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