Análisis de Ciclo de Vida Producción de...
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ACV – Producción de biocombustibles
La metodología ACV consta de cuatro etapas principales establecidas por la norma ISO 14004
Definición de objetivo y enfoque
Inventario de ciclo de vida
Evaluación de impacto ambiental
Interpretación de resultados
Estos pasos deben adaptarse al producto estudiado.
¿Cuál es la mejor manera de realizar un ACV de la producción de biocombustibles?
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Objetivos
• Identificar las recomendaciones en torno a la definición del objetivo y enfoque del ACV de biocombustibles.
• Determinar los factores relevantes para la definición del inventario del ciclo de vida.
• Conocer las recomendaciones en torno a los parámetros para la evaluación de impacto ambiental.
• Identificar los factores para la interpretación de resultados.
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Unidad funcional
• 1 ha
Mejor uso de la tierra
• 1 t biomasa
Opciones de transformación
• 1 kg producto
• 1 MJ producto
• 1 kWh (electricidad)
• 1 persona-km (combustible)
Impacto ambiental del biocombustible
• 1 biorrefinería
• Combinación de productos
Bio-productos
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Alcance del estudio
Etapa agronómica
• Suelo
• Agro-insumos
• Combustibles y energía
• Agua
Transporte
• Combustibles
Etapa industrial
• Químicos
• Combustibles y energía
• Agua
Distribución
• Combustibles
Uso de productos finales
Análisis del pozo a la gasolinera (cuna a puerta de fábrica)
Análisis del pozo a las llantas (cuna a tumba)
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Reducción del carbono acumulado Aumento del carbono acumulado
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Emisiones de carbono por concepto de Cambio de Uso del Suelo (CUS)
𝑪𝑼𝑺 = 𝑪𝑨,𝑪𝑹 − 𝑪𝑨,𝑵𝑪
CA,CR = Almacén de carbono del Nuevo Cultivo CA,CR = Almacén de carbono del Cultivo de Referencia CUS = Emisiones de carbono por concepto de CUS
Depósitos de carbono
• El cálculo de emisiones de CO2 por concepto de CUS requiere de la estimación de carbono en estos depósitos.
• Sin embargo, nótese que la estimación en el cambio en la acumulación de carbono no tiene en cuenta el contenido de carbono orgánico en el suelo.
• Se considera que, al adaptar el terreno para los nuevos cultivos, se perturbará el contenido de carbono orgánico en el suelo.
Biomasa aérea
Biomasa en el suelo
Biomasa superficial (muerta)
Carbono orgánico
en el suelo
Reducción del carbono acumulado Aumento del carbono acumulado
Cambio en el almacenamiento en el uso de carbono por CUS
𝑪𝑼𝑺 = 𝑪𝑨,𝑪𝑹 − 𝑪𝑨,𝑵𝑪 + 𝑪𝑪𝑶𝑺
CCOS = Carbono emitido por la perturbación en los niveles de carbono orgánico del suelo 11
Cambio en el uso del suelo indirecto
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El CUSi consiste en la deforestación indirecta que resulta como consecuencia del cultivo de biocombustibles en áreas que podrían haberse usado para cultivos alimenticios
Inventario de ciclo de vida Cuantificación
•Materias primas
•Energía requerida
•Emisiones en cada etapa
Muchas emisiones se encuentran en bases de datos ambientales
En la práctica, sólo es necesario estimar los insumos y emisiones de las
etapas más relevantes
Sistema de asignación
Región geográfica
Año de toma del dato
Escala de producción
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Bases de datos
ambientales
Base de datos
Etapas asociadas
Producción de
materias primas Agronómica Transporte Industrial
Distribución
y uso
ecoinvent x x x x x
US-Life cycle
inventory database
(US-LCI)
x x x x x
Canandian raw
materials database x
CMP LCA database x x x x x
NEEDS database x x x x
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Inventario de la etapa agronómica
Datos requeridos para
modelado
Fuente de información
Cuantificación Etapa
Agronómica
Agro-insumos, productividad y
residuos
Datos de primera mano
Residuos (tratamiento)
Datos de primera mano
Bases de datos ambientales
Tipo de residuos
Cantidad de residuo
Emisión de metales pesados
Modelo de la ART
Tipo y cantidad de fertilizante
Emisión de GEI por operación y CUSd
Modelo IPCC Localización
Modelo RSB Factores geo-
climáticos
ART: Agroscope Reckenholz-Tänikon RSB: Roundtable for Sustainable Biomaterials IPCC: International Panel of Climate Change
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Modelo IPCC para la estimación de GEI y del
CUSd
Modelo IPCC
Nivel 1 No hay datos específicos para el país o región de
estudio
Nivel 2 Emplea factores de emisión por defecto para el país o
región de estudio
Nivel 3 Modelos biogeoquímicos de
datos experimentales
N2O = N2Odirectas + N2Oindirectas
N2Odirectas = Nañadido × 𝐸𝐹1 + 𝐴𝑠𝑑,𝑖 × 𝐸𝐹2,𝑖𝑖
+ 𝐹𝑂𝑗 × 𝐸𝐹3,𝑗𝑗
N2Oindirectas
= Nañadido × 𝐸𝐹4 + 𝐸𝐹5 × 𝐹𝑂𝑗𝑗
× 𝐸𝐹6 + Nañadido × 𝐸𝐹7 × 𝐸𝐹8
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Modelo de la RSB para la estimación de GEI y del CUSd
El modelo RSB considera factores geoclimáticos considerando factores nacionales y regionales.
Es una extensión del nivel 2 y 3 del IPCC N2O = N2Osuelo + N2ONH3 + N2Olixiviación
N2Osuelo =44
28× 𝐸𝐹1 × (Nañadido + Nresiduos)
N2ONH3 =44
28× 𝐸𝐹2 × 𝑁𝑖 × 𝐸𝐹3,𝑖𝑖
N2Olixiviación =44
28× 𝐸𝐹4 ×
14
62× 21.37 +
𝑃
𝑐×𝐿× 0.0037 × Nañadido + 0.0000601 × Norg − 0.00362 × 𝑈
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Factores para estimar la variación del nivel de carbono en los diferentes depósitos
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Clim
a • Tropical
• Templado
• Frío
• Cálido
• Húmedo
• Otros
Sue
lo
• Arcilloso
• Volcánico
• Arenoso
• Otros
Lab
ran
za
• Baja
• Alta
• Ninguna
Insu
mo
de
car
bo
no
• Bajo
• Medio
• Alto
Ve
geta
ció
n r
efe
ren
cia • Pastizales
• Bosques
• Cultivos
Ve
geta
ció
n a
ctu
al
• Perenne
• Anual
Efecto de los factores en los depósitos de carbono
Factor Biomasa en el suelo Biomasa aérea Biomasa superficial* Carbono orgánico en
el suelo
Tipo de suelo
Tipo de clima
Labranza
Insumos de carbono
Vegetación de referencia
Vegetación actual
24 *Sólo es relevante si la vegetación de referencia es bosque.
Biocombutibles a partir de residuos agronómicos
• Se asume que los requerimientos de son, en general, nulos.
• Sin embargo, si la dosis de fertilizantes varía al retirar los residuos agronómicos, las emisiones relacionadas con la producción y uso de dicha variación se le atribuye al biocombustible.
Agro-insumos
Se asume que las emisiones por CUSd atribuidas a estos biocombustibles son nulos.
Cambio de uso del suelo
La etapa agronómica de estos biocombustibles comprende, en general, los insumos y emisiones concernientes a la recolección de los residuos agronómicos y de la variación en dosis de fertilizantes.
Etapa agronómica
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Inventario de la etapa de transporte y distribución
Datos requeridos
para modelado
Fuente de información
Cuantificación Etapa
Transporte
Consumo combustible
Datos de primera mano
Modelos de transporte
Distancia promedio
Rendimiento de combustible
Volumen/peso de carga
Capacidad del camión
Emisiones Bases de datos
ambientales
Tipo de combustible
Cantidad de combustible
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Inventario de la etapa industrial
Datos requeridos
para modelado
Fuente de información
Cuantificación Etapa
Industrial
Insumos, residuos y
productividad
Datos de primera mano
Simulación
Rendimientos de transformación
Condiciones de operación
Emisiones Bases de datos
ambientales
Tipo de insumos
Cantidad de insumos
Gestión de residuos
Datos de primera mano
Bases de datos ambientales
Tipo de residuos
Cantidad de insumos
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Inventario de la etapa de uso
• En la mayoría de casos se emplea el supuesto de neutralidad de CO2.
• 𝐶𝑂2 𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝐶𝑂2 𝑒𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑜
• El marco de tiempo es tema de debate, pues la velocidad de liberación de CO2 es mucho mayor que la velocidad de captación.
• Asimismo, durante la quema del biocombustible, no todo el carbono es liberado como CO2.
• Esto se debe tener en cuenta al utilizar el perfil de emisiones de bases de datos ambientales.
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Inventario del sistema de referencia
Datos requeridos
para modelado
Fuente de información
Cuantificación Etapa
Sistema de referencia
Insumos y residuos de producción
Bases de datos ambientales
Tipo de productos de
referencia
Cantidad desplazada
Emisiones por uso
Bases de datos ambientales
Usos actuales de los productos desplazados
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Importancia de la certeza del dato
Gas natural
Extracción y refinado
Transporte por gasoducto
Generación de electricidad
Transmisión de electricidad (alto voltaje)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Car
ga
ambie
nta
l
Producción de gas natural a nivel global (RoW)
Producción de gas natural en Gran Bretaña (GB)
Datos del resto del mundo
Datos de México
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Generación de electricidad
0%
20%
40%
60%
80%
100%C
arg
a am
bie
nta
l
México Gran Bretaña Malasya
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Evaluación de impacto
La mayor parte de ACVs de biocombustibles son de punto medio.
No se recomienda llevar a cabo una normalización o un ACV de punto final debido a la falta de información relevante para ello.
Impactos ambientales potenciales
Calentamiento global
Eutrofización
Acidificación Creación de
ozono fotoquímico
Toxicidad humana
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Metodologías de evaluación de impacto
La mayor parte de estudios en America usan la metodología CML.
Esta metodología contempla 10 impactos ambientales potenciales
• Acidificación
• Eutrofización
• Calentamiento global
• Reducción de recursos abióticos
• Creación de ozono fotoquímico
• Ecotoxicidad humana
• Ecotoxicidad terrestre
• Exocoticidad de agua marina
• Ecotoxicidad de agua fresca
• Reducción de la capa de ozono
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Criterios de interpretación de resultados
No hay un consenso respecto a la mejor manera de interpretar y comparar los resultados del ACV.
Las diferentes entidades certificadoras han establecido criterios de atribución y metas de reducción de GEI.
Ante esto, en los estudios se realizan análisis de sensibilidad con los diferentes criterios.
Desafortunadamente, aún no hay criterios de reducción para otros impactos potenciales.
Entidad Unidad
funcional Atribución Reducción de GWP requerida
EU-RED 1 MJ Criterio de asignación
energético 50%
US-RFS2 1 MJ Expansión del sistema
por sustitución
Biocombustible convencional: 20%
Biocombustibles avanzados: 50%
Biocombustibles celulósicos: 60%
Diésel verde: 50%
RSB 1 MJ Criterio de asignación
económico 50%
NMX-AA-174-SCFI-
2015 1 km∙t
Criterio de asignación
energético*
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Conclusiones
En la definición del objetivo y enfoque:
La unidad funcional depende del objetivo al que se desee llegar
1 ha: Mejor uso de la tierra.
1 MJ, kg, persona-km, kWh: Impacto ambiental del biocombustible.
1 t biomasa: Opciones de transformación de la biomasa
1 biorrefinería, combinación de productos: Comparación de bio-productos vs. productos de referencia.
Los límites del sistema deben ser de la cuna a la tumba (del pozo a la rueda).
Se debe incluir el efecto del cambio del uso del suelo pero sólo el directo. El cambio de uso del suelo indirecto se excluye por su incertidumbre.
El sistema de referencia debe incluir los productos que se van a sustituir.
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Conclusiones
Idealmente, el inventario de ciclo de vida debe incluir, en la medida de lo posible, datos de primera mano para cada etapa.
Se debe tener certeza del dato, puesto que los datos globales o a nivel resto del mundo pueden discrepar significativamente con los datos nacionales o regionales.
La evaluación de impacto es de punto medio, ya que no hay datos certeros para generar una normalización o llevarlo hasta una evaluación de punto final.
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Conclusiones
La metodología de evaluación elegida debería incluir: Calentamiento global Acidificación Eutrofización Creación de ozono fotoquímico Ecotoxicidad humana
No hay un conceso respecto a la interpretación de resultados, por ello, se realizan análisis comparativos bajo las métricas de las diferentes entidades certificadoras.
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