anne-marie boulay, m.sc.a. candidata a doctorado agua y ciclo de vida ciraig – ecole polytechnique...

Anne-Marie Boulay, M.Sc.A.Candidata a Doctorado

Agua y Ciclo de VidaCIRAIG – Ecole Polytechnique de Montreal

1- Introducción y definiciones2- PNUMA / SETAC - Grupo de Trabajo sobre el Uso del Agua en la ACV3- Marco4- Inventario

- Definiciones- Métodos- Recomendaciones-Bases de Datos

5- Punto medio- Definiciones- Métodos- Recomendaciones

6- Punto final- Definiciones- Métodos- Recomendaciones

7- Ejemplos- Generales- Cálculos

8- Conclusión

1 taza de cafe en casa

© Quantis

http://images.google.ch/imgres?imgurl=http://blogs.gxs.com/keifers/files/2008/05/green-cofee-bean-on-vine.jpg&imgrefurl=http://blogs.gxs.com/keifers/2008/05/22/green-coffee-xml/&h=600&w=800&sz=148&hl=en&start=13&um=1&tbnid=2MZvuZ3hilihxM:&tbnh=107&tbnw=143&prev=/images?q=green+coffee&um=1&hl=en

CO2 N2O

CFCCH4

© Quantis


Huella hidrica indirecta de la producción

electrica

Agua evaporada Irrigación

Contaminación del agua

Huella hidrica indirecta desde los ingredientes

crudos

Water pollution

© Quantis

7

Uso de agua “off-stream”

Uso de agua “in-stream” Uso degradativo

Uso consumante

Proceso

LluviaLluvia

Agua verde (humedad del suelo)

Agua verde (humedad del suelo)

Agua superficial (agua azul)

Agua superficial (agua azul)

Agua subterránea renovable (agua azul)Agua subterránea renovable (agua azul)

Agua subterránea fósil (no-renovable)Agua subterránea fósil (no-renovable)

• Calidad del aguaconjunto de parámetros considerados para caracterizar las propiedades químicas, físicas y biológicas del agua

• Funcionalidad del agua relaciona la calidad con los usuarios para quien el agua puede ser usado

• Valor ecológico del aguarelación física y dependencia de los ecosistemas del agua dulce

• Tasa de renovabilidad del aguatasa natural en la que se recarga el recurso.

• Mecanismos de compensaciónuso de las tecnologías backup por los usuarios humanos privados de agua para satisfacer sus necesidades (ex: desalinacion)

Kounina et al, 2011

Punto Medio vs Punto Final

Punto final – Daño

« Impactos sobre humanos, ecosistemas y recursos ? »

Punto medio - problemas

« Es un problema potencial? »« Existe escasez en el área? »

Inventario

« Que ? »« Donde ? »« Cuanto? »

Informes y Comunicación« Una nota en litros

equivalente? »

© Quantis

certidumbre significación

ModelizaciónInventario

• Initiaciva internacional para ACV• Grupo WULCA: Uso de agua en ACV• Fase 1: Propuesto un marco para evaluar el

agua en la ACV (Bayart et al., 2009)

• Fase 2: Revisión de los diferentes métodos (2011)

Recommendaciones para:– Científicos– Practicantes (incl. industria)

12

Source: Bayart et al (2009)

GENERACIONES FUTURAS

Privación del agua para generaciones futuras

ECOSISTEMASUso de agua

Privación del agua para ecosistemas

Privación del agua para usos humanos

Salud humana

Calidad de los ecosistemas

Recursos naturales

Punto finalPunto MedioInventarioTodas las categorias de impactos

Compensación

Sujeto a proteger

USOS HUMANOS 1

1

1 2

5

4

1

6

NOTA: Esos impactos en los ecosistemas solo vienen del cambio de disponibilidad de agua funcional para ecosistemas. Los

impactos directos de los contaminantes estan incluidos en otros partes de los modelos ACV.

48

Quantis

Quantis

Databases Methods

WFN

14

Salud humanaSalud humana EcosistemasEcosistemas RecorsosRecorsos

Frischknecht

Punto Medio (problemas)Ridoutt Pfister

Mila-I-CanalsMila-I-Canals

Hoekstra

VeoliaPfister

Bayart

Boulay

Salud humanaSalud humana EcosistemasEcosistemas RecorsosRecorsos

Boulay

Maendly Humbert

BoeschVan Zelm

Punto Final (daño)

Pfister

Motoshita

Pfister

Pfister Verones

Motoshita

Motoshita

Verones (ground)

Payet

Kounina et al, 2011

Datos necesarios para evaluar los impactos asociados con el uso de agua

Volumen de agua usado Y que mas?

• Tiene que diferenciar 1- Retiros 2- Uso degradativo y 3- Uso consuntivo

Difieren en sus objetivos y nivel de detalle. Algunas: • Definen categorías de agua para considerar la calidad (

Vince 2007; Bayart 2008; Boulay et al. 2011a)• Son herramientas de inventario para organizaciones

(Hoekstra et al. 2011; WBCSD 2010)• Integran efectos del uso directo del agua y del uso del

suelo en la disponibilidad de agua (Milà i Canals et al. 2009)

• Proveen modelos hidrológicos detallados y clasificación de los datos de uso del agua en sectores específicos (por ejemplo, sector australiano de carne roja)(Peters et al. 2010)

• Pueden ser utilizados como indicador de inventario (Hoekstra et al 2011;. WBCSD 2010), pero la correlación entre los resultados del inventario y el impacto relacionado con el uso del agua no está probado y puede inducir a error

• Boulay et al. (2011a) ofrecen el método de inventario más extenso que puede ser aplicado directamente en los métodos de evaluación de impacto (excepto van Zelm,2010)

Kounina et al, 2011

Quality 1 2a 2b 2c 2d 3 4 5 Rain

Quality level Excellent Good Average Avg-Tox Avg-Bio Poor Very Poor

Un- usable

Contamina-tion

Low microbiallow toxic

low microbialmedium toxic

Medium microbialmedium toxic

Low microbialhigh toxic

High microbiallow toxic

High microbial medium toxic

High microbialhigh toxic

Other N/A

Dom 1 X X X X X X X Dom 2 X X X X X Dom 3 X Agri 1 X X X X X Agri 2 X X Fisheries X X X X X X Industry X X X X X Cooling X Recreation X X X X X Transport Hydro

: Functional X: Non-functional

Parameter Units 1 2a 2b 2c 2d 3 4 5General parameters

Faecal coliforms

UFC/100ml20 200 2000 200 10000 10000 20000

Suspended solids

mg/l25 25 100 25 40 100 300

Total dissolved solids

mg/l

500 500 500 2000 2000 2000 40000

… …Inorganics

Arsenic mg/l 0.01 0.01 0.01 0.1 0.1 0.1 0.1 Cadmium mg/l 0 0.003 0.003 0.03 0 0.03 0.03 …

Organics Benzene mg/l 0 0.01 0.01 0.1 0 0.1 0.1 Atrazine mg/l 0.002 0.002 0.002 0.02 0.02 0.02 0.02 …

Calidad del agua entrando – Clasificación mundial

Basado en base de datos Gemstat

• Volumen y calidad del agua entrando• Volumen y calidad del agua saliendo• Localización geográfica• Tipo de recurso (superficial, subterránea,...)• Tipo de descarga (superficial, mar, etc.)• Diferenciar recurso de agua subterránea

renovable o fósil

• Ecoinvent and GaBi– Bases de datos bien establecidos - flujos primarios de agua diferenciados

según su origen– Ecoinvent: extracción de agua, pero no descarga evalúa los retiros de

agua - no el consumo. Gabi: el agua de entrada y salida, pero sólo por sistema de primer plano, falta los de fondo (por ejemplo, la minería)

• Water Footprint database– Evalúa los flujos de inventario de consumo y de degradación de los cultivos y

los productos derivados de cultivos, animales de granja y productos de origen animal de acuerdo con el método WFN (Hoekstra et al. 2011)

• Base de dato de calidad de agua: Gemstat• Base de datos de Agua (Quantis 2011)

Crear una base de dato de agua

Full and neutral inventory

Inventario cubriendo todas las categorias de agua

Regionalisado

4’000+ procesos

Integra data de empresas

Cross-benefits from different sectors

Datos de sectores especificos

Plataforma de intercambio

A la vanguardia en el agua

Base de datos

Cubre operaciones directas, upstream y downstream

Evalúa juegos completos de los flujos de inventario



Privacion de agua para generaciones futuras


Privacion de agua para ecosistemas

Privacion de agua para usos humanos

Salud humana


Recursos naturales


Compensación

Sujeto a proteger

USOS HUMANOS 1

1

1

6

• Punto medio general a las tres vías de impactos o específicos para una vía

• La mayoría de los métodos se relacionan con índice de escasez de agua sobre la base del consumo o la extracción de agua

Entrantes :Petrolum bruto

Madera Minerales

…

Sortants :CO2

PlomoDioxines

NOX...

Calentamiento globalAgotamiento de la capa de ozono

Uso de tierrasAgotamiento de recoursos

Acidificacion de aguaEutrophicacion des agua

Formacion de ozono fotocimicoToxicidad humana

Ecotoxicidad…

Salud Humana

Calidad de ecosistemas

Recoursos

• 1- Indices de escasez :– Razón retiro-a-disponibilidad (Pfister et al. 2009; Ridoutt and Pfister

2010b; Frischknecht et al. 2006; Veolia 2011) o– Razón consumo-a-disponibilidad (Boulay et al.2011b; Hoekstra et al.

2011).

Se utiliza como un factor de caracterización (CF) para el uso del agua en ACV para evaluar el impacto de– Extracción de agua (Pfister et al. 2009; Ridoutt and Pfister 2010b;

Frischknecht et al. 2006; Veolia 2011),– Consumo de agua (Boulay et al. 2011b; Hoekstra et al. 2011) – Degradación de agua (Hoekstra et al. 2011; Veolia 2010; Boulay et al.

2011b).

• 2- Indicadores específicos del punto medioVías de impacto:

GENERACIONES

FUTURAS

privación de agua para generaciones futuras

ECOSISTEMAS

privación de agua para ecosistemas

Privación de agua para uso humanoUSOS

HUMANOS

Cam

bio

de la

dis

poni

bilid

ad d

e ag

ua p

ara

Disminución de la disponibilidad de agua dulce para los usuarios humanos(Bayart 2008) Cambios en la disponibilidad de agua dulce para los ecosistemas que conducen a impactos en los ecosistemas de agua dulce (Milà i Canals et al. 2009) Cambios en la disponibilidad de aguas subterráneas que causan el agotamiento de agua dulce(Milà i Canals et al. 2009).

• Método de Huella Hídrica Hoekstra et al.’s (2011)– Marcos fácilmente transmisibles - que se utiliza para

sensibilización– Aborda un inventario limitado de tipos de agua ("verde,

azul y gris") y de usos– No provee la base necesaria para el inventario preciso

para todos los métodos de punto final en ACV– El nuevo método incluyendo la Evaluación de la

Sostenibilidad (sin aditionar) se puede utilizar como un método de punto medio (FC aún no disponible)

• Utilizar la información de los índices de escasez para:

1- identificar las prioridades ambientales relacionadas con el uso de consumo del agua, o

2- interpretar en paralelo con los indicadores de daño (punto final) para proveer una imagen completa de los impactos relacionados con el uso del agua.

Kounina et al, 2011





Privación del agua para uso en ecosistemas


Salud humana


Recursos naturales


Compensación

Sujeto a proteger

USOS HUMANOS

2

5

4

1

• Existen varios métodos que reportan resultados en unidades compatibles: se puede utilizar en combinación

• 3 categorias de punto final:– Salud humana– Ecosistemas– Recorsos

• Una via de impactos alternativa: compensación



ECOSISTEMAS

Privación del agua para ecosistemas


Salud humana


Recursos naturales

Todas las categorías de impactos

Compensación

USOS HUMANOS

Source: Bayart (2008)

Punto FinalPunto medioInventario Sujeto a proteger

$$££€€

Uso de agua

• Depende del nivel de desarrollo humano y del bienestar económico(Boulay et al. 2011b; Bayart 2008).– Compensación – Privación para: uso doméstico (higiene e ingestión),

agricultura y pesca• depende de la cantidad de agua consumida y la escasez de

agua de la zona afectada

• El uso del agua en última instancia lleva a un impacto global sobre la salud humana, por lo general expresado en años de vida perdida (DALY)

GENERACIONES

FUTURAS


ECOSISTEMAS



Salud humana


Recursos naturales

USOS

HUMANOS

• Cadenas causa-efecto abordadas– Falta de agua potable para higiene e ingestión

(propagación de enfermedades transmisibles) (Motoshita et al. 2010b; Boulay et al. 2011b)

– Escasez de agua para irrigación resultando en desnutrición (Pfister et al. 2009; Motoshita et al. 2010a; Boulay et al. 2011b)

– Escasez de agua para pesca de agua dulce resultando en pérdida de productividad y oferta de alimentos (Boulay et al. 2011b)

GENERACIONES

FUTURAS


ECOSISTEMAS



Salud humana


Recursos naturales

USOS

HUMANOS

• Alcances de los métodos desarrollados son complementarios

• Evaluación completa: usando métodos de forma simultánea e identificar vías de impacto faltando

• Impacto final sobre la calidad del ecosistema se expresan en la fracción potencialmente de desaparición de las especies (PDF) en la superficie o volumen determinado durante un tiempo determinado (PDF•m2•y or PDF•m3•y)

GENERACIONES

FUTURAS


ECOSISTEMAS



Salud humana


Recursos naturales

USOS

HUMANOS

• Disminución de la biodiversidad terrestre, debido a la reducción de la disponibilidad de agua dulce (Pfister et al. 2009)

• Disminución de la biodiversidad acuática debido a la generación de energía hidroeléctrica (Maendly and Humbert Submitted)

• Desaparición de especies de plantas terrestres debido a la extracción de aguas subterráneas y la reducción correspondiente de la tabla de agua (van Zelm et al. 2010)

• Efectos del consumo de agua en las especies de peces de agua dulce (Hanafiah et al. 2011)

• Efectos de la contaminación térmica en los ecosistemas acuáticos (Verones et al. 2010)

GENERACIONES

FUTURAS


ECOSISTEMAS



Salud humana


Recursos naturales

USOS

HUMANOS

• El uso excesivo de las masas de agua renovable depende de la tasa de renovabilidad del agua

• Vía de impacto llevando al agotamiento del agua subterránea fósil todavía no está cubierta y debe ser abordado en los métodos futuros, así como incluida en el inventario

GENERACIONESFUTURAS


ECOSISTEMAS



Salud humana


Recursos naturales

USOSHUMANOS

• Cuantifica el impacto en la disponibilidad futura de agua dulce

1- Cantidad de energía necesaria para la desalinización de agua de mar para compensar la fracción de agotamiento del agua dulce (Pfister et al. 2009)

• 2- Contenido de energía del recurso agua dulce(Boesch et al. 2007).

GENERACIONESFUTURAS


ECOSISTEMAS



Salud humana


Recursos naturales

USOSHUMANOS

• Salud humana: – Comparación de los métodos necesarios prevista para 2012– nuevo método de mecanismo de compensación comparación con métodos

consecuenciales más tradicional y expansión de sistema y evaluación de la inclusión de la adaptación / compensación en general en AICV

• Calidad del ecosistema– Alcances de los métodos son complementarios– Suma de los indicadores refleja el impacto total– Una evaluación completa debe utilizar todos los métodos al mismo tiempo e

identificar las vías de impactos que faltan

• Recursos– Vía de impacto para el agotamiento del agua subterránea fósil debe ser abordado en

futuros métodos – Impactos debido consumo de diferentes tipos de agua sobre la tasa de renovabilidad

debe ser distinguido en la evolución de método en el futuro

Kounina et al, 2011

• Diferentes escalas para:– Datos diferentes: la pertinencia y las bases de

datos– Diferentes vías de impacto

• Territorio político (para el desarrollo socio-económico) e hidrológico

• Como mínimo: Cuenca principal

Vias de impactos de punto medio y final para la categoría Salud Humana tiene que incluir:

• Escasez de agua• Funcionalidades del agua • Calidad del agua• Nivel de desarrollo humano• Mecanismos de compensación Vías de impactos de punto medio y final para la categoría Calidad de

ecosistemas tiene que incluir: • Escasez de agua• Calidad del agua• Valor ecológico del agua

Vías de impactos de punto medio y final para la categoría Recursos tiene que incluir:

• Tasa de renovaciónKounina et al, 2011

Water use (inventory) (m3)

Scarcity weighted water use (using water stress index) (m3-eq)

Risks associated with water use:Water rightsWater pollutionGround water over exploitation

Risks associated with water use:Water pollutionGround water over exploitationReduced availability for nutrition

Impacts on human health (DALY)

Impacts on ecosystem quality (PDF-m2-y)

Risks associated with water use:Water pollution

Risks associated with water use:Water pollutionGround water over exploitationRiver drying

Greenhouse gases emissions

Greenhouse gases emissions (from deforestation)

In process of being published. Please contact Quantis before citing any results from this method.© Quantis

CÁLCULOS

Ejemplo

• Inventario:Proceso: “Corrugated

board base paper, kraftliner, at plant”

Datos de inventario:

Tipo de aguaVolumen por 1 tonelada de carton

Surfacia 50.81m3Subtarreana 0.32m3Descarga (agua de refrigeración) 13.70m3Descarga (proceso) 36.43m3Emisiones al agua Masa ConcentraciónBOD5, Biological Oxygen Demand 3.4kg 93mg/lCOD, Chemical Oxygen Demand 12kg 329mg/lTOC, Total Organic Carbon 1.9kg 52mg/lNitrogen 0.2kg 5.5mg/lPhosphorus 0.038kg 1.04mg/lSuspended solids, unspecified 2.3kg 63mg/l

Typo Calidad Volumen (m3) α - indice de escasez(Boulay et al, 2011b)

Entrando - subterránea

Local (2a)0.32

1

Entrando Superficial Local (2d) 50.81 0.79

Saliendo - refrigeración

2d13.70

0.79

Saliendo - proceso 5 36.43 0

WSI = (0.32*1)+(0.79*50.81)-(0.79*13.70)-(36.43*0)

WSI = 29.6 m3 equi. de agua por tonelada de carton producida

• Otros métodos no incluidos en ecosistemas: – Maendley y Humbert – biodiversidad acuática/hidroelectricidad– Hanafiah – especies de peces – Verones – agua de refrigeración (datos de temperatura faltando)– Van Zelm – agua subterránea (poco volumen)

Tipo Calidad Volumen (m3)

CF Salud Humana(Boulay et al)

CF Ecosistemas (Pfister et al)

CF Recursos (Pfister et al)

Entrando - subterránea

Local (2a) 0.32

1.72 x 10-4 0.4282 0

Entrando Superficial

Local (2d) 50.81

2.76 x 10-5 0.4282 0

Saliendo - refrigeración

2d13.70

2.76 x 10-5 0.4282 0

Saliendo - proceso

536.43

0 0.4282 0

• Salud

– 0.001 DALY / tonelada carton

• Ecosistemas

– 0.4282 m2-a / tonelada carton

• Recursos

– R = 0 MJ / tonelada carton

SH (DALY) = (0.32*1.72 x 10-4)+(2.76 x 10-4 *50.81)-(2.76 x 10-4 *13.70)-(36.43*0)

E (m2-a) = (0.32*0.4282)+(0.4282*50.81)-(0.4282*13.70)-(0.4282*36.43)

R (MJ) = 0

• Impactos de produccion de 1 tonelada de carton

• El desarrollo de los métodos relacionados al agua en ACV ha progresado mucho últimamente y todavía está en evolución

• El ACV es una herramienta completa para evaluar impactos ambientales; impacto del uso del agua y deben ser incluidos

• En un indicador independiente, el pensamiento de ciclo de vida debe ser usado y los resultados de una huella de agua debe incluir los aspectos regionales, aspectos de calidad y caracterización de impacto

Anne-Marie Boulay, Candidata a DoctoradoCIRAIG – École Polytechnique de Montréal

[email protected]

Etiquetado ambiental de los productos Switcher huella de carbono - el cambio climático Huella hidrica – consumo de agua e impactos asociados

© Quantis

anne-marie boulay, m.sc.a. candidata a doctorado agua y ciclo de vida ciraig – ecole polytechnique...

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