Se ha recomendado el uso de hojas de caña de azúcar, conocidas como basura o paja, para producir electricidad y etanol de segunda generación (2G) como un medio para aumentar la generación de bioenergía sin expandir la superficie de cultivo.
por Maria Fernanda Ziegler, FAPESP
Sin embargo, un estudio realizado en Brasil y publicado en la revista BioEnergy Research muestra que quitar la paja en lugar de dejarla en el suelo después de la cosecha podría duplicar la cantidad de fertilizante requerida por las plantaciones de caña de azúcar brasileñas para 2050.
La advertencia proviene de investigadores afiliados a la Facultad de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (ESALQ-USP) y al Laboratorio Nacional de Biorenewables (LNBR) en el Centro Nacional de Investigación de Energía y Materiales (CNPEM) en Campinas, Estado de São Paulo, que llevó a cabo el estudio con el apoyo de la Fundación de Investigación de São Paulo — FAPESP y el Fondo Tecnológico (FUNTEC) administrado por BNDES, el banco nacional de desarrollo.
Los cosechadores de caña de azúcar cortan los tallos en la base, quitan las hojas y cortan los tallos en segmentos. Los tallos se retiran para procesarlos para producir azúcar y etanol. Las hojas se expulsan y se dejan en el suelo, y finalmente se secan para formar una gruesa capa de paja . Esta biomasa es rica en nutrientes y contribuye a la fertilización del suelo , subrayan los autores del estudio.
Por primera vez, calcularon la cantidad de nutrientes retenidos por la paja de caña de azúcar y la cantidad de fertilizante que se necesitaría sin la capa de paja.
«En el estudio, convertimos el valor de los nutrientes en la paja en fertilizante equivalente [nitrógeno, fósforo y potasio, NPK]. Los productores que eliminen esta biomasa tendrán que comprar NPK y usarlo para reponer los nutrientes del suelo . Medimos este valor, que hasta ahora era invisible «, dijo Maurício Cherubin, investigador de ESALQ y primer autor del artículo.
Mantener la paja en el suelo ayuda al ciclo de nutrientes. Los nutrientes del suelo se absorben y almacenan en las hojas, y los nutrientes se devuelven al suelo cuando las hojas mueren y se descomponen, lo que garantiza que pueda comenzar un nuevo ciclo. Quitar la pajita interrumpe este proceso.
«Generar bioenergía al quemar paja significa utilizar un tercio del potencial energético de la caña de azúcar, que es mucho», dijo Cherubin. «Por otro lado, como muestra el estudio, es importante dejar una proporción sustancial de la paja en el suelo para proteger el suelo de la lluvia, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y, sobre todo, mantener el ciclo de nutrientes».
Nutrición del suelo
Los artículos anteriores publicados en BioEnergy Research por el mismo grupo de investigadores presentaron datos sobre los efectos de la eliminación de la paja, como la disminución de la actividad biológica en el suelo, el control de plagas menos eficiente, la compactación más intensa del suelo, el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero y el menor rendimiento de los cultivos.
«El propósito de nuestra investigación ha sido llevar a cabo una revisión exhaustiva de los problemas relacionados con la eliminación de la paja. Algunos productores se han dado cuenta de la importancia de la paja para la productividad porque influye en la protección y nutrición del suelo», dijo Cherubin.
El artículo más reciente informa los resultados de los estudios de campo realizados para medir la pérdida de nutrientes del suelo, los resultados del análisis económico y las proyecciones de escenarios basados en datos de uso de fertilizantes para el centro-oeste, sureste y sur de Brasil de la Asociación Nacional de Fertilizantes (ANDA).
Se discuten cinco escenarios posibles. Las estrategias con menos impactos negativos mantienen las hojas verdes y eliminan las hojas secas, mientras que el escenario más extremo supone la eliminación total de la paja.
Definición de criterios
Según el artículo, la eliminación total de la paja produce un requerimiento anual de fertilizante de 195 kg por hectárea (kg / ha), que cuesta aproximadamente USD $ 90. Esto es el doble de la cantidad de fertilizante utilizado actualmente en las tres regiones anteriores, donde se cultiva la mayor parte de la caña de azúcar de Brasil.
El escenario menos radical, suponiendo que solo se retira moderadamente la paja seca con hojas verdes en el suelo, se requiere un requerimiento de fertilizante de 27 kg / ha que cuesta USD $ 27.
«Como se puede ver, la decisión de dejar o no la paja en el suelo tiene un impacto significativo en el cultivo y en toda la industria. Hoy, cada planta utiliza sus propios criterios para definir cuánto dejar y dónde. Necesitamos movernos «Necesitamos un esfuerzo colectivo para definir los criterios para esta práctica, con todos los beneficios asociados en términos de producción de bioenergía, calidad del suelo y productividad», dijo Cherubin.
Brasil tiene unos 10 millones de hectáreas de tierra bajo caña de azúcar y representa aproximadamente el 40 por ciento de la producción mundial. La mayor parte de la caña de azúcar (92 por ciento) se cultiva en cinco estados: Paraná en el sur, São Paulo y Minas Gerais en el sureste, y Goiás y Mato Grosso do Sul en el centro-oeste de Brasil.
El estudio no compara los costos de los fertilizantes con los precios de la bioenergía generada a partir de la paja de la caña de azúcar. El valor de un kilovatio-hora por hectárea varía con la demanda, la ubicación, la época del año y el clima (estación húmeda versus estación seca).
Uso creciente de fertilizantes
Según el estudio, si la superficie cultivada bajo la caña de azúcar continúa expandiéndose como lo ha hecho durante las últimas tres décadas, el consumo de fertilizantes NPK por parte de los productores de caña de azúcar aumentará un 80 por ciento para 2050. El uso de fertilizantes NPK aumentó en 46,500 toneladas métricas por año entre 1986 y 2016, cuando alcanzó 1,75 millones de toneladas, o el 11,6 por ciento de todos los fertilizantes NPK consumidos en Brasil.
«El uso de paja de caña de azúcar para bioenergía es una gran oportunidad, pero hay ventajas y desventajas. Mejora la eficiencia productiva en un área determinada. Por otro lado, como muestra el estudio, es importante dejar parte de la paja en el suelo «, Dijo Cherubin.
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