Evaluación del crecimiento y propiedades de la biomasa para la generación de energía.
Propósito del proyecto
El Uruguay históricamente ha dependido en gran medida del petróleo y sus derivados para el transporte tanto
industrial como particular y para la generación de energía eléctrica. En los últimos años se ha promovido el estudio y
la utilización de fuentes alternativas de materias primas a ser incluidas en la matriz energética nacional a los efectos
de lograr una mayor independencia energética a la vez de un ahorro de divisas. Por otro lado, el país tiene muy
buenas condiciones de clima y suelo para el cultivo de especies forestales lo que determina que se obtengan niveles
muy altos de productividad en tiempos relativamente cortos y en amplias regiones a lo largo de todo el territorio. Esto
determina que las plantaciones forestales merezcan ser evaluadas como posibles materias primas para la generación
de energía, teniendo en cuenta que existen numerosos ejemplos de este tipo en varios de los países de la región.
Hasta el momento los cultivos forestales se han destinado a la producción de celulosa y productos derivados de la
madera sólida. Para estos sistemas de producción se ha generado información local y en algunos casos adaptado de
otras originadas en países con objetivos de producción similares a los nuestros. En estos casos se han utilizado
densidades de plantación de entre 1000 a 1600 árboles por hectárea y con sistemas de intervención de los montes
(para productos sólidos) que implican diferentes esquemas de podas y raleos en distintas etapas del cultivo. En
función del tipo de producto a obtener los turnos de cosecha varían de 8 a 10 años para celulosa y 15 a 18 años para
madera sólida.
La tecnología para la producción de biomasa es sustancialmente diferente a la anterior en el sentido de que se
utilizan niveles de densidad de plantación muy superiores y turnos de cosecha relativamente más cortos a los
mencionados anteriormente. De todas las etapas del proceso, la primaria es la que presenta los mayores
interrogantes, en aspectos vinculados a sus aspectos productivos y de sustentabilidad ambiental. Es importante
señalar que la caracterización de los aspectos productivos y costos ambientales son altamente dependientes de: el
material genético, tipo de suelo y densidad de cultivo. Estas variables provocarán diferentes respuestas en la tasa de
producción, uso del agua y exportación de nutrientes.
Sobre este tipo de plantaciones energéticas prácticamente no se ha generado información en el país en aspectos
tanto silviculturales como logísticos de producción de biomasa. En cambio, si se han registrado avances desde el
punto de vista de la transformación tecnológica de la madera para la obtención de dendroenergía y bicombustibles,
fundamentalmente etanol. Por otro lado existen algunos emprendimientos comerciales para la generación de energía
eléctrica a partir de residuos forestales y agrícolas. A su vez se debe cuantificar el poder calórico de los diferentes
cultivos energéticos lo cual depende en gran medida de la cantidad de materia seca obtenida aunque también inciden
aspectos de la composición química de las maderas de las diferentes especies forestales. Asociado a la capacidad
calórica es importante evaluar el potencial de producción de etanol y (a través de metodologías desarrolladas
recientemente en al país) la producción de melaza y/o alcohol a partir de chip de madera.
En función de lo mencionado surgen algunas interrogantes tanto productivas como tecnológicas y ambientales sobre
la posibilidad de generar biocombustibles de los denominados de segunda generación a partir de materiales
lignocelulósicos. En este sentido, en primer término, es necesario determinar el potencial de producción de biomasa
a través de especies de relativo rápido crecimiento en los distintos suelos forestales del país. Para esto se deben
identificar cuales serían las especies de mayor crecimiento y las densidades de plantación óptimas a lo largo del ciclo
del cultivo. Conjuntamente, es de vital importancia la evaluación de la sostenibilidad de este tipo de sistemas de
producción desde el punto de la extracción y reciclaje de los principales nutrientes del suelo. Buscar altos niveles de
producción de biomasa, con altas densidades y en tiempos relativamente cortos desde el punto de vista de la
forestación tradicional podrían provocar altas tasas de extracción de nutrientes, lo que en principio requeriría una alta
reposición de los mismos a través de fertilización en rotaciones siguientes o de reincorporación al suelo de restos de
cosecha
Resumen ejecutivo
Este estudio pretende generar información sobre el potencial de especies forestales para la generación de bioenergía
en forma sostenible en el largo plazo.
Los Objetivos del mismo son:
1) Identificar especies y densidades de plantación para maximizar la producción de biomasa forestal.
2) Estimar el contenido calórico de las distintas alternativas de producción de biomasa en dos momentos de cosecha
(2 y 4 años).
3) Determinar el contenido de celulosa, hemicelulosas, lignina, extractivos y cenizas de los distintos tipos de biomasa
en dos momentos de cosecha (2 y 4 años).
4) Estimar el rendimiento de etanol de los diferentes tipos de biomasa evaluados en dos momentos de cosecha (2 y 4
años)
5) Definir el esquema de producción forestal con una mayor tasa de recuperación de energía por unidad de energía
invertida (energy return over investment, EROI).
6) Evaluar si la composición mineralogica de las maderas producidas, permiten la obtención de pellets con una
calidad adecuada según los estándarese europeos.
El diseño estadístico es un factorial con 5 especies forestales: E. grandis, E. dunnii, E. benthamii, E. tereticornis.
Cada una a cuatro densidades de plantación (aprox. 2200, 3300, 4400 y 6600 plantas/há) en primera rotación (4
años). Los ensayos están instalados en suelos de la zona norte (7) y litoral (9). Los parámetros silviculturales a
evaluar son: volumen de madera, densidad básica de la madera, toneladas de materia seca por hectárea. Este
proyecto pretende evaluar el contenido energético y de obtención de etanol y sus subproductos en los sistemas
propuestos de producción de biomasa en primera rotación.
La estimación del EROI será realizada mediante un algoritmo de cálculo que considerará: la producción de biomasa
(volumen, altura, descortezado), los consumos de energía por insumos (pesticidas, fertilizantes), manejo de suelos, y
operaciones con maquinaria.
Equipo técnico INIA
JOSE RESQUIN
Equipo técnico externo
Joaquin Duque Lazo
Rafael Navarro Cerrillo
Instituciones participantes
UCO