El pasto varilla como cultivo bioenergético

El pasto varilla es un pasto perenne nativo de estación cálida, originario 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 10 pies o más. Su alto contenido de celulosa convierte al pasto varilla en un candidato ideal para la producción de etanol, así como en una fuente de combustible de combustión para la generación de energía. Esta publicación aborda los aspectos relacionados con la producción agrícola del pasto varilla. Se presentan temas relacionados 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 a etanol y en la combustión directa, y se enfoca en las consideraciones agronómicas y ecológicas de la producción de pasto varilla. Los biocombustibles son fuentes de energía a base de carbono que, en última instancia, provienen de la energía solar, la cual se captura a través de la fotosíntesis y se almacena en el tejido vegetal.

Foto: USDA NRCS

Los biocombustibles son renovables, ya que las plantas vuelven a crecer después de la cosecha, y pueden ser regenerativos cuando se emplean métodos sostenibles para gestionar, cosechar y procesar los cultivos. El etanol, que se utiliza en motores de gasolina (de bujía), se produce mediante la fermentación de los azúcares de las plantas 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 de 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 ese 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 que funcionan con carbón o en aplicaciones de co-combustión. Para obtener más información sobre este aspecto del pasto varilla, consulta el estudio de casodel Proyecto de Biomasa de Chariton Valleyque se presenta a continuación.

El pasto varilla se puede utilizar como fuente de combustible para alimentar 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 llenas de informes emocionantes sobre el etanol y el pasto varilla, los productores deben tener en cuenta que el mercado para el pasto varilla como cultivo energético es (en 2006) escaso o inexistente. Existe una intensa especulación sobre cómo, cuándo y si estos mercados potenciales se materializarán. Mientras tanto, el etanol de maíz está ganando popularidad en el mercado. De hecho, el 14 por ciento de la cosecha de maíz de EE. UU. de 2005 se utilizó para producir etanol, y se espera que ese porcentaje aumente. La producción de etanol celulósico, desde el punto de vista del procesamiento y la distribución, aún se encuentra en una fase de investigación y desarrollo. A medida que se completen más 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 un pasto perenne nativo de estación cálida, originario de las praderas de pastos altos de América Central y del Norte. Se encuentra hasta en Canadá y se han identificado ecotipos en regiones que van desde la costa atlántica hasta el frente oriental de las Montañas Rocosas. Históricamente, el pasto varilla se encuentra asociado con otras plantas nativas importantes de la pradera de pastos altos, como el pasto azul grande, el pasto indio, el pasto azul pequeño, el grama lateral, el pasto gamá oriental y diversas plantas herbáceas (girasoles, pluma de pájaro, trébol de pradera, equinácea de pradera). Estas especies, de amplia adaptación, alguna vez ocuparon millones de acres de pradera de pastos altos. Ahora apenas se ven, por lo general en terrenos que no pueden utilizarse para cultivos anuales. Busca plantas nativas como estas en áreas protegidas a lo largo de las cercas, en zonas de amortiguamiento ribereñas y, especialmente, en cementerios antiguos y patios de iglesias en todos los estados de la pradera.

El pasto varilla crece bien en suelos de textura fina a gruesa, y en regiones donde la precipitación anual oscila entre 15 y 30 pulgadas o más al año. Es un gran productor de biomasa y puede alcanzar alturas de 10 pies 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, ya que las variedades del este y del sur se adaptan a condiciones de mayor humedad, mientras que las del oeste y del norte se adaptan a condiciones más secas.

Ecotipos y variedades del pasto varilla

A medida que el pasto varilla se fue adaptando en toda 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 típicas de esa región, como una temporada de crecimiento prolongada y un alto rendimiento de materia seca, siempre que las condiciones de cultivo sean favorables.

A través de la selección natural han surgido dos tipos principales. Las variedades de tierras altas prefieren los suelos más secos y se desarrollan mejor en climas semiáridos. Las variedades de tierras bajas crecen mejor en suelos más pesados y se encuentran en lugares donde el suministro de agua es más confiable. Las variedades de tierras bajas tienen la capacidad genética de producir más materia seca que las de tierras altas.

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 lugares específicos. Estas cepas, una vez que se logra cierta uniformidad mediante la selección artificial, se registran como cultivares o variedades. Este sencillo programa de mejoramiento genético ha dado lugar a las numerosas variedades de pasto varilla disponibles en la actualidad.

Los estudios de investigación han determinado que la selección de variedades en función de la ubicación aumenta la supervivencia y la productividad de una plantación de pasto varilla. Parrish y Fike (2005) han encontrado una «fuerte correlación entre la latitud de origen y el rendimiento», y «el principal factor que determina la adaptación de un cultivar es su latitud de origen, ya que los cultivares del sur tienen 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. Consulta con tu oficina local del Servicio de Conservación de Recursos Naturales (antes SCS) o de Extensión Cooperativa para conocer las variedades adaptadas a tu zona.

Establecimiento, manejo y cosecha

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

• Labranza convencional y siembra con sembradora,
• Siembra directa en rastrojos de cultivos o pastizales, incluyendo el CRP, y
• Siembra en frío

Para lograr plantaciones exitosas de biomasa, siembra de 4 a 10 libras de semilla de pasto varilla por acre a una profundidad de ¼ a ½ pulgada, a fin de obtener una densidad de más de dos plantas por pie cuadrado. Si se siembra en hileras, las investigaciones sugieren que las distancias entre hileras más amplias producen mayores rendimientos. Se ha comprobado que anchos de hilera de hasta 32 pulgadas permiten establecer cultivos productivos de pasto varilla.

El pasto varilla se puede sembrar mediante siembra directa en los rastrojos de cultivos o en el césped durante el invierno, cuando el pasto se encuentra en estado de dormiencia. Las sembradoras deben estar equipadas con rodillos o ruedas de presión para garantizar un contacto adecuado entre la semilla y el suelo. Para 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 la pérdida del cultivo.

La siembra en helada es la práctica de esparcir semillas durante el período de congelación y descongelación a principios de la primavera. La acción del suelo al congelarse y descongelarse a lo largo del día hace que la semilla se incruste en el suelo, estableciendo contacto entre la semilla y el suelo. Con este método se logra de manera efectiva la estratificación de las semillas. La competencia de los pastos perennes existentes puede ser severa en las siembras en helada. La siembra en helada sin herbicidas de preemergencia podría funcionar mejor en campos con algo de suelo desnudo y poca competencia de pastos perennes agresivos.

Una advertencia. Plantar pasto varilla en suelos fríos puede ser problemático desde el punto de vista de las malezas. Las malezas de estación fría germinan primero y pueden ahogar las plántulas de pasto varilla cuando el suelo se calienta. Si las malezas de estación fría son una preocupación, considera plantar el pasto varilla mediante la siembra directa en un suelo calentado con semillas que no estén en estado de dormancia. Las plántulas de pasto varilla pueden competir mejor en suelos más cálidos cuando están en igualdad de condiciones con las malezas de estación cálida.

Un productor debe contar con que el establecimiento del pasto varilla sea lento, incluso con semillas no inactivas y una buena gestión de la siembra. Al igual que la mayoría de los pastos perennes nativos, el pasto varilla alcanza su plena productividad recién al tercer año después de la siembra.

Foto: USDA NRCS

Dormancia de las semillas.Las semillas de pasto varilla pueden presentar un alto grado de dormancia al sacarlas de la bolsa. Un método para romper la dormancia garantiza mayores tasas de germinación. Si no se incluye un paso para romper la dormancia en el proceso de siembra, es posible que solo germine un cinco por ciento de las semillas. Se cree que esta es una de las razones por las que fracasan tantas siembras de pasto varilla y otras plantas nativas de estación cálida. Para romper la dormancia, las semillas pueden humedecerse y mantenerse a una temperatura de entre 41 y 50 grados F durante un mes, y luego volver a secarse con cuidado. Este proceso se denomina estratificación y es útil para pequeñas cantidades de semillas. Existe el riesgo de causar daño por calor a las semillas durante el secado o de provocar una germinación prematura, por lo que se deben usar pequeñas cantidades hasta que te familiarices con el método.

Otro método para romper la dormancia consiste en sembrar las semillas con una sembradora o una sembradora de siembra directa en invierno o a principios de la primavera. Las bajas temperaturas a las que se expondrán las semillas provocarán su estratificación y ayudarán a romper la dormancia. La estratificación también puede lograrse mediante la siembra en condiciones de heladas entre enero y marzo. Una vez más, se debe tener cuidado al sembrar pasto varilla en suelos fríos debido a la presión de las malezas de estación fría.

La “posmaduración” es la práctica de romper la latencia mediante el almacenamiento de semillas en un ambiente cálido durante varios años. Cuando se combina con la siembra directa en suelo cálido, es uno de los métodos más eficaces para establecer poblaciones de pasto varilla resistentes a las malezas.

Control de malezas.El establecimiento de pastos de estación cálida resulta difícil no solo debido a la dormencia de las semillas, sino también por la competencia de las malezas. Las herbáceas perennes y los pastos de estación cálida, como la hierba de cangrejo, germinan en suelos más fríos y pueden tener un impacto grave en el establecimiento de los plantíos de pasto varilla.

El establecimiento del pasto varilla se puede mejorar mediante el uso de medidas de control culturales y mecánicas para reducir la presión de las malezas. Por ejemplo, el cultivo anual de granos pequeños y chicharos de campo durante uno o dos años brindará la oportunidad de controlar las malezas varias veces durante la temporada, al tiempo que se acumula materia orgánica en el suelo. Además, los cultivos de cobertura pueden, en ocasiones, reducir la presión de las malezas y proporcionar un cultivo comercial en forma de heno, ensilado o grano. Las malezas también se pueden controlar en los plantados de pasto varilla recién establecidos mediante el corte dos o tres veces durante la temporada de crecimiento. Se deben cortar las malezas hasta la altura de las puntas de las plantas de pasto varilla para reducir el impacto de la defoliación en el pasto. El corte puede ser efectivo contra las malezas anuales, especialmente cuando maduran pero antes de que formen semillas. El corte también puede reducir las malezas perennes al agotar eficazmente las reservas de las raíces mediante cortes sucesivos cuando la planta se encuentra en la etapa 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 altos rendimientos, sino también un forraje de mejor calidad. Por lo tanto, algunos investigadores han considerado que las recomendaciones de fertilizantes nitrogenados para el pasto varilla son mucho más altas de lo necesario para la producción de biomasa (es decir, celulosa).

El pasto varilla, como gramínea perenne nativa de la pradera de pastos altos de América del Norte, evolucionó en simbiosis con muchos otros factores ecológicos, entre ellos el pastoreo, los incendios, las leguminosas fijadoras de nitrógeno y otras plantas herbáceas, así como los microorganismos del suelo, incluyendo bacterias y hongos. Actualmente, muchos científicos creen 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 microorganismos son un componente natural de los suelos de los pastizales nativos.

Una revisión de la literatura sugiere que el pasto varilla se puede cultivar en suelos de fertilidad moderada sin fertilización, o con adiciones limitadas de fertilizante, y aún así mantener la productividad. (Parrish y Fike, 2005) El nitrógeno y el carbono circulan naturalmente de los brotes a las partes subterráneas (raíces) al final de la temporada de crecimiento como una estrategia de conservación de nutrientes. Los sistemas de pradera obtienen nitrógeno de la atmósfera a una tasa de 2 a 10 libras por acre al año. Además, existe una reserva de nitrógeno en el suelo que puede mineralizarse y ponerse a disposición del crecimiento de las plantas. La incorporación de este nitrógeno es resultado de la muerte de las raíces, las hojas y los tallos, así como 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 presentes 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 1 a 4 toneladas por acre. (Comis, 2006) Si la composición proteica al momento de la cosecha es del 2 por ciento, y suponiendo un rendimiento de 6 toneladas por acre, se cosechan aproximadamente 38 libras de nitrógeno por acre. Este nitrógeno debe reemplazarse o reciclarse de alguna manera para mantener la productividad.

El nitrógeno se puede incorporar al agroecosistema del pasto varilla mediante:

1. Mantener un porcentaje de leguminosas de al menos el 30 por ciento en el cultivo
2. Añadir de 2 a 3 toneladas de estiércol por acre, esparcido a mano después de la cosecha
3. Incorporar estiércol en el otoño, antes de la siembra, o
4. El uso prudente de los fertilizantes sintéticos

Incorporar leguminosas en un cultivo de pasto varilla puede ser problemático desde el punto de vista de la calidad de la materia prima para etanol, pero no necesariamente si la biomasa se seca y se utiliza en combustión directa. Si se utilizan fertilizantes sintéticos, el productor debe recordar que las dosis bajas proporcionarán excelentes rendimientos de biomasa. Las aplicaciones anuales de no más de 50 libras por acre deberían ser adecuadas.

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

Cultivos de compañía.Algunos agricultores utilizan cultivos de compañía o «cultivos de apoyo» al establecer cultivos perennes como la alfalfa, los pastizales y los campos de heno. Un cultivo de apoyo ideal crecerá más rápido que el cultivo al que acompaña y proporcionará cobertura vegetal al suelo. Los cultivos de apoyo deben retirarse con suficiente anticipación 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 de apoyo que se ha utilizado con éxito en el establecimiento del pasto varilla es el sorgo sudanés. El sorgo sudanés es un pasto anual de estación cálida que se utiliza para pastoreo, heno o ensilaje. 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 emerge la panícula. Otros cultivos de compañía a considerar serían el maíz, el trigo sembrado en primavera, el triticale o el raigrás anual. Estos cultivos podrían sembrarse a principios de la primavera, seguidos de la siembra del pasto varilla entre las hileras. Siembre el pasto varilla entre los cultivos de compañía antes de que estos broten o cuando el crecimiento aún sea 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 equipo convencional para heno una vez que la parte aérea se haya secado por completo. Esto ocurrirá entre mediados y finales de octubre en la mayoría de las regiones. Varios estudios han demostrado que una sola cosecha de pasto varilla a finales del otoño o principios del invierno genera los mayores rendimientos sostenibles de biomasa y una buena persistencia del cultivo de un año a otro. (Parrish y Fike, 2005) La humedad debe ser del 15 por ciento o menos para facilitar el empaque y el transporte rápidos, y para garantizar una materia prima de mayor calidad. El pasto varilla que se utiliza como combustible complementario en centrales de carbón se quema con un porcentaje de humedad de entre el 12 y el 13 por ciento. Comunícate con la planta de procesamiento para determinar el tamaño de las pacas que aceptarán. 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 pacas cuadradas pequeñas. Asegúrate de dejar un rastrojo de aproximadamente 6 pulgadas después de la cosecha. Las investigaciones sobre forraje han demostrado que dejar rastrojo ayuda a retener la nieve, protegiendo así las coronas de las raíces contra la muerte invernal.

Consideraciones ecológicas

El pasto varilla, que en el pasado 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 vida 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, los cuales ponen los nutrientes del suelo a disposición del extenso sistema radicular del pasto varilla. El pasto varilla es una planta excelente para usar en franjas de protección ribereñas o en otros terrenos sensibles, ya que su sistema radicular previene la erosión al tiempo que desacelera el flujo del agua superficial, disminuye la escorrentía de los campos agrícolas y permite una mayor infiltración del agua.

Los cultivos anuales, como el maíz, la soya y los granos pequeños, 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 (switchgrass) se siembra generalmente comomonocultivo(un campo sembrado con una sola especie, como el maíz, la alfalfa o la soya), ya sea como cultivo forrajero o como materia prima. Los datos sobre el rendimiento se han obtenido mediante el estudio de cultivos en monocultivo, y se considera que los cultivos puros 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 del 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 del que algunos agricultores han llegado a depender 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 nativa de pastos altos de América del Norte no era, por supuesto, un monocultivo. Muchas gramíneas, leguminosas, plantas herbáceas y arbustos contribuían a esta comunidad vegetal y animal compleja y estable. Es importante recordar esto, ya que un monocultivo de pasto varilla nunca ofrecerá los mismos beneficios ecológicos que una pradera naturalmente diversa. Dicho esto, las plantaciones puras de pasto varilla aún tienen beneficios significativos, especialmente para los campos que han sido cultivados anualmente y están sufriendo degradación debido a la erosión y al agotamiento de la materia orgánica del suelo. Una población de pastos perennes ofrece lugares 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 población 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 forraje ganadero descubrirán que la producción de pasto varilla como materia prima para etanol requiere un régimen de manejo distinto al que se utiliza para producir forrajes de calidad. La materia prima de alta calidad para etanol tiene un bajo contenido de nitrógeno y un alto contenido de celulosa. La celulosa se descompone, ya sea mediante un ácido o 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 del aire después de la combustión. Por lo tanto, la aplicación de cero o muy poco nitrógeno en los fertilizantes y una sola cosecha anual, después de que las plantas se hayan 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

Las consideraciones económicas más importantes en la producción de pasto varilla son: (1) el rendimiento, (2) los costos de la tierra y (3) los precios de otras materias primas para la producción de biocombustibles. Mantener altos rendimientos y bajos costos ha dado como resultado los mejores rendimientos económicos en proyectos recientes de investigación sobre el pasto varilla. Otra forma de reducir costos 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 etapa 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 tonelaje adecuado de biomasa, se debe pastorear el pasto varilla hasta dejar no menos de 6 pulgadas de altura en la primavera o a principios del verano, y permitir que la hierba vuelva a crecer para una cosecha de biomasa a finales del otoño o en invierno. Los cultivos de pasto varilla tienden a deteriorarse con el paso de los años debido a eventos de defoliación más frecuentes (pastoreo, siega para heno 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 considerado el uso del pasto varilla para la producción de biocombustibles en tierras 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 áreas, el pasto varilla para biocombustibles podría aumentar la sustentabilidad ecológica de las praderas al tiempo que reduciría el costo del programa CRP. Sin embargo, las normas del CRP tendrían que modificarse sustancialmente para permitir dicho uso económico de las tierras del CRP. La evaluación de los impactos en la vida silvestre que tendría la cosecha económica de las tierras del CRP también se convertiría en un factor importante a considerar, ya que una parte fundamental del apoyo continuo al CRP ha sido sus beneficios documentados para la vida silvestre.

El programa CRP es administrado 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), y una vez que los terrenos se incorporan al programa, existen restricciones respecto a su uso. Su oficina local de la FSA o del NRCS puede brindarle más información sobre el CRP y la posibilidad de producir biomasa en terrenos del CRP.

Las parcelas de prueba 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 promedio de seis años de 11.5 toneladas por acre. 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: pastizales de energía más ecológicos, Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Tennessee). Se estima que las materias primas de etanol de maíz les cuestan a los productores de etanol entre 40 y 53 centavos por galón de etanol producido. Los costos 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 costos de la materia prima celulósica por galón de etanol producido son mucho más altos que los del etanol de maíz.

Es importante recordar que el mercado del pasto varilla aún está en una etapa muy incipiente y que queda mucho por hacer para comprender los costos 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, consulta 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 tal vez siquiera la mejor, para la producción de etanol celulósico, pero sí cuenta con 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 a las condiciones locales y relativamente fáciles de conseguir
• un excelente hábitat para la vida silvestre
• el secuestro de carbono en su extenso y muy profundo sistema radicular
• tolerancia a suelos pobres y a amplias variaciones en el pH del suelo
• tolerancia a la sequía y a las inundaciones (según el ecotipo y la variedad)
• uso eficiente del agua en los ecosistemas de pastizales

Sin embargo, muchas otras gramíneas perennes de estación cálida pueden poseer estas mismas características y más. ¿Qué hace que el pasto varilla sea particularmente adecuado como materia prima para el etanol? En ensayos de investigación que comenzaron a mediados de la década de 1980, el Departamento de Energía empezó a buscar especies vegetales que produjeran materias primas para biocombustibles de alta calidad y en grandes cantidades. Entre las plantas consideradas se encontraban el pasto canario y el pasto varilla, además de otras gramíneas y leguminosas. En los ensayos, el pasto varilla tuvo los rendimientos más altos y, posteriormente, el trabajo de mejoramiento genético se centró en esta especie, excluyendo a las demás.

Otras fuentes de materia prima celulósica que se están investigando son los residuos forestales, la paja de trigo, los residuos del maíz (hojas, tallos y mazorcas), la paja de arroz y el bagazo (residuo de la caña de azúcar), otros residuos de cultivos, los residuos sólidos municipales, el álamo y el sauce. David Bransby, de la Universidad de Auburn, sugiere que, si bien el etanol no podrá reemplazar por completo a los combustibles fósiles en el transporte y la generación de 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 las medidas de conservación, los combustibles de biomasa pueden satisfacer una parte de las necesidades energéticas de Estados Unidos.

Referencias y recursos

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Recursos sobre energía agrícola de ATTRA
Servicio Nacional de Información sobre Agricultura Sostenible
800-346-9140 (inglés)
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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 de ATTRA, en el marco de un acuerdo de cooperación con el Departamento de Desarrollo Rural del USDA.