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Como hacer nuevamente sostenible la energía de biomasa

Sun, 20 Sep 2020 00:00:00 +0000

Imagen: Copas de árboles podadas en Alemania. Imagen: René Schröder (CC BY-SA 4.0).

¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?

Abogar por el uso de biomasa como fuente de energía renovable - reemplazando los combustibles fósiles - se ha vuelto un tema controvertido entre los defensores del medio ambiente. Los comentarios que generó el artículo anterior, que discutía el uso de cocinas termoeléctricas, lo demuestran claramente:

“Tal como el film Planeta de los Humanos muestra, la biomasa - o sea, árboles muertos - no es de ninguna manera una fuente renovable, aunque la UE la clasifique de esa forma.”
“¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?”
“El artículo no menciona que una cocina a leña produce más CO2 que una planta de carbón, por cada tonelada de leña/carbón quemada”
“Esto es una locura. Quemar árboles para reducir nuestra huella de carbono es un oxímoron.”
“Tan solo la huella de carbón es horrorífica.”
“El mayor problema con quemar algo es que una vez que se lo quema, desaparece para siempre.”
“La única pregunta tonta que puedo agregar a la tontera de esta pieza es, ¿De dónde proviene toda esa madera?”

Al contrario de lo que sugieren estos comentarios, el artículo no propone expandir el uso de biomasa como fuente de energía. Lo que hace es argumentar que se podría aprovechar la actual quema de biomasa – realizada por aproximadamente el 40% de la población mundial actual – para producir electricidad como un producto derivado, adosando un módulo termoeléctrico. Sin embargo, varios usuarios mantuvieron sus críticas luego de leer el artículo más cuidadosamente. Uno de ellos escribió: “Deberíamos intentar eliminar la quema de biomasa, no hacerla más atractiva”.

Aparentemente el enfoque de alta tecnología ha penetrado la mente de los medioambientalistas (urbanos) hasta tal punto, que ven a la biomasa como una fuente de energía intrínsecamente problemática, similar a los combustibles fósiles. Para ser claro, los críticos tienen razón en denunciar las prácticas no sostenibles en la producción de biomasa. Sin embargo, estas son consecuencia de un abordaje “industrial” y relativamente reciente a la silvicultura. Si miramos las prácticas tradicionales de manejo de bosques, resulta claro que la biomasa es una de las fuentes de producción potencialmente más sostenibles del planeta.

Poda de vástagos: obtener madera sin matar al árbol

Hoy en día, la mayoría de la madera se cosecha matando árboles, pero antes de la revolución industrial, se la tomaba de árboles vivos a los que se “recepaba”, cosechando solo sus vástagos. El principio de recepar se basa en la habilidad natural de varios árboles de hoja ancha, de crecer nuevamente a partir de troncos o raíces dañados – daño causado por incendios, viento, nieve, animales, patógenos, o (en laderas) la caída de piedras. La administración del recepado consiste en cortar los árboles a ras del suelo, luego de lo cual la base – el “tocón” – genera nuevos vástagos, resultando en un árbol con múltiples tallos.

Imagen: Un tocón recepado. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Conjunto de robles recientemente recepados. Crédito: Henk vD. (CC BY-SA 3.0)

Imagen: Tocones recepados en Surrey, Inglaterra. Crédito: Martinvl (CC BY-SA 4.0)

Cuando pensamos en un bosque, o una plantación de árboles, imaginamos un paisaje cubierto por árboles altos. Sin embargo, hasta principios del siglo veinte, al menos la mitad de los bosques europeos estaban recepados, dándoles una apariencia más similar a arbustos. ¹ El recepado de árboles se remonta a la era de piedra. La gente construía sus viviendas y senderos a través de pantanos, usando miles de ramas del mismo tamaño – tarea que solo podrían realizarse mediante el recepado de árboles. ²

Mapas: La extensión histórica aproximada de los bosques recepados en la República Checa (arriba) y España (abajo). Fuente: \"Coppice forests in Europe\", ver [^1]

Desde entonces, la técnica ha formado parte de la producción de madera no solo en Europa, sino en todo el mundo. El recepado se expandió enormemente durante los siglos dieciocho y diecinueve, cuando el crecimiento poblacional y el auge de la actividad industrial (producción de vidrio, hierro, cerámicas y cal) aumentaron la demanda de madera.

Ciclos de rotación cortos

Dado que los vástagos de un árbol recepado pueden aprovechar su sistema de raíces bien desarrollado, su producción de madera es más rápida que la de un árbol alto. Para ser más precisos: a pesar de que su eficiencia de fotosíntesis es la misma, un árbol alto provee mayor cantidad de biomasa bajo tierra (en las raíces), mientras que uno recepado produce mayor cantidad arriba (en los vástagos) – lo que resulta claramente más práctico para la cosecha. ³ Parcialmente debido a eso, el recepado se basaba en ciclos de rotación cortos, generalmente de entre dos y cuatro años, aunque también se empleaban rotaciones de solo un año, o de hasta 12 años o más.

Imágenes: Tocones recepados con distintos ciclos de rotación. Crédito: Geert Van der Linden.

Gracias a sus ciclos de rotación cortos, los bosques recepados eran una fuente regular y confiable de leña. Se los dividía frecuentemente en una cantidad de areas de acuerdo a la cantidad de años de la rotación planificada. Por ejemplo, si se cosechaban los vástagos cada tres años, el bosque se dividía en tres areas, de las que se cosechaba una por año. Los ciclos de rotación cortos también significaban que el carbón emitido al quemar la leña se absorbía luego de unos pocos años, haciendo esta técnica realmente carbono-neutral. Con ciclos de rotación muy cortos, los nuevos crecimientos podían ser cosechados en el momento en que los viejos ya se habían secado lo suficiente como para poder ser quemados.

La capacidad de regeneración de los tocones de algunas especies se reduce a medida que se vuelven viejos. Luego de varias rotaciones, estos árboles se cosechaban completamente y eran reemplazados por árboles nuevos, o se los cosechaba usando ciclos de rotación más prolongados. Otras especies se regeneran bien sin importar la edad, y pueden proveer vástagos por siglos, especialmente en suelos ricos y con una buena provisión de agua. Algunos árboles recepados han sobrevivido probablemente más de 1000 años.

Biodiversidad

Podemos hablar de “bosque recepado”, o de “plantación recepada”, pero en realidad no se trataba ni de uno ni del otro; quizás algo entre medio. A pesar de ser administrados por humanos, los bosques recepados no destruían el medio ambiente, sino todo lo contrario. Cosechar la madera de árboles vivos, en vez de matarlos, es beneficial para los seres que dependen de ellos. Los bosques recepados pueden tener una biodiversidad mayor que los bosques no administrados, porque contienen siempre areas con diferentes niveles de luz y de crecimiento. Esto no es el caso de las plantaciones industriales, que albergan muy poca vida animal o vegetal, y que tienen ciclos de rotación largos (al menos veinte años).

Imagen: Troncos recepados en los Países Bajos. Credit: K. Vliet (CC BY-SA 4.0)

Imagen: Castaños recepados en Flexham Park, Sussex, England. Crédito: Charlesdrakew, dominio público.

Pero nuestros antecesores también cortaban árboles altos con troncos de gran diámetro, solo que no para leña. Los árboles grandes solo eran “matados” cuando se necesitaban maderas grandes, por ejemplo para construir barcos, edificaciones, puentes o molinos. ⁴ Los bosques recepados podían contener árboles altos (un “recepado con estándares”), a los que se dejaba crecer por décadas, mientras que los otros árboles eran regularmente cosechados. Sin embargo, inclusive estos árboles podían ser parcialmente recepados, por ejemplo cosechando sus ramas.

Árboles multipropósito

La plantación arquetípica promovida por el mundo industrializado consiste en árboles de una única especie, en hileras con intervalos regulares, y provee un único producto – madera para la construcción, pulpa de madera para producir papel, o combustible para plantas de energía. En contraste, en los bosques recepados de tiempos pre-industriales, se le daban múltiples propósitos a los árboles: proveían leña, pero también material para la construcción y alimento para animales.

El tamaño deseado de la madera, dado por el uso que se le daría a los vástagos, determinaba el período de rotación del recepado. No todos los tipos de madera son adecuados para todos los usos, por lo que los bosques recepados contenían frecuentemente árboles de diversas especies y de distintas edades. Del mismo tocón podían también cosecharse vástagos de distintas edades (“recepado selectivo”) y las rotaciones podían cambiar a lo largo del tiempo, dependiendo de las necesidades y prioridades de la actividad económica.

Imagen: Una pequeña arboleda con una mezcla de árboles estándar, recepados, y con su copa podada. Crédito: Geert Van der Linden.

La madera recepada se usaba para construir prácticamente cualquier cosa que fuera necesaria en la comunidad. ⁵ Por ejemplo, los vástagos de sauces jóvenes, que son muy flexibles, se trenzaban para hacer canastas y cajones, mientras que los brotes de castaño, que no se expanden ni contraen luego del secado, se usaban para construir todo tipo de barriles. Los fresnos y sauces cabrunos, de madera recta y resistente, proveían el material para fabricar los mangos de escobas, hachas, palas, rastrillos y otras herramientas.

Los vástagos de avellanos jóvenes se cortaban longitudinalmente, se los intercalaba entre las vigas de las construcciones, y luego se los sellaba con marga y estiércol de vaca, resultando en la llamada construcción bahareque o fajina. Los brotes de avellanos también se usaban para mantener firmes los techos de paja. Los alisos y sauces se usaban como pilotes de cimientos o para reforzar los márgenes de los ríos, dado que pueden mantenerse en buen estado bajo el agua por tiempo prácticamente ilimitado. Pero el uso de los bosques para proveer insumos para la construcción y herramientas no limitaba su capacidad de proveer energía: dado que la madera se usaba mayormente en la misma localidad, al final de su vida útil podía ser usada como leña.

Imagen: Cosechando pienso de hojas en la comuna Leikanger, Noruega. Crédito: Leif Hauge. Fuente: [^19]

Los bosques recepados también proveían comida. Por un lado, para las personas: frutas, frutos del bosque, trufas, nueces, hongos, hierbas, miel y carne de caza. Por el otro, eran una fuente importante de alimento para los animales de granja, y antes de la revolución industrial, muchas ovejas y cabras se alimentaban con “pienso de hojas” ⁶ – con o sin ramas.

Los olmos y fresnos eran algunas de las especies más nutritivas, pero las ovejas recibían también hojas de abedul, avellanos, tilos y hasta robles, y las cabras, de alisos. En las regiones montañosas los caballos, ganado, cerdos y gusanos de seda recibían también pienso de hojas, que se dejaba crecer en rotaciones de tres a seis años, cuando las ramas proveían la mayor relación de hojas por madera. Luego de que los animales comieran las hojas, aún se podía quemar la madera.

Copas y setos podados

Los tocones recepados son vulnerables a los animales de pastoreo, especialmente cuando los vástagos son aún jóvenes, por lo que los bosques recepados eran a menudo protegidos por una cerca, zanja, o setos. En contraste, el podado de copas permitía combinar animales y árboles en la misma tierra. Los árboles se podaban al igual que los recepados, pero a una altura de al menos dos metros, para proteger a los vástagos jóvenes de los animales.

Ilustración: Distintas formas de desramar un árbol. Crédito: Helen J. Read, ver [^1]

Imagen: Árboles con sus copas podadas, en Segovia, Spain. Crédito: [Ecologistas en Acción](https://www.ecologistasenaccion.org/35724/).

Los prados y campos arbolados – mosaicos de pasto y bosque – combinaban el pastoreo con la producción de alimento, leña y/o madera para la construcción, provenientes de árboles con sus copas podadas. Una práctica frecuente era enviar cerdos durante el otoño a los bosques de robles podados, para que pudieran alimentarse de las bellotas caídas. Este sistema fue durante siglos una parte importante de la producción de cerdo en Europa. ⁷ El “huerto de pradera” o “huerto con pastoreo” combinaba el cultivo de frutas y el pastoreo. Los árboles frutales con copa podada proporcionaban sombra a los animales, que no podían alcanzar la fruta, pero fertilizaban el suelo.

Imagen: Bosque o pradera? Algo entre medio. Una \"dehesa\" (granja forestal de cerdos) en España. Crédito: Basotxerri (CC BY-SA 4.0).

Imagen: Ganado pastando entre árboles con copa podada en Huelva, España. (CC BY-SA 2.5)

Imagen: Un huerto de pradera rodeado de setos en Rijkhoven, Bélgica. Credit: Geert Van der Linden.

Mientras que hoy día la agricultura y silvicultura son actividades estrictamente separadas, en el pasado la granja era el bosque y viceversa. Tendría mucho sentido volver a esa combinación, dado que la agricultura y la producción de ganado – y no la producción de madera – son los principales impulsores de la deforestación. Si los árboles proporcionaran comida para los animales, la producción de carne y de lácteos llevaría a la deforestación. Si se pudiera cultivar en un campo con árboles, la agricultura no llevaría a la deforestación. Las granjas-bosques podrían también mejorar las condiciones de los animales, la fertilidad del suelo, y controlar la erosión.

Plantaciones en línea

Extensas plantaciones podían consistir de árboles recepados o de copa podada, y era frecuente que fueran administradas comunalmente. Pero las técnicas de recepado y podado de copa no eran usadas exclusivamente en bosques de grandes dimensiones. Se las usaba también en pequeñas arboledas entre los campos, o junto a casas rurales, en cuyo caso podían ser administradas por cada hogar. Las plantaciones en línea producían una gran cantidad de madera alrededor de las granjas, los campos y praderas, cerca de edificaciones o al costado de caminos, senderos y vías fluviales. En esos casos se podían ver también árboles desramados y arbustos siendo usados como densos setos. ⁸

Imagen: Paisaje con setos en Normandía, Francia, alrededor de 1940. Crédito: W Wolny, dominio público.

Imagen: Plantaciones en línea en Flandes, Bélgica. Detalle del mapa Ferraris, 1771-78.

Aunque las plantaciones en línea se asocian normalmente con los setos en Inglaterra, eran comunes también en vastas áreas de Europa continental. En 1904, el historiador inglés Abbé Mann describió su sorpresa durante un viaje a Flandes (hoy día parte de Bélgica): “Todos los campos están tan rodeados de setos, densos con árboles, que el perfil entero del país, visto desde una cierta altura, parece un bosque continuo”. Una característica típica de la región era la gran cantidad de árboles con copas podadas. ⁸

Al igual que los bosques recepados, las plantaciones en línea tenían usos diversos, y proveían a la gente de leña, madera para la construcción y alimento para los animales. Sin embargo, a diferencia de los bosques recepados, tenían usos adicionales en función de su ubicación. ⁹ Uno de ellos era la separación de terrenos: dejaba a los animales de granja dentro, y a los animales salvajes, o de pastoreo, en los terrenos comunes, del lado de afuera. Había varias técnicas para hacer impenetrables los setos, inclusive para animales pequeños como los conejos. Alrededor de las praderas, se plantaban los setos o árboles de copas podadas (“setos de árboles podados”) muy cerca unos de otros, de forma tal que podían frenar inclusive a los animales grandes, como vacas. Si se entramaban ramas de sauce entre ellos, podían impedir también el ingreso de animales más pequeños. ⁸

Imagen: Detalle de un seto de Tejo. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Un seto. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Seto de árboles con copas podadas en Nieuwekerken, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tocones recepados en una pradera. Crédito: Jan Bastiaens.

Los árboles y plantaciones en línea también ofrecían resguardo contra el clima. Las plantaciones en línea protegían del viento a los campos, huertas y cultivos de vegetales, evitando la erosión de la tierra y el daño de los cultivos. En climas más cálidos, los árboles también podían proteger a los cultivos del sol y fertilizar la tierra. Los tilos podados, de follaje tupido, se plantaban habitualmente junto a construcciones de fajina para protegerlos del viento, la lluvia y el sol. ¹⁰

Las montañas de estiércol podían ser protegidas por uno o más árboles, previniendo que tan valioso recurso se evaporara debido al sol o al viento. En el patio de un molino de agua, la rueda de agua podía ser protegida por un árbol para prevenir que la madera se expandiera o contrajera en momentos de sequía o inactividad. ⁸

Imagen: Un árbol de copa podada protege la rueda de un molino de agua. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tilos con sus copas podadas protegen una construcción en una granja en Nederbrakel, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

La ubicación importa

A lo largo de caminos, senderos y vías fluviales, las plantaciones en línea servían los mismos propósitos – en función de su ubicación – que servían en las granjas. Se conducía al ganado y los cerdos por vías pecuarias marcadas a ambos lados con setos, árboles recepados o con su copa podada. Con la aparición del ferrocarril, las plantaciones en línea sirvieron para evitar las colisiones con animales. Protegían de las inclemencias del clima a los viajantes, y marcaban la ruta para evitar que tanto personas como animales se desviaran del camino en paisajes nevados. Prevenían la erosión del suelo en las márgenes de ríos y en los caminos excavados.

Todas estas funciones podían también ser provistas por cercas de madera “muerta”, que son más fáciles de mover que los setos, requieren menos espacio, no compiten por la luz y comida con los cultivos, y pueden instalarse en poco tiempo. ¹¹ Sin embargo, en épocas y lugares donde la madera era escasa, era preferible (y a veces obligatorio) un seto vivo, que proporcionaba continuamente madera, mientras que una cerca la consumía. Una cerca de madera muerta puede ahorrar madera y espacio en el lugar, pero la madera necesaria para su construcción y mantenimiento debe crecer y ser cosechada en algún otro lugar en las inmediaciones.

Imagen: Seto con árboles podados en Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Se maximizaba el uso local de las maderas. Por ejemplo, el árbol plantado junto a la rueda del molino de agua no era cualquier tipo de árbol. Era un cornejo rojo u olmo, cuya madera era la más adecuada para construir los engranajes en el interior del molino. Cuando hacía falta una parte nueva por reparaciones, se cosechaba la madera junto al molino. Asimismo se usaban las plantaciones en línea a lo largo de los caminos de tierra para su mantenimiento. Se usaban atados de vástagos para los cimientos o para rellenar agujeros. Los árboles se recepaban o se podaban sus copas, por lo que podía cumplir sus múltiples funciones al mismo tiempo.

Hoy en día, cuando se aboga por el plantado de árboles, se fijan objetivos en función del área cubierta, o la cantidad de árboles, sin prestar demasiada atención a su ubicación, que podría ser inclusive del otro lado del mundo. Sin embargo, como estos ejemplos muestran, plantar árboles cerca de donde será usada su madera, y en la ubicación correcta, puede optimizar significativamente su potencial.

Marcado por límites

El recepado prácticamente desapareció de las sociedades industriales, mientras que los árboles con copas podadas aún pueden verse en parques y en las calles. Sus recortes, que en otros tiempos servían de sustento a comunidades enteras, ahora se consideran productos residuales. Si el recepado funcionó tan bien, por qué se abandonó su uso como fuente de energía, materiales y comida? La respuesta es simple: los combustibles fósiles. Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos.

Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos

Los combustibles fósiles han desplazado a la madera como fuente de energía y materiales. El carbón, gas y petróleo reemplazaron a la leña en la cocina, calefacción del hogar y del agua, y en los procesos industriales basados en energía térmica. El metal, concreto y los ladrillos, materiales disponibles desde hace siglos, se volvieron alternativas viables a la madera solo luego de que su producción fuera posible con combustibles fósiles, que también nos proporcionaron los plásticos. Los fertilizantes artificiales, productos de combustibles fósiles, aumentaron la oferta y el transporte global de alimentos para animales, volviendo obsoleto el pienso de hojas. La mecanización de la agricultura, facilitada por combustibles fósiles, permitió el cultivo en lotes mucho más grandes, y llevó a la eliminación de los árboles y de las plantaciones en línea en las granjas.

Menos obvio, pero igual de importante, es que los combustibles fósiles transformaron la silvicultura misma. La cosecha de la madera, su procesamiento y transporte dependen hoy en día fuertemente de los combustibles fósiles, mientras que en otros tiempos se basaban enteramente en energía humana y animal, que a su vez proviene del consumo de biomasa. Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Imagen: Cosechando madera de árboles con sus copas podadas en Bélgica, 1947. Crédito: Zeylemaker, Co., Nationaal Archief (CCO)

Imagen: Transportando leña en el País Vasco. Fuente: Notes on pollards: best practices' guide for pollarding. Gipuzkoaka Foru Aldundía-Diputación Foral de Giuzkoa, 2014.

La madera se cosechaba y procesaba a mano, usando herramientas simples como cuchillos, machetes, corquetes, hachas, y (más tarde) sierras y serruchos. Como el trabajo necesario para cosechar los árboles a mano aumenta con el diámetro del tronco, era más conveniente y económico cosechar varias ramas, en vez de talar un par de árboles grandes. Adicionalmente, no había necesidad de dividir la madera recepada luego de su cosecha. Los vástagos se cortaban con una longitud aproximada de un metro, y se los ataba en haces, fáciles de manipular manualmente.

Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Para transportar la leña, nuestros antepasados dependían de carros tirados por animales, transitando caminos en general en mal estado. Esto significaba que, a menos que se los transportara por agua, la leña debía cosecharse en un radio de como mucho 15 a 30 kilómetros del lugar donde sería usada. ¹² Más allá de esas distancias, la cantidad de energía animal requerida para el transporte era mayor que la de la leña transportada, y hubiera tenido más sentido usar el campo para crecer la madera y no para alimentar al animal de carga. ¹³ Había algunas excepciones a esta regla. Algunas actividades industriales, como la producción de hierro o potasa, podían mudarse a bosques más distantes, dado que transportar hierro o potasa era más económico que transportar la leña necesaria para su producción. Sin embargo, en general los bosques recepados (y por supuesto, las plantaciones en línea) se encontraban en las inmediaciones de los asentamientos donde se emplearía su madera.

En resumen, el recepado surgió en un contexto con límites. Dado su crecimiento rápido y las diversas posibilidades de empleo del espacio, permitía maximizar la provisión de madera local en un área determinada. El uso de ramas pequeñas hacía su cosechado y transporte tan conveniente y económico como era posible.

¿Puede mecanizarse el recepado?

A partir del siglo veinte, la cosecha de madera se ha realizado con Motosierras, y desde los 80, cada vez más con vehículos poderosos que, en solo minutos, pueden talar árboles enteros y cortarlos en el mismo lugar. Los combustibles fósiles también permitieron mejor la infraestructura de transporte, dándonos acceso a reservas de madera que hasta entonces eran inalcanzables. En consecuencia, la leña puede cultivarse hoy en día en un lugar, y transportarse al otro extremo del mundo para su consumo.

El uso de combustibles fósiles agrega emisiones de carbono a lo que solía ser una actividad carbono-neutral. Pero mucho más importante es que ha llevado la producción de madera a una escala mucho más grande y menos sustentable. ¹⁴ El transporte usando combustibles fósiles destruyó la conexión entre oferta y demanda que existía en la silvicultura regional. Si la provisión de madera es limitada, una comunidad no tenía otra opción que lograr un balance entre el cosechado y la capacidad de regeneración del bosque. Si no, se arriesgaban a quedarse sin leña, madera para construir, o pienso de hoja, y debía ser abandonada.

Imagen: Plantaciones de sauces recepados, cosechados mecánicamente. Poco tiempo luego del recepado (derecha), crecimiento de 3 años (izquierda). Crédito: Lignovis GmbH (CC BY-SA 4.0).

El cosechado enteramente mecanizado ha llevado a la silvicultura a una escala que es incompatible con las prácticas forestales sustentables. Nuestros antepasados no cortaban árboles enteros para leña, porque no era económicamente viable. Hoy en día la industria hace exactamente eso, porque gracias a la mecanización, es la opción más rentable. Comparado con la industria forestal, donde un trabajador puede cosechar hasta 60m3 de madera en una hora, el recepado es extremadamente labor intensivo. En consecuencia, no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

El recepado no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

Algunos científicos e ingenieros intentaron solucionar esto, empleando máquinas para cosechar árboles recepados. ¹⁵ La mecanización, sin embargo, no es fácil. El uso de máquinas solo resulta práctico y rentable en terrenos relativamente grandes de cultivo (> 1 ha), con árboles de la misma edad y especie, cosechados con un único propósito (generalmente, leña para producir energía). Tal como hemos visto, esto excluye otras formas posible de administración del recepado, tal como árboles de usos múltiples y plantaciones en línea. Si uno agrega el uso de combustibles fósiles para su transporte, el resultado es un tipo de manejo industrial del recepado que ofrece pocas ventajas.

Imagen: Árboles recepados a lo largo de un arroyo en 's Gravenvoeren, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

El manejo sostenible de los bosques es esencialmente local y manual. Esto no significa que debamos repetir el pasado para hacer sostenible nuevamente el uso de biomasa. Por ejemplo, la distancia a las fuentes de madera puede ser mayor si usamos medios de transporte de bajo consumo energético, como bicicletas de carga o teleféricos, que pueden operarse sin necesidad de combustibles fósiles. Las herramientas manuales también mejoraron mucho en términos de eficiencia y ergonomía. Podríamos usar inclusive motosierras con biocombustibles – un uso mucho más realista que en motores de vehículos. ¹⁶

El pasado vive

Este artículo comparó la producción industrial de biomasa, con las formas históricas de manejo de bosques en Europa, pero la realidad es que no necesitamos mirar al pasado para encontrar inspiración. El 40% de la población mundial consiste en gente en sociedades de bajos recursos, que aún queman madera para cocinar, calentar el agua o el hogar. En vez de consumir madera producida industrialmente, obtienen su leña de la misma forma que empleábamos en tiempos pasados, aunque las especies de árboles y las condiciones del entorno puedan ser bastante distintas. ¹⁷

Un estudio de 2017 calculó que el consumo de madera por parte de gente en sociedades “en desarrollo” – representando el 55% de la cosecha de madera, y entre el 9 y 15% de la energía consumida globalmente – es responsable por entre un 2 y 8% de los impactos climáticos de causa antropocéntrica. ¹⁸ ¿Por qué tan poco? Porque de acuerdo a los científicos, en sociedades en desarrollo, alrededor de dos tercios de la madera se cosecha en forma sostenible. La gente recolecta principalmente madera muerta, crecen una gran cantidad fuera de los bosques, aplican recepado y poda de copas, y prefieren darle usos múltiples a los árboles, que son demasiado valiosos como para ser cortados. Los motivos son los mismos que los de nuestros antepasados: la gente no tiene acceso a combustibles fósiles, y por lo tanto deben limitarse a la madera de procedencia local, que debe ser cosechada y transportada manualmente.

Imagen: Mujer africana transportando leña. (CC BY-SA 4.0)

Estos números confirman que la biomasa de por si no es el problema. Si el resto de la humanidad viviera como lo hace el 40% que aún quema biomasa regularmente, no tendríamos una crisis climática. Lo que es realmente insostenible es un estilo de vida con alto consumo energético. Claramente no podemos sostener una sociedad industrial de alta tecnología usando únicamente bosques recepados y plantaciones en línea. Pero lo mismo es cierto para cualquier otra fuente de energía, incluyendo el uranio o los combustibles fósiles.

Múltiples referencias: Unrau, Alicia, et al. Coppice forests in Europe. University of Freiburg, 2018. // Notes on pollards: best practices’ guide for pollarding. Gipuzkoako Foru Aldundia-Diputación Foral de Gipuzkoa, 2014. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Aarden wallen in Europa, in “Tot hier en niet verder: historische wallen in het Nederlandse landschap”, Henk Baas, Bert Groenewoudt, Pim Jungerius and Hans Renes, Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed, 2012. ↩︎
Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. ↩︎
Holišová, Petra, et al. “Comparison of assimilation parameters of coppiced and non-coppiced sessile oaks”. Forest-Biogeosciences and Forestry 9.4 (2016): 553. ↩︎
Perlin, John. A forest journey: the story of wood and civilization. The Countryman Press, 2005. ↩︎
La mayor parte de esta información proviene de una publicación Belga (en idioma Holandés): Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. For a good (but concise) reference in English, see Rotherham, Ian. Ancient Woodland: history, industry and crafts. Bloomsbury Publishing, 2013. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
A pesar de que el pienso de hoja se usaba a lo largo de toda Europa, era particularmente empleado en las regiones montañosas, como Escandinavia, los Alpes o los Pirineos. Por ejemplo, en 1850, 1,3 millones de cabras en Suecia consumieron un total de 190 millones de fajos de hojas caídas al año, provenientes de árboles no perennes, generalmente con sus copas podadas. Cosechar pienso de hoja precede el uso de heno como comida de invierno. Las ramas pueden cortarse con herramientas de piedra, mientras que hacen falta herramientas de bronce o de hierro para cortar paste. Mientras que el recepado y podado de copas solía realizarse en el invierno, el pienso de hojas se cosecha lógicamente en el verano. Atajos de pienso de hoja solían dejarse para secar sobre los árboles con copas podadas. Referencias: Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Slotte H., “Harvesting of leaf hay shaped the Swedish landscape”, Landscape Ecology 16.8 (2001): 691-702. ↩︎
Wealleans, Alexandra L. “Such as pigs eat: the rise and fall of the pannage pig in the UK”. Journal of the Science of Food and Agriculture 93.9 (2013): 2076-2083. ↩︎
Información obtenida de varias publicaciones en idioma Holandés: Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. // Handleiding voor het beheer van hagen en houtkanten met erfgoedwaarde. Thomas Van Driessche, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2019 // Knotbomen, knoestige knapen: een praktische gids. Geert Van der Linden, Jos Schenk, Bert Geeraerts, Provincie Vlaams-Brabant, 2017. // Handleiding: Het beheer van historische dreven en wegbeplantingen. Thomas Van Driessche, Paul Van den Bremt and Koen Smets. Agentschap Onroerend Erfgoed, 2017. // Dirkmaat, Jaap. Nederland weer mooi: op weg naar een natuurlijk en idyllisch landschap. ANWB Media-Boeken & Gidsen, 2006. // Una buena fuente en Inglés es: Müller, Georg. Europe’s Field Boundaries: Hedged banks, hedgerows, field walls (stone walls, dry stone walls), dead brushwood hedges, bent hedges, woven hedges, wattle fences and traditional wooden fences. Neuer Kunstverlag, 2013. // Si las plantaciones en línea se usaban principalmente para la producción de madera, los árboles se plantaban a cierta distancia unos de otros, recibiendo más luz, y por lo tanto aumentando la producción de madera. Si se las usaba principalmente como barreras entre lotes, entonces se los plantaba más cerca unos de otros. Esto reducía el tamaño de la cosecha, pero incentivaba un crecimiento más espeso. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
De hecho, los bosques recepados pueden tener también una función dada por su ubicación: podían ubicarse en los alrededores de una ciudad o asentamiento, y formar un obstáculo impenetrable para atacantes, vengan a pie o a caballo. No podían ser destruidos fácilmente con dispares, a diferencia de una pared. Fuente: ⁵ ↩︎
Los Tilos se usaba inclusive para prevenir incendios. Se los plantaba al lado de los hornos para prevenir que las chispas llegaran a las pilas de leña, heno, o a los techos de paja. Fuente: ⁵ ↩︎
El hecho de que los setos y árboles sean más difíciles de mover que las cercas de madera muerta y los postes, también tiene ventajas prácticas. En Europa, y hasta la era Francesa, no había registros de tierra, y los límites se marcaban físicamente sobre el terreno. El trabajo del topógrafo quedaba sellado con el plantado de un árbol, mucho más difícil de mover en forma sigilosa que un poste o una cerca. Fuente: ⁵ ↩︎
Y en caso de poder transportarla distancias mayores por agua, la madera debía ser cosechada unos 15 a 30 km del río o la costa. ↩︎
Sieferle, Rolf Pieter. The Subterranean Forest: energy systems and the industrial revolution. White Horse Press, 2001. ↩︎
Para ver distintas escalas de la producción de madera: Jalas, Mikko, and Jenny, Rinkinen. “Stacking wood and staying warm: time, temporality and housework around domestic heating systems”, Journal of Consumer Culture 16.1 (2016): 43-60. // Rinkinen, Jenny. “Demanding energy in everyday life: insights from wood heating into theories of social practice.” (2015). ↩︎
Vanbeveren, S.P.P., et al. “Operational short rotation woody crop plantations: manual or mechanised harvesting?” Biomass and Bioenergy 72 (2015): 8-18. ↩︎
Sin embargo, las motosierras tiene efectos adversos en algunas especies de árboles, tales como una reducción del crecimiento, o la transmisión de enfermedades. ↩︎
Múltiples fuentes que tratan sobre prácticas forestales tradicionales en África: Leach, Gerald, and Robin Mearns. Beyond the woodfuel crisis: people, land and trees in Africa. Earthscan, 1988. // Leach, Melissa, and Robin Mearns. “The lie of the land: challenging received wisdom on the African environment.” (1998) // Cline-Cole, Reginald A. “Political economy, fuelwood relations, and vegetation conservation: Kasar Kano, Northerm Nigeria, 1850-1915.” Forest & Conservation History 38.2 (1994): 67-78. ↩︎
Múltiples referencias: Bailis, Rob, et al. “Getting the number right: revisiting woodfuel sustainability in the developing world.” Environmental Research Letters 12.11 (2017): 115002 // Masera, Omar R., et al. “Environmental burden of traditional bioenergy use.” Annual Review of Environment and Resources 40 (2015): 121-150. // Study downgrades climate impact of wood burning, John Upton, Climate Central, 2015. ↩︎

Cocinas termoeléctricas: es hora de descartar los paneles solares?

Tue, 26 May 2020 00:00:00 +0000

Ilustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

Si los molinos de viento de 2.000 años de antigüedad son los predecesores de las turbinas de viento modernas.

La fotosíntesis también nos ha proporcionado todo tipo de energía mecánica a lo largo de la historia: nos ha provisto de combustible tanto para humanos como para animales, y de materiales de construcción para molinos de viento y agua. Ni los antiguos molinos de viento ni las antiguas cocinas a leña proveen electricidad, pero ambos pueden ser adaptados para hacerlo: basta con conectar un generador eléctrico al molino, y uno termoeléctrico a la cocina.

Generadores Termoeléctricos

Los generadores termoeléctricos (o “GTES”) son muy similares a los generadores “fotoeléctricos” – llamados hoy en día generadores “fotovoltaico”, o celdas solares FV: un generador fotovoltaico convierte luz directamente en electricidad, y un generador termoeléctrico convierte calor directamente en electricidad. ¹

Un generador termoeléctrico consiste en uno o más lingotes de elementos semiconductores conectados en serie con planchas de metal, intercalados entre dos placas de material eléctricamente aislante, pero térmicamente conductor, formando un módulo muy compacto. ² Pueden adquirirse de varios fabricantes, como Hi-Z, Tellurex, Thermalforce o Thermomanic.

Un módulo termoeléctrico. Imagen: Gerardtv (CC BY-SA 3.0)

Un módulo termoeléctrico. Imagen usada con permiso, Applied Thermoelectric Solutions LLC, [Cómo funciona un generador termoeléctrico](https://thermoelectricsolutions.com/how-thermoelectric-generators-work/).

Si uno adhiere un módulo termoeléctrico a la superficie de una cocina a leña, producirá electricidad cuando la cocina se use para cocinar, calefaccionar o calentar agua. A lo largo de varios experimentos y prototipos descriptos en mayor detalle más adelante, la potencia generada por cada módulo ha sido de entre 3 y 19 watts.

Al igual que con los paneles solares, los módulos pueden conectarse unos a otros en paralelo o serie, con el fin de obtener el voltaje y potencia que uno necesite – al menos mientras haya espacio disponible en la superficie de la cocina. Al igual que con los paneles solares, la corriente eléctrica que producen los módulos puede ser regulada por un controlador de carga y almacenada en una batería, para ser consumida inclusive cuando la cocina no se encuentra en uso. Una cocina termoeléctrica se combina habitualmente con dispositivos de corriente directa y poco voltaje, evitando pérdidas por conversión.

Las cocinas termoeléctricas podrían ser usadas en muchas partes del mundo. Las investigaciones se enfocan principalmente en el “Sur Global”, donde cerca de 3.000 millones de personas (40% de la población mundial) dependen de quemar biomasa para cocinar y calentar agua. Algunos de estos hogares también usan cocinas u hogueras para iluminación (1.300 millones de personas no tienen acceso a electricidad) y para calefacción durante partes del año. Sin embargo, también hay investigaciones sobre su uso en hogares en sociedades industriales, donde las cocinas a biomasa y hornallas han aumentado en popularidad, sobre todo fuera de las ciudades.

100% Eficiente

Desde que Thomas Seebeck describió el efecto termoeléctrico por primera vez, en 1821, los generadores termoeléctricos han sido famosos por su baja eficiencia al convertir calor en electricidad. ³⁴⁵⁶ Hoy en día, la eficiencia de los módulos termoeléctricos es de tan solo 5 a 6%, aproximadamente tres veces menor que la de los paneles FV más usados. ⁴

Sin embargo, en combinación con una cocina, la eficiencia de un módulo termoeléctrico no importa demasiado. Si el módulo es solo 5% eficiente al convertir el calor en electricidad, el 95% restante se emitirá nuevamente como calor. Si la cocina se usa para calefaccionar el ambiente, este calor no puede considerarse una pérdida de energía, dado que aún contribuye a su fin original. La eficiencia total del sistema (calor + electricidad) es por lo tanto cercana al 100%, o sea, no se pierde energía. Con una cocina diseñada apropiadamente, el calor generado a partir de la conversión a electricidad puede inclusive reutilizarse para cocinar o para calentar agua.

Más confiable que los paneles solares

Los módulos termoeléctricos comparten muchas ventajas de los paneles solares: son modulares, requieren poco mantenimiento, no tienen partes móviles, operan silenciosamente, y su expectativa de vida es larga. ⁷ Sin embargo, los módulos termoeléctricos ofrecen algunos ventajas adicionales sobre los paneles solares FV, siempre y cuando el hogar cuente con una fuente de calor no eléctrica usada con frecuencia.

Aunque los módulos termoeléctricos tienen aproximadamente un tercio de la eficiencia de los paneles solares FV, las cocinas termoeléctricas son una fuente de energía más confiable, dado que su uso es independiente del clima, la estación del año, o la hora del día. En jerga técnica, las cocinas termoeléctricas tienen un “factor de planta” más elevado que los paneles solares FV.

Aunque la cocina se use únicamente para cocinar y calentar agua, estas tareas cotidianas garantizan de todas formas una fuente constante de energía sin importar el clima. Además, la producción de energía de una cocina termoeléctrica coincide con las demandas de energía de un hogar: por lo general, el mayor uso de electricidad se da al mismo tiempo que se usa la cocina. Los paneles solares, por otra parte, producen muy poca o ninguna electricidad en los momentos de mayor demanda hogareña.

Imagen: Un generador termoeléctrico basado en una lámpara de querosén, alimentando una radio, 1959. Fuente: [Museo de retro tecnología](http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/thermoelectric/thermoelectric.htm).

Estas ventajas desaparecen rápidamente cuando el generador termoeléctrico se alimenta de energía solar. Los generadores termoeléctricos solares, en los que los módulos termoeléctricos son calentados con luz solar concentrada, no logran compensan su baja eficiencia con una alta disponibilidad, dado que son tan dependientes del estado del tiempo como un panel solar FV.⁸⁹¹⁰

Menos almacenamiento de energía

Gracias a tener una mayor disponibilidad, los sistemas termoeléctricos no necesitan sobredimensionar la capacidad de generación y almacenamiento de electricidad para compensar por las noches, estaciones del año más oscuras, o días nublados, como ocurre con los paneles solares FV. Las baterías no necesitan almacenar más electricidad que la que se consume entre dos usos de la cocina, ni hace falta agregar módulos adicionales para compensar por períodos de baja producción.

Los paneles solares y las cocinas termoeléctricas se pueden combinar, dando lugar a un sistema autónomo, con una necesidad baja de almacenamiento. Un sistema híbrido de estas características combina bien con una cocina empleada principalmente para calefaccionar el ambiente. Los módulos termoeléctricos producen la mayor parte de la energía durante el invierno, mientras que los paneles solares lo hacen en el verano.

Más económico de instalar, más fácil de reciclar

Una ventaja adicional de los módulos termoeléctricos por sobre los paneles solares, es que son más fáciles de instalar. No hay necesidad de construir una estructura en el techo y una conexión eléctrica con el exterior de la vivienda, dado que la generación se produce en el interior. Esto evita también el robo de electricidad, un problema significativo asociado a los paneles solares en algunas regiones del mundo.

La suma de estos factores hace que la energía generada por una cocina termoeléctrica pueda ser más barata y sustentable que la proveniente de paneles solares FV, con menos energía, materiales y dinero necesarios para fabricar las baterías, módulos y estructuras de soporte.

En términos de sustentabilidad, hay otra ventaja: a diferencia de los paneles solares FV, los módulos termoeléctricos son relativamente fáciles de reciclar. A pesar de que las celdas solares son perfectamente reciclables, se encuentran protegidas por una capa de plástico (típicamente “EVA” o etileno/acetato de polivinilo), fundamental para el desempeño de los módulos en el largo plazo. ¹¹ Quitar esta capa sin destruir las células de silicio, aunque técnicamente posible, es tan complejo que su reciclado es muy poco atractivo desde el punto de vista económico y energético. ¹²¹³ Los módulos termoeléctricos, por otro lado, no contienen plástico en absoluto. ¹⁴¹⁵¹⁶

Refrigeración de los módulos

La eficiencia energética de los generadores termoeléctricos no depende únicamente de los módulos, sino también de la diferencia de temperatura entre sus lados frío y caliente. Un módulo termoeléctrico operando a la mitad de diferencia de temperatura, generará solo una cuarta parte de la electricidad. Esto significa que con una disipación apropiada, el generador termoeléctrico genera más electricidad con menos módulos, y es por lo tanto un foco importante de su diseño.

Por un lado, esto significa instalar los módulos en los puntos más calientes en la cocina – siempre y cuando puedan soportar el calor. La mayoría de las cocinas tienen una temperatura superficial de entre 100 y 300 grados Celsius, mientras que el lado caliente de los módulos basados en teleluro de bismuto (los más económicos y eficientes) puede soportar temperaturas continuas de entre 150 y 350 grados, dependiendo del modelo.

Por otro lado, de debe reducir la temperatura del lado frío de los módulos lo más posible. Hay cuatro formas de hacerlo: convección forzada de aire o agua, lo que requiere ventiladores eléctricos y bombas, o convección natural de aire o agua, usando disipadores pasivos que no hacen uso parasítico de la carga del sistema.

La refrigeración activa generalmente tiene una eficiencia mayor, inclusive teniendo considerando el consumo del ventilador o de la bomba de agua. Pero los sistemas pasivos son más económicos, operan silenciosamente y son más confiables que los activos. En particular, la rotura de un ventilador puede ser problemática, resultando en la falla de un módulo por sobrecalentamiento. ¹⁷

Cocinas termoeléctricas con disipadores

Las primeras cocinas termoeléctricas a biomasa se fabricaron a principio de los años 2000, aunque los soviéticos habían probado un concepto similar en los años 50, usando linternas de querosén para alimentar radios eléctricas. ⁶ En el 2004, un grupo de investigadores en el Líbano adaptaron una cocina de fundición de hierro a base de leña, típica en áreas rurales, con un módulo termoeléctrico de 56 x 56 mm que ellos mismos fabricaron. La cocina, usada tanto para cocinar y hornear, como para calefaccionar y calentar agua, era relativamente pequeña (52 x 44 x 29 cm) y pesaba 40 kg.

Imagen: La cocina de fundición de hierro usada en los experimentos. [^18]

Los investigadores atornillaron una plancha de aluminio de 1 cm de grosor en el punto más caliente de la cocina. Instalaron ahí el módulo, y adosaron al lado frío un gran disipador de aluminio (180 x 136 x 125 mm) con aletas. Quemando 2,5 kg de madera blanda de pino por hora, lograron una potencia de salida de 4,2 watts. Si la cocina se usara durante 10 horas al día (dejando de lado la fase inicial de entrada en calor), podría proveer de 42 watt-hora de electricidad, suficiente para cubrir las necesidades básicas de un hogar rural en el Líbano.

Imagen: Detalle de instalación del GTE y ubicación en la cocina. [^18]

Para aumentar la potencia de salida se pueden agregar más módulos y disipadores. Pero por supuesto la superficie de la cocina es limitada, y los módulos adicionales deberán ser instalados en puntos con menor temperatura superficial, disminuyendo su eficiencia. Otra forma de aumentar la producción es usando un disipador aún más grande, o uno más caro, basado en materiales con mayor conductividad térmica.

Cocinas termoeléctricas con ventiladores

La mayoría de las cocinas termoeléctricas construidas hasta la fecha, enfrían el módulo usando una combinación de ventiladores y disipadores. Los ventiladores pueden romperse y son una carga parasitaria en el sistema, pero permiten aumentar la eficiencia de la cocina al soplar aire caliente dentro de la cámara de combustión, reduciendo el consumo de leña y la polución aérea a aproximadamente la mitad. Las cocinas con ventiladores permiten además eliminar la necesidad de construir una chimenea, usando en cambio un caño de escape horizontal. ¹⁸ En consecuencia, las cocinas con ventiladores auto alimentados permiten reducir el consumo de leña y la polución del aire interior en las regiones del sur global, donde la gente no tiene acceso ni a electricidad, ni a los recursos para construir una chimenea a través del techo.

Un estudio de una cocina termoeléctrica, con un módulo y ventilación forzada, mostró que puede producir 4,5 watts de potencia, de los cuales 1 es consumido por el ventilador. ¹⁹ La producción neta (3,5 watts) es menor que en la cocina que solo usa un disipador (4,2 watts), pero la cocina con el ventilador consume menos de la mitad de leña: genera 3,5 watts netos de electricidad quemando solo 1 kg por hora, mientras que la cocina con refrigeración pasiva requiere 2,5 kg por hora para producir los 4,2 watts.

Imagen: Cocina con GTE y ventilación forzada. [^20]

Un estudio de campo evaluó en Malaui, durante 80 días, un diseño similar de cocina termoeléctrica portátil. Encontraron que los usuarios apreciaban enormemente la tecnología, y que las cocinas producían más electricidad de la que necesitaban. Durante la duración del estudio la producción de electricidad fue de entre 250 y 700 watt-hora, con un uso de solo 100 a 250 watt-hora. ²⁰

Hay cocinas termoeléctricas con ventilador disponibles comercialmente, en general diseñadas para mochileros. Algunos ejemplos son las cocinas de BioLite, Thermonamic y Termefor, que prometen una generación de entre 3 y 10 watts, dependiendo del diseño y de la cantidad de módulos. ¹⁷

Cocinas termoeléctricas con tanques de agua

Las cocinas termoeléctricas más eficientes son aquellas en las que el lado frío de los módulos se encuentra en contacto directo con un tanque de agua. El agua tiene una resistencia termal menor que el aire, por lo que refrigera más eficientemente. Además, la temperatura del agua no puede superar los 100 grados Celsius, lo que reduce la posibilidad de que un módulo falle por sobrecalentamiento.

Imagen: el funcionamiento de las cocinas termoeléctricas con refrigeración pasiva con agua. [^17]

Cuando se emplea agua para refrigerar los módulos termoeléctricos, el calor residual generado por la conversión de energía se usa para calentar agua, y no para calefaccionar el ambiente. Las cocinas termoeléctricas con refrigeración a agua pueden ser activas (usando una bomba) o pasivas (sin partes móviles). ¹⁷

La mayoría de las cocinas termoeléctricas con refrigeración pasiva a agua son pequeñas, y calientan cantidades reducidas de agua. De hecho, el módulo termoeléctrico suele adosarse a una pequeña cacerola, y no a la cocina. Un ejemplo es el PowerPot, una cacerola que se coloca directamente sobre la cocina y que tiene un módulo termoeléctrico adosado a su base. Se puede adquirir comercialmente, y supuestamente puede generar entre 5 y 10 watts.

Imagen: cocina multifuncional a base de leña con refrigeración pasiva a agua. [^22]

Investigadores franceses diseñaron una cocina termoeléctrica con refrigeración pasiva a agua mucho más grande y versátil, basada en el diseño marroquí de una cocina multifuncional de barro a leña. ¹⁸²¹²²²³²⁴ Embebieron un tanque de agua de 30 litros en la cocina, y le adosaron ocho módulos termoeléctricos al fondo. El tanque funciona como disipador del generador, y provee de agua caliente al hogar. La cocina cuenta además con ventilador eléctrico, alimentado por la cocina misma, y una doble cámara para aumentar la eficiencia de la combustión.

El prototipo generó 28 watts de potencia usando dos módulos y quemando 1,5 kg de madera para cocinar o calefaccionar. El ventilador usaba 15W, por lo que solo quedaban 13W para otros usos. La cocina podía calentar 60 litros de agua por hora, y una batería almacenaba entre 35 y 55 watt-hora por día, dependiendo de la duración de dos sesiones de cocinado. Estos valores tienen en cuenta las pérdidas generadas por la batería, su cargador, y el ventilador.

Cocinas termoeléctricas con bombas

La refrigeración pasiva a agua tiene una desventaja: a medida que la temperatura del agua aumenta, la diferencia de temperatura entre el lado frío y caliente del generador disminuye, y por lo tanto se vuelve menos eficiente. O bien se deja suficiente tiempo entre los usos de la cocina para que el agua se enfríe, o el agua caliente debe ser usada regularmente y reemplazada por agua fría. Una bomba de agua facilita esta tarea.

Imagen: Prototipo de una cocina termoeléctrica con módulos refrigerados a agua. [^26]

En el 2015, una cocina a leña usada para cocinar, calefaccionar y calentar agua, fue equipada con 21 generadores termoeléctricos refrigerados con una bomba de agua. Quemando 1 kg de madera de pino por hora, este prototipo generó 25W; con 4kg/hora, 70W; y quemando 9kg/hora, 166W. ²⁵ La potencia de salida llegó a picos de 7,9 watts, casi el doble que la producida por módulo cuando eran ventilados solo con aire. La bomba consumía 5W, y se usaba 1W adicional para un ventilador que aumentaba la eficiencia de la combustión. ²⁶²⁷

Calderas a gas termoeléctricas?

Los generadores termoeléctricos con refrigeración forzada a agua se adaptan mejor a la infraestructura eléctrica de sociedades industrializadas, especialmente en hogares con sistemas de calefacción central. Agregándoles más módulos pueden suplir las necesidades de un estilo de vida con alto consumo eléctrico, pero no están faltos de obstáculos. Primero, los sistemas de calefacción centralizada se usan únicamente para calentar el ambiente y el agua, no para cocinar, lo que significa que su uso no es constante a lo largo del año. Segundo, solo algunos de tales sistemas quema biomasa o gránulos de madera; la mayoría usa gas, petróleo o electricidad.

Prototipo de un quemador termoeléctrico a gránulos de madera. [^30]

Cuando el calor se genera a partir de electricidad, no tiene ningún sentido agregar un generador termoeléctrico. Un sistema de generación termoeléctrico no es compatible con la idea de un edificio sustentable de alta tecnología, donde se calefacciona usando una bomba eléctrica, se cocina con una cocina eléctrica, y el agua caliente es provista por una caldera eléctrica.

Sin embargo, cuando la fuente de energía es gas o petróleo, una caldera termoeléctrica es una solución tan baja en carbono como un sistema solar FV conectado a la red eléctrica. ²⁸ Ni un sistema de calefacción termoeléctrico, ni uno solar FV conectado a la red, vuelven a un hogar independiente de combustibles fósiles. Ambos siguen dependiendo de la red eléctrica, mayormente alimentada por combustibles fósiles, para solucionar excesos y faltas de energía, y generalmente cuentan con un sistema de calefacción y agua caliente central, alimentado también por combustibles fósiles.

Imagen: Un generador termoeléctrico de 1kW con refrigeración forzada a agua, para fuentes de energía termal de baja temperatura. [^31]

Un sistema termoeléctrico de calefacción basado en combustibles fósiles tiene ventajas por sobre una planta de cogeneración eléctrica, que captura el calor residual de la producción eléctrica, y lo distribuye a los hogares para calefaccionar y calentar agua. En el sistema termoeléctrico, el calor y la electricidad son generados y consumidos en el mismo sitio. A diferencia de la planta cogeneradora, no hay necesidad de construir una infraestructura para distribuir calor y electricidad, con lo que se ahorran recursos y se evitan las pérdidas generadas durante el transporte. Estas pérdidas rondan entre el 10 y 20% para la distribución del calor, y entre un 3 y 10% (o mucho más, en algunas regiones) para la electricidad.

Una planta cogeneradora es más eficiente (de 25 a 40%) al transformar calor en electricidad, lo que significa que, en comparación, un generador termoeléctrico provee una proporción mayor de calor que de electricidad. Esto dista de ser problemático, dado que inclusive en Europa, el 80% del uso de energía hogareña se emplea en la calefacción y el calentado de agua.

En ambos casos se puede revertir el funcionamiento. Si uno envía una corriente eléctrica a un módulo termoeléctrico, se convierte en un calentador o refrigerador. Una corriente eléctrica enviada a un dispositivo fotovoltaico generará electricidad – el principio detrás de los LEDs. ↩︎
Rowe, David Michael, ed. CRC handbook of thermoelectrics. CRC press, 2018. ↩︎
Thermoelectric generators, The Museum of Retrotechnology, accessed May 2020. http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/thermoelectric/thermoelectric.htm ↩︎
Polozine, Alexandre, Susanna Sirotinskaya, and Lírio Schaeffer. “History of development of thermoelectric materials for electric power generation and criteria of their quality.” Materials Research 17.5 (2014): 1260-1267. ↩︎ ↩︎
Goupil, Christophe, ed. Continuum theory and modeling of thermoelectric elements. John Wiley & Sons, 2015. ↩︎
Joffe, Abram F. “The revival of thermoelectricity.” Scientific American 199.5 (1958): 31-37. ↩︎ ↩︎
El motor Stirling, otro predecesor del panel solar FV que convierte el calor en electricidad, carece de muchas de estas ventajas. ↩︎
Kraemer, Daniel, et al. “Concentrating solar thermoelectric generators with a peak efficiency of 7.4%.” Nature Energy 1.11 (2016): 1-8. ↩︎
Amatya, R., and R. J. Ram. “Solar thermoelectric generator for micropower applications.” Journal of electronic materials 39.9 (2010): 1735-1740. ↩︎
Gayathri, Ms D. Binu Ms R., Mr Vijay Anand Ms R. Lavanya, and Ms R. Kanmani. “Thermoelectric Power Generation Using Solar Energy.” International Journal for Scientific Research & Development, Vol. 5, Issue 03, 2017. ↩︎
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Sica, Daniela, et al. “Management of end-of-life photovoltaic panels as a step towards a circular economy.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 82 (2018): 2934-2945. ↩︎
Bahrami, Amin, Gabi Schierning, and Kornelius Nielsch. “Waste Recycling in Thermoelectric Materials.” Advanced Energy Materials (2020). ↩︎
Balva, Maxime, et al. “Dismantling and chemical characterization of spent Peltier thermoelectric devices for antimony, bismuth and tellurium recovery.” Environmental technology 38.7 (2017): 791-797. ↩︎ ↩︎
Por peso, un módulo termoeléctrico de 5 gramos consiste en alúmina para las placas cerámicas (44%), cobre para los contactos eléctricos (28%), telurio (10%), bismuto (6%) y antimonio (2%) para las patas termoeléctricas, así como pequeñas cantidades de estaño (para las soldaduras), selenio (para el “dopaje” del teleluro de bismuto) y pasta de silicona (el único polímero en el módulo, usando para pegar las partes). En los módulos termoeléctricos, la concentración de los los elementos raros antimonio, telurio y bismuto es mucho más grande que en sus fuentes originales, haciendo muy atractivo su reciclado. ¹⁵ ↩︎
Gao, H. B., et al. “Development of stove-powered thermoelectric generators: A review.” Applied Thermal Engineering 96 (2016): 297-310. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Champier, Daniel, et al. “Study of a TE (thermoelectric) generator incorporated in a multifunction wood stove.” Energy 36.3 (2011): 1518-1526. ↩︎ ↩︎
Raman, Perumal, Narasimhan K. Ram, and Ruchi Gupta. “Development, design and performance analysis of a forced draft clean combustion cookstove powered by a thermo electric generator with multi-utility options.” Energy 69 (2014): 813-825. ↩︎
O’Shaughnessy, S. M., et al. “Field trial testing of an electricity-producing portable biomass cooking stove in rural Malawi.” Energy for Sustainable development 20 (2014): 1-10. ↩︎
Champier, Daniel, et al. “Thermoelectric power generation from biomass cook stoves.” Energy 35.2 (2010): 935-942. ↩︎
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Favarel, Camille, et al. “Thermoelectricity-A Promising Complementarity with Efficient Stoves in Off-grid-areas.” Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems 3.3 (2015): 256-268. ↩︎
Goudarzi, A. M., et al. “Integration of thermoelectric generators and wood stove to produce heat, hot water, and electrical power.” Journal of electronic materials 42.7 (2013): 2127-2133. ↩︎
Los investigadores sugirieron también una forma de eliminar la bomba: colocando un tanque de agua a 1 metro de altura para proveer el agua, la gravedad se encargará de llevar el agua al sistema de refrigeración, y el agua caliente producida se almacenaría en un tanque insulado. ↩︎
Otro prototipo generó un promedio de 27W con solo dos módulos, más que suficiente para alimentar una bomba (8W), con una producción neta por módulo de de 9,5 watts. Montecucco, Andrea, Jonathan Siviter, and Andrew R. Knox. “A combined heat and power system for solid-fuel stoves using thermoelectric generators.” Energy Procedia 75 (2015): 597-602. ↩︎
Los primeros experimentos con sistemas de calefacción termoeléctricos datan de fines de los años 90, e intentaban desarrollar calderas a gas auto alimentadas. Los sistemas de calefacción central requieren unos 250-400W para sus componentes eléctricos: ventiladores, sopladores, bombas y paneles de control. Al agregar los módulos termoeléctricos, el sistema mantiene su capacidad de calefaccionar el hogar, inclusive durante cortes eléctricos extendidos. De usarse en combinación con paneles solares FV conectados a la red, solo funcionarían cuando el sol brillara. Allen, D. T., and W. Ch Mallon. “Further development of” self-powered boilers"." Eighteenth International Conference on Thermoelectrics. Proceedings, ICT'99 (Cat. No. 99TH8407). IEEE, 1999. Allen, Daniel T., and Jerzy Wonsowski. “Thermoelectric self-powered hydronic heating demonstration.” XVI ICT'97. Proceedings ICT'97. 16th International Conference on Thermoelectrics (Cat. No. 97TH8291). IEEE, 1997. ↩︎

Trincheras frutales: cultivando plantas subtropicales en temperaturas bajo cero

Thu, 16 Apr 2020 00:00:00 +0000

Image: Una trinchera frutal en Touapsé.

Los cítricos (naranjas, limones, mandarinas, limas, pomelos) son los cultivos frutales de mayor valor en términos de comercio internacional. Dado que no son resistentes a las heladas, solo pueden cultivarse en climas tropicales y subtropicales, a menos que se las cultive en invernaderos calefaccionados usando combustibles fósiles. Sin embargo, durante la primera mitad del siglo veinte, se consiguió cultivar cítricos a una distancia considerable de las regiones subtropicales donde normalmente prosperan. Los Rusos consiguieron cultivarlos en exteriores, en lugares con temperaturas que llegan hasta los 30 grados bajo cero, sin usar invernaderos ni combustibles fósiles. Hacia 1950, la Unión Soviética podía jactarse de tener 30.000 hectáreas cultivadas con cítricos, y de producir 200.000 toneladas de frutas al año.

La expansión de la producción de cítricos en la Unión Soviética

Se estima que antes de la primera Guerra Mundial, el imperio Ruso dedicaba no más de 160 hectáreas al cultivo de cítricos, mayormente ubicadas en la región costera en el oeste de Georgia. Los inviernos en esta región son relativamente suaves, gracias a su proximidad con el Mar Negro y la cordillera del Cáucaso, que ofrece protección contra los vientos fríos invernales proveniente de las llanuras Rusas y del oeste de Siberia.

Pero inclusive ese clima dista de ser ideal para la producción de cítricos: aunque la temperatura promedio en invierno está por encima de los cero grados, la mínima ronda entre los 8 y 12 grados Celsius bajo cero. Las heladas son mortales para los cítricos, inclusive por períodos de tiempo muy cortos. Por ejemplo, a principios del siglo 19, una breve helada de entre menos 3 y menos 8 grados Celsius destruyó casi por completo a la industria de cítricos en el estado de Florida (EUA).

Image: Regiones de cultivo de cítricos en la Unión Soviética

Comenzando en los años veinte, los rusos extendieron el área de cultivo de cítricos a regiones consideradas aún menos aptas para ello. Inicialmente la producción se extendió hacia el oeste, a lo largo de la costa del Mar Negro, una región que no cuenta con la protección de las montañas, y donde las temperaturas pueden bajar hasta 15 grados Celsius bajo cero. Esta región incluye a Sochi – donde se celebraron los Juegos Olímpicos de Invierno en 2014 – y la costa sur de Crimea. Al mismo tiempo, el cultivo de cítricos se extendió hacia el este, hasta la costa oeste del Mar Caspio, en Azerbaiyán.

La producción de cítricos se expandió luego a regiones donde las temperaturas invernales pueden caer hasta los veinte grados Celsius bajo cero, y donde la la tierra se congela hasta profundidades de 20 o 30 cm: grandes partes de las zonas antes mencionadas, así como Daguestán, Turkmenistán, Tayikistán, Uzbekistán, y las regiones al sur de Ucrania y Moldavia. Finalmente, su cultivo avanzó hacia el norte de estas regiones, donde las temperaturas invernales llegan hasta los 30 grados Celsius bajo cero, y donde la tierra se congela hasta profundidades de 50 cm.

Pero las heladas no era el único obstáculo que los cítricos tenían que enfrentar en estas partes del mundo. La región se caracteriza también por veranos con calor excesivo, y fuertes vientos secos.

De depender de importaciones, a la autosuficiencia

Antes de la primera Guerra Mundial, casi la totalidad de los cítricos en la antigua Rusia provenían del exterior. Los principales proveedores eran Sicilia (limones) y Palestina (naranjas). Las importaciones anuales rondaban las 20.000 o 30.000 toneladas. Gracias al ser consumidos junto con la bebida nacional Rusa, el té, los limones representaban casi tres curtas partes de esas importaciones.

En 1925, y a partir de la Revolución Rusa y la guerra civil, comenzó a planificarse el desarrollo del cultivo de cítricos. El partido comunista, decidido a ser autosuficiente en materia de cítricos, no ahorro esfuerzos para conseguirlo, estableciendo múltiples centros de investigación, viveros, y realizando pruebas de campo en más de 50 localidades.

Ya en 1940 la producción abarcaba 17.000 hectáreas y llegaba a unas 40.000 toneladas, el doble de lo que se importaba bajo el antiguo régimen. Para 1950 el área cultivada con cítricos llegaba a las 30.000 hectáreas (56% en árboles de mandarinas, 28% limoneros, y 16% naranjos), y la producción creció hasta las 200.000 toneladas de fruta al año.

Image: Plantación de limoneros en Novi Afon.

El mayor porcentaje de árboles de mandarina se puede explicar por el hecho de que son los más resistentes de entre todos los cítricos, tolerando temperaturas de hasta menos dos grados Celsius. Los limoneros, en cambio, son la variedad de cítricos menos resistente a heladas.

Hay tres razones gracias a las cuales los Rusos consiguieron hacer crecer cítricos en regiones que eran (y aún son) consideradas poco adecuadas para ello. Primero, criaron variedades más resistentes al frío. Segundo, podaron las plantas en formas extremas, que les permitieron ser más resistentes al frío, al calor y al viento, lo que resultó eventualmente en cítricos rastreros de apenas 25 cm de alto. Tercero, plantaron los cítricos en lugares especiales, en particular en trincheras de hasta dos metros de profundidad.

“Acondicionamiento gradual al frío”

Las variedades de cítricos importadas, sobrevivían solo en unas pocas zonas aisladas a lo largo de la costa del Mar Negro, gracias al microclima especialmente benévolo de la región. Con el fin de preparar mejor las plantas al frío, los botánicos soviéticos usaron un método llamado “Acondicionamiento gradual al frío”. Esto les permitió crear nuevas variedades que se adaptaban mejor a las condiciones locales, una estrategia de cultivo que se había desarrollado inicialmente para uvas y damascos.

El método consiste en plantar una semilla de un árbol particularmente valioso, un poco al norte de su ubicación original, y luego esperar a que el nuevo árbol de semillas. Esas semillas son llevadas a su vez más al norte, y el proceso se repite una vez más, llevando lentamente el cultivo de los cítricos hacia lugares con climas más inhóspitos. Gracias a este método, damascos originarios de Rostov pudieron ser cultivados eventualmente en Mitchurinsk, 650km más al norte, donde desarrollaron semillas adaptadas al clima local. Los intentos de plantar las semillas de Rostov directamente en Mitchurinsk, por otro lado, resultaron en fracaso.

Image: Pomelo enano

Este método, creado a partir de la observación de que las plantas jóvenes germinadas desde semilla se adaptan a las condiciones de su nuevo entorno, resultó también exitoso para los cítricos, proporcionándoles alto rendimiento y frutos de buena calidad. Además del “acondicionamiento gradual al frío”, desde 1929 en adelante los botánicos rusos realizaron una selección metodológica de variedades resistentes al frío, a las que cruzaron con las mejores variedades locales. Esto fue facilitado por una extensa colección de frutos cítricos, abarcando casi todo el género Citrus.

Cítricos enanos y semi-enanos

En los principales centros de cultivo de cítricos del mundo, el podado de las plantas es algo poco frecuente. Harlod Hume, un reconocido botánico Americano-Canadiense inclusive recomienda “mantener las podadoras lo más lejos posible de la plantación de cítricos”.

Sin embargo, la poda de los árboles fue crucial para el cultivo de cítricos en Rusia. Primero y principal, podar los árboles reduce su altura. Mientras que los limoneros y naranjos convencionales crecen hasta 5 y 12 metros de altura respectivamente, en Rusia, e inclusive desde antes de los años veinte, se cultivaban árboles enanos y semi-enanos de apenas uno o dos metros de altura. Estos árboles era podados aún más para compactar sus coronas.

Ser compacto les proporciona dos ventajas. Primero, las variaciones de temperatura cerca del suelo son menores, y el viento menos fuerte. Segundo, los árboles pequeños son más fáciles de proteger de los elementos. En las regiones con clima más templado, donde se cultivaban las 160 hectáreas iniciales de cítricos, las plantaciones se ubicaban en terrazas o en pendientes pronunciadas, usando la menor cantidad de tierra que tuviera un microclima favorable.

Image: “Recolectando tangerinas en la graja estatal de Chakva”, pintura de Mikhail Beringov, 1930s.

Durante el invierno, las plantas se protegían usando estructuras de gasas y esteras de paja sostenidas por postes. Las plantaciones estaban rodeadas de cortinas rompeviento, organizadas de tal forma que mitigaban tanto los vientos fríos del invierno, como los calientes y secos del verano. Estas cortinas desviaban las masas de aire frío que descendían de los montes cercanos, para que no alcanzaran la plantación.

Una hecho adicional que protegía a los árboles del frío y del viento, era el estar plantados a muy poca distancia unos de otros, alcanzando densidades de hasta 3000 plantas por hectárea. El calor excesivo del verano se combatía echando cal sobre la parte superior de las plantas, lo que reducía su temperatura en unos cuatro grados Celsius. Estos métodos, que funcionan en árboles cítricos grandes y sin podar, resultaban mucho más económicos y fáciles de emplear en árboles de apenas uno o dos metros de altura.

Árboles Cítricos Rastreros

Otra clave para expandir el cultivo de cítricos a todas las regiones alrededor del Mar Negro, donde hasta entonces hubiera resultado imposible hacerlo, fue el entrenamiento de las plantas. Se las podaba y guiaba hasta convertirlas en plantas rastreras, reduciendo su altura a apenas 25 cm.

Había dos métodos para dar forma a la corona de los cítricos. El primero consistía en inclinar el tronco de las plantas apenas surgía del suelo. Tanto las ramas principales de la corona - organizadas en un abanico hacia un lado - como los frutos, tocaban la tierra. En el segundo método, el tronco, de unos 10 a 15 cm de alto, se mantenía erecto, mientras que las ramas eran torcidas hasta un ángulo de 90 grados del mismo. Vista desde arriba, la corona asemejaba una araña. En este método, el más exitoso de ambos, ni las ramas ni los frutos tocaban la tierra.

Image: Cultivo rastrero aplicado a un un Manzano. [Source](https://frukti-yagodi.ru/formirovanie-kroni-molodoj-yabloni-sxema/).

Los cítricos rastreros resultaron tener una protección contra el viento inclusive mejor que la de las variedades enanas y semi-enanas, dado que la corona rastrera creaba un microclima que atenuaba tanto las temperaturas máximas del verano como las mínimas del invierno. En pruebas realizadas a lo largo de 10 años, se encontró que, en invierno, el aire a nivel de la corona rastrera era un promedio de 2,5 a 3 grados Celsius más cálido que a 2 metros de altura. Durante las épocas calurosas del verano, la diferencia de temperatura excedía los 20 grados Celsius.

Asimismo, la protección contra el viento era mejor en los cítricos rastreros. Mientras que a 2 metros de altura el viento soplaba a 10,4 metros por segundo, solo lo hacía a 1,8 metros por segundo al nivel de los limoneros rastreros. Esto reducía la deshidratación de la corona y el consiguiente consumo de agua.

Image: Creeping plants.

Lógicamente, el tamaño reducido de las plantas rastreras hacía que su protección de los elementos fuera aún más fácil y económica. En efecto, durante el invierno de 1942 a 1943, cuando las temperaturas en la costa del Mar Negro llegaron hasta los 15 grados bajo cero, los limoneros rastreros, protegidos por una doble capa de gasa y por paravientos, no sufrieron en absoluto. Otras plantas más altas, protegidas de la misma forma, se congelaron hasta las raíces.

Quizás sorprendentemente, los cítricos rastreros tenían rendimientos más altos que las variedades enanas y semi-enanas. Producían más frutas, que maduraban más rápido, especialmente durante los primeros años.

Cultivando Cítricos en Trincheras

Pero ninguno de los métodos mencionados anteriormente fue suficiente para cultivar cítricos en las regiones donde la tierra se congelaba, y donde las temperaturas de invierno llegaban hasta los 15 grados Celsius bajo cero. En estas regiones, los cítricos se cultivaban en trincheras, donde el calor de la tierra los protegía de las heladas. Desde ya, cultivar cítricos en trincheras era práctico únicamente con las variedades enanas y semi-enanas o, más frecuentemente, con árboles rastreros.

La profundidad de las trincheras variaba entre los 0,8 y 2 metros, dependiendo de la temperatura en invierno, la profundidad hasta la se congelaba la tierra, y la napa acuífera. Los árboles se plantaban en una o dos filas, y las trincheras tenían en general forma trapezoidal para mejorar las condiciones de luz. En trincheras de unas sola fila, el fondo tenía unos 2,5 metros de ancho en el piso y unos 3 metros a la altura de la superficie. En las dos filas, el ancho iba de 3,5 metros en el fondo a 4 metros en la superficie.

Image: Cultivando árboles cítricos en trincheras. Kolhoz Stalin, área agrícola alrededor de la ciudad de Tashkent.

En caso necesario, las paredes de la trinchera se cubrían con arcilla o se reforzaban con ladrillos o rocas. Dentro de las trincheras, las plantas se ubicaban a 1,5 metros unas de otras. En caso de plantar en dos filas, las plantas de la segunda fila se ubicaban entre dos de la primera. La longitud de las trincheras dependía del terreno, pero no sobrepasaban los 50 metros.

Las trincheras se cavaban en partes donde el terreno era plano o en laderas poco empinadas, orientadas de este a oeste para optimizar las horas de sol durante los meses invernales. La separación entre trincheras era de entre 3 y 5 metros para las de una sola fila de árboles, o de entre 4 y 6 metros cuando tenían dos filas. Las trincheras podían estar conectadas unas con otras, lo que hacía más práctico trabajar con las plantas.

Image: Cultivo de cítricos en trincheras, Odessa, 1956.

Este espacio permitía instalar pantallas, o cultivar plantas para generar sombra, lo que aumentaba la humedad en las trincheras, y protegía a los cítricos del calor excesivo en el verano.

Cubriendo las trincheras

Durante el verano, las plantas recibían los mismos cuidados que aquellas plantadas en condiciones “normales” en la superficie. Cuando llegaba el invierno, se tapaban las trincheras con planchas de madera de 2 cm de ancho, y una o dos capas de esteras de paja, dependiendo del clima. Esto permitía mantener el calor de la tierra dentro de la trinchera, y evitaba que la lluvia ingresara. Si la nieve tapaba estas cubiertas, se la dejaba en el lugar para proveer aún más aislamiento térmico. Las planchas de madera se encontraban ligeramente inclinadas en un ángulo de 30 a 35 grados. Cuando la temperatura en invierno superaba los cero grados Celsius, se levantaban las planchas del lado sur, o se las quitaba enteramente durante el día.

Pero este método no puede aplicarse a cualquier planta. Los cítricos pueden tolerar niveles de luz muy bajos durante unos 3 o 4 meses al año, siempre y cuando la temperatura del aire en contacto con la corona se mantenga entre 1 y 4 grados Celsius. En estas temperaturas, el metabolismo de las plantas se debilita, lo que aumenta su resistencia al frío.

Image: Un cítrico enano dentro de una trinchera.

Image: Cítricos en trincheras.

El vidrio se usaba muy frugalmente. Las planchas de madera ofrecían una mejor protección contra las heladas, era más baratas, y podían producirse a partir de recursos locales. Pero las plantas necesitaban aún un poco de luz, por lo que hasta una cuarta parte de la protección estaba compuesta por ventanas, que se cubrían con paja, tierra y arcilla. Unas pocas aberturas aquí y allá proporcionaban luz y ventilación.

El cultivo de cítricos rastreros en trincheras, era un método muy simple que, aunque más intensivo en términos de labor, no requería inversiones grandes y tenía un alto rendimiento (80 a 200 frutas por planta al año) de frutas tropicales de alta calidad. Toda clase de cítricos era cultivados en las trincheras.

Otros métodos de cultivo

Además de trincheras, los botanistas soviéticos usaban otro tipo de protecciones para crecer cítricos, siendo todas más efectivas con plantas de tamaño pequeño (cultivares enanos, en general). Algunas incluían el uso, generalmente acotado, de combustibles fósiles.

El primer ejemplo es el cultivo de cítricos con trasplante anual. Los árboles pasaban el verano afuera, pero a medida que el invierno se acercaba eran removidos del suelo, incluyendo la tierra que rodeaba sus raíces, y se los transportaba a cobertizos. Allí esperaban, amontonados, mientras afuera helara. En primavera se los llevaba nuevamente a su sitio original. En regiones con inviernos relativamente suaves, estos cobertizos no eran más que estructuras de madera, generalmente sin calefacción. En regiones más frías eran edificios de mampostería, parcialmente enterrados y equipados con calefacción.

Image: Una Limonaria.

Los cítricos también eran cultivados en invernaderos sin calefacción. Estas “Limonarias”, ubicadas en la costa del Mar Negro, eran estructuras semicirculares, construidas sobre colinas con terrazas particularmente bien expuestas. Los árboles se entrenaban en forma de Espaldera, un método similar a las paredes de árboles que pueden verse en países del norte de Europa, y que facilita el cultivo de duraznos y otras frutas mediterráneas en latitudes elevadas.

En los centros industriales al norte del cículo ártico, se empleaban invernaderos con calefacción eléctrica y control de dióxido de carbono y humedad a lo largo del año. Por último, se cultivaban cítricos a lo largo de la Unión Soviética usando macetas o cajas dentro de apartamentos, escuelas y edificios públicos. Inclusive se los cultivaba en halls vidriados de fábricas y talleres, haciendo uso del calor residual de la calefacción o de los procesos industriales (vapor o agua caliente).

Muy pocos de estos métodos hubieran sido redituables bajo un régimen de libre mercado. Comenzar la producción doméstica de cítricos requirió una cantidad considerable de inversión. La mayoría de estos métodos no requerían combustibles fósiles, y podían llevarse a cabo usando materiales locales y de bajo costo, pero eran altamente intensivos en labor humana. La producción doméstica de cítricos fue posible únicamente porque se encontraba protegida – no solo de las heladas, sino también de la competencia extranjera.

Gracias a Alexandrine Maes.

Fuentes

Les Agrumes en U.R.S.S., Boris Tkatchenko, in Fruits, vol.6, nr.3, pp.89-98, 1951. http://www.fruitiers-rares.info/articles21a26/article24-agrumes-en-URSS-1-Citrus.html & http://www.fruitiers-rares.info/articles51a56/article53-agrumes-en-URSS-2-Citrus.html

М. А. КАПЦИНЕЛЬ, ВЫРАЩИВАНИЕ ЦИТРУСОВЫХ КУЛЬТУР В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ РОСТОВСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО Ростов-на-Дону —1953. (“Growing citrus cultures in the Rostov region”, M.A. Kaptsinel). http://homecitrus.ru/books.html

Katkoff, V. “The Soviet Citrus Industry.” Southern Economic Journal (1952): 374-380. https://www.jstor.org/stable/1054452?seq=1. Full version here: https://sci-hub.tw/https://www.jstor.org/stable/1054452?seq=1

Volin, Lazar. A survey of Soviet Russian agriculture. No. 5. US Department of Agriculture, 1951. https://archive.org/details/surveyofsovietru05voli/page/n3/mode/2up. See page 151.

Мандарин – туапсинский господин?, СВЕТЛАНА СВЕТЛОВА, 16 ДЕКАБРЯ 2018 https://tuapsevesti.ru/archives/40995

http://www.agrumes-passion.com/plantation-entretien-f49/topic4913.html

https://www.supersadovnik.ru/text/yablonya-neobychnye-sposoby-formirovaniya-1003334

https://selskoe_hozyaistvo.academic.ru/2847/стелющаяся_культура

http://viknaodessa.od.ua/old-photo/

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