CUANTIFICACIÓN DE EMISIONES GASES DE EFECTO INVERNADERO DE NUEVE ESCENARIOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS...

CONTENIDO

Introducción

Objetivo General del proyecto

Caso de estudio

– Objetivo del estudio

– Metodologías para la cuantificación de GEI

– Escenarios

– Resultados

– Conclusiones y propuesta

INTRODUCCIÓN

Tratamiento limitado, menos del 15% de las aguas residuales reciben algún tratamiento.

Necesidad de inversión.

El tratamiento de aguas residuales, contribuye a la emisión de GEI.

Oportunidad para identificar los procesos tecnológicos con una baja huella de carbono.

Contribuir a mitigar el cambio climático en la región de América Latina y el Caribe.

INTRODUCCIÓN

PROYECTO IDRC – UNAM

105701-001Reducción de las

emisiones de gases de efecto invernadero en el

tratamiento de aguas residuales de América Latina y el Caribe, al adoptar procesos y

tecnologías más sustentables.

OBJETIVO GENERAL

Contribuir a la gestión sostenible del agua y a la reducción

de los gases de efecto invernadero, mediante el

establecimiento de lineamientos técnicos para la definición

del procesamiento de aguas residuales en relación a las

emisiones de gases de efecto invernadero.

Asimismo, se apunta a contribuir a la generación de

energías limpias a nivel municipal, así como a promover el

desarrollo regional y la implementación de nuevas

tecnologías más sustentables.

PROYECTO

ACV AMBIENTAL

CAMBIO CLIMÁTICO

Cuantificación de emisiones Gases de Efecto Invernadero

ACVENFOQUE

SOCIAL

PROYECTO IDRC – UNAM

Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en

el tratamiento de aguas residuales de América Latina y el Caribe, al adoptar procesos y tecnologías más sustentables.

DEFINICIÓN DE ESCENARIOS

• 6 Países muestra: Brasil, Chile, Colombia, Guatemala, México y República Dominicana.

• 2,734 PTAR

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

• Tecnologías• Flujo• Calidad de agua:

entrada y salida

CARACTERIZACIÓN• 3 Flujos• 3 Tecnologías

principales y sus trenes de tratamiento

9 ESCENARIOS REPRESENTATIVOS

ESCENARIOS

ESCENARIO DESCRIPCIÓN CAUDAL

(l/s) CLAVE

1 Aireación extendida acoplado con lechos de secado, flujo chico.

13 1. AE

2 Lagunas de estabilización, flujo chico. 13 2. LE

3 UASB + filtros percoladores acoplado con lechos de secado, flujo chico.

13 3. UASB + F

4 Aireación extendida acoplado con lechos de secado, flujo mediano.

70 4. AE

5 Lagunas de estabilización, flujo mediano. 70 5. LE

6 UASB + Lagunas de estabilización, flujo mediano.

70 6. UASB + LE

7

Proceso convencional de lodos activados acoplado con espesado por gravedad, digestión anaerobia y centrifugado, flujo grande.

620 7. LA

8 Lagunas de estabilización, flujo grande. 620 8. LE

9 UASB + lodos activados acoplado con centrífuga, flujo grande.

620 9. UASB + LA

CASO DE ESTUDIO

CUANTIFICACIÓN DE EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO EN NUEVE ESCENARIOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE

OBJETIVO DEL ESTUDIO

Cuantificar las emisiones de Gases de Efecto

Invernadero* (GEI) emitidas por cada uno de los nueve

escenarios de Tratamiento de Aguas Residuales (TAR)

municipales, representativos de América Latina y el

Caribe; con el propósito de identificar las tecnologías

con mayor potencial de participación en proyectos de

Mecanismos de Desarrollo Limpio (MDL).

* Metano

MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO

Uno de los tres mecanismos establecidos por el Protocolo de

Kioto.

Facilitar la ejecución de proyectos de reducción de GEI

Esta definido en el Artículo 12 del Protocolo de Kioto

Permite beneficiarse a las Partes no incluidas en el anexo I

– De las actividades de proyectos que tengan por resultado

reducciones certificadas de emisiones.

Es un mecanismo de mercado.

– Los créditos resultantes de las reducciones de emisiones de GEI

se comercializan y quien los adquiere los contabiliza para el logro

de los compromisos de reducción asumidos.

MDL REGISTRADOS

Los demás87%

Otros Residuos10%

Tratamiento Aguas Residuales

3%

Tratamiento Aguas Residuales

Municipales0.06%

3%

MDL - SECTOR 13MANEJO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS

Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático

METODOLOGÍAS PARA LA CUANTIFICACIÓN DE GEI

METODOLOGÍASTAR

SECTOR 13: Manejo de residuos y disposición finalTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

PEQUEÑA ESCALAReducción < 60,000 ton de CO2e/año.

AMS-III.H.: Recuperación de

metano.

AMS-III.I.: Evitar la producción de

metano. Reemplazo de los

sistemas anaerobios por

aerobios.

AMS-III.AO.: Recuperación de

metano (Digestión de

Biomasa).

GRAN ESCALA

AM0080.: Mitigación con

procesos aerobios.

ACM0014.: Mitigación en TAR

industriales.

ACTIVIDAD DE MITIGACIÓN

• Captura o recuperación• Combustión o la

conversión catalítica

DESTRUCCIÓN DE GEI

• Uso de energía renovables.

• Incluye la generación de energía del proyectoUSO DE

ENERGÍA RENOVABLE

LÍNEA BASE Y ESCENARIO PROYECTADO

La línea base representa la situación que se produciría en ausencia del proyecto.

El escenario del proyecto se refiere a la situación que se logra mediante la implementación del proyecto.

CÁLCULO DE LA LÍNEA BASE

Línea Base

CONSUMO DE ELECTRICIDAD EN

LA PTAR

TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES

TRATAMIENTO DE LODOS

GENERADOS

DESCARGA A CUERPO DE AGUA

DE LAS AGUAS RESIDUALES TRATADAS

DISPOSICIÓN DE LOS LODOS FINALES EN VERTEDERO

Emisiones generadas en el Tratamiento de Aguas Residuales municipales

ECUACIONES LÍNEA BASE

FACTOR DE EMISIÓN LÍNEA BASE

ELECTRICIDAD

BEpower, y = Cey * FE

CE = Consumo electricidad (kWh) al año.

Factor de emisión:

0.00063 tonCO2e/kWh - República Dominicana*

*OLADE

ESCENARIOSLÍNEA BASE DE LOS

EMISIONES DE LOS ESCENARIOS DE LODOS ACTIVADOS

ELECTRICIDAD

1 4

TRATAMIENTO AGUA

DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO

DESCARGA A CUERPO DE

AGUA


ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE

Criba DesarenadorAireación extendida

Clarificador secundario

Lechos de secado

CloroFiltro

BombeoE

Residuos sólidos

Lodo seco

Agua tratada

Bombeo

Residuos sólidos

EE E

Agua residual

Drenado

EE

BombeoE

Purga de lodos aerobios

NaClO

ELECTRICIDAD

EMISIONES DE LOS ESCENARIOS LA+PROCESOS ANAEROBIOS

DISPOSICIÓN DE LODOS EN

VERTEDERO


AGUA


TRATAMIENTO AGUA

7


Clarificador primario

CentrifugaciónDigestión anaerobia

Espesado

Criba Desarenador

Proceso convencional

de lodos activados

Clarificador secundario CloroFiltro Agua tratada

EResiduos

sólidosResiduos sólidos

BombeoE

BombeoEE

E EAgua residual

Biogás quema

E

EE

BombeoE

Lodo deshidratado

BombeoE

BombeoE

Sobrenadante

Purga

Lodos aerobios de retorno

Polímero

E

Cl

EMISIONES DE LOS ESCENARIOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN

ELECTRICIDAD

E. Electricidad solo en los escenarios mediano y grande (5 y 8)

TRATAMIENTO AGUA


AGUA


DISPOSICIÓN DE LODOS EN

VERTEDERO

2 5 82 5 8


Laguna de pulimento

Laguna anaerobia

Laguna facultativaCriba Desarenador

Bombeo

Residuos sólidos

Residuos sólidos

Agua residual

Biogás

Secado por evaporación dentro de la laguna

Lodo seco

Agua tratada

E E

EMISIONES DE LOS ESCENARIOS UASB+PROCESOS

ELECTRICIDAD

TRATAMIENTO AGUA




3


Biogás quema

UASB Filtros percoladores

Criba Desarenador

Bombeo

Residuos sólidos

Residuos sólidos

Agua residual

Lechos de secado Lodo seco

Drenado

BombeoE


BombeoE

E

E

Purga de lodos anaerobios

E

E

Biopelícula


6


ELECTRICIDAD

TRATAMIENTO AGUA




Biogásquema

UASB Laguna facultativa

Criba Desarenador

Bombeo

Residuos sólidos

Residuos sólidos

Agua residual

Lechos de secado

Drenado

BombeoE

Laguna de pulimento CloroFiltro Agua tratada

BombeoE

E

E E

E


E NaClO

?Secado por evaporación

dentro de la laguna

Lodo seco


ELECTRICIDAD

TRATAMIENTO AGUA




9


Biogásquema

UASBLodos

activadosCriba Desarenador

Bombeo

Residuos sólidos

Residuos sólidos

Agua residual

Centrifugado

Lodo deshidratado

Sobrenadante

BombeoE


BombeoE

E

EPurga de lodos aerobios

E E

E

E

E

Polímero


E Cl

RESULTADOS DE LA LÍNEA BASECUANTIFICACIÓN DE GEI

RESULTADOS EMISIONESEscenario Flujo Chico

1 2 3


-

50

100

150

200

250

300

350

tonC

O2e

/año

ESCENARIO

EMISIONES DE GEI (ESCENARIOS: CHICO) Factor de Emisión: 0.00063 tonCO2/kWh

ELECTRICIDADTRATAMIENTO DEL AGUATRATAMIENTO DE LODOSDESCARGA DE AGUADISPOSICIÓN DE LODOS

•El escenario 1 es el escenario que en conjunto genera mayores emisiones de GEI.•Por uso de electricidad el escenario 1 es el de mayor contribución, seguido del escenario 3. Debido a la energía requerida por la tecnología.•El escenario 2 es el mayor contribuyente de GEI en el proceso del tratamiento de agua residual.•En el vertedero el escenario 1 es el que más contribuye en emisiones de GEI.

RESULTADOS EMISIONESEscenarios Flujo Mediano

4 5 6


-200 400 600 800

1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

tonC

O2e

/año

ESCENARIO

EMISIONES DE GEI (ESCENARIOS: MEDIANO) Factor de Emisión: 0.00063 tonCO2/kWh


•En conjunto el escenario 5 genera mayores emisiones de GEI, seguido del 4.•El escenario 4 genera más emisiones por uso de electricidad y por la disposición de lodos en el vertedero; la tecnología de lodos activados requiere de grandes cantidades de electricidad para funcionar y es alta generadora de materia orgánica (lodos).•El escenario 5, tiene una mayor emisión de GEI debido a que es un proceso anaerobio y las emisiones se hacen directamente a la atmósfera.

RESULTADOS EMISIONESEscenario Flujo Grande

7 8 9


-

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

tonC

O2e

/año

ESCENARIO

EMISIONES DE GEI (ESCENARIOS: GRANDE) Factor de Emisión: 0.00063 tonCO2/kWh


•El escenario 8, en conjunto es el mayor generador de GEI, seguido el escenario 7.•El escenario 7 genera más emisiones por uso de electricidad, seguido del 9.•En el vertedero el escenario 8 es el que genera mayores emisiones; el escenario 7 y 9 generan menos cantidad de lodos para su disposición.•El escenario 7 y 9 consideran la quema del biogás captado en el digestor anaeróbico de lodos.

EMISIONES

• El Factor de Emisión (FE) determina las emisiones de GEI generadas por el uso de electricidad• El FE depende del mix energético de la zona.• La Figura muestra la diferencia en emisiones por m3 tratado, que los escenarios de tratamiento

podrían presentar en República Dominicana (azul) y Brasil (rojo). • Los escenarios que consumen electricidad tienen menos emisiones en los lugares con un mix

energético menor, mientras que los escenarios con un bajo consumo de electricidad, muestran emisiones muy similares en ambos casos.

1.09 1.06

0.57

1.00

1.08

0.68

0.91

1.07

0.630.61

1.06

0.30

0.60

1.06

0.620.57

1.06

0.33

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1. AE 2. LE 3. UASB + F 4. AE 5. LE 6. UASB + LE 7. LA 8. LE 9. UASB + LA

kgCO

2e/m

3

ESCENARIOS

EMISIONES DE GEI POR METRO CÚBICO (1 m3)

FE 0.00063 tonCO2e/kWh FE 0.00005 tonCO2e/kWh

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

Los escenarios aerobios generan menores emisiones totales de GEI que los anaerobios, sin embargo los sistemas anaerobios tienen un alto potencial de mitigación ya que pueden recuperar y aprovechar el biogás; mientras que disminuir emisiones por el consumo energético puede ser más complejo y costoso.

La electricidad usada y el tratamiento del agua son los procesos unitarios con más aportación de emisiones.

El mix eléctrico del país juega un papel fundamental, por lo cual una misma tecnología de tratamiento, con el mismo caudal y las mismas características, puede ser ambientalmente buena para un lugar y no tan buena para otro.

PROPUESTAS

ESCENARIOS: 1 Y 4 Lodos Activados AE

– No hay cambio

ESCENARIOS: 2, 5 y 8 Lagunas de Estabilización

– Captura del biogás y generación de electricidad.

• Cubrir con geomembrana y un sistema de recuperación de biogás

• Unidad de cogeneración

ESCENARIOS: 3, 6, 7 y 9

– Generación de electricidad.

• Unidad de cogeneración

¡ GRACIAS !

http://proyectos.iingen.unam.mx/LACClimateChange

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