BIOENERGÍA EN URUGUAY: Oportunidades y Riesgos
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- Jaime Mario Quintana Aranda
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1 BIOENERGÍA EN URUGUAY: Oportunidades y Riesgos Ing. Agr. (PhD) Guillermo Siri-Prieto Departamento de Producción Vegetal EEMAC-Facultad de Agronomía UdelaR I Congreso Uruguayo de Suelos. VI Encuentro de la SUCS. Colonia 6-8 Agosto 2014
2 Concentración de CO 2 en la atmosfera
3 El planeta esta 0.75 C mas caliente desde 1860 Las precipitaciones son mas fuertes 3
4 4
5 Uso de energía primaria en Uruguay (2010) Oil Coal and gas Biomass Hidropower Uruguay importa petroleo por U$ millones (equivalente a 25% del valor de las exportaciones)
6 Consumo (EJ/año) Consumo (EJ/año) Fuentes de Energía (IPCC) Solar,H2 Intermit. Solar,H2 Intermit. Biomasa Hidroel. Nuclear Gas Nat. Petróleo Carbón Biomasa Hidroel. Nuclear Gas Nat. Petróleo Carbón
7 Porque puede ser una oportunidad para el Uruguay Económico: Pueden reducir la dependencia del petróleo, abriendo oportunidades de inversión, generando empleo Ambiental: Menores emisiones de gases con efecto invernadero (CO 2 ), beneficios del MDL del Protocolo de Kyoto y al mercado de bonos de carbono. Incremento en los niveles de SOC 7
8 Uruguay tiene varias fuentes de bioenergía Azucares simples Amiláceos Celulosa y hemicelulosa Caña de Azúcar y Sorgo Dulce Cultivos graníferos (Trigo, Sorgo, Maíz, Cebada, etc.) Residuos de cultivos, Cultivos herbáceos perennes, Forestación 8
9 La energía puede estar envasada como: Combustible liquido Biogás Combustión directa Pirolisis gas Pellets etc. 9
10 Porque los cultivos herbáceos perennes o lignocelulosicos Posible uso en tierras no aptas o degradadas Alta productividad y bajos requerimientos energéticos externos (insumos, maquinaria, etc.) Balances muy positivos de energía Positivos efectos ambientales Un 95% de reducción en la erosión de suelos, Un 90 % disminución en el uso de agroquímicos Mejora la calidad del suelo por secuestro de carbono Reduce emisiones de CO 2 Positivos impactos en la vida silvestre Angelini et al., 2009; Bransby et al.,1998; Cosentino et al., 2005; Hohenstein and Wright, 1994; Ma et. al, 2000; Sanderson et al., 2006; 10
11
12 Algunos resultados de experimentos en la EEMAC desde el 2005 a la fecha
13 Rendimiento en biomasa área (MS) de Caña Común (Arundo donax) 35 Equivale a unos 6500 l etanol por ha año un corte dos cortes
14 Rendimiento en biomasa área (MS) de Pasto Elefante (Penisutum purpureum) un corte dos cortes
15 Rendimiento en biomasa área (MS) 35 de Switchgrass (Panicum virgatum) un corte dos cortes
16 Producción de materia seca por año y manejo de fertilización con nitrógeno para las tres especies (Viana s/p). 0 N 100 N P.purpureum 13,0 19,6 P.virgatum 13,3 23,5 A.donax 19,7 25,5 P.purpureum 11,0 16,0 P.virgatum A.donax 11,2 10,7 14,4 18,9 En P. virgatum N aumentó 67,3 kg.ha -1.año -1.kg -1 N.
17 Rendimientos totales ( ) en grano, rastrojos cosechados de trigo, sorgo grano y maíz, biomasa de tallos limpios de sorgo dulce y biomasa seca de Switchgrass Rend. grano (13%) MS Rastrojo Tratamientos RR ----(Mg ha -1 )--- 1 T-SG-M 0 28,7 2 T-SG-M 40 26,1 9,8 3 T-SG-M 80 26,8 16,0 Tallos frescos 4 T-SD-M 0 16,0 58,6 5 T-SD-M 80 15,9 9,7 55,8 6 SD b 112,1 7 SD Av 126,3 8 SD Ta 119,5 9 Sw 46,3
18 Biomasa seca producida (Mg/ha) Rendimiento de biomasa seca de Switchgrass (Mg ha -1 ) entre los años en la EEMAC, Equivale a unos 5500 l etanol por ha año Años
19 Rendimientos totales teóricos de etanol ( ) y promedio por año a partir de grano, rastrojos cosechados de trigo, sorgo grano y maíz, BTL de SD y MS e Switchgrass Etanol (L) Trat. RR grano rastrojo tallo Total Etanol año- 1 1 T-SG-M T-SG-M T-SG-M T-SD-M T-SD-M SD b SD Av SD Ta Switch
20 Biomasa Tallos limpios frescos (Mg/ha) Etanol por ha/año Rendimiento en biomasa tallos frescos totales ( ) y etanol teórico por año por las diferentes alternativas en la intensidad del sorgo dulce (promedio) ( ) Biomasa total l ha año SDC sc SDC cc ROT 2 ROT 4 sistemas de rotación 0
21 Nitrógeno total en el suelo según especie en el experimento de corte. EEMAC 2014 (Viana s/p) NT (g/kg) 0 0,5 1 1,5 2 2, P.purpureum P. virgatum A.donax 40-60
22 Carbono Orgánico del Suelo según especie en el experimento de corte. EEMAC 2014 (Viana s/p) SOC (g/kg) P.purpureum P. virgatum A.donax 40-60
23 PERO.. Hay algún riesgo de producir estas materias verdes? sostenibilidad?? Remoción de nutrientes Erosión de suelos
24 Kg o g/ha Remoción de nutrientes luego de 8 cosechas (contenidos en tallos, hojas y panojas) del sorgo dulce ( ) SDC sc SDC cc ROT -2 ROT K (kg/ha) Mg (kg/ha) Ca (kg/ha) B (g/ha) Nutrientes
25 Profundidad (cm) Concentración de K en el suelo (meq/100 g) según estratificación comparando dos intensidades del sorgo dulce en la rotación, luego de 4 años de evaluación (2009) K (meq/100 g) 0,0 0,5 1,0 1, % SDC sc ROT
26 Carbono total (g/kg) Nitrógeno total (g/kg) Concentración de CO y NT del suelo (20 cm) según las diferentes alternativas en la intensidad del sorgo dulce luego de 8 años de evaluación ( ) 30 2,0 1,9 27 1,8 1,7 24 1,6 1,5 21 1,4 1,3 1,2 18 SDC sc SDC cc ROT 2 ROT 4 SOC 22,90 24,65 24,65 24,23 NT 1,58 1,82 1,78 1,70 1,1
27 GRAN INTERROGANTE CALIDAD DE SUELOS vs. USO DE RESIDUOS AGRÍCOLAS
28 Ambas figuras son en siembra directa Cual es la diferencia?
29 Porcentaje de cobertura para cada cultivo de la rotación y estimación de suelo erosionado según Modelo RUSLE (Erosión 5.91, L=30 m, S=2%) promedio de suelo perdido por año en la EEMAC RR Mg ha -1 año -1 RR Mg ha -1 año -1 RR Mg ha -1 año % Cobertura Trigo Maíz Sorgo
30 0 Rendimiento del maíz y sorgo grano (Mg ha -1 ) según retiro de rastrojo y /o inclusión del sorgo dulce en la rotación, 2011 Trigo/sg Trigo/sg Trigo/sg SD SD 0 0 Trigo/s Trigo/sg Trigo/sg Trigo/sg SD SD Trigo/s
31 Concentración de carbono orgánico del suelo a dos profundidades (0-5 y 5-20 cm) según las diferentes rotaciones y/o retiro de rastrojo en la EEMAC, en el experimento de largo plazo en Paysandú, Uruguay Carbono organico del suelo (g/kg) T-SG-M 0 T-SG-M 40 T-SG-M 80 T-SD-M 0 T-SD-M 80 SD b SD Av SD Ta
32 Kg/ha Extracción de N, P y K estimada (kg ha -1 ) entre los años según diferentes rotaciones bioenergéticas y/o retiro de rastrojo 800 Nitrogeno Fosforo Potasio T-SG-M T-SG-M T-SG-M T-SD-M T-SD-M SD b SD Av SD Ta Sw
33 100 N 100 P 0 N 100 P 100 N 0 P 0 N 0 P A.donax cm P. virgatum P.purpureum N 100 P 0 N 100 P 100 N 0 P 0 N 0 P P Bray I (ppm) según manejo del fertilizante. EEMAC 2014 (Viana s/p) cm A.donax P. virgatum P.purpureum N 100 P 0 N 100 P 100 N 0 P 0 N 0 P
34 Contenido de K en biomasa (%) en las especies según manejo del corte. EEMAC 2013 (Viana s/p) P.virgatum A.donax P.purpureum 0,53 Agosto 0,11 1,84 1,27 Enero 0,77 2,69
35 Kg de N, P o K /ha exportados Extracción de nutrientes en la biomasa producida según especie estudiada (Caña, Pasto Elefante y Switchgrass) en el ensayo de cortes en la EEMAC ( ). 700 Arundo P. Elefante Switchgrass N P K Nutrientes
36 K según especie en el experimento de corte. EEMAC 2013 (Viana s/p) K (meq/100 g) 0 0,5 1 1, P.purpureum P. virgatum A.donax 40-60
37 Consideraciones Finales Uruguay y la región tiene, por sus condiciones ambientales, el desafío de producir energías alternativas. Pero para que esta sea sustentable, dependerá en la forma de producirla Los cultivos lignocelulosicos presentan un potencial muy alto para generar biomasa ( l etanol ha -1 ) y además de mantener y/o aumentar la calidad del suelo y del ambiente. Pero también depende del manejo (hay que cosechar lo mas seco posible) y de la distancia a la planta. (Estimando un área de ha de alguna especie herbácea, se puede reducir la importación de petróleo en US$ 100 millones anuales).
38 Consideraciones Finales Se plantea la posibilidad de producir energía a partir de rastrojo, hoy sin valor comercial, pero si para el suelo. La información de conocer hasta donde podemos retirar residuos, si es que es posible, es crucial. Otro punto fundamental, es el balance de nutrientes. Tendríamos que cambiar nuestra manera de fertilizar (análisis de suelo) y cambiar a una estrategia de balance de nutrientes (estudio económico). Para Uruguay, es fundamental generar energía alternativas y limpias y esto nos pondrá como un país energéticamente independiente. Dependerá de la capacidad e inteligencia que pongamos todos para que esta nueva energía verde sea perdurable y así enriquezca a nuestra sociedad en serio y no sea unos pesos por poco tiempo.
39 ANCAP, PDT-MEC, CSIC Agradecimientos Todos los funcionarios de la EEMAC, en especial a Acevedo, Elliot, Sawczuk, Juan y Julio Mosqueira, Quintana entre otros A los investigadores que estuvieron involucrados en estos proyectos en todos estos años: Terzagui, M. Rodriguez, Gandolfo, Coitiño y H.Rodríguez, M. Ceriani. Al esfuerzo que hicieron es su trabajo de tesis: V. Viana, Fassana, M.Rodríguez, Landechea, Serrentino, Grasso, J. Rodríguez, Errandonea, Diaz, Gabrielli, Leiva. A la empresa ALUR por el procesamiento de las muestras para calidad del jugo del sorgo dulce y a los Ing. Agr. Alfonso Marques y Juan Cano por donar semilla de diferentes cultivos.
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