Por Mónica Montoya y Guillermo Guardia.
Departamento de Química y Tecnología de Alimentos, ETSIAAB UPM.
Centro de Estudios e Investigación para la Gestión de Riesgos Agrarios y Medioambientales, CEIGRAM
Las energías renovables como la biomasa tienen un interés elevado en el marco de políticas energéticas y ambientales, por ejemplo, la Directiva de Energías Renovables de la UE tiene como objetivo incrementar en un 20% el uso de fuentes renovables para el suministro energético. La colza (Brassica napus L.) ocupa el tercer lugar entre los cultivos de semillas oleaginosas más importantes del mundo, con una producción anual de alrededor de 70 Mt, siendo la obtención de biodiesel uno de sus principales aprovechamientos potenciales.
Sin embargo, para evaluar adecuadamente la sostenibilidad ambiental, agronómica y económica de la producción de biodiesel derivado de colza, es necesario estimar a escala campo indicadores como la huella de carbono o Poder de Calentamiento Global (también denominado “GWP” por las siglas en inglés Global Warming Potential, expresado como emisiones de CO2 equivalente) y las emisiones escaladas al rendimiento. Además de obtener estos indicadores, uno de los retos a nivel de investigación es reducir esta huella de carbono sin afectar a los rendimientos, por ejemplo, mediante una adecuada elección de la fuente fertilizante.
Uno de los principales componentes de las emisiones de CO2 equivalente son las emisiones de óxido nitroso (N2O). La emisión de este gas es dependiente de distintos procesos bioquímicos y factores ambientales, y es necesario mejorar nuestro conocimiento sobre los mecanismos responsables de las emisiones para cada zona y manejo.
En un trabajo recientemente publicado en la revista Journal of Environmental Management, por investigadores de la E.T.S. Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas y el Centro de Estudios e Investigación para la Gestión de Riesgos Agrarios y Medioambientales (CEIGRAM) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en colaboración con investigadores de la Universidad del País Vasco (UPV-EHU), se llevó a cabo un experimento de campo en condiciones en la Comunidad de Madrid donde se combinaron tres escalas experimentales (Figura 1): micro (suelo, genes y parámetros fisicoquímicos), parcela (emisiones de N2O, metano, CH4, y amoniaco, NH3) y macro (GWP, con los datos de emisiones directas e indirectas, insumos y operaciones de cultivo). Se testaron seis fertilizantes sintéticos: 1) Urea, 2) Urea + NBPT (inhibidor de la ureasa), 3) Urea DMPSA + NBPT (doble inhibidor nitrificación + ureasa), 4) Nitrato Amónico Cálcico (CAN), 5) CAN + DMPSA, y (6) un tratamiento control sin fertilización nitrogenada.
Figura 1. Resumen gráfico del artículo, representando las 3 escalas de estudio (micro, parcela y macro). Tratamientos: Urea (U), 2) Urea + NBPT (UI), 3) Urea + NBPT + DMPSA (U+DI), 4) Nitrato Amónico Cálcico (CAN), 5) CAN + DMPSA (CAN+NI), 6) Control sin fertilización con N (C).
Los resultados estuvieron determinados por las intensas lluvias después de la fertilización y por un evento de lluvia tardío después de un periodo de sequía (próximo a la cosecha de la colza) de 2-3 semanas (efecto “pulso” por el re-humedecimiento del suelo). Las pérdidas de N2O de los fertilizantes sin inhibidores fueron notablemente mayores que en estudios anteriores en condiciones de secano Mediterráneo, dando lugar a factores de emisión (en tratamientos sin inhibidor) próximos al antiguo factor del IPCC (1%). Las pérdidas por volatilización de NH3 fueron bajas (contradiciendo a lo observado en años normales o secos) y no se vieron afectadas por el inhibidor de la ureasa. Las emisiones acumuladas de N2O (que estuvieron muy influenciadas por un pico de re-humedecimiento tres meses después de la fertilización) del tratamiento con urea fueron significativamente más altas que las del tratamiento CAN. La presencia del inhibidor de la ureasa (NBPT) redujo significativamente las pérdidas de N2O en un 71% con respecto a la urea. El uso del inhibidor de la nitrificación (DMPSA) en combinación con CAN resultó en una reducción del 57% de las emisiones de N2O. Desde un punto de vista agronómico, el tratamiento CAN+DMPSA ofrece una ventaja potencial añadida: un incremento significativo del rendimiento en aceite. Todos los tratamientos basados en inhibidores fueron efectivos en la disminución de las emisiones de N2O durante el pulso tardío por el re-humedecimiento del suelo (más de 3 meses después de fertilizar), que tuvo una influencia cuantitativa enorme en las emisiones acumuladas totales. La abundancia de las comunidades microbianas nitrificantes y desnitrificantes, especialmente las bacterias oxidantes de amoniaco (AOB), disminuyó significativamente con la aplicación de inhibidores.
Los valores de GWP por kilogramo de grano de colza y del aceite de colza obtenidos en este estudio fueron inferiores al promedio mundial (Figura 2). Nuestro estudio, por lo tanto, respalda la necesidad de considerar factores de emisión específicos para N2O en la estimación de la huella de C del biodiesel. La clave de la reducción del GWP con los fertilizantes de eficiencia mejorada (aquellos que contenían NBPT y/o DMPSA) fue la mitigación del N2O, aunque su relevancia fue menor en dos escenarios alternativos considerados (años “normales” en cuanto a precipitaciones y ausencia de pulso tardío por re-humedecimiento del suelo seco).
Figura 2. Poder de calentamiento global (GWP, emisiones de CO2 equivalente) por kilogramo de combustible para el diesel convencional y el biodiesel obtenido con los distintos tratamientos fertilizantes: Urea (U), 2) Urea + NBPT (UI), 3) Urea + NBPT + DMPSA (U+DI), 4) Nitrato Amónico Cálcico (CAN), 5) CAN + DMPSA (CAN+NI), 6) Control sin fertilización con N (C).
Las operaciones de cultivo o las emisiones derivadas de la fabricación de fertilizantes también fueron componentes relevantes (Figura 3). Podemos concluir que, en las condiciones de nuestro estudio (secano Mediterráneo), la sostenibilidad de un cultivo bioenergético como la colza se puede mejorar mediante el uso de inhibidores ya que mitigan las emisiones de N2O y en algunos casos, mejoran el rendimiento de aceite.
Figura 3. Poder de calentamiento global (GWP, emisiones de CO2 equivalente) distribuido por componentes (fuentes y sumideros) y para los distintos tratamientos fertilizantes: Urea (U), 2) Urea + NBPT (UI), 3) Urea + NBPT + DMPSA (U+DI), 4) Nitrato Amónico Cálcico (CAN), 5) CAN + DMPSA (CAN+NI), 6) Control sin fertilización con N (C).
Link al artículo: https://authors.elsevier.com/c/1cnov14Z6thMgE
