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Miscanto × giganteus

Miscanthus × giganteus , también conocido como miscanthus gigante , es un híbrido estérilde Miscanthus sinensis y Miscanthus sacchariflorus . [b] Es una hierba perenne con tallos similares al bambú que puede crecer hasta alturas de 3 a 4 metros (13 pies) en una temporada (a partir de la tercera temporada en adelante). [c] Al igual que Pennisetum purpureum , Arundo donax y Saccharum ravennae , también se le llama hierba elefante.

La naturaleza perenne del Miscanthus × giganteus , su capacidad para crecer en tierras marginales, su eficiencia hídrica, su carácter no invasivo, sus bajas necesidades de fertilizantes, su importante capacidad de secuestro de carbono y su alto rendimiento han despertado un gran interés entre los investigadores, [d] y algunos sostienen que tiene propiedades de cultivo energético "ideales" . [e] Algunos sostienen que puede generar emisiones negativas, mientras que otros destacan sus cualidades de limpieza del agua y mejora del suelo. Sin embargo, existen desafíos prácticos y económicos relacionados con su uso en la infraestructura de combustión existente basada en combustibles fósiles. Se están explorando la torrefacción y otras técnicas de mejora del combustible como contramedidas para este problema.

Áreas de uso

El Miscanthus × giganteus se utiliza principalmente como materia prima para biocombustibles sólidos . Puede quemarse directamente o procesarse posteriormente para obtener pellets o briquetas. También puede utilizarse como materia prima para biocombustibles líquidos o biogás.

Alternativamente, también es posible utilizar el miscanthus como material de construcción y como aislante. [f] Los materiales producidos a partir del miscanthus incluyen tableros de fibra, tableros compuestos de miscanthus/aglomerado de madera y bloques. Se puede utilizar como materia prima para pulpa y fibras, así como productos moldeados como platos, vasos y cartones desechables ecológicos, etc. La pulpa se puede procesar más para obtener metilcelulosa y utilizarse como aditivo alimentario y en muchas aplicaciones industriales. La fibra de miscanthus proporciona materia prima para el refuerzo de materiales biocompuestos o sintéticos. En la agricultura, la paja de miscanthus se utiliza en el acolchado del suelo para retener la humedad del suelo, inhibir el crecimiento de malezas y prevenir la erosión. Además, la alta proporción de carbono a nitrógeno del miscanthus lo hace inhóspito para muchos microbios, creando una cama limpia para aves de corral, ganado, cerdos, caballos y animales de compañía. El miscanthus utilizado como cama para caballos se puede combinar con la fabricación de fertilizantes orgánicos. [1] El miscanthus también se puede utilizar como fuente de fibra en alimentos para mascotas. [2]

Ciclo vital

Propagación

El Miscanthus × giganteus se propaga cortando los rizomas (sus tallos subterráneos) en trozos pequeños y luego replantando esos trozos a 10 cm (4 pulgadas) debajo del suelo. Una hectárea (2,5 acres) de rizomas de miscanthus, cortados en trozos, se puede utilizar para plantar de 10 a 30 hectáreas de nuevos campos de miscanthus (factor de multiplicación 10-30). [g] La propagación por rizomas es una forma intensiva en mano de obra para plantar nuevos cultivos, pero solo se realiza una vez durante la vida de un cultivo. Hay técnicas de propagación alternativas disponibles [3] o en desarrollo [h] [i] como la propagación nodal. [j] Para la propagación basada en semillas, se predice una reducción a la mitad del costo. [k]

Gestión

La planta requiere poco o ningún herbicida , y solo al comienzo de sus primeras dos temporadas. Después, el denso dosel y el mantillo formado por hojas muertas reducen efectivamente el crecimiento de malezas. [4] [5] Debido a la alta eficiencia de uso de nitrógeno del miscanthus , [l] tampoco suele ser necesario fertilizante. [m] La película de mantillo, por otro lado, ayuda tanto a M. x giganteus como a varios híbridos basados ​​en semillas a crecer más rápido y más alto, con una mayor cantidad de tallos por planta, reduciendo efectivamente la fase de establecimiento de tres años a dos. [n] La razón parece ser que esta película de plástico mantiene la humedad en la capa superior del suelo y aumenta la temperatura. [o]

Producir

Estimación del rendimiento modelado por computadora para Miscanthus x giganteus en Europa (sin riego).
Estimación del rendimiento modelado por computadora para Miscanthus × giganteus en los EE. UU. (promedio basado en todos los tipos de suelo). Para un mapa con estimaciones de rendimiento entre 2 y 4 veces más altas, consulte Miguez et al. (figura 3). Aquí se excluyen del cálculo los tipos de suelo no rentables (por debajo de 10 t/ha). [6]

El miscanto es inusualmente eficiente en la conversión de la radiación solar en biomasa , [p] y su eficiencia en el uso del agua está entre las más altas de cualquier cultivo. [q] Tiene el doble de eficiencia en el uso del agua que su planta compañera C4 , el maíz , el doble de eficiencia que el cultivo energético C3 , el sauce ( Salix viminalis ), y cuatro veces la eficiencia que la planta C3, el trigo. [r] La cosecha típica de invierno del Reino Unido de 11 a 14 toneladas de masa seca por hectárea (1,1 a 1,4 kilogramos por metro cuadrado (0,23 a 0,29 lb/pie cuadrado)) produce 200 a 250 GJ/ha (22 000 a 28 000 kWh/acre) de energía por año. Esto se compara favorablemente con el maíz (98 GJ/ha), la colza (25 GJ/ha) y el trigo / remolacha azucarera (7 a 15 GJ/ha). [s] En los EE. UU., se ha demostrado que M. × giganteus produce dos veces más que el pasto varilla. [7]

En muchos lugares de Europa, las plantaciones de miscanthus producen más energía neta que cualquier cultivo energético competidor, debido a los altos rendimientos y las bajas demandas de uso de energía para la gestión agrícola. [t] Los principales competidores en términos de rendimiento son el sauce y el álamo, cultivados en plantaciones de monte bajo de rotación corta (SRC) o silvicultura de rotación corta (SRF). En las partes del norte de Europa, el sauce y el álamo se acercan y a veces superan los rendimientos invernales del miscanthus en el mismo lugar. [u] A nivel mundial, la FAO estima que los rendimientos de las plantaciones forestales varían de 0,4 a 12,2 toneladas por hectárea (0,16 a 4,86 ​​toneladas largas/acre; 0,18 a 5,44 toneladas cortas/acre) de masa seca por año. El pino ruso tiene el rendimiento más bajo (0,4-2 t/ha), mientras que el eucalipto en Argentina, Brasil, Chile y Uruguay, y el álamo en Francia/Italia, tienen el más alto, con 7,8-12,2 t/ha para el eucalipto y 2,7-8,4 t/ha para el álamo. [v] El IPCC estima que los rendimientos mundiales de las plantaciones forestales (antes de las pérdidas por la cosecha) varían entre 0,4 y 25 toneladas, y la mayoría de las plantaciones producen entre 5 y 15 toneladas. Sin embargo, los bosques naturales tienen rendimientos más bajos, entre 0,1 y 9,3 toneladas secas por hectárea por año, y la mayoría de los bosques naturales producen entre 1 y 4 toneladas. [8] El rendimiento promedio de los bosques naturales en climas templados es de 1,5 a 2 toneladas secas por hectárea por año antes de las pérdidas relacionadas con la cosecha. [w] [9]

El rendimiento máximo del miscanthus se alcanza a fines del verano, pero la cosecha generalmente se retrasa hasta el invierno o principios de la primavera. El rendimiento es aproximadamente un tercio menor en este punto debido a la caída de las hojas, pero la calidad de la combustión es mayor (debido a menores cantidades de humedad y cloro en la biomasa). La cosecha retrasada también permite que el nitrógeno regrese al rizoma para que la planta lo use en la siguiente temporada de crecimiento. [x]

En Europa, el rendimiento máximo de masa seca (otoño) se ha medido en aproximadamente 10-40 toneladas por hectárea por año (4-16 toneladas por acre por año), según la ubicación, con un rendimiento máximo de masa seca medio de 22 toneladas. [y] Los ensayos individuales muestran rendimientos máximos de 17 toneladas (Dinamarca), 17-30 toneladas (Alemania y Austria), 25 toneladas (Países Bajos), 39 toneladas (Portugal) y 42-49 toneladas (Francia). Los ensayos individuales también muestran rendimientos retrasados ​​(invierno/primavera) de 10 toneladas (Dinamarca), 11-17 toneladas (Reino Unido), 14 toneladas (España), 10-20 toneladas (Alemania), 16-17 toneladas (Países Bajos), 22 toneladas (Austria), 20-25 toneladas (Italia), 26-30 toneladas (Portugal) y 30 toneladas (Francia). [1] Un ensayo diferente mostró rendimientos retrasados ​​de 15 toneladas en Alemania. [z] Los investigadores han estimado un rendimiento retardado medio de 10 toneladas para el Reino Unido, [aa] y entre 10,5 y 15 toneladas para el Reino Unido. [10]

Como se puede observar, los rendimientos son más altos en el sur de Europa; en general, de 25 a 30 toneladas en condiciones de secano (si la cosecha se retrasa hasta el invierno o la primavera). Con riego, los ensayos individuales en Portugal produjeron 36 toneladas, en Italia, de 34 a 38 toneladas, y en Grecia, de 38 a 44 toneladas. [11] Los ensayos en Illinois, EE. UU., produjeron de 10 a 15 toneladas por acre (25 a 37 t/ha). Al igual que en Europa, los rendimientos aumentan a medida que se avanza hacia el sur.

En general, se espera que los rendimientos de biomasa sean mayores en climas tropicales que en climas templados. [ab] Sin embargo, para Miscanthus × giganteus específicamente, los investigadores no están de acuerdo sobre el potencial de rendimiento. Dado que aún no se han realizado ensayos de campo reales en los trópicos, solo es posible realizar estimaciones basadas en la teoría. Algunos argumentan que la planta tolera el calor, [ac] y que el potencial de rendimiento está entre 60 y 100 toneladas secas por hectárea por año. [ad] Otros argumentan que la tolerancia al calor es baja y, posteriormente, predicen rendimientos bajos. [ae] Existe consenso en que otros genotipos de miscanthus tienen una alta tolerancia al calor, por ejemplo, Miscanthus Sinensis . [12] Se ha demostrado que otros tipos de pasto elefante claramente adaptados a altas temperaturas (diferentes variantes de pasto elefante) producen hasta 80 toneladas por hectárea, [af] [ag] [ah] y los desarrolladores de pasto elefante comercial anuncian rendimientos de aproximadamente 100 toneladas secas por hectárea por año, siempre que haya una cantidad adecuada de lluvia o riego disponible (100 mm por mes). [ai] [aj]

Total de tierras aptas para la agricultura, tierras ya utilizadas para la producción de alimentos y tierras disponibles para la bioenergía en 2010, 2020 y 2030. [13]
Terreno empinado y marginal.

En general, las expectativas de rendimiento son menores para las tierras marginales que para las tierras cultivables en la misma área geográfica. Las tierras marginales son tierras con problemas que limitan el crecimiento, por ejemplo, baja capacidad de almacenamiento de agua y nutrientes , alta salinidad , elementos tóxicos, mala textura, poca profundidad del suelo, mal drenaje , baja fertilidad o terreno empinado. Dependiendo de cómo se defina el término, existen entre 1.100 y 6.700 millones de hectáreas de tierras marginales en el mundo. [ak] A modo de comparación, Europa consta de aproximadamente 1.000 millones de hectáreas (10 millones de km2, o 3,9 millones de millas cuadradas), y Asia 4.500 millones de hectáreas (45 millones de km2 , o 17 millones de millas cuadradas). Según IRENA (Agencia Internacional de Energías Renovables), actualmente se utilizan 1.500 millones de hectáreas de tierra para la producción de alimentos a nivel mundial, mientras que "[...] alrededor de 1.400 millones de ha [hectáreas] de tierra adicional son adecuadas pero no se han utilizado hasta la fecha y, por lo tanto, podrían asignarse al suministro de bioenergía en el futuro". [14] El IPCC estima que existen entre 0,32 y 1,4 mil millones de hectáreas de tierras marginales aptas para la bioenergía en el mundo. [al] El proyecto MAGIC de la UE estima que existen 45 millones de hectáreas (449 901 km2; comparable a Suecia en tamaño) de tierras marginales aptas para plantaciones de Miscanthus × giganteus en la Unión Europea, [15] con tres clases de rendimiento esperado (alto: 30–40 t/ha/año, medio: 20–30 t/ha/año, y bajo: 0–20 t/ha/año). [16]

Miscanthus × giganteus es moderadamente o altamente tolerante al calor, la sequía, las inundaciones, la salinidad (por debajo de 100  mM ) y las temperaturas frías del suelo (hasta −3,4 °C o 25 °F). [am] Esta robustez hace posible establecer campos de miscanthus de rendimiento relativamente alto en tierras marginales, por ejemplo, en áreas costeras, hábitats húmedos, pastizales, sitios de molienda abandonados, bordes de bosques, riberas de arroyos, colinas y laderas de montañas. [17] El 99% de las tierras marginales salinas de Europa se pueden utilizar para plantaciones de M. × giganteus, con solo una pérdida máxima de rendimiento esperada del 11%. [an] Dado que la salinidad de hasta 200 mM no afecta a las raíces y los rizomas, el secuestro de carbono continúa sin verse afectado. [ao] Los investigadores encontraron una pérdida de rendimiento del 36% en un sitio marginal limitado por las bajas temperaturas (Moscú), en comparación con el rendimiento máximo en tierras cultivables en Europa central. También encontraron una pérdida de rendimiento del 21% en un sitio marginal limitado por la sequía (Turquía), en comparación con los rendimientos máximos en suelo cultivable en Europa central. [ap]

Los investigadores predicen un rendimiento promedio de 14,6 toneladas secas por hectárea por año para el miscanthus en tierras marginales en China, un 12,6% por debajo del rendimiento promedio esperado en tierras cultivables. Calculan que el miscanthus en tierras marginales en China puede producir 31,7 EJ (exajulios) de energía anualmente, [18] una cantidad equivalente al 39% del consumo de carbón del país en 2019. [aq] Un ensayo individual en Irlanda mostró un rendimiento retardado promedio de 9 toneladas por hectárea por año en un sitio afectado por bajas temperaturas, anegamiento durante el invierno y suelo seco y agrietado durante el verano. [19] Los investigadores informaron de rendimientos que oscilaban entre 17 y 31 toneladas en una variedad de suelos en los EE. UU. (Kentucky, Illinois, Nebraska, Nueva Jersey, Virginia y Carolina del Norte), y los compararon con un ensayo específico con cultivos de miscanthus de 3 años de edad ligeramente fertilizados en suelos arcillosos erosionados, comunes en el Medio Oeste (un suelo arcilloso es una capa de arcilla debajo de la capa superior del suelo, que hace que el suelo sea marginal para los cultivos de cereales). Los cultivos de miscanthus produjeron entre 20 y 24 toneladas por hectárea por año (cosecha retrasada). Los autores concluyeron que "[...] los suelos arcillosos erosionados pueden no afectar negativamente el establecimiento o el rendimiento del Miscanthus". [20]

El software de predicción de rendimiento Miscanfor predice que 30 días de sequedad del suelo es la cantidad máxima de tiempo promedio que un cultivo de miscanthus puede soportar antes de marchitarse, mientras que 60 días es el máximo antes de que sus rizomas mueran y el cultivo tenga que ser replantado. [ar] Además de una lluvia adecuada, la capacidad de retención de agua del suelo es importante para obtener altos rendimientos, especialmente en períodos secos. [as] En suelos con poca capacidad de retención de agua, el riego en la temporada de establecimiento es importante porque permite que las raíces lleguen mucho más profundamente bajo tierra, aumentando así la capacidad de las plantas para recolectar agua. [at] [au] [av]

El miscanto crece relativamente bien en suelos contaminados por metales o por actividades industriales en general. [21] Por ejemplo, en un ensayo, se encontró que M. × giganteus absorbió el 52% del contenido de plomo y el 19% del contenido de arsénico en el suelo después de tres meses. [22] La absorción estabiliza los contaminantes para que no viajen al aire (como polvo), al agua subterránea, a las aguas superficiales vecinas o a las áreas vecinas utilizadas para la producción de alimentos. [aw] Si se utiliza miscanto contaminado como combustible, el sitio de combustión debe instalar el equipo adecuado para manejar esta situación. [23] Sin embargo, en general, "[…] el miscanto es [un] cultivo adecuado para combinar la producción de biomasa y la restauración ecológica de tierras contaminadas y marginales". [24] Los investigadores sostienen que debido a la capacidad del miscanthus de ser "[…] productivo en tierras agrícolas de menor calidad, incluidos suelos contaminados con metales pesados ​​y salinos [...]", puede "[…] contribuir a la intensificación sostenible de la agricultura, permitiendo a los agricultores diversificar y proporcionar biomasa para un mercado en expansión sin comprometer la seguridad alimentaria". [25]

Rendimiento – comparación con otras fuentes de energía

Para calcular los requisitos de uso del suelo para diferentes tipos de producción de energía, es esencial conocer las densidades de producción de energía superficial relevantes (por ejemplo, producción de energía por metro cuadrado).

La energía nuclear tiene densidades de potencia muy altas. La central nuclear Bruce , una de las mayores del mundo, ocupa un total de 932 hectáreas (2.300 acres) de terreno y tiene una potencia térmica total de 22.656 MW. La potencia eléctrica neta total es de 6.508 MW. La densidad de potencia superficial es, por tanto, de 2.431 W/m2 ( 225,8 W/pie cuadrado) para la potencia térmica y de 698,3 W/m2 ( 64,87 W/pie cuadrado) para la potencia eléctrica neta. Los yacimientos petrolíferos también pueden ser muy densos energéticamente. El yacimiento petrolífero de Ghawar produce petróleo equivalente a 7,955 exajulios (2,210 × 10 12  kWh) al año en una superficie de aproximadamente 8.400 kilómetros cuadrados (3.200 millas cuadradas). Si promediamos esas cifras a lo largo de un año, obtenemos 252,25 gigavatios o unos 30,03 W/m2 ( 2,790 W/pie cuadrado).

Las densidades medias de producción de energía superficial para los biocombustibles modernos, la producción de energía eólica, hidroeléctrica y solar son 0,3 W/m2 ( 0,028 W/pie cuadrado), 1 W/m2 ( 0,093 W/pie cuadrado), 3 W/m2 ( 0,28 W/pie cuadrado) y 5 W/m2 ( 0,46 W/pie cuadrado), respectivamente (energía en forma de calor para los biocombustibles y electricidad para la energía eólica, hidroeléctrica y solar). [26] La densidad de producción de energía superficial para las plantaciones de miscanthus utilizadas para la producción de calor es de 0,6 W/m2 por cada 10 toneladas de rendimiento por hectárea. En otras palabras, un rendimiento de 30 toneladas equivale a 1,8 W/m2 , lo que efectivamente sitúa la densidad de energía de una plantación con este rendimiento entre las densidades de energía medias de la energía eólica y la hidroeléctrica (véase más abajo). El consumo humano medio de energía en tierras sin hielo es de 0,125 W/m2 ( 0,0116 W/pie cuadrado) (calor y electricidad combinados), [27] aunque aumenta a 20 W/m2 ( 1,9 W/pie cuadrado) en zonas urbanas e industriales. [28]

La baja densidad energética de otros tipos de biocombustibles se debe a una combinación de bajos rendimientos y un aprovechamiento parcial de la planta (por ejemplo, el etanol se obtiene normalmente a partir del contenido de azúcar de la caña de azúcar o del almidón del maíz, mientras que el biodiésel suele obtenerse a partir del contenido de aceite de la colza o de la soja). Además, se producen pérdidas de conversión en la fermentación alcohólica (un proceso exotérmico) de los azúcares en etanol.

Cuando se utilizan para la producción de etanol, las plantaciones de miscanthus con un rendimiento de 15 toneladas por hectárea por año generan solo 0,40 W/m 2 . [29] Los campos de maíz generan 0,26 W/m 2 (rendimiento 10 t/ha). [30] En Brasil, los campos de caña de azúcar suelen generar 0,41 W/m 2 . [30] El trigo de invierno (EE. UU.) genera 0,08 W/m 2 y el trigo alemán genera 0,30 W/m 2 . [31] Cuando se cultiva para combustible para aviones, la soja genera 0,06 W/m 2 , mientras que el aceite de palma genera 0,65 W/m 2 . [32] La Jathropa cultivada en tierras marginales genera 0,20 W/m 2 . [32] Cuando se cultiva para biodiésel, la colza genera 0,12 W/m 2 (promedio de la UE). [33] A diferencia del cultivo de miscanthus y la producción de combustible sólido, el cultivo de materias primas de biocombustibles líquidos y la producción de combustible requieren grandes insumos energéticos. Cuando estos insumos se compensan (cuando la energía utilizada se resta de la energía producida), la densidad energética cae aún más: la producción de biodiésel a base de colza en los Países Bajos tiene la mayor eficiencia energética de la UE con una densidad energética ajustada de 0,08 W/m 2 , mientras que el bioetanol a base de remolacha azucarera producido en España tiene la más baja, con solo 0,02 W/m 2 . [34]

El uso de biomasa sólida para fines energéticos es más eficiente que el uso de líquidos, ya que se puede utilizar toda la planta. Por ejemplo, las plantaciones de maíz que producen biomasa sólida para combustión generan más del doble de la cantidad de energía por metro cuadrado en comparación con las plantaciones de maíz que producen etanol, cuando el rendimiento es el mismo: 10 t/ha generan 0,60 W/m 2 y 0,26 W/m 2 respectivamente, sin compensar el aporte de energía. [35] Se ha estimado que las plantaciones a gran escala con pinos, acacias, álamos y sauces en regiones templadas alcanzan rendimientos de 5 a 15 toneladas secas por hectárea por año, lo que significa una densidad de producción de energía en superficie de 0,30 a 0,90 W/m 2 . [36] En plantaciones de tamaño similar, con eucaliptos, acacias, leucaena, pinos y dalbergias en regiones tropicales y subtropicales, los rendimientos suelen ser de 20 a 25 t/ha, lo que significa una densidad de producción de energía superficial de 1,20 a 1,50 W/m 2 . Cabe señalar que esta estimación de rendimiento es algo superior a la estimación de la FAO anterior, y que efectivamente también sitúa las densidades de energía de estas plantaciones entre las densidades de energía eólica e hidroeléctrica. [36] En Brasil, el rendimiento medio del eucalipto es de 21 t/ha, pero en África, la India y el sudeste asiático, los rendimientos típicos del eucalipto son inferiores a 10 t/ha. [37]

La biomasa secada al horno en general, incluyendo la madera, el miscanthus [38] y el pasto napier [39] , tienen un contenido calorífico de aproximadamente 18 megajulios por kilogramo (2,3 kWh/lb). [40] Al calcular la producción de energía por metro cuadrado, cada t/ha de rendimiento de biomasa seca aumenta la producción de energía de una plantación en 0,06 W/m 2 . [41] Como se mencionó anteriormente, el promedio mundial de producción de energía eólica, hidroeléctrica y solar es de 1 W/m 2 , 3 W/m 2 y 5 W/m 2 respectivamente. Para igualar estas densidades de energía, los rendimientos de las plantaciones deben alcanzar 17 t/ha, 50 t/ha y 83 t/ha para la energía eólica, hidroeléctrica y solar respectivamente. Para igualar el promedio mundial de biocombustibles (0,3 W/m 2 ), las plantaciones deben producir 5 toneladas de masa seca por hectárea por año.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que los rendimientos deben ajustarse para compensar la cantidad de humedad de la biomasa (la humedad que se evapora para alcanzar el punto de ignición suele ser energía desperdiciada). La humedad de la paja o las pacas de biomasa varía con la humedad del aire circundante y las posibles medidas de presecado, mientras que los pellets tienen un contenido de humedad estandarizado (definido por la ISO) inferior al 10% (pellets de madera) [ax] y por debajo del 15% (otros pellets). [ay] Del mismo modo, en el caso de la energía eólica, hidroeléctrica y solar, las pérdidas de transmisión de las líneas eléctricas ascienden aproximadamente al 8% a nivel mundial y deben tenerse en cuenta. [az] Si se va a utilizar la biomasa para la producción de electricidad en lugar de la producción de calor, los rendimientos deben triplicarse aproximadamente para competir con la energía eólica, hidroeléctrica y solar, ya que la eficiencia actual de conversión de calor a electricidad ( eficiencia térmica ) es solo del 30-40% en las centrales térmicas . [42] Si simplemente comparamos las densidades de producción de energía superficial de los biocombustibles, la energía eólica, la hidroeléctrica y la solar, sin tener en cuenta el costo, esto efectivamente deja a la energía hidroeléctrica y solar fuera del alcance incluso de las plantaciones de pasto elefante de mayor rendimiento en términos de densidad de energía. [ba]

Cabe señalar que las plantas de cogeneración y de ciclo combinado pueden lograr una mayor eficiencia haciendo un mejor uso del calor residual . La planta de incineración de residuos de Copenhill produce calor para la red de calefacción urbana además de electricidad. Según la IEA Bioenergy, tiene una eficiencia térmica neta combinada del 107 % (NCV). [43]

Secuestro de carbono

Entrada/salida de carbono del suelo

Al final de cada estación, la planta absorbe los nutrientes y los lleva al suelo. El color cambia de verde a amarillo/marrón.

Las plantas secuestran carbono mediante la fotosíntesis , un proceso impulsado por la luz solar en el que se absorben el CO2 y el agua y luego se combinan para formar carbohidratos. El carbono absorbido se libera de nuevo a la atmósfera en forma de CO2 cuando se quema la biomasa cosechada, pero las partes subterráneas de la planta (raíces y rizomas) permanecen en el suelo y pueden potencialmente agregar cantidades sustanciales de carbono al suelo a lo largo de los años.

La cantidad de carbono en el suelo está determinada por la tasa de entrada de carbono nuevo y la tasa de descomposición del carbono antiguo. [44] [bb] El carbono del suelo que se deriva de las plantas es un continuo, que va desde la biomasa viva hasta el humus , [45] y se descompone en diferentes etapas. Se puede dividir en un depósito activo, uno lento y uno pasivo, con tiempos de residencia medios del carbono (MRT) de 0,1 a 2 años, 15 a 100 años y 500 a 5000 años para los tres depósitos, respectivamente. [46] El tiempo de residencia del carbono en la capa superficial del suelo fue de 60 años en promedio en un experimento (específicamente 19 años para profundidades entre 0 y 10 centímetros (0,0 y 3,9 pulgadas), y 30 a 152 años para profundidades entre 10 y 50 centímetros (3,9 y 19,7 pulgadas).) El carbono por debajo de los 50 centímetros (20 pulgadas) fue estable. [47] La ​​tasa real de descomposición del carbono en un lugar particular depende de muchos factores, por ejemplo, las especies de plantas, el tipo de suelo, la temperatura y la humedad. [48] Los investigadores no encontraron evidencia de una disminución de la acumulación de carbono orgánico en el suelo a medida que su cultivo de prueba de miscanthus envejecía, lo que significó que no hubo saturación de carbono en ese sitio durante 20 años. [49] Otros estiman 30 a 50 años de aumento continuo del carbono del suelo después de un cambio de uso de la tierra de cultivos anuales a perennes. [50] Se espera que la cantidad de carbono en el suelo debajo de los campos de miscanthus aumente durante toda la vida del cultivo, pero posiblemente con un comienzo lento debido a la labranza inicial (arar, cavar) y las cantidades relativamente bajas de entrada de carbono en la fase de establecimiento. [bc] [bd] (La labranza ayuda a las poblaciones de microbios del suelo a descomponer el carbono disponible, produciendo CO 2 .) [be] [bf] Los investigadores sostienen que el alto almacenamiento de carbono debajo de los campos de miscanthus se debe a altas proporciones de residuos previos a la cosecha y de cosecha directa (por ejemplo, hojas muertas), acumulación directa de humus, un sistema de raíces bien desarrollado y de alcance profundo, bajas tasas de descomposición de los residuos de las plantas debido a las altas proporciones de carbono a nitrógeno y la ausencia de labranza (que conduce a una menor aireación del suelo ). [51]

Acumulación neta anual de carbono

Según el IPCC, un aumento del carbono del suelo es importante tanto para la mitigación del cambio climático como para la adaptación al mismo. [bg] Varios estudios intentan cuantificar el aumento del carbono del suelo causado por el miscanthus en varios lugares y bajo diversas circunstancias:

Dondini et al. encontraron 32 toneladas más de carbono por hectárea en un campo de miscanthus de 14 años que en el sitio de control, lo que sugiere una tasa media de acumulación de carbono de 2,29 toneladas por hectárea por año, o el 38% del carbono total cosechado por año. [bh] Del mismo modo, Milner et al. sugieren una tasa media de acumulación de carbono para todo el Reino Unido de 2,28 toneladas (también el 38% del carbono total cosechado por año), dado que se excluyen algunas tierras no rentables (0,4% del total). [bi] Nakajima et al. encontraron una tasa media de acumulación de 1,96 toneladas por debajo de un sitio de prueba universitario en Sapporo, Japón, equivalente al 16% del carbono total cosechado por año. Sin embargo, la prueba fue más corta, solo 6 años. [bj] Hansen et al. encontraron una tasa de acumulación de 0,97 toneladas por año durante 16 años en un sitio de prueba en Hornum, Dinamarca, equivalente al 28% del carbono total cosechado por año. [bk] McCalmont et al. compararon varios informes europeos individuales y encontraron tasas de acumulación que oscilaban entre 0,42 y 3,8 toneladas, [bl] con una tasa de acumulación media de 1,84 toneladas, [bm] o el 25 % del carbono total cosechado por año. [bn] La variación en el cambio anual del carbono del suelo es alta durante los primeros 2 a 5 años después de la plantación, pero después de 15 años la variación es insignificante. [bo]

Retos del transporte y la combustión

Descripción general

El desarrollo del proceso de torrefacción comenzó como una investigación sobre el tostado del café, a finales del siglo XIX. [52]

La biomasa en general, incluido el miscanthus, tiene propiedades diferentes en comparación con el carbón, por ejemplo, en lo que respecta a la manipulación y el transporte, la molienda y la combustión. [53] Esto dificulta compartir la misma infraestructura logística, de molienda y combustión. A menudo, se deben construir nuevas instalaciones de manipulación de biomasa, lo que aumenta el costo. [bp] Junto con el costo relativamente alto de la materia prima , esto a menudo conduce a una situación en la que los proyectos de biomasa tienen que recibir subsidios para ser económicamente viables. [bq] Sin embargo, actualmente se están explorando varias tecnologías de mejora de combustible que hacen que la biomasa sea más compatible con la infraestructura existente. La más madura de ellas es la torrefacción , básicamente una técnica de tostado avanzada que, cuando se combina con la granulación o briquetado, influye significativamente en las propiedades de manipulación y transporte, la molturabilidad y la eficiencia de la combustión.

Densidad energética y costes de transporte

Transporte de fardos de miscanthus voluminosos y que absorben agua en Inglaterra.

Las astillas de miscanto tienen una densidad aparente de 50-130 kg/m3 ( 84-219 lb/cu yd), [br] los fardos de 120-160 kg/ m3 (200-270 lb/cu yd), [bs] mientras que los pellets y las briquetas tienen una densidad aparente de 500 y 600 kg/m3 ( 840 y 1.010 lb/cu yd) respectivamente. [54] La torrefacción trabaja de la mano con esta tendencia hacia un producto más denso y, por lo tanto, más barato de transportar, específicamente al aumentar la densidad energética del producto. La torrefacción elimina (por gasificación ) las partes de la biomasa que tienen el menor contenido energético, mientras que las partes con el mayor contenido energético permanecen. Es decir, aproximadamente el 30% de la biomasa se convierte en gas durante el proceso de torrefacción (y potencialmente se utiliza para alimentar el proceso), mientras que el 70% permanece, generalmente en forma de pellets compactados o briquetas . Sin embargo, este producto sólido contiene aproximadamente el 85% de la energía de biomasa original. [55] Básicamente, la parte de masa se ha reducido más que la parte de energía, y la consecuencia es que el valor calorífico de la biomasa torrefacta aumenta significativamente, hasta el punto de que puede competir con los carbones densos en energía utilizados para la generación de electricidad (carbones de vapor/térmicos). La densidad energética de los carbones de vapor más comunes hoy en día es de 22-26 MJ/kg (2,8-3,3 kWh/lb). [56] La torrefacción puede realizarse "autotérmica" (es decir, la energía requerida se entrega por combustión parcial del material a torrefactar) o "heterotérmica" (es decir, el calor de proceso requerido se entrega desde fuentes externas). En el caso heterotérmico, la torrefacción también puede servir como un método indirecto de almacenamiento de energía , ya que el material se puede torrefactar cuando la energía es barata y abundante y los productos gaseosos y/o sólidos se pueden quemar en una planta de energía de pico cuando la energía es escasa. Los productos gaseosos de la torrefacción son similares al gas de síntesis y pueden utilizarse para diversos procesos de la industria química de forma similar a los combustibles fósiles. Los productos sólidos con alto contenido de carbono de la torrefacción pueden depositarse en el suelo como biocarbón (siempre que el nivel de diversos contaminantes sea lo suficientemente bajo) o utilizarse para producir hidrógeno en la reacción de conversión de agua en gas si no es deseable quemarlo simplemente.

La mayor densidad energética implica menores costos de transporte y una disminución en las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con el transporte. [57] La ​​AIE ha calculado cuánta energía se ahorra y cuántas emisiones de gases de efecto invernadero se reducen al cambiar de pellets/briquetas regulares a pellets/briquetas torrefactos. Al fabricar pellets torrefactos y enviarlos desde Indonesia a Japón, la cantidad mínima de energía que se ahorra es del 6,7% y la cantidad mínima de emisiones de gases de efecto invernadero que se evita es del 14%. Esto aumenta al 10,3% de ahorro en el uso de energía y al 33% de evitación de emisiones de gases de efecto invernadero cuando se fabrican y envían briquetas de un mínimo de 50 mm en lugar de pellets (la producción de briquetas requiere menos energía). [bt] Cuanto más larga sea la ruta, mayor es el ahorro. [58]

Costos de absorción y transporte de agua

La torrefacción también convierte la biomasa de un estado hidrófilo (que absorbe agua) a uno hidrófobo (que repele el agua). Las briquetas que repelen el agua se pueden transportar y almacenar en el exterior, lo que simplifica la operación logística y disminuye los costos. [bu] La torrefacción también detiene la actividad biológica en la biomasa (incluida la putrefacción) y reduce el riesgo de incendio. [57]

Uniformidad y personalización

En general, la torrefacción se considera una puerta de entrada para convertir una gama de materias primas muy diversas en un combustible uniforme y, por lo tanto, más fácil de manejar. [57] Los parámetros del combustible se pueden cambiar para satisfacer las demandas de los clientes, por ejemplo, el tipo de materia prima, el grado de torrefacción, la forma geométrica, la durabilidad, la resistencia al agua y la composición de las cenizas. [59] La posibilidad de utilizar diferentes tipos de materias primas mejora la disponibilidad del combustible y la confiabilidad del suministro. [57]

Capacidad de molienda

Molinos de carbón

El M. × giganteus sin procesar tiene fibras fuertes, lo que dificulta la molienda en partículas muy pequeñas de igual tamaño (por debajo de 75 μm / 0,075 mm). Los trozos de carbón generalmente se muelen a ese tamaño porque estas partículas pequeñas y uniformes se queman de manera más estable y eficiente. [60] [61] Mientras que el carbón tiene una puntuación en el Índice de molturabilidad de Hardgrove (HGI) de 30 a 100 (los números más altos significan que es más fácil de moler), el miscanthus sin procesar tiene una puntuación de 0. [bv] Sin embargo, durante la torrefacción, "[…] la fracción de hemicelulosa que es responsable de la naturaleza fibrosa de la biomasa se degrada, mejorando así su molturabilidad". [62] La IEA estima un HGI de 23 a 53 para la biomasa torrefacta en general, [63] y estima una caída del 80 al 90% en el uso de energía necesaria para moler la biomasa que ha sido torrefacta. [64] Otros investigadores han medido un HGI de 79 para el miscanthus torrefacto. [bw] El carbón del Reino Unido tiene una puntuación entre 40 y 60 en la escala HGI. [bx]

La molienda relativamente sencilla del miscanthus torrefacto permite una conversión rentable en partículas finas, lo que a su vez permite una combustión eficiente. Los investigadores han descubierto que el nivel de carbono no quemado disminuye cuando se utiliza biomasa torrefacta y que las llamas "[…] eran estables durante la combustión conjunta al 50% y en el caso del 100% como resultado de una finura suficiente de las partículas de combustible". [65]

Cloro y corrosión

Al igual que muchos tipos de biomasa, excepto la madera, la biomasa de miscanthus tiene una cantidad relativamente alta de cloro , lo que es problemático en un escenario de combustión porque, "la probabilidad de corrosión depende significativamente del contenido de cloro en el combustible [...]". [66] Asimismo, la investigación muestra que "[...] la liberación de especies asociadas al Cl [cloro] durante la combustión es la principal causa de la corrosión activa inducida en la combustión de biomasa en la parrilla ". [67] El cloro en diferentes formas, en particular combinado con potasio como cloruro de potasio , se condensa en superficies relativamente más frías dentro de la caldera y crea una capa de depósito corrosivo. La corrosión daña la caldera y, además, la propia capa de depósito físico reduce la eficiencia de transferencia de calor, más críticamente dentro del mecanismo de intercambio de calor . [por] El cloro y el potasio también reducen considerablemente el punto de fusión de las cenizas en comparación con el carbón. Las cenizas fundidas, conocidas como escoria o clínker , se adhieren al fondo de la caldera y aumentan los costos de mantenimiento. [bz] [ca]

Para reducir el contenido de cloro (y humedad), la cosecha de miscanthus generalmente se retrasa hasta el invierno o principios de la primavera, pero esta práctica aún no es una contramedida suficiente para lograr una combustión sin corrosión. [cb]

Sin embargo, la cantidad de cloro en el miscanthus se reduce aproximadamente en un 95% cuando se torrefacta a 350 °C (660 °F). [cc] La liberación de cloro durante el proceso de torrefacción en sí es más manejable que la liberación de cloro durante la combustión, porque "[…] las temperaturas predominantes durante el primer proceso están por debajo de las temperaturas de fusión y vaporización de las sales alcalinas de cloro, minimizando así sus riesgos de formación de escorias, incrustaciones y corrosión en los hornos ". [68] Para el potasio, solo se espera una reducción del 30%. [69] Sin embargo, el potasio depende del cloro para formar cloruro de potasio; con un bajo nivel de cloro, los depósitos de cloruro de potasio se reducen proporcionalmente. [cd]

Similitud con el carbón

Por lo tanto, los investigadores sostienen que el "[…] proceso de torrefacción transforma las propiedades químicas y físicas de la biomasa cruda en aquellas similares al carbón, lo que permite la utilización con altas tasas de sustitución de biomasa en las calderas de carbón existentes sin modificaciones importantes". [70] La torrefacción elimina la humedad y crea un producto molible, hidrófobo y sólido con una mayor densidad energética, lo que significa que el combustible torrefacto ya no requiere "[…] instalaciones de manipulación separadas cuando se quema junto con carbón en las centrales eléctricas existentes". [53] La misma compatibilidad también se logra para la biomasa procesada por carbonización hidrotermal , a veces llamada torrefacción "húmeda". [ce]

Los investigadores señalan, sin embargo, que “[…] la torrefacción es un proceso más complejo de lo que se había previsto inicialmente” y afirman que “[…] la torrefacción de biomasa es todavía una tecnología experimental […]”. [71] Michael Wild, presidente del Consejo Internacional de Torrefacción de Biomasa, afirmó en 2015 que el sector de la torrefacción se encuentra “[…] en su fase de optimización […]”. Menciona la integración de procesos, la eficiencia energética y másica, la compresión mecánica y la calidad del producto como las variables más importantes a dominar en este punto del desarrollo del sector. [59]

Impactos ambientales

Neutralidad de carbono

Por lo general, los cultivos perennes secuestran más carbono que los anuales porque se permite que el crecimiento de las raíces continúe sin perturbaciones durante muchos años. Además, los cultivos perennes evitan los procedimientos de labranza anual (arado, excavación) asociados con el cultivo de cultivos anuales. La labranza ayuda a las poblaciones de microbios del suelo a descomponer el carbono disponible, lo que produce CO 2 . [be] [bf]

Básicamente, la acumulación de carbono bajo tierra funciona como una herramienta de mitigación de gases de efecto invernadero porque elimina el carbono de la circulación de carbono sobre la superficie (la circulación de la planta a la atmósfera y de regreso a las nuevas plantas). La circulación sobre la superficie está impulsada por la fotosíntesis y la combustión: primero, una planta absorbe CO2 y lo asimila como carbono en sus tejidos , tanto sobre la superficie como bajo la tierra. Cuando se cosecha el carbono sobre la superficie y luego se quema, la molécula de CO2 se forma nuevamente y se libera nuevamente a la atmósfera. Luego, una cantidad equivalente de CO2 es absorbida nuevamente por el crecimiento de la siguiente temporada, y el ciclo se repite.

Este ciclo sobre la superficie tiene el potencial de ser neutro en carbono, pero, por supuesto, la participación humana en la operación y la guía del ciclo significa un aporte adicional de energía, que a menudo proviene de fuentes fósiles. Si la energía fósil gastada en la operación es alta en comparación con la cantidad de energía producida, la huella total de CO2 puede acercarse, igualar o incluso superar la huella de CO2 que se origina exclusivamente por la quema de combustibles fósiles, como se ha demostrado que es el caso de varios proyectos de biocombustibles de primera generación. [cf] [cg] [ch] Los combustibles para el transporte podrían ser peores que los combustibles sólidos en este sentido. [ci]

El problema se puede abordar tanto desde la perspectiva de aumentar la cantidad de carbono que se almacena bajo tierra (véase el apartado anterior sobre secuestro de carbono) como desde la perspectiva de reducir el aporte de combustibles fósiles a las operaciones sobre la superficie. Si se almacena suficiente carbono bajo tierra, se pueden compensar las emisiones totales del ciclo de vida de un biocombustible en particular. Del mismo modo, si las emisiones sobre la superficie disminuyen, se necesita menos almacenamiento de carbono bajo tierra para que el biocombustible se vuelva neutro en carbono o negativo.

Vías de producción de carbono negativo (miscanto) y carbono positivo (álamo).
Relación entre el rendimiento sobre el suelo (líneas diagonales), el carbono orgánico del suelo (eje X) y el potencial del suelo para el secuestro (almacenamiento) de carbono con éxito o sin éxito (eje Y). Básicamente, cuanto mayor sea el rendimiento, más tierra se convertirá en una herramienta de mitigación climática negativa de CO2 ( incluidas las tierras relativamente ricas en carbono).
El carbono del suelo aumenta al plantar micanthus en tierras de cultivo y pastizales. [72]

La suma de las emisiones y la absorción de CO2 equivalente determina si un proyecto de cultivo energético es carbono positivo, carbono neutral o carbono negativo. Si las emisiones durante la agricultura, el procesamiento, el transporte y la combustión son mayores que las que se absorben, tanto por encima como por debajo del suelo durante el crecimiento del cultivo, el proyecto es carbono positivo. Del mismo modo, si la absorción total a lo largo del tiempo es mayor que las emisiones totales, el proyecto es carbono negativo. En resumen, la negatividad del carbono es posible cuando la acumulación neta de carbono compensa con creces las emisiones netas de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida.

Los investigadores sostienen que un cultivo de miscanthus con un rendimiento de 10 toneladas por hectárea por año almacena suficiente carbono para compensar las emisiones relacionadas con la agricultura, el procesamiento y el transporte. El gráfico de la derecha muestra dos vías de producción de miscanthus con carbono negativo y dos vías de producción de álamo con carbono positivo, representadas en gramos de CO2 equivalentes por megajulio. Las barras son secuenciales y se mueven hacia arriba y hacia abajo a medida que se estima que el CO2 atmosférico aumenta y disminuye. Las barras grises/azules representan las emisiones relacionadas con la agricultura, el procesamiento y el transporte, las barras verdes representan el cambio de carbono del suelo y los diamantes amarillos representan las emisiones finales totales. [cj] El segundo gráfico muestra los rendimientos medios necesarios para lograr la negatividad del carbono a largo plazo para suelos con diferentes cantidades de carbono existente.

Otros investigadores sostienen lo mismo respecto del miscanthus en Alemania, con un rendimiento de 15 toneladas secas por hectárea al año y un almacenamiento de carbono de 1,1 toneladas por hectárea al año:

"El miscanthus es uno de los pocos cultivos en el mundo que alcanza una verdadera neutralidad de CO2 y puede funcionar como un sumidero de CO2 . [...] En relación con la combustión de combustible, las emisiones directas e indirectas de gases de efecto invernadero se pueden reducir en un mínimo del 96% mediante la combustión de paja de miscanthus [...]. Debido al secuestro de carbono [almacenamiento de carbono] durante el crecimiento del miscanthus, esto da como resultado un potencial de mitigación de CO2 equivalente del 117%". [ck]

El almacenamiento exitoso depende de los sitios de plantación, ya que los mejores suelos son aquellos que actualmente son bajos en carbono. Los variados resultados que se muestran en el gráfico resaltan este hecho. [cl] Para el Reino Unido, se espera un almacenamiento exitoso para tierras cultivables en la mayor parte de Inglaterra y Gales, con un almacenamiento fallido esperado en partes de Escocia, debido a los suelos ya ricos en carbono (bosques existentes). Además, para Escocia, los rendimientos relativamente más bajos en este clima más frío hacen que la negatividad de CO 2 sea más difícil de lograr. Los suelos ya ricos en carbono incluyen turberas y bosques maduros. El almacenamiento de carbono más exitoso en el Reino Unido tiene lugar debajo de pastizales mejorados . [cm] Sin embargo, dado que el contenido de carbono de los pastizales varía considerablemente, también lo hace la tasa de éxito de los cambios de uso de la tierra de pastizales a perennes. [cn] Aunque el almacenamiento neto de carbono debajo de cultivos energéticos perennes como el miscanthus excede en gran medida el almacenamiento neto de carbono debajo de pastizales, bosques y cultivos herbáceos, el aporte de carbono del miscanthus es simplemente demasiado bajo para compensar la pérdida de carbono del suelo existente durante la fase de establecimiento inicial. [73] Sin embargo, con el tiempo, el carbono del suelo puede aumentar, también en el caso de los pastizales. [72]

Los investigadores han clasificado los beneficios climáticos específicos relacionados con el cambio de uso de la tierra (esto excluye los beneficios climáticos que se originan al reemplazar combustibles fósiles) para diferentes cultivos durante un período de 30 años en diferentes tipos de pastizales, y concluyen que los pastizales nativos tienen un valor relacionado con el clima (llamado GHGV) de 200, mientras que los cultivos M × giganteus ligeramente fertilizados establecidos en suelos anteriormente cultivados anualmente tienen un valor de 160. Los pastizales CRP tienen un valor de 125 (pastizales protegidos establecidos en antiguas tierras de cultivo). Las praderas nativas mixtas tienen un valor de 115 (pastos de pradera nativos no fertilizados con otras especies nativas de pradera incluidas, establecidos en tierras de cultivo anteriormente cultivadas anualmente). Los pastizales tienen un valor de 72. [74]

Comparaciones

Los investigadores concluyen que los cultivos de miscanthus "[…] casi siempre tienen una huella ambiental menor que los cultivos de bioenergía anual de primera generación [...]". [co] Las gramíneas perennes de segunda generación (miscanthus y pasto varilla) plantadas en tierras cultivables almacenan en promedio cinco veces más carbono en el suelo que los montes bajos de rotación corta o las plantaciones forestales de rotación corta (álamos y sauces). [cp] En comparación con los combustibles fósiles, y sin incluir los beneficios del almacenamiento de carbono subterráneo en el cálculo, el combustible de miscanthus tiene un costo de gases de efecto invernadero de 0,4 a 1,6 gramos de CO 2 equivalentes por megajulio, en comparación con los 33 gramos del carbón, los 22 del gas natural licuado, los 16 del gas del Mar del Norte y los 4 de las astillas de madera importadas a Gran Bretaña desde los EE. UU. [cq]

Otros investigadores sostienen que la relación media de entrada/salida de energía para el miscanthus es 10 veces mejor que para los cultivos anuales, y que las emisiones de gases de efecto invernadero son 20-30 veces mejores que para los combustibles fósiles. [cr] Las astillas de miscanthus para calefacción ahorraron 22,3 toneladas de emisiones de CO 2 por hectárea por año en el Reino Unido, mientras que el maíz para calefacción y energía ahorró 6,3. La colza para biodiésel ahorró 3,2. [cs] Otros investigadores tienen conclusiones similares. [ct] [cu] Por lo tanto, se espera que las plantaciones de miscanthus crezcan mucho en Europa en las próximas décadas. [75] En 2021, el gobierno del Reino Unido declaró que las áreas de tierra reservadas para la silvicultura de rotación corta y los cultivos energéticos perennes (incluido el miscanthus), aumentarán de 10.000 a 704.000 hectáreas. [cv] ​​Los investigadores sostienen que, tras algunas discusiones iniciales, ahora (2018) existe un consenso en la comunidad científica de que "[…] el balance de GEI [gases de efecto invernadero] del cultivo de bioenergía perenne será a menudo favorable [...]", también cuando se consideran los cambios directos e indirectos implícitos en el uso de la tierra. [cw]

Biodiversidad

Los investigadores sostienen que los campos de Miscanthus pueden facilitar una comunidad diversa de lombrices incluso en paisajes agrícolas intensivos. [cx]
Los investigadores encontraron alondras reproductoras en cultivos de miscanthus. [cy]

Bajo tierra, los investigadores han descubierto que el número de especies de lombrices por metro cuadrado era de 5,1 para el miscanthus, 3 para el maíz y 6,4 para el barbecho (tierra totalmente descuidada), y afirman que "[…] se encontró claramente que la intensidad del uso de la tierra era el regresor dominante para la abundancia de lombrices y el número total de especies". Debido a que la extensa hojarasca en el suelo ayuda a que el suelo se mantenga húmedo y también lo protege de los depredadores, concluyen que "[…] el miscanthus tuvo efectos bastante positivos en las comunidades de lombrices […]" y recomiendan que "[…] el miscanthus puede facilitar una comunidad diversa de lombrices incluso en paisajes agrícolas intensivos". [76] [cx] Otros argumentan que la actividad de ciertas bacterias pertenecientes al grupo Pseudomonadota (anteriormente proteobacteria) casi se duplica en presencia de exudados de raíces de M. × giganteus . [22]

En la superficie, las masas jóvenes de miscanthus sustentan una gran diversidad de especies vegetales, pero a medida que maduran, el dosel se cierra y llega menos luz solar a las malezas competidoras. En esta situación, a las malezas les resulta más difícil sobrevivir. Después del cierre del dosel, se encontraron 16 especies de malezas diferentes por parcela de 25 m2 . Sin embargo, el denso dosel funciona como protección para otras formas de vida; "[…] Se suele informar que las masas de miscanthus sustentan la biodiversidad agrícola, proporcionando hábitat para aves, insectos y pequeños mamíferos [...]". [cz] Apoyando esta opinión, otros investigadores sostienen que la flora debajo del dosel proporciona alimento a las mariposas, otros insectos y sus depredadores, y a 40 especies de aves. [da]

La estructura vegetativa de hibernación del miscanthus proporciona una importante cobertura y un recurso de hábitat , con altos niveles de diversidad en comparación con los cultivos anuales. [db] Este efecto es particularmente evidente para los escarabajos, las moscas y las aves. El cultivo de miscanthus ofrece un nicho ecológico diferente para cada estación; los investigadores atribuyen esto a la heterogeneidad estructural en constante evolución de un cultivo de miscanthus, con diferentes especies que encuentran refugio en diferentes momentos durante su desarrollo: las aves del bosque encuentran refugio en el invierno y las aves de las tierras agrícolas en el verano. En cuanto a las aves, se encontraron 0,92 parejas reproductoras por hectárea (0,37 por acre) en un campo de miscanthus, en comparación con 0,28 (0,11) en un campo de trigo cercano. Debido a la alta relación carbono-nitrógeno, es en los márgenes del campo y en los bosques intercalados donde se encuentran la mayoría de los recursos alimenticios. Sin embargo, los campos de miscanthus funcionan como barreras contra la lixiviación química en estos hábitats clave. [cy]

Otros investigadores sostienen que los cultivos de miscanthus proporcionan una mayor biodiversidad que los cultivos de cereales, con tres veces más arañas y lombrices de tierra que los cereales. [dc] La liebre común, el armiño, los ratones, los topillos, las musarañas, los zorros y los conejos son algunas de las especies que se observan en los cultivos de miscanthus. El cultivo actúa como hábitat de anidación y como corredor de vida silvestre que conecta diferentes hábitats. [dd]

Calidad del agua

Los campos de miscanthus mejoran significativamente la calidad del agua debido a una lixiviación de nitratos significativamente menor . [de] La lixiviación de nitratos en los campos de miscanthus se reduce drásticamente en comparación con la rotación típica de maíz/soja debido a los bajos o nulos requisitos de fertilizantes, la presencia continua de un sumidero de nitrógeno en las raíces de las plantas y el eficiente reciclaje interno de nutrientes por parte de las especies de pastos perennes. Un estudio reciente concluyó que el miscanthus tenía en promedio nueve veces menos pérdida de nitratos en el subsuelo en comparación con el maíz o el maíz cultivado en rotación con soja. [df]

Calidad del suelo

El sistema radicular fibroso y extenso del miscanthus y la falta de perturbaciones durante la labranza mejoran la infiltración, la conductividad hidráulica y el almacenamiento de agua en comparación con los cultivos anuales en hileras, y dan como resultado el suelo poroso y de baja densidad aparente típico de las gramíneas perennes, con capacidades de retención de agua que se espera que aumenten en 100-150 mm. [dg] El miscanthus mejora la entrada de carbono al suelo y promueve la actividad y diversidad de microorganismos , que son importantes para la agregación de partículas del suelo y los procesos de rehabilitación. En un antiguo sitio de depósito de cenizas volantes , con pH alcalino, deficiencia de nutrientes y poca capacidad de retención de agua, se estableció con éxito un cultivo de miscanthus, en el sentido de que las raíces y los rizomas crecieron bastante bien, apoyando y mejorando los procesos de nitrificación , aunque el rendimiento de peso seco sobre el suelo fue bajo debido a las condiciones. La capacidad de mejorar la calidad del suelo incluso en tierras contaminadas se considera una característica útil, especialmente en una situación en la que se pueden agregar enmiendas orgánicas. Por ejemplo, existe un gran potencial para aumentar el rendimiento de tierras marginales contaminadas y pobres en nutrientes fertilizándolas con lodos de depuradora o aguas residuales ricos en nutrientes . Esta práctica ofrece la triple ventaja de mejorar la productividad del suelo, aumentar el rendimiento de la biomasa y reducir los costos de tratamiento y eliminación de lodos de depuradora de acuerdo con la legislación específica de cada país. [4]

Invasividad

Los progenitores de Miscanthus × giganteus por ambos lados, M. sinensis y M. sacchariflorus , son ambas especies potencialmente invasoras , porque ambas producen semillas viables. Sin embargo, M. × giganteus no produce semillas viables, y los investigadores afirman que "[...] no ha habido ningún informe sobre la amenaza de invasión debido a la extensión del crecimiento del rizoma desde plantaciones comerciales de largo plazo hasta tierras cultivables vecinas". [24]

Sostenibilidad

Cultivo de prueba de Miscanthus en Inglaterra.

Los investigadores sostienen que los análisis "[...] de los impactos ambientales del cultivo de miscanthus en una variedad de factores, incluida la mitigación de gases de efecto invernadero, muestran que los beneficios superan los costos en la mayoría de los casos". [77] Otros sostienen que, aunque hay espacio para más investigaciones, "[...] surgen indicaciones claras de sostenibilidad ambiental". [dh] Además del potencial de mitigación de gases de efecto invernadero, la naturaleza perenne y la biomasa subterránea del miscanthus "[...] mejoran la estructura del suelo, aumentan la capacidad de retención de agua (hasta 100-150 milímetros (3,9-5,9 pulgadas)) y reducen la escorrentía y la erosión. La maduración durante el invierno aumenta los recursos estructurales del paisaje para la vida silvestre . La intensidad de manejo reducida promueve la diversidad y abundancia de lombrices de tierra, aunque la mala palatabilidad de la hojarasca puede reducir la biomasa individual. La lixiviación química en los límites del campo es menor que la de la agricultura comparable, lo que mejora la calidad del hábitat del suelo y el agua". [78] Un cambio de cultivos energéticos de primera generación a cultivos de segunda generación como el miscanthus es beneficioso para el medio ambiente debido a una mejor biodiversidad a escala de explotación, la depredación y un efecto neto positivo de mitigación de los gases de efecto invernadero. Los beneficios son principalmente una consecuencia de los bajos insumos y los ciclos de gestión más largos asociados a los cultivos de segunda generación (2G). [di] [dj] Si se mitigan las tensiones en el uso de la tierra, se obtienen rendimientos razonables y se apunta a suelos con bajo contenido de carbono, hay muchos casos en los que los cultivos perennes de bajos insumos como el miscanthus "[...] pueden proporcionar importantes ahorros de GEI [gases de efecto invernadero] en comparación con las alternativas de combustibles fósiles [...]". [dk] A diferencia de los cultivos anuales, el miscanthus tiene bajos requisitos de aporte de nitrógeno, bajas emisiones de GEI, secuestra carbono del suelo debido a la labranza reducida y puede ser económicamente viable en tierras marginales. [dl] Los investigadores coinciden en que en los últimos años, "[...] ha surgido una comprensión más matizada de los beneficios y riesgos ambientales de la bioenergía, y ha quedado claro que los cultivos bioenergéticos perennes tienen un potencial mucho mayor para generar ahorros significativos de GEI que los cultivos convencionales que se cultivan actualmente para la producción de biocombustibles en todo el mundo (por ejemplo , maíz , aceite de palma y colza )". [dm] También coinciden en que "[...] los impactos directos de los cultivos bioenergéticos perennes dedicados sobre el carbono del suelo y el N2O se comprenden cada vez mejor, y a menudo son consistentes con una mitigación significativa de los GEI del ciclo de vida de la bioenergía en relación con las fuentes de energía convencionales". [79]

Consideraciones prácticas sobre agricultura

Para obtener consejos prácticos sobre agricultura, véase el documento en formato PDF "Giant Miscanthus Establishment" de la Universidad Estatal de Iowa. [80] Véase también el manual de mejores prácticas desarrollado conjuntamente por Teagasc (la autoridad de desarrollo agrícola y alimentario de Irlanda) y AFBI (el Instituto de Agroalimentación y Biociencias, también de Irlanda). [81]

Referencias

Citas y comentarios

  1. ^ Basado en la lista Kew/POWO. Nótese que el nombre aceptado por POWO es M. × longiberbis , con una altura de planta estimada de solo 0,7 a 1,2 metros. "Miscanthus × longiberbis (Hack.) Nakai". Plants of the World Online . Consultado el 23 de mayo de 2022 ..
  2. ^ ab " M. x giganteus  es una gramínea perenne, rizomatosa y estéril, altamente productiva, que Aksel Olsen recolectó en Yokahama, Japón, en 1935. La llevó a Dinamarca, donde la cultivó y la extendió por toda Europa y América del Norte para plantarla en entornos hortícolas. Con el tiempo, se la conoció como  Miscanthus sinensis  'Giganteus',  M. giganteus, Miscanthus ogiformis  Honda y  Miscanthus sacchariflorus  var.  brevibarbis  (Honda) Adati. Un trabajo de clasificación reciente en el Real Jardín Botánico de Kew, Inglaterra, la designó como  M. x giganteus  (Greef & Deuter ex Hodkinson & Renvoize), un híbrido de  M. sinensis  Anderss. y  M. sacchariflorus  (Maxim.) Hack". Anderson et al. 2014, pág. 71.
  3. ^ Se necesitan entre dos y cuatro años para alcanzar el rendimiento máximo; "[...] los sitios más fríos del norte aún requieren de tres a cuatro años, mientras que los sitios del sur normalmente alcanzan el rendimiento máximo en dos años". Jones 2019, pág. 22.
  4. ^ "A diferencia de los cultivos anuales, se considera ampliamente que la bioenergía proveniente de cultivos perennes dedicados tiene menores emisiones de GEI durante su ciclo de vida y otros beneficios ambientales colaterales. Los cultivos perennes como el miscanto y los sauces y álamos de monte bajo de rotación corta tienen bajos requerimientos de aporte de nitrógeno (con beneficios para las emisiones de N2O y la calidad del agua), pueden secuestrar carbono del suelo debido a la labranza reducida y la mayor asignación de biomasa subterránea, y pueden ser económicamente viables en tierras marginales y degradadas, minimizando así la competencia con otras actividades agrícolas y evitando los efectos de iLUC". Whitaker et al. 2018, pág. 151.
  5. ^ "Los cultivos ideales para la producción de energía a partir de biomasa utilizan eficientemente los recursos disponibles, son perennes, almacenan carbono en el suelo, tienen una alta eficiencia en el uso del agua, no son invasivos y requieren pocos fertilizantes. Una gramínea que posee todas estas características, además de producir grandes cantidades de biomasa, es Miscanthus x giganteus ". Anderson et al. 2014, pág. 71.
  6. ^ Lewandowski et al. sostienen que "[...] el ahorro de energía fósil es mayor cuando se utiliza biomasa de miscanthus como material de construcción (nuestro análisis utiliza el ejemplo del material de aislamiento)". Lewandowski et al. 2016, pág. 20.
  7. ^ "La producción de rizomas para propagación en el clima del Reino Unido requiere al menos dos temporadas de crecimiento, lo que implica limpiar el terreno de producción de malezas, arar en primavera y labrar la tierra hasta obtener un lecho de semillas fino como una labranza antes de plantar los rizomas con una sembradora tipo papa. [...] En la primavera siguiente al segundo año de crecimiento, los rizomas se cosechan utilizando una cosechadora de papas modificada, se clasifican a mano o semiautomáticamente y se cortan en trozos viables, 20-40 g. [...] Una ha de rizomas produce suficiente material para plantar 10-30 ha de cultivo con el mismo tipo de sembradora de papa modificada. Los rizomas de menor calidad, probados mediante pruebas de germinación, requerirían rizomas de 80-90 g (comunicación privada, M. Mos)". Hastings et al. 2017, págs. 5-6.
  8. ^ "Nuestro trabajo muestra que, dependiendo del tipo de híbrido, una hectárea de producción de semillas puede producir suficiente semilla para unas 1000-2000 ha de plantación, dependiendo de las combinaciones parentales, dos órdenes de magnitud mayor que la propagación por rizoma. [...] Se logra una tasa de establecimiento del 85-95%". Hastings et al. 2017, pág. 6.
  9. ^ "Las semillas se siembran a máquina y se crían en el invernadero (Figura 3A) antes de ser plantadas en el campo (Figura 3B). Se anticipa que los métodos de establecimiento basados ​​en semillas resultarán más efectivos para aumentar la producción de miscanthus porque tienen las siguientes ventajas: · Con la creciente demanda del mercado, se pueden proporcionar grandes cantidades fácilmente, una vez que la producción de semillas se ha desarrollado bien · Período de crecimiento corto para las plántulas: solo 8 a 10 semanas desde la semilla hasta el producto final (plugs) · La producción de plugs es energéticamente eficiente (no se necesitan refrigeradores) · Bajos costos de establecimiento" Lewandowski et al. 2016, p. 15.
  10. ^ "Los cultivos de Miscanthus pueden establecerse a partir de la propagación nodal de los tallos, cosechando los tallos en septiembre y sembrándolos inmediatamente en un campo sin necesidad de almacenamiento en frío, lo que, en cualquier caso, reduce la viabilidad del establecimiento y aumenta el costo. Los tallos plantados producen brotes y raíces y, posteriormente, un sistema de rizomas". O'Loughlin, McDonnell y Finnan 2017, pág. 345.
  11. ^ "Los resultados muestran que la propagación de nuevas semillas híbridas reduce significativamente el costo de establecimiento a menos de £900 ha −1 [...]. El rendimiento de equilibrio se calculó en 6 Mg [Mg/megagramo equivale a tonelada métrica] MS [materia seca] ha −1 y −1 [hectárea por año], que es aproximadamente la mitad del rendimiento promedio del Reino Unido para Mxg; con híbridos de semillas más nuevos que alcanzan 16 Mg MS ha −1 en ensayos de segundo año en el Reino Unido. Estas mejoras combinadas aumentarán significativamente la rentabilidad del cultivo. Las compensaciones entre los costos de producción para la preparación de diferentes formatos de materia prima muestran que las pacas son la mejor opción para la quema directa con los costos de transporte más bajos (£0,04 Mg −1 km −1 ) y un fácil almacenamiento en la granja. Sin embargo, si se requiere combustible granulado, la cosecha de astillas es más económica. [...] El costo específico de la plantación de rizomas y tapones es similar, ya que son relativamente intensivos en mano de obra, mientras que se predice que la siembra de semillas reducirá a la mitad el costo." Hastings et al. 2017, págs. 1, 8.
  12. ^ "Las especies C4 demuestran una mayor eficiencia en el uso de nitrógeno (N) y agua [28,29]. En concreto, las especies C4 pueden mostrar eficiencias en el uso de N que duplican las de las especies C3". Anderson et al. 2014, pág. 73.
  13. ^ "Los fertilizantes nitrogenados son innecesarios y pueden ser perjudiciales para la sostenibilidad, a menos que se planten en suelos de baja fertilidad donde el establecimiento temprano se beneficiará de adiciones de alrededor de 50 kg N ha −1 . [...] Las emisiones de N2O pueden ser cinco veces menores en las plantaciones de Miscanthus sin fertilizar que en cultivos anuales, y hasta 100 veces menores que en pastizales intensivos. Las adiciones inadecuadas de fertilizantes nitrogenados pueden resultar en aumentos significativos en las emisiones de N2O de las plantaciones de Miscanthus, superando los factores de emisión del IPCC, aunque estos aún se compensan con el posible reemplazo de combustibles fósiles". McCalmont et al. 2017, pág. 503.
  14. ^ "La película de mantillo de plástico redujo el tiempo de establecimiento, mejorando la economía del cultivo. [...] El ensayo con película de mantillo en Aberystwyth mostró una diferencia significativa (P < 0,05) entre las tasas de establecimiento para diferentes densidades de plantas, con el rendimiento medio acumulado de los primeros 2 años casi duplicándose con la película, como se muestra en la Tabla 3. El uso de película agrega £100 por ha y 220 kg de CO2 eq. C ha −1 al costo de establecimiento. El efecto de este aumento es reducir el período de establecimiento del cultivo en 1 año en las condiciones ambientales de Aberystwyth; se observó una reducción similar en los tiempos de establecimiento en los otros sitios de prueba y también en Irlanda (O'Loughlin et al., 2017). [...] Con la agronomía de la película de mantillo, los últimos híbridos sembrados se establecen mucho más rápidamente con rendimientos tempranos significativamente más altos (años 1 y 2) en comparación con Mxg comercial en el Reino Unido, lo que ofrece un retorno de la inversión de equilibrio al menos un año antes". Hastings et al. 2017, págs. 1, 9, 14–15.
  15. ^ "La plantación de plántulas derivadas de semillas resultó ser el método más exitoso para el establecimiento de miscanthus en suelos marginales. Cubrir las plantas con una película de plástico acelera su crecimiento. La película mantiene la humedad en la capa superior del suelo y aumenta la temperatura. Esto es beneficioso para las plantas, especialmente en suelos ligeros con un mayor riesgo de estrés por sequía y en temperaturas frías". Lewandowski et al. 2016, pág. 14.
  16. ^ "La productividad de los cultivos se determina como el producto de la radiación solar total incidente sobre un área de tierra, y las eficiencias de intercepción, conversión y partición de esa energía solar en biomasa vegetal. [...] Beale y Long demostraron en ensayos de campo en el sureste de Inglaterra que εc,a era de 0,050-0,060, un 39% por encima del valor máximo observado en las especies C3. Además, cuando εc se calcula en términos de producción total (es decir, sobre el suelo y bajo el suelo) de biomasa de M. x giganteus (εc,t), alcanza 0,078, que se acerca al máximo teórico de 0,1. Los estudios realizados en el medio oeste de los EE. UU. por Heaton et al. informaron una eficiencia similar de PAR interceptada (0,075)". Anderson et al. 2014, pág. 73.
  17. ^ "– La eficiencia del uso del agua está entre las más altas de cualquier cultivo, en el rango de 7,8–9,2 g MS (kg H2O) −1 . – En general, la demanda de agua aumentará debido a la alta productividad de biomasa y al aumento de la evapotranspiración a nivel del dosel (por ejemplo, la ET aumenta en comparación con el trigo en 100–120 mm año −1 ). – Las estructuras mejoradas del suelo significan una mayor capacidad de retención de agua (por ejemplo, en 100–150 mm), aunque los suelos aún pueden estar más secos en años de sequía. – Reducción de la escorrentía en años más húmedos, lo que ayuda a mitigar las inundaciones y reduce la erosión del suelo. – Se mejora la calidad del agua de drenaje y la lixiviación de nitratos es significativamente menor que en los cultivos (por ejemplo, 1,5–6,6 kg N ha −1 año −1 [para] Miscanthus, 34,2–45,9 [para] maíz/soja)." McCalmont et al. 2017, pág. 504.
  18. ^ "Beale et al. (1999) compararon sus resultados con la eficiencia del uso del agua de un cultivo de biomasa C3, Salix viminalis , reportado en Lindroth et al. (1994) y Lindroth & Cienciala (1996), y sugieren que la WUE para Miscanthus podría ser alrededor del doble de la de esta especie de sauce. Clifton-Brown & Lewondowski (2000) reportaron cifras de 11,5 a 14,2 g total (sobre y bajo el suelo) MS (kg H2O) −1 para varios genotipos de Miscanthus en ensayos en macetas, y esto se compara con las cifras calculadas por Ehdaie & Waines (1993) con siete cultivares de trigo que encontraron una WUE entre 2,67 y 3,95 g total MS (kg H2O) −1 . Al convertir estos valores de Miscanthus a biomasa de materia seca por hectárea de tierra de cultivo, se verían proporciones de biomasa para uso de agua en el rango de 78–92 kg MS ha −1 (mm H2O) −1 . Richter et al. (2008) modelaron potenciales de rendimiento cosechables para Miscanthus a partir de 14 ensayos de campo del Reino Unido y encontraron que el agua del suelo disponible para las plantas era el factor más significativo en la predicción del rendimiento, y calcularon una relación de rendimiento de MS a agua disponible en el suelo en 55 kg MS ha −1 (mm H2O) −1 , mientras que solo 13 kg MS ha −1 se produjeron por cada 1 mm de precipitación entrante, probablemente relacionado con el alto nivel de intercepción del dosel y evaporación. Incluso para los estándares C4, estas eficiencias son altas, como se ve en las comparaciones con las mediciones de campo que promedian 27,5 ± 0,4 kg de MS sobre el suelo ha −1 (mm H2O) −1 para el maíz (Tolk et al., 1998)." McCalmont et al. 2017, pág. 501.
  19. ^ "En términos de intensidad de producción de energía, la biomasa de Miscanthus produce más energía neta por hectárea que otros cultivos bioenergéticos, en alrededor de 200 GJ ha −1 año −1 , especialmente los cultivos herbáceos [maíz para biogás 98, colza para biodiésel 25, trigo y etanol de remolacha azucarera 7–15 (Hastings et al., 2012)]. Felten et al. (2013) calcularon cifras similares, informando 254 GJ ha −1 año −1 para Miscanthus". McCalmont et al. 2017, pág. 493.
  20. ^ Hastings et al. escriben que «[l]os ensayos de campo han demostrado que en muchas zonas de Europa M. x giganteus tiene el mayor rendimiento energético de todos los cultivos bioenergéticos potenciales en términos de MJ ha  −1 netos [megajulios por hectárea], y la mayor eficiencia en el uso de energía (EUE), en términos del coste energético de producción, debido a sus rendimientos relativamente altos y bajos insumos [...]». Hastings et al. 2009a, pág. 180.
  21. ^ El rendimiento de SRF para sauce y álamo en el Reino Unido se encuentra en el rango de 10 a 12 toneladas de materia seca por hectárea por año según Proe, Griffiths y Craig 2002, pp. 322-323. En un metaestudio de rendimiento de sauce, Fabio et al. citan ensayos de sauce en Suecia que producen 8, 13 y 14 toneladas. En el Reino Unido, los autores citan dos ensayos de sauce, ambos con un rendimiento de 10 toneladas, y un ensayo en Irlanda con un rendimiento de 8 a 10 toneladas. Consulte Fabio & Smart 2018, tabla 1 y 2, página 551 y 552. Los puntos de datos de rendimiento de sauce (ubicación no indicada) en la Figura 2, p. 554 muestran un rendimiento medio de aproximadamente 6 a 7 toneladas por hectárea por año. En la tabla 3, página 557, se citan 6 estudios, con un rendimiento medio de 10 toneladas por hectárea por año. Aylott et al. Recopilaron datos de 49 sitios de prueba para sauces y álamos en el Reino Unido y concluyeron: "Los resultados de los ensayos de campo mostraron que el rendimiento de SRC observado varió significativamente entre el genotipo y la rotación (Tabla 1). Los rendimientos más altos se registraron en sauces en las dos rotaciones, con los 16 genotipos con un promedio de 9,0 odt [tonelada seca al horno] ha −1 año −1 en comparación con 6,3 odt ha −1 año −1 para los genotipos de álamo. La línea parental de mayor rendimiento fue la sueca S. vimanlis × S. schwerinii , que mostró rendimientos consistentemente altos en ambas rotaciones y una alta resistencia a la roya. Esta línea parental incluyó el genotipo único de mayor rendimiento, Tora, con un rendimiento promedio en ambas rotaciones de 11,3 odt ha −1 año −1 ". Aylott et al. 2008, pág. 363. Modelando para el futuro, Aust et al. estiman un rendimiento medio de 14 toneladas para el sauce y el álamo SRC producidos en tierras cultivables en Alemania, ver Aust et al. 2014, p. 529. El sauce y el álamo necesitan fertilizantes para lograr estos rendimientos, Fabio et al. informan de 92 a 400 kg de nitrógeno por hectárea por año para los rendimientos informados en su artículo. Ver Fabio & Smart 2018, págs. 551-552. Hastings et al. utilizaron un software de modelado informático para estimar los rendimientos de miscanthus, sauce y álamo para Gran Bretaña, y concluyeron con rendimientos medios en el estrecho rango de 8,1 a 10,6 toneladas secas por hectárea por año para todas estas plantas, con el miscanthus ocupando la posición intermedia. El miscanto tuvo el rendimiento más alto en el suroeste más cálido, y al ajustar el modelo de computadora para el clima más cálido esperado en 2050, el miscanto se convirtió en el cultivo de mayor rendimiento para un área más grande: "A medida que el clima se calienta a lo largo de los intervalos de tiempo, hay un aumento del rendimiento y, por lo tanto, un área más grande donde el miscanto es el cultivo de mayor rendimiento de las materias primas consideradas". Hastings et al. 2014, págs. 108, 119.
  22. ^ Para estimaciones de rendimiento, véase "Perspectivas mundiales para el futuro suministro de madera de las plantaciones forestales" de la FAO, sección 2.7.2 - 2.7.3. La FAO proporciona estimaciones de rendimiento en metros cúbicos (m 3 ); 1 a 25 m 3 a nivel mundial. Metros cúbicos convertidos a toneladas secas según los siguientes datos: El pino silvestre, originario de Europa y el norte de Asia, pesa 390 kg/m3 seco al horno (contenido de humedad del 0%). El peso seco al horno de las especies de eucalipto que se cultivan comúnmente en plantaciones en América del Sur es de 487 kg/m 3 (promedio de Lyptus, Rose Gum y Deglupta). El peso promedio de las especies de álamo que se cultivan comúnmente en plantaciones en Europa es de 335 kg/m 3 (promedio de álamo blanco y álamo negro.
  23. ^ Para ser exactos, el incremento neto anual (INA) para los bosques naturales templados mixtos es (2–2,5 m 3 por hectárea, que van desde 0,9 m 3 en Grecia hasta 6 m 3 en Francia). Metros cúbicos convertidos a toneladas secas en base a los siguientes datos: El pino silvestre, originario de Europa y el norte de Asia, pesa 390 kg/m3 seco al horno (contenido de humedad 0%). El peso seco al horno de las especies de eucalipto que se cultivan comúnmente en plantaciones en América del Sur es de 487 kg/m 3 (promedio de Lyptus, Rose Gum y Deglupta). El peso promedio de las especies de álamo que se cultivan comúnmente en plantaciones en Europa es de 335 kg/m 3 (promedio de álamo blanco y álamo negro. Smil 2008, pp. 75–76.
  24. ^ El software de medición del rendimiento de Miscanthus, Miscanfor, calcula una disminución del rendimiento del 33 % entre el pico de rendimiento de otoño y la cosecha de invierno. Véase Hastings et al. 2009a, pág. 186. Este cálculo lo confirma Roncucci et al., que encontró una disminución del rendimiento de masa seca del 32-38 % para sus cultivos de prueba cuando la cosecha se retrasó hasta el invierno. Véase Roncucci et al. 2015, pág. 1002. Clifton-Brown et al. encontraron una reducción media del rendimiento del 0,3 % por día en el período entre el pico de rendimiento de otoño y la cosecha de invierno, véase Clifton-Brown, Breuer y Jones 2007, pág. 2305.
  25. ^ "La mayoría de la literatura que informa sobre el rendimiento de biomasa seca de M. x giganteus proviene de estudios europeos. Los rendimientos máximos de biomasa en rodales establecidos de M. x giganteus se han acercado a 40 t de materia seca (MS) ha −1 en algunas ubicaciones europeas, aunque puede llevar de 3 a 5 años alcanzar estos rendimientos máximos. En toda Europa, se han informado rendimientos cosechables de hasta 25 t de MS ha −1 en rodales establecidos de M. x giganteus en áreas entre el centro de Alemania y el sur de Italia, mientras que los rendimientos máximos en Europa central y septentrional han oscilado entre 10 y 25 t de MS ha −1 , y más de 30 t de MS ha −1 en el sur de Europa. Una revisión cuantitativa de rodales establecidos de M. x giganteus en toda Europa informó un rendimiento máximo medio de biomasa de 22 t de MS ha −1 , promediado en función de las tasas de N y los niveles de precipitación". Anderson et al. 2014, pág. 79.
  26. ^ "A partir del segundo año de plantación de Miscanthus, los cultivos se cosecharon anualmente al borde de la brotación a fines de marzo o principios de abril. El rendimiento medio de Miscanthus fue de 15 Mg de masa seca (ms) ha −1 año −1 , que se mantuvo casi constante a partir del cuarto año de establecimiento". Felten & Emmerling 2012, pág. 662.
  27. ^ "Los rendimientos utilizados en el cálculo de las emisiones de GEI y la economía de los cultivos en este estudio utilizaron rendimientos medios de 12-14 Mg ha −1 y −1 que se han observado a partir de Mxg de las plantaciones comerciales actuales observadas en el Reino Unido (comunicación privada, M. Mos). Hemos asumido un aumento logístico del rendimiento para los rendimientos del año de establecimiento y una disminución lineal del rendimiento después de 15 años Lesur et al. (2013). Variación del rendimiento interanual, debido a las condiciones climáticas, como se observó en ensayos a largo plazo (Clifton-Brown et al., 2007) y los rendimientos modelados de Miscanthus para el Reino Unido, utilizando datos meteorológicos de 2000 a 2009 (Harris et al., 2014) utilizando el modelo MiscanFor (Hastings et al., 2009, 2013) indica que la desviación estándar relacionada con el clima de la variación del rendimiento interanual en el Reino Unido es del orden de 2,1 Mg ha −1 y −1 para un rendimiento medio de 10,5 Mg ha −1 y −1 para todo el Reino Unido. Los rendimientos modelados son generalmente pesimistas, ya que calculan rendimientos de secano y no tienen en cuenta el apoyo de agua subterránea que está disponible en muchas granjas arables del Reino Unido". Hastings et al. 2017, pág. 4.
  28. ^ Vaclav Smil estima que la producción primaria neta (PPN) de biomasa en los trópicos se duplicará aproximadamente en comparación con las regiones templadas del mundo. Smil 2015, pág. 81.
  29. ^ Los investigadores del proyecto europeo MAGIC (Marginal Lands for Growing Industrial Crops) afirman que el rango de temperatura de crecimiento de Miscanthus × giganteus está entre 8 y 45 °C. Hoja de cálculo EU MAGIC 2021.
  30. ^ «Un factor de aproximadamente dos convierte la materia seca en carbono (Michel et al., 2006) y 10 de t ha −1 a kg m −2 . [...] La Figura 2 muestra las predicciones globales de la PPN de Miscanthus a partir de la simulación de viabilidad. Los valores calculados varían de 0,5 kg C m −2  año −1 en la región boreal a entre 1 y 2 kg C m −2  año −1 en latitudes medias y 3 y 5 kg C m −2  año −1 en los trópicos.» Hughes et al. 2010, págs. 82-83.
  31. ^ Sheperd et al. sostienen que Micanthus × giganteus «regula a la baja la producción de asimilados por encima de los 28 °C» y predicen que los rendimientos en los trópicos serán bajos. Sin embargo, no se proporciona ninguna estimación de un rendimiento tropical promedio. Shepherd et al. 2020, págs. 295, 298.
  32. ^ Zhang et al. midieron un rendimiento de pasto bana (variante napier) de 74 toneladas por hectárea por año con fertilización ligera y 1000 mm de lluvia. Zhang et al. 2010, págs. 96, 98 (tabla 1).
  33. ^ Hoshino et al. midieron un rendimiento de 75,6 toneladas por hectárea por año en el segundo año de crecimiento bajo fertilización intensa y con un nivel de lluvia anual de 1000 mm. Hoshino, Ono y Sirikiratayanond 1979, págs. 310, 311, 315.
  34. ^ Vicente-Chandler et al. descubrieron que el pasto napier fuertemente fertilizado producía 75.661 libras de materia seca por acre por año cuando se cortaba a intervalos de 90 días, lo que equivale a 84,8 toneladas por hectárea por año. Vicente-Chandler, Silva y Figarella 1959, pág. 202.
  35. ^ "Los requerimientos totales de agua son de aproximadamente 100 mm (4 pulgadas) por mes equivalentes a lluvia. [...] El rendimiento de la hierba gigante depende del tiempo transcurrido entre cosechas. Por ejemplo, con una cosecha de seis meses de hierba gigante alta, se pueden obtener 80 o más toneladas estadounidenses por acre (180 toneladas métricas por hectárea) de hierba fresca con aproximadamente un 70-75% de humedad. Para dos cosechas al año, se duplican estas cifras". Viaspace 2020.
  36. ^ Mackay cita rendimientos de 360 ​​toneladas húmedas por hectárea por año, pero no cuantifica el contenido de humedad. Mackay 2020.
  37. ^ "La Cooperación Económica Asia-Pacífico (APEC) estima que las tierras marginales representan aproximadamente 400 millones de hectáreas en Asia, las islas del Pacífico, Australia y América del Norte. Otras estimaciones sitúan la superficie de tierras marginales mundiales entre 1100 y 6650 millones de hectáreas, dependiendo de los parámetros utilizados para describir lo marginal (por ejemplo, "tierras agrícolas no favorecidas", "tierras de cultivo abandonadas o degradadas", o hábitats áridos, forestales, de pastizales, de matorrales o de sabana). El área potencial disponible en los EE. UU. para cultivos de biomasa celulósica y mezclas perennes nativas de alta diversidad y bajos insumos varía de 43 a 123 millones de hectáreas. Las diferencias en estas estimaciones reflejan las inconsistencias en el uso del término "tierra marginal", a pesar de su uso común en la industria y la literatura sobre bioenergía. Las tierras marginales a menudo se describen como tierras degradadas que no son aptas para la producción de alimentos y/o de alguna calidad ambiguamente mala y a menudo se las califica de improductivas. Suelos improductivos "Las tierras marginales se caracterizan por propiedades físicas y/o químicas desfavorables que limitan el crecimiento y el rendimiento de las plantas, como la baja capacidad de almacenamiento de agua y nutrientes, la alta salinidad, los elementos tóxicos y la mala textura. Otras dificultades que se encuentran en los paisajes marginales incluyen la poca profundidad del suelo debido a la erosión, el mal drenaje, la baja fertilidad, el terreno empinado y el clima desfavorable. A pesar de la mala calidad de las tierras marginales y los problemas potenciales que podría presentar para su producción, es poco probable que se cultive biomasa en tierras de alta calidad que sean económicamente viables para los cultivos tradicionales". Quinn et al. 2015, págs. 1-2.
  38. ^ «Las estimaciones de tierras marginales o degradadas que actualmente se consideran disponibles para la bioenergía varían entre 3,2 y 14,0 Mkm2, dependiendo de los criterios de sostenibilidad adoptados, las definiciones de clase de tierra, las condiciones del suelo, el método de mapeo de la tierra y las consideraciones ambientales y económicas (Campbell et al. 2008; Cai et al. 2011; Lewis y Kelly 2014).» IPCC 2019c.
  39. ^ Se necesitan 30 días con una temperatura media inferior a -3,4 °C antes de que la temperatura del suelo descienda por debajo de -3,4 °C. Véase Hastings et al. 2009b, pág. 184. Quinn et al. afirman que "el área foliar y el rendimiento de Miscanthus × giganteus se redujeron bajo estrés por sequía, pero la disponibilidad de agua no afecta la producción de brotes ni la altura de la planta al comienzo de la temporada de crecimiento. [p. 4]. [...] La biomasa y la viabilidad del rizoma de Miscanthus × giganteus no se vieron afectadas por las inundaciones [p. 5]. [...] La salinidad superior a 100 mM afectó el crecimiento de Miscanthus × giganteus, con rizomas > raíces > brotes en orden de sensibilidad creciente (rizomas menos sensibles). Las plantas cultivadas a partir de rizomas más grandes inicialmente fueron menos sensibles. [p. 8]. [...] La temperatura letal a la que murió el 50 % (LT50) de los rizomas de Miscanthus × giganteus fue de −3,4 °C, lo que puede ser problemático especialmente durante el primer invierno. [...] Miscanthus × giganteus muestra una tolerancia al frío inusual para una especie C4. [p. 10] [...] Debido a que las especies C4 y CAM tienen mecanismos inherentes para resistir el estrés térmico, tiene sentido considerar cultivos de biomasa con estas vías fotosintéticas (ver Tabla 5) [página 11]. [...] Nuestra revisión de la literatura ha revelado varios cultivos de biomasa "para todo uso" que son moderadamente o altamente tolerantes a múltiples estresores ambientales (Tabla 6). Por ejemplo, Andropogon gerardii , Eucalyptus spp., Miscanthus spp., Panicum virgatum , Pinus spp., Populus spp., Robinia pseudoacacia y Spartina pectinata demostraron ser moderadamente o altamente tolerantes a cuatro o más tipos de estrés [p. 14]". Quinn et al. 2015, pp. 4, 5, 8, 10, 11, 14.
  40. ^ "La mayoría de los suelos salinos que cubren 539 567 km2 en el área geográfica europea se pueden utilizar para cultivar Miscanthus con una reducción estimada de hasta el 11% en el rendimiento; otros 2717 km2 se pueden utilizar con una reducción estimada del 28% en el rendimiento, y solo 3607 km2 producirán una reducción del rendimiento mayor al 50%". Stavridou et al. 2017, pág. 99.
  41. ^ "El peso seco del rizoma y las proporciones de peso seco raíz/rizoma y peso seco por encima/por debajo del suelo no se vieron afectados por el aumento de la salinidad, y solo el peso seco de la raíz se redujo significativamente en la concentración de sal más alta (22,4 dS m−1 NaCl) (Tabla 1). Płażek et al. (2014) mostraron una respuesta similar en M. × giganteus, con una reducción solo en el peso seco de las raíces a 200 mm de NaCl y sin cambios en el peso seco de los rizomas por debajo de 200 mm de NaCl. Esta capacidad de las gramíneas perennes de mantener la biomasa subterránea en condiciones de estrés podría preservar reservas suficientes para la siguiente temporada de crecimiento (Karp y Shield, 2008); si bien esto puede ser fisiológicamente relevante para estreses transitorios como la sequía, aún queda por ver cómo esta respuesta afecta el rendimiento año tras año bajo el efecto del estrés acumulativo de la salinidad". Stavridou et al. 2017, pág. 100.
  42. ^ "Los mayores rendimientos de biomasa, así como los mayores potenciales de ahorro de GEI y energía fósil (hasta 30,6 t CO2eq/ha*a [equivalentes de CO2 por hectárea por año] y 429 GJ/ha*a [gigajulios por hectárea por año], respectivamente) se pueden lograr en sitios no marginales en Europa Central. En sitios marginales limitados por el frío (Moscú/Rusia) o la sequía (Adana/Turquía) se pueden lograr ahorros de hasta 19,2 t CO2eq/ha*a y 273 GJ/ha*a (Moscú) y 24,0 t CO2eq/ha*a y 338 GJ/ha*a (Adana)". Lewandowski et al. 2016, pág. 19.
  43. ^ El consumo energético basado en carbón de China fue de 81,67 EJ en 2019 (el 52 % del consumo mundial). Véase la página 47. BP 2020.
  44. ^ "La muerte de los brotes significa que en un año determinado habrá una producción limitada pero una recuperación al año siguiente. La muerte del rizoma significa que el cultivo necesita ser replantado. [...] En condiciones de sequía, calculamos el tiempo por debajo del punto de marchitamiento: si este excede los 30 días, entonces el brote muere ese año, si excede los 60 días para M. × giganteus, el rizoma muere y el cultivo se destruye. Esto se basó en un experimento de estrés hídrico en cámara de crecimiento con M. × giganteus (Clifton‐Brown y Hastings, datos no publicados). Esto se extiende a 60 y 120 días para M. sinensis ". Hastings et al. 2009b, p. 161.
  45. ^ Roncucci y otros. informa de un rendimiento aproximadamente 2 veces mejor para el miscanthus plantado en suelo franco arcilloso limoso (que tiene una mejor capacidad de retención de agua) en comparación con el suelo franco arenoso (Italia) después de una temporada de crecimiento relativamente normal en cuanto a precipitaciones , y un rendimiento aproximadamente 6 veces mejor después de una temporada de crecimiento con sequía severa: "En el segundo año de crecimiento (2011), los cultivos que crecieron en suelo SiC [franco arcilloso limoso] mostraron un rendimiento seco sobre el suelo significativamente mayor (Tabla S1) en comparación con los cultivos que crecieron en suelo SL [franco arenoso] (19,1 frente a 10,9 Mg ha −1 ) (Fig. 2a). [...] Las tendencias generales en la productividad de la biomasa se amplificaron en el tercer año de crecimiento (2012), cuando el miscanthus que creció en suelo SL se vio gravemente influenciado por la sequía de verano que provocó senescencia prematura sobre el suelo, pérdida de hojas e inhibición de la floración. Por lo tanto, en promedio durante las tres fechas de cosecha, el rendimiento de biomasa seca en el suelo SL fue un orden de magnitud menor que en el suelo SiC (24,6 vs. 3,9 Mg ha −1 ). [...] Los resultados obtenidos en nuestros experimentos confirmaron la importancia de la disponibilidad de agua para determinar rendimientos satisfactorios de miscanthus en un entorno mediterráneo. De hecho, las plantaciones de miscanthus en suelos caracterizados por una pobre capacidad de retención de agua (es decir, suelo SL) se vieron gravemente afectadas después de tres años de crecimiento, con rendimientos secos cosechables inferiores a 5 Mg ha−1. [...] Roncucci et al. 2015, pp. 1001, 1004. Stričević et al. plantean un punto similar, añadiendo la profundidad de la raíz a la ecuación: "La disponibilidad de agua para Miscanthus dependía por igual de la precipitación y de la humedad acumulada en el suelo, de modo que los rendimientos eran generalmente un reflejo de la profundidad de la raíz y las características del suelo. Por ejemplo, los rendimientos registrados en Ralja fueron inferiores a los alcanzados en Zemun debido a la capa de suelo restrictiva en el primer caso [a 1,1 m] y la incapacidad de Miscanthus para desarrollar raíces más profundas. La importancia del suelo y la profundidad de la raíz para la simulación de la producción de plantas ha sido corroborada por otros investigadores (Raes et al., 2009)". Véase Stričević et al. 2015, págs. 1205.
  46. ^ Sin embargo, Stričević et al. plantean un punto de vista opuesto: "Cada año, el Miscanthus aumentó su biomasa aérea y la profundidad de sus raíces [...]. En los primeros dos años, el Miscanthus formó rizomas y el crecimiento de las raíces fue lento. En el tercer año, había suficiente humedad en la capa superficial más fértil del suelo, de modo que la profundidad de las raíces fue menor de lo esperado. Los siguientes tres años fueron secos, por lo que en busca de agua las raíces aumentaron considerablemente su profundidad (hasta 2,3 m), lo que fue consistente con los datos recopilados en otros experimentos (Neukirchen et al., 1999; Riche y Christian, 2001)". Véase Stričević et al. 2015, págs. 1207.
  47. ^ El riego también puede aumentar el rendimiento si se aplica durante las estaciones secas de crecimiento (definidas como precipitaciones de 150 a 300 mm). En suelos con buena capacidad de retención de agua, el riego puede potencialmente evitarse si la lluvia excede los 420 mm: "Mantineo et al. (2009) indicaron cómo el riego en los primeros 3 años después del establecimiento afectó el crecimiento y tamaño subterráneo del miscanthus, y los mismos autores encontraron buenos rendimientos sobre el suelo durante el cuarto y quinto año (alrededor de 27 y 18 Mg ha −1 ) cuando no se administró riego. Estos hallazgos son corroborados por Mann et al. (2013b) quienes investigaron la dinámica del sistema radicular del miscanthus en respuesta a condiciones de secano e irrigación, y destacaron que no hubo desarrollo de raíces por debajo de una profundidad de 1,2 m en condiciones de secano, mientras que con riego suplementario durante el establecimiento, el miscanthus pudo desarrollar raíces a 3 m de profundidad. Por lo tanto, los patrones de crecimiento del miscanthus en suelo franco arenoso (Experimento 1) destacaron la importancia de suministrar agua de riego también durante los años posteriores al establecimiento. Sin embargo, en suelos caracterizados por una buena capacidad de retención de agua (Experimento 2), reveló que el agua de riego no tuvo influencia en la productividad del cultivo. Estudios previos realizados en el Mediterráneo (centro y sur de Italia) comparando cultivos de miscanthus irrigados y de secano dieron resultados ambiguos. De hecho, en el sur de Italia, los cultivos de dos y tres años respondieron al riego solo cuando el suministro de agua superó los 440 mm (Cosentino et al., 2007) o cuando la precipitación durante la temporada de crecimiento fue bastante limitada (alrededor de 400 mm) (Mantineo et al., 2009). La importancia de la precipitación para el miscanthus cultivado en el Mediterráneo fue confirmada por Petrini et al. (1996) quienes compararon miscanthus de secano y de regadío en dos ubicaciones diferentes en Italia central. En cultivos de 2 años no se registraron diferencias en el rendimiento aéreo en el sitio con una precipitación más alta (>420 mm), mientras que se observó un aumento del 58% en el rendimiento seco aéreo en el miscanthus irrigado en el sitio con una precipitación más baja (alrededor de 313 mm). Finalmente, en nuestro sitio experimental, Ercoli et al. (1999), al comparar el efecto del riego y la fertilización nitrogenada en el rendimiento de miscanthus, observaron un aumento de alrededor del 20% (+4,5 Mg ha −1 ) en parcelas irrigadas vs. de secano cosechadas en otoño. Esto es consistente con nuestros resultados: cuando la precipitación durante la temporada de crecimiento fue bastante baja (~164 mm) y similar a la reportada por Ercoli et al. (1999) (~173 mm), las parcelas que recibieron riego aumentaron su rendimiento seco en alrededor del 15% en comparación con las parcelas de secano. Por el contrario, en 2012, cuando la precipitación fue mucho mayor (~400 mm), el miscanthus bajo ET0 y ET75 rindió casi lo mismo". Roncucci et al. 2015, pp. 1005–1006, .
  48. ^ Stričević et al. plantean una cuestión similar en el caso de los cultivos de Serbia. El suelo de esta zona suele estar bien humedecido al comienzo de la temporada de crecimiento debido al deshielo. Si las raíces crecen profundamente (2-3 m) y el suelo tiene una buena capacidad de retención de agua, unas 300-400 mm de lluvia durante la temporada son suficientes para obtener buenos rendimientos (20-25 toneladas por hectárea al año). Stričević et al. 2015, págs. 1204-1205. (Sin embargo, en la tabla 2, página 1208, los niveles de lluvia indicados para los rendimientos de 20-25 toneladas son incluso más bajos: 220, 220 y 217 mm. No está claro por qué los autores optaron por la estimación de 300-400 mm en lugar de 220 mm). Los autores señalan que si no hay restricciones de agua en absoluto, es decir, si los cultivos se riegan, se puede esperar el doble de rendimiento (42 toneladas por hectárea por año). Tenga en cuenta que este rendimiento es el resultado de una simulación por computadora, no es un rendimiento medido real. Los autores utilizaron el software de predicción de rendimiento AquaCrop de la FAO, disponible gratuitamente, para calcular el rendimiento en condiciones óptimas: "Aunque el Miscanthus generalmente logra altos rendimientos incluso cuando su suministro de agua es bajo, responde muy bien al riego, aumentando el rendimiento de biomasa hasta en un 100% (Cosentino et al., 2007). En las circunstancias ecológicas de Serbia, el Miscanthus tuvo suficiente agua durante los primeros 3 años de investigación, pero estuvo bajo estrés hídrico durante períodos cortos en los años cuarto, quinto y sexto. Para verificar si el modelo generó niveles realistas de biomasa cuando el suministro de agua no era limitante, se utilizó el archivo llamado 'Generación del programa de riego' y se seleccionó la opción 'Reponer cuando se agote el 80% del agua disponible'. Por lo tanto, si se aplica riego, es necesario ingresar las fechas de riego y las cantidades de agua para que se tengan en cuenta en el balance hídrico. En el presente ejemplo, en lugar de ingresar las fechas de riego y las cantidades de agua, el modelo determinó cuánta agua se necesitaba y cuándo, para lograr rendimientos potenciales. Los mismos datos de entrada con la adición de agua de riego generaron un rendimiento de 42 Mg ha−1, que coincidió con los registrados en Grecia e Italia en condiciones de riego y libres de restricciones, en circunstancias climáticas similares y con densidades de cultivo similares (Cosentino et al., 2007; Danalatos et al., 2007)." (ibid, pp 1206-1207).
  49. ^ "El Miscanthus cultivado en suelos contaminados puede contener concentraciones más altas de TE [elementos traza; metales y metaloides] en los brotes, pero el TF [factor de translocación], que en su mayor parte es menor que 1, indica que la transferencia de TE de la raíz al brote se minimiza (Tabla 3). La combinación de este rasgo con un BCF [factor de bioconcentración] bajo y concentraciones más altas de TE en las raíces que en los brotes demuestra la capacidad de contener TE en los suelos. Debido al crecimiento perenne y su capacidad para estabilizar TE y degradar algunos contaminantes orgánicos, el Miscanthus podría limitar potencialmente la transferencia de contaminantes a diferentes compartimentos ambientales al reducir (1) la lixiviación de contaminantes de la zona de la raíz y la contaminación del agua subterránea, (2) la escorrentía de contaminantes (erosión hídrica) y la contaminación del agua superficial, (3) la emisión de polvo a la atmósfera debido a la erosión eólica y la labranza estacional del suelo, y (4) la transferencia de contaminantes a las partes AG [superficiales] de la planta y, por lo tanto, la transferencia a las cadenas alimentarias. Por lo tanto, como cultivos no alimentarios, el Miscanthus constituye un recurso potencial para fitomanejo de áreas contaminadas, con la opción de fitoestabilización de TE y/o degradación de contaminantes orgánicos, de ahí la oportunidad de reducir los riesgos tanto humanos como ambientales". Nsanganwimana et al. 2014, p. 129.
  50. ^ "La materia prima para los pellets de madera es biomasa leñosa de acuerdo con la Tabla 1 de la norma ISO 17225-1. Los pellets se fabrican generalmente en una matriz, con un contenido total de humedad generalmente inferior al 10 % de su masa en base húmeda". ISO (Organización Internacional de Normalización) 2014a.
  51. ^ "La materia prima para los pellets no leñosos puede ser biomasa herbácea, biomasa de frutas, biomasa acuática o mezclas de biomasa. Estas mezclas también pueden incluir biomasa leñosa. Por lo general, se fabrican en un molde con un contenido total de humedad que suele ser inferior al 15 % de su masa". ISO (Organización Internacional de Normalización) 2014b.
  52. ^ Datos sobre pérdidas de transmisión del Banco Mundial, obtenidos de la AIE. Banco Mundial 2010.
  53. ^ Además, Smil estima que los parques solares fotovoltaicos recién instalados alcanzan entre 7 y 11 W/m2 en las regiones soleadas del mundo. Smil 2015, pág. 191.
  54. ^ "Las reservas de carbono del suelo son un equilibrio entre la tasa de descomposición de la materia orgánica del suelo y el material orgánico aportado cada año por la vegetación, el estiércol animal o cualquier otro aporte orgánico". McCalmont et al. 2017, pág. 496.
  55. ^ "El SOC [carbono orgánico del suelo] derivado de los insumos de los cultivos será menor durante los primeros años de establecimiento (Zimmermann et al., 2012) y las pérdidas por perturbaciones del carbono C3 residente superarán las entradas de C4 cuando se planten en pastizales". McCalmont et al. 2017, pág. 496.
  56. ^ Asimismo, las emisiones de N2O (óxido nitroso) varían considerablemente según el uso previo de la tierra, la madurez del cultivo y la tasa de fertilización; sin embargo, "[...] las emisiones posteriores al establecimiento de cultivos perennes fueron en general mucho menores que las emisiones de cultivos anuales [...] concluimos que la selección de suelos con bajo contenido de carbono para el cultivo de cultivos bioenergéticos perennes reducirá las pérdidas de carbono del suelo a corto plazo y promoverá el secuestro de carbono del suelo a largo plazo. A nivel mundial, se propone que la gestión de la tierra para promover dicho secuestro y evitar pérdidas puede ser una herramienta valiosa para la mitigación del cambio climático (Lal, 2003)". Whitaker et al. 2018, págs. 152, 154.
  57. ^ ab "Cualquier alteración del suelo, como el arado y el cultivo, es probable que resulte en pérdidas de respiración a corto plazo del carbono orgánico del suelo, descompuesto por poblaciones microbianas del suelo estimuladas (Cheng, 2009; Kuzyakov, 2010). La perturbación anual bajo cultivos arables se repite año tras año, lo que resulta en niveles reducidos de SOC. Los sistemas agrícolas perennes, como los pastizales, tienen tiempo para reemplazar sus pérdidas por perturbaciones infrecuentes, lo que puede resultar en contenidos de carbono del suelo en estado estacionario más altos (Gelfand et al., 2011; Zenone et al., 2013)". McCalmont et al. 2017, pág. 493.
  58. ^ ab "La labranza desintegra los agregados del suelo, que, entre otras funciones, se cree que inhiben que las bacterias, los hongos y otros microbios del suelo consuman y descompongan la materia orgánica del suelo (Grandy y Neff 2008). Los agregados reducen el acceso microbiano a la materia orgánica al restringir el acceso físico a los compuestos orgánicos estabilizados con minerales, así como al reducir la disponibilidad de oxígeno (Cotrufo et al. 2015; Lehmann y Kleber 2015). Cuando los agregados del suelo se desintegran con la labranza en la conversión de ecosistemas nativos a la agricultura, el consumo microbiano de SOC y la posterior respiración de CO2 aumentan drásticamente, lo que reduce las reservas de carbono del suelo (Grandy y Robertson 2006; Grandy y Neff 2008)." IPCC 2019a, pág. 393.
  59. ^ "Cinco opciones tienen un gran potencial de mitigación (>3 GtCO2e año–1) sin impactos adversos en los otros desafíos (nivel de confianza alto). Estas son: aumento de la productividad alimentaria; reducción de la deforestación y degradación forestal; aumento del contenido de carbono orgánico del suelo; manejo de incendios; y reducción de las pérdidas posteriores a la cosecha. [...] El aumento de las reservas de carbono del suelo elimina CO2 de la atmósfera y aumenta la capacidad del suelo para retener agua, confiriendo así resiliencia al cambio climático y mejorando la capacidad de adaptación. [...] Dado que el aumento del contenido de materia orgánica del suelo es una medida para abordar la degradación de la tierra (véase la Sección 6.2.1), y la restauración de la tierra degradada ayuda a mejorar la resiliencia al cambio climático, el aumento del carbono del suelo es una opción importante para la adaptación al cambio climático . Con alrededor de 120.000 km2 perdidos por degradación cada año, y más de 3.200 millones de personas afectadas negativamente por la degradación de la tierra a nivel mundial (IPBES 2018), las prácticas diseñadas para aumentar el carbono orgánico del suelo tienen un gran potencial para abordar los desafíos de adaptación (Tabla 6.23)". IPCC 2019d, págs. 591, 572, 591.
  60. ^ Dondini et al. 2009, pág. 422. Los autores no cuantifican el rendimiento de masa seca sobre el suelo, en su lugar se utiliza aquí la mediana de la estimación de 10 a 15 toneladas de McCalmont para todo el Reino Unido (véase McCalmont et al. 2017, pág. 497), junto con la estimación del contenido de carbono del miscanthus de Kahle et al. del 48% (véase Kahle et al. 2001, tabla 3, página 176).
  61. ^ Milner et al. 2016, tabla 4, página 322, 323. Dado el rendimiento medio de masa seca del Reino Unido de 12,5 toneladas por hectárea (véase McCalmont et al. 2017, pág. 497), junto con la estimación del contenido de carbono del miscanthus de Kahle et al. del 48% (véase Kahle et al. 2001, tabla 3, página 176.
  62. ^ Nakajima et al. 2018, pág. 1. En general, se esperan tasas de acumulación neta más bajas para las plantaciones jóvenes, debido a la descomposición acelerada del carbono y, por lo tanto, a las emisiones de CO2 en el momento de la plantación (ver Entrada/salida de carbono del suelo). Los autores citan un rendimiento de masa seca de 25,6 (± 0,2) toneladas por hectárea por año. Estimación del contenido de carbono del 48% (ver Kahle et al. 2001, tabla 3, página 176).
  63. ^ El sitio de Miscanthus de 16 años tenía 106 toneladas de carbono subterráneo por hectárea. El sitio de control 1 tenía 91 toneladas de carbono subterráneo, el sitio de control 2 tenía 92 toneladas. La diferencia media con los sitios de control fue de 15,5 toneladas. En cuanto al carbono sobre el suelo, la materia seca total cosechada por hectárea en el sitio de 16 años fue de 114 toneladas, o 7,13 toneladas por año. Después de 16 años, el carbono subterráneo total derivado de Miscanthus (C4) había alcanzado las 18 toneladas, equivalente al 29% del carbono total de Miscanthus introducido a lo largo de los años, en forma de hojas caídas, rizomas y raíces. La media de carbono derivado de Miscanthus introducido por año fue de 1,13 toneladas. Hansen et al. 2004, págs. 102-103.
  64. ^ "[...] parece probable que las tierras cultivables convertidas al cultivo de Miscanthus secuestrarán el carbono del suelo; de las 14 comparaciones, 11 mostraron aumentos generales del SOC en sus profundidades de muestra totales, con tasas de acumulación sugeridas que van desde 0,42 a 3,8 Mg C ha −1 año −1 . Solo tres comparaciones de tierras cultivables mostraron menores reservas de SOC bajo Miscanthus, y estas sugirieron pérdidas insignificantes entre 0,1 y 0,26 Mg ha −1 año −1 ." McCalmont et al. 2017, pág. 493.
  65. ^ "La correlación entre la edad de la plantación y el SOC se puede ver en la Figura 6, [...] la línea de tendencia sugiere una tasa de acumulación neta de 1,84 Mg C ha −1 año −1 con niveles similares a los de los pastizales en equilibrio". McCalmont et al. 2017, pág. 496.
  66. ^ Teniendo en cuenta que el rendimiento máximo medio de la UE es de 22 toneladas de materia seca por hectárea al año (aproximadamente 15 toneladas durante la cosecha de primavera), véase Anderson et al. 2014, pág. 79. También se citan explícitamente 15 toneladas como rendimiento medio de primavera en Alemania, véase Felten y Emmerling 2012, pág. 662. 48 % de contenido de carbono; véase Kahle et al. 2001, tabla 3, página 176.
  67. ^ «La variación de las tasas de cambio de la materia orgánica total en los primeros 5 años después de la plantación de Miscanthus fue muy alta, oscilando entre −4 y 7 mg C ha−1 año−1 (Fig. 4b). Se llegó a un resultado similar en otros lugares durante los primeros 2-3 años después de la plantación de Miscanthus: −6,9 a 7,7 mg C ha−1 año−1 (Zimmerman et al., 2011). La variación del cambio anual de la materia orgánica disminuyó con el tiempo y fue insignificante después de 15 años (Fig. 4b).» Zang et al. 2017, pág. 267.
  68. ^ "[...] El miscanto tiene propiedades químicas diferentes a las de los pellets de madera comunes y requiere tecnologías de calderas específicas para manejar su naturaleza de combustión alternativa [...]. Hay varios fabricantes y proveedores de calderas que afirman que estarían encantados de utilizar miscanto en sus calderas y que cumplirán con la garantía de su uso. Sin embargo, no todos los proveedores de calderas están contentos de utilizar miscanto. Invariablemente, si la caldera puede utilizar miscanto, también puede funcionar con combustibles menos problemáticos como la madera, pero no al revés". Caslin, Finnan & Easson 2010, pp. 31, 32.
  69. ^ "Los costos de producción de biomasa para el miscanthus son actualmente demasiado altos para competir comercialmente con los combustibles fósiles en términos de energía. Los altos costos de producción de biomasa para el miscanthus son resultado del desarrollo insuficiente de la tecnología de producción agrícola, acompañado de costos adicionales de insumos agrícolas, tierra y mano de obra para una biomasa de valor relativamente bajo. Aunque se amortizan en un período de producción de 10 a 25 años, los costos iniciales de establecimiento para el miscanthus siguen siendo comparativamente altos. Esto se debe a que el único genotipo comercialmente disponible, Miscanthus × giganteus, es un híbrido triploide que no produce semillas viables. En consecuencia, se debe realizar un establecimiento costoso a través de rizoma o propagación in vitro (Xue et al., 2015). El miscanthus también es nuevo para los agricultores y no tienen ni el conocimiento ni el equipo técnico para cultivarlo. Por lo tanto, la tecnología de producción ineficiente está limitando actualmente su adopción generalizada como cultivo de biomasa. No existen mercados estables para la biomasa de miscanthus y las aplicaciones relevantes son de bajo valor. Los agricultores dudan en cultivar miscanthus porque implica dedicar sus campos a la producción de biomasa a largo plazo. Solo estarán dispuestos a hacerlo una vez que los mercados de biomasa sean estables o si hay contratos a largo plazo disponibles (Wilson et al., 2014). El principal uso de la biomasa lignocelulósica de cultivos perennes es como combustible sólido para la generación de calor y energía, un uso de valor comparativamente bajo, cuya rentabilidad está determinada en última instancia por el precio de los combustibles fósiles. En Europa, los subsidios son generalmente necesarios para que los productos bioenergéticos puedan competir en los mercados minoristas de energía, con la notable excepción de la madera forestal y los subproductos forestales que no se pueden utilizar para productos de materiales de madera. Por lo tanto, también se requieren aplicaciones de mayor valor para la biomasa de miscanthus para brindar opciones de mercado atractivas. No existen variedades de miscanthus adaptadas a diferentes características del sitio y opciones de uso de biomasa. En Europa, Miscanthus × giganteus es el único genotipo disponible comercialmente. Las principales barreras para el mejoramiento de variedades de miscanthus son los altos costos involucrados y los largos períodos de mejoramiento, necesarios porque la mayoría de los parámetros relevantes para el rendimiento y la calidad no son cuantificables hasta después de la fase de establecimiento de 2 a 3 años". Lewandowski et al. 2016, pág. 2.
  70. ^ "El miscanto se puede cosechar cortándolo con una segadora acondicionadora y empacándolo en pacas grandes Heston o pacas redondas y luego troceándolo de las pacas. También se puede trocear con un cabezal de maíz Kemper en la cosecha. Sin embargo, el problema con este tipo de cosecha es la baja densidad aparente del cultivo, de aproximadamente 50 a 130 kg/m3. El cultivo es muy voluminoso y ocupará mucho espacio de almacenamiento en la cosecha. Además, el almacenamiento de astillas puede ser problemático si las astillas son demasiado pequeñas o demasiado húmedas, ya que puede producirse un calentamiento. El otro problema potencial con el miscanto se debe a su naturaleza esponjosa en forma de astillas, que potencialmente pueden formar puentes o bloquearse mientras se alimentan a la zona de combustión de la caldera. Sin embargo, un mecanismo de alimentación de sinfín adecuado solucionará este problema. [...] Cuando se transporta miscanto en forma de astillas a granel, se puede transportar en cargas de 96 m3. La mayoría de los operadores informan cargas mínimas de 11,5 toneladas por carga con un 20% de humedad, lo que indica una densidad aparente de aproximadamente 120 kg/m3, lo que equivale a 1,60 € por GJ de energía suministrada". Caslin, Finnan y Easson 2010, págs. 31, 33.
  71. ^ "Las empacadoras rectangulares y redondas de gran tamaño son capaces de producir pacas con una densidad de materia seca de entre 120 y 160 kg/m3 y un peso de entre 250 y 600 kg". Caslin, Finnan y Easson 2010, pág. 22. Además, Huisman 2001, pág. 2098 cita 250 kg/m3 para empacadoras de alta densidad.
  72. ^ "El briqueteado reduce el consumo de electricidad en la densificación en casi un 50% con respecto al peletizado (Comunicación personal, Wolfgang Stelte). En este caso, la ventaja en el consumo de energía de la cadena de torrefacción frente a la cadena de WWP casi se duplica hasta el 10,3%. La ventaja de GEI aumenta en consecuencia, hasta una reducción del 33% de las briquetas de madera torrefacta (TWB) en comparación con las WWP, como se puede ver en la Figura 9". Wild & Visser 2018, págs. 16-17.
  73. ^ La biomasa torrefacta tiene un contenido de humedad de entre el 1 y el 5 %. La razón por la que todavía hay algo de humedad en la masa torrefacta a pesar de su calidad hidrofóbica son las pequeñas grietas o fisuras en los pellets o briquetas que permiten la entrada de humedad. Wild 2015, págs. 72, 74.
  74. ^ "La estabilidad de la llama puede verse exacerbada aún más por las diferencias en el tamaño de las partículas, ya que las partículas de gran tamaño pueden actuar como disipadores de calor, aumentando el tiempo de resonancia de la partícula antes de la ignición e influyendo en el equilibrio de la pérdida de calor y la liberación de calor. Para una llama estable en una operación de carbón pulverizado, normalmente se requiere la pulverización del combustible al 70 % por debajo de 75 μm. [Se requiere reducir al menos el 70 % de la cantidad total de partículas a un tamaño inferior a 75 μm]. La facilidad con la que los combustibles se pueden pulverizar al 70 % por debajo de 75 μm se describe utilizando el índice de molibilidad de Hardgrove (HGI). Los carbones normalmente se encuentran entre 30 (mayor resistencia a la pulverización) y 100 (más fácilmente pulverizados) en la escala. El HGI para el Miscanthus sin procesar y los biocarbones procesados ​​se dan en la Tabla 3. El Miscanthus sin procesar tiene un HGI de cero, lo que esencialmente implica que, en la prueba, condiciones, que ningún combustible alcanzaría los 75 μm deseados y, por lo tanto, suponiendo una molienda conjunta, habría un mayor requerimiento de energía para la molienda para lograr 75 μm o las partículas de combustible pulverizadas tendrían un diámetro mayor a 75 μm". Smith et al. 2018, pág. 551.
  75. ^ Véase Bridgeman et al. 2010, p. 3916. Asimismo, Smith et al. midieron un índice de turbidez de 150 para el miscanto pretratado con carbonización hidrotermal, a veces llamada torrefacción "húmeda": "El índice de turbidez de 150 (véase la Tabla 3) para las muestras procesadas a 250 °C también implica que el combustible se pulverizará fácilmente y debería haber problemas limitados con la estabilidad de la llama provocados por los diámetros de partículas más grandes encontrados con la biomasa sin tratar". Smith et al. 2018, p. 554.
  76. ^ "En promedio, los carbones utilizados en las centrales eléctricas del Reino Unido tienen un índice de turbidez (HGI) de alrededor de 40 a 60; el carbón de La Loma probado en este trabajo se encuentra dentro de este rango con un HGI de 46". Williams et al. 2015, pág. 382.
  77. ^ "Los inorgánicos pueden ser un problema particular para el Miscanthus durante la combustión, ya que grandes cantidades de álcali y metales alcalinos, particularmente potasio y sodio, junto con azufre y cloro influyen en la química de las cenizas e influyen en el comportamiento del combustible en términos de su tendencia a corroer el equipo y causar escoria, ensuciamiento y, en ciertos hornos, aglomeración del lecho. [...] El ensuciamiento es un fenómeno que se produce cuando el potasio y el sodio, en combinación con el cloro, se evaporan parcialmente cuando se exponen al calor radiante y forman cloruros alcalinos que se condensan en superficies más frías, como los intercambiadores de calor. Estos depósitos no solo reducen la eficiencia del intercambiador de calor; también juegan un papel importante en la corrosión, ya que pueden reaccionar con el azufre en el gas de combustión para formar sulfatos alcalinos que liberan cloro. Este cloro tiene un efecto catalítico que da como resultado la oxidación activa y la corrosión del material del horno". Smith et al. 2018, págs. 554, 556.
  78. ^ "En la combustión del miscanthus, los componentes inorgánicos permanecen en forma de cenizas. El contenido total típico de cenizas del miscanthus está en el rango de 2,0% a 3,5%. En los sistemas de combustión con parrilla, las cenizas más gruesas se descargan como cenizas de fondo, mientras que la fracción de cenizas más finas sale de la zona de combustión con los gases de escape como cenizas volantes. Debido a la baja temperatura de fusión de las cenizas, que está fuertemente correlacionada con el contenido de potasio y cloruro de las cenizas, la temperatura de combustión se mantiene lo más baja posible". Lanzerstorfer 2019, págs. 1-2.
  79. ^ "La escoriación es un fenómeno que se produce por la fusión de las cenizas cuando los depósitos de cenizas se exponen al calor radiante, como las llamas de un horno. Como la mayoría de los hornos están diseñados para eliminar las cenizas como un residuo en polvo, a menudo es deseable tener una temperatura de fusión de cenizas alta. De lo contrario, tiene una mayor tendencia a fundirse en una escoria vítrea dura, conocida como clínker, que puede ser difícil de eliminar del horno. [...] La AFT es un método cualitativo para evaluar la propensión de un combustible a convertirse en escoria y funciona calentando una pieza de prueba de ceniza y analizando las transiciones en la química de la ceniza. Las transiciones clave incluyen; (i) contracción, que representa predominantemente la descomposición de carbonatos en carbones derivados hidrotermalmente, (ii) temperatura de deformación, que representa esencialmente el punto de inicio en el que la ceniza en polvo comienza a aglomerarse y comienza a adherirse a las superficies, (iii) hemisferio, por el cual la ceniza se aglomera y es pegajosa y (v) flujo, por el cual la ceniza se funde. En la mayoría de las centrales eléctricas, la formación de escoria se vuelve problemática entre la deformación y la temperatura del hemisferio". Smith et al. 2018, pág. 554.
  80. ^ "Para que el Miscanthus se ajuste mejor a los requisitos de calidad de combustión, se cosecha convencionalmente a fines del invierno o principios de la primavera en el Reino Unido, después de lo cual el cultivo ha envejecido por completo y los nutrientes se han removilizado en el rizoma. [...] Además, si bien las muestras de Miscanthus cosechadas tardíamente han mejorado la calidad del combustible, con un menor contenido de nitrógeno, cloro, cenizas y metales alcalinos, los resultados presentados en Baxter et al., [2] indican que la formación de escoria, incrustaciones y corrosión sigue siendo más probable en la mayoría de los cultivos. Por lo tanto, la reducción de nutrientes provocada por la hibernación sigue siendo insuficiente para conducir a una combustión segura [...]". Smith et al. 2018, pág. 546.
  81. ^ Saleh 2013, p. 100. Saleh también encontró una reducción aproximada del 65% en el caso de la paja. Asimismo, Ren et al. encontraron que "[...] el 59,1% en peso, el 60,7% en peso y el 77,4% en peso del contenido de cloro de los residuos de aceituna, los DDGS y la paja de maíz , respectivamente, se liberaron durante la torrefacción". Ren et al. 2017, p. 40.
  82. ^ Johansen et al. encontraron que "[...] el Cl [cloro] es el principal facilitador de la liberación de K [potasio] a través de la sublimación [liberación directa de gas] de KCl [cloruro de potasio] [...]". El cloruro de potasio es la "[...] especie dominante de Cl encontrada en la biomasa, [...]" y permanece estable en la fase sólida hasta que las temperaturas alcanzan los 700–800 °C. Obsérvese que se ha observado una pequeña cantidad (5–10 %) de liberación de potasio a temperaturas inferiores a 700 °C. En el punto umbral, "[...] la liberación de K [potasio] a alta temperatura en forma de KCl [cloruro de potasio] es equivalente a la cantidad disponible de Cl [cloro] total en el combustible de alimentación". En otras palabras, la "[...] liberación de K [potasio] parece estar limitada por la cantidad de Cl [cloro] disponible". Por lo tanto, es principalmente la unión con el cloro lo que hace posible que el potasio se convierta en gas y ensucie el interior del equipo de combustión; La liberación de potasio "cesará cuando el combustible, en proceso de pirólisis o combustión, alcance un estado de decloración completa". En este punto, el potasio se fusionará con silicatos y aluminosilicatos a aproximadamente 800 °C y quedará retenido en las cenizas. Johansen et al. 2011, págs. 4961, 4962, 4968.
  83. ^ "Estudios recientes de Reza et al. y Smith et al. han informado sobre el destino de los inorgánicos y heteroátomos durante la HTC [carbonización hidrotermal] del Miscanthus e indican una eliminación significativa de los metales alcalinos, potasio y sodio, junto con el cloro. [...] El análisis del comportamiento de fusión de las cenizas en Smith et al., mostró una reducción significativa en la propensión a la escoria del combustible resultante, junto con el riesgo combinado de ensuciamiento y corrosión. [...] En consecuencia, el HTC ofrece el potencial de mejorar el Miscanthus de un combustible de valor razonablemente bajo a un combustible de alto grado, con un alto valor calorífico, propiedades de manejo mejoradas y una química de cenizas favorable. [...] El HTC a 250 °C puede superar los problemas de escoria y aumentar la temperatura de deformación de las cenizas de 1040 °C a 1320 °C para el Miscanthus cosechado temprano. La química también sugiere una reducción en la propensión a la corrosión y al ensuciamiento para ambos combustibles tratados a 250 °C". Smith et al. 2018, págs. 547, 556.
  84. ^ "Los costos y beneficios ambientales de la bioenergía han sido objeto de un importante debate, en particular para los biocombustibles de primera generación producidos a partir de alimentos (por ejemplo, granos y semillas oleaginosas). Los estudios han informado ahorros de GEI en el ciclo de vida que van desde una reducción del 86% hasta un aumento del 93% en las emisiones de GEI en comparación con los combustibles fósiles (Searchinger et al., 2008; Davis et al., 2009; Liska et al., 2009; Whitaker et al., 2010). Además, se han planteado preocupaciones de que las emisiones de N2O del cultivo de materia prima para biocombustibles podrían haber sido subestimadas (Crutzen et al., 2008; Smith y Searchinger, 2012) y que la expansión del cultivo de materia prima en tierras agrícolas podría desplazar la producción de alimentos a tierras con altas reservas de carbono o alto valor de conservación (es decir, iLUC), creando una deuda de carbono que podría tardar décadas en pagarse (Fargione et al., 2008). Otros estudios han demostrado que la "Las emisiones relacionadas con el nitrógeno de las materias primas de los cultivos anuales se pueden mitigar mediante prácticas de gestión optimizadas (Davis et al., 2013) o los tiempos de recuperación son menos significativos que los propuestos (Mello et al., 2014). Sin embargo, todavía existen preocupaciones significativas sobre los impactos del iLUC, a pesar de los desarrollos de políticas destinados a reducir el riesgo de que ocurra (Ahlgren y Di Lucia, 2014; Del Grosso et al., 2014). " Whitaker et al. 2018, pág. 151.
  85. ^ "El impacto del cultivo de biocombustibles y bioenergía como materia prima ha sido motivo de especial preocupación, y algunos sugieren que el balance de gases de efecto invernadero (GEI) de los cultivos alimentarios utilizados para la producción de etanol y biodiésel puede no ser ni mejor ni peor que el de los combustibles fósiles (Fargione et al., 2008; Searchinger et al., 2008). Esto es controvertido, ya que la asignación de emisiones de GEI a la gestión y el uso de coproductos puede tener un gran efecto en la huella de carbono total de los productos bioenergéticos resultantes (Whitaker et al., 2010; Davis et al., 2013). Las posibles consecuencias del cambio de uso de la tierra (CUT) para la bioenergía en el balance de GEI a través del desplazamiento de cultivos alimentarios o el cambio de uso de la tierra 'indirecto' (CUTi) también son una consideración importante (Searchinger et al., 2008)". Milner et al. 2016, págs. 317-318.
  86. ^ "Si bien la premisa inicial con respecto a la bioenergía era que el carbono recientemente capturado de la atmósfera por las plantas produciría una reducción inmediata en la emisión de GEI por el uso de combustibles fósiles, la realidad resultó menos sencilla. Los estudios sugirieron que la emisión de GEI de la producción de cultivos energéticos y el cambio de uso de la tierra podría superar cualquier mitigación de CO2 (Searchinger et al., 2008; Lange, 2011). La producción de óxido nitroso (N2O), con su poderoso potencial de calentamiento global (GWP), podría ser un factor significativo en la compensación de las ganancias de CO2 (Crutzen et al., 2008), así como la posible acidificación y eutrofización del medio ambiente circundante (Kim y Dale, 2005). Sin embargo, no todas las materias primas de biomasa son iguales, y la mayoría de los estudios críticos de la producción de bioenergía se refieren a biocombustibles producidos a partir de cultivos alimentarios anuales con un alto costo de fertilizantes, a veces utilizando tierras despejadas de ecosistemas naturales o en competencia directa con la producción de alimentos (Naik et al., 2010). Energía perenne dedicada "Los cultivos de cereales producidos en tierras agrícolas existentes de menor calidad ofrecen una alternativa sostenible con ahorros significativos en emisiones de gases de efecto invernadero y secuestro de carbono en el suelo cuando se producen con una gestión adecuada (Crutzen et al., 2008; Hastings et al., 2008, 2012; Cherubini et al., 2009; Dondini et al., 2009a; Don et al., 2012; Zatta et al., 2014; Richter et al., 2015)". McCalmont et al. 2017, pág. 490.
  87. ^ "Se han demostrado reducciones significativas en las emisiones de GEI en muchos estudios de ACV en una variedad de tecnologías y escalas de bioenergía (Thornley et al., 2009, 2015). Las reducciones más significativas se han observado en los casos de calor y energía. Sin embargo, algunos otros estudios (particularmente sobre combustibles para el transporte) han indicado lo contrario, es decir, que los sistemas de bioenergía pueden aumentar las emisiones de GEI (Smith y Searchinger, 2012) o no lograr umbrales de ahorro de GEI cada vez más estrictos. Una serie de factores impulsan esta variabilidad en los ahorros calculados, pero sabemos que cuando no se logran reducciones significativas o se informa una amplia variabilidad, a menudo hay incertidumbre asociada en los datos o variaciones en la metodología de ACV aplicada (Rowe et al., 2011). Por ejemplo, se ha demostrado que la incertidumbre de los datos en el cambio de las reservas de carbono del suelo después del LUC influye significativamente en la intensidad de GEI de las vías de producción de biocombustibles (Fig. 3), mientras que el impacto del forzamiento radiativo a corto plazo de las partículas de carbono negro de la combustión de biomasa y biocombustibles también representa datos significativos. incertidumbre (Bond et al., 2013)." Whitaker et al. 2018, págs. 156-157.
  88. ^ Véase Whitaker et al. 2018, pág. 156. Para los cálculos, véase el apéndice S1.
  89. ^ Véase Emmerling y Pude 2017, págs. 275-276. Emmerling y Pude parafrasean a Felten et al. 2013. Para cálculos de rendimiento, secuestro de carbono y GEI, véase Felten et al. 2013, págs. 160, 166, 168.
  90. ^ "Si bien estos valores representan los extremos, demuestran que la selección del sitio para el cultivo de cultivos bioenergéticos puede marcar la diferencia entre grandes ahorros o pérdidas de GEI [gases de efecto invernadero], desplazando las emisiones de GEI del ciclo de vida por encima o por debajo de los umbrales obligatorios. Por lo tanto, reducir las incertidumbres en ∆C [aumento o disminución de carbono] después del LUC [cambio de uso de la tierra] es más importante que refinar las estimaciones de emisiones de N2O [óxido nitroso] (Berhongaray et al., 2017). El conocimiento sobre las reservas iniciales de carbono del suelo podría mejorar los ahorros de GEI logrados a través del despliegue dirigido de cultivos bioenergéticos perennes en suelos bajos en carbono (ver sección 2). [...] La suposición de que las tierras de cultivo anuales proporcionan un mayor potencial para el secuestro de carbono del suelo que los pastizales parece ser demasiado simplista, pero existe la oportunidad de mejorar las predicciones del potencial de secuestro de carbono del suelo utilizando información sobre las reservas iniciales de carbono del suelo como un predictor más fuerte de ∆C [cambio en la cantidad de carbono] que el uso anterior de la tierra". Whitaker et al. 2018, págs. 156, 160.
  91. ^ "La Fig. 3 confirmó que no hubo cambios o hubo una ganancia de SOC [carbono orgánico del suelo] (positiva) a través de la plantación de Miscanthus en tierras cultivables en Inglaterra y Gales y solo una pérdida de SOC (negativa) en partes de Escocia. El cambio anual total de SOC en Gran Bretaña en la transición de cultivable a Miscanthus si toda la tierra no restringida se plantara con Miscanthus sería de 3,3 Tg C año −1 [3,3 millones de toneladas de carbono por año]. Los cambios medios para SOC para los diferentes usos de la tierra fueron todos positivos cuando se excluyeron los histosoles, con los pastizales mejorados produciendo el Mg C ha −1 año −1 [toneladas de carbono por hectárea por año] más alto en 1,49, seguidos por las tierras cultivables en 1,28 y los bosques en 1. Separar este cambio de SOC por uso original de la tierra (Fig. 4) revela que hay grandes regiones de pastizales mejorados que, si se plantan con cultivos bioenergéticos, se predice que resultarán en un aumento del SOC. Se encontró un resultado similar al considerar la transición desde tierras cultivables; sin embargo, para el centro este de Inglaterra, hubo un efecto neutral previsto sobre el SOC. Sin embargo, se prevé que Escocia tenga una disminución para todos los usos de la tierra, particularmente para los bosques debido principalmente a un mayor SOC y menores rendimientos de Miscanthus y, por lo tanto, menos insumos". Milner et al. 2016, p. 123.
  92. ^ "En resumen, hemos cuantificado los impactos del cambio de uso de la tierra (LUC) en los cultivos para bioenergía sobre el SOC y el balance de GEI. Esto ha identificado que el LUC de las tierras cultivables, en general, conduce a un aumento del SOC, y que el LUC de los bosques se asocia con una reducción del SOC y un aumento de las emisiones de GEI. Los pastizales son muy variables e inciertos en su respuesta al LUC en la bioenergía y, dada su amplia presencia en todo el paisaje templado, siguen siendo motivo de preocupación y una de las principales áreas en las que se deben centrar los esfuerzos de investigación futuros". Harris, Spake y Taylor 2015, pág. 37 (véase también la pág. 33 sobre las variaciones del SOC). Sin embargo, los autores señalan que "[e]l tiempo promedio desde la transición en todos los estudios fue de 5,5 años (Xmax 16, Xmin 1) para el SOC" y que "[...] la mayoría de los estudios consideraron el SOC en el perfil de 0 a 30 cm solamente [...]". Harris, Spake y Taylor 2015, págs. 29-30. Se espera que las tasas de acumulación de carbono en las plantaciones jóvenes sean bajas debido a la descomposición acelerada del carbono en el momento de la plantación (debido a la aireación del suelo) y a la relativamente baja entrada media de carbono al suelo durante la fase de establecimiento (2-3 años). Además, dado que los cultivos energéticos dedicados, como el miscanthus, producen significativamente más biomasa por año que los pastizales normales, y aproximadamente el 25% del contenido de carbono de esa biomasa se añade con éxito a las reservas de carbono del suelo cada año (véase Acumulación neta anual de carbono), parece razonable esperar que, con el tiempo, el carbono orgánico del suelo también aumente en los pastizales convertidos. Los autores citan una fase de acumulación de carbono de 30 a 50 años para las plantas perennes en pastizales convertidos, véase Harris, Spake y Taylor 2015, pág. 31.
  93. ^ "Después de siglos de quemar madera para obtener energía o de procesar forrajes para producir caballos de fuerza, la primera generación de materias primas bioenergéticas fueron los cultivos alimentarios, como el maíz, la colza, la caña de azúcar y la palma aceitera, utilizados para producir bioetanol y biodiésel. Estos requerían un alto insumo en términos de fertilizantes y energía, lo que aumentaba su huella de carbono (St. Clair et al., 2008). Además, el costo del carbono de convertir la materia prima de los cultivos alimentarios en bioetanol o biodiésel era significativo, con una baja relación entre la energía producida y el insumo energético, un alto costo de los GEI y una baja productividad en términos de GJ de energía por hectárea de tierra (Hastings et al., 2012). Otro inconveniente del uso de cultivos alimentarios para la producción de energía es la presión que se ejerce sobre el equilibrio de la oferta y la demanda de estas materias primas, lo que puede afectar el costo de los alimentos (Valentine et al., 2011) y el aumento del cambio indirecto del uso de la tierra (ILUC) para aumentar el área cultivable (Searchinger et al., 2008), lo que En consecuencia, aumenta su huella ambiental. El cultivo bioenergético de segunda generación Miscanthus casi siempre tiene una huella ambiental menor que los cultivos bioenergéticos anuales de primera generación (Heaton et al., 2004, 2008; Clifton-Brown et al., 2008; Gelfand et al., 2013; McCalmont et al., 2015a; Milner et al., 2015). Esto se debe a su naturaleza perenne, la eficiencia del reciclaje de nutrientes y la necesidad de un menor aporte de productos químicos y labranza del suelo durante su ciclo de vida de 20 años que los cultivos anuales (St. Clair et al., 2008; Hastings et al., 2012). El Miscanthus se puede cultivar en tierras agrícolas que son económicamente marginales para la producción de cultivos alimentarios (Clifton-Brown et al., 2015). Hastings et al. 2017, pág. 2.
  94. ^ "Se utilizó una revisión sistemática y un metanálisis para evaluar el estado actual del conocimiento y cuantificar los efectos del cambio de uso de la tierra (LUC) a cultivos bioenergéticos no alimentarios de segunda generación (2G) sobre el carbono orgánico del suelo (SOC) y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) relevantes para la agricultura de zonas templadas. Tras el análisis de 138 estudios originales, las transiciones de cultivos arables a cultivos de sotobosque de rotación corta (SRC, álamo o sauce) o pastos perennes (principalmente Miscanthus o pasto varilla) dieron como resultado un aumento del SOC (+5,0 ± 7,8% y +25,7 ± 6,7% respectivamente)". Harris, Spake y Taylor 2015, pág. 27.
  95. ^ "Nuestro trabajo muestra que el establecimiento del cultivo, el rendimiento y el método de cosecha afectan el costo de C. del combustible sólido de Miscanthus que para la cosecha en fardos es de 0,4 g de CO2 eq. C MJ −1 para el establecimiento del rizoma y de 0,74 g de CO2 eq. C MJ −1 para el establecimiento de plántulas. Si la biomasa cosechada se tritura y se peletiza, las emisiones aumentan a 1,2 y 1,6 g de CO2 eq. C MJ −1 , respectivamente. Los requisitos de energía para la cosecha y el triturado de este estudio que se utilizaron para estimar las emisiones de GEI están en línea con los hallazgos de Meehan et al. (2013). Estas estimaciones de emisiones de GEI para el combustible de Miscanthus confirman los hallazgos de otros estudios de Evaluación del Ciclo de Vida (LCA) (por ejemplo, Styles y Jones, 2008) y estimaciones espaciales de ahorro de GEI utilizando combustible de Miscanthus (Hastings et al., 2009). También confirman que Miscanthus tiene una huella de GEI comparativamente pequeña debido a su naturaleza perenne, eficiencia de reciclaje de nutrientes y necesidad de menor aporte de productos químicos y labranza del suelo durante su ciclo de vida de 20 años que los cultivos anuales (Heaton et al., 2004, 2008; Clifton-Brown et al., 2008; Gelfand et al., 2013; McCalmont et al., 2015a; Milner et al., 2015). En este análisis, no consideramos el flujo de GEI del suelo que, según McCalmont et al. (2015a), en el Reino Unido secuestra en promedio 0,5 g de C por MJ de combustible derivado de Miscanthus. Los cambios en el SOC resultantes del cultivo de Miscanthus dependen del uso anterior de la tierra y del SOC inicial asociado. Si se evitan los suelos con alto contenido de carbono, como las turberas, los pastizales permanentes y los bosques maduros, y solo se utilizan pastizales arables y rotacionales con suelo mineral para el Miscanthus, entonces el aumento medio del SOC para los primeros 20 años de rotación de cultivos en el Reino Unido es de ~ 1–1,4 Mg C ha −1 año −1 (Milner et al., 2015). A pesar de ignorar este beneficio adicional, estas estimaciones del costo de los GEI se comparan muy favorablemente con el carbón (33 g CO2 eq. C MJ −1 ), el gas del Mar del Norte (16), el gas natural licuado (22) y las astillas de madera importadas de los Estados Unidos (4). Además, aunque el costo de producción del Miscanthus C. es solo < 1/16 del costo de los GEI del gas natural como combustible (16–22 g CO2 eq. C MJ-1), se debe principalmente al carbono incrustado en la maquinaria, los productos químicos y el combustible fósil utilizado en su producción. A medida que la economía se aleja de la dependencia de estos combustibles fósiles para la regulación de la temperatura (calor para el control de la temperatura en invernaderos o refrigeración para el almacenamiento de rizomas) o el transporte, estos costos de GEI comienzan a disminuir en la producción de bioenergía. Cabe señalar que las estimaciones de este documento no consideran ni el potencial de secuestro de carbono en el suelo ni ningún impacto o ILUC (Hastings et al., 2009). Hastings et al. 2017, págs. 12-13.
  96. ^ "El Miscanthus perenne tiene relaciones de producción/insumo de energía 10 veces mayores (47,3 ± 2,2) que los cultivos anuales utilizados para energía (4,7 ± 0,2 a 5,5 ± 0,2), y el costo total de carbono de la producción de energía (1,12 g CO2-C eq. MJ −1 ) es 20-30 veces menor que los combustibles fósiles". McCalmont et al. 2017, pág. 489.
  97. ^ "Los resultados de la Fig. 3c muestran que la mayor parte de la tierra en el Reino Unido podría producir biomasa de Miscanthus con un índice de carbono que es sustancialmente más bajo, a 1,12 g de CO2-C equivalente por MJ de energía en el horno, que el carbón (33), el petróleo (22), el GNL (21), el gas ruso (20) y el gas del Mar del Norte (16) (Bond et al., 2014), ofreciendo así un gran potencial de ahorro de GEI en comparación con combustibles comparables incluso después de tener en cuenta las variaciones en sus contenidos energéticos específicos. Felten et al. (2013) encontraron que la producción de energía de Miscanthus (desde la propagación hasta la conversión final) ofrece un potencial de ahorro de GEI mucho mayor por unidad de superficie terrestre en comparación con otros sistemas de bioenergía. Encontraron que Miscanthus (astillas para calefacción doméstica) ahorraba 22,3 ± 0,13 Mg [toneladas] de CO2-eq ha −1 año −1 [equivalentes de CO2 por hectárea por año] en comparación con la colza (biodiésel) a 3,2 ± 0,38 y maíz (biomasa, electricidad y térmica) a 6,3 ± 0,56". McCalmont et al. 2017, pág. 500.
  98. ^ "Los mayores rendimientos de biomasa, así como los mayores potenciales de ahorro de GEI y energía fósil (hasta 30,6 t CO2eq/ha*a y 429 GJ/ha*a, respectivamente) se pueden lograr en sitios no marginales de Europa Central. En sitios marginales limitados por el frío (Moscú/Rusia) o la sequía (Adana/Turquía), se pueden lograr ahorros de hasta 19,2 t CO2eq/ha*a y 273 GJ/ha*a (Moscú) y 24,0 t CO2eq/ha*a y 338 GJ/ha*a (Adana). Los ahorros de GEI y energía fósil son mayores cuando se utiliza biomasa de miscanthus como material de construcción (nuestro análisis utiliza el ejemplo de material de aislamiento). También se encontró un alto potencial de ahorro de GEI y energía fósil para la calefacción doméstica debido a la corta distancia de transporte. La granulación solo es ventajosa en términos de minimización de emisiones de GEI y energía. consumo en el que la biomasa se transporta a largas distancias, por ejemplo, para la producción de calor y energía en la cogeneración. La peletización requiere energía adicional, pero al mismo tiempo reduce la energía necesaria para el transporte debido a su mayor densidad. Los potenciales de ahorro de GEI y energía fósil más bajos se encontraron para la producción de energía a través de la ruta del biogás, seguida del bioetanol. Sin embargo, este resultado está fuertemente influenciado por los supuestos de que (a) solo se utiliza el 50% del calor disponible y (b) la distancia de transporte desde el campo hasta la planta de biogás es relativamente larga (15 km). Una cadena de biogás con un 100% de utilización del calor y distancias de transporte más bajas tendría un mejor rendimiento. Se puede concluir que para la generación de energía a partir de biomasa de miscanthus, la vía más favorable es la combustión para la energía de carga base y el biogás para cubrir las cargas pico". Lewandowski et al. 2016, pp. 19-20.
  99. ^ "La evaluación de los costos y del ciclo de vida de siete cadenas de valor basadas en miscanthus, que incluyen la producción de calor y electricidad a pequeña y gran escala, etanol, biogás y material de aislamiento, reveló potenciales de ahorro de emisiones de GEI y de energía fósil de hasta 30,6 t CO2eq C ha −1 y −1 y 429 GJ ha −1 y −1 , respectivamente. La distancia de transporte se identificó como un factor de costo importante. Se registraron costos negativos de mitigación de carbono de −78 € t−1 CO2eq C para el uso local de biomasa. Los resultados de OPTIMISC demuestran el potencial del miscanthus como cultivo para sitios marginales y brindan información y tecnologías para la implementación comercial de cadenas de valor basadas en miscanthus. [...] Se asumió que la distancia total de transporte de biomasa era de 400 km cuando las pacas se transportaban a la planta de bioetanol o a la planta que producía material de aislamiento, así como en la cadena de valor 'Calor y electricidad combinados' (CHP) fardos. Para las cadenas de valor 'pellets de CHP' y 'pellets de calor', los fardos se transportaron 100 km hasta una planta de peletización y desde allí los pellets se transportaron 400 km hasta las centrales eléctricas. La distancia media de la granja al campo se supuso en 2 km. Esta distancia de transporte también se supone para la cadena de valor 'astillas de calor' en la que se supuso una utilización de las astillas como combustible de biomasa en la granja productora. Debido a los mayores requisitos de biomasa de la planta de biogás, se supuso una distancia media de transporte de 15 km desde el campo a la planta. " Lewandowski et al. 2016, pp. 2, 7.
  100. ^ "Estableceremos la cantidad de tierra que podría utilizarse en el Reino Unido para la producción de cultivos energéticos perennes y para la silvicultura de rotación corta (SRF). Los esquemas de apoyo a la biomasa existentes (Obligación de Renovables, Contratos por Diferencia, RHI y RTFO) ya apoyan el uso de cultivos energéticos perennes como el sotobosque de rotación corta y el Miscanthus cultivados específicamente para fines bioenergéticos y como material. Sin embargo, solo una pequeña superficie de tierra (~10.000 hectáreas) se cultiva con cultivos energéticos perennes en el Reino Unido en la actualidad, y esto se utiliza principalmente para la generación de calor y electricidad. Actualmente, hay poco o ningún uso de cultivos energéticos perennes para combustibles bajos en carbono apoyados por el RTFO debido a la falta de capacidades de procesamiento a escala comercial para convertir estos recursos de manera rentable en combustible. [...] El sexto informe del Presupuesto de Carbono del CCC destacó el potencial significativo de los cultivos energéticos perennes y la SRF para contribuir a nuestros objetivos de presupuesto de carbono al aumentar las reservas de carbono del suelo y la biomasa, al tiempo que también brindan otros beneficios para el ecosistema. En su camino equilibrado, el CCC sugiere que se podrían dedicar hasta 708.000 hectáreas de tierra a la producción de cultivos energéticos, lo que ha generado un mayor interés en el papel de los cultivos energéticos perennes y los SRF como materias primas de biomasa para generar ahorros de GEI en los sectores de uso de la tierra y energía. El programa de uso de la tierra neto cero del Defra, que actualmente está construyendo una comprensión espacial de las compensaciones del uso de la tierra en una serie de áreas de políticas, ayudará a determinar la escala potencial de disponibilidad futura de biomasa cultivada a nivel nacional y su potencial para generar ahorros de GEI en un paisaje donde el cambio de uso de la tierra deberá optimizarse para obtener múltiples beneficios. Este programa informará nuestra comprensión y evidencia sobre la disponibilidad y combinación de materias primas de biomasa para usos en todos los sectores". Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial 2021, págs. 15-16.
  101. ^ "En 2015, se convocó un taller con investigadores, formuladores de políticas y representantes de la industria y el comercio del Reino Unido, la UE y el mundo. Se compararon los resultados de la investigación global sobre el cambio de uso de la tierra para la bioenergía con el fin de identificar áreas de consenso, incertidumbres clave y prioridades de investigación. [...] Nuestro análisis sugiere que los impactos directos de los cultivos bioenergéticos perennes dedicados al carbono del suelo y el óxido nitroso se comprenden cada vez mejor y a menudo son consistentes con una mitigación significativa de GEI del ciclo de vida de la bioenergía en relación con las fuentes de energía convencionales. Concluimos que el balance de GEI del cultivo de cultivos bioenergéticos perennes a menudo será favorable, y se lograrán ahorros máximos de GEI cuando los cultivos se cultiven en suelos con bajas reservas de carbono y una aplicación conservadora de nutrientes, lo que generará beneficios ambientales adicionales, como una mejor calidad del agua. El análisis presentado aquí demuestra que existe una base de evidencia madura y cada vez más completa sobre los beneficios y riesgos ambientales del cultivo de bioenergía que puede respaldar el desarrollo de una industria de bioenergía sostenible". Whitaker et al. 2018, pág. 150.
  102. ^ ab "Felten y Emmerling (2011) compararon la abundancia de lombrices en una plantación de Miscanthus de 15 años en Alemania con cereales, maíz, OSR, pastizales y un sitio de barbecho de 20 años (después de los cereales anteriores). La diversidad de especies fue mayor en Miscanthus que en cultivos anuales, más en línea con los pastizales o el barbecho a largo plazo con la intensidad de manejo vista como el factor más significativo; la menor perturbación del suelo permitió que las lombrices de diferentes categorías ecológicas desarrollaran una estructura del suelo más heterogénea. El mayor número de especies se encontró en los sitios de pastizales (6,8) seguido del barbecho (6,4), Miscanthus (5,1), OSR (4,0), cereales (3,7) y maíz (3,0) con una abundancia total de lombrices individuales que oscilaba entre 62 m−2 en sitios de maíz a 355 m−2 en barbecho con Miscanthus ocupando una posición media (132 m−2), aunque no se encontraron diferencias significativas en abundancia entre los usos de la tierra. Sin embargo, esta ventaja para las lombrices de tierra tiene algunas desventajas: la alta eficiencia en el uso del nitrógeno y el ciclo de nutrientes que reduce la necesidad de fertilizantes nitrogenados y su daño ambiental asociado significa que, a pesar de estar disponibles grandes volúmenes, la hojarasca de Miscanthus no proporciona un recurso alimenticio particularmente útil debido a su naturaleza baja en nitrógeno y alta en carbono (Ernst et al., 2009; Heaton et al., 2009) y, en otros estudios, se ha encontrado que las lombrices de tierra que se alimentan de este tipo de material bajo en nitrógeno pierden masa total (Abbott y Parker, 1981). En contraste, sin embargo, se sugirió que la extensa cobertura de hojarasca a nivel del suelo debajo de Miscanthus en comparación con el suelo desnudo debajo de los cereales anuales era una ventaja potencialmente significativa para las lombrices de tierra en la retención de humedad de la superficie del suelo y la protección contra la depredación". McCalmont et al. 2017, pág. 502.
  103. ^ ab "Bellamy et al. (2009) analizaron las especies de aves y sus recursos alimentarios en seis sitios emparejados en Cambridgeshire comparando plantaciones de Miscanthus de hasta 5 años de antigüedad con rotaciones de trigo de invierno tanto en las temporadas de cría de invierno como de verano. Los autores descubrieron que Miscanthus ofrecía un nicho ecológico diferente durante cada temporada; la mayoría de las especies que aparecían con frecuencia en el invierno eran aves de bosque, mientras que no se encontraron aves de bosque en el trigo; en verano, sin embargo, las aves de las tierras de cultivo eran más numerosas. Más de la mitad de las especies que se encontraban en los sitios eran más numerosas en Miscanthus, 24 especies registradas en comparación con 11 para el trigo. Durante la temporada de cría, hubo una vez más el doble de especies encontradas en los sitios de Miscanthus, con abundancias individuales más altas para todas las especies excepto la alondra común. Considerando solo las aves cuyos territorios de cría estaban total o parcialmente dentro de los límites de los cultivos, se encontró un total de siete especies en Miscanthus en comparación con cinco en el trigo con una mayor densidad de parejas reproductoras (1,8 frente a 0,59 especies ha −1 ) y también especies reproductoras (0,92 frente a 0,28 especies ha −1). Dos especies estaban en densidades estadísticamente significativamente más altas en el Miscanthus en comparación con el trigo, y ninguna se encontró en densidades más altas en el trigo en comparación con el Miscanthus. Como se discutió, la heterogeneidad estructural, tanto espacial como temporalmente, juega un papel importante en la determinación de la biodiversidad dentro del cultivo, el trigo de invierno sembrado en otoño ofrece poco refugio durante el invierno con una cobertura del suelo de un promedio de 0,08 m de altura y muy pocas plantas no cultivadas, mientras que el Miscanthus, de alrededor de 2 m, ofreció mucho más. En la temporada de reproducción, esta diferencia entre los cultivos siguió siendo evidente; los campos de trigo proporcionaron una cobertura de cultivo densa y uniforme durante toda la temporada de reproducción con solo líneas de tranvía produciendo rupturas, mientras que el Miscanthus tenía una estructura baja y abierta a principios de la temporada que aumentaba rápidamente en altura y densidad a medida que avanzaba la temporada. El número de aves disminuyó a medida que el cultivo crecía y dos especies de aves en particular mostraron una correlación cercana (aunque opuesta) entre la abundancia y la altura del cultivo; La perdiz roja disminuyó a medida que crecía el cultivo, mientras que los carriceros aumentaron, y estos carriceros no se encontraron en el cultivo hasta que este había superado 1 m de altura, a pesar de que estaban presentes en los campos de OSR vecinos y en las zanjas con vegetación. En conclusión, los autores señalan que, para todas las especies combinadas, las densidades de aves en Miscanthus fueron similares a las encontradas en otros estudios que analizaron los campos de sauces y tierras de barbecho de SRC, todos los sitios tenían mayores densidades de aves que los cultivos herbáceos convencionales. Es a través de estos recursos añadidos a un paisaje agrícola intensivo y las reducciones de la presión química y mecánica en los márgenes de los campos que Miscanthus puede desempeñar un papel importante en el apoyo a la biodiversidad, pero debe considerarse complementario a los sistemas existentes y a la vida silvestre que se ha adaptado a él. Clapham et al. (2008) informa, al igual que otros estudios aquí, que en un paisaje agrícola, es en los márgenes de los campos y en los bosques intercalados donde se encuentran la mayoría de la vida silvestre y sus recursos alimenticios, y el papel importante que Miscanthus puede desempeñar en este paisaje es el cese de la lixiviación química en estos hábitats clave, la eliminación de la perturbación anual del suelo y la erosión del suelo, la mejora de la calidad del agua y la provisión de una estructura heterogénea y una cubierta invernal". McCalmont et al. 2017, págs. 502-503.
  104. ^ "Nuestros resultados muestran que las plantaciones jóvenes de miscanthus mantienen una alta diversidad de especies vegetales antes del cierre del dosel. Se encontró que la riqueza de especies se correlacionaba negativamente con la densidad de las plantaciones y era menor en las plantaciones maduras. Sin embargo, incluso las plantaciones densas de miscanthus de 16 años de antigüedad mantenían hasta 16 especies de malezas diferentes por parcela de 25 m2, lo que representaba hasta el 12% de la plantación. Los datos de la literatura respaldan este hallazgo: se informa que las plantaciones de miscanthus generalmente sustentan la biodiversidad agrícola, proporcionando hábitat para aves, insectos y pequeños mamíferos (Semere y Slater, 2007a; Bellamy et al., 2009). Los estudios de Semere y Slater (2007b) han demostrado que la biodiversidad en miscanthus es mayor que en otras plantaciones de cultivos, pero aún menor que en los márgenes de los campos abiertos". Lewandowski et al. 2016, pág. 15.
  105. ^ "La variada flora del suelo que puede habitar bajo un dosel maduro de miscanthus proporcionará alimento a las mariposas, otros insectos y sus depredadores. Las alondras, los bisbitas pratenses y las avefrías utilizan el miscanthus, así como otras 37 especies de aves, entre ellas el chochín, el pardillo y el jilguero, que se alimentan de las semillas de la hierba. Una vez que las hojas se caen en invierno, se proporciona un hábitat adecuado para los escribanos amarillos. Las áreas abiertas entre los taburetes proporcionan un hábitat ideal para aves como las alondras y los bisbitas pratenses". Caslin, Finnan y Easson 2010, pág. 37.
  106. ^ "Nuestro estudio sugiere que el miscanthus y los sauces SRC, y el manejo asociado con los cultivos perennes, sustentarían cantidades significativas de biodiversidad en comparación con los cultivos herbáceos anuales. Recomendamos la plantación estratégica de estos cultivos perennes dedicados a la biomasa en tierras de cultivo para aumentar la heterogeneidad del paisaje y mejorar la función del ecosistema, y ​​al mismo tiempo trabajar para lograr un equilibrio entre la energía y la seguridad alimentaria". Haughton et al. 2016, pág. 1071.
  107. ^ "Dos estudios, uno en IACR-Rothamsted y otro en Alemania, en los que se comparaba el miscanthus con los cereales, indicaron que el miscanthus parecía proporcionar un hábitat que fomenta una mayor diversidad de especies que los cultivos de cereales. En estos estudios se encontró que en el cultivo de miscanthus había tres veces más lombrices y arañas, y que el miscanthus también favorecía una mayor diversidad de especies de arañas. Uno de los estudios también mostró que el cultivo de miscanthus tenía cinco especies de mamíferos y cuatro especies de aves más que un cultivo de trigo. Spink y Britt (1998) identificaron al miscanthus como una de las alternativas más benignas para el medio ambiente que la retirada permanente de tierras de cultivo". Caslin, Finnan y Easson 2010, pág. 36.
  108. ^ "El miscanto proporciona cobertura durante la mayor parte del año porque, aunque el cultivo se cosecha anualmente, se cosecha poco antes de que comience el crecimiento del año siguiente. Esta cobertura puede actuar como un corredor de vida silvestre que conecta los hábitats existentes. El miscanto también puede actuar como hábitat de anidación, tanto para las aves que anidan en el suelo a principios de la primavera, por ejemplo, las alondras, como para las aves que anidan en los juncos, como el carricero común, más tarde en el verano. El miscanto puede ser un cultivo de cobertura útil para la caza y una guardería para los faisanes y las perdices jóvenes. Se han observado un mínimo de nueve especies en miscanto, incluidas la liebre marrón, el armiño, los ratones, el topillo, la musaraña, el zorro y el conejo. Muchos de ellos son una fuente útil de alimento para carnívoros más grandes, como la lechuza común". Caslin, Finnan y Easson 2010, pág. 36.
  109. ^ "También existe un beneficio de menores insumos químicos y lixiviación de nitratos asociados con Miscanthus, mejorando significativamente la calidad del agua que escurre de las tierras agrícolas (Christian y Riche, 1998; Curley et al., 2009). McIsaac et al. (2010) informaron que la lixiviación de N inorgánico fue significativamente menor con Miscanthus sin fertilizar (1,5–6,6 kg N ha −1 año −1 ) que con una rotación de maíz/soja (34,2–45,9 kg N ha −1 año −1 )". McCalmont et al. 2017, pág. 501.
  110. ^ "Se prevé que se produzcan reducciones significativas en la lixiviación de nitrógeno inorgánico disuelto en la superficie del terreno si las tierras que ya cultivan maíz para la producción de etanol se convierten en una materia prima perenne (Davis et al., 2012; Iqbal et al., 2015). Esta reducción en la lixiviación se atribuye a menores requisitos de fertilizantes, la presencia continua de un sumidero de nitrógeno en las raíces de las plantas y el reciclaje interno eficiente de nutrientes por parte de las especies de gramíneas perennes (Amougou et al., 2012; Smith et al., 2013). En apoyo de esto, el Miscanthus y el pasto varilla evaluados a escala de parcela tuvieron una lixiviación de nitrógeno inorgánico disuelto significativamente menor de las baldosas de drenaje subterráneo en relación con la rotación típica de maíz/soja, y las parcelas fertilizadas de pasto varilla mostraron poca o ninguna lixiviación después de alcanzar la madurez (Smith et al., 2013). De manera similar, los resultados de las mediciones basadas en el suelo en las mismas materias primas mostraron un nitrógeno inorgánico disuelto menor en relación con los cultivos anuales. (McIsaac et al., 2010; Behnke et al., 2012). Un metaanálisis reciente de la literatura disponible concluyó que el pasto varilla y el miscanto tenían nueve veces menos pérdida de nitrato en el subsuelo en comparación con el maíz o el maíz cultivado en rotación con soja (Sharma y Chaubey, 2017). A escala de cuenca, el desplazamiento de la producción de maíz para etanol por la producción de materia prima celulósica perenne podría reducir la lixiviación total hasta en un 22%, dependiendo del tipo de materia prima y la práctica de manejo empleada (Davis et al., 2012; Smith et al., 2013). Si bien estos estudios previos proporcionan evidencia de los posibles servicios ecosistémicos de la transición a la producción celulósica, aún está por establecer cuál sería el cambio total en la exportación de nitrógeno inorgánico disuelto y el caudal fluvial en tales escenarios. Los procesos hidrológicos están estrechamente relacionados con el ciclo del nitrógeno (Castellano et al., 2010, 2013), son impulsores clave del transporte de nitrógeno inorgánico disuelto a través de arroyos y ríos (Donner et al., 2002) y son sensibles al LUC (Twine et al., 2004). Varios escenarios de modelado, en los que se alteró la cobertura terrestre actual sobre la cuenca del río Mississippi de los Estados Unidos para acomodar proporciones variables de pasto varilla o Miscanthus, mostraron que el impacto en el caudal de los arroyos fue pequeño en relación con la mejora en la calidad del agua (VanLoocke et al., 2017). Whitaker et al. 2018, págs. 157-158.
  111. ^ "Blanco-Canqui (2010) señala que esta eficiencia en el uso del agua y los nutrientes puede ser una ventaja para los suelos ácidos, compactados y mal drenados, lo que pone de relieve su posible idoneidad para tierras agrícolas marginales. La mayor porosidad y la menor densidad aparente de los suelos bajo pastos energéticos perennes, resultantes de sistemas radiculares más fibrosos y extensos y una menor perturbación del suelo, mejoran las propiedades hidráulicas del suelo, la infiltración, la conductividad hidráulica y el almacenamiento de agua en comparación con los cultivos anuales en hileras. Puede haber impactos potencialmente grandes en el agua del suelo cuando el tamaño de la plantación no coincide con la captación de agua o la disponibilidad de riego, pero tenga en cuenta que el aumento de la ET y la mejora del almacenamiento de agua subterránea a través del aumento de la porosidad podrían ser beneficiosos durante las fuertes lluvias, con una capacidad de almacenamiento potencialmente aumentada de 100 a 150 mm". McCalmont et al. 2017, pág. 501.
  112. ^ "Este estudio condensa una gran cantidad de literatura en simples afirmaciones sobre los costos y beneficios ambientales de producir Miscanthus en el Reino Unido, y si bien hay margen para más investigaciones, particularmente sobre hidrología a escala comercial, biodiversidad en plantaciones más antiguas o muestreos de mayor frecuencia para N2O en transiciones de uso de la tierra hacia y desde Miscanthus, surgen claras indicaciones de sostenibilidad ambiental. Cualquier producción agrícola se basa principalmente en la demanda humana, y siempre habrá un equilibrio entre la naturaleza y la humanidad o un beneficio y otro; sin embargo, la literatura sugiere que Miscanthus puede brindar una variedad de beneficios mientras minimiza el daño ambiental. Se debe considerar la idoneidad del tamaño y la ubicación de la plantación, si habrá suficiente agua para sostener su producción y el costo ambiental del transporte hasta los usuarios finales; su papel como cultivo perenne a largo plazo en un paisaje de agricultura rotativa debe entenderse para no interferir con la producción esencial de alimentos. No hay nada nuevo en estas consideraciones, se encuentran en el corazón de cualquier política agrícola y los tomadores de decisiones están familiarizados con estos temas; "La evidencia ambiental reunida aquí ayudará a proporcionar la base científica para sustentar la política agrícola futura". McCalmont et al. 2017, pág. 504.
  113. ^ "El enfoque para evaluar los SE [servicios ecosistémicos] sugiere que el crecimiento de cultivos bioenergéticos 2G en Gran Bretaña produce ampliamente efectos beneficiosos al reemplazar cultivos de primera generación (Tabla 1). Los efectos beneficiosos en el ecosistema general en lugar de SE específicos concuerdan con informes recientes en la literatura (Semere y Slater, 2007a,b; Rowe et al., 2009; Dauber et al., 2010). Los beneficios de una transición a cultivos 2G incluyen una mayor biodiversidad a escala de finca (Rowe et al., 2011), atributos funcionales mejorados como la depredación (Rowe et al., 2013) y un beneficio neto de mitigación de GEI (Hillier et al., 2009). Los beneficios son principalmente consecuencia de bajos insumos y ciclos de gestión más largos asociados con los cultivos 2G (Clifton-Brown et al., 2008; St Clair et al., 2008). Los beneficios pueden tener diferencias Los patrones temporales como las fases de establecimiento y cosecha de la producción de cultivos 2G son disruptivos y tienen un impacto negativo a corto plazo en los SE (Donnelly et al., 2011), aunque las prácticas podrían adaptarse para mejorarlos; sin embargo, este efecto temporal no se ha considerado aquí y es similar a la cosecha y plantación de cultivos alimentarios, pasto o árboles. [...] Cuando la tierra se filtra para diferentes escenarios de plantación bajo ALC 3 y 4, >92,3% de la tierra disponible ofrecerá un efecto SE positivo al plantar Miscanthus o SRC y es probable que tales transiciones creen una mejora neta en el balance de GEI". Milner et al. 2016, págs. 328-329.
  114. ^ "Se identificaron el suroeste y el noroeste de Inglaterra como áreas donde se podría cultivar Miscanthus y SRC [monte bajo de rotación corta], respectivamente, con combinaciones favorables de viabilidad económica, secuestro de carbono, alto rendimiento y beneficios positivos de ES [servicios ecosistémicos]. Se encontraron impactos beneficiosos en 146 583 y 71 890 ha al plantar Miscanthus o SRC, respectivamente, en condiciones de plantación de referencia que aumentaron a 293 247 y 91 318 ha, respectivamente, en escenarios de plantación de 2020. [...] En Gran Bretaña (GB), hay aproximadamente 22,9 M ha de tierra en total (Lovett et al., 2014). [...] La tierra disponible para plantar se calculó utilizando mapas de restricciones producidos por Lovett et al. (2014) utilizando restricciones sociales y ambientales basadas en 8 factores: carreteras, ríos y áreas urbanas; pendiente > 15%; monumentos; áreas designadas; bosques protegidos existentes; alto contenido de carbono orgánico suelos y áreas con un alto "puntaje de naturalidad", como parques nacionales y áreas de excepcional belleza natural. Esta disponibilidad de tierras se limitó aún más utilizando clases de tierras agrícolas (ALC) (Lovett et al., 2014) en Gran Bretaña, como se resume en la Tabla 7, lograda mediante la agregación de un mapa de los datos de ALC con una resolución ráster de 100 m2 para derivar hectáreas totales de tierra en diferentes ALC en cada celda de cuadrícula de 1 km2". Milner et al. 2016, págs. 317, 320.
  115. ^ "[...] [L]a evidencia indica que el uso de cultivos perennes de bajo insumo, como el SRC, el Miscanthus y el pasto varilla, puede proporcionar ahorros significativos de GEI en comparación con las alternativas de combustibles fósiles, siempre que se obtengan rendimientos razonables, se apunte a suelos con bajo contenido de carbono (ver secciones 2 y 3 anteriores) y el contexto de desarrollo sea uno en el que se mitigue la tensión con el uso de la tierra para alimentos (y el potencial asociado de emisiones de iLUC). Hay muchos casos en los que se satisfacen estos criterios". Whitaker et al. 2018, pág. 157.
  116. ^ "A diferencia de los cultivos anuales, se considera ampliamente que la bioenergía de cultivos perennes dedicados tiene menores emisiones de GEI durante su ciclo de vida y otros cobeneficios ambientales (Rowe et al., 2009; Creutzig et al., 2015). Los cultivos perennes como el Miscanthus y los sauces y álamos de sotobosque de rotación corta (SRC) tienen bajos requisitos de aporte de nitrógeno (con beneficios para las emisiones de N2O y la calidad del agua), pueden secuestrar carbono del suelo debido a la labranza reducida y la mayor asignación de biomasa subterránea, y pueden ser económicamente viables en tierras marginales y degradadas, minimizando así la competencia con otras actividades agrícolas y evitando los efectos del iLUC (Hudiburg et al., 2015; Carvalho et al., 2017). Con respecto al cultivo perenne de caña de azúcar, se pueden lograr grandes ahorros de GEI debido a la alta productividad del cultivo y al uso de residuos para la cogeneración de electricidad, mientras que el cambio reciente a la cosecha mecanizada sin quema en Brasil también debería aumentar el potencial de carbono del suelo. secuestro (Silva‐Olaya et al., 2017). Sin embargo, los impactos a nivel de sitio del cultivo de cultivos perennes en el almacenamiento de carbono del ecosistema (resultante de la dLUC) varían geográficamente, dependiendo del tipo de suelo y el clima (Field et al., 2016). Whitaker et al. 2018, pág. 151.
  117. ^ "En la prisa por implementar estrategias de mitigación del cambio climático, no se evaluó rigurosamente la ' neutralidad de carbono ' de la bioenergía. A medida que más estudios comenzaron a incluir la evaluación de los impactos de la dLUC y la iLUC, se dañó la credibilidad de la bioenergía de primera generación como una fuente de energía renovable y ambientalmente sostenible. En los últimos años, ha surgido una comprensión más matizada de los beneficios y riesgos ambientales de la bioenergía, y ha quedado claro que los cultivos bioenergéticos perennes tienen un potencial mucho mayor para generar ahorros significativos de GEI que los cultivos convencionales que se cultivan actualmente para la producción de biocombustibles en todo el mundo (por ejemplo, maíz, aceite de palma y colza). Además, los umbrales de ahorro de GEI cada vez más estrictos para los biocombustibles y la bioenergía que se están introduciendo en Europa (Council Corrigendum 2016/0382(COD)) y los EE. UU. (110.º Congreso de los Estados Unidos, 2007) están brindando un mayor impulso para esta transición a los cultivos bioenergéticos perennes". Whitaker et al. 2018, pág. 160.

Notas a pie de página abreviadas

  1. ^ ab Nsanganwimana et al. 2014, pág. 125.
  2. ^ Lackowski 2019.
  3. ^ Nuevas Granjas Energéticas 2021.
  4. ^ ab Nsanganwimana et al. 2014, pág. 130.
  5. ^ McCalmont y col. 2017, pág. 503.
  6. ^ Miguez et al. 2011, pág. 516.
  7. ^ Heaton, Hartzler y Barnhart 2010, pág. 2.
  8. ^ IPCC 2019b, págs. 4.34 – 4.41.
  9. ^ Investigación forestal 2019, págs. 69–71.
  10. ^ McCalmont y col. 2017, pág. 497.
  11. ^ Roncucci y col. 2015, pág. 1004.
  12. ^ Shepherd y otros. 2020, pág. 295.
  13. ^ Proyecciones de la oferta y la demanda mundial de bioenergía 2014, pág. 9, cuadro 2.
  14. ^ Proyecciones de la oferta y la demanda mundial de bioenergía 2014, pág. 8.
  15. ^ MAGIA DE LA UE 2021.
  16. ^ Hoja de cálculo EU MAGIC 2021.
  17. ^ Nsanganwimana y otros. 2014, pág. 124.
  18. ^ Zhang y otros. 2020.
  19. ^ Clifton-Brown, Breuer y Jones 2007, págs. 2296–2297.
  20. ^ Yost et al. 2017, págs. 684, 688.
  21. ^ Nsanganwimana y otros. 2014, pág. 126.
  22. ^ ab Nsanganwimana et al. 2014, pág. 128.
  23. ^ Nsanganwimana y otros. 2014, pág. 129.
  24. ^ ab Nsanganwimana et al. 2014, pág. 131.
  25. ^ Clifton-Brown y otros. 2017, pág. 2.
  26. ^ Smil 2015, pág. 211, recuadro 7.1.
  27. ^ Smil 2015, pág. 170.
  28. ^ Smil 2015, p. 2095 (ubicación del Kindle).
  29. ^ Smil 2015, pág. 91.
  30. ^Ab Smil 2015, pág. 89.
  31. ^ Smil 2015, pág. 228.
  32. ^Ab Smil 2015, pág. 227.
  33. ^ Smil 2015, pág. 90.
  34. ^ Smil 2015, pág. 229.
  35. ^ Smil 2015, págs. 80, 89.
  36. ^Ab Smil 2015, pág. 85.
  37. ^ Smil 2015, pág. 86.
  38. ^ Schwarz 1993, pág. 413.
  39. ^ Flores et al. 2012, pág. 831.
  40. ^ Ghose 2011, pág. 263.
  41. ^ Véase, por ejemplo, la estimación de 0,60 W/m2 para el rendimiento de 10 t/ha que se indica más arriba. El cálculo es el siguiente: rendimiento (t/ha) multiplicado por el contenido de energía (GJ/t) dividido por los segundos en un año (31 556 926) multiplicado por el número de metros cuadrados en una hectárea (10 000).
  42. ^ van den Broek 1996, pág. 271.
  43. ^ Edo, Mar (marzo de 2021). "Conversión de residuos en energía y aceptación social: Planta de conversión de residuos en energía de Copenhill en Copenhague" (PDF) . IEA Bioenergy .
  44. ^ Milner y otros. 2016, pág. 320.
  45. ^ Clifton‐Brown, Breuer y Jones 2007, pág. 2297.
  46. ^ Agostini, Gregory y Richter 2015, pág. 1058, fig. 1.
  47. ^ Zang y col. 2017, pág. 262, 269.
  48. ^ Dondini y col. 2009, págs. 414, 419–420.
  49. ^ Poeplau y Don 2014, pág. 335.
  50. ^ Harris, Spake y Taylor 2015, pág. 31.
  51. ^ Felten y Emmerling 2012, pág. 661.
  52. ^ Nunes, Matías y Catalão 2017, p. 27.
  53. ^ ab Bridgeman et al. 2010, pág. 845.
  54. ^ Huisman 2001, pág. 2098.
  55. ^ Salvaje 2015, pág. 72.
  56. ^ Smil 2015, pág. 13.
  57. ^ abcd Beneficios de la torrefacción.
  58. ^ Wild y Visser 2018, pág. 13.
  59. ^Ab Wild 2015, pág. 73.
  60. ^ Li y otros. 2018, pág. 181.
  61. ^ Bridgeman y otros. 2010, pág. 3912.
  62. ^ Ndibe y otros, 2015, pág. 177.
  63. ^ Cremers et al. 2015, pág. 11.
  64. ^ Wild y Visser 2018, pág. 17.
  65. ^ Ndibe y otros, 2015, pág. 189.
  66. ^ Ren y otros. 2017, pág. 38.
  67. ^ Johansen y otros, 2011, pág. B.
  68. ^ Ren y otros. 2017, pág. 45.
  69. ^ Kambo y Dutta 2015, pág. 752.
  70. ^ Li y otros. 2018, pág. 182.
  71. ^ Ribeiro y col. 2018, págs.12, 13.
  72. ^ abZang et al. 2017, pág. 269, fig. 6.
  73. ^ Agostini, Gregory y Richter 2015, pág. 1068.
  74. ^ Anderson-Teixeira et al. 2012, págs. 2039-2040.
  75. ^ Poeplau y Don 2014, pág. 327.
  76. ^ Felten y Emmerling 2011, pág. 167.
  77. ^ Lewandowski y otros. 2016, pág. 2.
  78. ^ McCalmont y col. 2017, pág. 489.
  79. ^ Whitaker y col. 2018, pág. 160.
  80. ^ Wilson y Heaton 2013.
  81. ^ Caslin, Finnan y Easson 2010.

Bibliografía

Enlaces externos