Sotobosque de rotación corta
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Un campo de álamos rebronados en Hampshire

El monte bajo de rotación corta ( SRC ) es un monte bajo que se cultiva como cultivo energético . Esta biomasa sólida leñosa se puede utilizar en aplicaciones como calefacción urbana, estaciones de generación de energía eléctrica , sola o en combinación con otros combustibles. Actualmente, los países líderes en superficie plantada para la generación de energía son Suecia [1] y el Reino Unido.

Especies utilizadas

SRC utiliza dichas variedades de álamo y sauce de alto rendimiento . Por lo general, las especies de sauce elegidas son variedades del mimbre común o sauce de cesta, Salix viminalis . El álamo generalmente se planta por variación visual en lugar de ser un cultivo comercial, aunque algunas variedades pueden superar al sauce en sitios adecuados. [2]

Las especies se seleccionan por su aceptación de diferentes condiciones climáticas y del suelo, relativa falta de susceptibilidad a plagas y enfermedades, facilidad de propagación y velocidad de crecimiento vegetativo. Para combatir plagas como los escarabajos del sauce azul y cobrizo , así como el patógeno fúngico Melampsora (una roya ), se recomienda plantar una mezcla de variedades cuidadosamente seleccionada. [3] El manejo de las plantaciones afecta en gran medida la productividad y su éxito. [4]

Plantando

El SRC se puede plantar en una amplia gama de tipos de suelo, desde arcilla pesada hasta arena, [5] incluida la tierra recuperada de la extracción de grava y los desechos de las minas de carbón. Cuando se utiliza como especie pionera, el rendimiento de SRC puede ser menor. La disponibilidad de agua para las raíces es un factor determinante para el éxito del SRC. [6] [7]

Los árboles jóvenes se plantan a una alta densidad, hasta 15.000 por hectárea para el sauce y 12.000 por hectárea para el álamo. [3] Willow SRC se puede establecer de acuerdo con dos diseños diferentes. En la mayoría de los países del norte de Europa (Suecia, Reino Unido, Dinamarca) y en los EE. UU., El esquema de plantación más frecuente es el diseño de doble hilera con 0,75 m de distancia entre las dobles hileras y 1,5 m hasta la siguiente doble hilera, y una distancia entre plantas que varía de 1 ma 0,4 m, correspondiente a una densidad de plantación inicial de 10.000 - 25.000 plantas ha − 1. [8] En otros países como Canadá, un diseño de hilera única que va desde 0,33 m entre plantas en una hilera y 1,5 m entre hileras (20.000 plantas ha-1) a 0,30 m en la hilera y 1,80 m entre hileras (18.000 plantas ha- 1) es más común. [9]La siembra se lleva a cabo alrededor de marzo para aprovechar la alta humedad del suelo en la primavera y la cantidad de sol a principios del verano. Las máquinas de plantar más eficientes plantan cuatro hileras a la vez y pueden plantar una hectárea en aproximadamente tres horas. Los árboles jóvenes se dejan crecer durante uno o dos años y luego se cortan .

La principal barrera para establecer plantaciones es el costo, ya que durante cuatro años no hay recompensa financiera de una gran inversión inicial. Sin embargo, en el Reino Unido se dispone de subvenciones para apoyar el establecimiento, [10] [11] y en Suecia se desarrolló un amplio plan de subvenciones durante 1991-1996, que se redujo después de ese período. [12]

Cosecha

Las cosechas tienen lugar en un ciclo de dos a cinco años y se llevan a cabo en invierno después de la caída de las hojas cuando el suelo está congelado. El sistema radicular establecido y los nutrientes almacenados en las raíces y los tocones garantizan un crecimiento vigoroso de los brotes. Una plantación producirá de 8 a 18 toneladas de astillas de madera seca por hectárea por año. Una plantación se puede cosechar hasta por 20 años antes de necesitar ser replantada. [13]

Cuando los sauces o los álamos se cosechan como tallos enteros, son fáciles de almacenar. Los tallos se pueden secar para la combustión en una pila al aire libre; el contenido de humedad de la madera disminuirá a aproximadamente un 30% en promedio hasta el próximo otoño. Los tallos se pueden cortar más en palanquillas que es posible que no necesiten astillarse según el uso.

Cuando se produce astillas de madera, es más eficaz utilizar cosechadoras de astillas directas. Se trata de máquinas pesadas autopropulsadas que cortan y pican los brotes en una plataforma de carga. [13] Algunos se pueden acoplar a un tractor normal y se puede cosechar una hectárea en unas 3 horas. El astillado directo reduce los costos ya que no se necesitará un astillado por separado en la tienda; sin embargo, la viruta de madera debe almacenarse bien para evitar que se convierta en abono. La cosecha del álamo requiere maquinaria más pesada, ya que produce menos tallos y más pesados.

El precio del sauce seco como combustible para calefacción ronda actualmente los 45 euros por tonelada en la mayor parte de Europa. Este no es un cultivo de rendimiento relativamente alto, pero requiere poco mantenimiento y es una forma de utilizar campos difíciles. La producción a pequeña escala se puede combinar con la producción de material para el trabajo del mimbre . Si se gestiona correctamente, hay poca necesidad de pesticidas o tratamientos.

Impactos ambientales

Gases de invernadero

SRC tiene un bajo impacto de gases de efecto invernadero ya que cualquier dióxido de carbono liberado en la generación de energía habrá sido secuestrado por la plantación en unos pocos años. Algo de carbono también puede almacenarse en el suelo, sin embargo, la extensión de este almacenamiento de carbono depende del contenido de carbono del suelo para empezar. [14]

Los costos de carbono asociados con SRC son: la siembra, cultivo y astillado de la plantación de SRC, generalmente hecho con maquinaria impulsada por combustibles fósiles ; los cultivos requieren herbicidas durante el establecimiento, fertilizantes durante el crecimiento y tratamiento ocasional con pesticidas ; estos productos químicos requieren cantidades sustanciales de energía y el uso potencial de combustibles fósiles durante la fabricación. En general, la contribución ambiental de las plantaciones de sauce de rotación corta puede considerarse positiva hacia el medio ambiente si se compara con otras opciones agrícolas [15] incluso cuando se consideran usos energéticos alternativos. [dieciséis]

Además, el sauce y el álamo SRC ofrecen un uso alternativo a las tierras agrícolas con un drenaje intenso. Si se redujera el drenaje de estos lados, esto contribuiría a un impacto positivo en el equilibrio de CO 2 . Además, el uso de lugares húmedos podría evitar efectos negativos en el equilibrio hídrico local, así como en ecosistemas sensibles. [17] [18]

La electricidad o el calor de SRC proporcionan entre tres y seis veces la reducción de CO 2 por libra que se puede obtener del bioetanol de los cultivos de cereales. Sin embargo, la reducción de las emisiones de CO 2 es ligeramente inferior a la de los cultivos energéticos como el pasto Miscanthus debido a los mayores costos de mantenimiento.

La biodiversidad

Una buena gestión de la conservación que fomente la biodiversidad puede reducir la dependencia de los plaguicidas. Los cultivos de biomasa como el sauce SRC muestran niveles más altos de biodiversidad en comparación con los cultivos herbáceos y de pastizales intensivos. [19] SRC tiene un mayor consumo de agua que los cultivos agrícolas. Los sistemas de raíces de SRC tienen un impacto menor en los restos arqueológicos que la silvicultura, pero mayor que los cultivos agrícolas como el trigo.

Plantación de biocombustible SRC en California

Generación de energía y biocombustibles

Una central eléctrica requiere alrededor de 100 hectáreas (1 km²) de SRC para 1 MW de capacidad de energía. [20] La naturaleza actual de la industria de la energía generalmente requiere flexibilidad en el suministro de energía, lo cual es incompatible con el compromiso a largo plazo que requiere la SRC; sin embargo, hay mucho interés en SRC debido a la necesidad de reducir las emisiones de carbono fósil. También puede haber subvenciones disponibles en algunas jurisdicciones para promover este tipo de uso de la tierra.

Enköping (Suecia) estableció un modelo exitoso que combina la generación de calor a partir de biomasa, SRC y fitorremediación. El municipio gestiona unas 80 ha de plantaciones de sauces que se utilizan en la planta de calefacción urbana. Al mismo tiempo, estas plantaciones se utilizan como filtro verde para el tratamiento del agua, lo que mejora la funcionalidad y la eficiencia de todo el sistema. [21]

El biocombustible es otra opción para utilizar SRC como suministro de bioenergía. En los Estados Unidos, los científicos estudiaron la conversión del álamo SRC en azúcares para la producción de biocombustible (por ejemplo, etanol). [13] Teniendo en cuenta el precio relativamente bajo, el proceso de fabricación de biocombustible a partir de SRC puede ser económicamente viable, aunque el rendimiento de conversión de SRC (como cultivos juveniles) fue menor que el de la madera madura normal. Además de la conversión bioquímica, también se estudió la conversión termoquímica (p. Ej., Pirólisis rápida) para fabricar biocombustible a partir de álamo SRC y se descubrió que tiene una mayor recuperación de energía que la de la bioconversión. [22]

Usos ambientales

El monte bajo de rotación corta ha ganado importancia recientemente en muchos países como medio de proporcionar beneficios ambientales adicionales. Algunas especies como álamo y sauce , se han utilizado con éxito para el suelo [23] y el lodo [24] oligoelemento fitoextractor , las aguas subterráneas [25] y el alcantarillado de aguas residuales [26] rizofiltración .

Ver también

  • Biomasa
  • Bioenergía
  • Silvicultura energética
  • Miscanthus
  • Cultivos no alimentarios
  • Álamo
  • Silvicultura de rotación corta
  • Switchgrass
  • Sauce
  • Combustible de madera

Referencias

  1. ^ Mola-Yudego, B; González-Olabarria JR (2010). "Mapeo de la expansión y distribución de plantaciones de sauces para bioenergía en Suecia: lecciones que aprender sobre la propagación de cultivos energéticos". Biomasa y Bioenergía . 34 (4): 442–448. doi : 10.1016 / j.biombioe.2009.12.008 .
  2. ^ Aylott, Matthew; Casella, Eric; Tubby, Ian; Calle, Nathaniel; Smith, Pete; Taylor, Gail (2008). "Rendimiento y suministro espacial de la bioenergía de álamos y sauces de corta rotación en el Reino Unido" . Nuevo fitólogo . 178 (2): 358–370. doi : 10.1111 / j.1469-8137.2008.02396.x . PMID 18331429 . Archivado desde el original (PDF) el 5 de enero de 2013 . Consultado el 22 de octubre de 2008 . 
  3. ^ a b Defra creciente monte bajo de rotación corta
  4. ^ Mola-Yudego, Blas; Aronsson, Pär (2008). "Modelos de rendimiento para plantaciones comerciales de biomasa de sauce en Suecia". Biomasa y Bioenergía . 32 (9): 829–837. doi : 10.1016 / j.biombioe.2008.01.002 .
  5. ^ Centro nacional de cultivos no alimentarios . Hoja informativa de cultivos de NNFCC: Sauce de monte bajo de rotación corta (SRC)
  6. ^ Hartwich, Jens (2017). "Evaluación de la idoneidad regional del monte bajo de rotación corta en Alemania (Descarga PDF disponible)" . Tesis doctoral. Freie Universität Berlin. Institut für Geographische Wissenschaften . doi : 10.13140 / rg.2.2.17825.20326 - a través de Researchgate.
  7. ^ Hartwich, Jens; Bölscher, Jens; Schulte, Achim (2014). "Impacto del monte bajo de rotación corta sobre los recursos hídricos y terrestres. Impacto del monte bajo de rotación corta sobre los recursos hídricos y terrestres". Water International . 39 (6): 813–825. doi : 10.1080 / 02508060.2014.959870 .
  8. ^ Defra, 2004. Crecimiento de monte bajo de rotación corta: directrices de mejores prácticas para los solicitantes del plan de cultivos energéticos de Defra. Londres, Reino Unido)
  9. ^ Guidi Nissim, W .; Pitre, FE; Teodorescu, TI; Labrecque, M. (2013). "Productividad de biomasa a largo plazo de plantaciones de bioenergía mantenidas en el sur de Quebec, Canadá". Biomasa y Bioenergía . 56 (1): 361–369. doi : 10.1016 / j.biombioe.2013.05.020 .
  10. ^ Inglaterra natural. Plan de cultivos energéticos: Manual de subvenciones para establecimientos
  11. ^ NNFCC. Recurso web PowerPlants2020 para cultivos energéticos en el Reino Unido
  12. ^ Mola-Yudego, Blas; Pelkonen, Paavo (2008). "Los efectos de los incentivos de política en la adopción del monte bajo de sauce para la bioenergía en Suecia". Política energética . 36 (8): 3062-3068. doi : 10.1016 / j.enpol.2008.03.036 .
  13. ^ a b c Dou, C; Marcondes, W .; Djaja, J .; Renata, R .; Gustafson, R. (2017). "¿Podemos utilizar álamo de monte bajo de rotación corta para materia prima de biorrefinería a base de azúcar? Bioconversión de álamo de 2 años cultivado como monte bajo de rotación corta" . Biotecnología para biocombustibles . 10 (1): 144. doi : 10.1186 / s13068-017-0829-6 . PMC 5460468 . PMID 28592993 .  
  14. ^ Hillier, Jonathan; Whittaker, Carly; Dailey, Gordon; Aylott, Matthew; Casella, Eric; Smith, Pete; Riche, Andrew; Murphy, Richard; et al. (2009). "Emisiones de gases de efecto invernadero de cuatro cultivos bioenergéticos en Inglaterra y Gales: integración de estimaciones espaciales de rendimiento y balance de carbono del suelo en análisis de ciclo de vida". Biología del cambio global Bioenergía . 1 (4): 267–281. doi : 10.1111 / j.1757-1707.2009.01021.x .
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  17. ^ Hartwich, Jens; Bölscher, Jens; Schulte, Achim (19 de septiembre de 2014). "Impacto del monte bajo de rotación corta sobre los recursos hídricos y terrestres". Water International . 39 (6): 813–825. doi : 10.1080 / 02508060.2014.959870 . ISSN 0250-8060 . 
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  20. ^ Establecimiento de monte bajo de rotación corta
  21. ^ Mola-Yudego, B; Pelkonen, P. (2011). "Tirar de los efectos de las plantas de calefacción urbana en la adopción y difusión de las plantaciones de sauce para la biomasa: la planta de energía en Enköping (Suecia)". Biomasa y Bioenergía . 35 (7): 2986–2992. doi : 10.1016 / j.biombioe.2011.03.040 .
  22. ^ Dou, C; Chandler, D .; Resende, F .; Renata, R. (2017). "Pirólisis rápida de álamo de monte bajo de rotación corta: una investigación en la conversión termoquímica de una materia prima realista para la biorrefinería". Biotecnología para biocombustibles . 10 (1): 144. doi : 10.1021 / acssuschemeng.7b01000 .
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  24. ^ Guidi Nissim, W; Cincinelli, A .; Martellini, T .; Alvisi, L .; Palm, E .; Mancuso, S .; Azzarello, E. (2018). "Fitorremediación de lodos de depuradora contaminados por oligoelementos y compuestos orgánicos". Investigación ambiental . 164 (1): 356–366. doi : 10.1016 / j.envres.2018.03.009 . PMID 29567421 . 
  25. ^ Guidi Nissim, W; Voicu, A .; Labecque, M. (2014). "Sotobosque de sauce para el tratamiento de aguas subterráneas contaminadas". Ingeniería Ecológica . 62 (1): 102-114. doi : 10.1016 / j.ecoleng.2013.10.005 .
  26. ^ Guidi Nissim, W; Lafleur, B .; Fluet, R .; Labrecque, M. (2015). "Sauces para el tratamiento de aguas residuales municipales: rendimiento a largo plazo bajo diferentes tasas de riego". Ingeniería Ecológica . 81 (1): 395–404. doi : 10.1016 / j.ecoleng.2015.04.067 .

Otras lecturas

  • Proyecto ROKWOOD: VII Proyecto Marco Europeo sobre Plantaciones Leñosas de Rotación Corta (SRPs o SRCs). Producción local de biomasa combustible leñoso
  • Centro de Energía de Biomasa
  • Evaluación de la sostenibilidad de la cocción en el Reino Unido (PDF)
  • Comité Selecto de Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales
  • Centro Nacional de Cultivos No Alimentarios
  • Rendimientos potenciales para plantaciones de rotación corta en el norte de Europa
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