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“Cultivos forestales de corta rotación como materia prima para la generación
de Bioenergía”
Pablo Mena*, Eduardo Acuña, Jorge Cancino, Rafael Rubilar y Fernando Muñoz.
Dependencia de los combustibles fósiles
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
Aumento en la Acumulación de gases de efecto Invernadero
Fuentes de Energías Renovables
SolarEólica
GeotérmicaHidráulica
MarinaAtómicaBiomasa
Biomasa para la Producción de
Bioenergía
PROBLEMA OPORTUNIDAD
Tipo de Bioenergía
AgrícolaIndustrial Forestal Desechos Urbanos
Biomasa
Transporte (Biofuels)
Producción de Energía
(Electricidad)
Industrial(Calefacción)
Industria (Biorefinerias, Biomateriales)
Bioenergía
UTI
LIZA
CIÓ
NO
RIG
EN
• Bioenergía : “Energía que se obtiene de materia de origen biológico”.• Biomasa : “Material orgánico de origen biológico utilizado como combustible para la producción de
Energía”.
Residuos de CosechaLeña Cultivos Dendroenergéticos
Biomasa Forestal
Bioenergía de Cultivos de Corta RotaciónEscenario
Agencia Internacional de Energía 25% de la energíaprimaria de transporte en bioenergía(Smeets,Faaij,& Lewandowski, 2004).
Chile importa 75% Energía y Biomasa (28%)Energía primaria. Creciente demanda de biomasaen Chile (Calor + Pellets).
Producción de energía (biomasa/biocombustibles).
Plan estratégico 2030 Estrategia Dendroenergía(MINAGRI-CONAF, 2015) = 182.000 ha al 2030!
Según catastro de bioenergía 2013, se requieren5.988.668 m3 desde Coquimbo a Magallanes ==221.000 has. en 15 años.
https://portfolio.pebblepad.co.uk/cumbria/download.aspx?oid=50262&useroid=0&action=view
Características de los Cultivos Dendroenergéticos
1. Cortos turnos de rotación: 2 - 6 años.
2. Plantaciones establecidas en altas densidades:
>2.000 hasta 32.000 árboles ha-1.
3. 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. globulus10000 árboles ha-1
1. De fácil almacenaje sin pérdidas energéticas.
2. Ayuda a Reducir el consumo de Combustibles Fósiles.
3. Bajo costo de producción.
4. Es renovable y por lo tanto teóricamente inagotable.
5. Alta Acumulación de Biomasa. Edad (años)0 1 2 3 4 5 6 7
Biom
asa
Tota
l (To
n ha
-1)
0
20
40
60
80
100
120
140
Cultivo Dendroenergético
Cultivo Tradicional
Ventajas de los Cultivos Dendroenergéticos
119 Ton ha-1
55 Ton ha-1
116%
Fuente: Propia (Simulación 3PG para CD ySimulación MNS para CT)
Gereros Promisorias en el Mundo
Eucalyptus (5.3-29.3 Mg ha-1 año-1)
Populus(0.5-25.6 Mg ha-1 año-1)
Salix(0.8-20.3 Mg ha-1 año-1)
King et al. 2013
Promedio: 17.3
Promedio: 13.05
Promedio 10.55
¿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” silviculturalmentepero presentan alto potencial aislado o combinatorio.
• Acacia melanoxylon• Acacia dealbata• Populus sp. (clones)
• Otras opciones• Pawlonia• Miscanthus/ Switchgrass (Panicum)
1. Económicamente no competitivo Respecto otras fuentes fósiles.
2. Susceptible a plagas y enfermedades3. Competencia entre superficie destinada a cultivos
alimenticios vs cultivos energéticos.4. Desconocimiento combinación de usos múltiples5. 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
industria8. Equipo para establecimiento/cosecha
(no disponible/eficiencia)9. Limitaciones productivas?
Desventajas
• 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
Cuales son las mayores diferencias en manejo silviculturalpara cultivos dendroenergéticos
Experiencias en Manejo Extensivo (Sitios Marginales)
Especies: Acacia dealbata, A. melanoxylon, Eucalyptus camaldulensis, E. globulus yE. nitens (según sitio).Densidades 5.000, 7.500, 10.000 (Graníticos y Arenales)/15.000 (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
• Fertilización– Al inicio de la plantación– A los 30 meses
Xeralfs, 800 mm Pp (Granitico) Psaments, 1100 mm Pp (Arenales)
Estudios Manejo Extensivo (2007-2011)
Graníticos
Arenales
Vertisoles
Capacidad de Carga en Sitios MarginalesArenales
Graníticos
Arenales
Sandoval et al. 2013
Biomasa Acumulada Sitios MarginalesG
raníticosArenales
Sandoval et al. 2013
Sitios Manejados Extensivamente a los 48 meses (4 años)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
E. camaldulensis E. nitens E. globulus E. nitens
5000750010000
GRANITICO ARENALES
Biom
asa
(Mg
ha-1
)
NS
B BB
A
B
A A
A
A
AB AB
Particionamiento Biomasa Aérea para (densidad 7500 arb/ha)
Especie
A. melanoxilon
E. nitens
E. globulus
23 meses11 mesesARENALES GRANITICOS
23 meses11 meses
E. camaldulensis
Tiempo (meses)
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Árbo
les
ha-1
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
A. dealbataA. melanoxylonE. camaldulensisE. globulusE. nitens
Capacidad de Carga en Sitios VertisolesManejados Intensivamente
Crecimiento medio
Bio
mas
a (to
n ha
-1)
0
10
20
30
40
50
A. dealbataA. melanoxylonE. camaldulensisE. globulusE. nitens
DAT
(mm
)
0
10
20
30
40
50
60
70
Tiempo (meses)
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Altu
ra to
tal (
cm)
0
100
200
300
400
500
600
700
Crecimiento potencial
Tiempo (meses)
0 5 10 15 20 25 30 35 40
CrecimientoAcumulado en el TiempoVertisoles
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)
¿Es posible mejorar el rendimiento?
Consorcio Bioenercel
Estudios Nelder Modificados
PROYECTO FONDECYT 1140482“Sustainability of water and nutrient use in short rotation woody crops for bioenergy”
• 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)
¿Es posible mejorar más el rendimiento?
SitioTrumao
Alamo - Arenales + Fertirrigación Estival(3 años post-rebrote)
Eucalyptus - Arenales + Fertirrigación Estival(3 años post-rebrote)
Sitio Trumao (Evaluaciones a 5 años)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
A. dealbata5000 arb ha-1
A. dealbata15000 arb ha-1
E. globulus5000 arb ha-1
E. globulus15000 arb ha-1
Eg 5000 vs Eg 15000p-value=0.03
Full ModelSpecies p-value=0.643Stocking p-value=0.101
Arenales Fertirriego Estival (Evaluaciones a 3 años)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
E. globulus5000 arb ha-1
E. globulus10000 arb ha-1
P. euroamericana5000 arb ha-1
P. euroamericana10000 arb ha-1
PRINCIPALES IDEAS• Los Cultivos forestales de corta rotación como materia prima para la
generación de Bioenergia tienen el potencial para una altaproductividad la que requiere un manejo silvícola intensivo notradicional (riego + fertilización o fertirrigación), o la selección de sitiosde alta fertilidad y disponibilidad hídrica.
• Sitios marginales con manejo extensivo debe considerar opciones de:• Especies fijadoras de N combinadas• Menor densidad de plantación (2000-3000 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 deproductividad…. pestes, plagas y riesgos hídricos.
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