con potencial Especies Dendroenergía en Chile Biomasa

Transcripción

1 Biomasa s egún la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, por sus siglas en inglés), el desarrollo económico, el crecimiento de la población, el aumento de las emisiones de gases efecto invernadero y la creciente demanda por energía están entre las razones por las cuales países como Chile deberían cambiar la composición de sus matrices energéticas. Como señalan autoridades de gobierno y dirigentes gremiales, esta transformación se vuelve más acuciante debido a los altos costos que está alcanzando el Megawatt (MW) en el mercado local, dominado en un 70,7% (según reporte de Bice Inversiones) por unidades de generación basadas en combustibles fósiles, como el carbón, el gas y el petróleo, que son las menos eficientes y más contaminantes. Además, esto se agrava por la necesidad de añadir más de MW a la base instalada para abastecer la demanda que enfrentará Chile en el corto plazo, con las difi cultades que todos los días se ventilan en la prensa. Dendroenergía en Chile Especies con potencial 30 Lignum / Junio 2012

2 Biomasa Nuestra matriz de energía eléctrica, considerando tanto el Sistema Interconectado Central (SIC) como el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING), está compuesta en un 3% de Energías Renovables No Convencionales (ERNC). Entre éstas se encuentra la dendroenergía, con una participación de solo 1,3%, una cantidad de energía pequeña en relación al potencial forestal que el país posee. Si se compara con Finlandia, país de tradición forestal, la generación eléctrica a base de biomasa es del 14%, señala el Dr. Fernando Muñoz, investigador en bioenergía y docente de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Concepción. A esto se agrega que, desde el Protocolo de Kioto sobre el cambio climático, la presión sobre los países para disminuir los gases con efecto invernadero ha favorecido el surgimiento de energías alternativas, especialmente aquellas basadas en recursos naturales renovables como la madera. En este sentido, nuestra matriz energética carbonizada pone en entredicho la competitividad del modelo exportador chileno, advierte el Dr. Ricardo Baettig, del Centro Tecnológico del Álamo (CTA) de la Universidad de Talca. En la medida que la huella de carbono comience a exigirse con mayor intensidad en los mercados desarrollados, las exportaciones chilenas enfrentarán serios problemas, agrega. La solución? Cambiarse a sistemas de producción que involucren insumos amigables Expertos de diversos centros de investigación explican cuáles son las especies que podrían desarrollarse con fi nes energéticos en el país, a partir de experiencias y pruebas en terreno que ellos mismos han realizado en suelos nacionales. Por Alfredo Galleguillos Castro Junio Junio 2012 / 2012 Lignum / Lignum 31

3 Algunas especies de acacia han presentado interesantes crecimientos en el país, en especial en áreas degradadas. El Dr. Ricardo Baettig, investigador asociado en el Centro Tecnológico del Álamo (CTA), perteneciente a la Universidad de Talca, ha desarrollado una serie de pruebas con híbridos de Populus. con el medio ambiente, como es la energía de los bosques, que se considera neutral en cuanto a emisiones de CO 2. Recurriendo a la bioenergía se podrían reducir las emisiones embarcadas en nuestros productos de exportación. Esto se logra por la sustitución de combustibles fósiles por biomasa, que es casi neutral en emisiones de carbono, afirma Baettig. Potenciar la bioenergía Y aquí es cuando entra la dendroenergía como una ERNC con un bajo impacto en el medio ambiente y que permitiría aprovechar un recurso abundante y tradicional en el país: los bosques. Aunque existen dos millones de hectáreas con plantaciones, prácticamente es marginal lo que se orienta a la producción de biomasa. De hecho, las grandes forestales, como Arauco, CMPC y Masisa, cuentan con proyectos en ejecución en esta materia, traducidos en plantas de cogeneración, pero que básicamente son abastecidas con los residuos de aquello que se utiliza para fabricar los productos ya posicionados de nuestra industria forestal. Sin embargo, como señala Juan Carlos Torres, director ejecutivo de la empresa española Planta Bioenergía Forestal que ha participado en la introducción de clones de leñosas de rápido crecimiento en Chile-, la biomasa procedente de aclareos y aprovechamientos residuales o desechos forestales no tiene generalmente continuidad. Es decir, no hay garantía de disponibilidad para abastecer en forma regular y estable a una industria de generación de energía que requiere un abastecimiento continuo. Tampoco puede preverse el precio de esta biomasa residual a medio y largo plazo, lo que dificulta aún más las condiciones del negocio. Existe una gran cantidad de bosques nativos de donde actualmente se obtiene leña para calefacción doméstica, pero no siempre se origina de predios manejados sustentablemente, lo que termina perjudicando el recurso. De hecho, para que sea considerada ERNC la biomasa debe provenir de bosques sometidos a un plan de manejo sustentable. El establecimiento de plantaciones dendroenergéticas resuelve estas carencias de la biomasa residual o de aprovechamiento forestal y agrícola. Sus cosechas son previsibles en cantidad, con rendimientos anuales conocidos con bastante aproximación y en costo del producto obtenido, ambos a 10, 15 o 20 años vista, explica Torres. Por ello, pueden respaldar la viabilidad de las inversiones en plantas de generación eléctrica, cogeneración y de calderas de producción de energía térmica, que de esta forma pueden financiarse. Nativo y plantaciones Uno de los principales insumos de las centrales térmicas a base de biomasa lo constituyen los residuos de cosechas forestales de las empresas propietarias de plantaciones forestales. El material es extraído, picado y enviado a centrales para la cogeneración de energía (vapor y electricidad), que es utilizado mayoritariamente en sus procesos productivos. El principal problema nacional es el suministro seguro de biomasa, en cantidad y calidad, que dé soporte a los proyectos de producción de energía, especialmente la generación eléctrica, afirma el investigador y académico de la Universidad de Concepción, Dr. Fernando Muñoz. Explica que en la actualidad, la propiedad de la biomasa, proveniente principalmente de plantaciones forestales, está concentrada en pocas empresas, lo que limita la entrada de nuevos inversores al negocio de la producción de energía, dado que se requieren grandes volúmenes para tamaños mínimos económicos. Detalla que para producir 10 MW se necesitan aproximadamente ton seca/año (BDMT/año). Existe una proporción de recurso nativo que, manejado de manera sustentable, puede utilizarse como fuente de energía. Sin embargo, este potencial se encuentra limitado por la alta atomización y dispersión de los propietarios; además, el recurso se encuentra alejado de las líneas de distribución de energía, aumentando con ello los costos de transmisión. Se estima que en el futuro, en pueblos y ciudades alejados de las líneas centrales de transmisión y que cuenten con recurso nativo factible de manejar sustentablemente, se instalarán pequeñas centrales de cogeneración, tal como existen en países de Europa. Otro aspecto no menor que se estima ocurrirá en el futuro, es la utilización de biomasa en las centrales de generación eléctrica a base de carbón. Con ello el proceso se hace más eficiente y con mejores resultados medioambientales. 32 Lignum / Junio 2012

4 Según cifras del Instituto Forestal (Infor), a nivel nacional todavía quedan cerca de un millón de hectáreas con aptitud forestal, las que podrían dedicarse a abastecer a la industria energética. Y de acuerdo con la Corporación Nacional Forestal (Conaf), serían más de un millón 500 mil las hectáreas de superficies erosionadas que podrían hacerse productivas, la mayor parte de las cuales se ubica en la Región del Biobío. De hecho, el gobierno ha manifestado que quiere tomar cartas en el asunto. Ya lo dijo el subsecretario de Energía, Sergio del Campo, cuando a mediados de mayo inauguraba un proyecto para la producción de biomasa vegetal en el desierto de Atacama (Región de Antofagasta), cuyo objetivo es servir de insumo para la generación de energía en la minera Barrick. En esa ocasión, la autoridad señaló que el ministerio está consciente del gran potencial que tiene la biomasa y que debe generar las condiciones necesarias para el desarrollo y utilización de esta fuente energética. El foco, explicó, está en el desarrollo de la biomasa como un componente que ayude a diversificar la actual matriz energética, a través de políticas que, por ejemplo, propendan a la recuperación de suelos en estado avanzado de erosión y la mantención adecuada de bosques nativos, entre otras líneas de acción. Es por ello que existe expectativa en relación con el nuevo instrumento de fomento a la forestación que reemplazará al Decreto Ley 701, el cual caduca a fines del presente año. Uno de los cambios que introduciría la nueva normativa es, precisamente, crear una bonificación para plantaciones forestales con fines bioenergéticos en suelos erosionados con aptitud preferentemente forestal. Opciones Todo este escenario pone sobre la mesa una pregunta fundamental: qué plantar? Especies nativas y exóticas con potencial dendroenergético hay muchas, pero existen ciertos requisitos, tales como velocidad de crecimiento, adaptabilidad y potencial energético, entre muchos otros, que pueden hacer una gran diferencia para convertir a éste en un negocio rentable en lo económico, social y ambiental. El Dr. Fernando Muñoz, investigador en bioenergía y docente de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Concepción, confía en el potencial de la Paulownia. De acuerdo con un informe del investigador y académico de la Universidad de Chile y del Consorcio Tecnológico BioComsa, Dr. Junio 2012 / Lignum 33

5 La relativa baja densidad de la madera de los híbridos de álamo facilita las labores de corta y cosecha mecanizada, y simplifica la extracción de la biomasa desde las plantaciones. edades, de modo de obtener la relación óptima entre cantidad de biomasa y poder calorífico, escenario que permitirá definir los esquemas de manejos sustentables para plantaciones destinadas a uso energético con esta especie, sostiene el experto. Edmundo Acevedo, son 16 especies vegetales las que tienen mayor potencial para la producción de biocombustibles. Entre ellas destacan la Paulownia, el Populus, la Salix viniminalis y el Miscathus x giganteus. El documento, denominado Zonificación de Adaptabilidad de Especies Bioenergéticas, revela que estas especies son las que demuestran mayores índices de adaptabilidad a las condiciones edáficas y climáticas, así como tasas más elevadas de productividad en las zonas donde existe disponibilidad de suelos para instalar plantaciones nuevas. Basado en la metodología ZAE de la FAO, el Dr. Acevedo expone, por ejemplo, la alta adaptabilidad productiva (superior al 80%) que tiene la paulownia en el secano costero e interior, desde la zona sur de la Región de Valparaíso hasta buena parte del Biobío. En tanto, el Salix vinimalis alcanzaría sus mejores resultados en los valles de Valparaíso y O Higgins. Acacia y salix: alta productividad Juan Carlos Pinilla, especialista en plantaciones dendroenergéticas del Infor, resalta los trabajos de investigación con acacia y salix, las cuales fueron seleccionadas por la entidad considerando criterios económicos y ambientales. Las opciones bioenergéticas estudiadas son de turnos de cosecha reducidos, con alta biomasa disponible, de calidad adecuada, de proyección sustentable y de un costo razonable, explica. Algunas especies de Acacia han presentado interesantes crecimientos en el país, en especial en áreas degradadas. En estudios iniciales con Acacia dealbata, los mayores diámetros y alturas se obtuvieron a la edad de tres años con densidades de y árboles/ ha. Al considerar la cantidad de materia seca producida en cada espaciamiento empleado con Acacia dealbata, utilizando un indicador de biomasa y la densidad anhidra de la madera (318 kg/m 3 ), fue posible obtener la cantidad de materia seca, en donde el mejor resultado se registró en las parcelas más densas ( árboles/ha) con la mayor acumulación de biomasa. De igual forma, en observaciones de rodales originados de forma natural a partir de semillas de Acacia dealbata se han obtenido, en promedio, 123 metros cúbicos sólidos sin corteza por hectárea (m 3 ssc/ha), con un mínimo de 52 y un máximo de 234 m3ssc; y considerando 318 kg/m 3 de densidad básica, ha sido posible obtener cerca de 39 toneladas de materia seca por hectárea. Según Pinilla, los resultados iniciales indican que sería factible lograr una productividad de biomasa seca aérea de diez a 20 toneladas/ha/año, a densidades superiores a los árboles por hectárea con Acacia dealbata entre los tres a cuatro años. Como antecedente, destaca que ensayos de tres años con Acacia dealbata demuestran que la materia seca de un árbol corresponde a cerca de un 50% del peso verde de la biomasa, lo que permite estimar una productividad por hectárea/año de cerca de 15 a 20 toneladas de madera seca (tms) según la densidad mencionada al principio. Este tipo de resultado inicial es un primer antecedente para el diseño de esquemas de manejo sustentable para plantaciones dendroenergéticas, debiendo ser validado con futuras evaluaciones y nuevos ensayos. Además, debe ser relacionado con estudios del poder calorífico de la madera de Acacia dealbata en las diferentes densidades y Respecto del género Salix, el popular sauce, las investigaciones del Infor demuestran que el mayor crecimiento a los 36 meses en biomasa lo presenta una variedad proveniente de Argentina (Belgium red), con un peso seco promedio por árbol de 5,7 kilos, utilizando un espaciamiento medio de 0,5 x 0,5 metros. Los resultados señalan, además, que se obtiene un 50% de peso seco a partir de la biomasa verde. Acerca del manejo, Juan Carlos Pinilla considera altamente recomendable realizar una corta al primer año de plantación, para así obtener una mayor productividad en biomasa. Una parte esencial del trabajo del Infor ha apuntado a determinar la factibilidad económica de esta actividad como negocio. En este contexto, el experto señala que estudios primarios han mostrado que los indicadores de rentabilidad son positivos considerando la rotación más corta que la de los otros esquemas silvícolas. En un esquema dendroenergético hay un ingreso intermedio importante aportado por la leña que permite amortizar el ciclo de corta, explica. En este esquema se pueden plantar grupos o hileras de árboles de la misma especie o en mezclas, de crecimiento rápido y con alto poder calorífico, utilizando bosquetes con densidades altas y medias: 1,0x1,0 m ( arb/ha) a 3,0x3,0 m (1.111 arb/ha). Los primeros análisis realizados señalan Tasas Internas de Retorno cercanas al 16% en ciclos de doce años. En todo caso, aclaran desde el Infor que se necesita precisar las investigaciones realizadas con nuevas evaluaciones a una edad más avanzada de las especies e incorporar Respecto del género Salix, investigaciones demuestran que el mayor crecimiento a los 36 meses en biomasa lo presenta una variedad proveniente de Argentina (Belgium red). 34 Lignum / Junio 2012

6 en ellas clones de árboles seleccionados, de modo de incrementar la productividad para bioenergía. La gran adaptabilidad del álamo Los híbridos de álamo constituyen otra alternativa de solución a varias de las problemáticas que restringen el desarrollo del sector forestal, en especial en lo relacionado con dendroenergía. Así lo confirma el trabajo del Dr. Ricardo Baettig como investigador asociado en el Centro Tecnológico del Álamo (CTA), perteneciente a la Universidad de Talca, entidad que ha desarrollado desde 2010 una serie de pruebas con híbridos de Populus con la finalidad de obtener biomasa. Los álamos híbridos presentan una enorme ductilidad para establecerse en diversas condiciones edafoclimáticas, comenta el experto de la U. de Talca, quien ha visto en este espécimen forestal un serio competidor para las especies industriales más comunes. Su extremadamente acelerado crecimiento juvenil, su inagotable capacidad de rebrote y su casi inmunidad al frío y a la inundación de los terrenos, hacen del género Populus Juan Carlos Torres, director ejecutivo de la empresa española Planta Bioenergía Forestal, que ha introducido a Chile clones de leñosas de rápido crecimiento. una opción ventajosa en muchas zonas en que actualmente se planta Pino radiata y eucalipto, agrega. Por ejemplo, dice que en tierras arenosas, frecuentes en el valle central de la Región del Biobío, el Pino radiata y el eucalyptus presentan baja productividad, al contrario de lo que pasa con el álamo. Lo mismo ocurre en los suelos con abundancia de vegas, especialmente en las regiones de La Araucanía y Los Lagos. Los modelos: el europeo y el americano En la década de 1990, diferentes países comienzan a desarrollar masivamente ensayos de plantaciones dendroenergéticas para estimar rendimientos de biomasa. Las densidades de plantación siguen cubriendo un amplio rango que va de hasta individuos por hectárea. En el oeste norteamericano se reconoce un modelo de espaciamientos medios, con densidades de a individuos por hectárea, en rotaciones de cinco a siete años. Este modelo ha sido llamado "modelo norteamericano" o MRF (medium rotation forestry); se estudia en Estados Unidos con híbridos del género Populus spp. y también en Europa, aunque en menor medida. El llamado "modelo europeo" o SRF (short rotation forestry) consiste en densidades de plantación desde unos individuos por hectárea hacia arriba, en períodos de rotación usuales de dos años. Este modelo se estudia en la mayor parte de los países de Europa y en el noreste de Estados Unidos, usando principalmente híbridos de Populus spp. e híbridos de Salix spp. La aplicación y conveniencia de un modelo u otro dependerá de los rendimientos de determinados híbridos en sitios específicos, los costos de cada una de las faenas y la calidad del producto requerida. Modelo Ventajas Desventajas Elevados costos de plantación. SRF o modelo europeo, a Poca flexibilidad de productos. plantas por hectárea. Alto rendimiento en producción de biomasa. Menor calidad de biomasa, mayor proporción de Costos de cosecha más bajos. corteza, mayor contenido de humedad. Cortas cada uno a tres años con rebrote. Mayor tendencia a la formación de patologías. Mayor flexibilidad de productos (pulpa, MFR o modelo americano, a Mayores costos de plantación. pallets, energía). plantas por hectárea. Menor rendimiento en producción de biomasa. Mejor calidad de la biomasa, menos corteza, Rotaciones más largas. menos humedad. Rotaciones de cuatro a siete años. Costos de cosecha más altos. Control más fácil de patologías. Fuente: Cultivos dendroenergéticos de híbridos de álamo para la obtención de biocombustibles en Chile: estado del arte, 2010, de Ricardo Baettig P., Marco Yáñez A. y Marta Albornoz A., Junio 2012 / Lignum 35

7 La capacidad de rebrote del Populus es otra cualidad muy apetecida para bioenergía debido al abaratamiento del cultivo, ya que no es necesario replantar después de cada cosecha. Según Baettig, la experiencia indica que una misma planta se puede cortar entre cinco y siete veces, sin perjudicar las características que la hacen valiosa. También destaca la facilidad de propagación asexuada del género Populus, lo cual facilita la creación en el corto plazo de plantaciones que preserven las cualidades de los mejores árboles seleccionados genéticamente. El rápido crecimiento inicial también ayuda a reducir la duración de cada rotación, siendo lo normal dos años, aunque en espaciamientos de estacas/ha se podría esperar hasta tres. Aún así, afirma que esto hace muy interesante el cultivo energético del Populus a propietarios que esperan o requieren retornos económicos en plazos más acotados que los usuales en el rubro forestal. En cuanto al rendimiento, las plantaciones experimentales con los híbridos del CTA en las regiones del Maule y el Biobío, con densidades de y estacas/ha, han llegado a 90 tms/ha/año, aunque en pequeñas parcelas monoclonales que no pueden extrapolarse a cultivos industriales. La estimación, en todo caso, apunta a superar las 20 tms/ha/año, con proyecciones de llegar a 30. Por otra parte, destaca que la relativa baja densidad de la madera de estos híbridos facilita las labores de corta y cosecha mecanizada, y simplifica la extracción de la biomasa desde las plantaciones ya sea por baja energía requerida para astillar la madera, o por la facilidad para enfardarla y para secarla de manera natural. Otro punto a favor, añade Baettig, es que se trata de una especie de hoja caduca, lo que permite el reciclaje de nutrientes. Cada invierno las hojas se reintegran al suelo devolviendo gran parte de los nutrientes, que no es el caso en especies de hoja perenne en que las hojas no caen por sí mismas a menos que se dejen secar durante meses in situ o se extraigan de manera artificial. Opción para pequeños y medianos A 17 meses de iniciado un proyecto de introducción y prueba de clones de alta calidad genética de las especies Miscanthus x giganteus y Paulownia elongata x fortunei, el equipo de Biomasa y Bioenergía de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Concepción, al cual pertenece el Dr. Fernando Muñoz, se muestra satisfecho por los resultados preliminares que apuntan a confirmar el potencial energético y rápido crecimiento de estas variedades. Se trata de tres parcelas que se encuentran en la zona centro-sur del país, donde las mediciones de crecimiento, humedad y fotosíntesis aún resultan muy prematuras como para entregar conclusiones, señala el especialista. No obstante anticipa que hay diferencias importantes en lo relacionado con el crecimiento. Hemos comprobado, especialmente con Paulownia, el enorme potencial de crecimiento que posee la especie, acota. En los próximos meses se efectuará la primera corta de biomasa para su análisis calorimétrico, elaboración de pellets y obtención de etanol. Los primeros resultados validados se obtendrán durante el próximo año. En cuanto a la Miscanthus x giganteus, se trata de una especie herbácea leñosa perenne, originaria de Asia. En Europa presenta un ciclo de producción anual con rendimientos 36 Lignum / Junio 2012

8 La Paulownia elongata x fortunei es una especie arbórea originaria de China que presenta altos niveles de eficiencia y tasas de crecimiento. Su ciclo de producción para biomasa puede ser de dos a tres años, y sus rendimientos varían entre 30 y 45 tms/ha. que varían entre 10 y 30 tms/ha, con bajo contenido de humedad (menor al 15%) y vida útil del cultivo de más de 15 años. Desde el punto de vista energético, Miscanthus puede ser cortado y enfardado, o picado y ensilado para posteriormente llevarlo a la planta de generación, con una producción de, aproximadamente,17 MJ/kg. Por su parte, la Paulownia elongata x fortunei es una especie arbórea originaria de China. Por tratarse de una planta C4 (resistente a la sequía) presenta altos niveles de eficiencia y tasas de crecimiento. Su ciclo de producción para biomasa puede ser de dos a tres años, y sus rendimientos varían entre 30 y 45 tms/ha; además, puede rebrotar por varios años (hasta seis). Desde el punto de vista energético, el valor calorífico de su madera es de 10 MJ/kg con 30 % de humedad. Para que un cultivo energético sea sostenible, es preciso que la cantidad de energía captada durante su cultivo y utilización exceda la que se consume en su producción. En este aspecto, ambas especies poseen un excelente balance energético, explica Fernando Muñoz. Por ejemplo, Miscanthus genera 32 veces más energía que la utilizada para su producción. Nuestro grupo de investigación estima que estas especies constituyen una alternativa económicamente atractiva para pequeños y medianos propietarios, que puedan combinar en sus predios la producción de distintos rubros con la producción de biomasa para energía, destaca el experto. Tenemos ensayos establecidos en diferentes sitios de la Región del Biobío, a densidades entre y plantas/ha con las especies Acacia melanoxylon, Acacia deal- bata, Eucalyptus camaldulensis, Eucalyptus globulus, Eucalyptus nitens, Eucalyptus denticulada y Pinus radiata. Algunos ensayos poseen hasta cuatro años de edad, con resultados que pronto publicaremos, agrega el especialista de la U. de Concepción. Es probable que muchos propietarios tengan que tomar a futuro la decisión de apostar por una u otra especie. En términos generales, el Infor recomienda utilizar aquellas que tengan un mayor vigor y precocidad de crecimiento, mayor capacidad de acumulación de biomasa y de energía por unidad de peso, capacidad de rebrotar y una adecuada adaptación a las diferentes condiciones. Al respecto, Hans Grosse, director ejecutivo de la entidad, destaca que un aspecto fundamental, es que estas plantaciones no deberían utilizar terrenos agrícolas y mantener un balance positivo en su eficiencia energética. En este sentido, dice que hay que considerar que los cultivos forestales energéticos, a diferencia de los residuos, poseen un potencial de eficiencia mayor que cualquier otra fuente renovable, lo que permite mejorar la competitividad de la biomasa como fuente de energía. TRITURADORES Y ASTILLADORES BANDIT. MAYOR INFORMACIÓN: Representante Latinoamérica Pedro Bornscheuer pbs@banditchippers.com MODELO 2400 PARA ASTILLAS PULPABLE SOLICITE MÁS INFORMACIÓN DE OTROS EQUIPOS BANDIT INDUSTRIES! REMUS, MICHIGAN USA BANDITCHIPPERS.COM Junio 2012 / Lignum 37