Energía y medio ambiente

¿Qué tan efectivo podría ser el sauce para la generación de energía de biomasa?

¿Qué tan efectivo podría ser el sauce para la generación de energía de biomasa?

Arbusto de sauce (Salix) [Fuente de la imagen: Matt Lavin, Flickr]

La Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) se ha embarcado en un notable proyecto de investigación que involucra el uso de sauce arbustivo para la generación de energía renovable de biomasa.

El sauce (Salix) es parte de la familia Salicaceae de 400 fuertes, una especie de planta amante del agua con hojas lanceoladas ("en forma de lanza") con una corteza que alguna vez se usó como fuente de aspirina. Las variedades de hoja ancha a veces se denominan "cetrino", mientras que las variedades de hoja estrecha se denominan tradicionalmente "mimbre". Los sauces crecen principalmente en regiones templadas del mundo en suelos húmedos. La investigación sobre el uso de sauce ha estado en curso en varias partes de los EE. UU. Durante algunos años, particularmente en la Universidad de Cornell, donde un proyecto ha estado en funcionamiento desde 1998.

La primera cosecha de sauces de Penn State fue cosechada en una parcela de demostración de 34 acres durante el invierno por la Facultad de Ciencias Agrícolas de la universidad. Forma parte de un programa más amplio de cinco años llamado NEWBio que tiene como objetivo investigar y promover la producción sostenible de biomasa leñosa y pastos de estación cálida para la generación de energía. El plan general es cosechar sauces de la parcela a intervalos de tres años.

NEWBio es en realidad un consorcio regional liderado por la propia Penn State con fondos del Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU. El proyecto es solo uno de los siete proyectos regionales en los EE. UU. Y reúne a una variedad de expertos, incluidos científicos de plantas, ingenieros agrícolas y biológicos, especialistas en seguridad y salud agrícola, agrónomos, economistas agrícolas y forestales, sociólogos rurales, cadenas de suministro y expertos en desarrollo empresarial y educadores de extensión.

Los otros miembros del consorcio son la Universidad de Cornell, la Facultad de Ciencias Ambientales y Silvicultura SUNY, la Universidad de Virginia Occidental, la Universidad Estatal de Delaware, la Universidad Estatal de Ohio, la Universidad de Rutgers, el Centro de Investigación Regional del Este del USDA y el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. Laboratorio Nacional de Idaho.

Cosecha de sauce arbusto en el sitio Rockview de Penn State [Fuente de la imagen: Penn State, Flickr]

“Este es un sitio excelente para investigar los impactos en la calidad del suelo y el agua, la biodiversidad, las emisiones de dióxido de carbono evitadas y el potencial para desarrollar una bioeconomía regional”, dijo Armen Kemanian, profesor asociado de sistemas de producción y modelado en el Departamento de Plantas Science, hablando con Penn State News. "Los estudiantes de nuestra universidad visitan el sitio y tienen una vista de primera mano y de cerca de este nuevo cultivo para la región".

La primera cosecha de sauce arbustivo fue plantado en 2012 y Penn State espera utilizarlo como fuente de energía renovable y como plataforma para la investigación sobre sostenibilidad. Según Kemanian, lo mejor del sauce arbusto, que es un arbusto perenne leñoso, es que le gusta que lo corten, lo que a partir de entonces produce un rebrote vigoroso que se puede cosechar continuamente con solo cortar repetidamente la cosecha. Además, debido a que es un sauce arbusto perenne, tiende a establecer un sistema de raíces fuerte que estabiliza el suelo y almacena cantidades sustanciales de carbono. Otros cultivos que producen un efecto similar incluyen el pasto varilla y el miscanto, y estas plantas también se están investigando en otros sitios del noreste de los Estados Unidos. Junto con el sauce arbustivo, estas plantas no requieren mucho fertilizante y también pueden mejorar la calidad del agua en arroyos, ríos y estuarios. Es por eso que aumentar la cantidad de vegetación perenne se ha convertido en un componente crítico de la estrategia de calidad del agua de Pensilvania. En esencia, estos cultivos tienen un doble propósito: mantienen la tierra productiva y al mismo tiempo protegen la calidad del agua.

El sauce arbustivo solo requiere un tercio del fertilizante nitrogenado que normalmente se alimenta a un cultivo de maíz mientras produce la misma cantidad de biomasa. Cuando las plantas cosechadas se queman como astillas de madera o biocombustible líquido, el dióxido de carbono emitido a la atmósfera se absorbe nuevamente cuando las plantas vuelven a crecer.

En Penn State, el investigador asociado Felipe Montes ha instalado una serie de sensores que miden el dióxido de carbono y el vapor de agua. Esto, a su vez, proporcionará información sobre el potencial de crecimiento del cultivo, que es extremadamente eficiente en lo que respecta a convertir la luz solar y los nutrientes en materia prima bioenergética debido a que el sauce arbusto es una de las primeras plantas en producir hojas en la primavera y, al mismo tiempo, muere tarde. en otoño, lo que le da un período de crecimiento muy largo.

“Estimamos que podemos cosechar de 20 a 30 unidades de energía por unidad de energía fósil invertida en la producción del cultivo, lo que genera combustible con una huella de carbono muy baja”, dijo Montes. “El hecho de que esta biomasa se pueda convertir en combustible líquido es una de las principales ventajas del sauce arbusto y otros cultivos de biomasa. Los combustibles líquidos bajos en carbono son especialmente importantes para el transporte de larga distancia, el transporte marítimo y la aviación, donde los vehículos eléctricos no son prácticos ".

Recolección de fardos de biomasa de sauce, Guelph, Canadá [Fuente de la imagen: Centro Nacional de Agrosilvicultura, Flickr]

El líder del proyecto NEWBio, Tom Richard, profesor de ingeniería agrícola y biológica y director de los Penn State Institutes of Energy and the Environment, cree que la energía de biomasa realmente podría ayudar a impulsar la sostenibilidad rural en el noreste, ya que los cultivos energéticos perennes se adaptan muy bien a la región. . Es muy posible que se conviertan en un elemento importante en el desarrollo económico futuro, si la recolección, el transporte y el almacenamiento del cultivo a gran escala se pueden realizar de manera económica.

El objetivo final sería producir etanol celulósico que luego pueda usarse como combustible en automóviles. También podría usarse para calefacción y otras aplicaciones de energía renovable. Dado que el sauce arbustivo puede crecer en suelos más pobres, no compite con los cultivos alimentarios y significa que el maíz se puede utilizar únicamente como alimento en lugar de como alimento y biocombustibles.

El sauce arbustivo puede ser adecuado para una variedad de otros usos además de la generación de biomasa. Por ejemplo, un proyecto en Minnesota está investigando su potencial como una "valla de nieve" viva para mantener las carreteras libres de nieve que sopla y se arrastra. Un estudio reciente realizado por el Departamento de Transporte de Minnesota descubrió que el sauce arbusto tiene ventajas importantes sobre otros cultivos como el cornejo y el arándano, que pueden tardar entre cinco y veinte años en establecerse en comparación con solo dos para el sauce arbusto. La evaluación adicional del cultivo para este propósito está programada para 2017, cuando se plantará junto a un nuevo sitio de construcción en la autopista 60 entre Windom y Mountain Lake.

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