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La Fijación de CO₂ en Plantaciones Forestales y en Productos de Madera en Argentina

Carlos A. Norverto^[1]

RESUMEN

El presente trabajo determina la capacidad de fijación de las plantaciones forestales desarrolladas con especies cultivadas de eucaliptos, pinos y álamos. Asimismo se han calculado las emisiones producidas en los procesos de producción primaria y secundaria. Por último se calculó el balance de fijación de dióxido de carbono (CO₂) para los siguientes usos de la madera: muebles de madera maciza; producción de pasta de papel; carpintería y construcción; y producción de energía.

Palabras claves: fijación y almacenamiento del carbono; plantaciones y productos de la madera; álamo, eucalipto y pino.

INTRODUCCIÓN

El CO₂, el vapor de agua y otros gases que forman parte de la atmósfera tienen la particularidad de absorber calor que emite la Tierra por lo cual ésta evita perder gran parte de dichas radiaciones hacia el espacio. Este fenómeno recibe el nombre de efecto invernadero y los gases con dicha propiedad se llaman gases efecto invernadero (GEIs).

Un tercio de dicha energía regresa al espacio y el resto sirve para calentar la Tierra y como combustible del sistema climático. La presencia de los GEIs es indispensable para que existan las condiciones de vida actuales, por ejemplo en ausencia de ellos, la temperatura media global de la atmósfera en la superficie terrestre descendería de 15ºC a -18ºC, siendo imposible la vida. En el período comprendido entre los años 1570 y 1730 por razones climáticas la Tierra vivió una pequeña Edad del Hielo, cuando la temperatura media descendió ½ ºC, trayendo aparejado grandes inconvenientes para la economía de las especies y para las poblaciones humanas.

Mediciones de los GEIs efectuadas a partir de la revolución industrial hasta nuestros días demuestran que éstos han aumentado significativamente producto del creciente uso de los combustibles fósiles, la deforestación y el mal uso de la tierra. La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado a partir de 1850 en un 0,3% por año. Evidentemente la quema de combustibles fósiles y naturales por parte del hombre en estos últimos 152 años ha sido la causa principal del aumento de los GEIs en la atmósfera. El dióxido de carbono aumentó un 30% y el metano más del doble, producto de la acción antrópica (Norverto, C.A.; 1997).

Los posibles escenarios de cambio climático son evaluados a través de modelos climáticos globales (MCG) que analizan matemáticamente los procesos físicos y sus interacciones entre la atmósfera, hidrosfera, litosfera y biosfera. El Intergovernamental Panel on Climate Change (IPCC) ha elaborado seis escenarios globales posibles que describió en sus documentos (IPCC, 1992; 1996). El documento IS92 considera como escenario global intermedio al que predice una existencia del doble de dióxido de carbono atmosférico hacia el año 2050, por lo cual la temperatura aumentará en 2ºC (Labraga, J.C., 1998).

Se plantea la necesidad de disponer procesos que retengan y fijen el CO₂ a los fines de cumplir con la Convención Marco sobre Cambio Climático (CMCC); (United Nations Framework Convention on Climate Change, FCCC), que establece compromisos y acciones para mitigar y enfrentar el cambio climático del planeta.

La fotosíntesis es uno de estos procesos y cada día gana más importancia su uso y el empleo de los productos obtenidos mediante el conjunto de reacciones químicas que la integran. En la Conferencia de las Partes de la Convención de 1997 (Conference of the Parties -COPs) en Kyoto (COP-3), donde se establecieron nuevas obligaciones y plazos para los países industrializados, principales responsables de emisiones GEI (Dióxido de carbono (CO₂), Metano (CH₄), Oxido nitroso (N₂O), Hidrofluorocarbonos (HFC)

Perfluorocarbonos (PFC) y Hexafluoro de azufre (SF₆)) y fuentes de emisiones, se comprometieron en reducir dicha canasta de GEIs, en un poco más de 5% en promedio respecto de los niveles de 1990, para el período entre 2008-2012. Sin embargo y además de fijar compromisos de reducción, el protocolo de Kyoto establece mecanismos flexibles para compensar emisiones de estos mismos países por la vía de la implementación conjunta. Una de las formas es el desarrollo de proyectos de captación de carbono a través de sumideros -proyectos de plantaciones forestales- (Center for Sustainable Develpment in the Americas, 1996).

Dichos proyectos han recibido cuestionamientos como la non-permanencia, adicionalidad, fugas, riesgos e incertidumbres, impactos sociales y ambientales que ponen en evidencia la necesidad de ofrecer respuestas convincentes a los mismos (Chomitz, K.M.; 2000). El presente trabajo tiene por objeto brindar soluciones al respecto describiendo a la producción de madera, que es útil para la sociedad y actúa como sumidero de CO₂.

METODOLOGÍA

Se tomaron los promedios de rendimiento de todas las especies de álamos, eucaliptos y pinos que se cultivan en todo el país. Cerca del 60% del área plantada se concentra en la Mesopotamia, las coníferas representan el 48% del área total bajo cultivo, los eucaliptos el 30% y sauces y álamos el 19%.

Se calculó el Balance de CO₂ en base a la diferencia entre el CO₂ fijado y los distintos tipos de emisiones de acuerdo con los procesos de trabajo cultural a campo, transporte y transformación de la madera (Brown, S. et al., 1986).

Se consideraron los siguientes usos de la madera y se calcularon sus respectivos balances de CO₂:

1) Muebles de madera maciza.
2) Producción de pasta de papel.
3) Carpintería y construcción.
4) Producción de energía.

CÁLCULOS

1) Muebles de madera maciza

Fórmulas para:

Balance de dióxido de carbono

BA₁= FI₁ - EM₁

Donde

BA₁: Balance de CO2 para una tonelada de madera utilizada en muebles de madera maciza.

FI₁: CO₂ fijados por t de madera maciza empleada para muebles

EM₁: es el CO₂emitido en el ciclo vital e industrial de la madera y se compone de los siguientes sumandos

EM₁= EMspc + EMc + EMs + EMt + EMe + EMtr
E₁= EMspc + EMc + EMs + EMt

Donde

EMspc: CO₂ emitido en las operaciones de siembra o plantación y conservación del árbol y la masa arbórea a la que pertenece.

EMc: CO₂ emitido en las operaciones de corta del árbol.

EMs: CO₂ en operaciones de saca del árbol.

EMt: CO₂ emitido en las operaciones de transporte del árbol desde el monte hasta el centro elaborador.

EMe: CO₂ emitido en las operaciones de elaboración dimensional del árbol.

EMtr: CO₂ emitido en las operaciones de tratamiento de la madera maciza.

Cálculo de FI₁

· Producción por hectárea/año de madera seca

Fuente: SAGPyA - Dirección de Producción Forestal

· Cantidad de C por t de materia seca

Porcentaje de carbono, en masa, que tiene la madera
Carbono 50%; Oxígeno 41%; Hidrógeno 6%; Nitrógeno 1% y Cenizas 2%. Por tanto la cantidad de Carbono por tonelada de materia seca se aproxima a 500 kg (50%).

· Fijación de CO₂

Por similitud con otras especies agroenergéticas (Fernández González, J., 1998) es de 1,25 g de C. por gramo fijado en la madera, y el 0,25 restante es el fijado en forma de mineralización, humus del suelo y raíces que forman el tocón.

Como la molécula-gramo de CO₂ pesa 44 g frente a los 12 g que contiene de carbono el CO₂ por cada kg de madera, medido en materia seca se fijan 44/12= 3,67 kg de CO₂ (C= 12, O=16 y CO2= 44).

Por lo tanto un árbol para producir 446 g de madera, deberá tomar 650 g de CO₂ y liberará a la atmósfera 477 g de O, por lo cual un m3 de crecimiento en biomasa forestal (tronco, raíces, ramas, hojas) absorbe 0,26 tonelada de carbono equivalente (tC) (Sedjó et al., 1995; IUFRO Finlandia, 1995).

Cerca del 60% del área plantada se concentra en la Mesopotamia, las coníferas representan el 48% del área total bajo cultivo, los eucaliptos el 30% y sauces y álamos el 19%.

Eucalipto FI1= 19 t x 0,5 x 3,67 x 1,25= 43,58 t CO₂/ha/año
Pino FI1= 11 t x 0,5 x 3,67 x 1,25= 25,23 t CO₂/ha/año
Alamo FI1= 18 t x 0,5 x 3.67 x 1.25= 41,28 t CO₂/ha/año

Cálculo de la Emisión por las operaciones silviculturales y por el transporte de la madera (E₁)

La emisión de CO₂ en las etapas de plantación, mantenimiento, utilización de fungicidas, abonos, herbicidas, etc fue calculado en 0,77 t de CO₂/ha/año (0,25 t en maquinaria más 0,46 t en las materias primas que incluyen semillas, abonos y plaguicidas más 0,06 t en el transporte de biomasa a planta de aprovechamiento energético) (Martín, F.M. et al., 2001).

E₁= EMspc + EMc + EMs + EMt= 0,77 t de CO₂

Cálculo del EMe

Situación del parque de generación:

Fuente: Secretaría de Energía - Informe 2000

Potencias demandadas y los consumos medios de las máquinas presentes en varios aserraderos son las que se exponen en las siguiente tabla:

De esta forma se consumen 13,27 kWh por metro cúbico para hacer una primera transformación de la madera (Martín, F.M. et al., 2001).

Gas oil X1= 0.604/54= 0.011
20,7 tC =277,7 kW/h

Con estos coeficientes se pondera los valores de gramos de CO₂ por kWh para los diferentes tipos de centrales que se presentaban en tablas anteriores, de forma que obtenemos los gramos de CO₂ por kWh que se emiten por estas centrales en el parque eléctrico. La expresión será la siguiente:

Emisión de CO₂ x X₁ + Emisión de CO₂ por kWh x X₂ + idem x X₃= 1,31135 t CO₂/kWh

Con los datos anteriores se obtiene la emisión debida a la primera transformación. Las expresiones serán las siguientes:

Consumo específico:

13,27 kWh/m3 x 1,31135 t CO₂/kWh = 17,4016 t CO₂/m³

Si consideramos una densidad de la madera de eucalipto 0.8 kg/dm3; pinos 0.6; álamos 0.5 (Tinto, J.C; 1997):

EMe Eucalipto= (19/0,8) x 17,40 = 0,413 t CO₂/ha.año
EMe Pino= (11/0,6) x 17,40= 0,318 t CO₂/ha.año
EMe Alamo= (18/0,5) x 17,40= 0,626 t CO₂/ha.año

No se consideran los procesos de tratamiento de la madera porque no se tienen datos para obtener un valor determinado. Por ello el resultado final lo multiplicaremos por 0,95.

De esta forma, el balance final de CO2 fijado, por hectárea:

Eucalipto
BA= FI₁- (E₁ + EMe)= 43,58 - (0,77 + 0,413) = 42,39 t

Pino
BA= FI₁- (E₁ + EMe)= 25,23 - (0.77+0,318) = 24,04 t

Alamo
BA= FI₁- (E₁ + EMe)= 41,28 - (0.77+0,626) = 39,88 t

2) Producción de pasta de papel

Como en el caso de madera maciza, vamos a considerar un valor de producción por hectárea total de 38 t (eucalipto), 20 t (pino) y 23 t (álamo), en las que el 50% de la madera es carbono. Igualmente se acepta una fijación de CO₂de 1,25 g y un valor de emisiones desde la plantación hasta el transporte de la materia 0,77 t CO₂/ha.año.

Eucalipto FI1= 19 t x 0,5 x 3,67 x 1,25= 43,58 t CO₂/ha/año
Pino FI1= 11 t x 0,5 x 3,67 x 1,25= 25,23 t CO₂/ha/año
Alamo FI1= 18 t x 0,5 x 3.67 x 1.25= 41,28 t CO₂/ha/año

E₁= EMspc + EMc + EMs + EMt= 0,77 t de CO₂

Para obtener la emisión de CO₂ que se produce por los diferentes fabricantes de papel, pasta e integrales, se parte de los valores de intensidad energética. Los cálculos serán los siguientes:

Fuente: SAGPyA - Dirección de Forestación - Area de Economía

Eucalipto

Fabricantes de pasta: 1053,2 kWh/t x 19 t/ha.año= 20010,8 kWh/ha.año
20010,8 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 21930636,15 g CO₂/ha.año= 21,93 t CO₂/ha.año= EMe eucalipto

Fabricantes de papel: 914,7 kWh/t x 19 t/ha.año= 17379,3 kWh/ha.año
17379,3 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 19,04 t CO₂ha.año= EMe eucalipto

Fabricantes integrales: 959 kWh/t x 19 t/ha.año= 18221 kWh/ha.año
18221 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 19,96 t CO₂/ha.año= EMe eucalipto
No se consideran, como en el caso de la madera maciza, los procesos de tratamiento de la madera porque no se tienen datos para obtener un valor concreto. De esta forma, el balance final de CO₂ fijado, por hectárea:

Fabricantes de pasta: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 43,58 - (0,77 + 21,93) t= 20,88 t

Fabricantes de papel: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 43,58 - (0,77 + 19,04) t= 23,77 t

Fabricantes integrales: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 43,58 -(0,77 + 19,96) t= 22,85 t

Pino

Fabricantes de pasta: 1053,2 kWh/t x 11 t/ha.año= 11585,2 kWh/ha.año
11585,2 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 12,69 t CO₂/ha.año= EMe coníferas

Fabricantes de papel: 914,7 kWh/t x 11 t/ha.año= 10061,7 kWh/ha.año
10061,7 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 11,02 t CO₂/ha.año= EMe coníferas

Fabricantes integrales: 959 kWh/t x 11 t/ha.año= 10549 kWh/ha.año
10549 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 11,56 t CO₂/ha.año= EMe coníferas
No se consideran, como en el caso de la madera maciza, los procesos de tratamiento de la madera porque no se tienen datos para obtener un valor concreto. De esta forma, el balance final de CO₂ fijado, por hectárea:

Fabricantes de pasta: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 25,23 -(0,77 + 12,69) t= 11,77 t

Fabricantes de papel: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 25,23 - (0,77 + 11,02) t= 13,44 t

Fabricantes integrales: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 25,23 -(0,77 + 11,56) t= 12,90 t

Alamo

Fabricantes de pasta: 1053,2 kWh/t x 18 t/ha.año= 18957,6 kWh/ha.año
18957,6 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 20,77 t CO₂/ha.año= EMe álamos

Fabricantes de papel: 914,7 kWh/t x 18 t/ha.año= 16464,6 kWh/ha.año
16464,6 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 18,04 t CO₂/ha.año= EMe álamos

Fabricantes integrales: 959 kWh/t x 18 t/ha.año= 17262 kWh/ha.año
17262 kWh/ha.año x 1095,94 g CO₂/kWh= 18,91 t CO₂/ha.año= EMe álamos
No se consideran, como en el caso de la madera maciza, los procesos de tratamiento de la madera porque no se tienen datos para obtener un valor concreto. De esta forma, el balance final de CO₂ fijado, por hectárea:

Fabricantes de pasta: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 41,28 - (0,77 + 20,77) t= 19,74 t

Fabricantes de papel: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 41,28 - (0,77 + 18,04) t= 22,47 t

Fabricantes integrales: BA= FI₁ - (E₁ + EMe)= 41,28 -(0,77 + 18,91) t= 21,60 t

3) Carpintería y construcción

El BA₁ será igual que el de mueble de madera maciza, porque los procesos que se utilizan para la obtención de productos de carpintería (puertas, ventanas, suelos, etc.) y madera de construcción (vigas de madera maciza, vigas de madera laminada encolada, etc.) son los mismos que se utilizan para la fabricación de muebles de madera maciza.

4) Producción de energía

El rendimiento energético, en términos de energía eléctrica es del 30%

Eucalipto

Poder calorífico: eucalipto 7000 kcal/kg= 29260 kJ/kg
Funcionamiento de una Central Térmica es de 6750 horas/año= 24.300.000 s/año.
La unidad de transformación: 1 MJ eléctrico= 1000kJ eléctricos= 1000 KWs (1hora/3600 s)= 0,2777 kWh eléctricos.
Energía eléctrica obtenida (EEO): 19000 kg x 29260 kJ/kg x 0,3= 166782000 x 0,2777 kWh eléctricos= 46315361,4 kWh eléctricos.
Supondremos que un 3% de la energía disponible se emplea en el secado (se utiliza para secar el secado natural y un secadero contracorriente), por lo que la energía eléctrica realmente disponible es:
46315361,4 x 0,97= 44925900,55 kWh eléctricos
Potencia instalada (PI): 44925900,55/(6750 x 3600 s)= 1,84 kW
CO2 emitido en la combustión
19000 kg x 0,5 x (44/12)= 34,67 t de CO₂= E₂
Balance de CO₂ fijado por hectárea:
19000 kg x 0,5 x 3,6 x 1,25= 67500 kg= 43,34 t de CO2
BA= FI₁ - (E₁ + E₂)= 43,34 - (0,77 + 34,67) t= 7,9 t

Pino

Poder calorífico: pino 4700 kcal/kg= 19646 kJ/kg
Funcionamiento de una Central Térmica es de 6750 horas/año= 24.300.000 s/año.
La unidad de transformación: 1 MJ eléctrico= 1000kJ eléctricos= 1000 KWs (1hora/3600 s)= 0,2777 kWh eléctricos.
EEO: 11000 kg x 19646 kJ/kg x 0,3= 64831800 x 0,2777 kWh eléctricos= 18003790,86 kWh eléctricos.
Supondremos que un 3% de la energía disponible se emplea en el secado (se utiliza para secar el secado natural y un secadero contracorriente), por lo que la energía eléctrica realmente disponible es:
18003790,86 x 0,97= 17463677,13 kWh eléctricos
PI: 17463677,13/(6750 x 3600 s)= 0,71 kW
CO2 emitido en la combustión
11000 kg x 0,5 x (44/12)= 20,07 t de CO2= E2
Balance de CO2 fijado por hectárea:
11000 kg x 0,5 x 3,6 x 1,25= 25,09 t de CO2
BA= FI₁ - (E₁ + E₂)= 25,09 - (0,77 + 20,07) t= 4,25 t

Alamo

Poder calorífico: álamo 4200 kcal/kg= 17556 kJ/kg
Funcionamiento de una Central Térmica es de 6750 horas/año= 24.300.000 s/año.
La unidad de transformación: 1 MJ eléctrico= 1000kJ eléctricos= 1000 KWs (1hora/3600 s)= 0,2777 kWh eléctricos.
EEO: 18000 kg x 17556 kJ/kg x 0,3= 94802400 x 0,2777 kWh eléctricos= 26326626,48 kWh eléctricos.
Supondremos que un 3% de la energía disponible se emplea en el secado (se utiliza para secar el secado natural y un secadero contracorriente), por lo que la energía eléctrica realmente disponible es:
26326626,48 x 0,97= 25536827,68 kWh eléctricos
PI: 25536827,68/(6750 x 3600 s)= 1,05 kW
CO2 emitido en la combustión
18.000 kg x 0,5 x (44/12)= 33 t de CO2= E2
Balance de CO₂ fijado por hectárea:
18.000 kg x 0,5 x 3,6 x 1,25 = 41,28 t de CO2
BA= FI₁ - (E₁ + E₂)= 41,28 - 0,77 + 33) t= 7,51 t

Fuente sobre poder calorífico: pino y álamo (Universidad Nacional de Santiago del Estero); eucalipto (Cozzo, D.; 1955)

RESULTADOS

El Balance final de fijación de CO₂ es mayor para los eucaliptos, seguido por los álamos. En referencia a los pinos es el más bajo, pero hay que tener en cuenta que el crecimiento y la rotación varían mucho dependiendo la zona.

CONCLUSIONES

Las plantaciones forestales diagramadas con doble propósito son la solución a los diversos cuestionamientos. El presente trabajo comprueba que el mejor uso para fijar CO₂ es el de madera maciza y como madera para la carpintería - construcción. Asimismo, se comprueba también que el resto de usos de la madera, en el análisis de su ciclo fijan este gas.

Los proyectos para el Mecanismo de Desarrollo Limpio - MDL (Artículo 12 del Protocolo de Kyoto) tendrán que construir una línea de base de las emisiones que ocurrirían sin proyecto y confrontarlo con el nivel de emisiones proyectado bajo diferentes escenarios del proyecto a los efectos de demostrar la adicionalidad. El estudio demuestra que la elaboración de proyectos que involucran no tan sólo las plantaciones sino también los usos de la madera aumentan la adicionalidad. Asimismo, se elimina la idea de non-permanencia porque el CO₂ queda fijado en un producto de madera cuya durabilidad es ilimitada.

Los proyectos de plantaciones forestales que involucran usos de la madera no tienen tiempos definidos por lo que presentan menos posibilidades de presentar fugas en referencia a sus impactos económicos, sociales y ambientales, y de las emisiones GEIs. La determinación en los proyectos del uso de la madera implica la necesidad de certificación forestal, lo cual produce una disminución de los impactos sociales y ambientales.

Se debe hacer un análisis muy detallado de los factores para determinar el contenido de CO₂ fijado cuando la madera es transformada en las operaciones. En el Balance habría que tener en cuenta la cuantificación de riesgos e incertidumbres propios de cada proyecto, a los efectos de eliminar posibles pérdidas por incendios, plagas, etc.

BIBLIOGRÁFICAS

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