Evaluación del potencial energético para las especies de pasto de Arundo donax, Pennisetum purpureum y Pennisetum purpureum x Pennisetum glaucum para tres diferentes cosechas, localizadas en una plantación agroenergética en condiciones de clima Tropical Húmedo de Costa Rica. - Salazar-Zeledón, Estephanía (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2016)
La alta demanda mundial de combustibles fósiles ha dado lugar a problemas de seguridad energética y aumento de emisiones de gases de efecto invernadero, los cuales han provocado el calentamiento global, degradación del ecosistema, contaminación y cambio climático global. Esto ha provocado una estimulación en la investigación para evaluar las fuentes de energía alternativa, que sea sostenible, más limpia y ambientalmente neutral. Existen dos enfoques para la producción de biomasa a partir de cultivos, uno corresponde a plantaciones dendroenergéticas, que son cultivos forestales establecidos a altas densidades para maximizar biomasa por unidad de área, y los cultivos anuales y perennes, los cuales corresponden a cultivos agrícolas para la producción de energía y que pueden persistir durante varios años. Es por esto que el presente proyecto tiene como objetivo evaluar la producción en biomasa, el contenido de humedad, las propiedades energéticas y químicas del primer, segundo y tercer ciclo de corta para tres especies de pastos (Arundo donax, Pennisetum purpureum y Pennisetum purpureum x Pennisetum glaucum) de una plantación agroenergética en condiciones de clima tropical húmedo en Costa Rica. Dichos cultivos se establecieron con espaciamientos de 1 m x 1 m para las plantas y 1 m x fila. Cada tres meses se realizó un muestreo de altura total y cantidad de rebrotes; al mismo tiempo cada seis meses se cosechó completamente para medir producción de biomasa seca (Mg ha-1 ) y analizar química y energéticamente el material. Los resultados mostraron que los rendimientos más altos en producción de biomasa seca fueron para las especies del género Pennisetum, propagadas por tallo, en la cosecha II; con valores de 36 Mg ha-1 en P. purpureum x P. glaucum y 39 Mg ha-1 para P. purpureum, comparadas con la especie A. donax con valores de 6 Mg ha-1. Los valores más altos de poder calórico, se obtuvieron en la cosecha II, para las tres especies; P. purpureum x P. glaucum con 17 855 kJ kg-1, P. purpureum propagado por tallo con 17 624 kJ kg-1, P. purpureum propagado por plántula con 17 363 kJ kg-1 y A.donax con 17 773 kJ kg-1. La mejor calidad de biomasa se presentó en la cosecha II para la especie P. purpureum propagada por tallo, ya que esta biomasa presenta bajas en contenido de humedad (57 %) y cenizas (5,99 %) y además, la especie A. donax es energéticamente diferente a las especies del género Pennisetum, asociado a la baja producción en sus tres cosechas (3 Mg ha-1, 6 Mg ha-1 y 11 Mg ha-1) y características químicas máximas en S (0,20 %, 0,31 % y 0,19 %), Mg (0,27 %, 0,33 % y 0,31 %), N (1,30 %, 1,59 %, 0,93 %), y Mn (150 mg kg-1, 196 mg kg-1 y 243 mg kg-1). Las variables más correlacionadas con el componente 1 son Ca, S, Mg y N con 90 %, la biomasa seca, la relación C/N y Mn con 85 %. ____________________________________________________________________ ABSTRACT The high global demand for fossil fuels has led to problems of energy security and increased greenhouse gas emissions, which have led to global warming, ecosystem degradation, pollution and global climate change. This has led to stimulation in research to evaluate alternative energy sources, which is sustainable, cleaner and environmentally neutral. There are two approaches to the production of biomass from crops, one corresponding to dendroenergic plantations, which are forest plantations established at high stoking to maximize biomass per unit area, and annual and perennial crops, for energy production and can persist several years. This is why the present project aims to evaluate the biomass production, moisture content, energy and chemical properties of the first, second and third cycle of cutting for three pasture species (Arundo donax, Pennisetum purpureum y Pennisetum purpureum x Pennisetum glaucum) of an agroenergy plantation under tropical humid conditions in Costa Rica. These crops were established with spacing of 1m x 1m for plants and 1m x line. Every three months a sampling of total height and number of sprouts was carried out; at the same time every six months was harvested completely to measure dry biomass (Mg ha-1) production and to analyze chemically and energetically the material. The results showed that the highest yields in dry biomass production were for the species of the genus Pennisetum, propagated by stem, in harvest II; with values of 36 Mg ha-1 in P. purpureum x P. glaucum and 39 Mg ha-1 in P. purpureum, compared to the A. donax species with values of 6 Mg ha-1. The caloric value were obtained in harvest II, for the three species; P. purpureum x P. glaucum with 17 855 kJ kg-1, P. purpureum propagated by stem with 17 624 kJ kg-1, P. purpureum propagated by seedling with 17 363 kJ kg-1 and A. donax with 17 773 kJ kg-1. The best quality of biomass was presented in harvest II for the P. purpureum species propagated by stem, since this biomass presents low in moisture content (57 %) and ashes (5,99 %), and the A. donax species is energetically different from the Pennisetum species, associated with low yields in their three harvests (3 Mg ha-1, 6 Mg ha-1 and 11 Mg ha-1) and (0,20 %, 0,31 % and 0,19 %), Mg (0,27 %, 0,33 % and 0,31 %), N (1,30 %, 1,59 %, 0,93 %), and Mn (150 mg kg-1, 196 mg kg-1 and 243 mg kg-1). The most correlated variables with component 1 are Ca, S, Mg and N with 90 %, dry biomass, C / N and Mn with 85 %.
Proyecto de Graduación (Maestría en Ciencias Forestales) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Forestal, 2016.
Keywords: Bioenergía; Especies; Plantaciones; Pastos; Efecto Invernadero; Fuentes de Energía