EXPERIENCIA Y POTENCIALES DE ESPECIES FORESTALES PARA...

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Seminario Bioenergía, Coyhaique 2012

EXPERIENCIA Y POTENCIALES DE ESPECIES FORESTALES PARA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN CHILE

Juan Carlos Pinilla, Mauricio Navarrete y María Paz MolinaInstituto Forestal, Chile

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RESUMEN

En respuesta a la amenaza del calentamiento global, la inseguridad en el suministro de energía, sumado a la creciente demanda energética, es que ha crecido notablemente el interés entre los científicos, políticos y gobiernos de reconsiderar sus opciones y estrategias en materia de Energías Renovables No Convencionales (ERNC).

En este sentido las “plantaciones dendroenergéticas” constituyen una de las opciones más importantes desde el punto de vista económico y ambiental. Éstas son formaciones destinadas a suministrar en el mediano y largo plazo, un abastecimiento seguro de biomasa frente a la creciente demanda de energía que requiere el desarrollo nacional.

El presente trabajo entrega detalles del debate que genera el tema de las ERNC; así como también datos relevantes de la situación actual en cuanto al suministro y consumo de energía; además de antecedentes técnicos de algunas especies forestales dendroenergéticas de interés para el país, donde destacan especies de Acacias y Salix, entre otras.

Palabras claves: Energías Renovables No Convencionales (ERNC); Plantaciones dendroenergéticas; Acacias; Salix.

INTRODUCCIÓN

En todo el mundo y, especialmente, en los países pertenecientes a la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), como lo es Chile, los gobiernos, los ciudadanos y las empresas concuerdan en que es poco seguro depender de combustibles fósiles para la producción de energía, a lo que se agrega su suministro es limitado y está sujeto a fuerzas políticas y económicas. Los costos relacionados con la salud, el medio ambiente y el clima, derivados del uso de combustibles fósiles, también son elevados (NRDC, 2011).

En base a este escenario, algunos países se han fijado como objetivo obtener proporciones significativas de su energía a partir de fuentes biológicas. Es así como en la Unión Europea actualmente el 30 % de la energía es utilizada en el transporte. De esta proporción, hoy un 98 % proviene de combustibles fósiles, pero al año 2030 el objetivo es sustituir un 25 % con biocombustibles (BIOFRAC 2006, citado por Baettig et al., 2010). Para ello, la Unión Europea ha establecido una estrategia que considera estimular la demanda de biocombustibles por medio del fomento a su producción y distribución. Dentro de esta estrategia se privilegiará la producción de biocombustibles de biomasa lignocelulósica o biocombustibles de segunda generación.

Por su parte, Estados Unidos ha establecido al año 2030 sustituir un 30 % del petróleo por combustibles de origen biológico, para lo cual se requerirá un suministro de mil millones de toneladas anuales de biomasa (Perlack et al., 2005, citado por Baettig et al., 2010). Otro ejemplo sobresaliente es el caso de Finlandia, Irlanda, Nueva Zelandia o España, líderes en la utilización de biomasa forestal para la generación de energía, mediante la transformación de este recurso.

En Chile no es desconocida la situación energética y las serias consecuencias que se involucran sobre el bienestar de la población, la industria y la economía. Como consecuencia del previsible incremento de la

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demanda energética que sustenta el crecimiento económico, se observa con atención las diferentes fuentes que pueden diversificar su matriz energética. Entre estas opciones se encuentran las Energías Renovables No Convencionales, ERNC y es en este ámbito donde la biomasa es la mayor fuente de abastecimiento de energías primarias. Actualmente, la biomasa representa aproximadamente del 15% al 20% del consumo total de energía en el país (14 millones de m3) utilizados principalmente en calefacción y cocción de alimentos, además de algunos usos industriales.

En el país la producción de electricidad en el año 2011 alcanzó a 63.711 GWh1, siendo generada por plantas de Ciclo Combinado a gas Natural (17,7%), otras térmicas (49,2%), hidráulicas (32,6%), y eólica (0,5%). Actualmente, nuestra matriz de energía eléctrica, considerando tanto el SIC como el SING, está compuesta en un 3% de participación de ERNC, 34% de hidroelectricidad y 63% de generación térmica (Ministerio de Energía, 2012). En la figura 1 se presenta el consumo de energía según tipo de combustible durante el período 2000-2010, mientras que la figura 2 presenta la distribución sectorial del consumo de energía en Chile en el año 2010.

Figura 1. Consumo de Energía según tipo de combustibleFuente: Elaboración propia a base de datos del Balance Nacional de Energía (2010), Ministerio de Energía

1 Datos consultados en:http://www.ine.cl/canales/chile_estadistico/estadisticas_economicas/energia/series_estadisticas/series_estadisticas.php1

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Figura 2. Distribución sectorial del consumo de energía en ChileFuente: Ministerio de Energía, Balance Nacional de energía 2010

De las cifras anteriores se desprende que la matriz energética de Chile está compuesta principalmente por combustibles que se deben importar y sobre los cuales existe incertidumbre y variabilidad respecto de su precio y disponibilidad. El abastecimiento de gas depende casi en un 100% de yacimientos argentinos, siendo Chile afectado por las fluctuaciones del precio internacional del petróleo y los problemas de abastecimiento del gas natural. Por otro lado, a partir de los años 80, el sistema eléctrico de Chile comenzó a enfrentar problemas crecientes debido a la baja disponibilidad de recursos fósiles propios y la excesiva dependencia de la generación hidroeléctrica, que debido a las variaciones climáticas, se tradujo en mayor inseguridad en el suministro eléctrico. Según proyecciones de la Comisión Nacional de Energía, se prevé para el futuro próximo un aumento importante en la demanda nacional de combustibles fósiles, tales como el gas natural y el petróleo.

Como se observa en la figura 2, el transporte lidera el consumo de energéticos con el 33% del consumo total en el año 2010 y según proyecciones de la CNE (2008) este porcentaje aumentaría a 53,8% en el año 2030. El consumo de energéticos por parte de este sector es el que muestra un mayor crecimiento esperado, proyectándose con una tasa promedio anual de 6,9% (CNE, 2008).

Este tema por lo tanto demanda una respuesta y es una oportunidad, para el sector forestal nacional, a través principalmente de sus instituciones relacionadas con la investigación y desarrollo tecnológico y empresas del rubro energético y forestal. Estos desarrollos deben traducirse en un escenario futuro más propicio para la inversión en este tipo de proyectos. A esto se suma concursos patrocinados por CORFO y el Ministerio de Energía orientados al apoyo a la materialización de inversiones de generación de energía eléctrica a partir de Energías Renovables No Convencionales. La tercera mayor exportación de Chile, después del cobre y el salmón, corresponde precisamente a recursos forestales y sus derivados, lo que implica un elevado volumen de desechos provenientes de la industria forestal. Las grandes empresas forestales utilizan actualmente éstos desechos como recurso energético renovable para autoabastecimiento eléctrico mediante generación propia y cogeneración de calor para sus procesos industriales como el secado, entre otros. Sin embargo, existen numerosos productores de pequeña y mediana escala que no utilizan el potencial de los desechos forestales debido a no poseer la tecnología necesaria (Bellolio y Karelovic, 2011).

Desde la perspectiva económica, la energía de biomasa forestal tiene un vasto potencial en Chile teniendo como fuentes del recurso el manejo del bosque nativo, las plantaciones forestales dendroenergéticas, los

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desechos de su utilización y los residuos de los procesos industriales.

Los bosques de fines múltiples que producen una variedad de productos, incluida la madera y la biomasa destinadas a obtener combustible, representan probablemente la fuente de biocombustibles económicamente más viable; asimismo, los beneficios económicos que se derivan de los biocombustibles son máximos cuando su precio resulta competitivo respecto al de los combustibles fósiles (Jack y Hall, 2010).

Como Energías Renovables No Convencionales (ERNC) se consideran la biomasa, la eólica, la solar, la geotérmica y la de los océanos. Para aplicaciones de gran escala, como proyectos de generación eléctrica con energías renovables conectados a los sistemas eléctricos, se considera un marco reglamentario y económico neutral con respecto a las energías tradicionales. Por lo tanto, su utilización depende de la competitividad que ellas tengan respecto a las energías tradicionales. Luego, no existe limitación alguna para utilizar las energías renovables, como tampoco su incorporación es objeto de un tratamiento especial (CNE, 2008).

BIOENERGÍA

El término biomasa se refiere a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales y que pueden ser convertidos en energía, lo que se denomina Bioenergía. Esta constituye la fuente de energía renovable más antigua conocida por el ser humano, pues ha sido usada desde el descubrimiento del fuego. Este recurso energético es la fracción biodegradable de los productos y residuos generados en los bosques. Puede provenir de podas, raleos y residuos de aprovechamientos madereros (Chile Forestal, 2009) y desde bosques establecidos con esos fines. Como una medida del potencial de la biomasa como fuente energética, se puede señalar que el contenido energético de la biomasa almacenada en la superficie terrestre es equivalente al de las reservas probadas de combustibles fósiles, incluyendo carbón, y que la energía total de las reservas estimadas de éstos últimos, sólo representa unos 130 años de fotosíntesis neta. El proceso de uso y transformación de la biomasa forestal ha permitido el desarrollo de tecnologías de recolección, transformación y de combustión. Esto ha generado la creación de puestos de trabajo, una menor dependencia de combustibles fósiles y un resguardo de recursos escasos (fósiles).

Esta fuente de energía es particularmente atractiva debido a su aporte en la reducción de emisión de gases de efecto invernadero, la reducción del volumen de desechos en vertederos, como también para la disminución de la dependencia de otras fuentes de energía no renovables. Esto último es muy importante para que nuestro país pueda ampliar y diversificar su matriz energética, tan dependiente de los mercados externos, como son el caso del petróleo, gas y carbón (Bellolio, y Karelovic, 2011). Los usos de la biomasa en aplicaciones energéticas son principalmente la producción de gas, energía calórica (térmica) y energía eléctrica. Actualmente la biomasa es utilizada en Chile para producir electricidad e inyectarla a la red, mediante plantas de cogeneración eléctrica que aprovechan los residuos energéticos (licor negro, cortezas), y crecientemente de otros procesos industriales tal como la producción de celulosa2.

El proceso de transformación de la biomasa en energía, ha logrado desarrollos tecnológicos muy importantes y ya se dispone de sistemas eficientes y limpios, desde el punto de vista ambiental, para producir por ejemplo, combustibles líquidos o gaseosos que a su vez pueden generar electricidad. De esta forma, la biomasa funciona como una especie de batería que almacena la energía solar, y si esta se produce en forma sostenida, en el mismo nivel en que se consume, esa batería durará indefinidamente.

Una de las principales fuentes de materia prima para obtener biocombustibles sólidos es hoy en día el acopio de los residuos de la industria de conversión de la madera, de cultivos agrícolas y de faenas de cosecha forestal. Considerando sólo este escenario, el país presenta un límite en la capacidad de producción de energía y sería equivalente a la capacidad de producción de residuos aprovechables energéticamente (RAE), ya sea de las cosechas de los bosques como de las industrias de conversión. Un dato señala que el año 2006 se estimaba que las 34.000 hectáreas de Eucalyptus spp. y las 70.000 hectáreas de Pinus radiata D. Don que se cosecharon en Chile podían proveer un total de 3,1 millones de toneladas de biomasa lignocelulósica, principalmente restos de fuste y ramas (Campino 2006). En cuanto a los RAE de la industria de conversión mecánica, se

2 http://www.cne.cl/fuentes_energeticas/f_renovables.html

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estima un potencial de 3,2 millones de toneladas, conformadas principalmente de aserrín, corteza, despuntes y viruta (CNE/GTZ/INFOR 2007).

La enorme masa forestal que posee Chile y el área disponible para la creación de nuevas plantaciones forestales, permite aseverar que el sector forestal chileno tiene un enorme potencial en el campo energético, lo cual tendría un importante impacto económico y ambiental.

Es necesario destacar que en el país se están haciendo importantes esfuerzos en el desarrollo de energías renovables de 2ª generación (biocombustibles) (proyectos CORFO), sin embargo es necesario avanzar además, en el estudio de las especies requeridas para la generación de biomasa para cada sitio en particular a nivel nacional.

INICIATIVAS DE INVESTIGACIÓN EN DESARROLLO

Existen especies forestales de clima templado y aptas para su uso en Bioenergía que pueden adaptarse y tener un buen crecimiento en las condiciones agroclimáticas de diferentes regiones de Chile. Mediante una adecuada selección en base a experiencias internacionales de especies apropiadas para Bioenergía de acuerdo a sus características específicas y el estudio de las condiciones agroclimáticas de origen y destino es posible establecer y comprobar, en terreno, su adaptabilidad a distintas regiones del país. Las condiciones de crecimiento, asociada a la cuantificación de superficies y volúmenes, soportarían un aprovechamiento económico sustentable de las especies, masificándolas a través de su incorporación como una opción de Energía Renovable No Convencional. Es posible orientar y obtener un manejo económico eficiente de las especies más promisorias según sitio hacia la adopción de criterios que privilegien la obtención de soluciones al desafío de provisión de biomasa combustible que viven las propias comunidades.

Los resultados de las diversas investigaciones deben proveer a los usuarios finales de opciones de energía eficiente y competitiva en relación con las existentes actualmente, basadas la mayoría en petróleo, lo que permitirá al país el ahorro por un menor consumo de combustibles fósiles y a su vez, una menor presión sobre el bosque nativo. También se genera un negocio para agentes intermedios, basado en la comercialización o producción de biomasa dendroenergética y en las labores necesarias de manejo forestal para lograr la mayor productividad de los bosques destinados a dendroenergía. Igual sucede con los proveedores de tecnologías y material vegetal que puedan ofrecer sus servicios para participar de la generación de la biomasa dendroenergética.

Estos antecedentes deben servir para los propietarios, empresas e instituciones relacionas con el sector energético, como un insumo más o elemento complementario de todas las acciones que se establezcan en el plan de utilización de Energías Renovables No Convencionales que se defina utilizar o implementar en el país.

En el país se están desarrollando proyectos en la temática de la Bioenergía, los cuales corresponden principalmente a:

• Desarrollo de protocolos para la producción de biomasa de especies forestales de rápido crecimiento y corta rotación para la generación de bioenergía. INNOVA BIOBÍO. Universidad de Concepción, (Facultad de Ciencias Forestales).

• Consorcio tecnológico empresarial de investigación en producción de biocombustibles a partir de material lignocelulósico. Consorcio Bioenercel S.A.. INNOVACHILE. Universidad de Concepción,Universidad Católica de Valparaíso, Fundación Chile, Arauco, CMPC, Masisa.

• Consorcio tecnológico empresarial de investigación en producción de biocombustibles a partir de material lignocelulósico. Consorcio Biocomsa S.A.. INNOVACHILE-CORFO. Consorcio Maderero, Enap, Refinería, Universidad de Chile.

• Modelo silvícola para la obtención de dendroenergía en la zona central de Chile usando híbridos de Álamo. FONDEF. Universidad de Talca, Universidad de Concepción

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• Modelos de disponibilidad, gestión y transformación de biomasa forestal para el desarrollo de la dendroenergía en Chile. FONDEF. Universidad de la Frontera, Universidad Austral de Chile.

Una acción desarrollada por el Instituto Forestal con apoyo de FAO se orientó a generar las bases para una estrategia dendroenergética nacional (WISDOM Chile), cuyo objetivo fue de dotar al país de las capacidades nacionales necesarias y suficientes para la elaboración de un diagnóstico que cuente con mapas, tablas e informes, que permitan visualizar, cuantificar, identificar y localizar el potencial dendroenergético nacional, como contribución primordial para el desarrollo de estrategias y programas para promover sistemas dendroenergéticos sostenibles. Esta plataforma genera un sistema de información hacia donde convergen elementos de oferta y demanda de combustibles (biomasa de distintas fuentes) que integrados en un ambiente SIG permiten identificar áreas con déficit de biocombustibles, determinar las zonas con mayor presión y generar índices de sostenibilidad de los recursos de biomasa para la industria bioenergética nacional, entre otras resultantes del análisis espacial (Figura 3).

Figura 3. Estructura y resultados modelo WISDOM Chile

La principal conclusión de este estudio es que para establecer una estrategia dendroenergética nacional, se necesita dimensionar, cuantificar y localizar las zonas donde existe mayor presión por los recursos dendroenergéticos. Se sentaron las bases para una caracterización y cuantificación inicial del potencial de los diferentes residuos y subproductos originados por el sector agropecuario y agroindustrial para su aprovechamiento energético, requiriendo de mayor información base para completar este nivel de información. En tanto, los resultados obtenidos son un primer paso en el análisis del sector y no una conclusión del proceso.

OPCIONES BIOENERGÉTICAS

Las plantaciones bioenergéticas son ampliamente usadas en España, Estados Unidos, Inglaterra, Suecia, Nueva Zelanda, Alemania y Brasil, entre otras, como fuente de abastecimiento para la generación de energía térmica y eléctrica. Estas plantaciones se establecen con especies de rápido crecimiento, en períodos de corta rotación y con elevados rendimientos, y pueden llegar a ser una fuente segura de energía renovable para el país, lo que garantizaría además, una actividad económica para los productores, beneficios al medio ambiente y a la economía nacional, utilizando terrenos marginalizados por la producción agrícola y forestal. Es conveniente remarcar que el balance ambiental es positivo en la medida que los gases que provoca su combustión, han sido previamente capturados en el proceso biológico del crecimiento de las plantas.

Las plantaciones de corta rotación se caracterizan por el establecimiento de especies latifoliadas en espaciamientos relativamente densos (2.000 – 10.000 árb/ha) con una silvicultura intensiva que implica preparación de suelo, fertilización y control de malezas con periodos de cosecha que van desde los 2 a 4 años. Dentro de un mínimo de requerimientos para estos se necesita un suelo apto, una especie de rápido crecimiento, conocimiento técnico y práctico, rendimiento calórico y densidad de la madera.

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Por otra parte, las energías térmica (vapor) y eléctricas resultantes de la reacción de combustión de la biomasa son requeridas para los procesos industriales, donde los excedentes de energía eléctrica pueden ser comercializados al sistema interconectado central (SIC).

Respecto de la sustentabilidad medio ambiental de las plantaciones de rápido crecimiento, las investigaciones reportadas a la fecha señalan que los ciclos de corta rotación requieren de aportes de nutriente en cada ciclo de corta, de modo de compensar la extracción que ocurre en este tipo de plantaciones. Por otro lado, las mismas investigaciones señalan que la mantención de las hojas en el piso del bosque, junto con residuos, ayuda a la recuperación de los nutrientes y que a medida que avanzan los ciclos de corta, la profundidad de las raíces ayuda a extraer nutrientes en forma más homogénea y no sólo desde el suelo superficial.

En relación con las características de establecimiento y cosecha, en el Cuadro 1 se presenta un resumen para el caso de especies forestales usadas en Europa para generación de biomasa energética (Facciotto, 2009).

Región

Escandinavia, Gran Bretaña e Irlanda Europa Central Países Mediterráneos

Factor/Especie Sauce Álamo Robinia

•Densidad de Plantación

18 a 25.000 10 a 15.000 8 a 12.000

•Rotación (años) 3 a 4 1 a 3 2 a 4

•Producción (t/ha) 30 a 60 20 a 45 15 a 40

•Humedad (%) 50 a 55 50 a 55 40 a 45

Cuadro 1. Características de los sistemas de corta rotación (SRC) en Europa Fuente: Facciotto, 2009

ESPECIES DE INTERÉS BIOENERGÉTICO PARA CHILE

El Instituto Forestal (INFOR) ha iniciado un trabajo en el tema de la Bioenergía, constituyendo un grupo de trabajo en tal sentido. Inicialmente aborda la temática de la utilización de especies forestales y la generación de información. Si bien se han realizado importantes esfuerzos en este sentido, aún se requieren respuestas validadas y herramientas de gestión para la empresa y propietarios particulares para la selección, uso y manejo de plantaciones dendroenergéticas basado en el concepto de la mejor especie para cada sitio en particular.

Las especies vegetales clasificadas como dendroenergéticas se caracterizan por poseer una alta tasa de crecimiento, la posibilidad de regenerar de tocón (al talarse pueden volver a crecer a partir de la base) y de un alto poder calorífico. Entre ellas se cuentan los géneros Acacia, Eucalyptus y Salix. Estas especies permiten obtener un recurso constante a través del tiempo, teniendo entre otros efectos positivos la disminución de los efectos de la erosión, la degradación y compactación de los suelos, preservando, en definitiva, el patrimonio del país (Bellolio y Karelovic, 2011).

INFOR dispone de antecedentes técnicos preliminares de algunas especies forestales dendroenergéticas de interés para el país, donde destacan las Acacias (dealbata, melanoxylon, mearnsii, saligna (IV Región), Eucalipto (nitens, camaldulensis, cladocalyx, sideroxylon) y Salix. Algunos de estos antecedentes se presentan a continuación.

Acacias.

En el país, el Instituto Forestal ha desarrollado una investigación con tres especies, entre otras, del género Acacia: Acacia melanoxylon, Acacia dealbata y Acacia mearnsii (Figura 4).

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Figura 4. Acacia dealbata (1,6 años; El Carmen, VIII Región); A. dealbata (7 años, Florida, VIII Región)

Estas especies producto de los estudios realizados, han entregado interesantes resultados para su establecimiento en nuestro país, tanto desde el punto de vista de la diversificación de las plantaciones con especies exóticas como por su alto grado de adaptabilidad edafoclimática y multiplicidad de productos a obtener a través de un manejo forestal adecuado, incluida la bioenergía. La investigación desarrollada ha abordado el manejo forestal, mejoramiento genético, el estudio de las características físico mecánicas, evaluación de los probables productos a obtener, etc., de tal forma de lograr hacer de estas especies exóticas una nueva y eficiente fuente de ingresos para grandes, medianos y pequeños propietarios (Pinilla 2000; Pinilla, 2005; Pinilla et al., 2011). Los valores dasométricos reportados desde las parcelas permanentes y ensayos, indican volúmenes totales que varían entre los 100 a 400 m3/ha dependiendo de la edad para el caso de A. dealbata (Figura 5).

En relación con los estudios de rendimientos, en ensayos de INFOR, se han observado fuertes incrementos en altura y diámetro de las especies de Acacias consideradas en esta investigación. Acacia dealbata confirma ser una especie promisoria, presentando el mejor desarrollo de todas las especies ensayadas. En términos de rendimiento (Figura 5), los resultados obtenidos desde parcelas permanentes indican incrementos anuales en volumen de 20 m3/ha para A. dealbata y 10 m3/ha para Acacia melanoxylon, registrando en sitios de buena calidad, valores aún mayores para ambas especies (Pinilla et al., 2011). Este antecedente es importante si se piensa que esta especie también podría usarse para bioenergía, tal cual lo señala la experiencia local y tradicional del país.

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Figura 5. Series de crecimiento en Volumen de Acacia según especie y edad

En efecto, esta especie es muy apreciada a nivel regional para la fabricación de leña y carbón, sin que existiesen estudios precisos acerca de su caracterización energética, ni menos de modelos tecnológicos que optimicen su utilización en energía. Estas especies podrían ser utilizadas en un esquema de manejo destinado a abastecer con biomasa forestal (leña) para la producción de energía (combustible) para hogares (alimentación y calefacción) y producción industrial, requiriéndose del desarrollo de modelos tecnológicos de disponibilidad y sustentabilidad que optimicen su utilización en energía.

INFOR en virtud de estos resultados diseñó ensayos para determinar el efecto en la generación de biomasa para bioenergía según diferentes espaciamientos iniciales, área geográfica, y edades de cosecha, los que consideran extracciones anuales de material para observar la variación en materia seca según densidades iniciales, sitio y edad.

Un resultado a la edad de 4 años se presenta en el Cuadro 2 y Figura 6, donde se observa que el mayor valor en biomasa (utilizando la variable DAP2H), se obtienen con espaciamientos de 2x3 metros, no siendo estadísticamente diferente del espaciamiento de 2x2 metros.

Espaciamiento inicial (m) DAP2H N Comparación (*)

2 x 0,5 594,06 149 A

2 x 1 752,15 144 A B

2 x 2 989,03 169 B C

2 x 3 1.180,40 106 C

(*): Letras distintas indican diferencias significativas (p=0,05)Cuadro 2. Resultados ensayo de espaciamiento y biomasa en Acacia dealbata (Retiro, VII Región)

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Figura 6. Resultados ensayo de espaciamiento y biomasa en Acacia dealbata (Retiro, VII Región)

Desde otro ensayo de espaciamiento con esta especie, instalado en la comuna de El Carmen (2008), utilizando espaciamientos más densos, se han obtenido los valores que se presentan en la figura 7.

Figura 7. Resultados ensayo de espaciamiento y biomasa en Acacia dealbata (El Carmen, VIII Región)

Al revisar los resultados iniciales obtenidos se destaca que las parcelas más densas (40.000 arb/ha) registraron la mayor acumulación de biomasa (Figura 7), llegando a cerca de 30 t ms. Esto implica un valor anual de incremento promedio en biomasa de 10 t ms/ha-año. El menor valor al año 3 se registra en el espaciamiento con 2.800 arb/ha, llegando sólo a las 4,7 t ms/ha (Pinilla y Navarrete, 2011).

En observaciones de rodales originados de forma natural a partir de semillas o retoñación de la especie, se han podido registrar valores medios de 123 m3ssc/ha (con un mínimo de 52, y máximo de 234 m3ssc), los que al considerar un valor de 318 kg/m3 de densidad básica, es posible estimar un rendimiento de 39 toneladas de materia seca por hectárea. Con métodos destructivos de árboles, según distintos espaciamientos, ha sido posible determinar el peso verde parte aérea y su peso seco (estado anhidro), obteniendo una reducción cercana al 50% del peso verde a seco. El valor del peso seco considerando distintos espaciamientos entregan valores de productividad por hectárea-año de 20,3 y 15,5 t ms/ha para densidades de 40.000 y 20.000 arb/ha, respectivamente (Pinilla y Navarrete, 2011).

En relación con el Poder Calorífico de Acacia dealbata, estudios de INFOR obtuvieron valores promedio de 4.034,71 y 3.636,65 Kcal/kg para los valores de Poder Calorífico Superior e Inferior, respectivamente. Las muestras utilizadas procedían de árboles de entre 4 y 6 años, madera 100% juvenil. Los resultados del estudio son concordantes con información bibliográfica existente, y similar a otras especies forestales nativas que crecen en el país (Pinilla y Hernández, 2010).

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Sauce (Salix sp)

Especies de Salix han sido plantadas en Suecia desde 1960 como cultivos en régimen de monte bajo de corta rotación para el abastecimiento de plantas térmicas y energéticas. Se trata de cultivos comerciales, principalmente en tierras agrícolas, y la biomasa producida se utiliza en centrales térmicas de distrito para la producción combinada de calor y energía. Actualmente se cultivan en Suecia unas 20.000 hectáreas de Sauces3 en plantaciones bajas de corta rotación, compuestas principalmente de diferentes clones e híbridos de Salix viminalis, S. dasyclados y S. schwerinii. El cultivo del sauce está totalmente mecanizado desde la plantación hasta la recolección.

En la fase inicial, se plantan unos 15.000 esquejes por hectárea en dobles filas, para facilitar la fertilización y recolección. La producción aproximada de biomasa de Sauce cultivado comercialmente en Suecia es de unas 6 a 12 toneladas por hectárea y año, según las condiciones del terreno. En Chile, en S. viminalis con fines de cestería (VI Región) se han obtenido rendimientos de hasta 12 t ms/ha/año. El poder calórico determinado para maderas y cortezas de distintas procedencias de Salix varía entre 3,91 a 4,36 kcal/gr (Durán, 2002). Recientes estudios realizados por INFOR concuerdan con estos valores, obteniendo para el poder calorífico de Salix un valor de 4.300 Kcal/k, lo que confirma la aptitud de esta especie para su uso en la generación de energía (Pinilla y Navarrete, 2011).

Este resultado más los relacionados con el rendimiento en materia seca por hectárea, generan la necesidad de obtener más información acerca de las mejores especies y variedades y de los sitios potenciales para el establecimiento de este tipo de recurso.

La investigación desarrollada por INFOR se ha centrado en identificar clones de Salix apropiados para bioenergía y generar antecedentes del efecto del manejo en la producción de biomasa, utilizando en una primera etapa clones de procedencia nacional y una colección de Salix extranjeros obtenidos desde un banco en Chimbarongo. Los ensayos se establecieron el 2008 en Cañete, VIII Región, con una distribución lineal, distanciados a 50 cm entre rametos en la línea de plantación y a un metro entre hileras (clones). Se está realizando una cosecha anual para estimación de biomasa seca, y análisis del efecto de la cosecha a distintas edades en la productividad de los retoños. Los resultados de la evaluación del año 2011 realizada en este ensayo se presentan en el Cuadro 3, Figuras 7 y 8.

3 http://64.76.123.202/new/0-0/forestacion/biblos/JS%202009/Trabajos/2%20Trabajos%20Tecnicos/21%20Utilizaci%F3n%20ambiental/Bustamante1.pdf

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CLON DAC (mm) ALT (m) N° VARAS PESO VERDE (Kg)

Belgium red 66,43 4,71 4 5,687

S. chilensis 55,23 2,95 8 3,269

S. cinérea 56,46 3,53 5 3,107

S. viminalis 42,16 3,98 5 2,395

Salix x calodendron 52,79 3,32 4 2,335

Ontario er 65 salix eriocephala 33,5 2,8 9 2,324

S. Apodafolia 48,2 3,64 7 2,288

77056 salix dasyclados 48,74 3,24 4 2,081

Salix dasyclados 39,02 3,21 4 1,976

S. viminalis 38,18 4,04 5 1,901

79046 salix viminalis 48,48 3,46 4 1,876

Ontario s-67 china shrub 41,18 3,61 4 1,65

445 de biardii salix viminalis 40,91 3,12 4 1,637

Ontario 558 salix eriocephala 34 2,99 3 1,534

Germany salix burjatica 44,2 3,07 5 1,383

S. cinérea 29,95 3,26 6 1,309

Mulattin salix viminalis 29,81 3,59 3 1,116

Q 83 salix burjatica 33,35 2,57 3 1,082

Reifenweide salix sericans 33,3 2,45 3 1,071

Black maul salix triandra 30,81 2,61 3 1,007

Cuadro 3. Resultados evaluación 2011 ensayo de Salix (2008) (Cañete, VIII Región)

Figura 7. Resultados ensayo de biomasa en Salix a los 2 años de edad (Cañete, VIII Región)

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Figura 8. Resultados ensayo de biomasa en Salix a los 2 años de edad (Cañete, VIII Región)

El mayor crecimiento a los 36 meses en biomasa lo presenta la variedad Belgium red, con un peso seco promedio del árbol de 5,7 kilos, lo que llevado a la hectárea podría significar, utilizando un espaciamiento medio de 0,5 x 0,5 metros, una ocupación del 50% del sitio debido a los espacios requerido para las actividades mecanizadas y asumiendo un 50% de peso seco a partir de la biomasa verde, un total cercano a las 30 t ms/ha/año. El menor crecimiento lo presentó S. alba con 80 gr, lo que representaría sólo 1 t ms/ha/año.

Monte Bajo de Eucalyptus globulus

La investigación de INFOR señala que el manejo del Eucalyptus globulus regenerado de monte bajo (manejo de retoños) genera una mayor velocidad de crecimiento inicial en comparación a una plantación tradicional. Sin embargo el crecimiento final en altura de la plantación es mayor al del boque originado a partir de retoños. Con respecto al volumen, en promedio durante los primeros años el monte bajo supera al de monte alto, pero a partir del año 7 a 9 dependiendo del sitio, el crecimiento de monte bajo es alcanzado por el de monte alto y superado (Pinilla, 2005).

Estos resultados indican que sería posible su uso para la generación de biomasa con fines dendroenergético, aprovechando cortos ciclos de corta basado en el rápido crecimiento del monte bajo. En este escenario, la producción de biomasa para fines energéticos, donde no es necesario extraer varetas durante cortas intermedias, se realiza en una cosecha final a temprana edad4. La investigación desarrolla por INFOR ha ratificado por un lado los interesantes rendimientos obtenidos a temprana edad utilizando el esquema del monte bajo de Eucalyptus globulus, y la validez económica de la propuesta tecnológica, sustentada en las características del mercado, precios de productos, estructuras de costos, escenarios actuales y futuros y tendencias del mercado.

La opción de uso del monte bajo de E. globulus para biomasa bioenergética presenta una limitación importante en su uso debido a los precios internacionales de la celulosa, altamente atractivos, lo que podría afectar la seguridad en el abastecimiento de biomasa dendroenergética a partir de este tipo de formaciones, al desviarse su destino final desde la biomasa para energía hacia la industria de la celulosa.

En relación con la investigación en desarrollo y los requerimientos de información para el uso de plantaciones dendroenergéticas, es necesario considerar obtener respuestas a una serie de interrogantes. Entre ellas se pueden mencionar:

Determinación peso seco y desarrollo de modelos de estimación de materia seca anualCurvas de densidad básica según especie, edad y zona de crecimientoDeterminación de daños o pérdidas por plagas u otros factores de daño

4 Proyecto FONDEF D02I1117 Modelos de Manejo de Monte Bajo, Informe de Trabajo. Documento técnico “Antecedentes Generales Acerca del Manejo de Monte Bajo de Eucalyptus globulus”. 2005. INFOR

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Contenido de C después de la cosecha y variación de las propiedades físicas del suelo (conductibilidad, distribución del tamaño de agregaciones, densidad)

% de HumedadPoder Calorífico% de cenizasRequerimientos a cumplir (procesos y legislación).

PROPUESTAS PARA AYSÉN Y EL USO DE BIOMASA EN LA GENERACIÓN DE ENERGÍA

La Región de Aysén se caracteriza por presentar un problema de degradación de suelos, un creciente aumento del precio de la energía y la necesidad de diversificar la matriz energética.

Si se plantea recurrir a la biomasa forestal como parte de la matriz energética, y disminuir con ello la participación del bosque nativo (cada vez más alejado y con un creciente costo de extracción y transporte), se requiere en primer lugar de los antecedentes que permitan utilizar la biomasa proveniente de plantaciones forestales para generar energía.

Se estima que con una producción anual potencial del orden de 10.000 ton (se asumen 1.000 ha con una productividad anual de 10 ton/ha). Esta capacidad de producción de biomasa, podrían traducirse en una producción de 1 a 4 Megawatt eléctrico y calórico al año.

Por lo anterior INFOR presentó al Fondo de Innovación para la Competitividad (FIC) año 2011 el proyecto “Investigación con híbridos de álamo para producir biomasa forestal con fines energéticos en Aysén”. Este proyecto tiene por objetivo introducir, seleccionar y desarrollar protocolos de producción y establecimiento de híbridos de Álamos con resistencia al frio, para generación de combustibles sólidos como base para la implementación de un programa dendroenergético en la Región de Aysén.

La propuesta seleccionará e introducirá desde Norteamérica al país híbridos de Álamo resistente al frio y su comparación con material local, junto con el desarrollo de protocolos de producción operacionales en vivero para de híbridos de Álamo con fines dendroenergéticas. Junto con ello se trabajará en el desarrollo de un modelo silvícola orientado a obtener un alto rendimiento energético neto por hectárea para la viabilidad financiera del cultivo dendroenergético. Finalmente, se caracterizarán los pellets y astillas de los híbridos de Álamo seleccionados según el poder calorífico.

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COMENTARIOS FINALES

Se reconoce en el país la creciente demanda energética y la inseguridad de los escenarios para su suministro, por lo que una de las soluciones a nivel de gobierno y productores es considerar las opciones que entregan las Energías Renovables No Convencionales (ERNC). Además de la energía solar y eólica, la biomasa y específicamente las “plantaciones dendroenergéticas”, constituyen una de las opciones más importantes desde el punto de vista económico y ambiental. Éstas son formaciones destinadas a suministrar un abastecimiento seguro y sustentable de biomasa frente a la creciente demanda de energía que requiere el desarrollo nacional.

Para la generación de este conocimiento se requiere de generar un debate y líneas investigación y desarrollo en el tema de la biomasa como ERNC; y contar con actualizaciones y proyecciones de demanda en cuanto al suministro y consumo de energía; la proyección de oferta y disponibilidad de biomasa para energía y fundamentalmente, antecedentes técnicos de especies forestales dendroenergéticas de interés para el país.

INFOR en su búsqueda de opciones dendroenergéticas define las Plantaciones Bioenergéticas con turnos de cosecha reducidos, alta biomasa disponible, de calidad adecuada, sustentable y a un costo razonable. Una premisa muy importante es que ellas no utilicen suelos de aptitud agrícola y que se debe identificar la especie más acordes según la localización geográfica. Esto implica identificar especies potenciales para cada sitio, modelos de manejo más apropiados y herramientas de gestión que apoyen este búsqueda y decisión.

Estos resultados iniciales serán un primer antecedente para el diseño de esquemas de manejo sustentable para plantaciones dendroenergéticas, debiendo ser validado con futuras evaluaciones. La información resultante debe ser relacionada con estudios del poder calorífico y densidad de la madera de las especies en diferentes espaciamientos iniciales y edades, escenario que permitirá definir los esquemas de manejos sustentables según especie para plantaciones destinadas a energía.

Los requerimientos de material combustible de consumo domiciliario o industrial, las restricciones de uso del Bosque Nativo y el conocimiento del crecimiento y aptitudes de especies forestales para generación de energía, generan un escenario altamente atractivo en el mercado para la producción y comercialización de energía.

Finalmente es posible concluir que:

El desarrollo de la bioenergía dependerá en gran medida de la efectividad de las políticas, que permitan fortalecer y ampliar el sector, la alimentación de los mercados de ERNC y el aumento de oportunidades para los generadores de ERNC.

La biomasa para energía debe ser parte integrante de la ordenación forestal sostenible y con ello, determinar la oferta y flujos anuales (corta sustentable)

Las respuestas a las interrogantes en el uso de la biomasa, le otorgarían al país importantes ahorros en los procesos industriales, siendo una fuente segura de abastecimiento para los productores de energía y una fuente permanente de demanda para los potenciales generadores de la biomasa.

Se requieren programas de investigación con carácter regional y permanente

Estos antecedentes deben servir para los propietarios, empresas e instituciones relacionas con el sector energético, como un insumo más de todas las acciones que se establezcan en el plan de implementación y uso de Energías Renovables No Convencionales en el país.

REFERENCIAS

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