Uso sustentável de tocos e raízes de plantações florestais para bioenergia

Abstract

A bioenergia pode contribuir para a economia de baixo carbono de países da América Latina e da África, onde a biomassa é uma alternativa viável para obtenção de uma matriz energética renovável. A colheita de resíduos florestais deixados no solo das plantações industriais de árvores aparece como uma opção para ser uma fonte de biomassa para abastecer uma usina combinada de calor e energia. O projeto investigou o uso e a quantificação de tocos e raízes de florestas plantadas de primeira e segunda rotação de Eucalyptus spp. para geração de energia no Brasil. Teve, ainda, como objetivos específicos desenvolver equações alométricas para estimativa da biomassa de toco e raízes com a árvore em pé; calcular os indicadores de crescimento como incremento médio anual para a biomassa dos tocos e raízes; avaliar a qualidade dos tocos como combustível sólido para bioenergia; e determinar a exportação de nutrientes, índice de assimilação de nutrientes e o estoque de carbono para a avaliação de sustentabilidade nas florestas de primeira e segunda rotação. Para atingir estes objetivos, quatro clones comerciais de Eucalyptus spp. - AEC-144 (Eucalyptus urophylla), AEC-224 (Eucalyptus urophylla × E. grandis), VM01 (Eucalyptus urophylla × Eucalyptus camaldulensis) e H77 (Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis) foram avaliados integralmente. Os dados do inventário florestal foram combinados com procedimentos de amostragem do toco para obter a produção de biomassa. A composição física e química dos tocos e raízes foram determinadas em laboratório de acordo com as normas ASTM. Foram apresentados valores referenciais da composição química e física dos tocos para uso como biocombustíveis sólidos. Os resultados mostraram que o toco e suas propriedades foram afetados estatisticamente pelos fatores de variação (clone e rotação). As propriedades qualificaram o uso da biomassa de tocos e raízes grossas de eucalipto para fins energéticos. A produção de biomassa de tocos e raízes apresentaram um incremento médio anual de 5,0 Mg/ha/ano, aumentando em pelo menos 20% a produção de biomassa das plantações industriais de eucalipto. Para as condições estudadas (solo arenoso e condições de relevo plano), os sistemas de colheita de tocos deixando a casca do fuste no sítio se comportou de maneira intermediária quanto à exportação, eficiência de uso e número de rotações requeridas para exportar o N, P, K, Ca e Mg. Desta forma, a seleção adequada de clones de Eucalyptus e sistemas de colheita podem ser estratégias interessantes para o aproveitamento da biomassa abaixo do solo, sobretudo a coroa da raiz, em plantações florestais, aumentando a produção de biomassa sem redução da sustentabilidade nutricional do sitio florestal. Embora os resultados encontrados sejam adequados para o cenário bioenergético, a sustentabilidade ambiental da colheita de tocos e raízes em sítio florestal deve ser estudada com cautela antes de seu uso indiscriminado.

Bioenergy can contribute to the low-carbon economy of Latin American and African countries, where biomass is a viable alternative for obtaining a renewable energy matrix. Harvesting forest residues left on the ground from industrial tree plantations appears to be an option as a source of biomass to supply a combined heat and power plant. The project investigated the use and quantification of stumps and roots from first and second rotation Eucalyptus spp. planted forests for energy generation in Brazil. It also had the specific objectives of developing allometric equations for estimating the biomass of stumps and roots when the tree is standing; calculating growth indicators such as the mean annual increment for the biomass of stumps and roots; assessing the quality of stumps as a solid fuel for bioenergy; and determining the export of nutrients, the nutrient assimilation index and the carbon stock for assessing the sustainability of first and second rotation forests. To achieve these objectives, four commercial Eucalyptus spp. clones - AEC-144 (Eucalyptus urophylla), AEC-224 (Eucalyptus urophylla × E. grandis), VM01 (Eucalyptus urophylla × Eucalyptus camaldulensis) and H77 (Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis) were fully evaluated. Forest inventory data was combined with stump sampling procedures to obtain biomass production. The physical and chemical composition of the stumps and roots were determined in the laboratory according to ASTM standards. Reference values for the chemical and physical composition of stumps for use as solid biofuels were presented. The results showed that the stump and its properties were statistically affected by the variation factors (clone and rotation). The properties qualified the use of biomass from eucalyptus stumps and thick roots for energy purposes. The production of biomass from stumps and roots showed an average annual increase of 5.0 Mg/ha/year, increasing the biomass production of industrial Eucalyptus plantations by at least 20%. For the conditions studied (sandy soil and flat terrain), stump and root harvesting systems that leave the bark and crown of the tree stem in situ performed intermediately in terms of export, use efficiency and the number of rotations required to export N, P, K, Ca and Mg. In this way, the appropriate selection of Eucalyptus clones and harvesting systems can be interesting strategies for utilizing below-ground biomass, especially the root crown, in forest plantations, increasing biomass production without reducing the nutritional sustainability of the forest site. Although the results found are suitable for the bioenergy scenario, the environmental sustainability of stump and root harvesting on a forest site should be studied with caution before its indiscriminate use.