Caracterización tecnológica de las áreas cubiertas de marabú con fines energéticos mediante la aplicación de SIG

Introducciòn

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En Cuba se han desarrollado diversas investigaciones relacionadas con el inventario de la biomasa forestal para distintos fines. Sin embargo, estos estudios se han centrado en un grupo reducido de especies y, en algunos casos, no se han cuantificado todos los componentes de la biomasa (Bravo et al., 2015Bravo, J. A., Vidal, A., Hernández, A., Peña, Y., Valle, L. M., Padrón, P. J., Padrón, P. R., & Paredes, L. (2015). Estimación de la biomasa aérea total verde con corteza de la vegetación de Dychrostachys cinerea var. Africana Brenan & Brummitt (Marabú). Memorias, 23.). Además, los inventarios realizados hasta la fecha no están específicamente orientados al aprovechamiento. Para este propósito, es necesario considerar las características tecnológicas de las áreas a explotar, con el fin de seleccionar tecnologías de aprovechamiento que garanticen una efectividad económica óptima y minimicen el impacto ambiental (García et al., 2012García, J. M., Vidal, A., Herrero, J. A., & Bautista, E. (2012). Manual de Procedimiento para el aprovechamiento de impacto reducido de los bosques de Cuba. Proyecto “Desarrollo del Sector Forestal en Cuba”. La Habana. Dirección Forestal.).

Actualmente, en Cuba se ha realizado un censo de las áreas infestadas de marabú y se han llevado a cabo algunos estudios preliminares sobre la disponibilidad de su biomasa a nivel nacional. No obstante, estos datos son insuficientes y requieren de métodos de inventario más precisos para determinar la biomasa existente. Una vez cosechada y transformada, esta biomasa podría utilizarse como combustible alternativo en los centrales azucareros, como complementación de la biomasa cañera (SODePAZ, 2012SODePAZ. (2012). Aprovechamiento de la biomasa de marabú y otras especies energéticas como combustible en la generación de electricidad y recuperación ambiental en Camagüey. EUROPEAID.).

El objetivo principal de este estudio fue proporcionar una herramienta integral que aborde los aspectos técnicos, tecnológicos y metodológicos necesarios para desarrollar el inventario de las áreas cubiertas por la vegetación de Dichrostachys cinérea (L.) Wr. et Arn. (marabú) en el municipio "Carlos Manuel de Céspedes", provincia de Camagüey. Esta herramienta busca facilitar la selección de tecnologías, sistemas de máquinas y formas de organización de la fuerza laboral que sean económicamente rentables y respetuosas con el medio ambiente. Para ello, se realizó una caracterización tecnológica de las áreas y se emplearon sistemas de información geográfica (SIG) disponibles en bases digitales gestionadas mediante el software MapInfo. El fin último es convertir la biomasa de marabú en energía eléctrica, carbón vegetal y/o carbón activado, mediante tecnologías sostenibles y ambientalmente responsables.

Materiales y métodos

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Se llevó a cabo la caracterización tecnológica integral de la base de materia prima cubierta de marabú en el municipio "Carlos Manuel de Céspedes". Este proceso se realizó mediante un geoprocesamiento de mapas cartográficos, tomando como referencia el catastro rural. De esta manera, se aseguró la compatibilidad con los mapas de suelo y otros materiales georreferenciables, lo que permitió conformar una base única para garantizar la caracterización espacial de dichas áreas. Este enfoque facilitó la elaboración de un inventario posterior con fines energéticos, en función de las variables estudiadas y el cumplimiento de las normativas MET:30-14, MET:40-60, la Norma Cubana 13-18:88 Herrero (2003)Herrero, J. A. (2003). Fajas forestales Hidrorreguladoras. Agroinfor. y (Vidal et al., 2018Vidal, A., García, T., Bravo, J. A., Toirac, W., Hernández, A., Delgado, M., Álvarez, Y., Batista, F., Valle, M., Padrón, R., Paredes, L., & Risco, R. (2018). Metodología para la caracterización tecnológica e inventario de las áreas cubiertas de marabú con fines energéticos. Certificación de Registro del Senda: 2692 - 08 - 2028.).

Definición de la superficie efectiva cubierta de marabú

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La confección del estudio partió del análisis del área total del municipio, mediante bases cartográficas, catastrales, imágenes aéreas, satelitales y registros especializados, entre otros materiales georreferenciados. Este análisis permitió delimitar la superficie efectiva cubierta de marabú. Para ello, se determinó inicialmente la superficie total ocupada por marabú dentro del municipio, excluyendo las áreas correspondientes a la red hidrográfica, la red vial, los calveros y otros cultivos no asociados al estudio. Como base de trabajo para la representación temática, se empleó el catastro rural a escala 1:10 000.

Definición de la superficie efectiva por categorías de marabú

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A partir del primer mapa, se realizó una interpretación previa de las imágenes satelitales, considerando las variables de color y textura. Esta interpretación permitió clasificar el marabú en tres categorías según el diámetro en la base: fino, medio y grueso, con la identificación del área ocupada por cada una de ellas. Posteriormente, se llevó a cabo una comprobación en el terreno, cuyos resultados se reflejaron en la composición temática del mapa.

Definición de la superficie efectiva en función de los obstáculos

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Con base en el segundo mapa, se realizó un geoprocesamiento previo de los materiales cartográficos para integrar las variables del mapa de suelo a la base catastral. Se definió, para cada categoría de marabú, la superficie que representa en términos de tipos de suelo, distinguiendo entre suelos sin rocosidad, muy rocosos, moderadamente rocosos y extremadamente rocosos. Estos datos se representaron temáticamente en el mapa correspondiente.

Definición de la superficie efectiva en función de la pendiente

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De igual manera, a partir del segundo mapa y tras un geoprocesamiento de los materiales cartográficos, se integraron las variables del mapa de suelo relacionadas con los rangos de pendientes. Se clasificaron los suelos en llanos, ligeramente ondulados, ondulados y alomados, con la determinación de su distribución para cada categoría de marabú. Esta información se plasmó en la composición temática del mapa, ofreciendo una visión detallada de las características del terreno.

Definición de la superficie efectiva en función de la tenencia

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A partir de los mapas anteriores, se estableció una relación entre cada tipo de marabú, la superficie en hectáreas y las toneladas de biomasa disponibles en los principales tenentes del territorio. Estos tenentes se agruparon en categorías como: Campesinos independientes, CCS y CPA, Empresas Agropecuarias, Empresas Azucareras, UBCP y otras entidades. De esta manera, se logró representar en el mapa la composición temática correspondiente. Cabe destacar que la cuantía de la biomasa se incorporó una vez concluido el inventario del marabú, durante la segunda etapa del trabajo.

Definición de las posibles tecnologías a emplear para su aprovechamiento

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A partir del segundo mapa, y mediante la integración de los mapas tres y cuatro, se determinaron las posibles tecnologías, sistemas de máquinas y formas de organización de la fuerza laboral para el aprovechamiento total o parcial de la biomasa de marabú. Este recurso se destinará principalmente a la producción de electricidad o carbón vegetal. En el mapa se expresan las toneladas de biomasa disponibles, clasificadas según las categorías de marabú, y se muestra su composición temática. Es importante señalar que la cuantía de la biomasa se incorporó una vez finalizado el inventario del marabú.

Resultados y discusión

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Se realizó una caracterización tecnológica integral de la base de materia prima cubierta de marabú en el municipio "Carlos Manuel de Céspedes". En la figura y tabla 1 se describe el área cubierta por marabú en el municipio, la cual comprende 20 063.09 ha, de las cuales solo el 23,58 % (15 662.14 ha) se considera efectiva. Conocer la superficie cubierta de marabú es fundamental para planificar el abastecimiento destinado a la producción de electricidad y de carbón vegetal.

Figura 1. Superficie efectiva cubierta de marabú.

Tabla 1. Descripción de la superficie efectiva cubierta por Marabú. Municipio "Carlos Manuel de Céspedes".

No	Área Total Municipio	Superficie de manejo: UM:Há
No	Área Total Municipio	A aprovechar	Red Hidrográfica	Red Víal	Calvero	Efectiva	%
1	66434.18	20063.09	2735.86	115.96	1549.13	15662.14	23.58

En la figura y tabla 2 se presenta la clasificación del marabú medio, la cual reveló que esta categoría ocupa la mayor superficie, con 13 911.56 ha. La clasificación del tipo de marabú según el diámetro en la base permite tomar decisiones adecuadas sobre el uso futuro de la biomasa disponible.

Figura 2. Caracterización tecnológica de la base de materia prima cubierta de marabú en función del diámetro en la base.

Tabla 2. Descripción de la base de materia prima del marabú en función del diámetro en la base.

No. Zona	Clasificación Marabú	Superficie cubierta por: UM:Há
No. Zona	Clasificación Marabú	A aprovechar	Red Hidrográfica	Red Vial	Calveros	Efectiva
1	Fino	59.77	-	-	-	59.77
2	Medio	17658.29	2380.20	96.25	1270.29	13911.56
3	Grueso	2345.03	355.66	19.71	278.84	1690.81
	Total	20063.09	2735.86	115.96	1549.13	15662.14

En la figura y tabla 3 se describe el área de marabú según la rocosidad del terreno. Se observa que la categoría de marabú medio ocupa la mayor superficie sin rocosidad, con 13 162.60 ha. La baja rocosidad del terreno facilita las labores de corte y acopio de la biomasa, lo que optimiza su aprovechamiento.

Figura 3. Caracterización tecnológica de la base de materia prima del marabú en función de los obstáculos.

Tabla 3. Descripción de la base de materia prima del marabú en función de los obstáculos.

No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Superficie cubierta por Obstáculos UM: Há
No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Sin Rocosidad	Muy Rocoso	Moderadamente rocoso	Extremadamente rocoso
1	Fino	59.77	40.63	19.14	-	-
2	Medio	13911.56	13162.60	88.16	472.68	188.12
3	Grueso	1690.81	1586.74	58.20	5.91	39.96
Total		15662.14	14789.97	165.50	478.59	228.08

En la figura y tabla 4 se muestra que la categoría de marabú medio también ocupa la mayor superficie de suelos llanos, con 12 388.65 ha. La baja rocosidad del terreno permite la introducción de maquinaria para realizar las labores de corte y acopio de la biomasa de manera eficiente.

Figura 4. Caracterización tecnológica de la base de materia prima del marabú en función de los rangos de pendientes.

Tabla 4. Descripción de la base de materia prima del marabú en función de los rangos de pendientes.

No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Superficie por rangos de pendientes UM: Há
No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Llano	Ligeramente Ondulado	Ondulado y Alomado
1	Fino	59.77	59.77	-	-
2	Medio	13911.56	12388.65	1490.36	32.55
3	Grueso	1690.81	1684.32	6.49	-
Total		15662.14	14132.74	1496.85	32.55

En la figura y tabla 5 se indica que el principal tenente, en relación con la superficie y la biomasa disponible para cada categoría de marabú, es la Empresa Agropecuaria Camagüey. Esta empresa ocupa 9 419.32 ha, con una biomasa disponible de 418 448.83 toneladas.

Figura 5. Caracterización tecnológica de la base de materia prima del marabú en función de los tenentes.

Tabla 5. Descripción de la base de materia prima del marabú en función de los tenentes.

No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Superficie por tenentes (Há) / Biomasa por tenentes (TON)
No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Campesinos	CCS y CPA	Emp. Agrop. Cmg	Em. Azuc. Cmg	UBPC	Otras entidades
1	Fino	59.77	$\frac{-}{-}$	$\frac{-}{-}$	$\frac{23.02}{456.03}$	$\frac{-}{-}$	$\frac{36.75}{728.02}$	$\frac{-}{-}$
2	Medio	13911.56	$\frac{1137.29}{48482.67}$	$\frac{256.60}{10938.86}$	$\frac{9288.37}{395963.21}$	$\frac{679.01}{28946.20}$	$\frac{2498.50}{106511.06}$	$\frac{51.79}{2207.81}$
3	Grueso	1690.81	$\frac{154.47}{31528.87}$	$\frac{-}{-}$	$\frac{107.93}{22029.59}$	$\frac{-}{-}$	$\frac{1420.98}{290036.23}$	$\frac{7.43}{1516.54}$
Total		15662.14	$\frac{1291.76}{80011.54}$	$\frac{256.60}{10938.86}$	$\frac{9419.32}{418448.83}$	$\frac{679.01}{28946.20}$	$\frac{3956.23}{397275.30}$	$\frac{59.22}{3724.35}$

En la figura y tabla 6 se presentan las tecnologías más idóneas para el aprovechamiento de la biomasa del marabú con fines energéticos. Para el marabú fino, que se desarrolla en un relieve llano (59.77 ha) y mayormente sin rocosidad (40.63 ha), se propone su aprovechamiento para la producción de electricidad. Esto se lograría mediante el uso de máquinas combinadas integrales y camiones con remolques. En el caso de terrenos ondulados y alomados (32.55 ha), se recomienda emplear motosierras para el corte y troceado, seguido de cargue manual, triturado con máquinas astilladoras y transporte hasta las bioeléctricas con camiones y remolques.

Para el marabú grueso, que se encuentra en condiciones de relieve llano (1 684.32 ha) y ligeramente ondulado (6.49 ha), se sugiere su aprovechamiento para la producción de carbón vegetal. Este proceso incluye el corte y troceado con motosierras, pre-acopio y cargue manual o con cargadores frontales, y transporte hasta los centros de producción de carbón con camiones y remolques. Adicionalmente, esta biomasa puede ser transportada a las bioeléctricas para su transformación en energía eléctrica. En este caso, se emplearían astilladoras móviles para su astillado y cargadores frontales para su manipulación hasta el biodigestor. Las longitudes de fracción adecuadas del material cosechado para la generación de energía eléctrica fueron informados por Cano-Estrella et al. (2022)Cano-Estrella, O., López-Sánchez, O., Guerrero-Posada, P., & San José-González, P. (2022). Evaluación de la calidad de triturado del marabú cortado con una cosechadora forestal. Revista Ingeniería Agrícola, 12(4). https://www.redalyc.org/journal/5862/586272874008/586272874008.pdf .

Figura 6. Propuestas de tecnologías para el aprovechamiento de la biomasa del marabú con fines energéticos.

Tabla 6. Descripción de la base de materia prima del marabú en función de las tecnologías de aprovechamiento posibles a emplear.

No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Superficie por tecnologías (Há)		Biomasa por tecnologías (TON)
No. Zona	Clasificación Marabú	Área Efectiva	Máquina combinada	Otras	Máquina combinada	Otras
1	Fino	59.77	-	59.77	-	1184.04
2	Medio	13911.56	13000.56	911.00	554213.87	38835.93
3	Grueso	1690.81	-	1690.81	-	345111.23
Total		15662.14	13000.56	2661.58	554213.87	385131.20

Conclusiones

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La caracterización tecnológica integral de la base de materia cubierta de marabú, bajo el geo procesamiento de los mapas cartográficos empleados y en función de las variables objeto del presente estudio, garantiza la calidad del inventario de esta biomasa para su aprovechamiento con fines energéticos y la correcta selección de tecnologías, sistemas de máquinas y formas de organización de la fuerza laboral económicamente rentables y respetuosas del medio ambiente.