Actualmente asistimos a la creación de una nueva OCM y a la reforma de la PAC, con importantes modificaciones en el importe de las ayudas y su desacople por volumen de producción, esto influirá directamente en la rentabilidad de los cultivos. Por otro lado los ciudadanos y las Administraciones toman conciencia de la realidad del cambio climático y pretenden paliar en lo posible sus efectos, para lo que se deciden una realidad de buenas intenciones que se materializan en el "Protocolo de Kioto".
Desde otro punto de vista la agricultura puede presentar un papel protagonista, tiene posibilidades para producir y generar materia prima transformable en energía limpia, con la implantación de otro tipo de cultivos cuyo fin no es la alimentación.
Objetivos del PER 2005 a 2010. (Foto nº 1)
- Las energías renovables que utilicen la biomasa se consideran NEUTRAS, no contribuyen al efecto invernadero.
- Con la biomasa se "evita" la producción del CO2 en Termoeléctricas que operan con combustiblesfósiles (carbón, gas natural, etc.)
- Se ha calculado que se evitan emisiones de CO2. Por cada Tm de biomasa generada, evitamos la emisión de una Tm de CO2 a la atmósfera.
- Creación de un mercado de derechos de emisiones de CO2, que funciona como la bolsa y se penaliza con 40 ?/Tm a los que se exceden, pero con los proyectos de energías renovables se generan créditos que compensan las emisiones.
- España se ha comprometido a que un 15 % de su energía debe proceder de renovables antes del año 2010.
- Para cumplir los objetivos del Plan de Energías Renovables, se requiere aportar inversiones importantes para el sector de la biomasa:
- Ayudas públicas para desarrollar el área de biomasa, aumentando considerablemente las primas establecidas para el régimen especial de producción eléctrica.
- Centrales hasta 15Mw se establece una prima de 5,8643 c?/Kwh.
- Centrales hasta 50Mw se establece una prima de 4,3982 c?/Kwh
- Programa de ayudas a la adquisición de maquinaria de recogida, transporte a las centrales, obtención y tratamiento
Tipos de cultivos energéticos o bioenergéticos
Empezaré con dos definiciones sencillas.
Bioenergía: obtención de energía mediante procesos biológicos, junto con la eólica y solar, son alternativas energéticas no contaminantes. Con estos cultivos podemos demostrar que la utilización de recursos naturales de manera renovable, sustentable, ecológica y económica es viable, además sin degradar el medio ambiente.
Biomasa: es una forma de energía solar almacenada y sintetizada mediante el proceso de la fotosíntesis, por tanto factible de ser convertida en combustible sólido, líquido o gas. Básicamente es la transformación de CO2 en materia orgánica. Es una energía renovable, con menor impacto ambiental que el derivado del uso de combustibles fósiles, que se puede almacenar.
1.- Combustibles sólidos: se presentan en forma de astillas pelets y briquetas
2.- Biocarburantes:
- Bioetanol: se obtiene a partir de la fermentación de azúcares
Por vía enzimática o termoconversión, requiere cultivos alcoholígenos.
- Biodiesel: se obtiene a partir de la esterificación de lípidos
Requiere de cultivos oleaginosos
Combustibles sólidos: biomasa. (Foto nº 2)
Por su procedencia pueden ser de:
- Residuos de cultivos leñosos (podas).
- Residuos de cereales (pajas).
- Restos de cultivos.
- Residuos forestales.
- Residuos ganaderos.
- Residuos industriales y alimentarios
- Residuos sólidos urbanos
- Cultivos acuáticos (como algas, Jacinto de agua, genera 100 Tm/Ha de m.s.)
- Cultivos lignocelulósicos.
Como vemos estas materias pueden dar salida a excedentes de producción, residuos sólidos urbanos, subproductos que genera la agricultura, la ganadería, la industria alimentaria y forestal.
Biocarburantes
Biodiesel. Según la procedencia del aceite se obtiene de: Aceites usados: industriales o domésticos. Aceites vegetales: extraídos de cultivos como colza, girasol, soja.
Proceso: para su obtención requiere un refino y una esterificación y obtenemos biodiesel para mezcla o solo.
Bioetanol. Se obtiene de cereales, maíz, remolacha.
Proceso: Fermentación y destilación y obtenemos bioetanol para mezcla de gasolinas o de ETBE, menos volátil y más miscible que aumenta el índice de octanos
Cultivos para biomasa
Los cultivos energéticos para biomasa se transforman en energía con un proceso que empieza con el astillado, el secado y el peletizado.
Con este producto se puede obtener energía eléctrica por combustión en las centrales termo eléctricas, alimentadas con gas o con combustibles sólidos, también podemos obtener energía térmica para calefacción.
Otro procedimiento de obtención de energía eléctrica es por pirólisis o gasificación.
Cultivos lignocelulósicos
1.- Especies herbáceas
- Carinata (Brassica carinata L.)
- Colza (Brassica napus)
- Cardo (Cynara cardunculus L.)
- Caña común (Arundo donax L.)
- Sorgo fibra (Sorghum bicolor L.)
- Chumbera (Opuntia ficus indica L.)
- Pataca (Heliantus tuberosus L.)
- Miscanto (Miscantus sinensis)
Especies herbáceas
Carinata (Brassica carinata A Braun.) (Foto nº 3)
- Sensible a bajas temperaturas.
- Necesidad de altos recursos hídricos.
- Rendimiento:
Biomasa entre 10 y 15 Tm/Ha
Semillas entre1,5 y 3 Tm/Ha
- Su biomasa contiene S.
Colza (Brassica napus) (Foto nº 4)
- También llamada colinabo. Es una crucífera.
- Climatología, el frío es un factor limitante para su cultivo.
- Requiere secanos con pluviometría superior a 600 mm/año.
- Altura del tallo de 1,5 m, raíz pivotante.
- Densidad de plantación de 50-60 plantas/m2
- Interesa para rotación de cereales, muy rentable con trigo blando.
- Poder calorífico superior a 18 MJ/kg.
Cardo (Cynara cardunculus L.) (Foto nº 5)
- Pocos requerimientos hídricos, unos 400 mm/año.
- Buena resistencia al frío.
- Ciclo de pervivencia de 10 años.
- Productividad:
- Para lluvia superior a 400 mm > 15 Tm/Ha de m.s. y 375 kg de aceite.
- Para lluvia superior a 600 mm > 24 Tm/Ha de m.s. y 600 kg de aceite.
Caña común (Arundo donax L.)
- Gramínea, perenne, alcanza hasta 5 m de altura.
- Invasiva por la capacidad expansiva de sus rizomas.
- Requiere suelos húmedos o pantanosos.
- Producción anual en secano entre 15 y 25 Tm/Ha.
Sorgo fibra (Sorghum bicolor L.)
- Sorgo azucarero.
- Cultivo exclusivamente para regadío.
- Cultivo multi energético, rendimiento de: 22 Tm/Ha para biomasa. Entre 5.000 y 7.000 l/Ha de etanol.
Chumbera (Opuntia ficus indica) (Foto nº 6)
- Se adapta a condiciones de cultivo marginales.
- Poco exigente en agua.
- Tolera las plagas, leve inconveniente con cochinilla algodonosa.
- Rendimiento de biomasa: 15 Tm/Ha de los frutos 105 Tm/Ha de las palas
- Además se obtiene entre 1.000 y 1.500 l/Ha de etanol.
Pataca (Helianthus tuberosus L.) (Foto nº 7)
- Rendimiento en biomasa:
Entre 70 y 80 Tm/Ha del tubérculo
10 Tm/Ha de los tallos.
- Además se obtiene entre 5.000 y 6.000 l/Ha de etanol.
Miscanto (Miscantus sinensis) (Foto nº 8)
- Se descarta para secanos, requiere riegos frecuentes en verano.
Leñosos de corta rotación
Se caracterizan por su rápido crecimiento, sus ciclos de producción son cortos y con pocos requerimientos hídricos y de cultivo.
Haré una descripción general de las leñosas, pero el estudio más amplio es para el cultivo de la Paulownia.
- Para Condiciones secas: Tagasate. Acacia. Olmo Siberiano.
- Para Climas húmedos: Eucalipto. Retama. Tojo.
- Para Humedales y regadío: Chopo. Sauce (Willow). Paulownia.
Tagasate (Chamaecytisus proliferus y Ch. palmensis) (Foto nº 9)
- Conocida como la alfalfa arbórea.
- Especie forrajera. Apta para climas áridos y el secano mediterráneo.
- Se cultivan en Las Canarias más de 5.000 Has.
- Muy eficaz para prevenir la erosión en suelos de alto riesgo.
Acacias (Mimosaceae)
- Árbol con porte arbustivo alcanza 4-9 m altura.
- Planta rústica. Poco exigente en suelos.
Olmo Siberiano (Ulmus pumila)
- Origen en China y Siberia.
- Olmos bajos de 12-15 m, caracterizados por un crecimiento rápido.
- Poseen unas raíces muy agresivas.
- Se adapta a zonas áridas.
- Es resistente a la grafiosis.
- Sensible a muchos insectos.
Eucaliptos (E. globulus y E. nitens).
- Pertenece a la familia Mirtáceas.
- Las especies Australianas cultivadas son: E. maidenii y E. camaldulensis.
- Gran porte, alcanza hasta 60 m de altura, sus raíces son potentes.
- Climas suaves, temperatura ideal entre 21-27ºC, pero resiste las heladas.
- Pocos requerimientos hídricos.
- Necesita suelos profundos y ácidos.
- La producción de biomasa en secano es de 7,5 Tm/Ha.
Retamas (Spartium junceum L.) (Foto nº 10)
- Es una leguminosa dicotiledónea perenne.
- Arbusto aromático que alcanza hasta 4 m de altura.
- Muy ramificado pero con pocas hojas.
- Poco exigente en suelos.
- Mejora suelos degradados.
- Planta nitrófila, requiere suelos ricos en N y calizos.
Tojos (Ulex europaeus) (Foto nº 11)
- Leguminosa papilionácea.
- Arbusto espinoso muy ramificado.
- Alcanza hasta 4 m de altura.
- Planta heliófila, por lo que al buscar la luz, las partes bajas se secan y pueden arder con facilidad.
- Fijadora de N, debido a lo nódulos de Rhizobium de sus raíces.
- Se considera especie invasora.
- Sus semillas contienen citisina, alcaloide que puede ser tóxico.
Chopo y sauce (Populus nigra y Salix)
- Requieren zonas con climas húmedos, con pluviometría en verano.
- Suelos calizos y húmedos.
- Son de crecimiento rápido.
- El chopo viriato es interesante por su alto peso 450 kg/m3
- Sus raíces son invasoras, pueden afectar a cultivos próximos.
Paulownia (Paulownia elongata) (Foto nº 12) Generalidades
- Origen en China, se cultivan más de dos millones de Has.
- Con más de 2.600 años de antigüedad.
- Frondosa caducifolia, con reposo invernal, de alto crecimiento. En condiciones óptimas, se han medido en Extremadura hasta 6 m/año, sobrepasando en pleno desarrollo los 12 m de altura.
- Existen diferentes variedades e híbridos, seleccionados y mejorados por su capacidad de crecimiento, calidad de la madera y por su resistencia al frío, aplicando técnicas de selección visual y de cruzamiento con polinización dirigida. Responde muy bien la planta micorrizada. Diversas empresas investigan y desarrollan sobre estos temas destacando entre otras Cotevisa que ha evaluado diversos clones importados de China, con resultados de una selección clonal de Paulownia elongata y P. elongata x P. fortunei, colabora en proyectos de mejora genética con la Universidad Politécnica de Valencia, Universidad Politécnica de Madrid, participa en diferentes experiencias de otros cultivos como el cardo y el olmo.
- Buena adaptación a diferentes tipos climas, se desarrolla bien en suelos pobres. Posee gran capacidad de crecimiento, alta eficiencia hídrica y gran capacidad para generar biomasa.
Aspectos agronómicos. (Foto nº 13)
- Tolera condiciones moderadas de aridez y sequía una vez implantado, con el sistema radicular desarrollado a partir del segundo año. En secano con una pluviometría de 500 mm/año se consiguen buenos resultados.
- Pocos exigentes en condiciones de cultivo, requiere suelos profundos y con buen drenaje. Su potencial de crecimiento es alto, alcanzando en condiciones óptimas entre 1,8 y 2,5 cm/día
- Poco sensible a plagas y enfermedades, toleran las orugas, mosca blanca y pulgones.
- Requieren temperaturas moderadas, presentan buena resistencia al frío, han soportado -17ºC en Albacete y 45º en Extremadura.
- Facilidad de los rebrotes basales y de regeneración, hasta ocho cortas.
- Posibilidad de implantación con cultivos agroforestales mixtos, no es invasiva.
Aspectos económicos. (Foto nº 14)
- Útil para alimentación animal, con hojas de alto valor energético.
- Admite cultivos asociados sin competir. (Chopos, hortalizas, cereales).
- Aprovechamiento melífero y de polen, por su atractiva floración, que dura entre tres y cuatro semanas.
- Alto rendimiento para biomasa, con una producción de 30-35 Tm/Ha y año con ciclos de corte de tres años que rondan la 100 Tm/Ha.
- Útil para madera en verde y en rollo, con rápido secado natural, en 20-40 días se reduce al 12% de humedad.
Aspectos medioambientales (Foto nº 15)
- Árbol poco excluyente y competitivo, convive con forestales y pastizales
- Permisivo en cultivos mixtos con las plantas autóctonas.
- Rápida cubierta vegetal, evita deforestación.
- Muy útil para regeneración de suelos contaminados con nitritos, arsénico, metales pesados.
- Control de la erosión, fija el suelo con su potente sistema radicular.
- Difícil combustión, punto de ignición en 247ºC.
Usos y aplicaciones de la Paulownia
Centrales termoeléctricas
Una aplicación principal es como combustible de las calderas de las centrales termo eléctricas.
El procedimiento es que el calor de combustión de la madera se aplica sobre una caldera, que por la presión del vapor que genera mueve una turbina y este movimiento se transforma en energía eléctrica.
En las centrales térmicas que utilizan la biomasa, el balance de las emisiones de CO2 es nulo. Por el proceso de la fotosíntesis, los árboles en crecimiento absorben CO2 y almacenan el C en el tejido leñoso. En las centrales térmicas, por la combustión la biomasa se combina con el O2 y se genera CO2 que se libera a la atmósfera con los gases de combustión y el proceso vuelve a comenzar.
Las centrales térmicas y las industrias del cemento, necesitan sustituir los combustibles fósiles para cumplir los objetivos de Kioto.
Pelets (Foto nº 16)
Para cumplir con los objetivos del PER 2005-2010, el gobierno aprueba ayudas para el desarrollo de la biomasa térmica doméstica y ayudas para la adquisición de la maquinaria para su fabricación.
El mercado de los pelets está en expansión en el sector doméstico para calefacción y agua caliente sanitaria, ayudado por el incremento de precios de los combustibles tradicionales.
Mercado europeo con un consumo superior a 2,500.000 Tm/año.
Mercado nacional con un consumo inferior a
20.000 Tm/año.
Los países de alto consumo han regulado la fabricación de pelets, elaborando normativas que garantizan un combustible de calidad y fiable para el consumidor.
Las principales características de los pelets son en cuanto a su poder calorífico inferior o neto, que sin incluir el calor latente de evaporación del agua, debe ser hasta 16,9 MJ/kg y cumplir el principio que 2 kg de pelets equivalen a 1 litro de gasoil.
En cuanto a tamaño, el diámetro debe presentarse entre 4 y 12 mm y su longitud hasta cinco veces el diámetro, la densidad hasta 600 kg/m3, el contenido en agua hasta el 10%, el contenido en cenizas hasta 0,08%.
Madera
- Distribuida en amplias franjas de la zona asiática.
- Coloniza distintos climas y tipos de suelo.
- Conocida comercialmente como "madera kiri", se parece al fresno.
- Características: es muy resistente (no se tuerce, no se comba, no se agrieta), es muy liviana (250 kg/m3).
- De fácil trabajo, resiste la intemperie, al fuego y al agua.
- Densidad de 900 a 1.100 árboles/Ha
- Producción de madera de 1 m3/árbol en 8-10 años.
- Facilidad de rebrotes basales, regenerándose el tocón.
Utilidades
- Fabricación de muebles y paneles.
- Instrumentos musicales.
- Usos aeronáuticos y marinos.
- Embalajes especiales, por su poco peso en transporte aéreo, por su ausencia de olor y sabor en alimentación, también para colmenas.
- Construcción (puertas, frisos, ventanas, suelos, saunas).
Datos base de un proyecto para biomasa
MARCO DE PLANTACIÓN 3 x 2
ÁRBOLES POR HECTAREA 1.600
CICLO DE CORTE 3 años
BIOMASA EN PIE POR ÁRBOL
(30% WET) 0,192 Tm
% BIOMASA ÚTIL/ÁRBOL 54%
BIOMASA ÚTIL/ÁRBOL
(30% WET) 0,104 Tm
PCI (30% WET) 2.940 kcal/kg
PCS 4.200 Kcal/kg
DATOS ECONÓMICOS
- Implantación cultivo 3.618 ?/Ha
- Mantenimiento anual 338 ?/Ha
- Duración del cultivo 20 años
- Con inflación 2%
- Valorización biomasa 1,4%
- Beneficio anual 1.210 ?/Ha sin ayudas retirada o PAC
Ventajas de los cultivos energéticos
- Mayor estabilidad para los agricultores y el campo, plazo. La implantación de cultivos energéticos a gran escala, ligados a su valoración energética en su propia zona, tiene futuro y facilitan una rentabilidad estable y a largo plazo. La rentabilidad del cultivo, depende de la especie y de que ésta se adapte a la zona de cultivo.
- Menor dependencia energética del exterior.
- Cumplimiento del protocolo de Kioto. Disminuye las emisiones de efecto invernadero, CO2, SO2, NOx. El CO2 emitido en la combustión es absorbido por los cultivos en crecimiento.
- Diversifica los cultivos, empleando forestales y herbáceos.
- Optimiza recursos hídricos, reduce consumo de fitosanitarios y abonos.
- Aprovecha zonas marginales, suelos degradados.
- Efectos favorables sobre la erosión.
- Mantenimiento del medio rural como motor económico, contribuye al desarrollo territorial, fija población, crea empleo y crea nuevas industrias auxiliares.
- Desarrollo tecnológico, se requiere más investigación.
Inconvenientes de los cultivos energéticos
- Son difíciles de introducir por desconocimiento de los agricultores.
- Elección de cultivos rentables, estudio profundo de los cultivos adecuados para cada zona.
- Se debe regular la oferta a la demanda.
- Normalizar la producción, ofrecer un producto con calidad fiable y perdurable.
- Falta de apoyo de la administración, se requiere impulsar con medidas políticas y económicas el desarrollo agro energético, siendo estos cultivos una expectativa real para el desarrollo rural.
Agradecimientos: D. Jesús Fernández, pionero en estos temas y a D. Lorenzo García, garantizando contratos razonables a largo.
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