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Análisis de Ciclo de Vida Producción de Biocombustibles

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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Contenido

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Definición de objetivo y enfoque

5

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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Efectos ambientales

en cada etapa

8

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

12

El CUSi consiste en la deforestación indirecta que resulta como consecuencia del cultivo de biocombustibles en áreas que podrían haberse usado para cultivos alimenticios

Sistema de referencia

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Inventario de ciclo de vida

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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)


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

El tipo de suelo y clima

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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



Transporte

Consumo combustible


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



Industrial

Insumos, residuos y

productividad


Simulación

Rendimientos de transformación

Condiciones de operación

Emisiones Bases de datos

ambientales

Tipo de insumos

Cantidad de insumos

Gestión de residuos



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



Sistema de referencia

Insumos y residuos de producción


Tipo de productos de

referencia

Cantidad desplazada

Emisiones por uso


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

30

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

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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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Interpretación

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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

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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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Gracias por su atención

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