Switchgrass: uma cultura energética com potencial inexplorado

Há uma década, o switchgrass prometia aos agricultores um cultivo opcional de bioenergia. Pesquisadores do Laboratório de Pesquisa das Grandes Planícies do Norte do USDA-ARS em Mandan, Dakota do Norte, descobriram que a perene nativa de raízes profundas pode armazenar quantidades significativas de carbono no solo – mesmo em terras marginais. Além disso, superou o milho em eficiência energética.

Para cada unidade de energia não renovável necessária para cultivar switchgrass, recebemos 6,4 unidades de energia de volta”, informou o agrônomo Marty Schmer em uma entrevista de 2009 à revista Successful Farming. “Com o grão de milho, para cada unidade de energia não renovável colocada na produção da safra, há 1,2 a 1,8 unidades de energia que saem.”

Schmer fazia parte de uma equipe de pesquisadores que conduzia um estudo de cinco anos avaliando o potencial do switchgrass como uma cultura de etanol. Uma grama nativa resistente adaptada a uma ampla gama de condições de crescimento, a planta perene provou há muito tempo sua capacidade de reduzir ou eliminar a erosão eólica e hídrica, fornecer alimentos para o gado e oferecer habitat para a vida selvagem.

Além de mostrar sua eficiência na produção de etanol, a pesquisa documentou a capacidade do switchgrass de sequestrar níveis significativos e de rápido acúmulo de carbono no solo. Os dados foram coletados de 10 campos de switchgrass em fazendas em Nebraska, Dakota do Sul e Dakota do Norte. Os campos estavam em terras marginais e foram fertilizados com nitrogênio para o máximo rendimento.

Embora houvesse variações de local para local, o carbono orgânico do solo (SOC) nas 12 polegadas superiores do solo aumentou em todos os locais a uma taxa média de 980 libras por acre por ano. Quatro locais em Nebraska amostrados a uma profundidade de 48 polegadas tiveram aumentos de SOC em média 2.590 libras por acre por ano.

“Dados os níveis de sequestro de carbono do solo que encontramos, juntamente com o alto balanço energético líquido e as baixas emissões de gases de efeito estufa, o switchgrass é uma ótima cultura energética para terras agrícolas marginais”, disse Schmer.

POTENCIAL PERMANECE INEXPLORADO

Hoje, o potencial da planta perene como cultura bioenergética permanece inexplorado. “Produzir etanol a partir de switchgrass nunca se materializou na escala que esperávamos”, afirmou Schmer, que agora trabalha como agrônomo de pesquisa do USDAARS e professor assistente adjunto na Universidade de Nebraska-Lincoln.

Os altos custos para processar a safra em combustível bloquearam suas incursões no mercado. A conversão de switchgrass em etanol custa ainda mais do que a conversão de milho em etanol devido ao processamento adicional necessário.

Outras forças também prejudicaram as perspectivas de energia para a safra. “A produção de petróleo nos EUA aumentou dramaticamente na última década, reduzindo o custo do combustível”, disse Schmer. “Junto com isso, houve um aumento na eficiência de combustível do carro e uma adoção constante de veículos movidos à eletricidade. Como resultado, a demanda por etanol não aumentou como esperávamos.”

Além de sua promessa para o etanol, o switchgrass também sinalizou seu valor como matéria-prima de coqueima com carvão para geração de eletricidade. De 2007 a 2014, pesquisadores da Universidade de Kentucky analisaram a viabilidade da cultura nessa área.

“Nosso projeto mostrou que o switchgrass pode ser queimado com carvão, e os agricultores estavam interessados ​​em cultivar a cultura”, relatou Ray Smith, especialista em forrageiras de extensão da Universidade de Kentucky (Reino Unido). “A queima de apenas 10% de switchgrass com carvão gera eletricidade com emissões mais baixas do que a queima de carvão sozinho.”

O objetivo da pesquisa do Reino Unido era expandir e diversificar as opções de renda agrícola para os agricultores, contribuindo potencialmente para as metas de energia renovável do estado. Com o objetivo de desenvolver um mercado para switchgrass coqueimado com carvão para geração de eletricidade, o gerente de projeto Tom Keene contratou 20 agricultores no nordeste do Kentucky para plantar 5 acres para cada uma das plantas perenes.

RECEBENDO A ENTREGA DE SWITCHGRASS

A central elétrica de Spurlock em Maysville, Kentucky, de propriedade da East Kentucky Power Cooperative, foi preparada para receber a grama e coqueimá-la com carvão em uma unidade modificada para queimar combustíveis alternativos.

“Na época parecia que poderia haver mandatos estaduais ou federais que exigiriam que as plantas queimassem uma certa quantidade de combustíveis renováveis”, disse Smith. Outras forças encorajadoras incluíram o possível surgimento de um sistema de crédito de carbono recompensando o uso de combustíveis renováveis.

Inicialmente, os fazendeiros transportavam a grama para a usina em grandes fardos para serem moídos no local. Então, os altos custos de transporte e os problemas com o material do solo que alimenta o sistema de energia levaram os pesquisadores a produzir briquetes feitos da mistura da grama do solo com aparas de madeira. Incapaz de continuar acessando aparas de madeira a baixo custo, a equipe então adotou uma pelotização na fazenda do switchgrass usando peletizadores móveis.

Alguns produtores adotaram um sistema eficiente de toda a fazenda de produção de switchgrass. “Eles pegavam a primeira colheita no estágio frondoso para feno e colhiam o rebrote da grama após a geada para a usina”, disse Smith. “Quando a colheita é feita após a geada, os nutrientes, como nitrogênio e potássio, foram todos para as raízes.”

Isso não apenas economizou dólares em fertilizantes para os produtores, mas também beneficiou a usina.

“Grandes quantidades de nitrogênio causam a produção de óxido nitroso após a queima, e esse poluente deve ser removido da unidade de energia. O potássio deixa resíduos de sal que levam à corrosão da caldeira. O sistema de duas colheitas funcionou bem, o que beneficiou os produtores por terem uma perene de baixa manutenção que poderiam produzir em terras marginais”, informou Smith.

Enquanto a produção de switchgrass dos agricultores substituiu uma pequena fração do carvão da usina, o projeto mostrou a prova de conceito de sua viabilidade.

Os ventos políticos mudaram novamente, eliminando as possibilidades de curto prazo de mandatos ou de um sistema significativo de crédito de carbono que recompensaria a adoção mais ampla de combustíveis renováveis, como a grama.

O custo relativamente baixo do carvão causou a marginalização do switchgrass dos agricultores como fonte de energia. “O switchgrass custou à planta US$ 20 a US$ 60 a mais por tonelada do que o preço por tonelada do carvão entregue”, afirmou Smith. “Entregar o switchgrass é uma despesa significativa.”

No entanto, segundo ele, ainda há uma enorme justificativa para cultivá-lo para energia, pois surgiram exemplos de switchgrass trabalhando em pequena escala. “No esquema mais amplo das coisas, precisamos de um sistema que pague os agricultores de forma justa por suas colheitas.”

Schmer concorda, apontando para pesquisas em andamento de diversas entidades focadas na produção de outros bioprodutos de switchgrass que possam gerar valor econômico para os produtores. “Grande parte de nossa pesquisa agora também se concentra na produção de switchgrass relacionada a recursos naturais”, disse ele. “Por exemplo, como podemos fazer a melhor transição de um sistema perene de volta para um sistema anual?”

Novas cultivares de switchgrass (Liberty e Independence) desenvolvidas pelo USDA-ARS e pela Universidade de Illinois em Urbana-Champaign têm o potencial de quase dobrar os rendimentos obtidos de culturas de switchgrass cultivadas a partir de cultivares anteriores.

“Adicionar plantas perenes a uma rotação é especialmente benéfico para terras agrícolas marginais, a fim de construir carbono no solo e reduzir a erosão”, afirmou Schmer. “As plantas perenes também reduzem as perdas de nutrientes e beneficiam a vida selvagem. Adicioná-las de volta à paisagem agrícola beneficia os agricultores e à sociedade como um todo.”

Fonte: Successful Farming

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