Labranza cero y cultivos para bio-combustibles

“Estados Unidos es adicto al petróleo” reconoció el Presidente George W. Bush en su discurso inaugural de las sesiones parlamentarias en el 2006.  Y, no es un problema exclusivo de los EE.UU., ni tampoco la adicción es solo al petróleo. Petróleo, carbón y gas natural son las reservas fósiles que activan nuestro planeta, pero ahora el centro de atención está en la biomasaDefinición Masa de materia orgánica de origen biológico no fósil que puede explotarse con fines energéticos. Referencias y recursos en línea acreditados http://www1.eere.energy.gov/biomass La Oficina de Eficiencia de Energía y Energía Renovable del Departamento de Energía de los EE.UU. tiene un Programa de Biomasa que trabaja con la industria, las instituciones académicas y los Laboratorios Nacionales de los EE.UU. en investigación sobre materias primas para biomasa y tecnologías de conversión. El objetivo es obtener biocombustibles, bioproductos y bioenergía competitivos en cuanto a costos y de alto rendimiento. de cultivos para proporcionar una fuente alternativa significativa de energía y materiales.

La labranza ceroDefinición También conocida como labranza de conservación o labranza cero, es una forma de sembrar cultivos de un año a otro sin perturbar el suelo a través de la labranza, es decir la labranza del suelo que habitualmente se realiza con implementos impulsados por tractores. Referencias y recursos en línea acreditados http://www.no-till.com/ Portal para obtener información en línea sobre la agricultura con labranza cero. y el paraquat cumplen una función vital en la producción de suficiente biomasa al mismo tiempo que sustentan la producción de alimentos y protegen el medio ambiente.

En la actualidad, los biocombustibles se elaboran a partir de partes de cultivos que de lo contrario se cosecharían para elaborar alimentos, por ejemplo los cereales. Esto lleva a dos problemas:

1. No hay suficiente combustible
2. Potencialmente no hay suficiente alimento

El rinde del combustible – biodieselDefinición Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de aceites vegetales o grasas animales para utilizar en motores diesel. Hace referencia al combustible puro antes de mezclarse con el combustible diesel o gasoil. Las mezclas de biodiesel se denominan "BXX", las "XX" representan el porcentaje de biodiesel que contiene la mezcla (es decir: B20 es 20% biodiesel, 80% diesel de petróleo o gasoil). Referencias y recursos en línea acreditados http://www.eere.energy.gov/afdc/fuels/biodiesel.html La Oficina de Eficiencia de Energía y Energía Renovable del Departamento de Energía de los EE.UU. tiene un Centro de Datos de Vehículos Avanzados y Combustibles Alternativos con información clave sobre todos los biocombustibles. o bioetanol – a partir de los aceites o del almidón que se encuentra en las semillas es relativamente bajo. Con la motivación económica y ambiental para una mayor producción de cultivos para biocombustibleDefinición Cultivos utilizados para la producción de biocombustibles. En la actualidad, los cultivos alimenticios como el maíz, la colza, la canola y la soja se usan para la producción de biocombustibles. En Brasil, se extrae etanol directamente de la caña de azúcar. India promociona la plantación de Jatropha curcas para la producción de biodiesel. La palma aceitera es otra fuente de biocombustible. Las algas productoras de biocombustible se pueden cultivar en estanques salobres en forma conjunta con plantas generadoras de carbono a fin de capturar sus emisiones de CO2. Los cultivos para biodiesel preferentemente deben apuntar a la tierra menos favorable para los cultivos alimenticios como las tierras marginales, las tierras afectadas por la sal, baldíos, etc. a fin de evitar la competencia no garantizada con la producción de alimentos. Referencias y recursos en línea acreditados http://www.epobio.net/epobio.htm EPOBIO era un proyecto que involucraba a un consorcio de socios académicos e industriales de Europa y los EE.UU. que tenía como objetivo la identificación de áreas para seguir invirtiendo en investigación en biología de plantas a fin de avanzar en el uso de cultivos como materias primas para biocombustibles y otros bioproductos., en el futuro, pueden llegar a ocupar tierras valiosas que deberían usarse para cultivar alimentos, en especial en los países pobres del Tercer Mundo. Ya en las noticias se presentó recientemente el problema del aumento del precio de las tortillas, un alimento principal para los pobres en México. Esto se debió al mayor precio del maíz en los EE.UU., impulsado por la demanda de etanol.

A fin de abordar tanto las cuestiones relacionadas con el combustibles como con los alimentos, sería mucho más atractivo emplear partes que no se cosechan como el rastrojo del maíz o la paja del trigo para la producción de biocombustibles.  Sin embargo, como se explorará en este artículo, esto tendrá consecuencias ambientales potencialmente graves si no se realizan cambios apropiados en la práctica agrícola.

¿Qué son los biocombustibles?

Una variedad de materiales vegetales, técnicamente denominados ‘biomasa’, se puede aplastar, cocinar y fermentar para obtener biocombustibles... El biodiesel es producto de los aceites vegetales derivados de la soja, el girasol, la colza, la palma, el coco y otras fuentes más exóticas como las semillas de jatrofa.  El bioetanol, proviene de la fermentación del maíz, la remolacha azucarera y la caña de azúcar, el mijo perenne y el trigo, al igual que otra materia vegetal “celulósica”.

El uso de etanol supera ampliamente el uso de biodiesel en el mundo, ya que el etanol tiene mercados e infraestructura más maduros.  En los EE.UU., donde se lo alimenta principalmente con maíz, se ha mezclado etanol con nafta o gasolina durante muchos años.

El gran aporte de energía de los combustibles fósiles para la fabricación y el transporte al mercado actualmente debilita la promesa de etanol a base de maíz de los EE.UU. como una solución para el calentamiento global y la seguridad de la energía.  Muchos esquemas para instalar la producción de etanol de hecho dependen de la energía del carbón y del diesel para operar las plantas de etanol.  Por otro lado, el etanol fabricado en Brasil a partir de la caña de azúcar se encuentra en un proceso eficiente perfeccionado desde las crisis petroleras de la década del ’70 y reduce las emisiones de gas de efecto invernadero en un 80%. 

El biodiesel en general sigue siendo más eficiente como combustible y sus emisiones son menos intensas que las del etanol.   Los estudios muestran que el biodiesel en general es aproximadamente cuatro veces tan eficiente como el diesel extraído del petróleo cuando se consideran todos los insumos energéticos, el consumo de combustible y la captación de carbono de las plantas.  El etanol es aproximadamente dos veces tan eficiente.

La producción y el uso de biodiesel no solo da como resultado una reducción en las emisiones de dióxido de carbono, sino que, a diferencia del diesel extraído del petróleo, también evita las emisiones de plomo, azufre o aromáticos tóxicos como benceno, tolueno y xileno. En Europa, donde la tecnología diesel está más avanzada y difundida, el biodiesel en la actualidad tiene más potencial para el transporte comercial y civil que en los EE.UU.  La producción de biodiesel en Europa supera ampliamente la producción en los EE.UU. La facilidad con que el biodiesel se puede mezclar con el petrodiesel convencional es tal vez su mejor punto de venta.  Los vehículos con motores diesel convencionales pueden funcionar con mezclas del 20% sin necesidad de modificaciones.

Dentro de la próxima década aproximadamente, se espera que la paja de los cereales y el rastrojo del maíz realicen una importante contribución a la producción de biocombustibles.  En la actualidad, los cereales y otras fuentes de almidón y azúcares se usan para elaborar bioetanol de ‘primera generación’.  Pronto, se implementará la tecnología de proceso para elaborar biocombustibles de ‘segunda generación’, a partir de la celulosa que contiene el rastrojo y la paja en ‘biorefinerías’.

Manejo de cultivos para biocombustibles

Si bien la paja y el rastrojo se ven como fuentes potencialmente atractivas de biocombustibles de segunda generación,lejos de ser materiales de desecho, los restos de los cultivos cumplen una función esencial en el mantenimiento o mejoramiento de la calidad del suelo.  Las raíces incorporan materia orgánica a los suelos, pero la paja y el rastrojo o los restos de la cosecha – a veces denominados ‘desechos’- también son importantes. Se debe tener cuidado de no cosecharlos en exceso para producir biocombustibles. El manejo de los desechos es parte importante de la agricultura de conservación - que apunta a una producción rentable de cultivos mientras se protege al mismo tiempo el suelo y el agua y se aumenta la biodiversidad. El rastrojo y la paja, que es mejor picar y desparramar en forma pareja sobre el campo, protegen de la erosión causada por la lluvia y el viento, proporcionan un hábitat para la vida silvestre y, en última instancia, ayudan a mantener los niveles de materia orgánica en el suelo.

Las técnicas de labranza cero, en las cuales se siembran los cultivos en rastrojos sin labranza, son la forma ideal para establecer cultivos en la agricultura de conservación. La labranza cero introdujo por primera vez el uso de paraquat como herbicida de quema no selectivoDefinición Producto químico utilizado para la eliminación de todos los tipos de malas hierbas (gramíneas anuales y perennes y malas hierbas de hoja ancha) Referencias y recursos en línea acreditados http://www.weeds.iastate.edu/ Valiosa fuente de información contemporánea sobre herbicidas y malas hierbas de Iowa State University. para controlar las malas hierbas que ya no quedaban enterradas al arar. Si bien el glifosato se ha establecido como un herbicida no selectivo alternativo, el paraquat posee ventajas cuando resulta importante una rápida acción en climas más fríos y resistencia a la lluvia.  El uso de paraquat también es parte importante de las estrategias de manejo de la resistencia ya que el glifosato sucumbe a la resistencia de las malas hierbas.

Recientemente, el Departamento de Agricultura y el Departamento de Energía de los EE.UU. (USDA y DOE, respectivamente por sus siglas en inglés) presentaron informes sobre los trabajos de evaluación de la factibilidad de cumplir con los objetivos de reemplazar el petróleo, el carbón y el gas natural por biomasa(ref 1) Para el año 2030, se prevé el reemplazo del 30% de la demanda de petróleo del país por biocombustibles.

A fin de alcanzar este objetivo, se considera que se necesitan más de mil millones de toneladas de materia prima de biomasa por año todos los años.  Esto debe coincidir no solo con la satisfacción de la necesidad de alimento, forraje para animales y fibra, sino que también debe ser compatible con el mantenimiento de la calidad del suelo y la productividad.

Se necesitan algunas presunciones sobre los avances técnicos, pero para el año 2030 más de 350 millones de toneladas de biomasa podrían provenir de la forestación y de casi mil millones de toneladas de tierras destinadas a la agricultura.

El desglose de donde podrían provenir estos miles de millones de toneladas se muestra en el gráfico opuesto e incluye 430 millones de toneladas de restos de cultivos de los campos, principalmente el rastrojo del maíz.

Las presunciones incluyen: aumentos del rinde de acuerdo con las tendencias actuales, mejoras en la tecnología de cosecha para permitir una mayor recuperación del rastrojo y otras pajas y el manejo de toda la tierra de cultivo con métodos de labranza cero. 

El USDA y el DOE reconocen que convertir todas las tierras de cultivo a labranza cero puede ser poco realista, pero, sin embargo, señalan que un mercado fuerte para la bioenergía podría ser un fuerte impulso para grandes aumentos en la cantidad de hectáreas con labranza cero que resultan claves para alcanzar los objetivos. 

La importancia de aumentar la superficie de tierras de cultivo con labranza cero y reconocer esto en la política se nota en el proyecto de ley 2007 para la agricultura y la energía (2007 Farm Bill Theme Paper Agriculture and Energy(ref 2):

“Existe una significativa oportunidad para obtener ganancias económicas y ambientales inmediatas a través de actividades que fomenten la conservación de la energía ... Entre las medidas se incluye: La duplicación de las hectáreas con labranza cero (de 25 a 50 millones de hectáreas), lo cual ahorraría 821 millones de litros (217 millones de galones) de gasoil (combustible diesel) y $500 millones por año; ……”
¿Por qué la labranza cero es tan importante para la industria de biocombustibles de rápido desarrollo y cómo puede ayudar el paraquat? Esta artículo continúa observando el potencial de los biocombustibles, los problemas involucrados y las soluciones ofrecidas por la labranza cero y el paraquat.

El potencial de los biocombustibles

Las reservas de petróleo estimadas conocidas durarían unos 40 años si se las continua utilizando al ritmo actual, las de gas y carbón durarían más, pero la demanda energética está en crecimiento (ref 3):

• En el año 2007, se usan más de 20 millones de barriles de petróleo por día en los EE.UU.  La UE usa 15 millones de barriles por día.  Comparen estas cifras con el consumo actual de China de tan solo 6 millones de barriles por día y de India con 2 millones y piensen con qué rapidez están creciendo las economías de estos vastos países.
• Observen un mapa con la ubicación de las principales reservas de combustibles fósiles y vean que tal vez más de dos tercios están ubicadas en regiones políticamente inestables.
• Sientan las temperaturas más cálidas que la mayoría de los meteorólogos creen que están vinculadas con las emisiones de gas del efecto invernadero y noten que la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado un 25% en 50 años y que se duplicará hacia fines del siglo.

No es sorpresa que los precios de los combustibles estén en aumento y existe interés e inversiones en rápido crecimiento en bioetanol, biodiesel, biopolímeros y otros productos no alimenticios a partir de cultivos.   A corto plazo, los EE.UU. apuntan a obtener una producción anual de 28,4 mil millones de litros (7,5 mil millones de galones) de bioetanol para el año 2012 (ref 2) y la UE apunta a que el 5,75% de los combustibles para el transporte terrestre provenga de biorenovables para el año 2010(ref 4).

La idea de los biocombustibles no es nueva.  El motor diesel se diseñó originalmente para funcionar con aceites ‘vegetales’, en principio se lo utilizaba con aceite de maní y Henry Ford llamó al etanol “el combustible del futuro”.  Sin embargo, hace pocos años que el bioetanol y el biodiesel han avanzado.  Brasil fue uno de los primeros líderes con su inversión en el programa Proalcool para producir etanol a partir de la caña de azúcar en 1975.  En el año 2005, los EE.UU. produjeron 15 mil millones de litros (4 mil millones de galones) de etanol a partir del maíz, lo cual representa el 14% de toda la producción interna de maíz (ref 2). En Europa el bioetanol se fabrica a partir del trigo y la remolacha azucarera, en la actualidad en volúmenes mucho menores que en los EE.UU. o en Brasil.  El biodiesel se elabora a partir de oleaginosas.  En los EE.UU., la soja es la materia prima y en Europa se usa principalmente la colza (canola).

La fotosíntesis captura la energía solar en 57 mil millones de toneladas de nuevo material vegetal en la tierra cada año (ref 5). La humanidad utiliza aproximadamente 4 mil millones de toneladas provenientes de la actividad agrícola y 7,5 mil millones de toneladas provenientes de la actividad forestal por año.  El resto, por supuesto, es esencial para mantener los ecosistemas del planeta.

El mayor potencial de producción del biodiesel proviene de las oleaginosas tropicales, en especial la (Elaeis guineensis) en Malasia e Indonesia, y la (Jatropha curcas) en India. No solo se planea cultivar grandes áreas de estos cultivos tropicales perennesDefinición Malas hierbas que vuelven a salir todos los años. Algunas mueren en el invierno pero sus raíces permanecen vivas y vuelven a aparecer en la primavera, algunas no mueren y aumentan de tamaño y altura en la próxima temporada. Referencias y recursos en línea acreditados http://iws.ucdavis.edu/ La Sociedad Internacional de Ciencias de las Malas Hierbas (International Weed Science Society) representa a las asociaciones individuales en todo el mundo. Se citan los detalles de estas asociaciones regionales., sino que el sol intenso y la abundante agua permiten una alta productividad.

Se pronostica que la demanda mundial de alimentos se duplicará para el año 2050 y mucha más gente querrá comer carne.  La energía alimenticia presente en la carne vacuna, por ejemplo, requiere hasta ocho veces más tierra para cultivos que un equivalente con dieta vegetariana. Por lo tanto, más que nunca, la presión lleva a aumentar la productividad agrícola y a usarla con sabiduría.  La protección del suelo resulta esencial para la producción agrícola sustentable.

Problemas del biocombustible

El bioetanol y el biodiesel disponibles en la actualidad son biocombustibles de ‘primera generación’, elaborados a partir del almidón o del aceite (triglicéridos) que las plantas almacenan en las semillas o la sacarosa almacenada en las raíces o caña.  La investigación ahora se centra en mejorar los procesos químicos y biológicos necesarios para elaborar biocombustibles de ‘segunda generación’ a partir de los materiales más abundantes que usan las plantas como estructura, como los que se encuentran por ejemplo en el rastrojo del maíz y la paja del trigo, en particular la celulosa.

Existen tres áreas problemáticas clave relacionadas con los biocombustibles de primera generación:

1. Primero, simplemente no hay suficiente tierra disponible.  Se ha calculado que si todo el grano de maíz de los EE.UU. fuera utilizado en la producción de bioetanol y todos los porotos de soja fueran utilizados para la producción de biodiesel entonces esto solo alcanzaría para satisfacer el 12% de la demanda actual de nafta (gasolina) de los EE.UU. y el 6% de la demanda actual de gasoil (diesel) (ref 6).  El uso de celulosa proveniente de la paja y el rastrojo que dejan los cultivos de granos que se trabajan con labranza cero contribuiría a un suministro de materias primas mucho mayor y más sustentable.
2. Segundo, se utilizan grandes cantidades de energía en la producción de biocombustibles a partir de almidón, sacarosa o aceite, en especial en la fabricación de bioetanol.  Los tractores y cosechadoras consumen combustible diesel fósil (gasoil), la producción de fertilizante con nitrógeno requiere energía y cantidades sustanciales de calor y energía se usan en las refinerías de etanol.  La labranza cero puede aumentar la contribución de energía neta de la biomasa mediante la reducción de la energía que se utiliza en la producción de cultivos.
3. Tercero, estas actividades y procesos que consumen energía también liberan dióxido de carbono.  Pocas personas se dan cuenta de que los combustibles utilizados para el transporte son una contribución menor a las emisiones de gas de efecto invernadero que la agricultura o la deforestación, es decir, la quema de residuos (ver el cuadro de abajo) (ref 7). Limpiar los bosques para cultivar palma aceitera para producir biodiesel no es sustentable y esta fue una de las razones que impulsó la formación de la Mesa Redonda sobre Aceite de Palma Sustentable en el Sudeste Asiático.  La labranza cero puede reducir las emisiones de gas de efecto invernadero al utilizar menos combustible, pero resulta crucial la formación de materia orgánica del suelo para secuestrar dióxido de carbono.

Sin embargo, la agricultura, tiene la oportunidad de cumplir una función fundamental en el suministro de biomasa para energía y en la reducción de las emisiones de gas de efecto invernadero.  La ‘biomasa celulósica’ proveniente de la paja y el rastrojo para los biocombustibles de segunda generación será una materia prima mucho más abundante.  Dentro de la próxima década, los métodos agrícolas innovadores conjuntamente con las tecnologías mejoradas de los procesos químicos y biológicos harán que la biomasa sea más positiva en la contribución de energía neta y reducirán sustancialmente las emisiones de dióxido de carbono.  La agricultura con labranza cero, con el uso de herbicidas no selectivos como el paraquat para el control de las malas hierbas, formará la plataforma para el éxito a través de un suministro sustentable de biomasa.

Beneficios de la labranza cero

La agricultura con labranza cero que se viene desarrollando desde la introducción del paraquat hace más de 40 años hizo posible el control de las malas hierbas sin arar.  En la siguiente tabla se citan los muchos beneficios de la labranza cero.  Existen soluciones prácticas para los pocos inconvenientes que surgen, pero la habilidad y la apreciación de las necesidades del suelo son vitales para la labranza cero exitosa.

Resumen de los beneficios e inconvenientes habitualmente asociados con la labranza cero

En todo el mundo hay más de 90 millones de ha de tierras de cultivo con labranza cero, la mayoría en el continente americano (ref 8).

De los 32.4 millones de ha (80 millones de acres) de maíz cultivados en los EE.UU. en el año 2004, en el 20% se empleaba labranza cero y otro 18% eran caballetes o caballones - o cubierta vegetal (mulch)- labrados en la tierra donde no se cree factible la labranza cero, pero donde muchos de los beneficios de la labranza cero aún se pueden lograr. Alrededor del 15% de los 30.4 millones de hectáreas de granos pequeños como el trigo (75 millones de acres) eran áreas con labranza cero.

Más soja se cultiva con métodos de labranza cero en los EE.UU. (38% de aproximadamente 30 millones de hectáreas o 76 millones de acres o 47% bajo todas las técnicas de labranza de conservación), pero la soja deja menos residuos que el maíz.  Sin embargo, los programas de genética están en la búsqueda de soja con mayor biomasa (ref 1).

Soluciones con labranza cero: 1. Provisión de biomasa sustentable

¿Cuánta biomasa se puede extraer de los maizales sin comprometer los beneficios de dejar una cubierta de rastrojo sobre el suelo?

La respuesta depende de muchos factores incluso del nivel de rinde de los cultivos, el clima, la topografía, el tipo de suelo y el manejo del suelo.  El Índice de Condicionamiento del Suelo (SCI, por su sigla en inglés) es una herramientas para predecir los efectos cualitativos de la práctica agrícola sobre los niveles de materia orgánica del suelo:  ¿permanecerán estables, aumentarán o disminuirán bajo circunstancias particulares?  En el Manual Nacional de Agronomía del Servicio Nacional de Conservación de Recursos (NRCS, por su sigla en inglés) del Departamento de Agricultura de los EE.UU. se incluyen ejemplos trabajados (ref 10).

Se ha demostrado que los desechos en la superficie son menos importantes en la labranza cero (ref 11) Existen algunas razones para esto, pero cuando el suelo no esta perturbado, hay menos susceptibilidad a la erosión.  Períodos más prolongados con labranza cero ofrecen mayor oportunidad para que aumenten los niveles de materia orgánica y para que mejore la estructura y la estabilidad del suelo.

Se ha intentado estimar la cantidad de biomasa residual de cultivos que puede retirarse en forma sustentable (ref 12).  Se usan metodologías basadas en la Ecuación Universal Revisada de Pérdida Suelo (RUSLE, por su sigla en inglés) y la Ecuación de Erosión del Suelo (WEQ, por su sigla en inglés) para asegurar que la cantidad de pérdida de suelo a causa del viento y lluvia no exceda un límite tolerable.  Se llegó al cálculo de los niveles sustentables de remoción en el informe del USDA/DOE sobre el logro de los objetivos de los EE.UU. para el uso de biomasa (ref 1).

El uso de paraquat para el control de las malas hierbas también ayuda.  El paraquat no se traslada en las plantas, por lo tanto solo se destruye el crecimiento de los brotes que estuvieron en contacto con la pulverización y las raíces permanecen intactas durante algún tiempo.  Esto proporciona un efecto de anclaje para el suelo.  De manera similar, porque el paraquat se inactiva por la extremadamente fuerte adsorción que se produce inmediatamente al contacto con el suelo, no tiene efecto residual.  Por lo tanto, los nuevos brotes de germinación no se ven afectados.  Una flora de malas hierbas naturalmente regenerada y manejada proporciona una cubierta vegetal al suelo que cumple una función similar a los restos de cultivos desparramados en el campo.

Existen alternativas en los casos en que la remoción de restos de cultivos parecería no sustentable (ref 13) Entre estas alternativas se incluye la plantación de cultivos de coberturaDefinición Los cultivos de cobertura son plantas que se plantan principalmente para no ser cosechadas para la alimentación sino que sirven para el control de la erosión del suelo, el control de las malas hierbas y el mejoramiento de la calidad del suelo. Por lo general se ara o labra la tierra que está abajo antes de plantar el próximo cultivo alimenticio, en cuyos casos el "cultivo de cobertura" se utiliza como una enmienda del suelo y es sinónimo de "cultivo para abono verde." Referencias y recursos en línea acreditados http://attra.ncat.org/attra-pub/covercrop.html ATTRA es el Centro Nacional de los EE.UU. para el Centro de Información sobre la Agricultura Sustentable de Tecnología Apropiada. entre los cultivos principales en rotaciones arables o la plantación de cultivos energéticos perennes dedicados como el mijo perenne (Panicum virgatum) o Miscanthus (Miscanthus giganteus).  El paraquat ya cuenta con usos bien establecidos en el manejo y la desecación de cultivos de cobertura.  Los cultivos energéticos perennes por lo general son especies leñosas.  En los cultivos perennes, el paraquat resulta ideal para el control de malas hierbas de amplio espectro porque no puede penetrar la corteza ni tiene ningún tipo de actividad residual en el suelo.  Cualquier pequeña cantidad de producto pulverizado que entre en contacto con las hojas no es importante porque el paraquat, a diferencia del glifosato, no es un herbicida sistémico.

Soluciones con labranza cero: 2. Aumento de la contribución neta de energía de la biomasa

Se necesita energía para cultivar biomasa y luego transportarla y procesarla.  Un análisis sobre los insumos energéticos para la agricultura necesarios para el cultivo de maíz para la producción de bioetanol y soja para obtener biodiesel señala la importancia de dos insumos:  combustible diesel (gasoil) y fertilizante nitrogenado (ref 6).

La soja tiene la ventaja de que como legumbre, recibe poco fertilizante nitrogenado o nada, haciendo que el biodiesel sea significativamente más positivo en cuanto a la energía que el bioetanol.

Sin embargo, en toda la rotación, el consumo de diesel es lejos el mayor gasto en el balance energético.
En este análisis no se tuvieron en cuenta las prácticas agronómicas específicas.  Está claro que más operaciones de campo quemarán más diesel.  Existen muchos otros factores, entre estos el tipo y el estado del suelo, la profundidad del arado, la potencia de los tractores, etc.  Un desglose del uso de combustible en diversos sistemas de labranza en Illinois mostró que, si bien algunas ganancias por un uso menor de combustible en la labranza cero se recuperan con un mayor uso de combustible para plantar y pulverizar, el maíz con labranza cero usó un 14% menos de combustible, y la soja con labranza cero usó un 49% menos de combustible (ref 14).

Combustible empleado para el cultivo de maíz y soja en Illinois con sistemas convencionales y de labranza cero (ref 14)

Otros análisis han sugerido ahorros de combustible aún mayores en la labranza cero.  Por ejemplo, el Proyecto de Ley 2007 para la Agricultura del USDA sobre ‘Energía y Agricultura’ expresa:

“Durante las últimas dos décadas, el NRCS ha ayudado a los agricultores ha adoptar prácticas de labranza cero en casi 25 millones de hectáreas de tierra cultivable. Asumiendo ahorros promedio de 33.13 litros/ha (3.5 galones por acre) en combustible diesel, esto representa un ahorro de 821 millones de litros de combustible diesel por año con ahorros en gastos para los agricultores de aproximadamente $500 millones por año.”

Si bien se deben utilizar herbicidas no selectivos como el paraquat en los sistemas de labranza cero para el control de las malas hierbas y esto requiere la quema de combustible tanto para elaborar el herbicida en sí como para su transporte y pulverización, estos consumos son muy pequeños en comparación con los ahorros obtenidos al no arar o labrar la tierra.

Soluciones con labranza cero: 3. Reducción de las emisiones de gases del efecto invernadero

La cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera está aumentando en forma exponencial.  Las estimaciones varían, pero siempre son miles de millones de toneladas que se suman cada año. En el año 2000, se liberaron aproximadamente 32 mil millones de toneladas – el 77% de todas las emisiones de gas del efecto invernadero según se calculó por sus efectos de calentamiento global (ref 7).

Los otros gases del efecto invernadero significativos son metano (14%), óxido nitroso (8%) e hidrocarburos clorados (1%).  La producción de estos se lleva a cabo en cantidades mucho menores, pero tienen efectos más potentes sobre el calentamiento global que el dióxido de carbono (aproximadamente 20, 300 y varios miles de veces más, respectivamente). 

Aproximadamente el 80% de las emisiones de gas de efecto invernadero provienen del uso de combustibles fósiles.  El resto, junto con la mayoría de las emisiones de metano y óxido nitroso proviene de la agricultura y la quema de madera innecesaria en la deforestación.

Existen dos formas en que la labranza cero puede reducir las emisiones de dióxido de carbono:

• Menor quema de combustible
• Mayor conservación de la materia orgánica

La reducción en el combustible que se emplea en la producción de cultivos obviamente reducirá las emisiones, pero este es un efecto relativamente pequeño comparado con el potencial mejorado de los suelos en la labranza cero para secuestrar carbono en la materia orgánica. 

En Europa (el continente, excluida la ex-URSS), se ha estimado que si toda la tierra de cultivo se dejara de labrar existiría el potencial para secuestrar más de 150 millones de toneladas de dióxido de carbono por año (ref 15).  Además, los ahorros en el consumo de combustible diesel reducirían las emisiones de dióxido de carbono en casi 12 millones de toneladas por año.  Para poner esto en perspectiva, un auto familiar por lo general emite aproximadamente 4 toneladas de dióxido de carbono en un año de viajes.

En los EE.UU., el Consorcio para la Mitigación de los Gases del Efecto Invernadero en el Suelo destinado a la Agricultura (ref 16) (CASMGS por su sigla en inglés, que se pronuncia ‘Chasms’) es una alianza de diez universidades e institutos subvencionada por el gobierno con el desafío de proporcionar

“ … las herramientas y la información necesaria para implementar con éxito programas de secuestro de carbono del suelo de modo tal que podamos disminuir la acumulación de gases del efecto invernadero en la atmósfera, proporcionando al mismo tiempo ingresos e incentivos a los agricultores y mejoras al suelo.  Tales beneficios incluyen una producción agrícola incrementada y estable y una reducción general de la erosión del suelo y la contaminación con agroquímicos y fertilizantes.”

El Consorcio CASMGS estima que los suelos destinados a la agricultura en los EE.UU. tienen el potencial de secuestrar entre 275 y 730 millones de toneladas de dióxido de carbono por año.  Si se introdujera un esquema de intercambio de carbono por el cual las industrias que emiten más contaminantes le paguen a aquellas que emiten menos, entonces la agricultura de los EE.UU. podría beneficiarse de un mercado de secuestro de carbono de $5 mil millones.  La labranza cero sería clave para esto.  La Oficina de Agricultura de Iowa está trabajando para agregar créditos de carbono provenientes de los agricultores de Iowa para vender en la Bolsa del Clima de Chicago en un proyecto piloto (ref 17).

Un aviso de precaución es que los suelos húmedos y compactados pueden fomentar la conversión de fertilizante o fuentes de nitrato del suelo en emisiones nocivas de óxido nitroso (ref 18).  Si bien el tipo de fertilizante influye, la labranza cero se debe realizar bien para evitar tales condiciones adversas.

Los biocombustibles necesitan labranza cero y paraquat

Se espera que la paja de los cereales y el rastrojo del maíz realicen una importante contribución a la producción de biocombustibles.  En la actualidad, el almidón y los azúcares provenientes de los cereales y otras fuentes se usan para elaborar bioetanol de ‘primera generación’.  Tal vez dentro de 10 años, se habrá implementado la tecnología de proceso para elaborar biocombustibles de ‘segunda generación’ en ‘biorefinerías’, a partir de la celulosa que contiene el rastrojo y la paja . Cada vez más se quema la paja para producir energía para obtener calor y electricidad.

Sin embargo, la paja y el rastrojo no son productos de desecho y ya cumplen una función importante en los sistemas de cultivo. El material de los cultivos que se deja en los campos luego de la cosecha ayuda a evitar la erosión, proporciona hábitats para la vida silvestre y aumenta el nivel de materia orgánica en el suelo.

En último término, se incorpora a la materia orgánica que es importante para la estructura, la estabilidad y la productividad del suelo. En el futuro cercano, por lo tanto, existirá un conflicto entre el uso de los restos de cultivos para el manejo del suelo y su recolección como biomasa para producir biocombustibles.

La solución para este dilema es aumentar la cantidad de tierra de cultivo con el sistema de labranza cero.  Se han recomendado grandes aumentos en la superficie con labranza cero en los EE.UU. a fin de cumplir con los requerimientos anualesDefinición Son las malas hierbas que completan su ciclo de vida dentro de una temporada de cultivo o un año. De semilla a floración a semilla antes de que finalice el año. Referencias y recursos en línea acreditados http://iws.ucdavis.edu/ La Sociedad Internacional de Ciencias de las Malas Hierbas (International Weed Science Society) representa a las asociaciones individuales en todo el mundo. Se citan los detalles de estas asociaciones regionales. futuros del país que se calcula que superan los mil millones de toneladas de biomasa.  La labranza cero tiene tres beneficios clave para la producción de biocombustibles: 

1. Los suelos con labranza cero son más estables y menos susceptibles a la erosión permitiendo que se retire más paja,
2. La labranza cero significa que se consume sustancialmente menos combustible en la producción de cultivos, aumentando la contribución de energía neta de los biocombustibles,
3. En parte porque se usa menos combustible, pero mucho más significativamente porque los niveles de materia orgánica del suelo aumentan, los suelos con labranza cero secuestran grandes cantidades de dióxido de carbono – con importantes implicancias para su función como gas de efecto invernadero en el calentamiento global.

Como las malas hierbas no se controlan al arar en la labranza cero, su éxito depende del uso de herbicidas no selectivos como el paraquat.  El paraquat es la mejor elección cuando se necesita una rápida acción y resistencia a la lluvia.  El paraquat no tiene actividad residual en el suelo y contribuye a minimizar la erosión del suelo destruyendo solo el crecimiento de los brotes.  Las raíces quedan intactas y proporcionan un efecto de anclaje.  Además, el paraquat es un componente esencial en la rotación de herbicidas para evitar la resistencia de las malas hierbas.

Referencias

1. Departamento de Agricultura / Departamento de Energía de los EE.UU. (USDA/US DOE) (2005). Biomasa como materia prima para la industria de la bioenergía y los bioproductos: factibilidad técnica de un suministro anual de mil millones de toneladas (Biomass as Feedstock for a Bioenergy and Bioproducts Industry: The Technical Feasibility of a Billion-Ton Annual Supply).
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