Post on 09-Feb-2018
BIOENERGÍA EN URUGUAY:
Oportunidades y Riesgos
Ing. Agr. (PhD) Guillermo Siri-Prieto
Departamento de Producción VegetalEEMAC-Facultad de Agronomía
UdelaR
I Congreso Uruguayo de Suelos. VI Encuentro de la SUCS. Colonia 6-8 Agosto 2014
22
Concentración de CO2 en la atmosfera
350 700
3
Las precipitaciones son mas fuertes
El planeta esta 0.75°C mas caliente
desde 1860
4
Oil
Coal and gas
Biomass
Hidropower
Uruguay importa petroleo por U$ 1600-1800 millones
(equivalente a 25% del valor de las exportaciones)
Uso de energía primaria en Uruguay (2010)
0
100
200
300
400
500
600
700
1990 2010 2030 2050 2070 2090
Co
ns
um
o (
EJ
/añ
o) Solar,H2
Intermit.
Biomasa
Hidroel.
Nuclear
Gas Nat.
Petróleo
Carbón
Fuentes de Energía (IPCC)
0
100
200
300
400
500
600
700
1990 2010 2030 2050 2070 2090
Co
ns
um
o (
EJ
/añ
o) Solar,H2
Intermit.
Biomasa
Hidroel.
Nuclear
Gas Nat.
Petróleo
Carbón
7
Porque puede ser una oportunidad para el Uruguay
Económico: Pueden reducir la dependencia del
petróleo, abriendo oportunidades de
inversión, generando empleo
Ambiental: Menores emisiones de gases con
efecto invernadero (CO2), beneficios del MDL
del Protocolo de Kyoto y al mercado de bonos
de carbono. Incremento en los niveles de SOC
8
Uruguay tiene varias fuentes de bioenergía
Azucares simples
Amiláceos
Celulosa y hemicelulosa
Caña de Azúcar y Sorgo Dulce
Cultivos graníferos (Trigo, Sorgo, Maíz, Cebada,
etc.)
Residuos de cultivos, Cultivos herbáceos
perennes, Forestación
9
La energía puede estar envasada como:
Combustible liquido
Biogás
Combustión directa
Pirolisis…gas
Pellets
etc.
10
Porque los cultivos herbáceos perennes o
lignocelulosicos
Posible uso en tierras no aptas o degradadas
Alta productividad y bajos requerimientos energéticos externos (insumos, maquinaria, etc.)
Balances muy positivos de energía
Positivos efectos ambientales
• Un 95% de reducción en la erosión de suelos, • Un 90 % disminución en el uso de agroquímicos• Mejora la calidad del suelo por secuestro de carbono• Reduce emisiones de CO2
• Positivos impactos en la vida silvestre
Angelini et al., 2009; Bransby et al.,1998; Cosentino et al., 2005; Hohenstein and Wright, 1994; Ma et. al, 2000; Sanderson et al., 2006;
Algunos resultados de experimentos en la
EEMAC desde el 2005 a la fecha
-5
5
15
25
35
2008 2009 2010 2011 2012 2013
un corte dos cortes
Rendimiento en biomasa área (MS)
de Caña Común (Arundo donax)
Equivale a unos 6500 letanol por ha año.
-5
5
15
25
35
2008 2009 2010 2011 2012 2013
un corte dos cortes
Rendimiento en biomasa área (MS) de
Pasto Elefante (Penisutum purpureum)
-5
5
15
25
35
2008 2009 2010 2011 2012 2013
un corte dos cortes
Rendimiento en biomasa área (MS)
de Switchgrass (Panicum virgatum)
Producción de materia seca por año y manejo de fertilización con nitrógeno para las tres especies (Viana s/p).
18,9
14,4
16,0
25,5
23,5
19,6
10,7
11,2
11,0
19,7
13,3
13,0
A.donax
P.virgatum
P.purpureum
A.donax
P.virgatum
P.purpureum
20
12
20
13
0 N 100 N
En P. virgatum N aumentó 67,3 kg.ha-1.año-1.kg-1N
.
2009-2012
Rend. grano
(13%) MS
Rastrojo Tallos
frescos
Tratamientos RR ----(Mg ha-1
)---
1 T-SG-M 0 28,7
2 T-SG-M 40 26,1 9,8
3 T-SG-M 80 26,8 16,0
4 T-SD-M 0 16,0 58,6
5 T-SD-M 80 15,9 9,7 55,8
6 SD b 112,1
7 SD Av 126,3
8 SD Ta 119,5
9 Sw 46,3
Rendimientos totales (2009-2012) en grano, rastrojos cosechados de trigo, sorgo grano y maíz, biomasa de tallos limpios de sorgo dulce y biomasa seca de
Switchgrass
Rendimiento de biomasa seca de Switchgrass (Mgha-1) entre los años 2009-2012 en la EEMAC, 2013.
0
4
8
12
16
20
2009 2010 2011 2012
Años
Bio
masa s
eca p
roducid
a (
Mg/h
a)
Equivale a unos 5500 letanol por ha año.
2009-2012
Etanol (L)
Trat. RR grano rastrojo tallo TotalEtanol año-1
1 T-SG-M 0 11624 11624 2906
2 T-SG-M 40 10557 3986 14543 3636
3 T-SG-M 80 10869 6461 17329 4332
4 T-SD-M 0 6479 3514 9993 2498
5 T-SD-M 80 6433 3910 3348 13691 3423
6 SD b 6728 6728 1682
7 SD Av 7576 7576 1894
8 SD Ta 7170 7170 1793
9 Switch. 15272 15272 3818
Rendimientos totales teóricos de etanol (2009-2012) y promedio por año a partir de grano, rastrojos cosechados de
trigo, sorgo grano y maíz, BTL de SD y MS e Switchgrass
Rendimiento en biomasa tallos frescos totales (∑) y etanol teórico por año por las diferentes alternativas en la intensidad del sorgo dulce (promedio) (2005-2012)
0
100
200
300
400
500
SDC sc SDC cc ROT 2 ROT 4
sistemas de rotación
Bio
masa T
allo
s lim
pio
s f
rescos (
Mg/h
a)
0
1000
2000
3000
4000
Eta
nol por
ha/a
ño
Biomasa total l ha año
0 0,5 1 1,5 2 2,5
0-20
20-40
40-60
NT (g/Kg)
P.purpureum
P. virgatum
A.donax
Nitrógeno total en el suelo según especie en el
experimento de corte. EEMAC 2014 (Viana s/p)
0 5 10 15 20 25
0-20
20-40
40-60
SOC (g/Kg)
P.purpureum
P. virgatum
A.donax
Carbono Orgánico del Suelo según especie en el
experimento de corte. EEMAC 2014 (Viana s/p)
PERO….. ¿Hay algún riesgo de producir estas materias verdes?
¿¿sostenibilidad ??
Erosión de
suelos
Remoción de
nutrientes
0
500
1000
1500
2000
2500
K (kg/ha) Mg (kg/ha) Ca (kg/ha) B (g/ha)
Nutrientes
Kg o
g/h
a
SDC sc SDC cc ROT -2 ROT -4
Remoción de nutrientes luego de 8 cosechas (contenidos en tallos, hojas y panojas) del sorgo dulce (2005-2012).
0,0 0,5 1,0 1,5
0-10
10-20
20-40
40-60
Pro
fun
did
ad
(cm
)K (meq/100 g)
SDC sc
ROT -4
Concentración de K en el suelo (meq/100 g) según estratificación comparando dos intensidades del sorgo dulce en la rotación, luego de 4 años de evaluación (2009)
45%
18
21
24
27
30
Carb
on
o
tota
l (g
/Kg
)
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
Nit
róg
en
o
tota
l (g
/Kg
)
SOC 22,90 24,65 24,65 24,23
NT 1,58 1,82 1,78 1,70
SDC sc SDC cc ROT 2 ROT 4
Concentración de CO y NT del suelo (20 cm) según las diferentes alternativas en la intensidad del sorgo dulce luego de 8 años de evaluación (2005-2013)
GRAN INTERROGANTE
CALIDAD DE SUELOS vs. USO DE RESIDUOS AGRÍCOLAS
Ambas figuras son en siembra
directa ¿Cual es la diferencia?
Porcentaje de cobertura para cada cultivo de la rotación y estimación de sueloerosionado según Modelo RUSLE (Erosión 5.91, L=30 m, S=2%) promedio de sueloperdido por año en la EEMAC
7.3 Mg ha-1 año-1
5.4 Mg ha-1 año-1
3.0 Mg ha-1 año-1
0 20 40 60 80 100
RR 0
RR 40
RR 80
% Cobertura
Trigo Maíz Sorgo
0
2
4
6
8
10
0 40 80 0 80
Trigo/sg Trigo/sg Trigo/sg SD SD
SG Maiz
0
2
4
6
8
10
0 40 80 0 80
Trigo/sg Trigo/sg Trigo/sg SD SD
0
2
4
6
8
10
0 40 80 0 80
Trigo/sg Trigo/sg Trigo/sg SD SD
0
2
4
6
8
10
0 40 80 0 80
Trigo/sg Trigo/sg Trigo/sg SD SD
Rendimiento del maíz y sorgo grano (Mg ha-1) según retiro de rastrojo y /o inclusión del sorgo dulce en la rotación, 2011
Concentración de carbono orgánico del suelo a dos profundidades (0-5 y5-20 cm) según las diferentes rotaciones y/o retiro de rastrojo en laEEMAC, en el experimento de largo plazo en Paysandú, Uruguay
0 10 20 30 40
T-SG-M 0
T-SG-M 40
T-SG-M 80
T-SD-M 0
T-SD-M 80
SD b
SD Av
SD Ta
Carbono organico del suelo (g/Kg)
0-5 5-20
Extracción de N, P y K estimada (kg ha-1) entre los años 2009-2012según diferentes rotaciones bioenergéticas y/o retiro de rastrojo
0
200
400
600
800
0 40 80 0 80
T-SG-M T-SG-M T-SG-M T-SD-M T-SD-M SD b SD Av SD Ta Sw
Kg
/ha
Nitrogeno Fosforo Potasio
P Bray I (ppm) según manejo del
fertilizante. EEMAC 2014 (Viana s/p)
4
5
5
4
4
5
20
33
21
13
34
16
P.purpureum
P. virgatum
A.donax
100 N 100 P 0 N 100 P 100 N 0 P 0 N 0 P
3
2
3
3
3
3
3
3
3
2
3
3
P.purpureum
P. virgatum
A.donax
100 N 100 P 0 N 100 P 100 N 0 P 0 N 0 P
0-20 cm
20-60 cm
4
5
5
4
4
5
20
33
21
13
34
16
P.purpureum
P. virgatum
A.donax
100 N 100 P 0 N 100 P 100 N 0 P 0 N 0 P
Contenido de K en biomasa (%) en las especies según manejo del corte. EEMAC 2013 (Viana s/p)
2,69
1,84
0,77
0,11
1,27
0,53
Enero
Agosto
P.virgatum A.donax P.purpureum
Extracción de nutrientes en la biomasa producida según especie estudiada(Caña, Pasto Elefante y Switchgrass) en el ensayo de cortes en la EEMAC (2007-2011).
0
100
200
300
400
500
600
700
N P K
Nutrientes
Kg d
e N
, P
o K
/ha e
xport
ados
Arundo P. Elefante Switchgrass
0 0,5 1 1,5
0-20
20-40
40-60
K (meq/100 g)
P.purpureum
P. virgatum
A.donax
K según especie en el experimento de corte.
EEMAC 2013 (Viana s/p)
Uruguay y la región tiene, por sus condiciones ambientales, el desafío de producir energías alternativas. Pero para que esta sea sustentable, dependerá en la forma de producirla
Los cultivos lignocelulosicos presentan un potencial muy alto para generar biomasa (5000-7000 l etanol ha-1) y además de mantener y/o aumentar la calidad del suelo y del ambiente. Pero también depende del manejo (hay que cosechar lo mas seco posible) y de la distancia a la planta.
(Estimando un área de 20.000 ha de alguna especie herbácea, se puede reducir la importación de petróleo en US$ 100 millones anuales).
Consideraciones Finales
Se plantea la posibilidad de producir energía a partir de rastrojo, hoy sin valor comercial, pero si para el suelo. La información de conocer hasta donde podemos retirar residuos, si es que es posible, es crucial.
Otro punto fundamental, es el balance de nutrientes. Tendríamos que cambiar nuestra manera de fertilizar (análisis de suelo) y cambiar a una estrategia de balance de nutrientes (estudio económico).
Para Uruguay, es fundamental generar energía alternativas y limpias y esto nos pondrá como un país energéticamente independiente. Dependerá de la capacidad e inteligencia que pongamos todos para que esta nueva “energía verde” sea perdurable y así enriquezca a nuestra sociedad en serio y no sea unos pesos por poco tiempo.
Consideraciones Finales
ANCAP, PDT-MEC, CSIC
Todos los funcionarios de la EEMAC, en especial a Acevedo, Elliot, Sawczuk, Juan y Julio Mosqueira, Quintana entre otros
A los investigadores que estuvieron involucrados en estos proyectos en todos estos años: Terzagui, M. Rodriguez, Gandolfo, Coitiño y H.Rodríguez, M. Ceriani.
Al esfuerzo que hicieron es su trabajo de tesis: V. Viana, Fassana, M.Rodríguez, Landechea, Serrentino, Grasso, J. Rodríguez, Errandonea, Diaz, Gabrielli, Leiva.
A la empresa ALUR por el procesamiento de las muestras para calidad del jugo del sorgo dulce y a los Ing. Agr. Alfonso Marques y Juan Cano por donar semilla de diferentes cultivos.
Agradecimientos