En septiembre, la fábrica de Lajinha, en la zona oriental del estado brasileño de Minas Gerais, de la filial brasileña de NetZero, empresa con sede en París, tiene previsto iniciar la producción continua de biocarbón a partir de la paja residual de los cultivos de café recuperada de las propiedades de 400 caficultores de la región. Los productores que aportaron la materia prima serán los primeros que utilizarán el polvo negro como abono en sus tierras, con la esperanza de obtener resultados al menos similares a los logrados en los experimentos que se llevaron a cabo a menor escala en centros de investigación de Brasil y de otros países.
El producto, también llamado biochar, se obtiene a través del calentamiento en hornos llamados pirolizadores −que operan en ausencia de oxígeno− de residuos agrícolas entre los que se incluyen mazorcas de maíz, cáscaras de babasú, arroz y algodón, aserrín y restos de maderas, de asaí y de palma aceitera. Una misma planta puede generar materiales con composición química y propiedades peculiares. Un artículo publicado en marzo en la revista Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, demostró que el biocarbón elaborado a partir de Phyllostachys aurea, una especie exótica de bambú, posee un mayor contenido de carbono que el de Guadua sp., una especie de bambú autóctona, ambas comunes en el sur de Braisl.
En estudios controlados realizados en el último decenio, estas fórmulas han incrementado la productividad agrícola hasta en un 50 %, el crecimiento de las raíces en un 30 % y el de los brotes en un 45 %. También han estimulado la absorción de nutrientes, han reducido en alrededor de un 20 % el uso de fertilizantes químicos y ayudaron al suelo a retener agua y contaminantes. El biocarbón también ha adquirido una gran estimación debido a su capacidad para secuestrar – o literalmente, enterrar – carbono, el elemento químico más abundante en su composición.
La fábrica de Lajinha, inaugurada en abril, es la primera planta instalada en Brasil a escala comercial, construida con tecnología propia en un predio cedido por la Cooperativa de Caficultores de la Región de Lajinha (Coocafé). Su capacidad productiva es de 4.500 toneladas (t) de biocarbón al año, de momento una pequeña cantidad, en comparación con los 42 millones de t de fertilizantes que Brasil consume anualmente. Parte del biocarbón se entregará gratuitamente a los proveedores de la materia prima, quienes podrán adquirir el resto con descuentos.
“La comercialización de créditos de carbono ha hecho posible nuestro modelo de negocio, porque puede subsidiar el precio de venta del biocarbón, que no puede ser muy elevado”, declaró a Pesquisa FAPESP el empresario francés Olivier Reinaud, cofundador de NetZero. Según él, el banco francobritánico Rothschild y la consultora estadounidense Boston Consulting Group ya están comprando los créditos generados por el biocarbón producido en una fábrica inaugurada en enero de 2022 en Camerún, África, también a partir de residuos de las plantaciones de café. “Los créditos representan aproximadamente la mitad de nuestros ingresos”, informó en un comunicado de la empresa.
Aline Peregrina PugaEl producto aplicado en una plantación de maízAline Peregrina Puga
La empresa Aperam BioEnergia, productora de carbón vegetal con sede en Minas Gerais, anunció en mayo que había vendido 921 contratos de remoción de carbono, cada uno de los cuales corresponde a la sustracción de 1 t de dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera. Conforme expresa un comunicado de Aperam, la meta es producir 40.000 t de biocarbón por año, lo que redundaría en beneficios por aproximadamente unos 40 millones de reales.
Las empresas europeas produjeron alrededor de 21.000 t de biocarbón en 2020 y las estadounidenses 45.000 t en 2017 y 2018, y habrían llegado a producir 70.000 t en los años posteriores. El mercado mundial del biocarbón podría alcanzar 205 millones de dólares este año y 587 millones en 2030, con un crecimiento anual de un 13 %, estima la organización no gubernamental Earth.
De utilizárselo masivamente a nivel mundial, para 2050 el biocarbón podría retirar de la atmósfera entre 1.300 y 3.000 millones de t de CO2, según las cifras estimadas por el Proyecto Drawdown, un movimiento que busca soluciones para hacer frente a la emergencia climática y ambiental. Aunque las perspectivas son auspiciosas, el ingeniero químico Henrique Poltronieri Pacheco, del Instituto Alberto Luiz Coimbra de Posgrado e Investigación en Ingeniería de la Universidad Federal de Río de Janeiro (Coppe-UFRJ), recomienda ser prudentes con las estimaciones de secuestro de carbono.
“Sin un análisis completo de la huella de carbono, de la cuna a la tumba, como solemos decir, no es posible afirmar a ciencia cierta que el biocarbón esté secuestrando carbono”, subraya. Además, la reducción de emisiones con el biocarbón puede variar bastante según la materia prima utilizada en su producción, la dosis aplicada y el tipo de suelo.
Biocarbón granulado
En 2018, en el primero de los dos proyectos apoyados por el Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP, el administrador Braulio Pereira Neto, director de la empresa Carbosolo, producía biocarbón tradicional, compuesto por partículas de diferentes tamaños. Había un problema: las más finas volaban con facilidad al aplicarlas en los suelos. Molesto por el polvo que se dispersaba, desarrolló un fertilizante extruido –o granulado– con biocarbón. La nueva presentación facilita la aplicación y evita que las partículas lleguen a los pulmones de quienes lo manipulan.
Gil Silva / NetzeroFábrica de biocarbón de NetZero en Lajinha, Minas Gerais, elaborado con paja de caféGil Silva / Netzero
Dos materias primas dieron los mejores resultados: un recubrimiento de gallineros conocido como cama de pollo, compuesto de paja de arroz o aserrín, restos de pienso y deyecciones avícolas; y bagazo de caña de azúcar molido, llamado torta de filtro, un residuo de la producción de azúcar y etanol. El material se piroliza a temperaturas cercanas a los 400 grados Celsius (ºC) y se baña en una solución que contiene nitrógeno, fósforo o potasio, los nutrientes básicos para las plantas.
“Los nutrientes entran por los poros y se adhieren a la superficie del biocarbón, que luego se recubre con un polímero a base de almidón”, detalla Pereira Neto. El ingeniero agrónomo Cristiano Andrade, de Embrapa Medio Ambiente, en el municipio de Jaguariúna, en el interior paulista, presenta otra posibilidad: “Como es muy poroso, el biocarbón también podría transportar microorganismos que ayuden al crecimiento de las plantas”.
Andrade coordinó las pruebas de campo de 17 tipos de biocarbón elaborados en Carbosolo, con un contenido de nitrógeno de entre un 3 % y un 38 %, comparándolos con la urea, que contiene hasta un 45 % de este elemento químico. Las fórmulas con biocarbón demostraron ser más eficientes, debido a que liberan el nitrógeno más lentamente, en un 60 %. Como se describe en un artículo publicado en febrero de 2020 en la revista Science of the Total Environment, permitieron aumentar hasta un 21 % el rendimiento del maíz y un 12 % la eficiencia del uso del nitrógeno por las plantas.
En Carbosolo y NetZero pretenden fomentar la producción regional de biocarbón en cooperativas o asociaciones de agricultores, utilizando materias primas locales, para mantener bajos los costos y el precio final. Pereira Neto propone una descentralización aún mayor: “Los pequeños agricultores también podrían fabricar biocarbón en hornos de barro, controlando la temperatura”.
Pacheco reconoce: “El biocarbón es una solución descentralizada de alta flexibilidad desde el punto de vista geográfico”. En un experimento reciente, su grupo pirolizó la cáscara del fruto de los árboles de cacao traída desde Espírito Santo y se sorprendió al comprobar que el biocarbón contenía un 70 % de potasio, un nutriente importante para las plantas, en pasta seca.
Carbosolo / Admilton Gonçalves de Oliveira Junior-UELImágenes obtenidas por microscopía electrónica de barrido: biocarbón de borra de café (ampliado 150 veces, a la izq.) y de eucalipto (ampliado 800 veces, en el centro, y 2.000 veces, a la der.)Carbosolo / Admilton Gonçalves de Oliveira Junior-UEL
El horno debe controlarse muy bien. “No pueden producirse fugas ni entradas de aire porque el oxígeno extra, no liberado por la materia prima, se quemará en lugar de descomponer el material y puede formar compuestos nocivos como dioxinas y furanos”, advierte Pacheco. Según Reinaud, el proceso industrial ayuda a controlar la pirólisis del biocarbón.
“Todavía enfrentamos un obstáculo”, comenta Andrade. “Necesitamos hornos más grandes que puedan trabajar de forma continua y no por lotes, según la capacidad del horno”.
Andrade empezó a investigar el biocarbón en 2012 porque dudaba de sus posibles beneficios, pero luego se convenció. Con colegas del Instituto Agronómico (IAC) de Campinas, constató que este material también puede ser útil para eliminar contaminantes del suelo, como se describe en un artículo publicado en mayo en la revista Environmental Geochemistry and Health.
Limitaciones
La ingeniera ambiental Agnieszka Latawiec, de la Pontificia Universidad Católica de Río de Janeiro (PUC-RJ) y del Instituto Internacional para la Sostenibilidad (IIS), subraya: “El biocarbón no siempre sirve para todo”. Su eficacia puede variar según el suelo, el clima, la especie cultivada y el método de aplicación.
Aline Peregrina PugaAplicación de biocarbón y preparación del suelo para el cultivo en un área experimental del Instituto Agronómico de CampinasAline Peregrina Puga
En 2013, cuando aún se hallaba en Polonia, aplicó biocarbón para fertilizar maíz. La productividad aumentó un 50 %, incluso en suelos degradados. Años más tarde, en Río de Janeiro, llevó a cabo un experimento similar con maíz y frijoles en una granja experimental de Embrapa Agrobiologia en Seropédica, en el interior del estado. Según un artículo publicado en febrero de 2018 en la revista Sustainability, los aumentos de productividad fueron bajos, lo que indica que los resultados con biocarbón dependen de muchas variables.
Con el respaldo del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Río de Janeiro (Faperj), los experimentos realizados desde 2014 por su grupo demostraron que el biocarbón podría aumentar la productividad de las pasturas utilizadas como alimento para el ganado en un 27 %, como se informa en un estudio publicado en agosto de 2019 en la revista Scientific Reports. Otros ensayos mostraron respuestas diferentes para cada variedad de gramíneas del género Brachiaria.
A lo largo de cuatro cosechas, la aplicación de biocarbón dio lugar a una mayor producción de biomasa del pasto Paiaguás, una variedad silvestre bastante resistente a la sequía, seguida por Piatã y, por último, la variedad Marandu; el crecimiento puede intensificarse en combinación con cacahuete forrajero, que facilita la incorporación de nitrógeno al suelo, según una estrategia descrita en la edición de septiembre de este año de la revista Agriculture, Ecosystems & Environment.
“Luego de verificar los resultados, José Ferreira, el dueño de la finca donde hacemos las pruebas, dijo que seguiría produciendo Piatã porque le gustaba esta variedad”, relata la investigadora. “Hemos conversado mucho para entender qué hacer y poder mejorar. Él siempre decía: ‘Quiero mis vacas gordas y mi domingo libre’. En otras palabras, quiere una innovación que le ahorre trabajo extra”.
Basándose en su estudio de campo, Latawiec hace algunas recomendaciones: “Antes de su aplicación a gran escala, sería aconsejable realizar una prueba piloto, plantearle las incertidumbres al productor agrícola, realizar un seguimiento del biocarbón y controlar su capacidad para aumentar la productividad agrícola y secuestrar carbono, de acuerdo con un análisis de costo-beneficio y de ciclo de vida”.
Proyectos
1. La estabilidad del carbono del biocarbón, el proceso de envejecimiento en el suelo y el efecto fertilizante de las fórmulas con fuentes minerales (nº 17/02886-7); Modalidad Ayuda de Investigación; Investigador responsable Cristiano Alberto de Andrade (Embrapa); Inversión R$ 90.766,09.
2. La eficiencia agronómica y ambiental del biocarbón enriquecido o no con una fuente mineral en el suministro de nitrógeno (nº 15/21633-7); Modalidad Becas en Brasil – Posdoctorado; Investigador responsable Cristiano Alberto de Andrade (Embrapa); Beneficiaria Aline Peregrina Puga; Inversión R$ 271.512,95.
3. Biocarbón para la mejora de la calidad de los suelos contaminados con metales (nº 16/19368-6); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigadora responsable Cleide Aparecida de Abreu (Instituto Agronômico); Inversión R$ 174.062,62.
4. Desarrollo de un fertilizante organomineral NPK a base de biocarbón (nº 18/17194-6); Modalidad Ayuda de Investigación – Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Braulio Garcia Pereira Neto (Carbosolo Desenvolvimento Agrícola Ltda.); Inversión R$ 170.077.
Artículos científicos
CARNIER, R. et al. Soil quality index as a tool to assess biochars soil quality improvement in a heavy metal-contaminated soil. Environmental Geochemistry and Health. online. v. 21. may. 2023.
CASTRO, A. et al. The effects of Gliricidia-derived biochar on sequential maize and bean farming. Sustainability. v. 10, n. 3, 578, p. 1-15. 26 feb. 2018.
LATAWIEC, A. E. et al. Biochar amendment improves degraded pasturelands in Brazil: Environmental and cost-benefit analysis. Scientific Reports. v. 9, 11993. 19 ago. 2019.
LATAWIEC, A. E. et al. Biochar and forage peanut improve pastures: Evidence from a field experiment in Brazil. Agriculture, Ecosystems & Environment. v. 353, 108534. 1° sep. 2023.
MAIA, C. M. B. de F. et al. Efeito da temperatura de carbonização sobre características físico-químicas dos carvões de duas espécies de bambu. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research. v. 6, n. 1, p. 817-25. 30 mar. 2023.
PUGA, A. P. et al. Biochar-based nitrogen fertilizers: Greenhouse gas emissions, use efficiency, and maize yield in tropical soils. Science of the Total Environment. v. 704, 135375. 20 feb. 2020.
