Cultivos forestales de corta rotación como materia prima para la generación de Bioenergía

Transcripción

1 Cultivos forestales de corta rotación como materia prima para la generación de Bioenergía Pablo Mena*, Eduardo Acuña, Jorge Cancino, Rafael Rubilar y Fernando Muñoz.

2 PROBLEMA OPORTUNIDAD Aumento de la Población Mundial Aumento de la Demanda Energética Mundial 85% abastecida por combustibles fósiles Agotamiento de las reservas de Petróleo y Gas Natural Encarecimiento de las Energías basadas en combustibles fósiles Fuentes de Energías Renovables Solar Eólica Geotérmica Hidráulica Marina Atómica Biomasa Dependencia de los combustibles fósiles Aumento en la Acumulación de gases de efecto Invernadero Biomasa para la Producción de Bioenergía

3 Tipo de Bioenergía Bioenergía : Energía que se obtiene de materia de origen biológico. Biomasa : Material orgánico de origen biológico utilizado como combustible para la producción de Energía. Biomasa UTILIZACIÓN ORIGEN Industrial Producción de Energía (Electricidad) Agrícola Transporte (Biofuels) Bioenergía Forestal Industrial (Calefacción) Desechos Urbanos Industria (Biorefinerias, Biomateriales)

4 Biomasa Forestal Leña Residuos de Cosecha Cultivos Dendroenergéticos

5 Bioenergía de Cultivos de Corta Rotación Escenario Agencia Internacional de Energía 25% de la energía primaria de transporte en bioenergía (Smeets,Faaij,& Lewandowski, 2004). Chile importa 75% Energía y Biomasa (28%) Energía primaria. Creciente demanda de biomasa en Chile (Calor + Pellets). Producción de energía (biomasa/biocombustibles). Plan estratégico 2030 Estrategia Dendroenergía (MINAGRI-CONAF, 2015) = ha al 2030! Según catastro de bioenergía 2013, se requieren m 3 desde Coquimbo a Magallanes == has. en 15 años. action=view

6 Características de los Cultivos Dendroenergéticos 1. Cortos turnos de rotación: 2-6 años. 2. Plantaciones establecidas en altas densidades: >2.000 hasta árboles ha Escasas o nulas intervenciones silvícolas en primeras rotaciones. 4. Acumulación de biomasa creciente en cada rotación (hasta 3 veces la biomasa acumulada en la primera rotación). Plantación 1.5 años E. globulus árboles ha -1

7 Ventajas de los Cultivos Dendroenergéticos Cultivo Dendroenergético 1. De fácil almacenaje sin pérdidas energéticas. 2. Ayuda a Reducir el consumo de Combustibles Fósiles. 3. Bajo costo de producción. Biomasa Total (Ton ha -1 ) Ton ha -1 Cultivo Tradicional 55 Ton ha % 4. Es renovable y por lo tanto teóricamente inagotable Alta Acumulación de Biomasa. Edad (años) 20 0 Fuente: Propia (Simulación 3PG para CD y Simulación MNS para CT)

8 Gereros Promisorias en el Mundo Eucalyptus ( Mg ha -1 año -1 ) Promedio: 17.3 Populus ( Mg ha -1 año -1 ) Promedio: Salix ( Mg ha -1 año -1 ) Promedio King et al. 2013

9 Cuales son las Especies Mas Promisorias en Chile? Las que ya conocemos de su silvicultura base y poseen mercados alternativos. Eucalyptus globulus Eucalyptus nitens (denticulata) Las que desconocemos silviculturalmente pero presentan alto potencial aislado o combinatorio. Acacia melanoxylon Acacia dealbata Populus sp. (clones) Otras opciones Pawlonia Miscanthus/ Switchgrass (Panicum)

10 Desventajas 1. Económicamente no competitivo Respecto otras fuentes fósiles. 2. Susceptible a plagas y enfermedades 3. Competencia entre superficie destinada a cultivos alimenticios vs cultivos energéticos. 4. Desconocimiento combinación de usos múltiples 5. Desconocimiento de manejo de densidades altas (rebrote, frecuencia de corta). 6. Carencia de estimaciones de producción real/potencial de biomasa en distintos sitios. 7. Problemas de producción regular y costo para industria 8. Equipo para establecimiento/cosecha (no disponible/eficiencia) 9. Limitaciones productivas?

11 Cuales son las mayores diferencias en manejo silvicultural para cultivos dendroenergéticos Opciones aún no 100% comprendidas Silviculturales (Densidad, Nutrición, Varetas) Estrategia de Manejo de Rebrotes Tempranos Corte 1er año densidad 2000 pl/ha para varetas >5000 vástagos. Etapa brinzal/latizal de bosque via regeneración vegetativa. Rebrotes Riesgos Cuidados con sitios con heladas Daños por cosecha/corte inicial Sensibles a sequia y viento Uso de Especies Estrategia Mixta Fijadoras de N: Acacia + Pino/Eucalyptus Riesgos Competencia Sitios Estrés Hídrico/Nutricionales

12 Experiencias en Manejo Extensivo (Sitios Marginales) Especies: Acacia dealbata, A. melanoxylon, Eucalyptus camaldulensis, E. globulus y E. nitens (según sitio). Densidades 5.000, 7.500, (Graníticos y Arenales)/ (Vertisoles). Crecimiento y muestreos detallados de Biomasa, nutrientes acumulados, C, ph, nutrientes del suelo. Preparación de suelo Subsolado 80 cm Dos pases cruzados Plantación Julio-Octubre 2007 Control de malezas: Pre-plantación Xeralfs, 800 mm Pp (Granitico) Fertilización Al inicio de la plantación A los 30 meses Psaments, 1100 mm Pp (Arenales)

13 Estudios Manejo Extensivo ( ) Graníticos Vertisoles Arenales

14 Capacidad de Carga en Sitios Marginales Graníticos Arenales Arenales Sandoval et al. 2013

15 Biomasa Acumulada Sitios Marginales Graníticos Arenales Sandoval et al. 2013

16 Sitios Manejados Extensivamente a los 48 meses (4 años) Biomasa (Mg ha -1 ) B NS B A B A A B B B A A A A E. camaldulensis E. nitens E. globulus E. nitens GRANITICO ARENALES

17 Particionamiento Biomasa Aérea para (densidad 7500 arb/ha) Especie 11 meses ARENALES GRANITICOS 23 meses 11 meses 23 meses A. melanoxilon E. nitens E. globulus E. camaldulensis

18 Capacidad de Carga en Sitios Vertisoles Manejados Intensivamente Árboles ha A. dealbata A. melanoxylon E. camaldulensis E. globulus E. nitens Tiempo (meses)

19 Crecimiento Acumulado en el Tiempo Vertisoles Biomasa (ton ha -1 ) Crecimiento medio A. dealbata A. melanoxylon E. camaldulensis E. globulus E. nitens Crecimiento potencial DAT (mm) Altura total (cm) Tiempo (meses) Tiempo (meses)

20 Cuales son las mayores brechas en el manejo en cultivos dendroenergéticos Selección del sitio Disponibilidad hídrica define productividad del sitio (rentabilidad) Disponibilidad nutricional puede ser manipulada pero plantación será costo efectiva en sitios de mayor fertilidad. Silvicultura base Densidad de plantación define horizonte de cosecha pero > 5000 Arb. ha -1 no se aprecian mayores beneficios. Densidad inicial 2500 Arb. ha -1 razonable. Preparación de suelo, sólo en sitios con restricciones efectivas (capas duras, compactados, altas resistencias) Viverización nutricionalmente enriquecida! Puede ser determinante Control de malezas total inicial hasta cierre de copas + Fertilización Inicial (Prioridades B>N>=P; Cantidad N>P>B)

21 Es posible mejorar el rendimiento? Consorcio Bioenercel

22

23

24 Estudios Nelder Modificados

25

26 Es posible mejorar más el rendimiento? Sitios Trumao* (Santa Bárbara, Collipulli) Arenales (Coreo, Yumbel) Especies Eucalyptus globulus (5000* vs 15000*/ 5000 vs 10000) Acacia dealbata (5000*, 15000*) Populus euroamericana (5000, 10000) Silvicultura Trumao : Pala + CM x 2 + Fertilización (DAP+B) Arenales : PS+CM+Fertirrigación (Oct-May 650 mm)/ 1er año rebrote + Antifúngico + CM (Glifosato 3 kg/ha)+ Fertirrigación (NPKCaMgSFeZnCuB) PROYECTO FONDECYT Sustainability of water and nutrient use in short rotation woody crops for bioenergy

27 Sitio Trumao

28 Alamo - Arenales + Fertirrigación Estival (3 años post-rebrote)

29 Eucalyptus - Arenales + Fertirrigación Estival (3 años post-rebrote)

30 Sitio Trumao (Evaluaciones a 5 años) Full Model Species p-value=0.643 Stocking p-value=0.101 A. dealbata 5000 arb ha-1 A. dealbata arb ha-1 E. globulus 5000 arb ha-1 Eg 5000 vs Eg p-value=0.03 E. globulus arb ha-1

31 Arenales Fertirriego Estival (Evaluaciones a 3 años) E. globulus 5000 arb ha-1 E. globulus arb ha-1 P. euroamericana P. euroamericana 5000 arb ha arb ha-1

32 PRINCIPALES IDEAS Los Cultivos forestales de corta rotación como materia prima para la generación de Bioenergia tienen el potencial para una alta productividad la que requiere un manejo silvícola intensivo no tradicional (riego + fertilización o fertirrigación), o la selección de sitios de alta fertilidad y disponibilidad hídrica. Sitios marginales con manejo extensivo debe considerar opciones de: Especies fijadoras de N combinadas Menor densidad de plantación ( plantas ha-1) Especies o genotipos de menos riesgo hídrico, Eucalyptus globulus más promisoria en distintos escenarios Potencialmente rotaciones de mas de 4 años Importante considerar potenciales agentes de reducción de productividad. pestes, plagas y riesgos hídricos.