ABSTRACT Background: The use of tree plantations for energy purposes has shown an increase in their use in tropical regions due to the species' rapid growth and low cost of energy generation. This has led to the development of optimization studies of crop conditions. However, the determination of the effect of spacing on physical, chemical and energy properties has not been precise for Eucalyptus tereticornis, which limits the development of plantations with optimal silvicultural conditions. Results: The study analyzed the growth and chemical, physical and energetic properties in a four-year-old plantation. The results showed that mortality ranged from 29 to 69%, being the 1.0 x 2.0 m spacing the one that presented better yields with a significantly higher diameter and height (9.13 cm and 14.17 m, respectively) with a higher biomass accumulation (140.04 ton ha -1 without treetop) concentrated mainly in the stem. The other two spacings presented statistically lower and non-significant values. The physical properties were obtained densities of 0.57 to 0.66 g cm -3, with a specific density of 0.58 and moisture content of 57.7%. The chemical properties only showed differences in carbon concentration (50.11 to 69.16%). The energetic properties showed a caloric power between 4780 to 6059 kcal kg -1, with a variation in volatile content of 10.9% and 1.6% in ash. Conclusion: The planting spacing generates a gradient in the production, mortality and property of the biomass, being the spacing of 1.0 x 2.0 m being optimum for establishing the study species for Costa Rica.

Resumo Há uma ausência de estudos sobre espécies de madeiras tropicais que mostram a optimização em quantidade e dimensões da fotografia em estudos anatómicos de madeira, um aspecto que restringe a representatividade estatística em estudos anatómicos em espécies tropicais. O estudo apresentado como objectivo para determinar as dimensões e quantidade mínima de fotografias macroscópicas que podem ser representadas em espécies tropicais e para analisar a relação entre dimensões fotográficas e características anatómicas. Dez espécies de árvores foram selecionadas para este fim; oito a quinze amostras cilíndricas de madeira de 12,5 mm de diâmetro e 75 mm de comprimento foram recolhidas de cada espécie, que foram secas e fotografadas no lado transversal. Os resultados mostraram uma variação de 19 a 35 fotografias como quantidade mínima por espécie, sendo Spondias mombin a espécie com maior exigência de fotografias com 35, enquanto Caryocar costarricense a espécie com menor quantidade de fotografias mínimas; além disso, a dimensão óptima comum das fotografias foi de 1,25 x 1,25 mm, sendo Peltogyne purpúrea a espécie que poderia ser trabalhada com dimensões ainda mais baixas. A combinação do número mínimo de fotografias e a dimensão óptima permitiu ter representatividades e produtividades superiores a 90 %. Finalmente, foi encontrada uma correlação entre o tamanho da imagem e o diâmetro dos vasos; a razão foi que, como o diâmetro dos vasos é menor, é possível trabalhar com fotografias menores com uma razão superior a 70 %.

Abstract There is an absence of studies on tropical timber species that show the optimization in quantity and dimensions of wood photography in anatomical studies, an aspect that restricts the statistical representativeness in anatomical studies in tropical species. The study presented as an objective to determine the dimensions and minimum quantity of macroscopic photographs that can be represented in tropical species and to analyze the relationship between photographic dimensions and anatomical characteristics. Ten tree species were selected for this purpose; eight to fifteen cylindrical wood specimen of 12.5 mm diameter and 75 mm length were collected from each species, which were dried and photographed on the transverse side. The results showed a variation from 19 to 35 photographs as minimum quantity per species, being Spondias mombin the species with the highest requirement of photographs with 35, while Caryocar costarricense the one with the lowest amount of minimum photographs; furthermore, the optimal common dimension of photographs was 1.25 x 1.25 mm, being Peltogyne purpurea the species that could be worked with even lower dimensions. The combination of the minimum number of photographs and the optimal dimension allowed to be representative and reproducible in more than 90 %. Finally, a correlation was found between the size of the image and the diameter of the vessels; the ratio was that as the diameter of the vessels is smaller, it is possible to work with smaller photographs with a ratio greater than 70 %.

Resumen Existe una ausencia de estudios en especies maderables tropicales que muestren la optimización en cantidad y dimensiones de fotografía de madera en estudios anatómicos, aspecto que restringe la representatividad estadística en estudios anatómicos en especies tropicales. El estudio presentó como objetivo determinar la dimensiones y cantidad mínima de fotografías macroscópicas representables en especies tropicales y analizar la relación entre dimensiones fotográficas y características anatómicas. Para ello se seleccionaron diez especies arbóreas; de cada especie se colectaron de ocho a quince muestras cilíndricas de madera de 12,5 mm de diámetro y longitud de 75 mm, las cuales se secaron y fotografiaron en la cara trasversal. Los resultados mostraron una variación de 19 a 35 fotografías como cantidad mínima por especie, siendo Spondias mombin la especie con mayor requerimiento de fotografías con 35, mientras Caryocar costarricense la de menor cantidad de fotografías mínimas; además, la dimensión óptima común de fotografías fue de 1,25 x 1,25 mm, siendo Peltogyne purpurea la especie que se pudo trabajar con dimensiones todavía más bajas. La combinación de la cantidad de fotografías mínimas y la dimensión óptima permitió tener representatividades y reproducibilidades superiores al 90 %. Finalmente, se halló una correlación entre la dimensión de la imagen y el diámetro de vasos; la relación consistía en que conforme el diámetro de vasos es menor, es posible trabajar con fotografías de menor dimensión con una relación superior al 70 %.

Resumen El estudio se validó de un protocolo fotográfico para la digitalización de muestras de herbario a partir de análisis de colorimetría digital. Para lo cual se utilizaron diez especies arbóreas en condición de herbario y se evaluó cinto tipos de velocidad de obturación, apertura de objetivo e ISO con fin identificar mejor ajuste y luego identificar el mejor protocolo fotográfico a partir de las variables L*, a *, b*, diferencial de color (ΔE*) y chroma (ΔC*). Los resultados mostraron que las velocidades de obturación de 1/3”, 1/5” y 1” mostraron ΔE* inferiores a 5, considerados como visibles, la a apertura de objetivo f/ 5.6 y f/7.1 mostraron valores ΔE* menores a 5,5 siendo mejor se adaptaron, mientras en ISO, los valores 100, 200 y 320 presentaron valores ΔE* visibles y menores a 5,3. En cuanto la determinación del mejor protocolo para las 10 especies fue CP1 con una velocidad de 1/3”, con apertura de f/5.5 e ISO 100 que presentó un ΔE* promedio de 4,1 considerado como visible y significativamente menor al resto de los tratamientos que variaron de 5,1 a 29,8, siendo cambios de visibles a totales de color y evidenciando con acumulaciones de color de 6 a 12 (ΔC*). Finalmente, IRF mostró los usuarios percibieron que CP1 mostró mejor ajuste al material físico (0,95) con respeto a los demás protocolos (promedio 0,71).

Abstract The study was validated of a photographic protocol for the digitalization of herbarium samples from digital colorimetry analysis. For which ten tree species were used in herbarium condition and belt types of shutter speed, objective aperture and ISO were evaluated in order to identify better fit and then identify the best photographic protocol from the variables L *, a *, b *, color differential (ΔE *) and chroma (ΔC *). The results showed that the shutter speeds of 1/3 ”, 1/5” and 1 ”showed ΔE * less than 5, considered as visible, the aperture of objective f / 5.6 and f / 7.1 showed ΔE * values less than 5, 5 being better adapted, while in ISO, values 100, 200 and 320 showed visible ΔE * values and less than 5.3. As soon as the determination of the best protocol for the 10 species was CP1 with a speed of 1/3 ”, with an aperture of f / 5.5 and ISO 100 that presented an average ΔE * of 4.1 considered as visible and significantly lower than the rest of treatments that varied from 5.1 to 29.8, being changes from visible to total color and evidencing with color accumulations of 6 to 12 (ΔC *). Finally, IRF showed the users perceived that CP1 showed a better fit to the physical material (0.95) with respect to the other protocols (average 0.71).

Resumo O estudo foi validado de um protocolo fotográfico para a digitalização de amostras de herbário a partir de análises de colorimetria digital. Para as quais dez espécies de árvores foram utilizadas na condição de herbário e os tipos de correia da velocidade do obturador, a abertura objetiva e a ISO foram avaliadas para identificar melhor ajuste e, em seguida, identificar o melhor protocolo fotográfico das variáveis L *, a *, b *, diferencial de cor (ΔE *) e croma (ΔC *). Os resultados mostraram que as velocidades do obturador de 1/3 ”, 1/5” e 1 ”apresentaram ΔE * menor que 5, considerada visível, a abertura da objetiva f / 5.6 ef / 7.1 apresentou valores ΔE * inferiores a 5 5 sendo melhor adaptados, enquanto na ISO, os valores 100, 200 e 320 apresentaram valores visíveis de ΔE * e menores que 5,3. Assim que a determinação do melhor protocolo para as 10 espécies foi CP1 com velocidade de 1/3 ”, com uma abertura de f / 5.5 e ISO 100 que apresentou um ΔE * médio de 4,1 considerado como visível e significativamente menor que o restante tratamentos que variaram de 5,1 a 29,8, sendo alterações de visível para total e evidenciando acúmulos de 6 a 12 (ΔC *). Por fim, a IRF mostrou que os usuários perceberam que o CP1 apresentava melhor ajuste ao material físico (0,95) em relação aos demais protocolos (média 0,71).

Resumen El estrés hídrico es una reacción fisiológica de las plantas ante la disponibilidad limitada de agua. Este estudio valoró el efecto del estrés en plántulas de Gliricidia sepium cultivadas en condiciones de invernadero, utilizando plantas testigo y dos tipos de estrés (lineal y cíclico). El estrés generó reducciones en el crecimiento en altura del 30 % y de la lámina foliar del 40 %. Las plantas con estrés lineal mostraron a los 98 días un estrés severo con valores fisiológicos mínimos (fotosíntesis 4.51 µmol m-2.s-1, transpiración 6.56 µmol m-2.s-1, conductancia 48.6 µmol m-2.s-1); en cambio, las plantas con estrés cíclico si bien se expusieron a un estrés moderado, mostraron recuperación con valores fisiológicos finales estables (fotosíntesis 12.96 µmol m-2.s-1, transpiración 6.22 µmol m-2.s-1, conductancia 196.05 µmol m-.2s-1), con un retardo del crecimiento del 30 % con respecto a las plantas testigo, encontrando que en 42 días de estrés la condición es grave.

Abstract Water stress is a physiological reaction of plants to the limited availability of water. The study assessed the effect of stress on seedlings of Gliricidia sepium grown in greenhouse conditions, using control plants and two types of stress (linear and cyclic). Stress generated reductions in height growth of 30 % and foliar leaf 40 %. Plants with linear stress showed severe stress with minimal physiological values at 98 days (photosynthesis 4.51 µmol m-2.s-1, transpiration 6.56 µmol m-2.s-1, conductance 48.6 µmol m-2.s-1), on the other hand, plants with cyclic stress, although they were exposed to moderate stress, showed recovery with stable final physiological values (photosynthesis 12.96 µmo m-2..s-1, perspiration 6.22 µmol m-2.s-1, conductance 196.05 µmol m-2s-1), with a 30 % growth delay with respect to the control plants, finding that 42 days of stress the condition is severe.

Resumen Atta cephalotes es una especie de insecto defoliador que afecta el desarrollo del Gmelina arbórea en condiciones de cultivo comercial; sin embargo, son pocos los estudios que analizan el proceso de recuperación del G. arbórea desde el punto de vista fisiológico. En el presente análisis se evaluaron los efectos de la defoliación por A. cephalotes en el crecimiento y el desarrollo fisiológico e hidráulico de árboles juveniles. Se utilizaron 25 árboles con edad y condiciones morfométricas similares bajo las mismas condiciones ambientales; 16 de ellos se expusieron al ataque del insecto y su recuperación se evaluó durante 510 días, valorando el crecimiento (de diámetro y altura total), el desarrollo fisiológico (índice de área foliar, IAF; transpiración y valores de SPAD) e hidráulico (turgencia, movimiento del flujo de la savia, MFS, y contenido de humedad foliar, CHF). Se encontró que las plantas atacadas sufrieron un déficit de crecimiento diamétrico del 39,0 % y de 64,3 % en altura. A nivel fisiológico se requirieron 120 días para la recuperación de los valores de SPAD y 150 días para recuperar la conductancia estomática y el IAF a niveles similares a los del control. En cuanto a las variables hidráulicas, el periodo fue menor: la turgencia foliar se recuperó en 45 días y el MFS y la CHF en 60 días para alcanzar los mismos valores del control. Este comportamiento se explicaría por el estrés de la defoliación que obliga al árbol a reiniciar la recomposición foliar, lo que requiere el movimiento de azúcares, nutrientes y agua y hace que el movimiento hidráulico sea primordial para evitar la muerte del árbol por estrés.

Abstract Atta cephalotes is a species of scrubbing insect that affects the development of Gmelina arborea under commercial cultivation conditions. There has been little research regarding the physiological aspects of the recovery process of the affected tree. In the present study, we analyzed the effects of the defoliation generated by A. cephalotes on the growth and the physiological and hydraulic development of juvenile trees. We used 25 trees with similar age and morphometric conditions and placed them under the same environmental conditions; 16 of them were exposed to the attack by the insect and their recovery was evaluated for 510 days assessing growth (diametric and total height), physiological (index of foliar area - IFA, transpiration, and SPAD values) and hydraulic development (turgidity, sap flow movement - SFM, and foliar moisture content-CHF). We found that the trees under attack failed to recover their growth rate with a deficiency of 39.0% in diameter and 64.3% in height. At the physiological level, they required 120 days to recover the SPAD values and 150 days to recover the stomatal conductance and the IAF at similar levels to the control. On the other hand, with the hydraulic variables, the period was shorter: leaf turgor was recovered in 45 days and the MFS and CHF in 60 days to the same values of the control. This behavior would be explained by the defoliation stress which forces the tree to restart the foliar recomposition through the movement of sugars, nutrients, and water for which the hydraulic movement is essential to avoid death due to stress.

Abstract In the last decade, biomass has become a renewable energy option; however, the absence of studies to understand its market limits its implementation. Therefore, the present study analyzed the perception of the actors that make up the vegetable biomass market for energy purposes from the perspectives of producers, intermediaries and consumers. For which 52 producers, 33 intermediaries and 55 consumers of tree biomass from the North Zone of Costa Rica were surveyed, studying the market from a technical, environmental, financial and social perspective, and identifying the variables that limit the market. The results showed that, for environmental and social aspects, there is a similarity of perception between the three sectors; however, in the financial and technical aspects there are significant differences, specifically in the price of biomass, homogeneity of biomass and the associated costs in addition to the competition from other sources of agro-industrial biomass. The analysis showed that biomass variability in terms of presentation affects 40.5% of the market, species variation 24.8%, moisture content 10.6%, biomass availability over time 8.4%. Finally, the organization and structuring of the market by 8.9% and other variables add up to the remaining 6.8%, being necessary an organization regarding the sale of biomass and the corresponding articulation between the sellers and consumers with the participation of intermediaries for the viability of the biomass market in Costa Rica.

Resumen En la última década, la biomasa se ha convertido en una opción de energía renovable; sin embargo, la ausencia de estudios que permitan entender su mercado limita su implementación. El presente estudio analizó la percepción de los actores que componen el mercado de la biomasa vegetal con fines energéticos desde las perspectivas de productores, intermediarios y consumidores. Se encuestaron 52 productores, 33 intermediarios y 55 demandantes de biomasa arbórea de la zona norte de Costa Rica, estudiando el mercado desde la perspectiva técnica, ambiental, financiera y social e identificando las variables que limitan el mercado. Los resultados mostraron que para los aspectos ambientales y sociales hay una similitud de percepción entre los tres sectores; sin embargo, en los aspectos financieros y técnicos existen diferencias significativas en las percepciones, específicamente en el precio de la biomasa, en la homogeneidad de esta y en los costos asociados, además de la competencia con otras fuentes de biomasa agroindustrial. Los análisis mostraron que la variabilidad de la biomasa en cuanto a presentación afecta en 40,5% del mercado, la variación de especies en 24,8%, el contenido de humedad en 10,6%, la disponibilidad de biomasa en el tiempo en 8,4%, la organización y estructuración del mercado en 8,9% y otras variables suman el restante 6,8%. Esto hace necesaria una organización en cuanto a la venta de la biomasa y la correspondiente articulación entre ofertantes y demandantes con la participación de los intermediarios para la viabilidad del mercado de biomasa en Costa Rica.

Abstract Leaf Area Index (LAI) is a parameter related to multiple physiological variables and growth in tree species. Its evaluation has been done through direct and indirect techniques; the first one is a destructive test with a higher level of precision, while the indirect technique, being one of rapid development, does not affect the growth of the individual but yields results with lesser precision. Among this group, the optical systems stand out, specifically LAI-2000 and the hemispheric digital photography (FDH), which yields the best results obtained in multiple plant species tests. This work evaluated the use of LAI-2000 and FDH taken with a mobile device, using a fisheye lens, a mobile application and comparing their results with the destructive method. Also, the assessment was made in two cloud covers and four wind speed ranges. The results showed that the best indirect method was the FDH-app with the model IAF = 0.88 IAP + 0.17 with an R2 of 0,83, followed by the IAF-2000 and FDH-Lent. It was found a tendency to underestimate the IAF in partially cloudy coverage between 8% and 60%, regardless of the indirect method, although the FDH-app was maintained as the best method. Finally, it was found that winds ranging bigger than 5 km/h generate variations of up to 60% in the IAF values due to changes in the structure of the treetop generating randomness of the movement of the leaves that infers in the increase of the IAF variability, therefore, decreasing its accuracy.

Resumen El índice de área foliar (IAF) es un parámetro relacionado con múltiples variables fisiológicas y de crecimiento en especies arbóreas. Su evaluación se ha realizado con técnicas directa e indirecta; la primera es de carácter destructivo, pero con un nivel de precisión elevado; la indirecta es de rápido desarrollo y no afecta el crecimiento del individuo, pero tiene menor precisión. En este último grupo destacan los sistemas ópticos, específicamente el LAI-2000 y las fotografías hemisféricas (FDH) que son las que han proporcionado los mejores resultados en múltiples especies de plantas. Este trabajo evaluó el uso del LAI-2000 (IAF, en español) y de la FDH tomadas con un dispositivo móvil, usando una lente de ojo de pez y una aplicación móvil; se compararon sus resultados con los del método destructivo. La valoración se hizo en dos coberturas de nubes y cuatro intervalos de velocidad del viento. Los resultados mostraron que el mejor método indirecto fue el FDH-app con el modelo IAF = 0,88·IAP + 0,17 con un R2 de 0,83, seguido por el IAF-2000 y FDH-Lente. En cuanto a la nubosidad, se encontró que se tiende a subestimar entre 8% y 60% el IAF en cobertura parcialmente nublada, indistintamente del método indirecto, pero se mantuvo el FDH-app como el mejor método. Finalmente, se encontró que vientos superiores a 5 km/h generan variaciones de hasta 60% en el IAF, ya que producen una aleatoriedad del movimiento de las hojas y, con ello, cambios en la estructura de la copa; es decir, disminuyen la precisión del IAF.

Resumen Pennisetum purpureum (Schumach) es una especie herbácea de rápido crecimiento con propiedades calorimétricas que la convierten en una especie con condiciones idóneas para ser implementada en proyectos biomásicos de generación eléctrica para Costa Rica. El presente estudio evaluó la factibilidad técnica y financiera de la especie dentro de condiciones de una plantación de alta densidad; para lo cual se estableció una plantación piloto de 12 hectáreas en Guanacaste, Costa Rica y se manejó con un ciclo productivo de 159 días y limitando su manejo a aplicaciones de tres dosis nutricionales de nitrógeno (85, 131 y 17 kg ha-1); posterior de la cosecha se evaluó la biomasa acumulada, el poder calórico y su viabilidad financiera para ser implementada en una caldera de 2 MW de potencia. Los resultados mostraron una cosecha de: 85 a 110 ton ha-1 de biomasa seca, encontrado los mayores valores en el tratamiento que usó mayor dosis de nitrógeno; también, se encontró que la biomasa seca de la especie es apenas del 24 % de la biomasa total, pero con un poder calórico superior a 3 800 cal g-1, que incidió en que el potencial eléctrico real fuera de 1,33 MWh ton-1 (considerando una caldera con una eficiencia del 30 %) suficiente para que una plantación de 200 ha con dos ciclos de cosecha al año y a una distancia inferior de 45 km de la planta pueda generar electricidad con una rentabilidad financieramente aceptable; el análisis financiero evidenció este tipo proyecto es viable siempre y cuando la producción de biomasa no sea menor a 120 ton ha-1, el costo del kilowatt hora sea inferior 0,10 USD y las plantaciones no estén a más de 45 km de la planta.

Abstract Pennisetum purpureum (Schumach) is a fast-growing herbaceous species with calorimetric properties which gives it ideal conditions to be implemented in biomass projects of electricity generation for Costa Rica. The present study assessed the technical and financial feasibility of the species within conditions of a high-density plantation; for which a pilot plantation of 12 hectares was established in Guanacaste, Costa Rica and was managed with a production cycle of 159 days, limiting its running to applications of three nutritional doses of nitrogen (85, 131 and 17 kg ha-1); after harvesting, the accumulated biomass, the caloric power, and its financial viability were evaluated to be implemented in a boiler of 2 MW of power. The results showed a harvest of: 85 to 110 ton ha-1 of dry biomass and found the highest values in the treatment that used higher doses of nitrogen; it was also found that the dry biomass of the species is just 24 % of the total biomass, but with a caloric power greater than 3800 cal g-1, which showed the actual electrical potential to be 1.33 MWh ton-1 (considering a boiler with an efficiency of 30 %), enough for a plantation of 200 ha with two harvest cycles per year and at a distance of less than 45 km from the plant to generate electricity with a financially acceptable profitability; the financial analysis showed this type of project is viable as long as the production of biomass is not less than 120 ton ha-1, the cost of the kilowatt time is lower 0.10 USD and the plantations are not more than 45 km away from the plant.

Resumen El uso de los residuos de los raleos y las cosechas finales de plantaciones de Gmelina arborea y Tectona grandis con fines energéticos, se ha convertido en una actividad financieramente viable en los años más recientes; sin embargo, en la mayoría de los casos ni el productor ni el comprador tienen un estimado de la biomasa generada. Para efectos de facilitar la comercialización de la biomasa es necesario disponer de ecuaciones alométricas que faciliten una estimación de la biomasa producida. En el presente trabajo se planteó como objetivo generar y validar ecuaciones alométricas para el cálculo de la biomasa forestal aérea a partir de los residuos de plantaciones de Gmelina arborea y Tectona grandis; el estudio se desarrolló con tres plantaciones de T. grandis y dos plantaciones de G. arborea con distintas edades; cosechando individuos y calculando la cantidad de biomasa producida. Se analizaron nueve modelos alométricos y se encontró una relación de decrecimiento del porcentaje de residuos conforme aumentaba el diámetro de los individuos de ambas especies. Para T. grandis el mejor modelo fue B= 7,35 0,16*d con un R2 de 0,75 y un cuadrado medio del error de 85,51; para G. arborea el mejor modelo fue B= 5,40 1,24*d con un R2 de 0,82 y cuadrado medio del error de 100,54. La viabilidad de uso de estos modelos es con la finalidad de estimar los residuos de la cosecha de las plantaciones que no es maderable, ya que múltiples estudios muestran la funcionalidad de los modelos incluyendo el uso de la madera.

Abstract The use of thinning residues and the final harvests of plantations of Gmelina arborea and Tectona grandis for energetic purposes has become a financially viable activity in the most recent years; however, in most cases neither the producer nor the buyer has an estimate in generated biomass. For the purpose of facilitating the commercialization of biomass, it is necessary to have allometric equations that facilitate an estimation of the biomass produced. In this paper, the objective was to generate and validate allometric equations to calculate the aerial forest biomass from the residues of Gmelina arborea and Tectona grandis plantations; the study was developed with three plantations of T. grandis and two plantations of G. arborea with different ages; harvesting individuals and calculating the amount of biomass produced. Nine alometric models were analyzed and a decrease ratio of the percentage of residues was found as the diameter of the individuals of both species increased. For T. grandis the best model was B= 7,350,16*d with a R2 of 0.75 and an average square error of 85.51; with G. arborea the best model was B= 5,401,24*d with a R2 of 0.82 and an average square error of 100.54. The feasibility of using these models is to estimate the crop residues of non-timber plantations, since multiple studies show the functionality of the models including the use of wood.

Resumen Este estudio atiende la necesidad de encontrar herbicidas premergentes para la siembra directa de semillas de especies forestales dedicadas para el establecimiento de plantaciones dendroenergéticas. Se evaluaron 12 diferentes herbicidas pre- emergentes sobre la siembra directa de dos especies forestales con gran potencial para la producción de biomasa para bioenergía. Uno de los aspectos limitantes de las plantaciones dendroenergéticas es el alto costo de establecimiento por concepto de adquisición de plantas, por lo que se buscaron las mejores opciones para la siembra directa de semillas pregerminadas de Gmelina arborea (melina) y Gliricidia sepium (madero negro), y ofrecer una alternativa en la disminución de los costos. El experimento se realizó en un invernadero (ITCR, Cartago), durante 10 semanas, analizando cada especie por separado. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar. Las semillas fueron sometidas al mejor tratamiento pre germinativo y sembradas en macetas, inmediatamente fueron atomizadas por los diferentes herbicidas premergentes siguiendo el protocolo descrito en la metodología. Al final del experimento se determinó que los herbicidas premergentes con el ingrediente activo de Linuron y Oxifluorfen pueden ser utilizados en la siembra directa de melina, ya que no causaron daño en el rendimiento de las plantas, además de obtener la mayoría de los parámetros con resultados estadísticamente superiores. En el caso de madero negro el pre emergente Linuron obtuvo los mejores resultados, concluyendo que puede ser útil para usarse en la siembra directa. El herbicida pre emergente con el ingrediente activo de Pendimetalina obtuvo los menores resultados de rendimiento en casi todos los parámetros analizados; para ambas especies produjo la muerte total de las arvenses antes de la semana 7.

Abstract This study addresses the need to find preemergence herbicides for the direct sowing of forest species seeds dedicated to the establishment of energy plantations. Twelve different preemergence herbicides were evaluated on the direct sowing of two forest species with great potential for biomass production for bioenergy. One of the limiting aspects of dendroenergetic plantations is the high establishment cost by concept of plant acquisition, so a search was conducted for the best options for direct sowing of pregerminated seeds of Gmelina arborea (Melina) and Gliricidia sepium (Black Madero), and to offer an alternative in lowering costs. The experiment was carried out in a greenhouse (ITCR, Cartago), for 10 weeks, analyzing each species separately. A randomized complete block experimental design was used. The seeds were subjected to the best pre-germination treatment and sown in pots, they were immediately atomized by the different pre-emergent herbicides following the protocol described in the methodology. At the end of the experiment it was determined that pre-emergent herbicides with Linuron and Oxyfluorfen as their active ingredient can be used in the direct sowing of melina, as they did not cause damage to plant performance, in addition to obtaining most of the parameters with statistically superior results. In the case of black Madero, the pre-emergent Linuron obtained the best results, concluding that it can be useful for its use in direct sowing. The pre-emergent herbicide with Pendimethalin as its active ingredient obtained the lowest performance results in almost all of the analyzed parameters; for both species it produced the total death of weeds before week 7.

Resumen La implementación de biomasa como fuente energética en Costa Rica se ha impulsado en la última década debido al aumento de los combustibles fósiles y variaciones climáticas que han disminuido la generación energía hidroeléctrica, incidiendo en el aumento del costo del kilowatt hora en el mercado; por lo cual este estudio analizó la viabilidad financiera de generación de 2 MW a partir de biomasa arborea. El estudio evaluó el mejor sistema de generación eléctrica con biomasa (combustión directa y gasificación), la fuente de abastecimiento de biomasa óptima (autogeneración, compra en el mercado o mixto) y la factibilidad financiera de la energía producida en dos escenarios (venta electricidad al ICE y autoconsumo). Encontrando que la implementación de gasificadores de tipo vertical (“downdraft”) mostraron mayor viabilidad debido a su alta eficiencia, poca generación de residuos y menor consumo de biomasa en el tiempo; por otra parte se determinó que la mejor fuente de abastecimiento de biomasa es con la compra en el mercado nacional (40 USD/ton seca) debido su bajo costo actual de adquisición, sin embargo sería recomendable en el largo plazo disponer un sistema mixto (autoabastecimiento y compra en el mercado) para disponer menor dependencia a los cambios de precios en el mercado. Finalmente, los análisis financieros mostraron viabilidad de generación para autoconsumo (VAN de 5 %; TIR de 17,68 % y RB/C de 1,82), en cambio para venta de energía al ICE no se encontró viabilidad (VAN de -2,0 %; TIR de -21,15 % y R B/C de 1,07) debido al bajo valor de compra energética de esta entidad.

Abstract The implementation of biomass as an energy source in Costa Rica has been promoted in the last decade due to the increase of fossil fuels and climatic variations that have decreased hydropower energy production, increasing the kilowatt cost per hour in the market. Therefore, this study analyzes the financial viability of 2 MW generation from forest biomass. The study evaluated the best electric generation system with biomass (direct combustion and gasification), the source of optimal biomass supply (self-generation, market or mixed purchase) and the financial feasibility of energy produced in two scenarios (selling electricity to ICE and self-consumption). The implementation of vertical type gasifiers (downdraft) showed greater viability due to its high efficiency, low waste generation and less biomass consumption over time; on the other hand, it was determined that the best source for biomass supply is purchasing in the domestic market (40 USD/ton dry biomass) due to its current low cost of acquisition; however it would be advisable in the long-term to have a mixed system (self-supply and market purchase) to have less dependence on the market price changes. Finally, financial analysis showed viability for consumption generation (ranging from 5 %, TIR of 17.68 % and RB/C of 1.82), whereas energy production with the intent of selling it to ICE was not found viable (VAN of -2.0 %, TIR of -21.15% and R B/C of 1.07) due to the low energy purchase value of this entity.

Resumen El desarrollo de proyectos bioenergéticos basados en plantaciones forestales con manejo de rebrotes, permiten ampliar el tiempo de vida del cultivo, dar un valor agregado a la plantación y disminuir los costos de establecimiento y manejo. El presente estudio plantea la estimación de la producción de biomasa para la generación y el desarrollo de ecuaciones alométricas para la toma de decisiones en plantaciones con manejo de rebrotes de Gmelina arborea en Turrialba, Cartago, Costa Rica. Se tomó como caso de estudio, una plantación de G. arborea de 2,0 ha con manejo de rebrotes de una tercera rotación. Se determinó la producción de biomasa área a tres años que representa en promedio 214,85 Mg/ha con un incremento de 71,61 Mg/ha/año. La plantación mostró un índice de densidad del rodal (IDR) de 635 que corresponde a la zona de autoraleo, con un diámetro promedio de 7,90 cm, bajo estas condiciones la plantación presentó un promedio de 4,90 ejes por tocón o cepa y una densidad de 6 190 ejes/ha, la cual se aproxima a las densidades propuestas para el manejo de plantaciones dendroenergéticas en Costa Rica. Se determinó que la mejor ecuación alométrica de estimación de biomasa verde fue lnBT = -1,7440 + 2,4221*ln(dap) y puede ser aplicada en plantaciones similares a la evaluada.

Abstract The development of bioenergy projects based on forest plantations with sprout management allows the life of the crop to be extended, gives an added value to plantation, and reduces costs of establishment and management. The present study proposes an estimation of biomass production for the generation and development of allometric equations for decision making in plantations with sprout management of Gmelina arborea in Turrialba, Cartago, Costa Rica. As a case study, a plantation of G. arborea of 2.0 ha with sprout management of a third rotation was taken. The production of biomass area was determined in three years, representing an average of 214.85 Mg/ha with an increase of 71.61 Mg/ha/year. The plantation showed a density stand index (DSI) of 635 that corresponds to the area of self-thinning, with an average diameter of 7.90 cm; under these conditions the plantation presented an average of 4.90 axes per stump or strain and a density of 6,190 axes/ha, which approaches the densities proposed for the management of dendroenergectic plantations in Costa Rica. It was determined that the best allometric equation for the estimation of green biomass was LnBT = -1,7440 + 2,4221 Ln (d) and it can be applied in similar plantations to the one evaluated.

Resumen El carbón vegetal es producto de la descomposición de la lignina, celulosa, hemicelulosa y de la pérdida de extraíbles producto de la exposición de la madera a altas temperaturas y baja concentración de oxígeno, generando combustión completa. Este proceso puede variar según la especie, sección del árbol e inclusive de la técnica de carbonización empleada. Por lo que en este trabajo se valoró el carbón obtenido de tres secciones de fuste (FB, FM y FS), además de las ramas (RA) de árboles juveniles de Eucalyptus camaldulensis Dehnh.; el estudio valoró propiedades físicas (pérdida de peso, contracción radial y tangencial) y propiedades químicas (cenizas, volátiles, contenido de humedad y carbón físico) bajo un proceso de carbonización que duró 6 horas y con una temperatura máxima de 600 °C. Los resultados mostraron pérdidas del peso del 59 al 65 % a 600 °C, con contracciones radiales de 22 a 28 % y tangenciales de 5,6 a 7,6 %, siendo FB las que mostraron los mayores valores de contracción y pérdida y RA las menores. Con las propiedades químicas, el carbon presentó contenidos de cenizas del (4,4 a 7,5) %, volátiles de (20,9 a 32,1) %, carbón fíjo de (54,6 a 63,5) % y contenido de humedad de (5,0 a 6,1) % a una densidad de 0,20 a 0,26 g/cm3. Estas variaciones incidieron que los análisis de agrupación generaran que FS y RA mostraran una cercanía elevada, seguida a MB y FB que mostraron la mayor diferenciación debido al grado de desarrollo y estructuración que presentó el árbol en la sección inferior con respecto a las secciones superiores.

Abstract Charcoal is the product of lignin, cellulose, and hemicellulose decomposition and loss of extractables due to the exposure of wood at high temperatures and low oxygen concentration, generating complete combustion. This process can vary according to the species, tree section and even the carbonization technique used. Therefore, this work evaluated the charcoal obtained from three sections of stem (FB, FM and FS) in addition to the branches (RA) of juvenile trees of Eucalyptus camaldulensis Dehnh.; the study assessed physical properties (weight loss, radial and tangential contraction) and chemical properties (ash, volatile, moisture content and physical carbon) under a process of carbonization that lasted 6 hours and with a maximum temperature of 600 °C. The results showed weight losses of 59 to 65% at 600 °C, with radial contractions of 22 to 28 % and tangential contractions of 5.6 to 7.6 %, with FB showing the highest values of contraction and loss and RA the minors. With the chemical properties, coal presented ash contents of (4.4 to 7.5) %, volatile (20.9 to 32.1) %, fixed coal of (54.6 to 63.5) % and moisture content of (5.0 to 6.1) % at a density of 0.20 to 0.26 g/cm3. These variations implied that cluster analysis provoke FS and RA to show a high closeness, followed by MB and FB which showed the greatest differentiation due to the development degree and structuring presented by the tree in the lower section regarding upper sections.

Resumen Ante la inestabilidad de los precios de los combustibles y la variabilidad climática, los precios de la electricidad son un aspecto sensible para la competitividad del país. La utilización de energías alternativas se ha convertido en una excelente opción de autoabastecimiento para empresas privadas y una manera de bajar la factura eléctrica y la ruta hacia un sistema energético nacional bajo en carbono. En el presente estudio se analizó el mercado de la biomasa con fines energéticos en la zona de Guanacaste. El estudio comprendió el mercado de biomasa de la región, tomando como núcleo forestal la zona de Abangares y evaluando las plantaciones forestales (oferta) y las empresas consumidoras de biomasa (demanda) en un radio de 100 km del núcleo de producción. La evaluación de la oferta se basó en datos consultados de FONAFIFO y de las proyecciones potenciales de residuos de las plantaciones; por su parte la demanda se obtuvo mediante encuestas y caracterizaciones de las empresas que actualmente consumen biomasa. Los resultados obtenidos mostraron que la especie dominante en reforestación fue T. grandis con un 40,3 % del total de área reforestada en la región, seguida por G. arborea con 13,2 % y con una potencialidad anual de generación de residuos superior a 98 000 ton en el caso de T. grandis y de 44 000 ton en G. arborea. En cambio, la demanda mostró una capacidad superior a 250 000 ton/año, siendo que actualmente el 48 % es suplido por combustibles fósiles y apenas el 15,1 % por biomasa forestal (generalmente astillas). Al analizar el impacto financiero del posible cambio de combustibles por biomasa, se encontraron ahorros superiores al 50 %; Sin embargo; encontrando la limitante que la biomasa existente (residuos del manejo forestal), no sería suficiente para suplir más del 57 % del mercado actual.

Abstract Due to the instability of prices of fuels and climate variability, electricity rates are a sensitive aspect for the competitiveness of the country. The use of alternative energy has become an excellent option of self-sufficiency for private companies and a way to lower the electricity bill and a way start a path toward a low carbon national energy system. The present study analyzed the market of biomass for energy purposes in Guanacaste. The study comprised the biomass market in the region, taking the area of Abangares as the forest core and evaluating forest plantations (supply) and corporate biomass consumers (demand) in a 100 km radius from the production core. The assessment of the offer was based on data queried from FONAFIFO and potential projections of plantation waste; for its part, the demand was obtained through surveys and characterizations of companies that currently consume biomass. The results showed that the dominant species in reforestation was Tectona grandis with a 40.3 % of the total area planted in the region, followed by Gmelina arborea with 13.2 % and with a potentially annual generation of waste greater than 98 000 ton for T. grandis and 44 000 ton for G. arborea. On the other hand, demand showed a capacity of over 250 000 ton/year, being that currently, 48 % is supplied by fossil fuels and only 15.1% by forest biomass (usually chips). Analyzing the financial impact of the possible fuel change by biomass, savings of over 50% are found; however, it was also found the limitation that existing biomass (forest management waste) would not be enough to supply more than 57 % of the current market.