids Water

45 2-3 2-3 51-49

The part designated as fiber in sugar terminology, and representing approximately 45% of the bagasse's weight, is composed of the whole organic solid fraction, non-soluble in water, originally found in the cane's stem, and characterized by its marked heterogeneity from the morphological point of view. This fraction contains the structural elements required for pulp and paper production t h a t will be described below. The non-soluble solids, or the fraction t h a t cannot be dissolved in water, are constituted mainly by inorganic substances (rocks, soil, extraneous materials); this fraction, although small, participates in the composition of bagasse and is greatly influenced by the conditions of the agricultural cane processing, types of cut, and harvesting.

Los solidos solubles abarcan la fraccion que se disuelve en agua, compuesta fundamentalmente por sacarosa, cuya extraccion ulterior en el central no resulta economica, asf como otros componentes q u f m i c o s como ceras, en menor proporcion.

Soluble solids include the fraction that can be dissolved in water, composed basically of saccharose, whose ulterior extraction at the factory is not economically feasible, as well as other chemical components, such as waxes, in a smaller proportion.

El agua presente en el bagazo es retenida en este a traves de mecanismos de absorcion y de capilaridad. En el primer caso se refiere a la capacidad de los componentes qufmicos del bagazo, de absorber moleculas de agua en cantidades que dependen de la humedad relativa ambiental en que se encuentre el material. En el segundo caso nos referimos al agua mantenida por fuerzas de capilaridad y tension superficial a causa del caracter poroso del bagazo.

The water present in bagasse is retained within it through absorption and capillarity mechanisms. The first refers to the capacity of the chemical components of bagasse to absorb water molecules in amounts that depend on the relative environmental humidity at which the material is found. In the second case we refer to the water maintained through capillarity and surface tension, due to the porous nature of bagasse.

Este fenomeno de la capilaridad desempena un papel de gran importancia en los procesos de impregnacion y coccion. Tanto el contenido de solidos solubles, como la humedad del bagazo, estan relacionadas con variables de operacion industrial.

This capillarity phenomenon plays a very important role in the impregnation and cooking processes. Both the content of soluble solids and the humidity of the bagasse are related to variables of the industrial operation.

A continuacion se exponen algunas consideraciones relacionadas con la composicion morfologica y q u f m i c a de la fraccion ffsicamente clasificada como fibra.

Below can be found some considerations related to the morphologic and chemical composition of the fraction t h a t is physically classified as fiber. 3.3

MORPHOLOGIC

COMPOSITION

3.3. COMPOSICION MORFOLOGICA Las fibras del haz vascular son finas, de paredes delgadas con extremos romos, orquillado o bifurcado y en su superficie presentan ocasionalmente pequenos poros, mientras que las fibras de la corte-

The fibers of the vascular bundle are fine, of thin walls, w i t h dull edges, forked or biforcate; and they occasionally present small surface pores, while the cortex fibers are longer, of greater diameter and thick walls, w i t h pores along their whole surface. 39

za son de mayor longitud, diametro y paredes gruesas y presentan poros en toda su superficie. El rasgo mas caracteristico del bagazo es la abundancia de grandes celulas parenquimatosas y segmentos de vasos. Las celulas parenquimatosas son de paredes finas y muy porosas, los segmentos de vasos son distinguidos por su gran longitud; las celulas epidermicas se caracterizan por presentar bordes irregu lares.

The most characteristic t r a i t of bagasse is the abundance of large parenchymatous cells and vessel segments. The parenchymatous cells are of fine and very porous walls, t h e vessel segments are distinguished by their great length; epidermic cells are characterized by their irregular edges.

La fraccion denominada fibra por el azucarero, esta constituida desde el punto de vista morfologico fundamentalmente por la fraccion fibra verdadera y por meollo (medula o parenquima).

The fraction called fiber by t h e sugar producer is constituted, from the morphologic point of view, basically by the fraction of t r u e fiber and by the pith (medula or parenchyma).

COMPOSICION MORFOLOGICA DEL BAGAZO LIMPIO (b.s.)

MORPHOLOGIC COMPOSITION OF C L E A N BAGASSE (d.b.) %

% Fibras

50

Fibers

50

Parenquima

30

Parenchyma

30

Vasos

15

Vessels

15

Epidermis

5

Epidermis

5

Las fibras del bagazo son fibras rfgidas, de contornos irregulares y bien definidos, presentan fibras partidas como consecuencia del trabajo mecanico al que son sometidas durante su procesamiento industrial. El parenquima se distingue por su anisotropia y sus variadas e irregulares formas, la fina pared celular de esta celula permite un lumen mayor, y con ello cumple adecuadamente con sus funciones de almacenamiento y reserva de la planta.

Bagasse fibers are rigid fibers, of irregular contours that are well-defined; t h e y present segmented fibers as a consequence of the mechanical w o r k t h e y go through during their industrial processing. The parenchyma is distinguished by its anisotropism and its varied and irregular shapes, t h e fine cellular wall of this cell permits greater lumen and therefore better compliance with the storing and reserve functions within the plant.

Desde el punto de vista de sus parametros biometricos, las fibras del bagazo clasifican como fibras cortas, comparables con las de las maderas duras. Las diferencias que aparecen reportadas en la literatura se deben principalmente a la comparacion entre materiales taxonomicamente diferentes y a diversos metodos de medicion empleados.

From the point of view of its biometric parameters, the bagasse fibers are classified as short fibers, comparable to those of hard woods. The differences that appear in literature are due m a i n l y to the c o m parison among taxonomically d i f f e r e n t materials and to the various measuring methods used.

La intensidad del tratamiento mecanico tiene mucha mayor influencia en ladistribucion del tamano de particulas que en la longitud promedio de estas.

The intensity of the mechanical treatment has a much greater influence on the d i s t r i b u t i o n of t h e size of the particles than on their average length.

Desde el punto de vista quimico, varios son los aspectos a tener en cuenta para considerar que la materia prima tiene una composicion adecuada:

From the chemical point of v i e w , there are several aspects to be considered for a raw material to have and adequate composition:

40

1. En p r i m e r lugar, la c e l u losa, considerada desde el p u n t o de vista de su p r e s e n c i a mayoritaria y con un g r a d o de p o l i m e r i z a c i o n suficientemente alto. 2. En segundo lugar, que la lignina pueda ser extraible o modificable en procesos de relativa selectividad.

1. In the first place, cellulose, considered from the point of view of being present as a majority component, with a sufficiently high degree of polymerization. 2. In the second place, that lignine can be extracted or modified in relatively selective processes.

3. En t e r c e r lugar, que l o s componentes extranos, se e n c u e n t r e n en c o n d i c i o n e s tales que no interfieran c o n procesos de p u l p e o o recuperation y en la c a l i d a d de la pulpa.

3. In the third place, that the extraneous components be found in conditions such that they do not interfere with pulping or recuperation processes, or with the quality of the pulp.

El bagazo esta c o m p u e s t o de celulosa, hemicelulosas y l i g n i n a , como p r i n c i pales poli'meros naturales, p r e s e n t a ademas, pequenas cantidadesde otroscomp u e s t o s clasificados de c o n j u n t o como componentes extranos.

Bagasse is composed of cellulose, hemicellulose, and lignine, as the main natural polymers, and it presents, besides, small amounts of other components classified jointly as extraneous components.

E s t u d i o s realizados c o n bagazo, obtenido de cana de d i f e r e n t e s variedades, h a n permitido concluir que su c o m p o s i t i o n qufmica no se ve significativamente a f e c t a d a para los c o m p o n e n t e s fundamentales en f u n c i o n de la variedad de cana, igualmente sucede a I c o m p a r a r los d i f e r e n t e s componentes morfologic o s d e l bagazo.

Studies undertaken on bagasse obtained from various varieties of cane, have led to the conclusion that their chemical composition is not significantly affected with regard to the fundamental components according to the variety of cane used, and the same happens when the various morphologic components of bagasse are compared.

No o b s t a n t e , si c o n s i d e r a m o s que en la mayoria de las industrias de d e r i v a d o s , practicamente, no se e m p l e a bagazo integral si no desmedulado, describir e m o s la composicion qu frnica de las diferentes fracc i o n e s que lo c o m p o n e n haciendo especial enfasis en la f raccion fibrosa.

Nevertheless, if we consider that the majority of derivatives' industries, practically, do not use integral bagasse, but one that is depithed, we will describe the chemical composition of the various fractions that form it, putting special emphasis on the fibrous fraction.

3.4. P R O P I E D A D E S Q U I M I C A S DEL BAGAZO

3.4. CHEMICAL PROPERTIES OF BAGASSE (%)

(%)

La celulosa y las hemicelulosas componen lafraccion c a r b o h i d r a t i c a del b a g a z o , la cual es analiticamente d e s i g n a d a c o m o h o l o c e l u l o s a . Quimicamente, la c e l u l o s a se define como un homopolfmero de la Dg l u c o s a , c u y o enlace p r i n c i p a l entre las unidades que c o m p o n e n la cadena es d e l t i p o 0 7-4. Las cadenas s o n lineales y de un a l t o grado de polimerizacion s u p e r i o r a 1,000. Estas c a d e n a s no se presentan aisladas s i n o unidas entre sf mediante enlaces secundar i o s e interacciones e l e c t r i c a s que le permiten f o r m a r una estructura s u p r a m o l e c u l a r , segun la cual, la celulosa tiene una d e f i n i d a estructura cristalina. P o r estas razones a p u n t a d a s , en las reacciones que o c u r r e n en los procesos de obtencion de pulpas de d i v e r s o s grados, la c e l u l o s a es el componente quimic o d e mas alto r e n d i m i e n t o r e l a t i v e

Cellulose and hemicelluloses compose the carbohydrated fraction of bagasse, which is analytically designated as holocellulose. Chemically speaking cellulose is defined as a homopolymer of D-glucose, which main link among the units that compose the chain is of the |3 1-4 type. The chains are lineal and of a high degree of polymerization above 1000. These chains do not appear isolated, but joined among themselves through secondary links and electric interactions that permit the formation of a supramolecular structure according to which, cellulose has a defined crystalline structure. For the reasons pointed out, in the reactions that occur during the processes for obtaining pulp of various grades, cellulose is the chemical component with the highest relative yield.

La celulosa es el p r i n c i p a l componente de la pared

Cellulose is the main component of the cellular 41

celular de todas las plantas. Su f o r m a mas pura de presentarse en la naturaleza es en el algodon, aunque la celulosa proveniente de o t r a s fuentes fibrosas como la madera es esencialmente identica a aquella.

wall in all plants. Its purest form in nature is in cotton, although cellulose from other fibrous sources such as wood is essentially identical to the former.

Su solubilidad en agua, solventes organicos, en soluciones alcalinas, y su resistencia apreciable al efecto de agentes oxidantes d i f e r e n c i a a la celulosa del resto de los componentes q u f m i c o s de la madera; analiticamente existen diversos metodos de aislarla.

Its solubility in water, in organic solvents, in alkaline solutions, and its considerable resistance to the effects of oxydating agents make cellulose d i f f e r from the rest of the chemical components of w o o d : analytically, there are various methods for isolating it.

El peso molecular promedio de la celulosa de bagazo esta en el rango de 150,000-350,000, comparable a los obtenidos para alamo t e m b l o n , haya, abedul, aunque estos valores deben ser tornados con reserva, dada la imposibilidad de aislar la celulosa sin degradarla. Desde el punto de v i s t a cuantitativo, su

The average molecular weight of bagasse cellulose falls in the range of 150 000 - 350 000, comparable to those obtained for trembling poplar, beechs, birch, although these figures must be taken cautiously, due to the impossibility of isolating cellulose without degrading it. From the quantitative p o i n t

42

presencia en el bagazo es semejante a los de todas las maderas en un orden de 41-44%

of view, its presence in bagasse is similar to that of all woods, in the order of 41 — 44%.

Las hemicelulosas que mas abundan en el bagazo son del tipo D-xilanas, formadas principalmente, por unidades de D-xilosas en la cadena principal, sustituidas por grupos acetilos y acidos uronicos metilados. Las cadenas polimericas son relativamente cortas de peso molecular promedio viscosimetrico, en el rango de 10,000-20,000. Cuantitativamente, ellas se encuentran en el bagazo en una proporcion de 25-27%, su contenido en las maderas suaves es muy superior y mayor que el de la mayoria de las maderas.

The hemicellulose that abound the most in bagasse are of the type of D-xylans, in the principal chain, substituted by acetyle groups and methylated uronic acids. The polymeric chains are relatively short of average molecular viscosymetric weight, in the range of 10000 - 20000. Quantitatively, they are found in bagasse in the proportion of 25 — 27%, their content in soft woods is very superior and higher than that of the majority of woods.

COMPOSICION QUIMICA DEL BAGAZO Y VARIAS ESPECIES DE MADERAS La lignina es el tercer componente en importancia cuantitativa del bagazo y representa un conjunto de polfmeros amorfos, reticulados, de alto peso molecular, de naturaleza eminentemente fenolica y cuya unidad estructural puede ser considerada el fenilpropano. Estudios realizados evidencian diferencias importantes entre la lignina de bagazo y la madera,

CHEMICAL COMPOSITION OF BAGASSE AND VARIOUS SPECIES OF WOODS Lignine is the third component of quantitative importance in bagasse and represents a groups of amorphous reticulated polymers of high molecular weight and an eminently phenolic nature, whose structural unity can be considered to be phenylpropane. Studies undertaken show important differences between bagasse and wood lignine, such as their lower grade of polymerization and greater reactivity. 43

tales c o m o su inferior grado de polimerizacion y m a y o r reactividad. C o n relacion al resto de los componentes del bag a z o , q u e en conjuntoson el 10%, muestran diferencias i m p o r t a n t e s en relacion con las maderas; en p r i m e r lugar, el bajo por ciento de compuestos solubles en solventes organicos tales como, resinas, ceras, grasas, acidos grasos, flavonas, fenoles, etc.; que en general, no sobrepasan del 1-3%, los que i n c i d e n desventajosamente en los procesos de pulpeo, a causa de que son consumidores de reactivos, p r o v o c a d o r e s de espumas y coloracion de las pulpas. El c o n t e n i d o de cenizas del orden del 2 al 3% en b a g a z o es superior al de las maderas y los compuestos s o l u b l e s en agua, constituidos fundamentalmente de residuos de sacarosa, otros azucares y otros p o l i s a c a r i d o s de contenido relativamente alto en el b a g a z o , en relacion con la madera.

With regard to the rest of bagasse components, that jointly make up 10%, show important differences in regard to woods; in the first place, the low percentage of compounds that are soluble in organic solvents, such are resines, waxes, fats, fatty acids, f lavones, phenols, etc. that in general do not exceed 1-3%, which incide disadvantageously in pulping prices, due to their consumption of reactives, f o a m provokers and pulp coloring. The ash content w h i c h is of the order of 2 to 3% in bagasse, is higher to t h a t of woods and of water-soluble compounds, constituted basically by saccharose residues, other sugars and other polysaccharids of relatively high content in bagasse, with regard to wood.

3 . B . MEJORAMIENTO INDUSTRIAL DE LA C O M P O S I C I O N MORFOLOGICA DEL BAGAZO P A R A LA INDUSTRIA DE CELULOSA Y PAPEL

3.5. INDUSTRIAL IMPROVEMENTS OF THE MORPHOLOGIC COMPOSITION OF BAGASSE FOR THE PULP AND PAPER INDUSTR Y

El b a g a z o integral a la salida del ultimo molino del t a n d e m , se caracteriza por su elevada heterogeneidad m o r f o l o g i c a , y esta compuesto de 55-60% de f i b r a s y un 35-40% de medula o meollo. Esta fraccion no aporta propiedades deseables en los productos f i n a l e s , introduciendo serios problemas en el p r o c e s o tecnologico, como su elevada capacidad de a b s o r c i o n de reactivos qui'micos, afectacion en la d r e n a b i l i d a d de las pulpas y en la operacion de los f i l t r o s , disminucion de las propiedades de resistencia y d i s m i n u c i o n de los rendimientos, entre otros.

Integral bagasse at the exit of the last mill in tandem is characterized by its high morphologic heterogeneity, and is composed of 55-60% of fibers and 35-40% of pith. This fraction does not provide desirable properties for the final products, introducing serious problems in the technologic process, such as its high capacity to absorb chemical reactives, affectation of the drainability of pulps, and in the operation of filters, decrease in the properties for resistance and decrease in the yield, among others.

De a c u e r d o a la experiencia industrial, esta claram e n t e demostrado que para la production de celulosa y papel y en general en diversos procesos de i n d u s t r i a l i z a c i o n , el bagazo debe ser mejorado morf o l o g i c a m e n t e , separando la mas alta proporcion p o s i b l e de tejido parenquimatoso y elevando prop o r c i o n a l m e n t e el contenido de fibras del material. Las c o n c e p c i o n e s mas modemas del desmedulado, r e c o m i e n d a n efectuar este en dos etapas, el desmed u l a m i e n t o en humedo directamente en el central y l u e g o d e l periodo de almacenamiento, el desmedulam i e n " t o en suspension. La practica sistematica de estos conceptos en las facilidades industriales del P r o y e c t o Cuba-9, ha permitido plantearse la produccion de pulpa quimimecanica y pulpa para disolver e m p l e a n d o bagazo de mas de 85% de fibras, elevando c o n s i d e r a b l e m e n t e la calidad del producto.

According to industrial experience, it has been clearly demonstrated that for the production of pulp and paper, and in general in various industrialization processes, bagasse must be morphologically improved, separating the highest possible proportion of parenchymatous tissue and in proportion increasing the fiber content of the material. The most modern conception of depithing, recommends that it be done in two stages, moist depithing directly at the factory, and, after the storage period suspension depithing. The systematic practice of these concepts in the industrial facilities of Project Cuba-9, have allowed the establishment of chemicomechanical pulp and of pulp to be dissolved, using bagasse with over 85% of fiber content, increasing the products quality considerably.

44

3. Celula parenquimatosa de forma esferica, tipica del bagazo de la cana de azucar. (M.O. 450x). 3. Parenchymatous cell with a spheric shape, typical of sugar cane bagasse. (O. M. 450 x).

3.1. Celula parenquimatosa con forma rectangular. (M.O. 400x). 3.1. Parenchymatous cell with a rectangular shape (O.M. 400 x).

3.1.1. Celula parenquimatosa (M.O. 375x). 3.1.1. Parenchymatous cell (0. M. 375 x).

46

3.1.2. 3.1.2.

Tejido epidermico. (M.O. 800x). Epidermic tissue (O.M. 800x)

3.1.3.

Traqueida. (M.O. 475x).

3.1.3.

Tracheid. (O.M. 475x)

47

48

3.1.4. 3.1.4.

Anillo de un vaso anulado. (M.O. 250x). Ring of a ringed vessel (O. M. 250 x)

3.1.5. 3.1.5.

Vaso criboso. (M.O. 452x). Sieve-like vessel (O. M. 425 x)

w

fe

3.1.6. 3.1.6.

Vaso criboso. (M.E.S. 6500x). Sieve-like vessel (E.S. M. 6500 x)

49

;\ *

3.1.7. Zona interior de un vaso criboso. (M.E.S. 15,000x). 3.1.7. Inner zone of a sieve-like vessel (E. S. M. 15OOOx). 50

•

**__.

••"*

i * x •-*..«.••»-^*.'i

3.1.8. Vaso espiralado. (M.O. 675x). 3.1.8. Spiraled vessel (0. M. 675 x)

51

3.1.9. Fibra con extremos, aguzado y romo (M O 450x). 3.1.9. Fiber with sharped and dull edges (0 M 450 x).

52

II

=>ji

3.2. Fibra con extremo bifurcado. (M.O. 700x). 3.2. Fiber with biforked edge (O. M. 700 x)

53

3.2.1. Fibra con extremos aguzados. (M.O. 400x). 3.2.1. Fiber with sharp edge (O. M. 400 x)

54

i 'ill

3.2.2. Fibras de la corteza. (M.O. 675x). 3.2.2.

Cortex fibers (O. M. 675 x)

55 • I'

3.2.3. Fibras de la corteza. (M.O. 675x). 3.2.3.

56 '&fe..al_

Cortex fibers (O. M. 675 x)

3.2.4. Bagazo integral. (M.O. 425x). 3.2.4. Integral bagasse (O.M. 425 x)

57

3.2.5. Bagazo desmedulado. (M.O. 675x). 3.2.5. Depithed bagasse (0. M. 675 x)

58

3.2.6. Bagazo desmedulado. (M.O. 450x). 3.2.6. Depithed bagasse (0. M. 450 x)

59

4. CARACTERISTICAS MORFOLOGICAS DE PRODUCTOS Y SEMI-PRODRUCTOS DE LA INDUSTRIA DE CELULOSA Y PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO

4. MORPHOLOGIC CHARACTERISTICS OF PRODUCTS AND SEMI-PRODUCTS OF BAGASSE PULP AND PAPER INDUSTRY

Los procesos de pulpeo tienen como objetivo, liberar las fibras que se encuentran unidas entre si y romper esta organizacion en que se encuentran en el material fibrose Pero no basta con separar las fibras; tambien es necesario en cierta medida remover la capa S1 y dejar expuesta la capa S2, la cual mediante un proceso de molida expondra las fibrillas, para que estas puedan posteriormente producirel enlace de puentes de hidr6geno.

The pulping processes have as their objective to free the fibers that are linked together and to break up the manner in which fibrous material is organized. But it is not enough to separate the fibers, it is also necessary to remove the S1 layer to a certain point and expose the S2 layer, which, through a milling process will expose the fibrils, so that later they can produce the linkage of hydrogen bridges.

Esta liberation de las fibras se produce en el pulpeo qufmico mediante la action de un reactivo qufmico sobre la lignina, disolviendola finalmente y dejando expuestas la capa S2 rica en polisacaridos con alto potencial de enlace.

This freeing of fibers is produced in chemical pulping by means of the action of a chemical reactive on lignine, finally dissolving it and leaving exposed the coat of S2, rich in polysaccharides with high linking potential.

El pulpeo qufmico del bagazo se realiza industrialmente mediante procesos alcalinos, de modo particular por el proceso a la soda. En el casq del bagazo las ventajas apreciadas para las maderas mediante el pulpeo sulfato son de menor magnitud. Este comportamiento esta muy vinculado a lascaracteristicas anatomo-morfologicas del bagazo y a la composition qufmica de la lignina presente, por lo que no se justifica el aumento de la contamination ambiental que el proceso sulfato produce.

Chemical pulping of bagasse is industrially carried out by means of alkaline processes, particularly through the soda process. In the case of bagasse the advantages observed for woods by means of sulphate pulping are of lesser magnitude. This behavior is very closely linked to the anatomical-morphologic characteristics of bagasse and to the chemical composition of the lignine that is present, and so the increase in environmental pollution that the sulphate process produces is not justified.

Estudios cin&ticos evidencian que la deslignificacion del bagazo en el pulpeo alcalino ocurre desde las primeras etapas de la coccion.

Kinetic studies prove that de-lignification of bagasse in alkaline pulping occurs from the first stages of cooking.

Trabajos realizados en el ICIDCA, han demostrado que es posible aplicar el proceso sulfito al bagazo, con una calidad de pulpa comparable a la obtenida mediante procesos alcalinos.

Studies undertaken in the ICIDCA, have demonstrated that it is possible to apply the sulphite process to bagasse, with a quality of pulp that is comparable to that obtained by means of alkaline processes.

Por ultimo, la pulpa para disolver por el metodo prehidrolisis-soda, consiste en un proceso de coccion alcalina a la soda o sulfato, precedido de una prehidrolisis acuosa o acida del bagazo, lo que elimina la mayor parte de los pentosanos antes del proceso de coccion, el cual disolvera mas del 90% de la lignina y el resto se eliminara mediante un proceso de blanqueo multietapas, quedando al final un producto de alto contenido de alfacelulosa.

Finally, dissolved pulp by the pre-hydrolisis-soda method consists in a process of alkaline cooking the soda or the sulphate, preceded by a pre-hydrolisis that can be aqueous or acid of the bagasse, w h i c h eliminates that majority of pentosanes before the cooking process, which will dissolve over 90% of the lignine and the rest will be eliminated t h r o u g h a multi-stage bleaching process, in the end of w h i c h there will be a product with a high content of alphacellulose.

60

El pulpeo de alto rendimiento, agrupa un gran generico, desde el pulpeo mecanico hasta el pulpeo semiqufmico, cuya principal caracteristica consiste en que la liberacion de las fibras se puede producir por la combinacion de un efecto quimico y un efecto mecanico, por lo queal ocurrir solo una extraccion parcial de la lignina se producen mayores cantidades de pulpas por peso de materias primas. Estos procesos se han desarrollado vertiginosamente en los ultimos anos para las maderas y han tenido su adaptation a I bagazo, teniendo en cuenta sus caracteristicas particu lares.

High-yield pulping groups a wide generic spect r u m , from mechanical pulping to semi-chemical pulping, whose main characteristic consists in a freeing of the fibers that can be produced by the combination of a chemical and a physical effect, so t h a t when only a partial lignine extraction occurs greater quantities of pulps are produced due to the weight of raw materials. These processes have developed vertiginously in the last years for woods and have been adapted to bagasse, taking into accaount their particular characteristics.

El pulpeo mecanico, como su nombre lo indica, utiliza solamente el efecto mecanicodecizallamiento y corte para separar las fibras, empleando el clasico molino de piedras en el caso de las maderas o los refinadores de discos.

Mechanical pulping, as its name indicates, utilizes o n l y the mechanical effect of shearing and cut to separate the fibers using the classic stone mill in the case of woods or the disk refiners.

Despues de numerosos estudios, se ha podido comprobar, que el pulpeo mecanico del bagazo en refinadores de discos solo permite obtener pulpas con propiedades fisico-mecanicas relativamente bajas, ademas de consumir una alta energia especffica.

After numerous studies it has been possible to prove that mechanical pulping of bagasse in disk refiners only permits the obtention of pulps with relatively low physical and mechanical properties, besides consuming a high level of specific energy.

El pulpeo quimi-mecanico ha sido aplicado al bagazo, desarrollando el proceso Cuba-9. Este proceso consiste, en un efecto quimico mmimo con una impregnation con hidroxido de sodio, seguido de una refinacion multietapas. En la impregnacion se produce, mas que una disolucion de la lignina, un hinchamiento de la pared celular, disminucion del lumen y un ablandamiento de la lignina, esto produce la creation de tensiones internas muy fuertes que posibilitan en la etapa de refinacion, la ruptura entre la pared primaria y la pared secundaria, favoreciendo el enlace. Este proceso se caracteriza por relativos bajos consumos de energia, mayor rendimiento y opacidad de las pulpas, con buenas propiedades fisicomecanicas. Estas pulpas se utilizan para cartoncillo, papel periodico y otros papeles culturales.

Chemical-mechanical pulping has been applied to bagasse developing the Cuba-9 process. This process consists in a minimal chemical effect with an impregnation of sodium hydroxide followed by multi-stage refining. In the impregnation, more than a dissolution of lignine, a swelling of the cellular wall is produced, decrease of lumen, and a softening of lignine; this produces the creation of very strong inner tensions that make possible in the refining stage, the rupture between the primary and the secondary walls, favoring the linkage. This process is characterized by relatively low energy consumption, higher yield and opacity of pulps, w i t h good physical-mechanical properties. These pulps are used for cardboard, newsprint paper, and other cultural papers.

61

4. Pulpa mecanica de bagazo. (M.O. 675x). 4. Bagasse mechanical pulp (O.M. 675 x)

62

M

k

i •' 1

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4.1. Pulpa mecanica de bagazo. (M.O. 675x). 4.1. Mechanical bagasse pulp (O.M. 675x) 'j *'

63

64

rf~ iLv. " I V

4.1.1.

Pulpa quimimecanica de 675x).

bagazo.

4.1.1.

Chemi-mechanical bagasse pulp (O. M. 675x) FIGURE

(M.O.

4.1.2. Pulpa quimica de bagazo. (M.O. 375x). 4.1.2. Chemical bagasse pulp (0. M. 375 x)

4.1.3. Pulpa quimicade bagazo. (M.O. 375x). 4.1.3. Chemical bagasse pulp (O. M. 375 x)

65

4.1.4. Seccion transversal de la pared ceiular del bagazo prehidrolizado. (M.E.T. 114,800x). 4.1.4.

66

Transversal section of the cellular wall of pre-hydrolized bagasse (E. T. M. 114,800 x)

•

4.1.5. Pulpa para disolver. (M.E.T. 41,000x). 4.1.5. Dissolved pulp (E. T. M. 41,000 x).

67

4.1.6. Pared secundaria de fibra de bagazo. Pulpa paradisolver. (M.E.T. 114,800x). 4.7.5. Secondary wall of bagasse fiber. Dissolved pulp(ET.M. 114,800 x)

-

4.1.7. Pared secundaria. Pulpa para disolver. (M.E.T. 164,000x). 4.1.7.

Secondary wall dissolving pulp. (E. T. M. 164,000 x)

69

4.2. Seccion longitudinal del bagazo prehidrolizado (M.E.S. 1240x). 4.2. Longitudinal section of pre-hydrolized bagasse (E.S.M. 1240 x) 70

4.2.1. Seccion transversal. Bagazo prehidrolizado. (M.E.S. 528x). 4.2.1. Transversal section. Pre-hydrolized bagasse (E.S.M. 528 x) 71

4.2.2. Seccidrt transversal. Bagazo prehidrollzado, (M.E.8. 9,600x). 4.2.2.

72

Transversal section. Pre-hydrolized bagasse (E.S.M. 9,600 x)

4.2.3. Presencia de capas concentricas constituyendo la pared celular del bagazo. Bagazo prehidrolizado. (M.E.S. 24,000x). 4.2.3.

Presence of concentric layers constituting the cellular wall of bagasse. Pre-hydrolized bagasse. (ES.M. 24,000 x) 73

v$

4. Seccion transversal del bagazo prehidrolizado. Notese la separacion de las capas por el efecto de la prehidrolisis. (M.E.S. 1500x).

4.2.4.

Transversal section of pre-hydrolized bagasse. Note the separation of the layers due to the effect of pre-hydrolisis (E S.M 1500x) FIGURE

4.2.5. Seccion transversal de fibras de bagazo prehidrolizado. (M.E.S. 5000x). 4.2.5. Transversal section o f pre-hydrolized bagasse fibers (E.S.M. 5 000 x)

-I*:

4.2.6. Celulas parenquimatosas y fibras del bagazo prehidrolizado. (M.E.S. 10,000x).

4.2.6. Parenchymatous cells and fibers of pre-hydrolized bagasse. (E.S.M. 10,000 x)

jy^1*^

4.2.7. Superf icie plegada por el efecto del proceso de pulpa para disolver. (M.E.S. 29,400x). 4.2.7.

Surface pleated by the effect of the process of dissolving pulp. (E.S.M. 29,400 x).

77

4.2.8. Pulpa para disolver de bagazo. (M. E.S. 920xh 4.2.8. Bagasse dissolving pulp (E. S. M. 920 x).

78

4.3. Pulpa para disolver. (M.E.S. 34,500x). 4.3. Dissolving pulp (E. S. M. 34,500 x).

79 t

'>%

4.3.1. Pulpa quimica para la producci6n de papel. (M.E.S. 18,400x). 4.3.1. Chemical pulp for paper production (E.S.M. 18, 400 x)

80

4.3.2. Microf ibrillas de la pared primaria. (Replica M.E.T. 46,500x). 4.3.2. Microfibrils of the primary wall (Replica E.T.M. 46,500x)

81

4.3.3. Eliminacion parcial de la pared primaria. Pulpa para disolver. (Replica. M.E.T. 46,500x). 4.3.3.

Partial elimination of the primary wall. Dissolving pulp. (Replica. E.T.M. 46,500 x).

4.3.4. Eliminacidn parcial de la pared primaria y aparicion de la pared secundaria. Pulpa para disolver. (Replica M.E.T. 46,500x). 4.3.4.

Partial elimination of the primary wall and appearance of the secondary wall. Dissolving pulp. (Replica. E.T.M. 46r500x).

4.3.5. Microfibrillas de la pared secundaria. Pulpa para disolver. (Replica. M.E.T. 46,500x). 4.3.5.

84

Microfibrils of the secondary wall. Dissolving pulp. (Replica. E.T.M. 46,500x).

4.3.6. Microfibrillas de la pared secundaria del bagazo. Pulpa para disolver. (Replica. M.E.T. 31,000x). 4.3.6.

Microfibrils of the secondary wall of bagasse. Dissolving pulp. (Replica. E.T.M. 31,000x). 31,000 x)

85

4.3.8. Microfibriltas. Pulpa para disolver. (Replica. M.E.T. 35,340x). 4.3.8. Microfibrils. Dissolved pulp. (Replica. ET.M. 35,340x).

87

4.3.9. Microfibrillas de la pared primaria. (Replica. M.E.T. 21,700x). 4.3.9.

88

Microfibrils of the primary wall. (Replica. E.T.M. 21,700x)

4.4. Poro de la pared celular. Notese la presencia de las microfibrillas de la pared secundaria en su interior. (Replica. M.E.T. 35,400x). 4.4.

Pore of the cellular wall. Note the presence of the microfibrils of the secondary wall in its interior. (Replica. E.T.M. 35,400x)

89

Pulpa quimica. Pared secundaria, caracterizada por la presencia de microfibril las orientadas paralelamente. (Replica. M.E.T. 31,000x). 4.4.1.

Chemical pulp. Secondary wall, characterized by the presence of microfibrils oriented in parallel. (Replica. E.T.M. 31,000 x)

4.4.2.

Pulpa quimica. (Replica. M.E.T. 31,000x).

4.4.2.

Chemical pulp. (Replica. E.T.M. 31,000 x)

91

4.4.3. Pulpa quimica. Notese la presencia de un poro de la pared celular. (Replica M.E.T. 31,000x). 4.4.3.

Chemical pulp. Note the presence of a pore of the cellular wall. (Replica. E.T.M. 31,000 x)

5. ULTRAESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR

5. ULTRA-STRUCTURE OF THE CELLULAR WALL.

5.1. COMPOSICION DE LA PARED CELULAR DE LAS FIBRAS DE BAGAZO

5.1 COMPOSITION OF THE CELLULAR WALL OF BAGASSE FIBERS

La presencia de pared celular es la caracteristica mcis importante que distingue a la celula vegetal; sus funciones se van modificando con el propio desarrollo de la celula.

The presence of the cellular wall is the most important characteristic that distinguishes the vegetal cell: its functions become modified along with the development of the cell itself.

Durante el crecimiento, la pared celular constituye el medio de comunicacion de la celula viva con el exterior y una barrera natural que la protege contra la accion de agentes patogenos.

During growth, the cellular wall constitutes the means of communication of the live cell with the outside and a natural barrier that protects it against the effects of pathogenic agents.

El paulatino engrosamiento de la pared celular por la deposici6n de lignina y hemicelulosas, limitan cada vez mas estas funciones para pasar a convertirse en una estructura con funciones mecanicas.

The gradual thickening of the cellular wall by the deposits of lignine and hemicelluloses limit these functions more and more until it becomes a structure with mechanical functions.

La estructura de la pared celular de una fibra propuesta por Wadrop demuestra que esta, esta constituida por una pared primaria (P) y la pared secundaria (S), en la cual se distinguen las capas S 1 , S2 y S3. La pared primaria es una estructura mecanicamente dinamica que rodea a las celulas durante el periodo de rapido crecimiento que sigue a la division celular. La pared secundaria es una estructura relativamente estatica, que determina la forma y tamafio de la celula madura. Ambas paredes se diferencian entre si' por sus dimensiones, la composici6n quimica y el grado de orientacion de las microfibriIlas; se distinguen ademas por la lamela media la que constituye el punto de union de las paredes primarias de dos celulas contiguas.

The structure of the cellular wall of a fiber proposed by Wadrop proves that it is constituted by a primary wall (P) and the secondary wall (S), in which the layers S1, S2 and S3 can be distinguished. The primary wall is a structure that is mechanically dynamic that surrounds the cells during the period of rapid growth that follows cellular division. The secondary wall is a relatively static structure that determines the form and size of the mature cell. Both walls are differenciated from one another by their dimensions, chemical composition, and degree of orientation of the microfibrils and are distinguishable, besides, from the middle lamella which constitutes the point where the primary wall of t w o adjoining cells come together.

Desde el punto de vista quimico, la pared celular esta compuesta de celulosa, hemicelulosas (glucomananas, arabinoxilanas) y lignina y su distribucion ha sido objeto de estudio por numerosos investigadores, demostrandose para las maderas duras y algunas gramineas, que la distribucion de las hemicelulosas en la capa S2 siguen un patron sinosoidal, evidenciando la existencia de una estructura laminar.

From the chemical point of view, the cellular wall is composed of cellulose, hemicelluloses (glucomanes, arabinoxylanes) and lignine and their distribution has been the object of study for numerous researchers, having proved for hard woods and some gramineous plants, that the distribution of hemicelluloses in the S2 layer follows a sinosoidal pattern, giving evidence of the existence of a laminar structure. In the studies with sugar cane, K, Shijun proposes a laminar model for the cellular walls of the fibers formed by lamellas, elementary lametlas —aproxi-

En los trabajos realizados con cana de azucar, K. Shijun propone un modelo laminar para las paredes celu lares de las fibras, formado por lamelas, lamelas

93

elementaies de aproximadamente 70 A de ancho y fibrillas elementaies, el material de union de las llamadas lamelas elementaies lo constituyen las hemicelulosas; mientras las laminas estan unidas entre sf, para conformar una capa de la pared celular, por lignina y hemicelulosas.

mately 70 A wide and elementary fibrils, the material joining the so-called elementary lamellas constituted by the hemicelluloses: while the sheets are joined to form a layer of the cellular wall with lignine and hemicelluloses.

La pared celular de las fibras del bagazo, esta formada por la lamela media, fntimamente relacionada a la pared primaria y la pared secundaria constituida por dos capas, S1 y S2, donde la capa S2 ocupa el 80% del volumen de la pared.

The cellular wall of the bagasse fibers is formed by the middle lamella, intimately related to the primary wall, and the secondary wall constituted by two layers, S1 and S2, where the S2 layer occupies 80% of the wall's volume.

5.2. ULTRAESTRUCTURADE LA PARED CELULAR DEL bAGAZO EXTRAIDO CON SOLUCIONES ALCALINAS Y CLORITO DE SOD 10

5.2. UL TRA-STRUCTURE OF THE CELL ULA R WALLOP BAGASSE EXTRACTED WITH ALKALINE SOLUTIONS AND SODIUM CHLORITE

El efecto qufmico producido por la extraccion de hemicelulosas y lignina con soluciones alcalinas de baja concentracion, provoca ligeras modificaciones en su composicion qufmica y la pared celular se observa estratificada. Los cambios qufmicos comienzan a ser significativos cuando el tratamiento se realiza con soluciones de mas alta concentracion y estructuralmente la pared celular sufre severas alteraciones, tales como, un elevado hinchamiento de la capa S2, por lo que el lumen tiende a ser ocupado por esta y pequenas cavidades aparecen en toda la superficie de la pared secundaria; sin embargo, mantienen puntos de contacto las paredes primarias de celulas contiguas, lo que evidencia que la lignina de la lamela media ha sido poco afectada.

The chemical effect produced by the extraction of hemicellulose and lignine with alkaline solutions of low concentration provokes slight modifications in its chemical composition, and the cellular wall can be observed to be stratified. The chemical changes begin to be significant when the treatment is done with more highly concentrated solutions; and structurally the cellular wall suffers severe alterations, such as a high degree of swelling of the S2 layer, making the lumen tend to be occupied by it, and small cavities appear along the entire surface of the entire secondary wall; however, the primary walls of adjoining cells maintain points of contact, which proves that the lignine of the middle lamella has been slightly affected.

Cuando la lignina y las hemicelulosas, que son el material de adhesion entre una capa y otra son removidas, las capas de la pared celular se separan y la capa S2 se observa suelta. Las soluciones alcalinas comienzan el ataque de la pared celular, desde el lumen hacia la pared primaria, debido a la accesibilidad de la capa S2 por la baja densidad que esta posee. La remocion de la lignina y las hemicelulosas le dan a esta capa (S2) un aspecto reticulado, mientras que la capa SI es poco afectada.

When lignine and hemicelluloses, which are the material of adhesion between one layer and another are removed, the layer of the cellular wall separate; and the S2 layer can be observed to have become loose. Alkaline solutions begin to attack the cellular wall from the lumen towards the primary wall, due to the accessibility of the S2 layer and because of the low density it possesses. The removal of lignine and hemicelluloses give this layer (S2) a reticular appearance, while the S1 layer is only slightly affected.

La formacion de laminas cada vez mas finas y cavidades de mayor tamafio, se obtiene cuando se trata el bagazo con soluciones alcalinas mucho mas concentradas (del orden del 10%), no obstante, la capa S1 nunca llega al estado de reticulacion alcanzado por la capa S2. En esta etapa, la remocion de lignina y pentosanos es elevada quedando en la capa S1 las que aun no han sido extrafdas.

The formation of finer sheets and larger-sized cavities is obtained when bagasse is treated with alkaline solutions that are much more concentrated (in the order of 10%); nevertheless, the S1 layer never reaches the reticular state reached by the S2 layer. In this stage, the removal of lignine and pentosanes is high, leaving those not yet extracted in the S1 layer.

94

Cuando la capa S1 Mega a ser degradada, la accesibilidad del reactivo quimico es mayor, lo que produce una accion directa sobre el esqueleto celulosico y una parcial degradacion de la misma, de ahí las perdidas observadas.

When the S1 layer becomes degraded, there is greater access to the chemical reactive, producing direct action on the cellulosic skeleton and a partial degradation of the same, which explains the losses that can be observed.

Al ser extraido el material fibroso con clorito de sodio, este sufre profundos cambios, a tales extremos, que la pared pierde toda su coriformacion y se hacen visibles las laminas elementales y los elementos fibrilares parcialmente unidos por la presencia de hemlcelulosas que aun se mantienen como material de adhesion.

When the fibrous material is extracted w i t h sodium chlorite, it suffers profound changes, to the extreme that the wall loses its shape entirely and the elemental sheets become visible, and the fibrilar elements partially united by the presence of hemicelluloses that are still there as adhesive material.

El clorito de sodio acido produce una degradacion de los componentes de la lamela media y la pared primaria, lo que provoca una completa separacion de las fibras, para posteriormente ser extraida la lignina de la pared secundaria, formcindose capas cada vez mas finas a medida que los tiempos y temperaturas de la deslignificacion son mas elevados; logrindose asi, que la lignina sea removida casi completamente; sin embargo, hay una preservacion de las hemicelulosas.

Acid sodium chlorite produces a degradation of the components of the middle lamella and the primary wall, which provokes a complete separation of the fibers, in order to later extract the lignine f r o m the secondary wall, forming layers finer each time as times and temperatures of de-lignification increase, thus achieving an almost complete removal of lignine; however, hemicelluloses are preserved.

Al ser extraido seguidamente el material, con soluciones alcalinas (NH40H 1%), las variaciones son poco evidentes y su incidencia es sobre las hemicelulosas, las que ahora son mas accesibles. Estructuralmente la pared celular tiene un aspecto reticulado, formado por cavidades irregulares indistintamente, en la region mas externa de la capa S1 y en las zonas mas cercanas al lumen de la capa S2; quedando el limite S1/S2 poco afectado.

When the material is extrated sequentially w i t h alkaline solutions (NH40H 1%), variations are scarcely evident, and their incidence falls on hemicelluloses, which now become more accessible. Structurally, the cellular wall has a reticular appearance, formed by irregular cavities indistinctively, in the most external region of the S1 layer and in the zones closest to the lumen of the S2 layer; scarcely affecting the limit S1/S2.

Cuando el bagazo es tratado con hidroxido de sodio al 1%, los cambios son mas acentuados, para llegar al final del tratamiento a elevadas perdidas de hemicelulosas, de lo que se deriva que la extraccion inicial de la lignina favorece la extraccion de hemicelulosas desde los primeros momentos del tratamiento alcalino.

When the bagasse is treated with sodium hydroxide at 1%, changes are more accentuated, reaching, at the end of the treatment, high losses of hemicelluloses, from which it is derived that the initial extraction of lignine favors the extraction of hemicelluloses from the first moments of the alkaline treatment.

La delignificacion de la pared celular con clorito de sodio, transcurre independientemente del contenido de hemicelulosas, notandose notables diferencias a los patrones que sigue la deslignificacion en el caso de las maderas.

The de-lignification of the cellular wall w i t h sodium chlorite takes place independently from the hemicelluloses content, observing notable differences from the patterns followed by de-lignification in the case of woods.

La extraccion selectiva de hemicelulosas, muestra un efecto topoquimico si el material hasido previamente deslignificado.

Selective extraction of hemicelluloses shows a topochemical effect if the material has been previously de-lignified.

Las modificaciones de la pared celular por efecto de la remocion de alguno de sus componentes, no

The modifications of the cellular wall through the effect of the removal of one of its components is

95

96

es por tanto un problema quimico o estructural puro, sino un efecto topoquimico, que involucra la reactividad qui mica de los componentes en el medio dado y su grado de accesibilidad dentro de laestructura celular.

not, therefore, a purely chemical or structural problem, but rather a topochemical effect that involves the chemical reactivity of the components in the given medium and their degree of accessibility within the cellular structure.

5.3. ULTRAESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR DEL BAGAZO BIODEGRADADO POR HONGOS BLANCOS

5.3. ULTRA-STRUCTURE OF THE CELLULAR WALL OF BAGASSE BIO-DEGRADED WITH WHITE FUNGI

La bioconversion de los residuos lignocelulosicos, se ha convertido en los ultimos anos en una necesidad, mas que en un interes de muchos paises, que buscan el desarrollo de la nueva industria sustentada en el uso de estos materiales. Fundamentalmente entre estas industrias se encuentran la agricola, la azucarera, la industria forestal y en particular la produccion de celulosa y papel, las cuales producen enormes cantidades de residuos que no disponen actualmente de vfas eficientes de industrialization.

The bioconversion of the lignocellulosic residues has become a necessity in recent years, more than a matter of interest for many countries that seek to develop the new industry supported on the use of these materials. Fundamentally, among these industries are found those of agriculture, sugar, forestry, and, particularly, pulp and paper production, which produce enormous quantities of residues that currently have no efficient means for their industrialization.

La utilization de procesos biologicos para la production de pulpas se basa fundamentalmente, en el uso de hongos blancos que atacan selectivamente la lignina.

The use of biological processes for the production of pulps are based fundamentally on the use of white fungi that selectively attack lignine.

En la actualidad se han encontrado cepas de hongos blancos, capaces de generar especies mutantes que restringen el ataque sobre la celulosa y las hemicelulosas, al menos para una biodegradation de lignina del orden del 15-20%.

Currently strains of white fungi have been found that are capable of generating mutating species that restrict the attack on cellulose and hemicelluloses, at least for a lignine biodegradation of the order of 15-20%.

Pioneros de estos estudios son los del colectivodel STFI en Suecia (K-Erik Eriksson) USDA Forest Products Lab. Institute Madison USA (K. Kirk), Wood Ressearch Institute, Kyoto, Japan (T. Higuchi) entre otros, que han dedicado grandes esfuerzos al entendimiento integral de estos procesos para la biodegradacion de la madera.

Among these studies pioneers are those of the collective of STFI in Sweden (K-Erik Eriksson), USDA Forest Products Lab. Institute Madison USA (K. Kirk), Wood Research Institute, Kyoto, Japan, (T. Higuchi) among others, that have devoted great efforts to the integral understanding of these processes for the wood biodegradation.

Los estudios ultraestructurales del bagazo biodeI gradado por diferentes cepas del hongo Sporotrij chum pulverulentum y sus cepas deficientes en I celulasa (cel-85118-6) perteneciente al STFI, nos permiten conocer el modo e intensidad de la degradation de los principales componentes del bagazo, para trabajar en el perfeccionamiento de este metodo, logrando mayores remociones de lignina con la minima afectacion de los carbohidratos de la pared celular.

Ultra-structural studies of bio-degraded bagasse through various strains of the Sporotrichum pulverulentum fungus and its cellulase-deficient strains (cel-85118-6) belonging to STFI, permits us to know the manner and intensity of the degradation of the principal components of bagasse, in order to work at perfecting this method, achieving greater removal of iignine with a minimum of affectation of the carbohydrates of the cellular wall.

5.3.1. BIODEGRADACION DEL BAGAZO POR LA CEPA CEL-85118-6

5.3.1. BIODEGRADATION OF BAGASSE THROUGH THE CEL-85118-6 STRAIN

Esta cepa al desarrollarse sobre el bagazo despues

This strain, when developed on bagasse after 7 days 97

de 7 días, muestra que en la pared celular aparecen zonas claras y oscuras evidenciando la formacion de capas, inicio este de la deslignificacion selectiva. Estas capas en algunas regiones Megan a aparecer en forma de laminas elementales, las que predominan al extenderse el periodo de deslignificacion a 20 días o mas. Este comportamiento muestra la heterogeneidad de la accion del hongo, lo cual esta asociado al metodo de fermentacion en fase solida.

shows that on the cellular wall there appear cle and dark zones, as proof of the formation of layer which is the beginning of selective de-lignificatio These layers in some regions appear in the form < elementary sheets, which predominate when tr period of de-lignification extends to 20 or moi days. This behavior shows the heterogeneity of tr fungi's action, which is associated to the ferment tion method of the solid phase.

Una de las caracterfsticas de la biodegradacion, es la perdida de la estructura rfgida en la capa mSs interna de la pared celular (S2) por la remocion de los elementos de sosten.

One of the characteristics of biodegradation the loss of the rigid structure in the innermo layer of the cellular wall (S2) due to the remov of the supporting elements.

Transcurridos 20 dfas de degradacion, el lumen queda reducido completamente por el hinchamiento y lostriangulos celulares aparecen deslignificados; sin embargo, la pared primaria, la lamina media y la capa S1 de la pared secundaria se observan poco afectadas, lo que demuestra la fuerte resistencia de estas zonas de la pared celular al ataque del hongo; comportamiento este, que tambien ha sido comprobado en los estudios de la pared celular tratada con soluciones alcalinas y clorito de sodio.

After 20 days of degradation have transpired, tf lumen is completely reduced by the swelling, ar the cellular triangles appear de-lignified; howeve the primary wall, the middle sheet and the S1 lay of the secondary wall show slight effects, provir that these zones of the cellular wall have a stror resistance to the fungi's attack; this being a behavi< that has also been proven in the studies of the ce lular wall treated with alkaline solutions and sodiui chlorite.

Este modo de ataque a la pared celular del bagazo concuerda con observaciones que demuestran que los hongos blancos, normalmente crecen dentro del lumen celular y actuan sobre las capas de la pared celular de su alrededor, a traves de agentes difusores o de la hifa original.

This mode of attacking the cellular wall of baga se corresponds to observations that prove that whi fungi normally grow inside the cellular lumen ar act on the surrounding cellular wall, through diss minating agents or through the original hypha.

5.3.2. BIODEGRADACION POR LA CEPA SALVAJE DEL HONGO

5.3.2.

BIODEGRADATION THROUGH THE WILD STRAIN OF THE FUNGUS

La cepa salvaje provoca un fuerte deterioro de la pared celular desde los primeros 7 dfas de desarrollo del hongo sobre el bagazo, la que se verifica con la total destruction de la lamela media, pared primaria y pared secundaria, correspondiendose con un gran desarrollo de las hifas. Cuando se extiende el periodo de biodegradacion a 20 dfas o mas con esta cepa, las fibras pierden su conformation y hay regiones de la pared con cavidades de gran tamano.

The wild strain provokes a heavy deterioration < the cellular wall from the first 7 days of the develo ment of the fungus on the bagasse, which taki place with the total destruction of the midd lamella, the primary wall, and the secondary wa corresponding to a great development of the hypha When the biodegradation period is extended for 2 or more days with this strain, the fibers lose the shape and there are regions of the wall showir large cavities.

5.3.3. INFLUENCIADE LAS HEMICELULOSAS EN LA BIODEGRADACION DEL BAGAZO

5.3.3. INFLUENCE OF THE HEM/CELLULOSE IN THE BIODEGRADATION OF BAGASSE

Las hemicelulosas se concentran fundamentalmente en la capa S1 de la pared celular, por lo que es im-

Hemicelluloses are fundamentally concentrated ' the S1 layer of the cellular wall; so it is importa

98

portante determinar su efecto con relacion a la resistencia de esta capa de la pared celular a la biodegradacion.

to determine its effect with respect to the resistance of this layer of the cellular wall to biodegradation.

La prehidrolisis del bagazo, propicia la separacion de las capas de la pared celular, asi como el hinchamiento de la misma, en correspondencia con la remoci6n de hemicelulosas y la lignina de bajo peso molecular.

Pre-hydrolisis of bagasse propitiates the separation of the layers in the cellular wall, as well as the swelling of the same, corresponding to the removal of the hemicellu loses and the lignine of low molecular weight.

El bagazo prehidrolizado y biodegragado, muestra un total hinchamiento de la capa S2, observSndose la resistencia que ofrece la pared primaria y la capa S1 a la accion del hongo, por lo que el contenido de hemicelulosas en la pared celular no es un factor limitante para la biodegradabilidad de la misma, indicando las observaciones ultraestructurales que la composicion de la lignina en estas regiones de la pared debe influir en la obtenci6n de una deslignificacion mas profunda.

Pre-hydrolized and bio-degraded bagasse show a total swelling of the S2 layer, making it possible to observe the resistance that the primary wall and the S1 layer present to the fungus' action, so that the hemicelluloses contained in the cellular wall are not a limiting factor for the biodegradability of the same; ultra-structural observations indicating that the lignine composition in these regions of the wall must have an influence in obtaining a more profound de-lignification.

99

5. Seccion transversal de la pared celular del bagazo. (M.E.T. 36,600X). 5. Transversal section of the cellular wall of bagasse. (ET.M. 36,600 x) 100

5.1. Region del triangulo celular. (M.E.T. 61,000x).

5.1.

Region of the cellular triangle (E. T.M. 61,000 x)

101

5.1.1. Seccion transversal de la pared celular del bagazo almacenado a granel. (M.E.T. 61,000x). 102

5. 7. 7.

Transversal section of the cellular bagasse wall stored in bulk. (E. T.M. 61,000 x)

5.1.2. Pared celular de bagazo almacenado durante 12 meses. (M.E.T. 61,000x). 5.1.2.

Cellular wall of bagasse stored for 12 months (E.T.M. 61,000x)

103

5.1.3.

Bagazo extraido con clorito de sodio durante 12 horas. (M.E.T. 49,200x).

5.1.3.

Bagasse extracted with sodium chlorite for 12 hours (E. T. M. 49,200 x)

5.1.4. Presencia de cavidades en toda la superf icie de la pared secundaria. Bagazo tratado con clorito de sodio durante 48 horas. (M.E.T. 24,600x). 5.1.4.

Presence of cavities all over the surface of the secondary wall. Bagasse treated with sodium chlorite for 48 hours. (E.T.M. 24,600 x)

105

i . *;•.* ' A • * :sS

5.1.5. Efecto del clorito de sodio sobre la pared secundaria, 60 horas. (M.E.T. 123,000x). 5.1.5.

106

Effect of sodium chlorite on the secondary wall, 60 hours (E. T. M. 123,000 x)

5.1.6. Resistencia parcial de la capa S1 y la pared primaria a la accion del clorito de sodio. (M.E.T. 49,200x). 5.1.6.

Partial resistance of the S1 layer and the primary wall to the action of sodium chlorite (E.T.M. 49,200x)

5.1.7. Celulas parenquimatosas del bagazo extraido con clorito de sodio e hidroxido de amonio al 1% con com pi eta separacion de la pared primaria. (M.E.T. 49,200x). 5.1.7.

108

Parenchymatous bagasse cells of bagasse extracted with sodium chlorite and ammonium hydroxide at 1% with a complete separation from the primary wall (E. T.M. 49,200 x) FIGURE

5.1.8.

Efecto del clorito de sodio y el hidroxido de amonio al 1% sobre la capa S2 de la pared secundaria de las fibras y las celulas parenquimatosas. (M.E.T. 24,600x).

5.1.8.

Effect of sodium chlorite and ammonium hydroxide at1%on the S2 layer of the secondary wall of the fibers and the parenchymatous cells (E.T.M. 24,600x)

109

5.1.9.

Hinchamiento y ruptura de la pared celular, n6tese la presencia de abundantes microfibrillas. Bagazo extraidocon clorito de sodio y NH40H 1%. (M.E.T. 32,800x).

5.1.9.

Swelling and rupture of the cellular wall; note the presence of abundant microfibrils. Bagasse extracted with sodium chlorite and NH40Hat 1% (E.T.M. 32,800x)

5.2. Resistencia parcial de la pared primariay la capa S I . Bagazo extraido con clorito de sodio y NaOH al 10%. (M.E.T. 24,600x). 5.2. Partial resistance of the primary wall and the S1 layer. Bagasse extracted with sodium chlorite and NaOH at 10% (E.T.M. 24,600 x)

5.2.1. Bagazo extraido secuencialmente con N H 4 0 H 1%, NaOH 1% y 5%. (M.E.T. 30,500x). 112

5.2.1.

Bagasse extracted sequentially with NH40H at 1%, NaOH at 1% and 5%. (E. T.M. 30,500 x)

2.2.

Bagazo extraido con soluci6n alcalina de NaOH 5% durante dos horas. (M.E.T. 40,000x).

S.ZZ Bagasse extracted with alkaline NaOH solution at 5% for two hours (E. T.M. 40,000 x) 113

5.2.3. Bagazo extraido con NaOH 5% (M.E.T. 61,000x). 114

5.2.3. Bagasse extracted with NaOH at 5% (E. T. M. 61,000 x)

5.2.4. Enrejado caracteristico de la capa S2 como consecuencia de la extracci6n con solucion de NaOH al 10%. (M.E.T. 24,400x).

5.2.4. Lattice-like design, characteristic o f the S2 layer as a consequence of the extraction with NaOH solution at 10% (E. T.M. 24,400 x) 115

5.2.5.

116

Resistencia de la capa SI y la pared primaria al tratamiento con NaOH al 10%. (M.E.T. 61,000x).

5.2.5.

Resistance of the SI layer and the primary wall to treatment with NaOH at 10% (E. T.k 61,000 x)

5.2.6. Bagazo extraido con NH40H al 1%. Notese la presencia de capas estratificadas. (M.E.T. 65,600x). 5.2.6. Bagasse extracted with NH40H at 1%. Note the presence of stratified layers (E. T. M. 65,600 x)

117

118

5.2.7.

Laminas elementales y elementos fibrilares. Bagazo extraido secuencialmente con soluciones alcalinas y clorito de socio. (M.E.T. 65,600x);

5.2.7.

Elementary sheets and fibrilar elements. Bagasse sequentially extracted with alkaline solutions and sodium chlorite (E.T.M. 65,600x)

•••

528

Bagazo extraido con clorito de sodio y NaOH al 5%. (M.E.T. 20,000 x).

528

Bagasse extracted with sodium chlorite and NaOH at 5% (E.T.M. 20,000 x)

119

5.2.9. Bagazo extraido con clorito de sodio y NaOH al 5%. (M.E.T. 50,000 x). 5.2.9.

120

Bagasse extracted with sodium chlorite and NaOH at 5% (E. T.M. 50,000 x)

5.3. Separacion parcial de la pared primaria de las f ibras del bagazo. Bagazo tratado con KOH durante 15 minutos. (M.E.T. 41,000x). 5.3.

Partial separation of the primary wall from the bagasse fibers. Bagasse treated with KOH for 15minutes. (E.T.M. 41,000x)

121

5.3.1. Capa S2 de la pared secundaria. Bagazo extraidocon KOH durante 60 minutos. (M.E.T. 328,000x). 5.3.1.

S2 layer of the secondary wall. Bagasse extracted with KOH for 60 minutes (E. T.M. 328,000 x) FIGURE

5.3.2. Pared celular del bagazo extraidocon KOH durante 60 minutos. (M.E.T. 120,000x). 5.3.2.

Cellular wall of the bagasse extracted with KOH for 60 minutes (E. T. M. 120,000 x)

123

5.3.3. Capa S2 de la pared secundaria Bagazo extraido con KOH durante 240 minutos. (M.E.T. 400,000x). 5.3.3.

124

S2 layer of the secondary wall. Bagasse extracted with KOH for 240 minutes (E.T.M. 400,000x)

5.3.4. Alfa celulosa (M.E.T. 3 2 , 8 0 0 x ) . 5.3.4. Alpha cellulose (E. T. M. 32,800 x)

125

5.3.5. Desarrollo de la cepa cel-85 118-6 sobre la region del triangulo celular. (M.E.S. 4,500x). 5.3.5.

126

Development of the cel-85 118-6 strain over the region of the cellular triangle (E. S. M. 4,500 x)

5.3.6.

Esporangios. Cepa cel- sobre fibras de bagazo. (M.E.S. 1,500x).

5.3.6.

Sporangia. Cel—strain over bagasse fibers. (E.S.M. 1 500 x)

127

5.3.7. Esporangio adherido a la superf icie de las fibras del bagazo. Cepa eel-. (M.E.S. 2000x). 5.3.7.

128

Sporangium adhered to the surface of the bagasse fibers. Cel-strain (E.S.M. 2,000 x)

5.3.8. Desarrollo de la cepa cel- sobre el bagazo. (M.E.S. 1500x). 5.3.8.

Development of the cel-strain over bagasse (E.S.M. 1 500 x)

129

130

5.3.9.

Pared celular de fibras del bagazo mostrando zonas claras y oscuras como consecuencia de la remocion de los componentes no celulosicos. Cepa eel- durante 7 dfas. (M.E.T. 246,000x).

5.3.9.

Cellular wall of bagasse fibers showing Ugh t and dark zones as a consequence of the removal of non-cellulosic components. Cel— strain for 7 days (E. T. M. 246,000 x)

5.4. Aparicion de subcapas en la pared secundaria de las fibras. Cepa eel- durante 7 dfas. (M.E.T. 246,000x). 5.4.

Sub-layers appearing on the secondary wall of the fibers. Cel— strain for 7 days (E. T.M. 246,000 x)

131

5.4.1. Celula parenquimatosa del bagazo biodegradado. Notese el hinchamiento de la capa S2 de la pared secundaria y la resistencia de la capa S1 y la pared primaria a la ace ion del microorganismo. Cepa celdurante 20 días. (M.E.T. 32,800x).

132

5.4.1.

Parenchymatous cell of biodegraded bagasse. Note the swelling of the S2 layer of the secondary wall and the resistance of the S1 layer and the primary wall to the microorganism's action. Cel— strain for 20 daysfET.M. 32,800x)

5.4.2

Pared secundaria mostrando las laminas elementsles y los elementos f ibrilares. Bagazo biodegradado por la cepa celdurante20 días. (M.E.T. 65,600x).

5.4.2.

Secondary wall showing the elementary sheets and the fibrilar elements. Biodegraded bagasse through c e l - strain for 20 days (ET.M. 65,600 x)

133

5.4.3. Hifas de la cepa salvaje en el lumen de las fibras. (M.E.T. 30,000x). 5.4.3.

134

Hyphas of the wild strain in the fibers' lumen. (ET.M. 30,000x)

5.4.4.

Bagazo biodegradado por la cepa salvaje del hongo. (M.E.T. 32,800x).

5.4.4.

Biodegraded bagasse through the fungus' wild strain. (E.T.M. 32,800 x)

135

5.4.5. Destruccion total de la pared celular por la acc ion de la cepa salvaje durante 20 dias. (M.E.T. 82,000x). 5.4.5.

136

Total destruction o f the cellular wall through the action of the wild strain for 20 days(E.T.M. 82,000x)

5.4.6.

Bagazo prehidrolizado y biodegradado por la cepa eel-. Observese la resistencia de las capas mas externas. (M.E.T. 49,200x).

5.4.6.

Pre-hydrolized and biodegraded bagasse through eel- strain. Observe the resistance of the outer layers. (E. T. M. 49,200 x) 137

138

5.4.7.

Region del triangulo celular. Bagazo prehidrolizado y biodegradado por la cepa eel-. (M.E.T. 49,200x).

5.4.7.

Region of the cellular triangle. Pre-hydrolized and biodegraded bagasse through eel- strain (E.T.M. 49,200x)

5.4.8.

Resistencia de la lamela media, pared primaria y capa S1 de la pared secundaria. Bagazo prehidrolizado y biodegradado por lacepacek (M.E.T. 32,800x).

5.4.8.

Resistance of the middle lamella, primary wall and SI layer of the secondary wall. Pre-hydrolized and biodegraded bagasse through eel- strain. (E. T.M. 32,800x)

139

140

5.4.9.

Bagazo prehidrolizado y biodegradado. Observe la franja de la pared primaria y la SI resistente al tratamiento. (M.E.T 49,200x).

5.4.9.

Pre-hydrolized and biodegraded bagasse. Observe the band on the primary wall and the SI resistant to treatment (E.T.M. 49,200 x)

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143

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