El pasto varilla se ha arraigado en los suelos del Medio Oeste durante millones de años, pero pronto, este pasto de pradera, apegado a la tierra, podría volar.
por Lauren Quinn, Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Nuevos estudios de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign identifican consideraciones económicas y ambientales que lo convierten en un candidato ideal para combustible de aviación sostenible.
El Gran Desafío del Combustible de Aviación Sostenible comenzó en 2021 con el objetivo de ampliar la producción de SAF a 35 000 millones de galones para 2050, reduciendo a la mitad las emisiones de gases de efecto invernadero. Se prevé que aporte hasta 230 millones de toneladas secas al año, y el pasto varilla es una de las diversas materias primas bioenergéticas cultivadas con fines específicos que podrían contribuir a este desafío.
Esta especie perenne no sólo produce grandes cantidades de biomasa, sino que además puede cosecharse anualmente durante una década o más sin necesidad de plantaciones repetidas, requiere un mínimo de fertilizantes nitrogenados en comparación con el maíz y presta importantes servicios ecosistémicos.
Los científicos lo saben porque llevan décadas estudiando el pasto varilla por su potencial bioenergético. Sin embargo, estudios anteriores utilizaron cultivares de pasto varilla menos productivos, se realizaron en parcelas más pequeñas y menos realistas, o pasaron por alto los fertilizantes necesarios para una productividad óptima.
En dos nuevos estudios, investigadores de la Universidad de Illinois cultivaron cultivares modernos de «energía» a escala de campo en el Medio Oeste para determinar qué cultivares son más rentables y dónde , y cómo se comparan con el maíz en términos de servicios ecosistémicos . Los artículos se publicaron en GCB Bioenergy y Journal of Environmental Quality .
«Todos los datos que nos ayudan a estimar la idoneidad del pasto varilla para el SAF provienen de investigaciones en parcelas pequeñas o de cultivares forrajeros más antiguos. Queríamos evaluar cultivares de pasto varilla de alto rendimiento a mayor escala para obtener una visión más precisa de los beneficios que ofrecen estos nuevos cultivares», afirmó DoKyoung Lee, autor principal de ambos estudios y profesor del Departamento de Ciencias de los Cultivos, de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de la Universidad de Illinois.
El investigador postdoctoral Muhammad Umer Arshad lideró el análisis de la rentabilidad del pasto varilla. El equipo plantó tres cultivares energéticos más recientes (Independence, Liberty y Shawnee) junto con dos cultivares forrajeros (Carthage y Sunburst) en tierras marginales de baja productividad en cuatro estados del Medio Oeste: Illinois, Iowa, Nebraska y Dakota del Sur. También probaron dos dosis de fertilizante nitrogenado: 28 y 56 kilogramos por hectárea; a modo de comparación, el maíz suele recibir alrededor de 200. Tras cinco años de crecimiento, Arshad realizó análisis económicos para calcular los gastos y las ganancias en cada ubicación.
«Nuestros hallazgos demuestran claramente que Independence y Liberty son mucho más rentables que los cultivares forrajeros en todos los sitios, pero la tasa de nitrógeno más rentable varió según la ubicación», afirmó Arshad. «En la mayoría de los casos, 56 kilogramos por hectárea generaron mayores rendimientos, pero en algunos sitios, 28 kilogramos tuvieron un mejor rendimiento».
Si bien Independence y Liberty superaron a los cultivares forrajeros, estos tipos de pasto varilla energético no tuvieron el mismo rendimiento en todos los sitios. Por ejemplo, dependiendo de la dosis de nitrógeno, Independence fue más rentable en la zona de rusticidad 6a de EE. UU., mientras que Liberty mostró los mayores márgenes de ganancia en la zona 5b. Un tipo de forraje, Carthage, fue más rentable en la zona 4b.
«Con estos cultivares de tipo energético, los agricultores pueden aprovechar tierras marginales y obtener beneficios al cabo de dos años», afirmó Arshad. «Nuestros resultados pueden ayudar a los responsables de la toma de decisiones a optimizar las estrategias de insumos para la producción de biomasa y satisfacer la demanda de energía renovable».
Durante la década aproximadamente en que el pasto varilla produce biomasa, también se dedica a brindar servicios ecosistémicos, una situación en la que todos ganan, según el investigador postdoctoral Nictor Namoi, quien dirigió un estudio complementario en parcelas a escala de campo en Illinois.
Namoi evaluó las emisiones de gases de efecto invernadero del suelo (dióxido de carbono y óxido nitroso ) y la lixiviación de nitratos en el pasto varilla Independence durante tres años, y comparó estas métricas con otros campos plantados con maíz continuo bajo manejo sin labranza.
«La industria está intentando abandonar el maíz y optar por cultivos energéticos con un propósito específico, pero con los precios actuales de las materias primas, el pasto varilla no puede competir con el maíz», dijo Namoi. «Entonces, ¿cómo podemos promover su adopción generalizada? Tenemos que considerar los servicios ecosistémicos. La idea de este estudio fue comparar los servicios ecosistémicos de estos dos sistemas de cultivo en igualdad de condiciones».
Las emisiones de óxido nitroso y la lixiviación de nitratos se redujeron significativamente en el pasto varilla en comparación con el maíz, con una reducción del 80 % en la lixiviación de nitratos al tercer año. Namoi afirma que el hallazgo del óxido nitroso es claro: dado que el pasto varilla recibe tan solo 56 kilogramos de fertilizante nitrogenado por hectárea y el maíz 202 kilogramos, hay mucho más nitrógeno disponible en los campos de maíz que puede ser emitido como potente gas de efecto invernadero.
Las emisiones de dióxido de carbono fueron menos evidentes. Después del segundo año, las emisiones de CO₂ fueron más del 50 % superiores en el pasto varilla que en el maíz.
«No me lo esperaba», dijo Namoi. «Pero el pasto varilla tiene mucha más biomasa subterránea, unas cinco veces más que el maíz».
Más raíces significan más respiración, el proceso normal mediante el cual las raíces convierten el oxígeno y la glucosa en energía, con dióxido de carbono como subproducto. Lee afirma haber observado este patrón con el pasto varilla y otros cultivos bioenergéticos, pero sigue convencido de que los beneficios generales del pasto varilla compensan esta deficiencia.
«Para empezar, una mayor biomasa radicular implica un mayor potencial de secuestro de carbono a largo plazo», afirmó. «Cuando medimos la biomasa total del pasto varilla, encontramos unos 10 megagramos de carbono bajo tierra. Eso es enorme».
Namoi añadió que otra ventaja clave del pasto varilla es su capacidad de prosperar en tierras marginales.
«Por definición, las tierras marginales no son rentables para los cultivos comerciales», afirmó. «Por lo tanto, el pasto varilla reduce la competencia con los cultivos alimentarios y aprovecha áreas que de otro modo serían improductivas».
Con los precios de las materias primas y del petróleo en niveles bajos, la demanda de materias primas para bioenergía de cultivo específico es relativamente débil actualmente. Pero todo esto podría cambiar rápidamente a medida que los aranceles impacten las economías globales. Namoi afirma que cuando el mercado esté listo, el pasto varilla también lo estará.
«Nuestra investigación garantiza que podamos incorporar cultivares productivos al sistema de producción SAF una vez que la economía y la tecnología estén listas para la transición», afirmó.
Más información: Muhammad Umer Arshad et al., Análisis económico comparativo entre bioenergía y tipos de forraje de pasto varilla para la producción sostenible de biocombustibles: Un enfoque de análisis envolvente de datos y análisis costo-beneficio, GCB Bioenergy (2025). DOI: 10.1111/gcbb.70020
Nictor Namoi et al., Evaluación a escala de campo de los beneficios del pasto varilla para servicios ecosistémicos bioenergéticos, Journal of Environmental Quality (2025). DOI: 10.1002/jeq2.70025
