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1 Evaluación de la Madera, la Biomasa y el Carbono de Bosques y las Tecnologías Potenciales de Producción de Energía a Partir de Biomasa en Durango, México Marzo 2010 The Carbon Basis Company Ltd. The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto ISOGIS Corp. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 1

2 Informe de Evaluación de la Madera de Bosques, Biomasa y Carbono, Durango, México Índice 1. Resumen Ejecutivo Introducción Madera, Biomasa y Carbono Objetivo Antecedentes Resumen Enfoque Madera, Biomasa y Carbono Descripción General Métodos de Modelado Descripción del Suelo Forestal Crecimiento y Rendimiento del Bosque Procedimientos para el Cálculo de la Biomasa y el Carbono Reservorios de Biomasa y Carbono Fuentes de Datos Resultados de los Modelos Descripción General Resultados Clave Indicadores Forestales Indicadores de la Biomasa Indicadores del Carbono Indicadores Económicos Escenarios de los Modelos Escenario ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 2

3 5.1.1 Escenario 1 Descripción Escenario 1 Resultados Escenario Escenario 2 Descripción Escenario 2 Resultados Conclusiones Madera, Biomasa y Carbono Resumen Madera, Biomasa y Carbono Omisiones y Limitaciones del Análisis Suelo Crecimiento y Rendimiento Reservorios de Carbono Indicadores Económicos Tecnologías Potenciales de Energía a Partir de Biomasa Introducción Energía a Partir de Biomasa Contexto del Proyecto Energía a Partir de Biomasa Enfoque del Estudio de Tecnología Perspectiva General de la Energía de Biomasa de Madera Perspectiva General de los Sistemas Combustibles Tipos de Combustibles Conversión de Combustible: Perspectiva General de Categorías de Tecnología Combustión Directa Gasificación Pirolisis Salidas de Energía Calor ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 3

4 8.4.2 Electricidad Cogeneración de Calor y Electricidad Aplicaciones Costos de la Tecnología Tipos de Tecnologías de Conversión de Combustibles Específicos Combustión Directa Quemador de Pila Quemador con Parrilla Quemador de Suspensión Lecho Fluidizado Gasificación Tipos de Sistemas de Gasificación Lecho Fijo Lecho Fluidizado Flujo por Arrastre Tecnologías de Generación Ciclo de Rankine Ciclo de Rankine Orgánico Ciclo de Brayton Ciclo Combinado con Gasificación Integrada Selección de Tecnología para Durango Criterios de Evaluación Detalles de la tecnología Impactos Ambientales Economía Factibilidad Técnica Factibilidad Operativa y Del Sitio ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 4

5 Requisitos del Combustible y Consideraciones Comparación de tecnologías por criterios Otras Consideraciones Energía Requerida a Corto y Largo Plazo Costo del Sistema de Energía Existente Impactos Ambientales del Sistema de Energía Actual Suministro de Combustible a Largo Plazo Para el Sistema de Energía Existente La aceptación de la Comunidad La Toma de Decisiones Salida Tecnologías de Conversión Conclusión Energía Anexo Confidencial Informes Particulares de los Ejidos Descripción Aplicable a los Tres Ejidos Modelados Ejido La Victoria Resumen Resultados del Modelo Ejido El Brillante Resumen Resultados del Modelo Ejido Pueblo Nuevo Resumen Resultados del Modelo ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 5

6 Índice de Figuras Figura 1 Composición del tipo de bosque Figura 2 Composición de especies promedio Figura 3 Hectáreas de bosque productivo por régimen de manejo (Programa de Manejo) Figura 4 Curvas de rendimiento comercial por clase de índice de sitio proporcionadas por el Instituto Tecnológico de El Salto Figura 5 Curvas de crecimiento y rendimiento para madera blanda MDS Figura 6 Curvas de crecimiento y rendimiento para madera blanda MMOBI Figura 7 Flujo de Volumen, Biomasa y Carbono entre Reservorios de los Bosques y En los Productos Figura 8 Fases de la estructura de clases de edad en el MDS a través del tiempo y la fluctuación resultante en las existencias operativas Figura 9 Proceso para un Sistema Generalizado de Biomasa de Calor o de Cogeneración de Electricidad y Calor Figura 10 Un Árbol de decisión para Guiar en la Selección de Tipos de Salidas de Sistemas de Energía a Partir de Biomasa Figura 11: Una Herramienta para Guiar la Selección de un Tipo de Tecnología de Energía a Partir de Biomasa Figure A1 Fases de la Estructura de Clases de Edad MDS y La Fluctuación Resultante en las Existencias Operativas La Victoria Figure A2 Fases de la Estructura de Clases de Edad MDS y La Fluctuación Resultante en las Existencias Operativas El Brillante Figure A3 Fases de la Estructura de Clases de Edad MDS y La Fluctuación Resultante en las Existencias Operativas Pueblo Nuevo ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 6

7 Índice de Tablas Tabla 1 Superficie de la categoría de uso de suelo para cada ejido según la descripción en sus planes de manejo Tabla 2 Programa de Tratamiento para el régimen de manejo MDS (Plan de Manejo) 17 Tabla 3 Normas de utilización de los árboles (Instituto Tecnológico de El Salto) Tabla 4 Parámetros de la Ecuación de la Biomasa (Návar 2009) Tabla 5 Peso Específico por Especies (Návar, 2009) Tabla 6 Reservorios del Carbono en Bosques de Climate Action Reserve Incluidos en este Análisis Tabla 7 Utilización del Aserradero (Vargas-Larreta, 2009) Tabla 8 Almacenamiento del Carbono a Largo Plazo en Productos de Madera Tabla 9 Salidas del Modelo Resumidas en este Informe Tabla 10 Precios de los Productos Utilizados para los Indicadores Económicos Tabla 11 Recursos Utilizados e Información Recolectada de estos Recursos Tabla 12 Parámetros de Ejecución del Modelo de Cosecha del Escenario de Referencia Tabla 13 Resultados Claves - Escenario de Referencia Tabla 14 Parámetros de Ejecución del modelo de cosecha Escenario Tabla 15 Resultados Claves - Escenario Tabla 16 Parámetros de ejecución del modelo de cosecha Escenario Tabla 17 Resultados Claves - Escenario Tabla 18: Resumen de Escalas de Aplicación de Tecnología Tabla 19: Capacidad Nominal, Requisitos de Combustible y Costo de Instalaciones Eléctricas, Térmicas y de Cogeneración Tabla 20 Criterios para la Evaluación y Selección Final de Tecnologías Tabla 21: Comparación de las Tecnologías para la Reducción del Polvo Tabla 22: Costo de Capital y Eficiencia de Conversión de Tecnologías de Combustión y Gasificación ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 7

8 Tabla 23: Comparación de Tecnologías para Combustión Directa y Gasificación Tabla 24: Comparación de Tecnologías de Biomasa de Combustión Directa Tabla 25: Comparación de Tecnologías de Gasificación de Biomasa Tabla 26 Resumen de las Tecnologías de Conversión Restantes Tabla A1 Parámetros de Ejecución del Modelo de Cosecha Tabla A1 Resultados Claves La Victoria Tabla A3 Resultados Claves El Brillante Tabla A4 Resultados Claves Pueblo Nuevo ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 8

9 1. Resumen Ejecutivo Contexto del Proyecto La ciudad de El Salto, Durango, México está rodeada por los bosques de la Sierra Madre Occidental. Tiene un sector industrial basado en la producción de madera proveniente de bosques de propiedad privada y social (ejidos). Una investigación realizada por The Pembina Institute en 2007, indicó que podrían existir residuos de la serrería disponibles y adecuados para la generación de energía a partir de la biomasa. México ha puesto énfasis en la generación de la energía renovable, bajo su Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética (LAERFTE) del Un énfasis continental en la energía renovable es reconocido por un grupo más grande que incluye México, los EUA, y Canadá y en el Grupo de Trabajo sobre Energía de América del Norte (NAEWG). Los objetivos del NAEWG son el promover la comunicación y cooperación entre los gobiernos y los sectores energéticos de los tres países en asuntos de interés común y el mejorar el comercio y las interconexiones de energía en América del Norte, conforme con el objetivo de desarrollo sustentable, para beneficio de las partes. Este estudio, financiado por los gobiernos de México y Canadá, cumple con los objetivos del NAEWG, y analiza el potencial para importar las tecnologías del manejo forestal y de la energía renovable para establecer un nuevo suministro de energía renovable en el área de El Salto. El estudio fue conducido por la empresa The Carbon Basis Company Ltd., con apoyo técnico del Instituto Tecnológico de El Salto, The Pembina Institute e IsoGis Corp. El estudio incorpora diferentes aspectos como el análisis del potencial de crecimiento forestal, un análisis del potencial para la generación de energía a partir de biomasa y descripción de las opciones de tecnología, así como un análisis del potencial para reducciones de gas de efecto invernadero (GEI) que podrían resultar reconociendo el manejo excepcional del ecosistema forestal y el desplazamiento de combustibles fósiles ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 9

10 para la generación de energía hoy en día. Había una exigencia de desplegar la tecnología canadiense donde posible, lo cual implicó el uso del modelo de carbono forestal CFS-CBM3 de los Servicios Forestales Canadienses y WoodStock un modelo canadiense para la optimización del crecimiento forestal. Análisis de los Productos Forestales El análisis de la producción forestal requirió el uso de datos de inventarios forestales de tres ejidos y posteriormente la compilación de estos datos para llevar a cabo el modelado del crecimiento forestal y el carbono con WoodStock. Se analizaron tres escenarios de crecimiento con proyección a 100 años; una evaluación del efecto de las prácticas de la línea base, una exposición del impacto potencial de retrasar la corta de regeneración 40 años adicionales y un análisis del impacto de retrasar el primer aclareo comercial. El análisis fue limitado por falta de algunos datos, pero el efecto de optimización aparece cuando el modelo ilustra un aumento de cosecha posible del 10 por ciento sobre prácticas de línea base a una cosecha anual total de 229,000 metros cúbicos. El escenario para retrasar la corta de regeneración no mostró un aumento potencial en el nivel de cosecha, pero un aumento del 10 por ciento adicional puede ser posible bajo el escenario que retrasa el primer aclareo comercial por 10 años. El análisis utilizó factores de conversión estándares dentro del modelo CFS-CBM3 para calcular la acumulación de biomasa forestal, eficiencia industrial y corrientes de los residuos de la industria. Los resultados son los siguientes: Indicador Volumen de Cosecha (Pino y Encino) Residuos de Cosecha Recuperables Residuos de Aserradero Recuperables (aserrín y leña) Referencia Línea Base del Programa de Manejo Promedio Mínimo Máximo 100 años 229,000 m 3 /año 55,000 t/año 31,000 t/año 201,000 m 3 /año 48,000 t/año 27,000 t/año 257,000 m 3 /año 68,000 t/año 38,000 t/año Escenario 2 - Retrasar el Primer Aclareo Comercial por 10 Años Promedio Mínimo Máximo 100 años 252,000 m 3 /año 62,000 t/año 34,000 t/año 204,000 m 3 /año 49,000 t/año 28,000 t/año 319,000 m 3 /año 95,000 t/año 52,000 t/año Reducciones de GEI Aumentos en las existencias de carbono en el total del sistema (año tras año) 46,000t CO 2 /año 21,000t C/año 40,000t CO 2 /año 8,000t C/año 57,000t CO 2 /año 40,000t C/año 52,000t CO 2 /año 23,000t C/año 42,000t CO 2 /año 0t C/año 80,000t CO 2 /año 41,000t C/año ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 10

11 Los residuos de cosecha son las puntas y las ramas del árbol y los residuos de la industria son el aserrín y la leña. Las reducciones de GEI son posibles cuando el carbono se acumula en los productos construidos de madera y cuando los niveles de cosecha se mantienen debajo del potencial optimizado, y así, permite una acumulación de la biomasa arbolada que conserva el carbono. La ejecución del siguiente paso para comercializar las compensaciones de GEI forestales requerirá actualizar los datos de inventarios forestales y luego realizar un análisis independiente para cada ejido. La determinación del potencial de compensación de GEI para el desplazamiento de combustible fósil depende de la selección de tecnología especifica de generación. Producción de Energía a Partir de Biomasa El estudio incluyó una exploración de tecnologías de producción de energía termal y/o eléctrica a partir de biomasa. Expresamente, el enfoque estaba en tecnologías con capacidad entre 1 MW hasta 15 MW (adecuado de suministrar la energía para 100,000 casas). Asumiendo eficiencias típicas de generación de electricidad, las cantidades de residuos recuperables de la cosecha podrían producir aproximadamente entre 4 MW y 6 MW de capacidad y entre 3 MW y 5 MW adicionales de capacidad por medio de los residuos recuperables del aserradero. La producción de electricidad y calor combinada podría casi duplicar estas capacidades de energía total. Una descripción de tecnologías de conversión de biomasa por combustión directa, gasificación y pirolisis es presentada en el informe de este estudio y éste es seguido de un análisis de las salidas de energía relevantes y tecnologías de generación. El análisis concluyente implica examinar los criterios de evaluación de selección de tecnología convenientes para El Salto y recomendaciones finales sobre un proceso de toma de decisiones. Las conclusiones excluyen ciertas opciones, incluso: quemadores a montón y tecnologías de combustión por suspensión. Modelo del Equilibrio Total del Carbono El informe incluye un análisis del efecto de emisiones de GEI con dos opciones de conversión de energía, incluyendo la instalación de una planta a base de calor combinado con electricidad y la instalación de una planta pirolisis. El procedimiento para analizar calor combinado con electricidad se basó en metodologías del Tratado de Kyoto para sistemas de energía de biomasa y encontró que los potenciales de reducción de GEI varían entre 43,000 y 60,000 toneladas de CO2 equivalente (tco2e) por año. Un segundo análisis fue emprendido para sistemas de pirolisis basados en el interés expresado por los ejidos. El análisis fue limitado, sin embargo, debido a muchas combinaciones posibles de salidas del pirolisis y por la limitación en los modelos del equilibrio sistemático del carbono. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 11

12 2. Introducción Madera, Biomasa y Carbono 2.1 Objetivo Este Informe de Evaluación de Madera, Biomasa y Carbono, Durango, México, es parte de un proyecto más amplio titulado Avanzando en la Producción de Energía de Biomasa: Evaluación de la Materia Prima y la Tecnología, Durango, México. Este informe cuantifica las posibles fuentes de materias primas de biomasa en los residuos de la cosecha y los desechos de los aserraderos del manejo forestal en tres ejidos en la región de El Salto del estado de Durango, México y también cuantifica las compensaciones de carbono que podrían hacerse de las prácticas del manejo forestal y la reducción de gases de efecto invernadero para el cambio a bioenergía en contraposición a los combustibles fósiles. La metodología y los resultados del análisis están resumidos en este informe. 2.2 Antecedentes El informe Evaluación del Potencial de Créditos para la Reducción de Emisiones en Durango, México, presentado por The Pembina Institute en 2007, identificó la importancia de los residuos de madera subutilizados en la zona. Por otra parte, se constató que los precios de la energía industrial son muy elevados (USD 0.20/kwh) y que los combustibles fósiles son el tipo de combustible dominante en la región. Adicionalmente, la investigación inicial encontró que los métodos de previsión de rendimiento y el crecimiento de los bosques son obsoletos y no han sido validados técnicamente, por lo que se pueden considerar poco confiables, especialmente si se usan para predecir materia prima para las inversiones de capital a largo plazo. ISOGIS Corp., The Pembina Institute, The Carbon Basis Company Ltd., y el Instituto Tecnológico de El Salto formaron un equipo de proyecto y han colaborado juntos para desarrollar un modelo forestal para tres ejidos que analiza el suministro de madera, materia prima de bioenergía, y las reservas de carbono a largo plazo. 2.3 Resumen Este informe incluye: Enfoque Metodología utilizada para desarrollar el modelo forestal incluyendo fuentes de datos, cálculos, hipótesis y formulación de modelos. Resultados de los Modelos Descripción y resumen de estadísticas de la ejecución del modelo de referencia y comparación con prescripciones existentes en los planes de manejo actuales. Diversos resultados son reportados por los ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 12

13 indicadores de la madera, los indicadores de biomasa, los indicadores del carbono, y los indicadores económicos. Escenarios de los Modelos se describen múltiples escenarios de los modelos y se resumen los resultados en comparación con el escenario de referencia. Los resultados de los diferentes escenarios son reportados por los indicadores de la madera, los indicadores de la biomasa, los indicadores de carbono, y los indicadores económicos. Conclusiones Resumen de las conclusiones del análisis y se clarifican las omisiones y limitaciones del estudio. 3. Enfoque Madera, Biomasa y Carbono 3.1 Descripción General Esta sección describe los procedimientos y fuentes de datos utilizados para desarrollar un modelo forestal para realizar un seguimiento de las reservas de madera, biomasa y carbono en el tiempo. 3.2 Métodos de Modelado Descripción del Suelo Forestal El proyecto se centra en tres ejidos, La Victoria, El Brillante, y Pueblo Nuevo en la región de El Salto, en el estado de Durango, México. Inicialmente Buenavista, San Pedro de Villa Corona, y La Victoria fueron los ejidos seleccionados para este proyecto. Sin embargo, debido a la disponibilidad de datos, El Brillante y Pueblo Nuevo fueron elegidos en lugar de Buenavista y San Pedro de Villa Corona. Los ejidos considerados en este informe se encuentran dentro de la cadena de montañas de la Sierra Madre Occidental que se extiende desde el sureste de Arizona hasta el sureste de México donde se une con la cadena de montañas de la Sierra Madre Oriental. La compleja historia geológica de la región se evidencia en su escabroso terreno montañoso, alto relieve, y cañones profundos. La Sierra Madre Occidental cuenta con algunos de las más ricas biodiversidades en cualquier lugar de América del Norte, y contiene aproximadamente dos tercios de la madera en pie en México. Veintitrés especies diferentes de pino y unas doscientas especies de encino residen dentro de la eco-región de la Sierra Madre Occidental. Muchas especies distintivas han ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 13

14 evolucionado en esta región como consecuencia de los accidentes geográficos, la altitud, temperatura y las precipitaciones (Kennedy, 2008) Descripción de la Vegetación Hay seis tipos principales de vegetación reconocidos en la zona ecológica de la Sierra Madre Occidental. Estos incluyen: Bosques de Pino Bosques de Pino-Encino Bosques Tropicales Estacionalmente Secos Matorrales Xerófilos Pastizales Los tipos de bosques de los tres ejidos como se describe en sus planes de manejo son: bosque de Pino, Bosque Mixto de Pino y Encino, y Bosque Mixto de Encino y Pino (Fig. 1). Figura 1 Composición del tipo de bosque ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 14

15 El pino es la especie dominante en los tres ejidos como se muestra en la Figura 2. Pueblo Nuevo tiene una composición más alta de encino en comparación con La Victoria y El Brillante. Figura 2 Composición de especies promedio Perturbaciones Las principales perturbaciones naturales en la región son los incendios forestales y las plagas (Dendroctus mexicanus, Arceuthobium vaginatum y Arceuthobium globosum). Esta región de México se caracteriza por los frecuentes incendios de baja intensidad que se repiten de 4 a 9 años (Fule y Covington, 1997). Estos incendios afectan principalmente la vegetación herbácea y raras veces las copas de árboles vivos lo que hace difícil determinar los tamaños y las extensiones históricas de los incendios (Fule y Covington, 1997). La principal perturbación humana en esta región es la recolección de productos del bosque, así como la deforestación (>2% de la superficie) para el cultivo de alimentos. La extracción forestal ha tenido lugar en la región desde 1890 cuando el primer contrato de arrendamiento forestal fue otorgado por el gobierno federal. Desde 1920 la extracción forestal ha sido el pilar de la economía en la región de Durango. Según lo decidido por el equipo del proyecto, a los efectos de este análisis, la perturbación natural no se incluyó. Un análisis de riesgo completo, asociado con los disturbios naturales, está más allá del alcance de este proyecto. Un análisis futuro podrá hacerse para examinar para examinar los efectos del fuego y otras perturbaciones naturales en el suministro de madera, la biomasa y las reservas de carbono de los bosques. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 15

16 Clasificación de Uso de Suelo A cada zona en los tres ejidos le ha sido asignada una categoría y una sub-categoría en sus planes de manejo de acuerdo con el Apéndice R1. Las cinco principales categorías de uso de suelo según se describe en el plan de manejo son: Conservación y aprovechamiento restringido: incluye franjas de protección a cuerpos de agua y caminos, áreas de protección de la flora y fauna, zonas de protección del hábitat, superficies con pendientes mayores al 100%, altitud mayor a 3000 m y otras áreas de conservación. Bosque Productivo: Áreas boscosas para el aprovechamiento de la madera Restauración: incluye áreas que han sido afectadas por fuego, erosión, plagas y otras perturbaciones relacionadas con el clima. Áreas Protegidas: superficies designadas por la normatividad ambiental para su protección. Otros Usos: incluye caminos, los cursos de agua, agricultura, infraestructura, etc. Tabla 1 Superficie de la categoría de uso de suelo para cada ejido según la descripción en sus planes de manejo Ejido La Victoria El Brillante Pueblo Nuevo Categoría de Uso de Porcentaje de Superficie (ha) Suelo superficie Conservación % Bosque Productivo 7, % Restauración % Áreas Protegidas % Otros Usos 2, % Total 10, % Conservación % Bosque Productivo 6, % Restauración 1, % Áreas Protegidas % Otros Usos % Total 9, % Conservación 20, % Bosque Productivo 53, % Restauración % Áreas Protegidas % Otros Usos 166, % Total 240, % La superficie de bosque productivo está incluida en el análisis del modelo para suministro de madera del bosque. Superficies boscosas adicionales en otras categorías de uso de suelo están incluidas en el modelo para reservas de carbono. La superficie ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 16

17 restante sin inventario forestal (Restauración, Áreas Protegidas y Otros Usos) no está incluida en este análisis. En Pueblo Nuevo sólo el 80% de la superficie clasificada como Bosque Productivo tiene inventario forestal y asignaciones de regímenes de manejo de acuerdo con los datos del plan de manejo suministrado para este análisis. El 20% restante de Bosque Productivo no está incluido en el análisis (madera de bosque, biomasa y reservas de carbono) debido a la naturaleza desconocida de estos rodales Regímenes de Manejo Forestal Hay dos alternativas para el manejo de la superficie del bosque productivo en los tres ejidos como se describe en los planes de manejo y en Vargas-Larreta et al (en preparación). La alternativa de manejo de rodales incoetáneos es el Método Mexicano de Ordenamiento de Bosques Irregulares (MMOBI) y el método para rodales coetáneos es el Método de Desarrollo Silvícola (MDS). El MMOBI es un sistema forestal de cubierta continua caracterizado por una extracción selectiva periódica en intervalos cortos (mínimo 10 años entre cortas). El aclareo selectivo es por lo alto eliminando los árboles que han alcanzado su turno. No existe una edad del rodal verdaderamente definida. Se supone que las tasas de crecimiento son constantes y la intensidad de la cosecha no puede ser más que el crecimiento del rodal. MDS es un sistema de manejo para rodales coetáneos con una rotación de 60 años, aunque en algunas regiones puede ser mayor. Se caracteriza por tres o cuatro aclareos por los bajo a intervalos de 10 años seguidos por una corta de regeneración que deja un porcentaje de árboles como árboles semilleros. 10 años después de la corta de regeneración, se aplica una corta de liberación, eliminando el volumen residual y raleando de manera pre-comercial la regeneración. Tabla 2 Programa de Tratamiento para el régimen de manejo MDS (Plan de Manejo) Edad (años) Tratamiento 10 Corte de Liberación y aclareo Precomercial 20 Primer aclareo 30 Segundo aclareo 40 Tercer aclareo 50 Cuarto aclareo 60 Corta de Regeneración Los regímenes de manejo para los rodales son seleccionados basándose en las características del rodal incluyendo pendiente, índice de sitio, la composición de especies, índice de densidad del rodal y edad (Memoria general del programa de manejo ejido La Victoria). Un régimen de manejo para la superficie de bosque productivo ha sido asignado a cada rodal de acuerdo con el apéndice R7B de los planes de manejo. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 17

18 Figura 3 Hectáreas de bosque productivo por régimen de manejo (Programa de Manejo) Clase de Índice de Sitio Los rodales fueron asignados a una de las cuatro clases de índice de sitio para crecimiento y rendimiento basado en su índice de sitio listado en la tabla 6B del plan de manejo forestal. Las clases de índice de sitio son como sigue: Índice de Sitio Clase 10: Índice de Sitio <12.5 Índice de Sitio Clase 15: Índice de Sitio >12.5 e Índice de Sitio <17.5 Índice de Sitio Clase 20: Índice de Sitio >17.5 e Índice de Sitio <22.5 Índice de Sitio Clase 25: Índice de Sitio > Crecimiento y Rendimiento del Bosque Las curvas de rendimiento comercial de las especies de pino y de encino por clase de índice de sitio (10, 15, 20, 25), fueron elaboradas por el Instituto Tecnológico de El Salto. Se asume que estos volúmenes comerciales representan el 90% del volumen bruto de madera de pino y el 70% del volumen bruto de madera de encino (Instituto Tecnológico de El Salto). Tabla 3 Normas de utilización de los árboles (Instituto Tecnológico de El Salto) Especie Fuste comerciable Extremo superior No Comerciable Madera de pino 90% 10% Madera de encino 70% 30% No se han proporcionado normas de utilización de los árboles detalladas para este análisis. Se asume que los índices de comercialización son una media de todas las clases de edad. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 18

19 Figura 4 Curvas de rendimiento comercial por clase de índice de sitio proporcionadas por el Instituto Tecnológico de El Salto. MADERA BLANDA (m 3 /ha) MADERA DURA (m 3 /ha) Clases de Edad (Años) Clases de Edad (Años) Edad SI_10 (m3/ha) SI_15 (m3/ha) SI_20 (m3/ha) SI_25 (m3/ha) Edad SI_10 (m3/ha) SI_15 (m3/ha) SI_20 (m3/ha) SI_25 (m3/ha) Las curvas de rendimiento por tratamiento fueron desarrolladas basadas en las curvas de crecimiento y rendimiento mostradas arriba y las prescripciones detalladas en los planes de manejo. Las intensidades de cosecha y respuestas de crecimiento posteriores al tratamiento se basan en aquellos que describe Vargas Larreta el al (en preparación). Este artículo contiene intensidades de cosecha y respuestas de crecimiento para el índice ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 19

20 de sitio 15 y el índice de sitio 20. Para este análisis las intensidades de cosecha y respuestas de crecimiento para el índice de sitio 15 también se aplicaron para el índice de sitio 10 y las intensidades de cosecha y respuestas de crecimiento para el índice de sitio 20 también se aplicaron para el índice de sitio 25. Las curvas de tratamiento resultantes para pino y encino se muestran abajo. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 20

21 Figura 5 Curvas de crecimiento y rendimiento para madera blanda MDS MADERA BLANDA MDS ÍNDICE DE SITIO 10 (m 3 /ha) MADERA BLANDA MDS ÍNDICE DE SITIO 15 (m 3 /ha) 1 st Thin 2 nd Thin 3 rd Thin 4 th Corta de Reneración Corta de Liberación Edad (Años) MADERA BLANDA MDS ÍNDICE DE SITIO 20 (m 3 /ha) Edad (Años) MADERA BLANDA MDS ÍNDICE DE SITIO 25 (m 3 /ha) Edad (Años) Edad (Años) Para el MMOBI el incremento corriente (Vargas-Larreta et. al,) es igual al incremento anual a la edad de 40 en las curvas de rendimiento comercial. 40 años de edad fue utilizado como el volumen inicial de este régimen de manejo. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 21

22 Figura 6 Curvas de crecimiento y rendimiento para madera blanda MMOBI MADERA BLANDA MMIFR ÍNDICE DE SITIO 10 (m 3 /ha) MADERA BLANDA MMIFR ÍNDICE DE SITIO 15 (m 3 /ha) Edad (Años) MADERA BLANDA MMIFR ÍNDICE DE SITIO 20 (m 3 /ha) Edad (Años) MADERA BLANDA MMIFR ÍNDICE DE SITIO 25 (m 3 /ha) Edad (Años) Edad (Años) El área de bosque productivo seguirá el crecimiento y rendimiento de su régimen de manejo respectivo. Se supone que el área forestal adicional fuera del área de bosque productivo no tiene historia de perturbación y sigue el patrón de crecimiento de las curvas de rendimiento comercial en la figura Procedimientos para el Cálculo de la Biomasa y el Carbono Biomasa Se desarrollaron curvas de rendimiento de la biomasa para las curvas de rendimiento de pino y encino por clase de índice de sitio para cada uno de los regímenes de manejo por componentes del árbol (ramas / follaje y fuste). Los datos individuales de árboles y lotes no están disponibles para este análisis, por lo que el equipo del proyecto utilizó los valores medios de DAP por clase de edad calculada utilizando una relación diámetro / edad obtenida de los programas de manejo, la cual es la misma para los tres ejidos: ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 22

23 Ln(edad)=b 0 +b 1 *Ln(DAP) Donde: Edad = edad (años) DAP = diámetro a la altura del pecho (cm) Ln = logaritmo natural b 0 = b 1 = La biomasa a nivel de los árboles fue estimada para cada clase de edad (calculada anteriormente) con la ecuación alométrica y coeficientes tomados de Navar (2009). Y = a*(dap) b Donde: Y: biomasa (kg) de componentes del árbol DAP = diámetro a la altura del pecho (cm) a.b: parámetros estadísticos por componente de árbol Parámetros estadísticos de Pinus durangensis fueron utilizados para los cálculos de biomasa de las especies de pino y parámetros estadísticos de Querqus spp fueron utilizados para el cálculo de la biomasa de las especies de encino. Tabla 4 Parámetros de la Ecuación de la Biomasa (Návar 2009) Pino Encino Componente del árbol a b a b Fuste Ramas y follaje Los resultados produjeron una estimación de biomasa a nivel de árbol (kg/árbol) para cada clase de edad. Para expandir la biomasa a una estimación a nivel de rodal para cada clase de edad (kg/ha), se calculó un factor de expansión (árboles/ha). La biomasa a nivel de árbol fue convertida a volumen a nivel de árbol (m3) La biomasa a nivel de árbol se convirtió en volumen a nivel de árbol (m3) dividiendo la biomasa por el peso específico. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 23

24 Tabla 5 Peso Específico por Especies (Návar, 2009) Especie Peso específico (g/cm3) Pinus duragensis 0.46 Quercus spp 0.64 El volumen comercial del rodal que se describe en la Figura 4 se dividió por el volumen del árbol calculado (multiplicado por el factor de utilización) para cada clase de edad para calcular el número de árboles por hectárea. La biomasa por árbol fue entonces multiplicada por el número de árboles por hectárea para calcular las estimaciones de biomasa a nivel de rodal. Un procedimiento secundario para el cálculo de la biomasa comercial se calculó multiplicando el volumen comercial por la gravedad específica. Los resultados se encontraron dentro del 10% de los cálculos previos para la biomasa Carbono El carbono de la biomasa viva en pie fue calculado utilizando la relación de la biomasa con el carbono de 0.5 como se define en el Modelo de Presupuesto de Carbono del Sector Forestal Canadiense (CBM-CFS3). Se crearon curvas de carbono para cada una de las curvas de índice de sitio del régimen de manejo aplicando la relación de la biomasa con el carbón a las curvas de rendimiento de la biomasa Reservorios de Biomasa y Carbono Reservorios en Bosques La siguiente tabla enumera los potenciales reservorios de carbono en bosques de acuerdo con los protocolos de Climate Action Reserve. En este análisis, solo se incluyeron reservorios de biomasa viva en pie. A los propósitos de este análisis el reservorio de biomasa viva en pie ha sido subdividido en sub reservorios como se indica en la tabla. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 24

25 Tabla 6 Reservorios del Carbono en Bosques de Climate Action Reserve Incluidos en este Análisis Categoría Reservorio de C Incluye Biomasa Viva Biomasa muerta in situ En pie vivo Arbustos y Sotobosque Herbáceo En pie muerto Madera Muerta Tendida Basura Sí: Ramas / follaje, copas no comerciables, fuste comerciable No: Ningún inventario disponible No: Ningún inventario disponible No: Ningún inventario disponible No: Ningún inventario disponible Suelo Suelo No Reservorios en Productos Forestales La madera de los reservorios de fuste comercial retirados del bosque en la tala es transferida a reservorios de productos forestales en base a la siguiente utilización del aserradero: Tabla 7 Utilización del Aserradero (Vargas-Larreta, 2009) Producto Forestal Porcentaje del volumen (Pino) Porcentaje del volumen (encino) Madera 60% 52% Cajón / fruta 6% 0% Chajal palos de escoba Leña 24% 40% Aserrín 10% 8% Se supone que la utilización del aserradero permanecerá constante durante el horizonte de la planificación y para cada rodal tratado en el modelo. La utilización real del aserradero puede variar en función a las demandas del mercado y el tamaño de la pieza cosechada. Las existencias de carbono transferidas a los reservorios de productos forestales son almacenadas a una tasa de atenuación de acuerdo a la tabla siguiente. Se supone que la desintegración del carbono es una función lineal decreciente. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 25

26 Tabla 8 Almacenamiento del Carbono a Largo Plazo en Productos de Madera Categoría del Producto Forestal Factor de almacenamiento promedio de 100 años para el Carbono Madera de pino Madera de encino Caja para empaque de madera de pinoblanda 2 Leña 3 0 Aserrín 3 0 Bioenergía Reservorios en la Bioenergía Las ramas / follaje y copas no comerciables que son el resultado de las actividades de cosecha son una fuente potencial de reservorios de bioenergía. Para este análisis, el equipo de proyecto asume que 90% de material en estos reservorios es recuperable para bioenergía. El aserrín producido como desecho de aserradero también es considerado una fuente potencial de bioenergía y cualquier resto de leña que no se venda para uso doméstico es una fuente de bioenergía Reservorios en la Reducción de Gas de Efecto Invernadero El análisis preliminar indica que 1 tonelada de biomasa quemada a través de un sistema de gasificación de biomasa podría producir 0.54 tonelada equivalente de CO 2 (tco2e) de reducción de emisiones (The Pembina Institute). ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 26

27 Resumen de Reservorios de Biomasa y Carbono El siguiente diagrama muestra el flujo de volumen, biomasa y las reservas de carbono de los bosques a los productos para los reservorios que se definen en este proyecto. Figura 7 Flujo de Volumen, Biomasa y Carbono entre Reservorios de los Bosques y En los Productos Bosque Ramas / Hojas Ramas Vivas Volumenes: Blanda:10% Dura: 30% Bole (Volumen Comercial) Blanda: 90% Dura: 70% Después de la Cosecha 10% No Recuperable 10% 90% 90% Productos Bio-energía Productos de la Industria (Porcentaje del volumen comercial) Madera Blanda: 60% Dura: 52% Leña Blanda: 24% Dura: 40% Uso en Hogar Cajas Blanda: 6% Dura: 0% Aserrín Blanda: 10% Dura: 8% Restante no se usa en el hogar Modelos de Suministro de Madera, Biomasa y Carbono Se ha desarrollado un modelo forestal para los tres ejidos utilizando el software de Remsoft Spatial Woodstock. La base de las tierras forestales, las curvas de rendimiento y regímenes de manejo son todas entradas al modelo. El modelo optimiza un valor deseado (por ejemplo volumen de cosecha) basado en las entradas opciones de tratamiento disponibles sujeto a cualquier restricción. Varias salidas son creadas del modelo para reportar los indicadores de madera, biomasa, carbono, e indicadores económicos. Para este informe, los resultados se presentan para los tres ejidos combinados. Las salidas del modelo resumidas en este informe se enumeran en la siguiente tabla. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 27

28 Tabla 9 Salidas del Modelo Resumidas en este Informe Categoría del Indicador Salida del Modelo Madera Total de Existencias (inventario permanente total y sin limitaciones operativas) Volumen anual cosechado por especie (madera blanda y dura) Volumen anual cosechado por régimen de manejo Área anual cosechada por régimen de manejo Biomasa Existencias de biomasa forestal Biomasa residual de cosecha forestal anual (total y neto de reembolso) Existencia anual de biomasa de residuos de aserradero Carbono Existencias de carbono vivo en pie sobre el suelo forestal Existencias de carbono de productos de carbono Existencias de carbono del sistema total Cambio anual en existencias de carbono Reducciones de GEI al cambiar de combustibles fósiles a bioenergía Económico Valor bruto de productos de Madera (real y con descuento) Valor bruto de existencias de biomasa (real y con descuento Valor bruto de la electricidad (real y con descuento Valor bruto de las reducciones de GEI (real y con descuento) Se debe tener en cuenta que todos los indicadores económicos son ingresos sin considerar costos (e.g. costos de cosecha, costos de carretera, costos de manejo, costos de aserradero, el costo de la comercialización de compensaciones, etc.). Este modelo no tiene en cuenta la capacidad del aserradero ni la capacidad de las instalaciones de bioenergía. Se supone que todo el volumen de la madera recuperable y los residuos recuperables para la bioenergía se utilizan plenamente. Los valores de los productos utilizados para los indicadores económicos en este análisis están enumerados en la tabla a continuación: ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 28

29 Tabla 10 Precios de los Productos Utilizados para los Indicadores Económicos Producto Valor Fuente Madera 63 Euros/m 3 ~ $93/m 3 Vargas-Larreta, B., Corral-Rivas, J., Rojo- Alboreca A. Productos de Madera secundarios (cajones, cajas de fruta, palos de escoba) $10/m 3 Presunción del equipo de proyecto Leña $5/camioneta ~ $6.25/m 3 Instituto Tecnológico de Materia prima de bioenergía (vendida a un centro de bioenergía) Carbono (equivalente a CO 2 ) Electricidad vendida de una instalación de bioenergía $10/tonelada $10/t, $15/t, $20/t,$25/t, $30/t 1MW=7720t biomasa 1MW=8,320,000 KWH $0.10 KWH El Salto Bioenergy Knowledge Center Analizaron los puntos de precio The Pembina Institute Sólo las compensaciones de carbono de las reducciones de gases de efecto invernadero se avalúan en este análisis. Los cambios en las existencias de carbono del bosque y de los productos forestales también se presentan, sin embargo, un análisis adicional es necesario para determinar la elegibilidad para compensación de carbono (normas de adicionalidad, etc.). Los indicadores ecológicos y sociales adicionales no fueron incluidos en el alcance de este proyecto. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 29

30 3.3 Fuentes de Datos Tabla 11 Recursos Utilizados e Información Recolectada de estos Recursos Recursos mencionados Kennedy,M Assessment of Potential for Emission Reduction Credits in Durango, Mexico. The Pembina Institute Climate Action Reserve, Forest Project Protocol, Final Draft, Version 3.0, Agosto 4, 2009 Fule, P. Z. and Covington, W. W., Fire regimes and forest structure in the Sierra Madre Occidental, Durango, Mexico. Acta Botánica Mexicana, Noviembre, Número 041, Instituto de Ecología A. C., Patzcuaro, Mexico, pp Návar, J Allometric equations for tree species and carbon stocks for forests of northwestern Mexico Vargas-Larreta, B Coeficiente de aserrío para el centro de almacenamiento y transformación de materias primas forestales del ejido La Victoria. Reporte técnico Vargas-Larreta, B., Corral-Rivas, J., Rojo Alboreca, A. Silvicultural and economic analysis of the transformation of uneven-aged to even-aged mixed forest strands in northwestern Mexico (en preparación) Programa de Manejo Forestal : La Victoria Programa de Manejo Forestal : El Brillante Programa de Manejo Forestal : Pueblo Nuevo Instituto Tecnológico de El Salto Bioenergy Knowledge Centre. Potential value of forest residue recovery. Retrieved online at: can benefit/forestowners/bioenergyopportunity/ Potentialvalueofforestresiduerecovery/tabid/133/Default.aspx The Pembina Institute Información utilizada Descripción del suelo del bosque Factor de almacenamiento del carbon de 100 años promedio Lista de reservorios de carbono Historia de las perturbaciones del fuego para Durango, México. Ecuaciones alométricas y parámetros estadísticos Peso específico por especie de árbol Distribución de productos en la transformación de la materia prima Definiciones y descripciones de regímenes de manejo, Valor de la madera Inventario de la vegetación Clasificación de uso de la tierra Regímenes de manejo prescritos Índice de sitio Inventario de la vegetación Clasificación de uso de la tierra Regímenes de manejo prescritos Índice de sitio Inventario de la vegetación Clasificación de uso de la tierra Regímenes de manejo prescritos Índice de sitio Normas de utilización de árboles Curvas de rendimiento comerciable por clase de índice de sitio Valor de la leña Demanda de leña para El Salto Aproximadamente $10/tonelada de residuos forestales 1 tonelada de biomasa =0.54CO 2 eq de reducción de emisiones Conversión de biomasa a energía Ingresos de la electricidad ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 30

31 4. Resultados de los Modelos 4.1 Descripción General Esta sección describe los resultados de los modelo y los resultados de referencia que se utilizan para la comparación de los escenarios. El escenario de referencia se establece a la aproximación de los escenarios actuales de manejo y los resultados de los ejidos. Los rodales han sido asignados a un régimen de manejo de acuerdo con la tabla 7ª de los planes de manejo como se describe en la Sección 2. Se asume que los rodales no cambiarán de régimen de manejo durante el horizonte de la planificación. También se supone que no hay perturbaciones naturales o antropogénicas y por lo tanto la superficie forestal productiva sigue siendo la misma a través del tiempo. Tabla 12 Parámetros de Ejecución del Modelo de Cosecha del Escenario de Referencia Parámetro de Control Objetivo Unidad de la cosecha Horizonte de planificación Regímenes de manejo Edad de la cosecha Restricción de flujo de la cosecha Deducciones de desecho Configuración de parámetros Maximizar el volumen de la cosecha total La Victoria, El Brillante, Pueblo Nuevo 100 años MDS MMOBI MDS Corte de Liberación 10 años 1er aclareo 20 años 2º aclareo 30 años 3er aclareo 40 años 4º aclareo -50 años Corta de Regeneración 60 años MMIFR Corta selectiva cada 10 años Ninguna Ninguna Los planes de manejo actuales calculan volúmenes de cosecha de madera anuales para un período de 10 años. Basado en la estructura de clase de edad y cambios en el incremento de los rodales, los volúmenes de cosecha calculados fluctuarán de un período a otro. Por lo tanto, en el escenario de referencia, no se utilizó ninguna restricción de flujo de la cosecha. 4.2 Resultados Clave La siguiente tabla destaca algunos de los resultados claves del escenario de referencia. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 31

32 Tabla 13 Resultados Claves - Escenario de Referencia Indicador Promedio de 100 años Mínimo Máximo Volumen Total de Cosecha (Madera dura 229,000m 3 /año 201,000m 3 /año 257,000m 3 /año y blanda) Residuos de Cosecha Recuperables 55,000 toneladas/año 48,000 toneladas/año 68,000 toneladas/año Desecho recuperable de aserradero (aserrín 31,000 toneladas/año 27,000 toneladas/año 38,000 toneladas/año y leña) Reducciones de GEI 46,000t CO 2 /año 40,000t CO 2 /año 57,000t CO 2 /año Aumentos en las existencias de carbono en el total del sistema (año tras año) 21,000t C/año 8,000t C/año 40,000t C/año En comparación con los planes de manejo actuales, el volumen de cosecha del promedio de 100 años es más alto que los volúmenes indicados en los planes de manejo actuales (~10%). Los planes de manejo utilizan inventarios detallados a nivel de subrodales para calcular la intensidad de la cosecha basada en los incrementos de crecimiento actuales para cada unidad de manejo. El escenario de referencia está desarrollado a un nivel estratégico, a largo plazo con curvas de rendimiento más amplias a nivel de los bosques para toda la superficie valuada. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 32

33 4.3 Indicadores Forestales EXISTENCIAS REALES TOTAL (m 3 ) La estrategia es diseñada para mantener un volumen equilibrado tanto de maderas blandas (pino) como de maderas duras (roble) durante el período de 100 años modelado. VOLUMEN COSECHADO (m 3/ /Año) Los picos en el volumen de cosecha de maderas blandas reflejan la estrategia cortante MDS donde las cortas de liberación y de regeneración se usan para equilibrar el crecimiento para mantener el volumen total durante el período de 100 años. Los dos picos aparecen en muchos gráficos que siguen. VOLUMEN COSECHADO POR MÉTODO (m 3/ /Año) Los dos picos en el volumen reflejan el modelo cortante MDS mientras que el MMIFR es mas constante. ÁREA COSECHADA POR MÉTODO (ha) Un sistema de control de corte a base de área es usado tanto para MMIFR como para MDS, y es reflejado con la cosecha de área consistente durante el período modelado. ISOGIS Corp The Pembina Institute Instituto Tecnológico de El Salto The Carbon Basis Company Ltd. 33