Aplicación de cenizas de caldera de biomasa a sistemas forestales. Efectos ecotoxicológicos Ander Arias-González 1 Nahia Gartzia-Bengoetxea 1, Pedro Albizu 2 1 NEIKER-Tecnalia. Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario 2 Central Forestal S.A. Grupo Smurfit Kappa 13 de Junio de 2013. Vitoria-Gasteiz
Contexto Energético Global Entorno energético en el horizonte 2020 CAPV En 2011 las energías renovables supusieron el 6% de la producción de energía. Coincide con Tasa de Autoabastecimiento. t i t En 2011, un 64% de la energía renovable producida proviene de la combustión de biomasa Europa 20-20-20 Reducción de un 20% el consumo de energía primaria de la Unión Reducción de un 20% las emisiones de gases de efecto invernadero Aumento de la contribución de las energías renovables al 20% del consumo
las previsiones indican una demanda creciente de la biomasa forestal para la producción energética Energía eléctrica a partir de biomasa mediante sistemas de cogeneración Energía térmica a partir de biomasa producto de esta combustión se generan grandes cantidades de ceniza
Razones para reciclar las cenizas Las plantaciones necesitan fertilizante El Cambio Climático debe ser mitigado y además, hay que adaptarse a él El vertido de residuos en vertederos debe ser reducido El objetivo es: conocer los posibles efectos toxicológicos que el producto pudiera tener sobre el medio ambiente así como su posible uso y valorización como fertilizante forestal sobre una plantación de Pinus radiata sometidaala aplicación del mismo en diferentes dosis y su comparación con la ausencia de fertilización
caracterización química de las cenizas Macro y micronutrientes y metales pesados Julio 2011 Enero 2012 CANTIDAD MÍNIMA EN LA CENIZA (G/KG SECO) CANTIDAD MÁXIMA EN LA CENIZA (MG/KG SECO) C (%) 6,10 30,90 <10% P (g/kg) 1,26 2,80 10 Ca (g/kg) 47,08 62,58 125 Mg (g/kg) 3,22 5,51 20 Na (g/kg) 202 2,02 471 4,71 K (g/kg) 13,47 23,86 30 Al (g/kg) 37,75 38,53 Cu (mg/kg) 38,9 55,90 400 Zn (mg/kg) 223,6 354,70 1 7000 Fe (mg/kg) 19619 16133 Mn (mg/kg) 682,7 1032,20 Cd (mg/kg) 2,12 2,88 30 Pb (mg/kg) 24,22 39,79 300 Cr (mg/kg) 172,0 36,97 100 Ni (mg/kg) 82,9 18,86 70
caracterización ecotoxicológica de las cenizas caracterización física de las cenizas ceniza 1:16 < 10% NO TÓXICA
movilización de elementos en el suelo Los elementos incorporados al suelo pueden movilizarse a las aguas superficiales o subterráneas y afectar a la calidad del agua, perjudicando a su vez a las organismos vivos de aguas continentales.
movilización de elementos en el suelo
aplicación de las cenizas en campo 1 2 3
72 parcelas de estudio y 8 tratamientos 1) Sin aporte de ceniza o biochar 2) 4500 kg de ceniza por hectárea 3) 1500 kg de ceniza por hectárea 4) 4500 kg de ceniza más 200 kg de N por hectárea en forma de nitrato amónico. 5) 10000 kg de biochar por hectárea 6) 3500 kg de biochar por hectárea 7) 10000 kg de biochar por hectárea más 200 kg de N por hectárea en forma de nitrato amónico. 8) fertilizante biológico
Efectos en el suelo
Características del suelo
Resistencia a la penetración de un cono de 0,25 cm2 y humedad del suelo durante la primavera y verano en las parcelas estudiadas. Entre paréntesis se muestran las desviaciones típicas de los valores. Primavera verano RESISTEN. (kg Humedad (%) RESISTEN. (kg HUMEDAD cm -2 ) cm -2 ) (%) Control 38,9 (6,7) 26 (3) 49,8 (3,5) 15 (1) Ceniza 4,5 t/ha 38,9 (9,4) 26 (3) 49,0 (3,4) 14 (0) Ceniza 1.5 t/ha 40,8 (8,2) 22 (2) 47,9 (4,2) 19 (5) Ceniza 4.5 + 0.2N t/ha 41,5 (4,0) 26 (3) 52,2 (4,0) 14 (0) Carbono de la biomasa fúngica (CBF), carbono de la biomasa bacteriana (CBB) y la relación entre ambos para los diferentes tratamientos. Entre paréntesis se muestran las desviaciones típicas de los valores. cbf cbb cbf/cbb Control 1464(227) 462(96) 3.35(1.0) Ceniza 4.5 t/ha 1430(686) 608(130) 2.25(0.6) Ceniza 1.5 t/ha 1399(333) 699(80) 2.00(0.4) Ceniza 4.5 +0.2N t/ha 1294(139) 663(96) 2.11(0.5)
absorción por las plantas y los hongos Suelo ceniza 4.5 t/ha ceniza 1.5 t/ha ceniza 4.5 +0.2N t/ha P (g/kg) 4.16 4.55 4.62 4.45 Ca (g/kg) 0.37 0.77 0.76 2.09 Mg (g/kg) 0.61 0.78 0.61 0.62 Na (g/kg) 0.55 0.67 0.48 0.97 K (g/kg) 23.43 22.32 25.54 30.33 Al (g/kg) 0.27 0.58 1.16 1.29 Cu (mg/kg) 20.64 33.18 45.91 54.81 Zn (mg/kg) 118.31 135.55 103.49 210.75 Fe (mg/kg) 203.27 391.64 922.1 579.33 Mn (mg/kg) g) 31.32 47.08 44.14 69.58 Cd (mg/kg) 1.29 1.56 1.17 1.20 Pb (mg/kg) 0.75 1.31 1.47 2.99 Cr (mg/kg) 12.74 7.90 13.36 10.74 Ni (mg/kg) 6.48 3.03 5.61 4.75
absorción por las plantas y los hongos
Efecto fertilizante en Pinus radiata Fósforo Potasio Calcio Magnesio
Conclusiones Los estudios toxicológicos realizados permiten concluir que la ceniza de la caldera de biomasa estudiada se podría aplicar en plantaciones forestales de pino radiata sin perjuicio medioambiental. En el ensayo de campo no se advierten efectos fertilizantes significativos, sin embargo las parcelas con aplicación de ceniza 4.5 t/ha con y sin nitrógeno presentan mayores contenidos fósforo y magnesio. Los muestreos planificados para el año 2013 podrán determinar si esa tendencia se ratifica.
Agradecimientos A Carla Guillén Escriba, Ander Oses Orbegozo, Endika Navarro, así como, Eskerrik asko!! Contacto (agonzalez@neiker.net)