“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.