Användning av sockerrörsblad, känd som skräp eller halm, att producera elektricitet och andra generationens (2G) etanol har förespråkats som ett sätt att öka bioenergiproduktionen utan att expandera odlingsareal. Dock, en studie gjord i Brasilien och publicerad i tidskriften Bioenergiforskning visar att avlägsnande av halm istället för att lämna det på marken efter skörden kan fördubbla mängden gödsel som krävs av brasilianska sockerrörsodlingar fram till 2050.

Varningen kommer från forskare som är anslutna till University of São Paulo's Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ-USP) och National Biorenewables Laboratory (LNBR) vid National Energy and Materials Research Center (CNPEM) i Campinas, São Paulo delstat, som genomförde studien med stöd från São Paulo Research Foundation — FAPESP och Technological Fund (FUNTEC) som förvaltas av BNDES, den nationella utvecklingsbanken.

Sockerrörsskördare skär stjälkarna vid basen, ta bort bladen och skär stjälkarna i segment. Stjälkarna tas bort för bearbetning för att tillverka socker och etanol. Bladen kastas ut och lämnas på marken, så småningom torkar ut för att bilda ett tjockt lager av halm. Denna biomassa är rik på näringsämnen och bidrar till jordgödsling, författarna till studien betonar.

För första gången, de beräknade mängden näringsämnen kvar i sockerrörshalm och mängden gödsel som skulle behövas utan halmskiktet.

"I studien, vi konverterade värdet av näringsämnena i halm till gödselekvivalent [kväve, fosfor och kalium, NPK]. Odlare som tar bort denna biomassa måste köpa NPK och använda den för att fylla på näringsämnen i jorden. Vi mätte detta värde, som hittills var osynlig, "Maurício Cherubin, en forskare vid ESALQ och första författare till artikeln, berättade.

Att hålla halmen på marken hjälper näringscykeln. Jordnäring absorberas och lagras i bladen, och näringsämnena återförs till jorden när bladen dör och sönderfaller, vilket säkerställer att en ny cykel kan börja. Att ta bort halmen avbryter denna process.

"Att generera bioenergi genom att bränna halm innebär att man använder en tredjedel av sockerrörets energipotential, vilket är mycket, "Sa Cherubin." Å andra sidan, som studien visar, Det är viktigt att lämna en betydande del av halmen på marken för att skydda jorden från regn, minska utsläppen av växthusgaser och framför allt behålla näringscykeln. "

Jordnäring

Tidigare artiklar publicerade i Bioenergiforskning av samma grupp forskare presenterade data om effekterna av halmborttagning, såsom minskad biologisk aktivitet i marken, mindre effektiv skadedjursbekämpning, mer intensiv markkomprimering, ökande utsläpp av växthusgaser och lägre grödor.

"Syftet med vår forskning har varit att genomföra en omfattande översyn av frågorna kring halmborttagning. Vissa odlare har insett halmens betydelse för produktiviteten eftersom det påverkar markskydd och näring, Sa Cherubin.

Den senaste artikeln rapporterar resultaten från fältstudier som utförts för att mäta förlust av näringsämnen i marken, resultaten från ekonomisk analys, och prognoser av scenarier baserade på gödningsanvändningsdata för väst-central, sydöstra och södra Brasilien från National Fertilizer Association (ANDA).

Fem möjliga scenarier diskuteras. Strategier med mindre negativa effekter håller gröna blad och tar bort torra löv, medan det mest extrema scenariot förutsätter total borttagning av halm.

Definition av kriterier

Enligt artikeln, totalt halmborttagning resulterar i ett årligt gödningsbehov på 195 kg per hektar (kg/ha), som kostar cirka 90 USD. Detta är dubbelt så mycket gödsel som för närvarande används i de tre ovanstående regionerna, där det mesta av Brasiliens sockerrör odlas.

Det minst radikala scenariot, förutsatt endast måttligt avlägsnande av torrt halm med gröna blad kvar på marken, resulterar i ett gödselbehov på 27 kg/ha som kostar 27 USD.

"Som man kan se, beslutet om halm ska lämnas på marken eller inte har en betydande inverkan på grödan och hela industrin. I dag, varje bruk använder sina egna kriterier för att definiera hur mycket som ska lämnas och var. Vi måste gå vidare. Vi behöver en kollektiv ansträngning för att definiera kriterier för denna praxis, med alla tillhörande fördelar när det gäller produktion av bioenergi, markkvalitet och produktivitet, Sa Cherubin.

Brasilien har cirka 10 miljoner hektar mark under sockerrör och står för cirka 40 procent av världsproduktionen. Det mesta av sockerröret (92 procent) odlas i fem stater - Paraná i söder, São Paulo och Minas Gerais i sydost, och Goiás och Mato Grosso do Sul i västra centrala Brasilien.

Studien jämför inte gödselkostnader med priserna på bioenergi från sockerrörshalm. Värdet på en kilowattimme per hektar varierar med efterfrågan, plats, årstid och klimat (våt kontra torrsäsong).

Växande användning av gödselmedel

Enligt studien, om arealet under sockerrör fortsätter att expandera som det har gjort under de senaste tre decennierna, förbrukningen av NPK -gödselmedel från sockerrörsodlare kommer att öka 80 procent till 2050. NPK -gödselanvändningen ökade med 46, 500 ton per år mellan 1986 och 2016, när den nådde 1,75 miljoner mt, eller 11,6 procent av allt NPK -gödsel som konsumeras i Brasilien.

"Användningen av sockerrörshalm för bioenergi är en stor möjlighet, men det finns fördelar och nackdelar. Det ökar produktivitetseffektiviteten inom ett visst område. Å andra sidan, som studien visar, det är viktigt att lämna en del av halmen på marken, Sa Cherubin.