El pasto varilla como cultivo bioenergético

El pasto varilla es una gramínea perenne autóctona de estación cálida, originaria de las praderas de pastos altos de América Central y del Norte, que se extiende hasta Canadá. La planta es una gran productora de biomasa que puede alcanzar alturas de 3 metros o más. Su alto contenido en celulosa convierte al pasto varilla en un candidato ideal para la producción de etanol, así como en una fuente de combustible para la generación de energía. Esta publicación aborda los aspectos relacionados con la producción agrícola del pasto varilla. Se presentan cuestiones relacionadas con las variedades, las fuentes de semillas, el establecimiento del cultivo, el manejo y la cosecha. También se analizan consideraciones ecológicas y se presenta un estudio de caso, junto con referencias y recursos adicionales.

Introducción

Esta publicación detalla la producción de pasto varilla para su uso como materia prima en la conversión de celulosa en etanol y en la combustión directa, y se centra en los aspectos agronómicos y ecológicos de su cultivo. Los biocombustibles son fuentes de energía basadas en el carbono que, en última instancia, proceden de la energía solar, ya que esta se captura mediante la fotosíntesis y se almacena en el tejido vegetal.

Foto: USDA NRCS

Los biocombustibles son renovables, ya que las plantas vuelven a crecer tras la cosecha, y pueden ser regenerativos cuando se emplean métodos sostenibles para gestionar, cosechar y procesar los cultivos. El etanol, utilizado en motores de gasolina (de bujía), se produce mediante la fermentación de azúcares vegetales y la destilación del mosto para obtener alcohol combustible. El etanol puede producirse a partir de cultivos como el maíz y la caña de azúcar, que tienen un alto contenido en los azúcares necesarios para la fermentación, o a partir de materiales celulósicos, como subproductos de la madera y pastos ricos en fibra, como el pasto varilla.

El pasto varilla también puede quemarse directamente o utilizarse en co-combustión con carbón para reducir las emisiones asociadas a la quema de este combustible. Sin embargo, para que el pasto varilla resulte viable como combustible de combustión directa en centrales de carbón, es necesario adaptar las calderas actuales diseñadas para carbón o para aplicaciones de co-combustión. Para obtener más información sobre este aspecto del pasto varilla, consulte el estudio de casodel Proyecto de Biomasa de Chariton Valleyque figura a continuación.

El pasto varilla puede utilizarse como fuente de combustible para alimentar las plantas de etanol, lo que se traduce en una reducción del uso de combustibles fósiles y contribuye a un balance energético más positivo para el etanol celulósico.

Aunque las noticias recientes han estado repletas de informes prometedores sobre el etanol y el pasto varilla, los productores deben ser conscientes de que el mercado del pasto varilla como cultivo energético es (en 2006) escaso o inexistente. Existe una intensa especulación sobre cómo, cuándo y si estos mercados potenciales llegarán a materializarse. Mientras tanto, el etanol de maíz está ganando popularidad en el mercado. De hecho, el 14 % de la cosecha de maíz de EE. UU. de 2005 se destinó a la producción de etanol, y se espera que este porcentaje aumente. La producción de etanol celulósico se encuentra, desde el punto de vista del procesamiento y la distribución, todavía en una fase de investigación y desarrollo. A medida que se completen nuevas investigaciones sobre la producción y el procesamiento del etanol celulósico, tal vez el pasto varilla pueda convertirse en una fuente de energía alternativa viable y rentable.

Descripción, área de distribución y adaptación

Ilustración: Sistema de Información sobre Forrajes de la OSU

El pasto varilla (Panicum virgatumL.) es una gramínea perenne autóctona de estación cálida, originaria de las praderas de pastos altos de América Central y del Norte. Se encuentra también en Canadá y se han identificado ecotipos en regiones que van desde la costa atlántica hasta la vertiente oriental de las Montañas Rocosas. Históricamente, el pasto varilla se encuentra asociado a otras plantas autóctonas importantes de la pradera de pastos altos, como el pasto azul grande, el pasto indio, el pasto azul pequeño, el grama lateral, el gamagrass oriental y diversas herbáceas (girasoles, pluma de pavo, trébol de pradera, equinácea de pradera). Estas especies, de amplia adaptación, ocupaban antaño millones de acres de pradera de pastos altos. Ahora rara vez se ven, y suelen encontrarse en terrenos que no pueden utilizarse para cultivos anuales. Busque plantas autóctonas como estas en áreas protegidas a lo largo de las vallas, en zonas de amortiguación ribereñas y, especialmente, en antiguos cementerios y patios de iglesias de los estados de la pradera.

El pasto varilla crece bien en suelos de textura fina a gruesa, y en regiones donde las precipitaciones anuales oscilan entre los 38 y los 76 centímetros o más al año. Es un gran productor de biomasa y puede alcanzar alturas de 3 metros o más en las zonas más húmedas del país. En general, las diferencias ecotípicas están relacionadas con las características locales del suelo y el clima, con variedades del este y del sur adaptadas a condiciones de mayor humedad, y variedades del oeste y del norte adaptadas a condiciones más secas.

Ecotipos y variedades de pasto varilla

A medida que el pasto varilla se fue extendiendo por América del Norte, surgieron diferentes ecotipos con características genéticas y morfológicas que se «adaptan» bien a un lugar concreto. Así, los ecotipos del sur presentan características propias de esa región, como un periodo de crecimiento prolongado y el consiguiente alto rendimiento en materia seca, siempre que las condiciones de cultivo sean favorables.

La selección natural ha dado lugar a dos tipos principales. Las variedades de secano prefieren los suelos más secos y se desarrollan mejor en climas semiáridos. Las variedades de regadío crecen mejor en suelos más pesados y se encuentran en lugares donde el suministro de agua es más constante. Las variedades de regadío tienen la capacidad genética de producir más materia seca que las de secano.

Los fitomejoradores de diversas estaciones de investigación agrícola, desde Texas hasta Nebraska, han recolectado semillas de colonias locales de pasto varilla y las han reproducido para obtener cepas relativamente uniformes adaptadas a entornos concretos. Estas cepas, una vez que se ha logrado cierta uniformidad mediante la selección artificial, se registran como cultivares o variedades. Este sencillo programa de mejora genética ha dado lugar a las numerosas variedades de pasto varilla disponibles en la actualidad.

Diversos estudios de investigación han demostrado que la selección de variedades en función de la ubicación aumenta la capacidad de supervivencia y la productividad de una plantación de pasto varilla. Parrish y Fike (2005) han constatado que existe una «fuerte correlación entre la latitud de origen y el rendimiento», y que «el principal factor que determina la adaptación de un cultivar es su latitud de origen, ya que los cultivares del sur presentan un mayor potencial de rendimiento a medida que se trasladan hacia el norte».

Por lo tanto, las variedades de pasto varilla deben elegirse en función del ecotipo (si se trata de una variedad de tierras altas o de tierras bajas) y de la latitud de origen. Por ejemplo, una variedad de tierras bajas del sur de alto rendimiento, como la «Alamo», podría superar en producción a las variedades de tierras altas en latitudes más septentrionales. Consulte con su oficina local del Servicio de Conservación de Recursos Naturales (antes SCS) o de Extensión Cooperativa para conocer las variedades adaptadas a su zona.

Plantación, gestión y cosecha

El pasto varilla se ha cultivado con éxito mediante varios métodos bien conocidos:

• Labranza convencional y siembra con sembradora,
• Siembra directa sobre rastrojos o pastos, incluido el CRP, y
• Siembra en frío

Para que los cultivos de biomasa tengan éxito, siembre entre 1,8 y 4,5 kg de semillas de pasto varilla por acre a una profundidad de entre 0,6 y 1,3 cm, con el fin de obtener una densidad de más de dos plantas por pie cuadrado. Si se siembra en hileras, los estudios indican que una mayor separación entre hileras da lugar a mayores rendimientos. Se ha comprobado que el uso de hileras de hasta 81 cm de ancho permite establecer cultivos de pasto varilla productivos.

El pasto varilla se puede sembrar mediante siembra directa en los rastrojos de los cultivos o en el césped durante el invierno, cuando la hierba se encuentra en estado de letargo. Las sembradoras deben estar equipadas con rodillos o ruedas de presión para garantizar un contacto adecuado entre la semilla y el suelo. Para garantizar la germinación y la supervivencia de las plántulas, el suelo debe mantenerse húmedo durante al menos un mes, a fin de evitar la desecación y el fracaso del cultivo.

La siembra en heladas consiste en esparcir semillas durante el periodo de heladas y deshielos de principios de primavera. La acción del suelo al congelarse y descongelarse a lo largo del día hace que la semilla se incruste en él, estableciendo así el contacto entre la semilla y el suelo. Con este método se logra eficazmente la estratificación de las semillas. La competencia de las gramíneas perennes existentes puede ser intensa en las parcelas sembradas en heladas. La siembra en heladas sin herbicidas de preemergencia podría funcionar mejor en campos con algo de suelo desnudo y poca competencia de gramíneas perennes agresivas.

Una advertencia. Plantar pasto varilla en suelos fríos puede resultar problemático desde el punto de vista de las malas hierbas. Las malas hierbas de estación fría germinan primero y pueden ahogar las plántulas de pasto varilla cuando el suelo se calienta. Si las malas hierbas de estación fría suponen un problema, considere la posibilidad de plantar el pasto varilla mediante siembra directa en un suelo calentado con semillas no en estado de latencia. Las plántulas de pasto varilla pueden competir mejor en suelos más cálidos cuando se encuentran en igualdad de condiciones con las malas hierbas de estación cálida.

El productor debe tener en cuenta que el establecimiento del pasto varilla es lento, incluso con semillas no en estado de latencia y una buena gestión de la siembra. Al igual que la mayoría de los pastos perennes autóctonos, el pasto varilla alcanza su plena productividad solo al tercer año tras la siembra.

Foto: USDA NRCS

Letargo de las semillas.Las semillas de pasto varilla pueden presentar un letargo muy marcado nada más sacarlas de la bolsa. Un método para romper el letargo garantiza mayores índices de germinación. Si no se incluye una etapa de ruptura del letargo en el proceso de siembra, es posible que solo germine un 5 % de las semillas. Se cree que esta es una de las razones por las que fracasan tantas plantaciones de pasto varilla y otras plantas autóctonas de estación cálida. Para romper la latencia, las semillas pueden humedecerse y mantenerse a una temperatura de entre 41 y 50 grados Fahrenheit durante un mes, para luego volver a secarlas con cuidado. Este proceso se denomina estratificación y resulta útil para pequeñas cantidades de semillas. Existe el riesgo de causar daños por calor a las semillas durante el secado, o de provocar una germinación prematura de las mismas, por lo que se deben utilizar pequeñas cantidades hasta que se adquiera familiaridad con el método.

Otro método para romper la latencia consiste en sembrar las semillas con una sembradora o una sembradora de siembra directa en invierno o a principios de primavera. Las bajas temperaturas a las que se verán sometidas las semillas provocarán su estratificación y contribuirán a romper la latencia. La estratificación también puede lograrse mediante la siembra en condiciones de heladas entre enero y marzo. Una vez más, hay que tener cuidado al plantar pasto varilla en suelos fríos debido a la presencia de malas hierbas de estación fría.

La «postmaduración» es una técnica para romper la latencia que consiste en almacenar las semillas en un entorno cálido durante varios años. Cuando se combina con la siembra directa en un suelo cálido, constituye uno de los métodos más eficaces para establecer plantaciones de pasto varilla resistentes a las malas hierbas.

Control de malas hierbas.El establecimiento de gramíneas de estación cálida resulta difícil no solo por la latencia de las semillas, sino también por la competencia de las malas hierbas. Las herbáceas perennes y las gramíneas de estación cálida, como la digitaria, germinan en suelos más fríos y pueden tener un grave impacto en el establecimiento de las plantaciones de pasto varilla.

El establecimiento del pasto varilla se puede mejorar mediante la aplicación de medidas de control agronómicas y mecánicas para reducir la presión de las malas hierbas. Por ejemplo, el cultivo anual de cereales de grano pequeño y guisantes de campo durante uno o dos años ofrece la oportunidad de controlar las malas hierbas varias veces a lo largo de la temporada, al tiempo que se aumenta la materia orgánica del suelo. Además, los cultivos de cobertura pueden reducir en ocasiones la presión de las malas hierbas y proporcionar un cultivo comercial en forma de heno, ensilado o grano. Las malas hierbas también pueden controlarse en las plantaciones de pasto varilla recién sembradas segándolas dos o tres veces durante la temporada de crecimiento. Se deben segar las malas hierbas hasta la altura de las puntas de las plantas de pasto varilla, a fin de reducir el impacto de la defoliación sobre el pasto. La siega puede ser eficaz contra las malas hierbas anuales, especialmente cuando maduran pero antes de que se forme la semilla. La siega también puede reducir las malas hierbas perennes al agotar eficazmente las reservas de las raíces mediante siegas sucesivas cuando la planta se encuentra en la fase de espigado.

Fertilidad. La mayor parte de las investigaciones sobre la fertilidad del pasto varilla se han centrado en su uso como forraje. El ganado en pastoreo necesita proteínas, y unas aplicaciones más elevadas de nitrógeno (N) pueden garantizar no solo un alto rendimiento, sino también un forraje de mejor calidad. Por ello, algunos investigadores han considerado que las recomendaciones de fertilizantes nitrogenados para el pasto varilla son mucho más elevadas de lo necesario para la producción de biomasa (es decir, celulosa).

El pasto varilla, como gramínea perenne autóctona de la pradera de pastos altos de América del Norte, ha evolucionado en simbiosis con muchos otros factores ecológicos, entre los que se incluyen el pastoreo, los incendios, las leguminosas fijadoras de nitrógeno y otras plantas herbáceas, así como los microorganismos del suelo, como bacterias y hongos. En la actualidad, muchos científicos consideran que los microorganismos del suelo desempeñan un papel fundamental en la absorción de nutrientes. Por ejemplo, se cree que los microhongos (micorrizas) desempeñan un papel importante en la absorción de fósforo. Estos microbios son un componente natural de los suelos de los pastizales autóctonos.

Una revisión de la bibliografía sugiere que el pasto varilla puede cultivarse en suelos de fertilidad moderada sin necesidad de fertilización, o con aportaciones limitadas de fertilizante, y seguir manteniendo su productividad. (Parrish y Fike, 2005) El nitrógeno y el carbono circulan de forma natural desde los brotes hacia las partes subterráneas (raíces) al final de la temporada de crecimiento como estrategia de conservación de nutrientes. Los sistemas de pradera obtienen nitrógeno de la atmósfera a un ritmo de entre 2 y 10 libras por acre al año. Además, existe una reserva de nitrógeno en el suelo que puede mineralizarse y ponerse a disposición del crecimiento vegetal. La incorporación de este nitrógeno es el resultado de la muerte de las raíces, las hojas y los tallos, y del ciclo de nutrientes procedente de la orina y las heces de los animales que pastan. Las leguminosas fijadoras de nitrógeno también pueden contribuir a la disponibilidad de nitrógeno en un rango de 50 a 150 libras por acre al año, dependiendo de la especie y del porcentaje de leguminosas en el campo.

Foto: USDA NRCS

El pasto varilla destinado a biomasa debe cosecharse una vez al año, en invierno. Con una gestión adecuada, un productor puede esperar un rendimiento de entre 1 y 16 toneladas por acre. Según el Servicio de Investigación Agrícola, los rendimientos en el sureste de EE. UU. oscilan entre 7 y 16 toneladas por acre, y entre 5 y 6 toneladas por acre en la parte occidental del Cinturón del Maíz, mientras que los rendimientos en las llanuras del norte suelen ser más modestos, de entre 1 y 4 toneladas por acre. (Comis, 2006) Si la composición proteica en el momento de la cosecha es del 2 %, y suponiendo un rendimiento de 6 toneladas por acre, se cosechan aproximadamente 38 libras de nitrógeno por acre. Este nitrógeno debe ser reemplazado o reciclado de alguna manera para mantener la productividad.

El nitrógeno puede incorporarse al agroecosistema del pasto varilla mediante:

1. Mantener un porcentaje de leguminosas de al menos el 30 % en la plantación
2. Añadir entre 2 y 3 toneladas de estiércol por acre, esparcido a mano tras la cosecha
3. Aplicar estiércol en otoño, antes de la siembra, o
4. El uso prudente de fertilizantes sintéticos

La incorporación de leguminosas en un cultivo de pasto varilla puede resultar problemática desde el punto de vista de la calidad de la materia prima para etanol, pero no tiene por qué serlo si la biomasa se seca y se utiliza para combustión directa. Si se utilizan fertilizantes sintéticos, el productor debe tener en cuenta que unas dosis bajas proporcionarán excelentes rendimientos de biomasa. Lo adecuado sería aplicar anualmente una cantidad que no supere las 50 libras por acre.

Sin embargo, es muy importante recordar que el pasto varilla posee una notable capacidad para extraer nitrógeno de suelos sin fertilizar. Parrish y Fike (2005) describen un estudio en el que se cosechó un campo durante siete años sin aplicar fertilizantes, y se obtuvo una media de 53 libras de N extraídas al año con una cosecha anual. Es evidente que el pasto varilla, una gramínea autóctona de la pradera, tiene la capacidad genética de sobrevivir y producir con unos insumos mínimos, si no nulos.

Cultivos de compañía.Algunos agricultores utilizan cultivos de compañía o «cultivos protectores» para el establecimiento de cultivos perennes, como la alfalfa, los pastos y los prados de heno. Un cultivo protector ideal crecerá más rápido que el cultivo al que acompaña y proporcionará cobertura vegetal al suelo. Los cultivos protectores deben retirarse con la suficiente antelación para permitir que el cultivo protegido crezca sin obstáculos. Los cultivos de apoyo se utilizan a menudo en laderas para prevenir la erosión hídrica y en terrenos llanos para prevenir la erosión eólica y la desecación de las plántulas. Un cultivo nodriza que se ha utilizado con éxito en el establecimiento del pasto varilla es el sorgo sudán. El sorgo sudán es una gramínea anual de estación cálida que se utiliza para pastoreo, heno o ensilado. Crece rápidamente en regiones cálidas, tiene hojas anchas y ofrece una excelente calidad forrajera cuando se cosecha en el momento adecuado, que es justo cuando aparece la panícula. Otros cultivos de compañía a tener en cuenta serían el maíz, el trigo de primavera, el triticale o el raigrás anual. Estos cultivos podrían plantarse a principios de primavera, seguidos de la siembra de pasto varilla entre las hileras. Plante el pasto varilla entre los cultivos de compañía antes de la emergencia de estos o cuando el crecimiento sea aún lo suficientemente bajo como para permitir el paso de la sembradora y las ruedas compactadoras sin dañar el cultivo.

Cosecha. El pasto varilladebe cosecharse con maquinaria convencional para heno una vez que la parte aérea se haya secado por completo. Esto suele ocurrir entre mediados y finales de octubre en la mayoría de las regiones. Varios estudios han demostrado que una única cosecha de pasto varilla a finales de otoño o principios de invierno da lugar a los mayores rendimientos sostenibles de biomasa y a una buena persistencia del cultivo de un año a otro. (Parrish y Fike, 2005) La humedad debe ser del 15 % o menos para facilitar el empacado y el transporte rápidos, y para garantizar una materia prima de mayor calidad. El pasto varilla que se utiliza como combustible complementario en las centrales de carbón se quema con un porcentaje de humedad del 12 al 13 %. Póngase en contacto con la planta de procesamiento para determinar el tamaño de las pacas que aceptan. Muchos programas de investigación han utilizado pacas rectangulares grandes (3 x 4 x 8 pies) con cierto éxito, ya que son más fáciles de transportar que las pequeñas cuadradas. Asegúrese de dejar unos 15 cm de rastrojo tras la cosecha. Las investigaciones sobre forraje han demostrado que dejar rastrojo ayuda a retener la nieve, protegiendo así las coronas de las raíces de la muerte invernal.

Consideraciones ecológicas

El pasto varilla, que antiguamente formaba parte natural de la ecología de las praderas de América del Norte, podría contribuir a la creación de sistemas agrícolas más estables. Esto supone que los campos de pasto varilla son intrínsecamente estables, beneficiosos para la fauna silvestre y lo suficientemente productivos como para ofrecer incentivos a los agricultores para que lo cultiven. El pasto varilla tiene raíces profundas, es muy eficiente en el uso del nitrógeno y se cree que mantiene una relación simbiótica o beneficiosa con hongos microscópicos del suelo, que ponen los nutrientes del suelo a disposición del extenso sistema radicular del pasto varilla. El pasto varilla es una planta excelente para utilizar en franjas de protección ribereñas o en otros terrenos sensibles, ya que su sistema radicular previene la erosión al tiempo que ralentiza el desplazamiento del agua superficial, reduce la escorrentía de los campos agrícolas y permite una mayor infiltración del agua.

Los cultivos anuales, como el maíz, la soja y los cereales de grano pequeño, provocan la pérdida de materia orgánica del suelo y la liberación de carbono del suelo, mientras que los cultivos perennes pueden aumentar la materia orgánica del suelo y se cree que almacenan más carbono del suelo debido a la gran cantidad de biomasa subterránea que producen y mantienen a lo largo del año.

El pasto varilla se cultiva generalmente enmonocultivo(un campo en el que solo se cultiva una especie, como el maíz, la alfalfa o la soja), ya sea como cultivo forrajero o como materia prima. Los datos sobre el rendimiento se han obtenido mediante el estudio de plantaciones de monocultivo, y se considera que las plantaciones puras producen la materia prima de mayor calidad para la producción de biocombustibles (véase la sección «Calidad de la materia prima» más adelante). Muchos agricultores y defensores de una agricultura más sostenible consideran que la producción en monocultivo es problemática. Por lo general, los monocultivos no son tan resilientes comolos policultivos, es decir, los campos en los que se cultiva más de una especie. Las plantas diversas ocupan más nichos y aprovechan mejor los recursos del suelo y el agua, tanto por encima como por debajo de la superficie del suelo. La biodiversidad también proporciona alimento y refugio a numerosos organismos beneficiosos, desde microbios hasta lombrices, pasando por insectos y pequeños mamíferos. Un sistema agrícola diverso imita la complejidad de la naturaleza y fomenta un equilibrio ecológico en el que algunos agricultores han llegado a confiar para reducir la gravedad de los problemas de plagas, así como para aumentar la fertilidad del suelo al permitir que se produzca el ciclo natural de los nutrientes.

La pradera natural y autóctona de hierba alta de América del Norte no era, por supuesto, un monocultivo. Muchas gramíneas, leguminosas, herbáceas y arbustos contribuían a esta comunidad vegetal y animal compleja y estable. Es importante recordar esto, porque un monocultivo de pasto varilla nunca ofrecerá los mismos beneficios ecológicos que una pradera naturalmente diversa. Dicho esto, las plantaciones puras de pasto varilla siguen teniendo beneficios significativos, especialmente para los campos que se han cultivado anualmente y están sufriendo degradación debido a la erosión y al agotamiento de la materia orgánica del suelo. Una plantación de gramíneas perennes ofrece un lugar de anidación para las aves, ayuda a secuestrar el carbono del suelo, aumenta la materia orgánica del suelo y mejora la eficiencia del ciclo del agua. Dado que una plantación de pasto varilla puede tener una vida útil efectiva de más de 15 años, podría tener cabida en rotaciones largas para mejorar el suelo y renovar tierras agrícolas infértiles.

Calidad de la materia prima

Los productores con experiencia en el cultivo de pastos para el forraje del ganado descubrirán que la producción de pasto varilla como materia prima para el etanol requiere un régimen de gestión diferente al que se utiliza para producir forrajes de calidad. La materia prima de alta calidad para el etanol tiene un bajo contenido en nitrógeno y un alto contenido en celulosa. La celulosa se descompone, ya sea mediante un ácido o mediante enzimas, en azúcares fermentables antes de la fermentación. El nitrógeno reduce la eficiencia de conversión de los combustibles en energía y puede convertirse en un contaminante atmosférico tras la combustión. Por lo tanto, una aplicación nula o baja de fertilizantes nitrogenados y una única cosecha anual, una vez que las plantas se han secado por completo en invierno, producen la mejor materia prima, así como la mayor cantidad de biomasa aérea, para la producción de etanol.

Aspectos económicos y usos múltiples del pasto varilla

Los aspectos económicos más importantes en la producción de pasto varilla son: (1) el rendimiento, (2) los costes de la tierra y (3) los precios de otras materias primas para la producción de biocombustibles. Mantener un alto rendimiento y unos costes bajos ha dado lugar a los mejores resultados económicos en los proyectos de investigación recientes sobre el pasto varilla. Otra forma de reducir los costes y aumentar la productividad agrícola es considerar usos múltiples, como el pastoreo y la producción de biomasa. El pasto varilla es nutritivo si se pastorea antes de la fase de espigado, y algunos ganaderos desde el sur hasta el medio oeste lo utilizan como forraje para el ganado. Para obtener tanto un forraje óptimo para el ganado como un buen rendimiento de biomasa, se debe pastorear el pasto varilla hasta dejar una altura de no menos de 15 cm en primavera o a principios de verano, y dejar que la hierba vuelva a crecer para una cosecha de biomasa a finales de otoño o en invierno. Las poblaciones de pasto varilla tienden a disminuir con el paso de los años debido a la defoliación más frecuente (pastoreo, siega o cosecha de biomasa), por lo que es de vital importancia prestar especial atención al momento de la cosecha, al número de cosechas y al rebrote.

Se ha planteado el uso del pasto varilla para la producción de biocombustibles en terrenos del Programa de Reservas de Conservación (CRP) en las regiones más propensas a la erosión de los estados de la pradera de pastos altos. En comparación con los cultivos anuales en estas zonas, el pasto varilla para biocombustibles podría aumentar la sostenibilidad ecológica de las praderas y reducir al mismo tiempo el coste del programa CRP. Sin embargo, habría que modificar sustancialmente las normas del CRP para permitir un uso tan económico de las tierras del programa. El impacto sobre la fauna silvestre de la explotación económica del CRP también se convertiría en un factor importante a tener en cuenta, ya que una parte fundamental del apoyo continuado al CRP ha sido sus beneficios documentados para la fauna silvestre.

El programa CRP es gestionado conjuntamente por la Agencia de Servicios Agrícolas (FSA) y el Servicio de Recursos Naturales y Conservación (NRCS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA); una vez que los terrenos se incorporan al programa, existen restricciones sobre su uso. Su oficina local de la FSA o del NRCS puede proporcionarle más información sobre el CRP y la posibilidad de producir biomasa en terrenos incluidos en el programa.

Las parcelas de ensayo de pasto varilla del investigador David Bransby en la Universidad de Auburn han producido hasta 15 toneladas de biomasa seca por acre, con un rendimiento medio de 11,5 toneladas por acre a lo largo de seis años. Calculando aproximadamente 100 galones de etanol producidos por tonelada de materia prima, estos rendimientos de pasto varilla son suficientes para producir 1.150 galones de etanol por acre cada año (Biocombustibles a partir del pasto varilla: pastos de energía más ecológicos, Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Tennessee). Las materias primas del etanol de maíz cuestan a los productores de etanol entre 40 y 53 centavos por galón de etanol producido. Los costes de la materia prima de pasto varilla por galón de etanol producido tendrían que ser lo suficientemente bajos (menos de 40 centavos por galón) como para, al menos, competir con el etanol de maíz y hacer que la producción de etanol celulósico sea un combustible rentable. Actualmente, los costes de la materia prima celulósica por galón de etanol producido son mucho más elevados que los del etanol de maíz.

Es importante recordar que el mercado del pasto varilla sigue siendo muy incipiente y que aún queda mucho por hacer para comprender los costes de las conversiones y el desarrollo de plantas de procesamiento locales y canales de comercialización. Para obtener más información sobre la comercialización del pasto varilla para la producción de biocombustibles, consulte la sección «Referencias y recursos» al final de este documento.

Otras materias primas celulósicas

El pasto varilla no es la única especie de biomasa, ni siquiera la mejor, para la producción de etanol celulósico, pero sí presenta algunas características ecológicas que lo convierten en un candidato muy adecuado. Entre sus cualidades positivas, el pasto varilla ofrece:

• resistencia a plagas y enfermedades
• altos rendimientos de celulosa
• necesidades de baja fertilidad
• variedades adaptadas al entorno local y relativamente fáciles de conseguir
• un hábitat excelente para la fauna silvestre
• el secuestro de carbono en su extenso y muy profundo sistema radicular
• tolerancia a suelos pobres y a amplias variaciones del pH del suelo
• resistencia a la sequía y a las inundaciones (dependiendo del ecotipo y la variedad)
• uso eficiente del agua en los ecosistemas de pastizales

Sin embargo, muchas otras gramíneas perennes de estación cálida pueden presentar estas mismas características y otras más. ¿Qué hace que el pasto varilla sea especialmente adecuado como materia prima para el etanol? En ensayos de investigación iniciados a mediados de la década de 1980, el Departamento de Energía comenzó a buscar especies vegetales que proporcionaran materias primas para biocombustibles de alta calidad y en grandes cantidades. Entre las plantas consideradas se encontraban la espiga de canario y el pasto varilla, además de otras gramíneas y leguminosas. En los ensayos, el pasto varilla obtuvo los mayores rendimientos, por lo que el trabajo de mejora genética se centró posteriormente en esta especie, excluyendo a las demás.

Otras fuentes de materia prima celulósica que se están estudiando son los residuos forestales, la paja de trigo, los residuos del maíz (hojas, tallos y mazorcas), la paja de arroz y el bagazo (residuos de la caña de azúcar), otros residuos de cultivos, los residuos sólidos urbanos, el álamo y el sauce. David Bransby, de la Universidad de Auburn, sugiere que, aunque el etanol no podrá sustituir por completo a los combustibles fósiles en el transporte y la electricidad, la diversidad de materias primas celulósicas disponibles puede contribuir en gran medida a aumentar nuestra independencia energética al hacer que el etanol celulósico sea más accesible. Junto con la conservación, los combustibles de biomasa pueden satisfacer una parte de las necesidades energéticas de Estados Unidos.

Referencias y recursos

Centro de Recursos de Comercialización Agrícola, el recurso nacional de información sobre agricultura de valor añadido, página sobre el pasto varilla.

Comis, D. 2006. «El cambio al pasto varilla tiene sentido», en Agricultural Research, julio. USDA-ARS.

Costes de producción de pasto varilla para biomasa en el sur de Iowa, Publicación de Extensión de la Universidad Estatal de Iowa n.º PM 1866.

Recursos sobre energía agrícola de ATTRA
Servicio Nacional de Información sobre Agricultura Sostenible
800-346-9140 (inglés)
800-411-3222 (español)

Greer, D. 2005.«La producción de etanol celulósico: convertir la paja en combustible», en BioCycle, boletín electrónico de mayo de 2005.

Greene, N. 2004. Energía renovable: cómo los biocombustibles pueden ayudar a acabar con la dependencia petrolera de Estados Unidos. Nueva York: Consejo para la Defensa de los Recursos Naturales.

Henning, J.C. 1993.Big Bluestem, Indiangrass y Switchgrass. Departamento de Agronomía, Universidad de Misuri.

McLaughlin, S., J. Bouton, D. Bransby, B. Conger, W. Ocumpaugh, D. Parrish, C. Taliaferro, K. Vogal y S. Wullschleger. 1999.«Developing Switchgrass as a Bioenergy Crop», en Perspectives on new crops and new uses. J. Janick (ed.), Alexandria, VA: ASHS Press.

Morris, D. 2005.La economía de los carbohidratos, los biocombustibles y el debate sobre la energía neta. Minneapolis: Instituto para la Autosuficiencia Local.

Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Sin fecha.«Biocombustibles a partir del pasto varilla: un futuro energético más ecológico». Oak Ridge, TN: Programa de Desarrollo de Materias Primas para la Bioenergía. Consultado el 31 de julio de 2006.

Universidad Estatal de Oregón. 2006.Sistema de Información sobre Forrajes. Consultado el 24 de mayo de 2006.

Parrish, D. J. y J. H. Fike. 2005. «The Biology and Agronomy of Switchgrass for Biofuels», en Critical Reviews in Plant Sciences, 24:423-459.

Pimentel, D. y T.W. Patzek. 2005. «Producción de etanol a partir de maíz, pasto varilla y madera; producción de biodiésel a partir de soja y girasol», en *Natural Resources Research*, vol. 14, n.º 1, marzo.

Renewable Energy Access.com. 2006. «Las pruebas de combustión del pasto varilla ofrecen resultados prometedores». Consultado el 17 de julio de 2006.

Teel, A. y S. Barnhart. 2003. Recomendaciones para la siembra de pasto varilla con vistas a la producción de combustible de biomasa en el sur de Iowa. Extensión de la Universidad Estatal de Iowa.

Teel, A., S. Barnhart y G. Miller. 2003. Guía de gestión para la producción de pasto varilla como combustible de biomasa en el sur de Iowa. Extensión de la Universidad Estatal de Iowa.

Vogel, K., y R. Masters. 1998. «Desarrollo del pasto varilla como cultivo para la producción de biocombustibles en el Medio Oeste de EE. UU.». Servicio de Investigación Agrícola, Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA), Universidad de Nebraska, Lincoln. Ponencia presentada en BioEnergy ‘98: Expanding Bioenergy Partnerships, Madison, Wisconsin, 4-8 de octubre.

El pasto varilla como cultivo bioenergético
Por Lee Rinehart
Especialista en agricultura del NCAT
IP302

Esta publicación ha sido elaborada por el NCAT a través del programa de agricultura sostenible ATTRA, en virtud de un acuerdo de cooperación con el Departamento de Desarrollo Rural del USDA.