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Aprovechamiento de la corteza del árbol

Enviado por estheral


    1. Resumen
    2. Estructura anatómica y composición química de la corteza
    3. Productos obtenidos a partir de la corteza de árboles
    4. Conclusiones
    5. Referencias bibliográficas

    RESUMEN

    La corteza es un residuo de las producciones que utilizan la madera descortezada. Si la madera se descorteza en el bosque, se queda allí, enriqueciendo la formación de humus. Cuando el descortezado se realiza en las instalaciones de las industrias, este residuo se acumula en grandes pilas, contaminando el entorno. El objetivo del presente trabajo es elaborar un material bibliográfico acerca de los posibles usos que se pueden dar a este residuo maderero, el cual actualmente se desaprovecha. En el trabajo se ofrece información sobre la estructura anatómica y composición química de la corteza de los árboles y las propiedades que le confiere esta composición química para la obtención de diferentes productos. Aunque se le considera un material residual, por su contenido elevado de fenoles, terpenos y otros extractivos, la corteza constituye una fuente potencial para la producción de fitoquímicos. Esta se caracteriza por un elevado valor nutritivo. Por este concepto ocupa un lugar intermedio entre el follaje y la madera. Se recomienda para obtener harina forrajera de baja calidad, alimento sacarificado y alimento combinado. La corteza de madera constituye una buena materia prima para la producción de fertilizantes orgánicos. La transformación de la corteza en fertilizante es el método más limpio para su utilización. Ella permite disminuir los volúmenes de turba, disminuyendo así el detrimento de la naturaleza por destrucción de los ecosistemas pantanosos. Ante el déficit agudo de masa orgánica para la producción de fertilizantes, es necesario mirar la corteza como un recurso potencial no utilizado.

    Pinar del Río

    2004

    1. INTRODUCCIÓN

    La corteza tiene características y funciones diferentes dependiendo de la especie de árbol de que se trate. Ella provee a los árboles de un soporte estructural, conduce nutrientes desde las hojas hasta las raíces y ofrece protección contra los insectos taladradores de la madera.

    Todos los árboles tienen corteza de alguna forma y color. Algunas son lisas y brillosas, otras son ásperas, gruesas y con salientes. También es diversa su coloración.

    Cuando el árbol es descortezado en los centros de elaboración primaria, cesan todas estas funciones y la corteza se convierte en un subproducto de la industria forestal clasificada como residuo de madera. Según FAO (2000):

    "Residuos de madera se consideran aquellos que no hayan sido reducidos a partículas pequeñas, consistentes fundamentalmente en residuos industriales, ejemplo, desechos de aserraderos, despuntes, recortes, duramen de trozas para chapas, desechos de chapas, aserrín, corteza (se excluyen las briquetas, residuos de carpintería, ebanisterías)".

    Cuba realiza el aprovechamiento de la corteza de los árboles desde principios del siglo pasado, sin embargo los niveles de producción actuales no satisfacen las necesidades internas, por lo que se necesita la instalación de plantas para el procesamiento de estas cortezas.

    En el país se hace imperiosa la necesidad de buscar fuentes alternativas de materia prima para diversos fines y debido a que existen volúmenes considerables de residuos que actualmente no son aprovechados y constituyen un contaminante ambiental, consideramos que es necesario abordar el tema en cuestión y proponer algunas posibles soluciones a este problema. Dentro de estos residuos nuestro interés está dirigido a la corteza.

    La corteza constituye un residuo en aquellos aserraderos que cuentan con descortezadora. Más frecuentemente, la madera es aserrada con corteza. Sin embargo, allí donde ella se origina, se acumula en forma de pilas, a la intemperie, contaminando el entorno.

    Dentro de esas pilas de corteza se encierra un inmenso caudal de sustancias químicas, que debidamente tratadas, pueden transformarse en productos útiles a la sociedad.

    El objetivo del presente trabajo es elaborar un material bibliográfico acerca de los posibles usos que se pueden dar a este residuo maderero, el cual actualmente en la provincia de Pinar del Río se desaprovecha completamente.

    2. DESARROLLO

    2.1. Estructura anatómica y composición química de la corteza.

    Corteza: es la parte externa de la raíz, tallo y ramas de las plantas , que se separa con mayor o menor facilidad de la porción interna, más dura. En lenguaje estrictamente botánico hay que distinguir en primer término entre corteza primaria y corteza secundaria (Font Quert, 1975). Alcanza alrededor de 10 – 15 % del peso total del árbol. Por regla general es lisa y delgada en los árboles jóvenes, y gruesa, rugosa y áspera en los árboles viejos. El color puede ser pardo o pardo rojizo, más o menos oscuro (Martínez, 1992). Está compuesta por varios tipos de células y su estructura es compleja comparada con la de la madera. Varía en dependencia de la especie y además depende de algunos factores como la edad, condiciones de crecimiento del árbol, etc. Puede dividirse en interna o viva (floema) y externa o muerta) (Jolkin, 1989). La capa externa es cerosa e impermeable y se va endureciendo progresivamente. Constituye una barrera física y química contra microorganismos y agentes externos, modera la temperatura en el interior del tronco y reduce la pérdida de agua (Chacalo, 1993).

    La composición química de la corteza es complicada, varía para diferentes especies de árboles y depende, además, de los elementos morfológicos. Aunque en diferente proporción, la corteza posee los mismos constituyentes que la madera.

    2.1.1. Fracción fibrosa

    La fracción fibrosa es químicamente similar a las fibras de madera y consiste en polisacáridos (celulosa y hemicelulosas) y lignina.

    Polisacáridos. Predomina la celulosa, que se encuentra en más de un 30 %. Las hemicelulosas están contenidas en la corteza en menor cantidad que en la madera (4 – 15 %). Los hidrolizados de polisacáridos fácilmente hidrolizables de corteza contienen: D-galactosa, D-manosa, L-arabinosa y ácidos urónicos como las correspondientes maderas, pero en diferente proporción.

    Lignina. Además de hemicelulosas, la corteza contiene otros polisacáridos fácilmente hidrolizables como almidón (0 – 6 %) y sustancias pectínicas. En la capa interna de la corteza de coníferas la protopectina se encuentra entre 15 – 25 % y en latifolias, de 5 – 11 %.

    La corteza contiene un porcentaje relativamente elevado de componentes que no son carbohidratos, como lignina, suberina, taninos, flavofenos y otros compuestos de carácter fenólico. El contenido de lignina es de 15 – 30 % para corteza libre de extraíbles, en coníferas. Existe además un contenido elevado de suberina en la capa externa, entre 20 – 40 % (Sharkov, 1972).

    2.1.2. Extractivos

    Se dividen en hidrofílicos y lipofílicos, aunque no existe una barrera distintiva entre ellos. Su contenido es mayor que en la madera. Representan entre 20 – 40 % de masa seca de la corteza. La fracción lipofílica está constituida por sustancias solubles en disolventes apolares (éter etílico, diclorometano, etc.) como grasas, ceras, terpenos, terpenoides y alcoholes alifáticos superiores. La fracción hidrofílica está constituida por sustancias extraíbles en agua o por disolventes orgánicos (acetona, alcohol etílico, etc.) y contiene gran cantidad de constituyentes fenólicos. Muchos de ellos, especialmente los taninos condensados, sólo pueden ser extraídos como sales con disoluciones diluidas de álcalis. Los flavonoides monoméricos como quercetina e hidroquercetina también están presentes en la corteza. En menor cantidad se encuentran carbohidratos solubles, proteínas, vitaminas, etc.

    Se reporta por Jolkin (1989) un 7,5 % de sustancias solubles en etanol para corteza de pino. Por su parte, Bedrin (1987), estudió la composición en sustancias extractivas para la corteza de madera de Pinus pinaster, y reporta que en la corteza que ha sido obtenida a partir de madera descortezada de forma mecanizada se encuentra 8,0 % de sustancias solubles en agua; 8,1 % de sustancias solubles en éter etílico y 8,6 % de sustancias solubles en bencina, así como valores muy superiores para corteza que ha sido separada manualmente.

    Es conocido que los componentes fenólicos y terpenoides presentan propiedades antifúngicas, antibióticas, antioxidantes, alelopáticas y otras (Sattler, 1993). Estos compuestos tienen ganada reputación por su actividad en las plantas, como el control al ataque de insectos y a enfermedades microbianas.

    Al estudiar la composición química de madera y corteza de Picea orientalis (L) Link en Turquía, se encontró que el contenido de extractivos lipofílicos en madera se encuentra entre 0,4 – 0,6 %, mientras que en la corteza es de 4,5 – 6,4 % (Hafizoglu, 1997). Por otro lado, en estudios realizados por Pan (1995), fueron encontrados veintiséis compuestos fenólicos en la corteza de Pinus silvestri de Suecia, siendo los mayores constituyentes, de los grupos catequina y proantocianidinas.

    En Cuba, ha sido reportado por Martínez (1983) rendimientos de taninos de corteza de Pinus caribaea de 8,29 % y de Pinus cubensis de 10,19 %. La obtención de taninos es prácticamente el uso de la corteza mas difundido en el mundo. Ejemplo de ello lo constituyen los siguientes trabajos:

    Resultados del proyecto "Usos alternativos de corteza de anacardiáceas" en Argentina, demuestran que la corteza forestal productora de taninos representa el 20 % del volumen total del tronco del árbol y que actualmente es desaprovechado (Giménez, 1995).

    En la región de Santiago del Estero estudiaron la composición química de la corteza de Prosopis alba para explicar el comportamiento de esta especie frente al ataque de coleópteros y reportan los siguientes resultados: 10,7 % de sustancias extraíbles en alcohol-tolueno y 19 % de sustancias extraíbles en agua (Belluomini, 1995). Sea cual fuere el sistema de disolventes utilizado, el contenido de sustancias extraíbles de la corteza es elevado, lo cual demuestra que esta es una fuente de fitoquímicos muy prometedora.

    2.1.3. Minerales

    Los minerales, expresados como cenizas, alcanzan hasta un 5 %. Para corteza de pino, este valor se encuentra entre 1,4 – 2 %. Los metales se presentan como sales que incluyen oxalatos, fosfatos, silicatos, etc. Algunos de ellos están enlazados a los grupos carboxilos de los ácidos. Predominan calcio y potasio. También contiene trazas de otros elementos como boro, cobre y manganeso. (Sjöstrom, 1981).

    2.2. Productos obtenidos a partir de la corteza de árboles

    2.2.1. Compost

    La corteza de madera constituye una buena materia prima para la producción de fertilizantes orgánicos. La transformación de la corteza en fertilizante es el método más limpio para su utilización. Ella permite disminuir los volúmenes de turba, disminuyendo así, el detrimento de la naturaleza por destrucción de los ecosistemas pantanosos.

    Ante el déficit agudo de masa orgánica para la producción de fertilizantes, es necesario mirar la corteza como un recurso potencial no utilizado.

    Desde finales de los años 60, en la Academia Técnico-Forestal de Leningrado (ATFL) se llevan a cabo investigaciones para utilizar la corteza de diferentes especies forestales (Grishkova, et al., 1989). El principio fundamental para la obtención de fertilizantes a partir de la corteza consiste en la aceleración del proceso natural de humificación.

    La intensificación del proceso de descomposición de la corteza se logra mediante su preparación, la introducción de estimulantes y el composteo. La preparación consiste en:

    – Eliminar las impurezas

    – Molienda hasta tamaño de partícula entre 5 – 10 mm. (Se utiliza molino de martillo que produce 5-10 toneladas de corteza / hora).

    – Crear humedad de 55 – 70 %

    – Introducir N, P y K en 1,0; 0,5 y 0,25 % respectivamente en base a masa seca de corteza.

    Como estimuladores pueden utilizarse: fertilizantes orgánicos, estiércol, gallinaza, lignosulfonato técnico, limo activo, cieno.

    Composteo

    Se realiza en pilas de 3 metros de altura. El compost listo es una masa mullida, de color pardo oscuro, que se disgrega fácilmente, con olor a tierra, no es tóxico y cumple las exigencias de la agricultura hacia los fertilizantes orgánicos. La maduración del compost dura de 3 – 4 meses. En las tablas 3 y 4 se ofrecen resultados de este experimento.

    Tabla 3. Indicadores agroquímicos

     

    Contenido de minerales (%)

    Estimulante

    pH

    N

    P

    K

    ceniza

    Fertilizante mineral

    6,4

    1,26

    0,68

    0,71

    11,7

    Estiércol

    7,1

    0,68

    0,29

    0,31

    17,8

    Fuente: Grishkova L. A., 1989.

    Tabla 4. Resultados experimentales de campo.

    Cultivo

    Incremento de la cosecha (%)

    Pepino

    17,2

    Lechuga

    7,8

    Avena

    45,1

    Papa

    80,0

    Col

    31,0

    Fuente: Grishkova L. A., 1989.

    La corteza de pino es un material empleado desde hace algunos años, compostada con otros materiales, mostrando propiedades supresivas del crecimiento de determinados patógénos vegetales, particularmente hongos. Esta tecnología permite obtener enmiendas y sustratos con eliminación de sustancias fitotóxicas (fenoles) y ajuste de la relación C/N, muy elevada en la corteza fresca (Blatta Soft S.L., 2002).

    Bajo la marca comercial GROWING-ON MIX se comercializa en México una mezcla que contiene corteza de pino en un tamaño que garantiza la aireación y el drenaje más apropiados para los cultivos. La justa combinación de la mezcla se ha alcanzado al resultar ni tan compacta que que dificulte la oxigenación de las raíces, ni tan porosa que limite la retención de humedad (GROWING-ON MIX, 2002).

    La corteza de pino fresca y vieja puede sustituir a la turba como enmendante de suelo en terrenos minerales elevados. Mejora la aireación del suelo alrededor del sistema radicular de la planta y es más económica. Este es un resultado obtenido en el Estado de Missouri (Odneal, 1990).

    En la Universidad Auburn, Estados Unidos por estudio realizado con corteza arribaron a los siguientes resultados:

    La evolución de la actividad enzimática en combinación con análisis taxonómicos, pueden ayudar a definir los mecanismos involucrados en la descomposición microbiana de los residuos orgánicos y en el control biológico de patógenos del suelo. En este estudio, la corteza de pino pulverizada fue adicionada al suelo en diferentes cantidades (0,5,10,15,20,25,30,35,40,45 y 50 g/kg). Después de 7 días, las poblaciones de hongos se incrementaron con el incremento en los niveles de corteza de pino. Este incremento se mantuvo a los 14 y 21 días. Predominaron las especies fúngicas: Penicillium chrysogenum y Paccilomyceces variotu, aislados de suelos con corteza de pino. La población total de bacterias no cambió con la adición de corteza a los 0,7 y 14 días después del tratamiento. A los 21 y 63 días, la población total de bacterias declinó en los suelos que recibieron elevadas cantidades de corteza de pino. Predominaron las bacterias del género Bacillus spp y Pseudomonas spp. La actividad enzimática fue posiblemente correlacionada con las cantidades de corteza de pino a todos los tiempos. El número de nemátodos no parasíticos en suelo y raíces no fue correlacionado con los cantidades de corteza de pino. En este estudio la corteza de pino pulverizada, usada como enmendador orgánico de suelo, altera la microflora del suelo y ejerce control de enfermedades causadas por nemátodo H glycines, a la soya (Kokalis-Burelle, 1994).

    En Upton, E.U. se evaluó el valor de los residuos de madera, consistente en una mezcla de corteza de Pinus ponderosa (45%), astillas o virutas (20%) y aserrín (35%) obtenidas de un aserradero local. El fertilizante nitrogenado se aplicó en base a los residuos de madera, de manera que se mantuviera constante la proporción C/N con nitrato de amonio. Se valoraron como enmienda para mejorar el régimen hídrico, la salinidad y reforzar con esto el crecimiento de las plantas en los primeros años. Se comprobó incremento en la capacidad de almacenamiento de agua (Belden, 1990).

    2.2.2. Alimento

    La corteza se caracteriza por un elevado valor nutritivo. Por este concepto ocupa un lugar intermedio entre el follaje y la madera. Se recomienda para obtener harina forrajera de baja calidad, alimento sacarificado y alimento combinado (Ernst, 1982). Obsérvense tabla 1 y 2.

    Tabla 1. Composición elemental de la corteza (% ms).

    C

    N

    O

    52,4

    2,7

    38,3

    Fuente: Ernst, 1982

    Tabla 2. Contenido de sustancias nutritivas en la corteza (% ms).

    Proteína

    1,1 – 3,7

    Grasa cruda

    2,5 – 11,0

    Celulosa

    11,4 – 19,7

    Extracto libre de Nitrógeno

    29,3 – 46,3

    Azúcares

    3,4 – 9,2

    Cenizas

    1,1 – 3,6

    Vitaminas

    Algunas

    Fuente: Ernst, 1982

    Una receta de suplemento alimenticio para el invierno a base de corteza de pino, cedro y abeto, es un resultado de Yudin (1986) con la siguiente formulación:

    • 6 kg de corteza molida
    • micelio de hongo
    • 1-2 kg de heno o ensilaje
    • 0,07 kg de NaCl
    • 0,05 kg de suplemento de P-Ca
    • 2 kg de residuos vegetales y de la elaboración de pescado.

    Se trata con vapor durante 4 – 6 horas

    Se enfría hasta 20-30 oC

    Se utiliza para alimentar vacas y cerdos, en dosis de 0,5 kg al día.

    En el Instituto Forestal de Karelia, Rusia, se elaboró un proceso para el tratamiento de los residuos de corteza, cuya peculiaridad consiste en la utilización selectiva de los principales componentes estructurales de la misma (la interna y la externa). La parte externa se quema y la interna se somete a tratamiento complejo que incluye dos etapas.

    primera etapa: el tratamiento hidrotérmico a pH entre 3,9 – 4,5; T: 140 – 150 oC; t: 45-90 min.

    segunda etapa: cultivo de microorganismos con cepas de Candida scotti y otros, con una producción de proteína total de 54 % y 44 % de proteína verdadera (Gueles, 1989).

    2.2.3. Taninos

    Los taninos, como se ha planteado anteriormente, han sido durante años los extraíbles mejor aprovechados de la corteza de los árboles. En este aspecto existe información extensa y de fácil acceso, sobre todo por su reconocido uso como sustancia curtiente para pieles, aunque actualmente han entrado en desuso, por el uso de sales industriales.

    El descortezado de las trozas de pino debe hacerse en primavera, o a lo sumo, a comienzos del verano que es el momento cuando se activa la savia.

    Son de mucha utilización por su contenido de sustancias curtientes las cortezas de mangle. El extracto presenta un color rojo oscuro muy parecido al de quebracho (Cueronet,2000).

    Otros propiedades muy importantes han sido revelado los taninos en estudios recientes. Investigaciones realizadas por González, et al, (2001) mostraron la capacidad protectora de los taninos de algunas especies vegetales, entre ellas el pino, contra el daño de las radiaciones ultravioletas, lo que coincide con una buena actividad antioxidante de los mismos.

    La actividad antioxidante ante los radicales libres dañinos al organismo humano está siendo intensamente estudiada en los últimos años y en la formulación de algunos productos farmacéuticos han encontrado aplicación la corteza de pino, dado por la presencia en ella de proantocianidinas oligoméricas (García, et al, 1999).

    NOX PRIMER es el nombre comercial de un producto que se ha obtenido en Chile a base de taninos de corteza de pino el cual constituye un excelente inhibidor de la corrosión del acero (NOX PRIMER, 2002).

    2.2.4. Otros

    En la Universidad de Mississippi refieren la utilización de corteza de maderas duras como cama para aves (Breke, 1992).

    En la Universidad de Kentucky, utilizaron diferentes muestras como cubierta al suelo para conservar su humedad. El tratamiento más beneficioso en semilleros de pino, resultó aquel en que se aplicó corteza más hierba (Ringe, 1990).

    Una industria que ha utilizado la corteza como fuente de materia prima es la hidrolítica. En la tabla 5 se puede apreciar la composición química de la corteza valorada para este fin.

    Tabla 5. Composición química de la corteza para fines hidrolíticos (% ms).

    Componentes

    Abeto

    Pino

    Polisacáridos fácilmente hidrolizables

    19,4

    24,3

    Polisacáridos difícilmente hidrolizables

    21,4

    21,6

    Suma de polisacáridos

    40,8

    45,9

    Acidos urónicos

    10,4

    14,5

    Grupos acetilo

    1,0

    3,8

    Extraíbles en etanol

    10,7

    7,5

    Cenizas

    2,1

    4,6

    Fuente: Jolkin, 1989.

    Estudios realizados en la Universidad de la Frontera, Chile, dan cuenta de la efectividad del uso de corteza de pino como material de soporte en el control de malezas en vivero de Pinus radiata, obteniéndose al término del ensayo un 27 % de control de malezas para la formulación de corteza y un 13 % para la convencional (Palma, et al, 1998).

    Montes y Montes( 2002) en estudios realizados con corteza de pino sobre la retención de cobre(II) concluyen que la corteza puede llegar a ser eficiente en la retención de metales pesados tóxicos solubles presentes en residuos industriales líquidos.

    Los extractos de corteza están siendo estudiados en la actualidad como sustitutos de los prteservantes químicos de la madera tratada. Resultados positivos fueron alcanzados por investigadores del instituto de Investigaciones Forestales de Cuba con el empleo de extractos acuosos de corteza de Cedrela odorata (L) para la preservación de madera de Bursera simaruba (García, et al, 1997).

    Otra experiencia en el uso de la corteza, la constituye los resultados de Bedrin (1987), quien plantea que la corteza de abeto blanco (picea) contiene una fracción considerable de sustancias extraíbles, cercanas por su composición a los extraíbles del follaje de coníferas.

    * Los volátiles extraídos con vapor de agua pueden utilizarse con el mismo fin que la trementina de resina de esta especie.

    * Una vez extraída la corteza, en forma de harina, es un suplemento alimenticio efectivo. Es fuente de caroteno, azúcares y fibra.

    3. CONCLUSIONES

    Como se puede observar, la corteza de los árboles constituye una fuente importante de compuestos químicos, lo que le confiere cualidades de materia prima para diversos usos.

    Por su elevado contenido de sustancias extractivas, la corteza constituye una fuente importante de fitoquímicos.

    Especial interés ha despertado en los investigadores la utilización de este material para la elaboración de compost, por lo sencillo del procedimiento y la necesidad de encontrar soluciones rápidas a la falta de fertilizantes y a los problemas de conservación de los suelos.

    La no utilización de los materiales residuales de forma correcta trae consigo alteraciones en los ecosistemas por la acumulación de materia orgánica, que se descompone emitiendo gases contaminantes al medio y si se les quema de forma indiscriminada, conduce a estos mismos efectos.

    Si por otro lado, el hombre hace uso correcto de los residuos, todos los efectos negativos que su acumulación provocan, desaparecerán y se dispondrá de nuevos productos para la solución de problemas de la sociedad.

    Recuperar, reciclar, reutilizar y reparar, son algunas de las "erres" que deben marcar ya, este millenio.

    4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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    Dra. Esther Alvarez Godoy

    Profesora asistente. Dpto. Química. Facultad Agronomía y Forestal.