사탕수수

사탕수수(砂糖蜀黍)는 설탕 생산에 사용되는 키 큰 다년생 풀 종(개사탕수수속, 나도솔새족)이다. 이 식물은 키가 2~6m(6~20ft)이고, 굵고 마디가 있으며 섬유질이 풍부한 줄기를 가지고 있는데, 이 줄기에는 수크로스가 풍부하게 축적되어 있다. 사탕수수는 옥수수, 밀, 쌀, 수수 및 많은 여물 작물을 포함하는 경제적으로 중요한 속씨식물과인 벼과에 속한다. 뉴기니섬이 원산지이다.

사탕수수는 오스트로네시아족과 파푸아인의 고대 작물이었다. 현재 이용 가능한 가장 좋은 증거는 뉴기니 지역이 사탕수수 (종)의 원래 재배지였음을 지적한다.John N. Warner, “Sugar Cane: An Indigenous Papuan Cultigen.” Ethnology, vol. 1, no. 4, 1962, pp. 405–11. 오스트로네시아 항해자들을 통해 선사시대에 폴리네시아, 멜라네시아 제도, 마다가스카르로 전파되었다. 또한 오스트로네시아 항해자들에 의해 인도에 전파된 후 기원전 500년경에는 무역을 통해 남중국으로 전파되었다. 페르시아인과 그리스인들은 기원전 6세기에서 4세기 사이에 인도에서 "벌 없이 꿀을 생산하는 갈대"로 알려진 사탕수수를 접했다. 그들은 사탕수수 농업을 채택하고 전파했다. 8세기경에는 설탕이 인도에서 온 고급스럽고 값비싼 향신료로 여겨졌고, 상인 무역을 통해 지중해와 북아프리카 전역으로 사용이 확산되었다. 18세기에는 카리브해, 남아메리카, 인도양, 태평양 섬나라에서 사탕수수 플랜테이션이 시작되었다. 설탕 작물 노동자에 대한 필요성은 대규모 이주의 주요 원동력이 되었는데, 일부 사람들은 자발적으로 계약 하인을 받아들였고 다른 사람들은 노예로 강제 수입되었다.

열대 및 아열대 지역에서 재배되는 사탕수수는 생산량 기준으로 세계에서 가장 큰 작물이며, 2020년 총 19억 미터톤에 달했으며, 브라질이 전 세계 총량의 40%를 차지했다. 사탕수수는 전 세계 설탕 생산량의 79%를 차지한다(나머지 대부분은 사탕무에서 생산된다). 생산되는 설탕의 약 70%는 사탕수수 (종)와 그 잡종에서 나온다. 모든 사탕수수 종은 교배가 가능하며, 주요 상업 재배품종은 복잡한 잡종이다.

백설탕은 전문 제당 공장에서 사탕수수로부터 생산된다. 사탕수수 갈대는 펜, 매트, 스크린, 초가지붕을 만드는 데 사용된다. Saccharum edule (두루카)의 어리고 펴지지 않은 꽃차례는 날것으로 먹거나 찌거나 구워서 동남아시아, 예를 들어 인도네시아의 특정 섬 공동체와 오세아니아 국가인 피지와 같은 곳에서 다양한 방식으로 조리된다. 바이오 연료용 에탄올 생산을 위한 사탕수수의 직접적인 사용은 최종 제품인 백설탕의 생산량을 잠재적으로 넘어설 것으로 예상된다.

 어원 
사탕수수를 뜻하는 영어 'sugarcane'은 'sugar'와 'cane' 두 단어의 조합이다. 전자는 궁극적으로 산스크리트어 शर्करा (śárkarā)에서 유래한다. 설탕이 서쪽으로 교역되고 확산되면서 이는 아랍어 سُكَّر (sukkar), 라틴어 saccharum 또는 succarum, 이탈리아어 zucchero가 되었고, 결국 중세 프랑스어와 중세 영어에서 sucre가 되었다. 두 번째 단어 'cane'은 카리브해의 플랜테이션에서 작물이 재배되면서 함께 사용되기 시작했다.

 특징 
섬네일|주요 작물의 세계 생산량
사탕수수는 열대 다년생 풀이며, 밑동에서 옆순이 나와 여러 개의 줄기가 발달하는 독특한 성장 패턴을 보인다. 이 줄기들은 일반적으로 3~4미터(약 10~13피트)의 높이에 도달하며, 지름은 약 5센티미터(약 2인치)이다. 이 줄기들이 성숙하면 사탕수수 줄기로 진화하며, 전체 식물의 약 75%를 차지하는 상당한 부분을 이룬다.

완전히 성숙한 사탕수수 줄기는 일반적으로 약 11~16%의 섬유질, 12~16%의 가용성 당, 2~3%의 비당 탄수화물, 63~73%의 수분으로 구성된다. 사탕수수의 성공적인 재배는 기후 조건, 토양 특성, 특정 품종의 선택, 수확 시기 등 여러 요소의 미묘한 상호 작용에 달려 있다.

수확량 측면에서, 사탕수수 줄기의 평균 생산량은 연간 헥타르당 60~70미터톤(에이커당 24~28롱톤 또는 27~31쇼트톤에 해당)이다. 그러나 이 수확량 수치는 고정되어 있지 않으며, 헥타르당 30미터톤에서 180미터톤까지 크게 달라질 수 있다. 이러한 차이는 재배에 적용되는 지식 수준과 작물 관리 방식에 따라 달라진다. 궁극적으로 이 귀중한 작물의 성공적인 재배는 성장과 생산성을 최적화하기 위해 다양한 요소들의 신중한 통합을 필요로 한다.

사탕수수는 현금작물이지만, 가축 사료로도 사용된다. 사탕수수 게놈은 종간 교배와 배수성으로 인해 알려진 식물 게놈 중 가장 복잡한 게놈 중 하나이다.

 역사 

사탕수수 재배의 두 중심지는 뉴기니의 파푸아인에 의한 사탕수수 (종)와 타이완 및 남중국의 오스트로네시아인에 의한 사탕수수이다. 파푸아인과 오스트로네시아인은 원래 주로 사탕수수를 가축 돼지의 먹이로 사용했다. 사탕수수 (종)와 사탕수수 (종)의 확산은 오스트로네시아족의 이주와 밀접하게 관련되어 있다. Saccharum barberi는 사탕수수 (종)가 도입된 후에야 인도에서 재배되었다.


S. officinarum은 뉴기니와 월리스선 동쪽 섬에서 파푸아인에 의해 처음 재배되었으며, 그곳이 현대의 다양성 중심지이다. 약 6,000년 BP부터 몇몇 품종이 자생하는 Saccharum robustum으로부터 선택적으로 개량되었다. 뉴기니에서 오스트로네시아인들과 접촉한 후 서쪽으로 해양 동남아시아로 퍼져나가 그곳에서 Saccharum spontaneum과 교배되었다.

두 번째 재배 중심지는 남중국과 타이완으로, S. sinense가 오스트로네시아족의 주요 재배종이었다. 사탕수수에 대한 단어는 Proto-Austronesian에서 *təbuS 또는 *CebuS로 재구성되었으며, 이는 Proto-Malayo-Polynesian에서 *tebuh가 되었다. 그것은 적어도 5,500 BP부터 오스트로네시아족의 원래 주요 작물 중 하나였다. 더 달콤한 사탕수수 (종)의 도입은 해양 동남아시아의 경작 범위 전반에 걸쳐 점차적으로 그것을 대체했을 수 있다.
섬네일|upright=1.25|left|이슬람 이전 시대 (빨간색)와 중세 이슬람 세계 (녹색), 15세기 포르투갈인이 마데이라 제도에, 스페인인이 카나리아 제도에 사탕수수를 전파한 지도 (아프리카 서쪽 섬, 보라색 선으로 표시)|alt=인도를 사탕수수 서쪽 확산의 기원으로 보여주는 지도, 그 다음 아프리카의 작은 지역들, 그리고 아프리카 서쪽 대서양 섬들의 더 작은 지역들로 이어진다
해양 동남아시아에서 사탕수수 (종)는 약 3,500 BP경 오스트로네시아 항해자들에 의해 카누 식물로 동쪽으로 폴리네시아와 미크로네시아로 퍼져나갔다. 또한 오스트로네시아 상인들에 의해 약 3,000 BP경 서쪽과 북쪽으로 중국과 인도로 퍼져나가 그곳에서 사탕수수 (종)와 S. barberi와 더 교배되었다. 거기서부터 서유라시아와 지중해로 더욱 퍼져나갔다.

결정화된 설탕의 최초 생산은 북인도에서 시작되었다. 설탕 생산의 가장 초기 증거는 고대 산스크리트어 및 팔리어 문헌에서 발견된다.Watt, George (1893), The Economic Products of India, W. H. Allen & Co., Vol 6, Part II, pp. 29–30Hill, J.A. (1902), The Anglo-American Encyclopedia, Vol. 7, p. 725Luckey, Thomas D. (1973) CRC Handbook of Food Additives, 2nd edition, Furia, Thomas E. (ed.) Vol. 1, Ch. 1. p. 7. Snodgrass, Mary Ellen (2004) Encyclopedia of Kitchen History, 라우틀리지, pp. 145–146.  8세기경, 아랍 상인들은 중세 인도에서 아바스 칼리파국의 다른 지역인 지중해, 메소포타미아, 이집트, 북아프리카, 안달루시아주로 설탕을 도입했다. 10세기경에는 메소포타미아의 모든 마을에서 사탕수수를 재배했다는 자료가 있다.Watson, Andrew (1983). Agricultural innovation in the early Islamic world. 케임브리지 대학교 출판부. pp. 26–27.  스페인인, 주로 안달루시아인들이 카나리아 제도의 밭에서, 그리고 포르투갈인들이 마데이라 제도의 밭에서 아메리카 대륙으로 가져온 초기 작물 중 하나였다. 스페인의 사탕수수 재배에 관한 기사는 12세기 이븐 알 아와움의 농업서에 포함되어 있다. (pp. 365–367 (Article XLVII)

최초로 화학적으로 정제된 설탕은 약 2,500년 전 인도에서 나타났다. 그곳에서 이 기술은 동쪽으로는 중국으로, 서쪽으로는 페르시아와 초기 이슬람 세계로 퍼져나갔고, 결국 13세기에는 지중해에 도달했다. 키프로스와 시칠리아는 설탕 생산의 중요한 중심지가 되었다.

식민지 시대에 설탕은 신세계의 원자재, 유럽의 공산품, 아프리카의 노예로 구성된 삼각 무역의 한 축을 이루었다. 크리스토퍼 콜럼버스는 두 번째 아메리카 항해 중 처음으로 사탕수수를 카리브 제도 (그리고 신대륙)로 가져갔고, 처음에는 히스파니올라섬 (현대의 아이티와 도미니카 공화국) 섬으로 가져갔다. 첫 설탕 수확은 1501년 히스파니올라에서 이루어졌고, 1520년대에는 쿠바와 자메이카에 많은 설탕 공장이 건설되었다. 포르투갈인들은 브라질 식민지에 사탕수수를 도입했다. 1540년까지 산타카타리나섬에는 800개의 제당소가 있었고, 브라질 북부 해안인 데메라라와 수리남에는 2,000개가 더 있었다.

종종 당밀 형태로 카리브해에서 유럽이나 뉴잉글랜드로 설탕이 운송되었고, 그곳에서 럼을 만드는 데 사용되었다. 설탕 판매로 얻은 이익은 공산품을 구매하는 데 사용되었고, 이 공산품은 서아프리카로 운송되어 노예와 교환되었다. 노예들은 설탕 농장주들에게 팔리기 위해 다시 카리브해로 끌려왔다. 노예 판매로 얻은 이익은 다시 더 많은 설탕을 사는 데 사용되었고, 이 설탕은 유럽으로 운송되었다. 설탕 플랜테이션에서의 고된 노동은 대서양 노예 무역의 주요 기반이 되었고, 잔혹한 강압 아래 일할 사람들을 공급했다.
섬네일|1823년 영국 식민지 앤티가섬의 카리브해의 설탕 플랜테이션에서 풍차를 이용하여 사탕수수를 갈고 있는 석판화

섬네일|right|19세기 후반 자메이카 섬의 사탕수수 플랜테이션|alt=사탕수수가 밭에 서 있는 흑백 사진

1833년 노예 폐지법의 통과는 대영제국 대부분 지역에서 노예제를 폐지하는 결과를 낳았고, 해방된 노예 중 많은 이들이 선택권이 생기자 사탕수수 플랜테이션에서 더 이상 일하지 않았다. 따라서 서인도 농장주들은 새로운 노동자가 필요했고, 중국과 인도에서 값싼 노동력을 찾았다. 이들은 정해진 기간 동안 비자유 노동에 묶이는 오래된 형태의 계약인 계약 하인에 종속되었다. 계약 하인들이 일하는 환경은 농장주들의 관리 부족으로 인해 자주 비참했다. 인도에서 계약 노동자들을 태운 첫 배들은 1836년에 출발했다. 사탕수수 플랜테이션에서 일하기 위한 이주로 인해 상당수의 인도계, 동남아시아계, 중국계 사람들이 전 세계 여러 지역에 정착했다. 일부 섬과 국가에서는 남아시아 이주민들이 현재 인구의 10%에서 50%를 차지한다. 사탕수수 플랜테이션과 아시아계 민족 집단은 피지, 남아프리카 공화국, 미얀마, 스리랑카, 말레이시아, 인도네시아, 필리핀, 가이아나, 자메이카, 트리니다드섬, 마르티니크, 프랑스령 기아나, 과들루프, 그레나다, 세인트루시아, 세인트빈센트섬, 세인트키츠, 세인트크로이섬, 수리남, 네비스섬, 모리셔스와 같은 국가에서 계속 번성하고 있다.

섬네일|인도의 사탕수수 압착기, 약 1905년

1863년부터 1900년까지 퀸즐랜드 식민지와 뉴사우스웨일스 식민지 (현재 오스트레일리아 연방의 일부)의 상인 및 농장주들은 남태평양 섬에서 55,000명에서 62,500명에 달하는 사람들을 사탕수수 플랜테이션에서 일하게 했다. 이 노동자들 중 약 3분의 1은 강요되거나 납치되어 노예 상태가 되었으며 (블랙버딩으로 알려짐), 많은 다른 이들은 매우 낮은 임금을 받았다. 1904년부터 1908년까지 남아있는 10,000명의 노동자 대부분은 호주를 인종적으로 동질적으로 유지하고 백인 노동자들을 값싼 외국인 노동으로부터 보호하기 위한 노력으로 추방되었다.

사탕수수에서 추출된 쿠바 설탕은 소련으로 수출되었고, 그곳에서 가격 지원을 받고 보장된 시장을 확보했다. 1991년 소련 해체는 쿠바 설탕 산업의 대부분을 폐쇄시켰다.

사탕수수는 쿠바, 가이아나, 벨리즈, 바베이도스, 아이티뿐만 아니라 도미니카 공화국, 과들루프, 자메이카 및 기타 섬들의 경제에서 여전히 중요한 부분을 차지한다.

전 세계적으로 생산되는 설탕의 약 70%는 사탕수수 (종)와 이 종을 이용한 잡종에서 나온다.

설탕은 전 세계적으로 26,942,686 헥타르의 땅을 차지하며 세 번째로 가치 있는 작물이다.

섬네일|테오도르 브레이의 19세기 석판화로 사탕수수 플랜테이션을 보여준다: 오른쪽에는 "백인 관리"인 유럽인 감독관이 있다. 노예 노동자들이 수확 중에 힘들게 일한다. 왼쪽에는 사탕수수 운반용 평저선이 있다.

 재배 
섬네일|upright=1.0|사탕수수 플랜테이션, 모리셔스
섬네일|upright=1.0|방글라데시의 사탕수수 플랜테이션
섬네일|upright=1.0|푸에르토리코에서 사탕수수 심기
섬네일|upright=1.0|사탕수수 밭

사탕수수 재배는 열대 또는 아열대 기후를 필요로 하며, 연간 최소 60cm의 수분이 필요하다. 이는 식물계에서 가장 광합성 효율이 높은 식물 중 하나이다. 사탕수수는 C4 식물이며, 입사 태양 에너지의 최대 1%를 바이오매스로 전환할 수 있다. 열대 및 아열대의 주요 재배 지역에서 사탕수수 작물은 1제곱미터당 15kg 이상의 사탕수수를 생산할 수 있다.

사탕수수는 2000년부터 2021년까지 전 세계 작물 생산량의 약 21%를 차지했다. 아메리카 대륙은 사탕수수 생산의 주요 지역이었다(전 세계 총량의 52%).

한때 미국 남동부 지역의 주요 작물이었던 사탕수수 재배는 20세기 후반에 감소하여 21세기에는 주로 플로리다, 루이지애나주, 텍사스주 남동부의 소규모 플랜테이션으로 제한되었다. 하와이에서는 2016년 주 내 마지막 설탕 플랜테이션이 문을 닫으면서 사탕수수 재배가 중단되었다.

사탕수수는 열대 및 아열대 지역에서 1년에 6~7개월 이상 자연 강우나 관개로 충분한 물 공급이 이루어지는 곳에서 재배된다. 이 작물은 심한 서리를 견디지 못한다. 따라서 세계 사탕수수의 대부분은 북위 22도와 남위 22도 사이에서 재배되며, 일부는 북위 33도와 남위 33도까지도 재배된다. 남아프리카 공화국의 나탈 지역과 같이 이 범위 밖에서 사탕수수 작물이 발견되는 경우, 이는 일반적으로 해안을 따라 흐르는 따뜻한 해류와 같은 지역의 변칙적인 기후 조건 때문이다. 고도 측면에서 사탕수수 작물은 콜롬비아, 에콰도르, 페루와 같은 국가에서는 적도 근처 또는 1,600m까지 발견된다.

사탕수수는 매우 비옥하고 배수가 잘 되는 몰리솔에서부터 무겁고 균열이 생기는 버티솔, 불모의 산성 옥시솔과 울티솔, 이탄질 히스토솔, 암석질 안디솔에 이르는 다양한 토양에서 재배될 수 있다. 풍부한 햇빛과 수분 공급은 모두 사탕수수 생산을 증가시킨다. 이로 인해 이집트와 같이 좋은 관개 시설을 갖춘 사막 국가들은 사탕수수 재배 지역 중 가장 높은 수확량을 자랑하는 곳이 되었다. 사탕수수는 전 세계 포타시 비료 생산량의 9%를 소비한다.

일부 사탕수수 품종은 씨앗을 생산하지만, 현대에는 줄기 꺾꽂이가 가장 일반적인 번식 방법이 되었다. 각 꺾꽂이에는 최소한 하나의 눈이 있어야 하며, 꺾꽂이는 때때로 손으로 심어진다. 미국과 오스트레일리아와 같은 기술적으로 더 발전된 국가에서는 빌렛 심기가 일반적이다. 기계 수확기로 수확된 빌렛(줄기 또는 줄기 조각)은 땅을 열고 다시 닫는 기계에 의해 심어진다. 일단 심어지면, 한 그루에서 여러 번 수확할 수 있다. 각 수확 후, 사탕수수는 뿌리라고 불리는 새로운 줄기를 올려 보낸다. 연속적인 수확은 수확량을 감소시키며, 결국 재심기를 정당화한다. 일반적으로 재배 유형에 따라 2~10번의 수확이 이루어진다. 북미와 같이 대규모 밭에서 높은 생산량을 추구하는 기계화 농업 국가에서는 수확량 감소를 피하기 위해 두세 번 수확한 후 사탕수수를 다시 심는다. 레위니옹과 같이 소규모 밭과 수작업 수확을 하는 더 전통적인 형태의 농업 국가에서는 사탕수수를 다시 심기 전에 최대 10년까지 수확하기도 한다.

사탕수수는 수작업과 기계로 수확한다. 수작업 수확은 생산량의 절반 이상을 차지하며, 개발도상국에서 지배적이다. 수작업 수확 시에는 먼저 밭에 불을 지른다. 불은 마른 잎을 태우고 독사를 쫓아내거나 죽이지만, 줄기와 뿌리에는 해를 끼치지 않는다. 수확자들은 사탕수수 칼이나 마체테를 사용하여 땅 바로 위에서 사탕수수를 자른다. 숙련된 수확자는 시간당 500kg의 사탕수수를 자를 수 있다.

기계 수확은 콤바인 또는 사탕수수 수확기를 사용한다. 오스트로프트 7000 시리즈는 현대 수확기 디자인의 원조이며, 현재는 Cameco / 존 디어를 포함한 다른 회사들에 의해 모방되고 있다. 이 기계는 줄기 밑동을 자르고, 잎을 벗겨내고, 사탕수수를 일정한 길이로 자르고, 옆에서 따라오는 운송기로 운반한다. 수확기는 찌꺼기를 밭으로 다시 날려 보낸다. 이러한 기계는 시간당 100미터톤을 수확할 수 있지만, 수확된 사탕수수는 신속하게 처리되어야 한다. 일단 잘린 사탕수수는 설탕 함량을 잃기 시작하며, 기계 수확 중 발생하는 사탕수수 손상은 이러한 감소를 가속화한다. 이 감소는 현대의 절단 수확기가 수작업 절단 및 적재보다 더 빠르고 효율적으로 수확을 완료할 수 있기 때문에 상쇄된다. 오스트로프트는 또한 수확기와 함께 작동하여 사탕수수를 예를 들어 가장 가까운 철도 측선으로 훨씬 더 빠르게 옮길 수 있도록 일련의 유압식 고양정 농장 내 운송기를 개발했다. 이러한 기계 수확은 밭에 불을 지를 필요가 없다. 기계가 밭에 남긴 잔류물은 사탕수수 꼭대기와 마른 잎으로 구성되며, 이는 다음 심기를 위한 멀칭 역할을 한다.

 해충 
사탕수수 딱정벌레 (사탕수수 애벌레라고도 함)는 뿌리를 먹어 작물 수확량을 크게 감소시킬 수 있으며, 이미다클로프리드 (컨피도르) 또는 클로르피리포스 (로스반)로 방제할 수 있다. 다른 중요한 해충으로는 나비/나방 종의 유생이 있는데, 여기에는 거세미나방, 사탕수수 줄기벌레 (Diatraea saccharalis), 아프리카 사탕수수 줄기벌레 (Eldana saccharina), 멕시코 쌀 줄기벌레 (Eoreuma loftini), 아프리카 군대벌레 (Spodoptera exempta), 가위개미, 흰개미, 거품벌레 (특히 Mahanarva fimbriolata 및 Deois flavopicta), 그리고 딱정벌레인 Migdolus fryanus 등이 있다. 마름모매미 곤충 Eumetopina flavipes는 사탕수수병인 람우 발육 부진을 일으키는 바이러스 매개체 역할을 한다. Sesamia grisescens는 파푸아뉴기니의 주요 해충이며, 따라서 오스트레일리아의 사탕수수 산업에 넘어올 경우 심각한 우려를 낳는다. 이러한 문제에 대비하기 위해 오스트레일리아 정부는 필요하다면 대응 비용의 80%를 부담하겠다고 미리 발표했다.

 병원균 

많은 병원균이 사탕수수를 감염시키는데, 예를 들어 Candidatus Phytoplasma sacchari에 의한 사탕수수 풀무병, 채찍꼬리병 또는 사탕수수 흑수병, 푸사리움 모닐리포르메에 의한 포카 보엥, 잔토모나스 엑소노포디스 박테리아에 의한 검병, 그리고 콜레토트리쿰 팔카툼에 의한 적부병 등이 있다. 사탕수수에 영향을 미치는 바이러스 질병으로는 사탕수수 모자이크 바이러스, 옥수수 줄무늬 바이러스, 사탕수수 황엽 바이러스 등이 있다.

Yang 등(2017)은 미국 농무부 농업연구청에서 운영하는 품종개량 프로그램을 위해 개발된 사탕수수 갈색 녹병의 유전 지도를 제공한다.

 질소 고정 
일부 사탕수수 품종은 박테리아 글루코나세토박터 디아조트로피쿠스와의 공생을 통해 대기 질소 고정이 가능하다. 협과 및 다른 질소 고정 식물들이 박테리아와의 공생으로 토양에 뿌리혹을 형성하는 것과 달리, G. diazotrophicus는 사탕수수 줄기의 세포간 공간 내에 서식한다. 2006년에는 박테리아로 씨앗을 코팅하여 작물 종이 스스로 질소를 고정할 수 있도록 하는 실험이 이루어졌다.

 사탕수수 노동자들의 조건 
지난 20년 동안 중미에서 만성 신장 질환으로 인해 최소 2만 명이 사망한 것으로 추정되며, 대부분이 태평양 연안의 사탕수수 노동자들이었다. 이는 적절한 수분 섭취 없이 더운 날씨에 장시간 일했기 때문일 수 있다.
또한 일부 노동자들은 고온, 유해한 살충제, 독성 또는 맹독성 동물과 같은 위험에 노출된다. 이는 사탕수수를 수동으로 자르는 과정에서 발생하며, 매일 몇 시간 동안 지속적인 반복 동작으로 인해 신체적 질병을 유발한다.

인도, 특히 마하라슈트라주에서 사탕수수 생산은 착취적인 선불금 시스템으로 인해 노동자들이 심각한 빚을 지고 매년 다시 돌아와 하루에 5달러 미만을 버는 강제 노동과 연관되어 있다. 노동 환경은 일반적으로 매우 열악하며, 노동자들은 수확기 동안 이동하며 수확하는 밭에 임시 텐트에서 화장실, 전기, 수도 없이 생활한다. 아동 노동이 흔하며, 아동 결혼도 불법임에도 불구하고 사탕수수 수확자들 사이에서 자주 발생한다. 인도 사탕수수 생산은 또한 여성 자궁적출술의 비정상적으로 높은 비율(사탕수수 수확 여성 5명 중 1명)과 연관되어 있는데, 이는 사탕수수 생산자들의 압력과 위생 시설, 가족 계획 옵션, 병가 부족으로 인해 여성들이 받도록 강요받는다. 인도는 세계에서 두 번째로 큰 설탕 생산국이며, 마하라슈트라주는 인도 설탕의 3분의 1을 생산하여 전 세계 공급망으로 유입되므로 출처를 추적하기 어렵다. 코카콜라 컴퍼니와 펩시코는 적어도 2010년대부터 마하라슈트라주에서 상당량의 설탕을 구매했으며, 대부분 인도 소프트드링크에 사용되었지만, 노동 착취에 공모했다는 사실을 부인한다.

 가공 
섬네일|논센트리퓨갈 사탕수수 설탕 (재거리) 생산, 인레호 근처 (미얀마), 압착 및 끓이는 단계
전통적으로 사탕수수 가공은 두 단계가 필요하다. 제당소는 갓 수확한 사탕수수에서 원당을 추출하며, "제당소 백설탕"은 때때로 첫 단계 직후 현지 소비를 위해 제당소에서 즉시 생산된다. 설탕 결정은 결정화 과정에서 자연적으로 흰색을 띤다. 이산화 황은 색을 유발하는 분자 형성을 억제하고 증발 과정에서 설탕 주스를 안정화하기 위해 첨가된다. 북미, 유럽, 일본의 소비자들에게 더 가까이 위치한 정제 공장에서는 그 다음 99% 순도의 수크로스인 정제 백설탕을 생산한다. 이 두 단계는 서서히 통합되고 있다. 사탕수수 생산 열대 지방의 부의 증가는 정제 설탕 제품에 대한 수요를 증가시키고 있으며, 이는 제당 및 정제 통합의 추세를 주도하고 있다.

 제당 

섬네일|upright=1.0|사탕수수에서 수동으로 즙을 추출하는 사람|alt=남자가 큰 탱크에 침투하는 막대를 들고 있는 사진
섬네일|upright=1.0|플로리다의 제당소로 사탕수수를 운반하는 트럭|alt=트레일러를 끄는 트럭 사진
사탕수수 가공은 사탕수수에서 사탕수수 설탕(수크로스)을 생산한다. 가공의 다른 부산물로는 바가스, 당밀, 여과 케이크가 있다.

바가스는 사탕수수 즙이 추출된 후 남은 건조 섬유질로, 여러 용도로 사용된다.
 보일러 및 가마의 연료
 종이, 판지 제품, 재구성 판재 생산
 농업용 멀치
 화학 물질 생산을 위한 원료
upright=1.0|섬네일|right|세르타오지뇨에 위치한 산타 엘리사 사탕수수 가공 공장, 브라질에서 가장 크고 오래된 공장 중 하나|alt=굴뚝에서 연기가 나오는 낮은 건물 옆에 5층짜리 사무실 건물이 있는 사진

바가스와 바가스 잔류물의 주요 용도는 제당 공장의 공정 증기 발생용 보일러의 연료원이다. 건조된 여과 케이크는 동물 사료 보충제, 비료, 사탕수수 왁스의 원천으로 사용된다.

당밀은 두 가지 형태로 생산된다: 특유의 강한 맛을 지닌 블랙스트랩과 더 순수한 당밀 시럽. 블랙스트랩 당밀은 식품 및 건강 보조제로 판매된다. 또한 동물 사료의 일반적인 성분이며, 에탄올, 럼, 시트르산 생산에도 사용된다. 더 순수한 당밀 시럽은 당밀로 판매되며, 메이플 시럽, 전도당 또는 옥수수 시럽과 혼합될 수도 있다. 두 가지 형태의 당밀 모두 제빵에 사용된다.

 정제 
설탕 정제는 원당을 더욱 정제한다. 먼저 농축 시럽과 혼합한 다음 "어피네이션"이라는 공정에서 원심 분리한다. 이 과정의 목적은 설탕 결정 외부의 코팅을 씻어내는 것인데, 이 코팅은 결정 내부보다 순수하지 않다. 남아있는 설탕은 시럽을 만들기 위해 녹여지고, 무게로 약 60%의 고형분으로 구성된다.

설탕 용액은 인산과 수산화 칼슘을 첨가하여 정화되는데, 이들은 결합하여 인산 칼슘을 침전시킨다. 인산 칼슘 입자는 일부 불순물을 가두고 다른 불순물을 흡수하며, 탱크 상단으로 떠올라 걷어낼 수 있다. 이 "인산 처리" 기술의 대안은 "탄산 처리"인데, 이는 유사하지만 이산화 탄소와 수산화 칼슘을 사용하여 탄산 칼슘 침전물을 생성한다.

남아있는 고형물을 여과한 후, 정화된 시럽은 활성탄을 통해 여과하여 탈색된다. 이 역할에는 전통적으로 골탄 또는 석탄 기반 활성탄이 사용된다. 일부 남아있는 색소 형성 불순물은 탄소에 흡착된다. 정제된 시럽은 과포화 상태로 농축되고 진공 상태에서 반복적으로 결정화되어 백설탕이 생산된다. 제당 공장에서와 마찬가지로 설탕 결정은 원심 분리를 통해 당밀에서 분리된다. 남아있는 시럽을 어피네이션 세척액과 혼합하고 다시 결정화하여 황설탕을 생산함으로써 추가 설탕이 회수된다. 더 이상 설탕을 경제적으로 회수할 수 없을 때, 최종 당밀에는 여전히 30-35%의 수크로스와 10-25%의 포도당 및 과당이 포함되어 있다.

개별 알갱이가 뭉치지 않는 과립형 설탕을 생산하기 위해서는 설탕을 건조시켜야 하는데, 먼저 회전 건조기에서 가열한 다음 며칠 동안 시원한 공기를 불어넣는다.

 리본 사탕수수 시럽 
리본 사탕수수는 한때 노스캐롤라이나주 해안까지 북쪽으로 널리 재배되었던 아열대 품종이다. 즙은 말이나 노새가 끄는 분쇄기로 추출되었고, 즙은 메이플 시럽처럼 평평한 팬에 끓여 시럽 형태로 음식 감미료로 사용되었다. 현재는 상업 작물이 아니지만, 몇몇 재배 농가는 생산된 제품을 쉽게 판매한다.

 생산 

2022년 세계 사탕수수 생산량은 19억 2천 2백만 톤이었으며, 브라질이 세계 총 생산량의 38%를 차지했고, 인도가 23%, 중국이 5%를 생산했다 (표).

전 세계적으로 2020년 사탕수수 재배에 할당된 토지는 2천 6백만 헥타르였다. 2022년 전 세계 사탕수수 작물의 평균 수확량은 헥타르당 74톤이었으며, 페루가 헥타르당 121톤으로 가장 높았다. 사탕수수의 이론상 가능 수확량은 연간 헥타르당 약 280톤이며, 브라질의 소규모 실험 구획에서는 헥타르당 236~280톤의 사탕수수 수확량을 기록했다.

2008년부터 2016년까지 표준 준수 사탕수수 생산량은 연평균 약 52%의 성장률을 보인 반면, 일반 사탕수수 생산량은 1% 미만으로 증가했다.

 환경 영향 
 토양 황폐화 및 침식 
사탕수수 재배는 수확 시 토양 제거 및 부적절한 관개 관행으로 인해 토양 손실을 증가시켜 침식을 유발할 수 있다. 특히 사탕수수가 경사지나 언덕 비탈에서 재배될 때 침식은 더욱 심각하며, 이는 지표면 유출 속도를 증가시킨다. 일반적으로 8% 이상의 경사지에는 사탕수수를 심지 않는 것이 권장된다. 그러나 카리브해와 남아프리카 공화국의 일부 지역에서는 20% 이상의 경사지에도 사탕수수가 심겨졌다. 침식 증가는 유기물 및 영양분이 풍부한 물질의 제거로 이어져 미래 작물 수확량을 감소시킬 수 있다. 또한 퇴적물 및 기타 오염 물질이 수생 서식지로 유입되어 부영양화 및 산성화와 같은 광범위한 환경 문제를 유발할 수 있다.

사탕수수 재배는 또한 무거운 농장 내 기계 사용으로 인한 토양 압축을 초래할 수 있다. 토양 상층부의 무척추동물 및 동물군에 영향을 미치는 것과 함께, 압축은 또한 다공성 감소로 이어질 수 있다. 이는 결국 지표면 유출을 증가시켜 더 큰 용탈 및 침식을 초래할 수 있다.

 서식지 파괴 
섬네일|사탕수수 가공에서 발생하는 증기.
사탕수수 재배는 많은 양의 물을 필요로 하므로 관개에 크게 의존한다. 또한 수확 시 작물과 함께 많은 양의 토양이 제거되므로 가공 단계에서 상당한 세척이 발생한다. 인도와 호주와 같은 많은 국가에서 이러한 요구 사항은 가용 자원에 부담을 주어 둑과 다른 댐 건설을 필요로 했다. 이는 수생 서식지로 도달하는 물의 양을 변화시켰고, 그레이트배리어리프와 인더스 델타와 같은 생태계의 황폐화에 기여했다.
섬네일|사탕수수 생산을 위해 개간된 땅.
사탕수수는 또한 토지 개간을 통해 서식지 파괴에 기여했다. 전 세계 7개국이 자국 토지의 50% 이상을 사탕수수 재배에 할당하고 있다. 사탕수수 밭은 열대 우림과 습지를 대체했다. 이러한 개간의 대부분은 과거에 발생했지만, 지난 수십 년 동안 확장이 계속되어 서식지 파괴에 더욱 기여했다.

 완화 노력 
사탕수수 재배의 영향을 줄이기 위해 다양한 완화 노력을 기울일 수 있다. 이러한 노력 중 하나는 점적 관개와 같은 대안적인 관개 기술로 전환하여 물 효율성을 높이는 것이다. 물 효율성은 또한 짚 멀칭과 같은 방법을 사용하여 개선할 수 있는데, 이는 물 흡수 및 저장을 증가시키는 것으로 나타났다. 전체 물 사용량을 줄이는 것 외에도 이 방법은 토양 유출을 감소시켜 오염 물질이 환경으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 경사도가 11% 이상인 지역에서는 토양 손실을 방지하기 위해 무경운 또는 사탕수수 줄 심기를 시행하는 것도 권장된다.

사탕수수 가공은 중금속과 바가스를 포함한 다양한 오염 물질을 생성하며, 이는 폐수 방류를 통해 환경으로 배출될 수 있다. 이를 방지하기 위해 고속 혐기성 소화와 같은 대체 처리 방법을 적용하여 폐수를 더 잘 처리할 수 있다. 폭우 배수구를 설치하여 통제되지 않은 유출수가 수생 생태계에 도달하는 것을 방지할 수도 있다.

 에탄올 

섬네일|브라질의 주유기, 사탕수수 에탄올 (A)과 휘발유 (G)를 제공
에탄올은 일반적으로 설탕 생산의 부산물로 얻을 수 있다. 이는 휘발유의 바이오 연료 대안으로 사용될 수 있으며, 브라질에서 자동차에 널리 사용된다. 이는 휘발유의 대안이며, 설탕 대신 사탕수수 가공의 주요 생산물이 될 수 있다.

브라질에서는 휘발유에 최소 22%의 바이오에탄올이 포함되어야 한다. 이 바이오에탄올은 브라질의 대규모 사탕수수 작물에서 생산된다.

사탕수수에서 에탄올을 생산하는 것은 옥수수나 사탕무, 팜/식물성 기름에서 생산하는 것보다 에너지 효율적이며, 특히 사탕수수 바가스를 공정의 열 및 전력 생산에 사용하는 경우 더욱 그렇다. 또한, 작물 생산 및 운송에 바이오 연료가 사용된다면 각 에탄올 에너지 단위에 필요한 화석 에너지 투입량이 매우 낮을 수 있다. EIA는 통합된 사탕수수-에탄올 기술을 사용하면 유정에서 바퀴까지의 CO2 배출량이 기존 휘발유보다 90% 낮을 수 있다고 추정한다. 재생 에너지에 관한 교과서da Rosa, A. (2005) Fundamentals of Renewable Energy Processes. Elsevier. pp. 501–502. 는 에너지 변환을 다음과 같이 설명한다:

현재 브라질에서는 헥타르당 연간 75톤의 원당이 생산된다. 가공 공장으로 운반되는 사탕수수는 소각 및 수확된 (b&c) 사탕수수라고 불리며, 원당 질량의 77%를 차지한다. 이러한 감소의 이유는 줄기가 잎(태워져 재가 밭에 비료로 남겨지는)과 다음 작물을 위해 땅에 남겨져 싹을 틔우는 뿌리로부터 분리되기 때문이다. 따라서 평균 사탕수수 생산량은 헥타르당 연간 58톤의 b&c이다.
b&c 1톤당 740kg의 즙(수크로스 135kg, 물 605kg)과 260kg의 축축한 바가스(건조 바가스 130kg)가 생산된다. 수크로스의 저위 발열량이 16.5 MJ/kg이고 바가스의 발열량이 19.2 MJ/kg이므로, b&c 1톤의 총 발열량은 4.7 GJ이며, 이 중 2.2 GJ는 수크로스에서, 2.5 GJ는 바가스에서 나온다.
헥타르당 연간 생산되는 바이오매스는 0.27 TJ에 해당한다. 이는 1제곱미터당 0.86W와 같다. 평균 일사량이 1제곱미터당 225W라고 가정하면, 사탕수수의 광합성 효율은 0.38%이다.
b&c 1톤에서 발견되는 수크로스 135kg은 연소 에너지가 1.7 GJ인 에탄올 70리터로 변환된다. 따라서 실질적인 수크로스-에탄올 변환 효율은 76%이다(이론적 97%와 비교).
사탕수수 1헥타르는 연간 4,000리터의 에탄올을 생산한다(최종 제품을 증류하는 데 필요한 양을 초과하는 바가스가 생산되므로 추가 에너지 투입 없이). 그러나 여기에는 경작, 운송 등에 사용되는 에너지는 포함되지 않는다. 따라서 태양 에너지-에탄올 변환 효율은 0.13%이다.

 바가스 활용 
섬네일|left|사탕수수 바가스
사탕수수는 많은 나라에서 주요 작물이다. 이는 생물 전환 효율이 가장 높은 식물 중 하나이다. 사탕수수 작물은 태양 에너지를 효율적으로 고정하여 연간 헥타르당 약 55톤의 건조 물질을 생산한다. 수확 후, 작물은 설탕 즙과 섬유질 건조 물질인 바가스를 생산한다. 이 건조 물질은 에너지 생산을 위한 연료로서의 잠재력을 가진 바이오매스이다. 바가스는 또한 종이 생산을 위한 대체 펄프 원료로도 사용될 수 있다.

사탕수수 바가스는 브라질, 인도, 중국과 같은 주요 사탕수수 생산국에게 잠재적으로 풍부한 에너지원이다. 한 보고서에 따르면, 최신 기술을 사용하면 브라질에서 연간 생산되는 바가스가 2020년까지 브라질 에너지 소비량의 20%를 충족시킬 잠재력을 가지고 있다.

 전력 생산 
화석 연료가 부족한 국가들을 포함한 여러 국가들은 사탕수수 가공에 사용되는 에너지를 최소화하고 남는 전력을 전력망으로 수출하기 위해 에너지 보존 및 효율성 조치를 시행했다. 바가스는 보통 증기를 생산하기 위해 태워지고, 이는 다시 전기를 생성한다. 모리셔스에서 사용되는 기술과 같은 현재 기술은 바가스 1톤당 100kWh 이상의 전력을 생산한다. 연간 총 10억 톤 이상의 사탕수수 수확량을 고려할 때, 바가스에서 얻을 수 있는 전 세계 에너지 잠재량은 100,000 GWh가 넘는다. 모리셔스를 기준으로 하면, 아프리카 전역에서 연간 10,000 GWh의 추가 전력을 생산할 수 있다. 바가스를 이용한 전력 생산은 특히 사탕수수 생산 국가의 농촌 인구에게 매우 중요해질 수 있다.

최근의 열병합 발전 기술 공장은 바가스 1톤당 200~300kWh 이상의 전력을 생산하도록 설계되고 있다. 사탕수수는 계절 작물이므로 수확 직후 바가스 공급이 최고조에 달하여 발전소가 바가스 저장을 전략적으로 관리해야 한다.

 바이오가스 생산 
바가스를 태워 전기를 생산하는 것보다 친환경적인 대안은 바가스를 바이오가스로 전환하는 것이다. 효소를 사용하여 바가스를 첨단 바이오 연료 및 바이오가스로 변환하는 기술이 개발되고 있다.

 식품으로서의 사탕수수 

사탕수수가 재배되는 대부분의 지역에서는 식물에서 직접 다양한 음식과 음료가 생산된다.

다음 음식과 음료는 사탕수수에서 유래한다:
 바시 – 사탕수수 즙으로 만든 발효 술로, 필리핀과 가이아나에서 생산된다.
 카샤사 – 사탕수수 즙으로 만든 증류주로, 브라질에서 가장 인기 있는 술이다.
 팔레르눔 – 사탕수수 즙으로 만든 달콤하고 약간 알코올이 있는 음료.
 가토 드 시로프 – 사탕수수 시럽으로 만든 케이크.
 재거리 – 굳힌 당밀로, 현대 인도아리아어군에서 구르, 구드 또는 굴로 알려져 있다. 전통적으로 사탕수수 즙을 진한 덩어리로 증발시킨 다음 식혀서 성형하여 생산된다. 현대 생산 방식은 카라멜화를 줄이고 색상을 밝게 하기 위해 즙을 부분적으로 동결 건조할 수도 있다. 재거리는 전통 요리, 과자, 디저트에 감미료로 사용된다.
 당밀 – 달콤한 부차 산물로 감미료로 사용되며 치즈나 쿠키와 같은 음식과 함께 제공된다.
 파넬라 – 사탕수수 즙을 끓이고 증발시켜 만든 고형 수크로스 및 과당 블록; 콜롬비아 및 중남미의 다른 지역에서 주식이다.
 라파두라 – 브라질, 아르헨티나, 베네수엘라 (파펠론으로 알려짐), 카리브해와 같은 라틴 아메리카 국가에서 흔히 볼 수 있는 최소한으로 정제된 사탕수수 제품.
 생 사탕수수 – 즙을 직접 씹어 추출한다.
 얼음 사탕 – 결정화된 사탕수수 즙.
 사유르 응안텐 – 사탕수수 일종인 트루북 (Saccharum edule) 줄기로 만든 인도네시아 요리 수프.
 사탕수수즙 – 손이나 작은 압착기로 추출한 신선한 즙으로, 흔히 레몬과 얼음을 넣어 제공된다. 에어 테부, 우사차 라스, 구아랍, 구아라파, 구아라포, 파펠론, 아시르 아사브, 간나 샤르바트, 모스토, 칼도 데 카나, 느억 미아 등 다양한 지역 이름으로 알려져 있다.
 시럽 – 전 세계적으로 청량음료에 사용되는 전통 감미료이지만, 미국에서는 옥수수 보조금 및 설탕 관세와 관련된 낮은 비용으로 인해 주로 액상과당으로 대체되었다.
 비체 – 콜롬비아에서 집에서 양조하는 술.

21세기에 설탕은 현대 식단에서 총 칼로리 섭취량의 약 20%를 차지하는 것으로 추정된다.

 사료로서의 사탕수수 
사탕수수의 많은 부분은 식물이 재배되는 곳에서 흔히 동물 사료로 사용된다. 잎은 반추동물에게 좋은 여물이 된다.

 갤러리 

 각주 

 외부 링크 



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