Evaluación de alternativas agrícolas con especies de gramíneas perennes para biomasa en tierras marginales

Ciria Ramos, Carlos Sixto (2020). Evaluación de alternativas agrícolas con especies de gramíneas perennes para biomasa en tierras marginales. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.65872.

Description

Title: Evaluación de alternativas agrícolas con especies de gramíneas perennes para biomasa en tierras marginales
Author/s:
  • Ciria Ramos, Carlos Sixto
Contributor/s:
  • Ciria Ciria, Mª Pilar
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2020
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM)
Department: Producción Agraria
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El optimismo sobre el potencial de los biocombustibles como alternativa a los combustibles fósiles era elevado a principios del siglo XXI. Se esperaban beneficios tales como, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, la descarbonización de la electricidad y el calor y un mayor desarrollo de las zonas rurales. Sin embargo, existía una creciente especulación sobre la controvertida contribución de los biocombustibles al aumento de los precios de los alimentos y al uso de agua dulce. Esto planteó cuestiones importantes sobre el uso de tierras arables para cultivos dedicados a la producción de biocombustibles y generó una disyuntiva entre la producción de alimentos o biocombustibles. En este contexto, las tierras marginales se han erigido como la principal alternativa de superficie para la producción de cultivos energéticos. Así pues, los agricultores necesitan encontrar alternativas fiables en zonas agrícolas marginales de secano donde la producción de cultivos alimentarios difícilmente es económicamente sostenible, y en las que el cultivo de gramíneas perennes destinadas a la producción de energía, podría ser una de las mejores alternativas. El objetivo general de este estudio es identificar áreas donde los cultivos alimentarios tradicionales no son económicamente sostenibles debido a restricciones biofísicas, evaluar la introducción de diferentes especies de gramíneas perennes C3 del género Agropyron spp. en tierra arable marginal de secano desde un punto de vista agronómico y, evaluar la viabilidad de la introducción de las citadas especies en zonas marginales de explotaciones agrícolas reales comparando la respuesta de las nuevas especies con el cultivo sembrado tradicionalmente en esas zonas. España tiene una superficie de 9,93 millones de hectáreas (Mha) de tierra cultivable de secano con limitaciones biofísicas y/o económicas, donde el bajo contenido de materia orgánica es la principal limitación. La evaluación de las diferentes alternativas de gramíneas perennes reveló que el agropiro alargado (Agropyron elongatum (Host) Beauv.) obtuvo las mejores producciones de biomasa (4,8 Mg·ha-1·año-1), y una calidad de la biomasa similar al resto de las especies estudiadas. La biomasa obtenida de las especies evaluadas mostró contenidos relativamente altos de cenizas, silicio y elementos alcalinos y poderes caloríficos inferiores entre 16,7 y 18,5 MJ·kg-1 en base seca. Además, agropiro alargado mostró una sensible mejora en el balance económico (156 €·ha-1·año-1), en comparación con el centeno (Secale cereale L.) (145 €·ha-1·año-1), el cultivo tradicional utilizado para la siembra de áreas marginales de una explotación agrícola real. La principal diferencia se obtuvo en la evaluación ambiental donde el agropiro alargado produjo un potencial de calentamiento global de –1.9 Mg CO2 eq·ha-1·año-1 versus 1.6 Mg CO2 eq·ha-1·año-1 obtenido por el centeno. De acuerdo con los resultados obtenidos se concluyó que sería de gran utilidad la implementación de este tipo de cultivo en terrenos marginales. El agropiro alargado es mejor opción que el cultivo tradicional desde el punto de vista ambiental y un poco mejor desde el punto de vista económico. Considerando estos resultados, la búsqueda de incentivos económicos debido a la reducción del CO2 eq. para el cultivo del agropiro alargado en comparación con el centeno es fundamental para mejorar su margen económico y así promover la implantación de este nuevo cultivo en las zonas marginales de las explotaciones agrarias. ----------ABSTRACT---------- The optimism regarding the potential of biofuels as an alternative to fossil fuels was high at the beginning of the 21st century. Benefits, such as greenhouse gases (GHG) emission reduction, heat, electricity de-carbonization, and the development of rural areas, were expected for biofuel use. However, there is speculation regarding the contribution of biofuels to the increase of food prices and the use of freshwater. This raised important issues regarding the use of arable lands for growing crops dedicated to biofuel production and it created a conflict between food /feed and energy alternatives. In this context, marginal lands have revealed as the land available for energy crops production. Indeed, farmers need to find reliable alternatives in rainfed marginal agricultural areas where the production of food crops hardly ever is economically sustainable and the cultivation of perennial grasses for energy feedstock could be one of the most desirable alternatives. The general purpose of this study is to identify areas where traditional food crops are not economically sustainable, as well as, the assessment of the introduction of different cool-season grasses (Agropyron spp.) from an agronomic and energetic point of view under marginal rainfed conditions, in addition to the study of the viability of the introduction of the cited species in marginal areas of real farms. Spain has an extended area of 9.93 million hectares of arable land with biophysical and/or economic constraints under rainfed conditions where the low organic matter content is the principal biophysical constraint. The assessment of the different alternatives of perennial grasses revealed that the tall wheatgrass (Agropyron elongatum (Host) Beauv.) achieved the highest yields (4.8 Mg·ha-1·year-1) and similar biomass quality compared to the rest of the species tested. The biomass obtained from the tested grasses showed relatively high contents of ash, silicon, and alkali elements and the net calorific values ranged between 16.7 and 18.5 MJ·kg−1 db. Moreover, the tall wheatgrass showed a slight enhancement of the profit margin (156 €·ha-1·y-1) from an economic point of view, compared to rye (Secale cereale L.) (145 €·ha-1·y-1), the annual crop sowed traditionally in the marginal area of a real farm. The main difference achieved was in the environmental assessment where tall wheatgrass that produced a Global Warming Potential of –1.9 Mg CO2 eq.·ha-1·y-1 versus 1.6 Mg CO2 eq.·ha-1·y-1 obtained for rye. According to the results achieved it was concluded that it would be very useful the implementation of this type of crop in marginal land. Tall wheatgrass is better option than the traditional one from the environmental point of view and slight better option from the economic view. Considering these results, monetarization of the CO2 eq. reductions of tall wheatgrass compared to rye is essential to improve its profit margin and promote the implantation of this new crop in marginal areas of agricultural holdings.

Funding Projects

TypeCodeAcronymLeaderTitle
Horizon 2020744821BECOOLALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITA DI BOLOGNABrazil-EU Cooperation for Development of Advanced Lignocellulosic Biofuels
Horizon 2020727698MAGICCENTRE FOR RENEWABLE ENERGY SOURCES AND SAVING FONDATIONMarginal lands for Growing Industrial Crops: Turning a burden into an opportunity

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Item ID: 65872
DC Identifier: http://oa.upm.es/65872/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:65872
DOI: 10.20868/UPM.thesis.65872
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 15 Jan 2021 07:18
Last Modified: 24 May 2021 11:08
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