Pasado, presente y futuro de la candelilla
Past, present and future of candelilla
Romeo Rojas Molina1, Saúl Saucedo Pompa1, Miguel A. De León Zapata1, Diana Jasso Cantú2 y Cristóbal N. Aguilar1*
1 Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Autónoma de Coahuila. *Correo-e: cristobal.aguilar@mail.uadec.mx
2 Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro.
]]>Fecha de recepción: 27 de marzo de 2009.
Fecha de aceptación: 7 de febrero de 2011.
RESUMEN
Euphorbia antisyphilitica pertenece a la familia Euphorbiaceae, cuyos integrantes se caracterizan por ser parecidos a los cactos, pero con la diferencia de que producen látex. La especie crece en el semidesierto mexicano, y se conoce con el nombre de candelilla. La primera persona que estudió sus propiedades fue Zuccarini, quien demostró que tiene propiedades curativas contra la sífilis La planta presenta tallos largos y erectos de color verde grisáceos, con la particularidad de que en su parte externa producen un material ceroso que le sirve de protección contra el ataque de hongos, insectos y bacterias, pero, principalmente, contra el clima extremo del semidesierto. Su recolección para la obtención de su cera es una de las actividades económicas más importantes en el noreste del país, de forma más especifica en la denominada región candelillera. Sin embargo, desde hace casi un siglo se utiliza el mismo método de extracción, el cual incluye el uso de ácido sulfúrico en altas concentraciones, lo cual genera contaminación al medio ambiente, provoca daños a la salud y reduce la calidad del producto, que después pasa por un proceso de filtrado y blanqueo. En este trabajo se muestra un panorama general de la importancia pasada, la actual y una percepción a futuro de la cera de candelilla.
Palabras clave: Cera de candelilla, Euphorbia antisyphilitica Zucc, extracción, productos forestales maderables, usos, zonas áridas
ABSTRACT
Euphorbia antisyphilitica is a plant that belongs to the family Euphorbiaceae , that whose members are characterized as being similar to cacti, but the difference that produces latex, the species grows in the Mexican semi-desert whith the name of candelilla. The first person than study their properties was Zuccarini, demonstrating that has healing properties against syphilis. The plant has long stems and erect green-grayish that have the particularity than in turn it produces a waxen material that protect against fungi, insects, bacteria; but mainly against the extreme climate of the semi-desert. The recollection for the extraction of wax is one of the most important economic activities for the northeast of the country, more specific form in the denominated region candelillera. However, for almost one century used the same method which involves the use of sulfuric acid at high concentrations and consequently contaminates the environment, causing damages to the health and reduces the wax quality; the one which, later on has to go through a process of filtering and bleaching. In this paper shows an overview of the importance it has had, has and a future perception of candelilla wax.
]]> Key words: Candelilla wax, , Euphorbia antisyphilitica Zucc, extraction, non wood products, uses, arid zones.
INTRODUCCIÓN
La candelilla ( Euphorbia antisyphilitica Zucc) es un arbusto perene, con tallos cilíndricos, densamente compactos, erectos, recubiertos de cera, con apariencia de pequeñas velas, sin hojas y en temporada de lluvias se llena de flores pequeñas (Figura 1). Zuccarini describió por primera vez la planta en 1832, y notó que se empleaba contra enfermedades venéreas (sífilis). Una nueva clasificación de la candelilla se registró en 1909 por G. Alcocer, quien la nombró Euphorbia cerifera y destacó sus propiedades para generar cera, la cual sirve como elemento de protección y sello para retención de la humedad (Scora et al ., 1995; Saucedo-Pompa, 2007a; IC, 2008).
Pertenece a la familia Euphorbiaceae , que está constituida por árboles, arbustos, y herbáceas típicamente con látex; son plantas monoicas caracterizadas por inflorescencias en las que la unidad básica es el ciatio. La familia incluye cerca de 300 géneros y alrededor de 5,000 especies distribuidas, principalmente, en los trópicos y también en zonas templadas. Se calcula que en México está representada por 43 géneros y 782 especies, más 32 taxas infraespecíficos: ocho subespecies y 24 variedades. Existe un género endémico del país, Enriquebeltrania y se estima que 57% de las especies mexicanas son endémicas. A nivel de género muestran una gran afinidad con las de centro y Sudamérica. A pesar de su gran importancia, tanto sistemática como florística, el conocimiento de las Euphorbiaceae en México es sumamente pobre (Steinmann, 2002).
Euphorbia antisyphilitica es una especie endémica de las regiones semidesérticas de: Chihuahua, Coahuila, Durango, Hidalgo, Nuevo León, Oaxaca, Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Tamaulipas y Zacatecas; en Estados Unidos de América, se distribuye en los estados de Nuevo México y Texas. Crece en laderas con suelo calcáreo, de origen aluvial, someros (menor a 25 cm), de textura franco arenosa, poco profundos, pedregosos, con buen drenaje, ricos en carbonato de calcio, con un pH que va de 7.4 a 8.4 y pobres en nitrógeno. Son arbustos con un diámetro aproximado a 90 cm, la raíz es pequeña; aunque una planta de tamaño moderado puede desarrollar más de 100 tallos de color verde grisáceo, con dimensiones típicas de 30-60 cm de largo y de 0.1 -1.0 cm de diámetro (Romahn, 1992; IC, 2008; Taller Nacional de Candelilla, 2008).
Arbusto abundante en sitios con altitudes de 700 a los 1,200 m, con pendientes de 1 a 3 %, en donde contribuye a la prevención de la erosión edáfica, pues protege al suelo de la radiación solar y del efecto del viento. Favorece el crecimiento de plantas como: lechuguilla, sotol, pasto chino, ocotillo y diversos cactos. Además, no se conocen plagas o enfermedades que la afecten; sin embargo, el aprovechamiento del recurso, la ganadería, el sobrepastoreo y los incendios pueden llegar a poner en peligro sus poblaciones (CONAFOR, 2009).
Su descubrimiento y uso se debe a los indígenas del norte de México, quienes extraían cera cruda mediante el calentamiento de los tallos en recipientes de barro y después la mezclaban con colorantes para usarla con fines ornamentales (Romhan, 1992; Romhan, 1992a). Algunas versiones indican que en la antigüedad se quemaba para la iluminación, por lo que cumplia con las funciones propias de una vela; también, la utilizaron para tensar arcos, curtir pieles, en preparaciones medicinales contra el dolor de muelas y como laxante. En la época de la colonia española se empleó para elaborar velas, de allí el nombre de candelilla, que significa "vela pequeña".
]]> Para principios del siglo XX se empezó a comercializar, y en 1905 Connek y Landresc investigan su composición y propiedades. Durante la segunda guerra mundial se incrementó su demanda para impermeabilizar y proteger de los mosquitos las telas de las tiendas de campaña, para cubrir y prevenir el deterioro de algunas partes de los aviones y en la fabricación de explosivos y alcanzó un precio de hasta 1.2 USD kg-1 y México exportó hasta 24, 000 ton año-1 (Domínguez-Lara, 2004; López et al., 2007; IC, 2008). En esos años de guerra, los candelilleros se organizaron para lograr una mejor comercialización, pero al término de ella, el desarrollo de la industria petroquímica afectó de manera significativa el mercado de la candelilla, ya que en muchos de los productos elaborados con su cera se sustituyó con subproductos del petróleo, por ejemplo: los componentes de algunos aparatos electrónicos, bases para pegamentos, recubrimientos y cosméticos. Posteriormente, se incrementó el uso de materias primas naturales en lugar de los derivados del petróleo, por su alto costo (Romahn, 1992; Canales et al., 2006; López et al ., 2007; De León-Zapata, 2008).
Aprovechamiento de la cera de candelilla
Producto no maderable que se obtiene de la recolecta comercial de la planta denominada candelilla, y cuyo aprovechamiento se remonta a 1914, año en que los señores Borrego y Flores diseñaron un método sencillo para la extracción de la cera. Técnica que consiste en la recolección total de la planta y posterior ebullición en una solución agua-ácido sulfúrico, método que en la actualidad todavía es utilizado. Durante los primeros años del siglo XX llegó a convertirse en una de las principales actividades económicas en el sector forestal del Desierto Chihuahuense.
La cera es una sustancia dura, quebradiza y fácil de pulverizar, que en función de su grado de refinación y blanqueo, su color puede variar desde café claro hasta amarillo (Figura 2). Su superficie puede tener altos niveles de brillo, de tal manera que ésta es una de las propiedades más apreciadas de la cera de candelilla en diversas aplicaciones, tales como: la elaboración de labiales, pulidores, brillos para muebles, etc. Además es un buen disolvente de colorantes básicos, es insoluble en agua, pero altamente soluble en acetona, cloroformo, benceno y otros solventes orgánicos (IC, 2008).
Su estructura química se compone de ésteres de ácidos grasos y ácidos grasos de cadena larga (Cuadro 1). Aunque, existen otras plantas capaces de generar "cera" ( Pedilanthus pavonis Boissier y Pedilanthus aphyllus Boissier), ellas, presentan menos rendimiento; así como puntos de fusión y valor de saponificación mas bajos, en comparación con la producida por individuos del género Euphorbia (IC, 2008; Multiceras, 2007; Maldonado, 1979). Además en la revista de la Sociedad Real de Artes, declaró que la planta de candelilla contiene cera de excelente calidad y en suficiente cantidad para su explotación, lo que la convierte en una especie muy valiosa; sin embargo, después de tantos años de recolectar el recurso, persisten dos factores inalterados: el proceso de extracción y las condiciones de extrema pobreza de los habitantes de la zona candelillera (CENAMEX, 2007).
Descripción del proceso tradicional de extracción
Comienza con la recolección de la planta de candelilla la cual es arrandada de raíz sin respetar lo establecido en la NOM-018-SEMARNAT-1999 para posteriormente colocar la planta en calderos de hierro llamados "pailas", con una solución de ácido sulfúrico a una concentración aproximada del 0.3 % (v/v) (Figura 4); el ácido sulfúrico utilizado es un desecho de la industria de los fertilizantes, según testimonios de los candelilleros. Un "tercio", es la unidad de medida equivalente a una "brazada", es decir, lo que se alcance a tomar entre los dos brazos abiertos; en kilogramos corresponde entre 24 y 32 kg de planta, la variación responde al contenido de humedad de la planta. Cada paila tiene una capacidad de 500 L, allí se introducen ocho "tercios" (192 a 256 kg) de candelilla por extracción o "pailada". La carga inmersa en la solución agua-ácido se calienta a fuego directo hasta el punto de ebullición de la solución, lo que permite la fusión de la cera y que se desprenda de la planta (De León-Zapata, 2008; Saucedo-Pompa et al., 2009).
El ácido sulfúrico evita que la cera se adhiera a las impurezas y forme una emulsión, la cual podría generarse dadas las condiciones de turbulencia durante el proceso de ebullición. Mediante esta técnica, la cera de candelilla fundida flota en la superficie del agua como espuma, enseguida se retira de la "paila" con utensilios que presentan orificios, denominados "espumaderas", con las cuales se pasa a tanques de acero, cubetas con agujeros cónicos o a moldes de barro que se colocan a nivel de piso. En cualquiera de los recipientes, la espuma caliente (cera) se separa por decantación, de un licor pardo que precipita hacia el fondo, para posteriormente reciclarse en la "paila" de extracción.
En la parte superior de la "paila", se forma una capa de fina crema color amarillo, que constituye la cera de candelilla, a la cual se le conoce con el nombre de "cerote", se retira con la ayuda de las "espumaderas" y se deja enfriar hasta solidificarse, a temperatura ambiente (Figura 5), después se quiebra en pedazos con golpes de martillo y los trozos se refunden en un recipiente cilíndrico de hierro (cortador) con la misma solución ácida con la que se realizó la extracción en la "paila", a fin de eliminar las impurezas de tierra y materia orgánica, que finalmente se separan por sedimentación. La cera decantada, conocida como "cera de candelilla cruda", se deja enfriar y solidificar. Para refinar la cera, CENAMEX (2007) indica que es necesario quebrarla, fundirla y filtrarla a través de carbón activado y de algunos otros medios filtrantes. Para el 2005, el precio de la cera de candelilla refinada osciló, en México, entre 36 y 38 pesos el kilogramo y en Italia en 52 pesos los 100 g. Para marzo de 2009, los candelilleros de Cuatrociénegas (Ejido La Vega) vendían la cera de candelilla cruda a los intermediarios en 48 pesos kg-1 pero una vez refinada su valor se incrementa; de tal manera que empresas como Multiceras S.A. de C.V. comercializó la cera refinada a 56 pesos kg-1 (Canales et al., 2006; Multiceras, 2010).
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Usos y aplicaciones de la cera de candelilla
La cera es uno de los productos naturales más usados en la industria, desde la cosmética hasta la electrónica por sus características únicas como: color amarillo transparente, su dureza, su brillo y su fácil digestión sin ser tóxica; ya que es una sustancia generalmente reconocida como segura (GRAS), por la Food and Drugs Administration (FDA). Además, sus características fisicoquímicas (Cuadro 2), como su punto de fusión, impermeabilidad, su bajo índice de contracción y propiedades dieléctricas le permiten funcionar con eficiencia en el proceso de moldeo de precisión o cera perdida en la industria eléctrica (Canales et al., 2006).
El procesamiento y comercialización de la cera de candelilla, hasta 1992, estuvieron a cargo del Banco Nacional de Crédito Rural, por medio de un fideicomiso; sin embargo ese año, el Poder Ejecutivo lo desapareció y transfirió sus funciones a una empresa denominada Ceras Naturales Mexicanas, S.A. de C.V. (CENAMEX), sociedad mercantil conformada con capital ciento por ciento mexicano y cuyos accionistas eran los seis mil candelilleros del país, representados por 300 grupos. Durante dos años, CENAMEX fue la única empresa que procesaba y vendía la cera en el mundo, pero en 1994, con la firma del Tratado del Libre Comercio para América del Norte (TLCAN) la apertura del mercado y la creación de nuevas empresas nacionales e internacionales la obligaron a ser más competitiva, en relación con la calidad del producto, mientras se incrementaba el precio (CENAMEX, 2007).
A principios del siglo XXI, en el 2006, México produjo 349 ton de ceras naturales con un valor superior a $ 7,677,582. Para el 2007, los principales consumidores fueron: España, Italia, Alemania y China con 85.38 %del total de cera de candelilla; al siguiente año se exportó a Japón, Estados Unidos y Alemania. En la actualidad alrededor de este recurso gira la actividad de más de 3,500 pequeños productores. (IC, 2008; Canales et al ., 2006; CENAMEX, 2007).
En la industria de los cosméticos, dadas sus propiedades protectoras, la cera de candelilla es indispensable para una gama importante de formulaciones utilizadas en la producción de lápices labiales, cremas corporales y preparaciones para el cabello. Por ser un buen plastificante y por sus capacidad de retención de aceites esenciales, favorece la preservación de los sabores, se utiliza en la fabricación de goma de mascar. Existen otras aplicaciones que incluyen recubrimientos para cartón y papel, industria de crayones, pinturas, velas de cera, lubricantes, adhesivos, anticorrosivos, fármacos, lubricantes, plásticos, textiles, tintas, anticorrosivos, impermeabilizantes y fuegos artificiales, etc (SEMARNAT, 2008).
]]> En la industria de los cosméticos, dadas sus propiedades protectoras, la cera de candelilla es indispensable para una gama importante de formulaciones utilizadas en la producción de lápices labiales, cremas corporales y preparaciones para el cabello. Por ser un buen plastificante y por sus capacidad de retención de aceites esenciales, favorece la preservación de los sabores, se utiliza en la fabricación de goma de mascar. Existen otras aplicaciones que incluyen recubrimientos para cartón y papel, industria de crayones, pinturas, velas de cera, lubricantes, adhesivos, anticorrosivos, fármacos, lubricantes, plásticos, textiles, tintas, anticorrosivos, impermeabilizantes y fuegos artificiales, etc (SEMARNAT, 2008).La revista Nature publicó en 1941 un artículo de John Whitaker, en el cual mencionaba que la cera de candelilla quizás era el material con el mayor número de aplicaciones comerciales de todas las substancias extraídas de plantas silvestres que crecen en el continente americano. Hoy en día se usa en más de 20 industrias en todo el mundo (FDA, 1982; Kuznesof y Whitehouse, 2007; IC, 2008).
Experiencias de aplicación de la cera de candelilla
La cera de candelilla sigue siendo una materia prima para un sinnúmero de productos, y se han generado metodologías para su aplicación,en otras industrias, entre ellas, la elaboración de cubiertas comestibles. Saucedo et al. (2007a) y De León-Zapata, (2010) valoraron color, pérdida de peso, contenido de sólidos, firmeza, cambios en pH y la actividad acuosa de manzanas tratadas con cubiertas comestibles a base de cera de candelilla y potentes agentes antioxidantes como ácido elágico y extractos de hojasén, las que se almacenaron durante ocho semanas a temperatura ambiente, y con ello obtuvieron una disminución en los parámetros fisicoquímicos (Figura 6); además demostraron que la cubierta es capaz de alargar la vida de anaquel de los frutos, pero el uso de ácido elágico en las cubiertas, por su poder antioxidante, contribuye de manera importante a lograr dicho efecto, aún en su ausencia se mejora significativamente la calidad de las manzanas.
Llovera et al . (2002) emplearon en mandarinas almacenadas por 10 días a 25 °C y 55 % de humedad relativa (% HR) cera de candelilla para preparar cubiertas con diferentes proporciones de lípidos e hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC). Midieron la pérdida de peso, tasa de respiración, hicieron un análisis sensorial y demostraron que todas las formulaciones reducen significativamente la pérdida de peso, con respecto al control; aunque no afectan mucho la tasa respiratoria. La evaluación sensorial corroboró que no existe diferencia significativa en cuanto a sabor comparado con el control, pero si los describen más jugosas. El brillo demostró que las formulaciones con menor proporción de ácido graso resultaron inferiores al resto, por lo que las cubiertas comestibles a base de cera de candelilla representa una buena alternativa para la conservación de alimentos hortofrutícolas frescos.
Problemática y alternativas de estudio de la cera de candelilla
]]> Existe un sinnúmero de problemas y enigmas que resolver respecto a la cera de candelilla, el principal de ellos es el arcaico proceso de extracción, con más de 100 años de antigüedad. El método es demasiado dañino tanto para el medio ambiente, como para los candelilleros debido a los gases de ácido sulfúrico generados en el proceso y las quemaduras en el cuerpo que provoca el manejo del ácido y de la solución caliente. De León-Zapata (2008) propuso una tecnología alterna, en la que sustituye al ácido sulfúrico por ácido cítrico, como extractor, este agente presenta la característica de no emitir gases tóxicos. El autor redujo la concentración de ambos ácidos y obtuvo rendimientos similares, característica que hace eficiente el proceso alterno. Con respecto a las características físicas y químicas consignó que entre las ceras extraídas por las dos metodologías (tradicional y alterna), no existe diferencia en la estructura física, pero con ácido cítrico se presenta una mayor pureza, ya que contiene menos de ¼ de impurezas. Por tanto, el nuevo proceso extractivo es una opción viable, ya que mejoraría la calidad y las condiciones con las que se lleva a cabo la actividad.Además, a pesar de la explotación de la planta y de la gran cantidad de aplicaciones que tiene la cera, no se conoce a detalle su composición. Aunque hay una serie de estudios con especies de la familia Euphorbiaceae , los que se han utilizado herramientas como la microscopía electrónica de barrido (M.E.B) para identificar cristales foliares en el género Acalypha (Cardiel, 1995); la cromatografía líquida de gases para distinguir completamente las ceras de ouricury, carnauba, de insectos chinos, lac, esparto, candelilla y cera de Japón, a diferencia del uso de cromatografía de capa fina, la cual solo los analiza sin hidrolizar ni identifica por completo sus componentes (Tolluch,1973).
Actualmente, algunos centros de investigación y universidades dedican parte de su tiempo al estudio de la candelilla, su preservación y alternativas de uso de la cera. Entre ellas, destacan la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) en donde se desarrollan técnicas para la producción, propagación, mejoras biológicas de la semilla, optimizar la producción de cera y el inventario de candelilla. La Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) con el centro de investigación para las zonas áridas de México, hoy dirección de investigación, han registrado numerosos estudios sobre los recursos naturales de estas zonas, que incluyen a la candelilla. Hoy por hoy, los proyectos de desarrollo agronómico sustentable del Instituto de la candelilla, a cargo de la UAAAN, asumen como prioridad el análisis de su inventario, distribución y preservación, cuyos resultados contribuirán al desarrollo de las zonas semiáridas de Coahuila, en particular a la región candelillera, como resultado se tiene cooperativas para un mejor aprovechamiento de dicha planta. Además, la UAAAN junto con el Instituto de la Candelilla ha impulsado la creación de programas de asistencia técnica, capacitación, administración y gestión de recursos forestales.
La Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) cuenta con centros e institutos de investigación, como el Centro de Investigación y Estudios de Posgrado de la Facultad de Ciencias Químicas, en el cual se analiza el empleo de la cera de candelilla para la elaboración de productos tipo margarina, cremas vegetales y coberturas, a base de aceites vegetales con alto contenido de ácido oleico. La Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC) a través del Departamento de Investigación en Alimentos (DIA) ha realizado estudios sobre las zonas áridas del estado de Coahuila (Saucedo-Pompa, 2007a; Saucedo-Pompa et al ., 2007b, 2007c; De León-Zapata, 2008; Rojas-Molina, 2008). Su participación se concentra en los aspectos económico-sociales de la zona candelillera; así como en la optimización del proceso de extracción y la diversificación de sus aplicaciones. El Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) investiga la candelilla con un enfoque prioritario en la mejora del proceso de producción de la cera y la busqueda de productos con alto valor agregado. (CIQA, 2007; UAAAN, 2007; UASLP, 2007; IC, 2008).
CONCLUSIONES
El pasado: existe información generada durante los últimos 60 años sobre la extracción, caracterización y aplicación de la cera de candelilla, la cual aunque insuficiente, documenta la existencia e importancia de esta actividad económica y social en el estado de Coahuila. Además evidencia la permanencia de una extracción implementada hace más de un siglo; cuyos beneficios del sector industrial asociado no impactan de forma positiva a las comunidades dedicadas a la recolecta de plantas y a la extracción de cerote, aún cuando las aplicaciones de la cera de candelilla abarcan a diversos sectores industriales.
El presente: se cuenta con grupos de investigación en la UAdeC, UAAAN, IC, UASLP y la UANL que desarrollan estudios para mejorar diversas etapas del proceso de extracción, purificación, y utilización de la cera, con un enfoque de beneficio tanto a las comunidades rurales, como a las empresas dedicadas al comercio de la cera de candelilla.
El futuro: es imprescindible el perfeccionamiento de nuevos protocolos de separación y purificación, que incluyan el empleo de tecnologías emergentes de obtención entre las que se destacan procesos de microondas, ultrasonido y calor óhmico. Es necesario el despliegue de innovaciones para diversificar los productos generados a partir de la cera de candelilla, de estrategias de propagación que no pongan en riesgo la sustentabilidad de este recurso natural. Sobre todo, es urgente apoyar a los silvicultores con estudios que beneficien su salud, su economía y que aseguren la permanencia de una actividad estratégica para el progreso de estas comunidades.
]]> AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el apoyo financiero del fondo sectorial CONACyT-CONAFOR-2008-C01. También se agradece a la Dra. Blanca Valdivia Urdiales por su valiosa colaboración en este ensayo.
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