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Avances en la gestión sostenible de formaciones arbustivas y en el
aprovechamiento de su biomasaLuis Saúl Esteban Pascual
CEDER-CIEMATluis.esteban@ciemat.es
JORNADA DIVULGATIVA SOBRE EL GRUPO OPERATIVO ESENCIALCEDER-CIEMATLubia (Soria)
13 de septiembre de 2018
http://goesencial.info/
UNA REFLEXIÓN SOBRE LA BIOECONOMÍA
https://ec.europa.eu/research/bioeconomy/index.cfm?pg=policy
MATORRALES
CLASIFICACIÓN DE SUPERFICIES EN EL MAPA FORESTAL DE ESPAÑA MFE25
Fuente: MAPAMA
¿QUE SE ENTIENDE POR FORMACIONES ARBUSTIVAS?
UN MUNDO RICO Y DIVERSO DE FORMACIONES VEGETALES1. ARBUSTEDOS Y AGRUPACIONES AFINES
110 Setos, orlas, bardas, salcedas, galerías arbustivas etc., en disposicion frecuentemente linear 120 Bujedos 140 Manchas150 Cornicabrales (Pistacia terebinthus)160 Garrigas (matorrales pluriespecíficos calcícolas + termófilos)170 Coscojares + puros (Quercus coccifera) 180 Lentiscares/charnecales (Pistacia lentiscus)
101 Espinares subxerófilos y xerófilos (Hippophae rhamnoides, Rhamnus saxatilis, Rh. lycioides -éste no en área hiperárida-)
2. MATORRALES Y CUBIERTAS MIXTAS DE LEÑOSAS Y HERBÁCEAS210 Brezales, matorrales de Ericaceae y agrupaciones afines220 Jarales y matorrales de Cistáceas230 Mezcla de matorrales de leguminosas retamoideas240 Matorrales de leguminosas aulagoideas y afines250 Mezcla de matorrales de labiadas y "tomillares" (incluyendo estepas leñosas, pastizales leñosos y afines)260 Sabinares y enebrales rastreros270 Otros matorrales y cubiertas mixtas no intrazonales280 Matorrales y cubiertas hiperxerófilos/termoxerófilos, gipsófilos, halófilos, psammófilos y otros intrazonales
3. COMUNIDADES HERBÁCEAS Y PASTIZALES34 Espartizales (Stipa tenacissima, Lygeum spartum)
5. Otros50 Formación arbustiva sin especificar
Fuente: MAPAMA
¿A QUIEN LE INTERESA EL MATORRAL?
FUENTES: • Corine Land Cover (CLC, 2012).• FAO. Global Forest Resources Assessment. 2015.• Land Use and Cover Area frame Survey (LUCAS, 2012).
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
EU28 EL PT ES CY HR IT
(%)
PAIS
sup matorral/sup total pais (%)
CORINE
FAO
LUCAS
Según LUCAS:Seis países mediterráneos tienen más del 50% de los terrenos arbustivos de la UE28: 21 Mha
España tiene la mitad 10,6 Mha (20% de la superficie del país)
Al mismo tiempo…
El clima está cambiandoCALETAMIENTO LOBALSuben las temperaturasMás sequías y más intensas
El paisaje está cambiando: Desde sistemas aroforestales
Hacia matorrales seriales que colonizanantiguos usos agricolas y ganaderos
Consequencias…
ACUMULACIÓN DE BIOMASAcontinuidad de combustibleINTERFACES PELIGROSAS
Aumento de los GIFDesastres económicos y ecológicosPérdida de vidas humanasContaminaciónPérdida de suelos y contaminación de aguas
DINÁMICA ACTUAL EN EL MEDIO RURAL
Proliferación de formaciones vegetalescon estructuras contínuas y densas
9
MEGAINCENDIO Pedrógão Grande (PORTUGAL), junio 201764 vidas humanas53.000 hectares qumadas
El desbroce como ayuda para la adaptación al cambio climático
Marzo 2016, antes del desbroce Marzo 2016, después del desbroce Noviembre 2017
Ejemplo de tratamiento de desbroceCambio temporal de vegetación leñosa de estepas (Cistus laurifolius) por vegetación herbácea a base de gramíneas respetando espéciesarbóreas.
• La intensidad del fuego se vería muy reducida• Quercus Ilex es favorecida al eliminar competencia arbustiva• Aumenta el albedo en la época seca• Se ha obtenido un producto: biomasa.
11Fuente: MAGRAMA
GIF: EL BIERZO (Ponferrada): abril 2017 más de 2.000 hectareas quemadas
ESTADÍSTICAS INCENDIOS: ESPAÑA
Fuente: Mapama
Estado de la técnica de desbroce mecanizado y cosecha de matorral: empacadoras
Derecha, modelo acoplado a toma de fuerza de tractor ANDERSON BIOBALER WB 55
Modelo compacto Gyro-Trac BBS-XP.
Estado de la técnica de desbroce mecanizado y cosecha de matorral: trituradoras comerciales
Máquinas desbrozadoras trituradoras comerciales. Arriba, modelos acoplados a tractor. Debajo, dos modelos dotados de contenedor: izquierda, modelo AHWI BMH 480; derecha, modelo Serrat Oli Pack
Estado de la técnica de desbroce mecanizado y cosecha de matorral: trituradora prototipo
Desbrozadora trituradora (RETRABÍO) trabajando en brezales y escobonales
EL PROYECTO LIFE ENERBIOSCRUBjunio de 2014 – abril 2018
CUESTIONES
¿Qué sabemos sobre selvicultura de masas arbustivas en países mediterráneos?
¿Es sostenible el desbroce mecanizado de masas arbustivas? ¿Cómo? ¿Dónde? Cuando?
¿Es economicamente rentable el desbroce sólo con los productos que se generan: biomasa , pastos, esencias, setas, prevención?
¿Que calidad y comportmiento tiene la biomasa de matorral?
¿Cuales son las barreras no técnicas y como se pueden vencer?
Gracias al proyecto ENERBIOSCRUB sabemosmucho más pero es necesario seguir
trabajando
Cifras alcanzadas
• 137 hectáreas desbrozadas
• 1.628 toneladas obtenidas en 5 formaciones de matorraldiferentes
• Cinco zonas de trabajo. La biomasa obtenida se ha consumido en calderas situadas cerca de las zonas desbrozadas
RESULTADOS DESTACABLES
La cadena de valorización de la biomasa del matorral
1
23
4
Escoba (Genista cinerascens)
Estepar (Cistus laurifolius)
Brezo (Erica australis)
Tojar (Ulex europaeus) (1) (2)
(3) (4)
Acciones demostrativas
Rendimientos de la fase de desbroce-recolección
EQUIPO
RENDIMIENTO (t MS/h)
RENDIMIENTO (ha/h)
EFICIENCIA RECOLECCIÓN
(%)
MÍNIMO MÁXIMO MÍNIMO MÁXIMO MÍNIMO MÁXIMO
DESBROZADOR-ENFARDADOR (BIOBALER)
0,62 2,1 0,11 0,66 25 50
DESBROZADOR-TRITURADOR (RETRABÍO)
3,32 4,53 0,12 0,30 70 80
MS: materia seca
Logística de pacas: labores de saca
Logística de pacas: apilamiento en cargaderos
Logística de pacas: transporte
Logística de triturado: labores de saca
Logística de triturado: apilamiento en cargaderos
Logística de triturado: transporte
Almacenamiento a intemperie
Control de biomasa almacenada: • Arriba izquierda, pacas de jara en el CEDER. Arriba derecha, pacas de tojo de Merlán en el CEDER • Abajo, biomasa de tojo de INVIED almacenada en As Pontes. Izquierda, matorral triturado y
derecha, matorral en pacas
COSTES
TIPO
DESBROCE+SACA A CARGADERO
TRANSPORTE
TOTAL COSTE EN PLANTA
Carga piso móvil
Dist.Media
Dist.Media
TOTAL CARGA
+TRANSPORTE
TRITURADO CON RETRABÍO d= 14 km
d=70 km
d= 14 km
d=70 km €/t MS €/t MH
LUGAR €/t MS
H % (b.h) €/t MH €/t MS €/t MS €/t MS €/t MH €/t MH
Tojar Valdoviño (INVIED) 27,5 40,0 16,5 2,2 12,3 8,7 42,0 25,2
Tojar As Pontes (ENDESA) 25,4 40,0 15,3 2,2 12,3 8,7 39,9 24,0
Promedio (tojo) 26,5 40,0 15,9 2,2 12,3 8,7 41,0 24,6Brezal Figueruela 25,6 40,0 15,4 2,2 4,5 4,1 32,4 19,4Brezal Fabero 34,4 40,0 20,7 2,2 4,5 4,1 41,2 24,7Promedio (brezo) 30,0 40,0 18,0 2,2 4,5 4,1 36,8 22,1
EMPACADO CON BIOBALER
Escoba (Las Navas) 52,5 40,0 31,5 4,7 2,8 57,2 34,3
Jaral Soria (CEDER) 59,0 40,0 35,4 12,1 7,3 71,0 42,6
Jaral Soria
(Navalcab.) 73,2 40,0 43,9 12,1 7,3 85,3 51,2
Jaral Soria (Torretartajo) 56,4 40,0 33,9 12,1 7,3 68,5 41,1
Promedio (jara) 62,9 40,0 37,7 12,1 7,3 74,9 45,0
Costes medios de la biomasa puesta en destino para distintos métodos de trabajo y distancias medias de envío en cada zona. Se expresan en €/t MS (MS: materia seca o anhidra) y en €/t MH (MH materia húmeda). H: humedad (%); d: distancia media
TRANSFORMACIONES DE LA BIOMASA DEL MATORRAL: ASTILLAS Y PÉLETS
COMBUSTIÓN DE LA BIOMASA DEL MATORRAL: ASTILLAS Y PÉLETS
EMISIONES EN CALDERA DE 500 kWt – biomasa molida a 30 mm Medidas secundarias: Ciclón
Parámetro Escoba Brezo
Figuer.
Jara Tojo
As
Pontes
Brezo
Palenc
Tojo
Merlán
Astilla pino
NOx (mg/Nm3) b.s. (1) (2) 457 450 305 416 360 466 172
SO2 (mg/Nm3) b.s. (1) 0 89 44 211 105 104 29
Partículas (mg/Nm3) b.s. (1) 202 402 220 286 199 142 57
b.s.: base seca; (1): referido al 6% de O2; (2): suma de NO y NO2, expresados como NO2;
Real Decreto 1042/2017, de 22 de diciembre, sobre la limitación de lasemisiones a la atmósfera de determinados agentes contaminantesprocedentes de las instalaciones de combustión medianas:Límites para instalaciones nuevas (1-5 MW) al 6% O2:
SO2 : 200 mg/Nm3
NOx : 500 mg/Nm3 (650 mg/Nm3 en plantas existentes)Partículas: 50 mg/Nm3
EMISIONES EN CALDERA DE 50 MWt – biomasa molida a 30 mmMedidas secundarias: filtro de mangas
b.s.: base seca; (1): referido al 6% de O2; (2): suma de NO y NO2, expresados como NO2;
Real Decreto 1042/2017, de 22 de diciembre, sobre la limitación de lasemisiones a la atmósfera de determinados agentes contaminantesprocedentes de las instalaciones de combustión medianas:Límites para instalaciones nuevas (20-50 MW) al 6% O2:
SO2 : 200 mg/Nm3
NOx : 300 mg/Nm3 (650 mg/Nm3 en plantas existentes)Partículas: 20 mg/Nm3
Parámetro Restos forestales Jara
NOx (mg/Nm3) b.s. (1) (2)
354 336
SO2 (mg/Nm3) b.s. (1)
17 5
Partículas (mg/Nm3) b.s. (1)<10 16
ENSAYOS DE ALMACENAMIENTO A INTEMPERIE: RESULTADOS
Lugar de recolecciónLas
NavasCEDERNavalc. Guardo Figuer. Fabero Merlán INVIED INVIED INVIED
Biomasa Escoba Jara Brezo Brezo Brezo Tojo Tojo Tojo TojoBiomasa cosechada (t MS) 92,0 243,7 4,3 12,6 34,7 8,3 42,4 157,6 157,6Formato paca paca paca paca triturado paca paca triturado triturado
Lugar almacenamientoLas
Navas CEDER CEDER CEDER Fabero CEDERAs
PontesAs
Pontes CEDERInicio almacenamiento ene-15 ene-16 dic-16 jul-16 may-15 feb-17 feb-17 feb-17 feb-17Fin almacenamiento ene-16 ene-17 oct-17 feb-17 jun-16 feb-18 feb-18 feb-18 feb-18Biomasa almacenada inicial ( t MS) 78,1 113,0 2,0 12,0 34,7 5,9 42,4 157,6 10,6Tiempo almacenamiento(meses) 12 12 10 8 13 12 12 12 12Humedad inicial (%) 33,0 37,0 23,0 10,0 39,0 49,2 48,0 52,0 49,4Humedad final (%) 18,5 18,9 7,3 26,0 53,0 21,8 57,0 72,0 35,2Pérdidas de materia seca (%) -14,1 -13,1 -4,1 -7,3 -47,9 -14,4 -18,8 -30,5 -22,3
CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA
BIOMASA DE MATORRALES ENERBIOSCRUB OTRAS BIOMASAS
ZONA Las Navas Soria Fabero GaliciaPino
(madera)
Chopo turno corto (parte aérea sin
hojas)
Paja de cerealEspecie principal Escoba
(parte aérea)Jara
(parte aérea)Brezo
(parte aérea)Tojo
(parte aérea)
Parámetro Unidad Recolectada a mano
Ceniza % (b.s.) 1,4 2,6 1,4 1,5 0,30 2,0 5,0
PCS MJ kg-1 20,7 19,9 21,8 20,1 20,5 19,8 18,8
PCI MJ kg-1 19,4 18,6 20,5 18,8 19,1 18,4 17,6
C % (b.s.) 50,6 49,4 54,0 50,4 51 48 47
H % (b.s.) 6,3 6,0 6,3 6,2 6,3 6,2 6
N % (b.s.) 1,1 0,47 0,58 0,85 0,10 0,4 0,5
S % (b.s.) 0,06 0,04 0,06 0,06 <0.02 0,03 0,1
Cl % (b.s.) 0,05 0,02 0,03 0,07 0,01 <0.01 0,4
Parámetro Unidad Recolectada con máquina y transportada
Ceniza(pacas) % (b.s.) 1,9 2,9 1,4 1,8
Ceniza(triturado) % (b.s.) n.d. n.d. 10,0 4,7
Valores medios de parámetros químico-energéticos de la biomasa aérea de los matorrales recolectados en las distintas zonas del proyecto, y comparación con otros biocombustibles.
Riesgo de incendio
• Los indicadores de riesgo de incendio han disminuido significativamente dos años después de la actuación en todas las ubicaciones.
• Los valores simulados de la velocidad de propagación del fuego, la longitud de la llama y el calor generado en un incendio se han reducido en alrededor del 75-80% después de 2 años.
IMPACTOS AMBIENTALES
Porcentajes de reducción de las variables del incendio dos años después del desbroce
IMPACTOS AMBIENTALES
Porcentajes de reducción de las variables del incendio dos años después del desbroce, obtenidas mediante simulación con software Behave Plus 5.05, suponiendo una velocidad de viento de 30 km/h. Clave: Sr: velocidad de propagación del fuego (m/min). Ha: calor por unidad de área (kJ/m2). Fi:intensidad de la línea (kW/m). Fl:longitud de la llama (m)
Impactos en el suelo:
• Negativos: en alunas zonas, ligera compaction, cambiosestructurales y acidification.
• Neutros: las operaciones de cosecha no han tenido impactos destacables con respecto a los procesos erosivos en ninguna de las localidades estudiadas.
• Positivos: incremento en los contenidos de carbono y nitrógeno y aumento de la capa vegetal muerta.
• Estos parámetros edáficos deben evaluarse a más largo plazo porque su cambio es lento y no alcanzan valores estables en el corto periodo del proyecto.
IMPACTOS AMBIENTALES
Biodiversidad vegetal y regeneración
Dos años después del desbroce, la cobertura del suelo por las especies principales supera el 70% en la mayoría de los casos.
Los índices que miden la biodiversidad vegetal mostraron tasas de recuperación entre 30-70% dependiendo de la localidad, dos años después del desbroce.
IMPACTOS AMBIENTALES
Balance de gases de efecto invernadero GEI
El balance de las emisiones de gases de efecto invernadero llevado a cabo con una metodología de "Evaluación completa del ciclo de vida" proporciona un ahorro de GEI siempre superior al 95% en comparación con los combustibles fósiles. La Directiva sobre la Promoción y uso de fuentes de Energía Renovable recientemente aprobada, fija un requisito del 85% de ahorro de emisiones de GEI para instalaciones (mayores de 20 MWt) que empiecen su funcionamiento a partir del 1 de enero de 2026
IMPACTOS AMBIENTALES
Se ha estimado, que la generalización en el uso de los pélets de matorral en entornos locales con plantas de producción medianas-pequeñas e instalaciones térmicas también medianas-pequeñas podría repercutir en la creación de empleo de la siguiente manera:
por cada 10.000 toneladas:
Directos
Desbroce y cosecha: 3-5 FTE
Fabricación de pélets: 5-7 FTE
Transporte de la biomasa y los pélets: 1-2 FTE
Indirectos
El sector de servicios de distribución, instalación etc., que podría añadir otros 2 FTE más
IMPACTOS SOCIOECONÓMICOS
FTE: empleos a tiempo total equivalente
DIAGNÓSTICO Y MEDIDAS NECESARIAS
BARRERAS ADMINISTRATIVAS
BARRERRAS DE ENTRADA AL MERCADO ACCIONES CLAVE
RECURSOS PARA LLEVAR A CABO LAS ACCIONES
CLAVE (físicos, económicos, humanos, legales, etc.)
SOCIOS CLAVE
HIPERINTERVENCIONISMO DE LA ADMINISTRACIÓN
FALTA Y DESCONOCIMIENTO DE MAQUINARIA ESPECÍFICA
LOBBY FRENTE A LA ADMINISTRACIÓN PARA LA
REALIZACIÓN DE SERVICULTURA
PREVENTIVA DE INCENDIOS
ACTUACIONES DEMOSTRATIVAS EN
COMARCAS CON MUCHO RECURSO DE MATORRAL
ADMINISTRACIONES PÚBLICAS
AUSENCIA DE PLANES DE GESTIÓN DEL MATORRAL
FALTA CONOCIMIENTO DEL PRODUCTO POR EL
CONSUMIDOR (analítica y formato)
LEGISLACIÓN PRIORITARIA PARA DESARROLLO RURAL Y POLÍTICAS CONTRA EL CAMBIO CLIMÁTICO
INTEGRAR EL MATORRAL EN LOS PLANES DE GESTIÓN
ENTIDADES QUE GESTIONAN LA PREVENCIÓN DE
INCENDIOS
FRAGMENTACIÓN DE LA PROPIEDAD PRIVADA
FALTA IDENTIFICACIÓN DE MATORRALES PARA APROVECHAMIENTO
MECANIZADO
MEJORAR LA MAQUINARIA DE DESBROCE Y RECOLECCIÓN
IMPLICACIÓN DE POLÍTICOS Y EMPRESAS
PROPIETARIOS FORESTALES,
EMPRENDEDORES
RESTRICCIONES TEMPORALES EN LOS
TRABAJOS DE DESBROCE
FALTAN CASOS REALES DE EXPLOTACIÓN
MEJORAR LA CALIDAD DE LA BIOMASA FINANCIACIÓN PÚBLICA UNIVERSIDADES Y OPIS
El siguiente paso es optimizar la eficiencia de la recolección y mejorar la logística para evitar pérdidas de materia seca durante la transferencia y el almacenamiento.
Colaboración con otras administraciones y empresas del sector de la silvicultura y la bioenergía para el desarrollo de nuevos proyectos e iniciativas encaminadas a la prevención de incendios mediante la valorización de la biomasa.
El Grupo Operativo Esencial es una iniciativa en este sentido: obtener el máximo valor de la biomasa forestal mediante el desarrollo nuevos biocombustibles y bioproductos.
TRABAJO FUTURO
¡¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!
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