heiz böeni - análisis de ciclo de vida de...

Materials Science & Technology

AnAnáálisislisis dedeCicloCiclo de de VidaVida dedeBiocombustiblesBiocombustibles

Heinz Heinz BBööninisustecsustec –– sustainablesustainable technology technology cooperationcooperation

EMPAEMPAInstitutoInstituto Federal Federal SuizoSuizo de de InvestigaciInvestigacióónny y PruebaPrueba de Materialesde Materiales

TSL Technology & Society LabTSL Technology & Society Lab

Materials Science & Technology

Zuckerrohrfeld auf Hawaii

2 Materials Science & Technology

Contenido

IntroducciónEnergía!?Estudio ACV: Metas – método – límites del estudio

Resultados a lo largo de la cadena de valorRecursos – tratamiento – transporte – uso

Asesoría ambiental integral


Qué queremos?CalorFríoMovilidad Luz

demanda de energíaf (ahorro, tecnología)

η eficiencia

Reservasde

Petróleo

Alguien otroquisiera

conectarse!

Energía Fósil?


Energía: Opciones

-> El potencial de bioenergía es limitado


BioenergíaFormas acceptables? -> Criterios de sostenibilidad

-> Analisis Ciclo de Vida para aspectos medioambientales

Responsabilidad Social

Economía

Medio Ambiente


Metas del estudio

Análisis en detalle orientado a la práctica de impactos ambientales a lo largo de la cadena de valor para biocombustibles ya usados o en un uso futuro en Suiza

„Balance medioambiental completo“ de diferentes biocombustibles

Criterios de una reducción de impuestos para biocombustibles (en discusión política)Criterios de permiso de importación(International Roundtable on Sustainable Biofuels)


Límites de un tal estudio

Estudio ambientalsin declaraciones de factores económicos o sociales (por

ejemplo: costos, trabajo infantil)

Promedio Suizo consideradotransferencia a otras regiones o situaciones particulares limitada

Niveles tecnológicos diferentes fueron comparadosdebe ser considerado en la interpretación

Análisis estático de la situación actualsin respuestas a la pregunta sobre las consecuencias futuras de

un cambio a biocombustibles a gran escala


Impactos ambientales en la cadena de producción?

Efectos a la de Efectos a la de biodiversidadbiodiversidad

Con carburantes fósiles

contaminación aire

ContaminaciContaminacióón aguan agua

Cambio climáticoUso de recursos naturales

Explotación de suelos

Eco-toxicidad

… y biocombustibles


Por qué Análisis de Ciclo de Vida (ACV)?Ejemplo: Demanda de energía fósil de biocombustibles

Carburante fósil Biocombustible

A primera vista: 100% reemplazo de energía fósil


Ejemplo: Demanda fósil de biocombustibles

cultivo cosechasiembra procesa-miento

transporte

producción semillas

producción fertilizantes

producción tractor

producción auxiliares

producción camiones

producción vehiculos

fábrica fertilizantes

fábrica tractores

fábrica química

fábrica camiones

fábrica carros

llantas etcetc etc

horticultura

Flujo de masaFlujo de energía fósil


Evaluación de impactos ambientales

Emisiones -> Dispersión en la naturaleza -> Efecto -> Daño

Precisión científicaRelevancia para la sociedad

InventarioACV

Daño a la salud

Daño al ecosistema

Daño a los recursos naturales


Indicadores seleccionados

Handlungsorientierte Analyse derUmweltauswirkungen

„ökologische Gesamtbilanz“

Emisiones -> Dispersión en la naturaleza -> Efecto -> Daño -> Asesoría integral

análisis de impactos en detalleorientado a acciones reales

asesoría integral del impacto

Cla

ses

de d

años

Rec

urso

sN

atur

alez

aH

uman

os Daño a la salud

Daño al ecosistema

Reducción de recursos

no renovables

gases efecto invernadero

enfermedades tracto resp.

acidificación eco-toxicidad

eutroficación land use

smog

energia fósil acumulada

Indicadores „midpoint“ Indicadores „endpoint“


Caminos de procesamiento examinados

Agro-productos

Productos de la selva

Residuos

Electricidad

Calor

Polygeneración

Metano

Mat. Sólido

Methylester

Bioethanol

BTL

Corte Madera

Fermentación

Molino Aceite

Gasificación

Biomass-to-liquid D

istil

laci

ón, l

impi

eza,

sep

arac

ión

CO

2

Procesamiento Transporte UsoRecursos

‘Biogas’

‘Biodiesel’

‘Bioalcohol’


Biodiesel: Emisiones efecto invernadero

Emisiones más bajas con residuos de aceiteEmisiones N2O hasta 50%Tumba de selva por quema puede causar más de 50% de las emisiones

0 20 40 60 80 100 120

Speiseöl-ME CH

Speiseöl-ME FR

Raps-ME CH

Raps-ME RER

Soja-ME US

Soja-ME BR

Palm-ME MY

Diesel schwefelarm CH

Treibhausgas-Emissionen [g CO2-equiv./MJ]

CO2, fossilCO2, land transform.Methan, fossilN2Oandere

Aceite comestible

ME = Methylester -> Biodiesel

Aceite comestible

Colza

Colza

Palma Africana

Emisiones efecto invernadero [g CO2-eq./MJ]


Biodiesel: Comparación de impactos ambientalesDiesel schwefelarm CH

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Speiseöl-ME CH

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Soja-ME US

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Raps-ME RER

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Soja-ME BR

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Palm-ME MY

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

FOSS: Consumo energía fósilTHP: Potencial efecto invernaderoPM: Enfermedades respiratoriasSMOG: Smog

SAUR: Acidificación suelosEUTR: EutrofizaciónÖTOX: Eco-toxicidadLAND: Ocupación terreno

Colza Methylester RERAceite comestible usado CH


Biodiesel: Como se refleja el desmonte de la selva virgen cultivando soja?

Efectos significativos sobre demanda energía ENR y emisiones efecto invernadero

Efecto menor sobre agregación total

Energieaufwand, nicht erneuerbar (MJ)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Original 0.8% Urwald 6.4% Urwald

fossil land transformation nuklear

Treibhausgasemissionen (g CO2-Eq)

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18


CO2 fossil CO2 land transformationMethan, fossil Methan, biogenN2O andere

Vollaggregierende Methoden

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06


Eco

-Indi

cato

r'99

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

UB

P'0

6

EI'99 (H/A) UBP'06

demanda energía no-renovable ENR emisiones efecto invernadero EEI métodos de agregación total AT


Bioethanol: Emisiones efecto invernadero

Diferencias muy grandes entre substratosEmisiones más bajas con caña de azúcarHasta 40% de las emisiones son N2O

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Holz CH

Gras CH

Kartoffeln CH

Zuckerrüben CH

Zuckerrüben Melasse CH

Molke CH

Zuckerrohr BR

Zuckerrohr Melasse BR

Zuckerhirse CN

Mais US

Roggen DE

Roggen RER

Ethylen RER

Treibhausgas-Emissionen [g CO2-equiv./MJ]

CO2, fossilMethan, fossilMethan, biogenN2Oandere

Madera

Pasto

Papas

RemolachaMel. Remolacha

Suero lácteoCaña Azucar

Mel. Caña

Mijo

Maíz

Centeno

Centeno

Emisiones efecto invernadero [g CO2-eq./MJ]

Gasolina EURO 3


Bioethanol: Comparación de impactos ambientalesBenzin schwefelarm CH

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Kartoffeln CH

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Zuckerrüben CH

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Molke CH

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Zuckerrohr BR

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Mais US

0%

25%

50%

75%

100%FOSS

THP

PM

SMOG

SAUR

EUTR

ÖTOX

LAND

Caña Azucar BR

FOSS: Consumo energía fósilTHP: Potencial efecto invernaderoPM: Enfermedades respiratoriasSMOG: Smog

SAUR: Acidificación suelosEUTR: EutrofizaciónÖTOX: Eco-toxicidadLAND: Ocupación terreno

Gasolina lowS CH

Remolacha CH

Suero Lácteo CH Patatas CH

Quema de las hojas de la caña antes de la cosecha


Metano: Emisiones efecto invernadero

Factor más importante: Metano escapando durante digestión anaeróbica y acondicionamientoDiferencias muy grandes entre las variantes

-0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Cosubstrat

Gülle

Cosubstrat mit Abdeckung

Gülle mit Abdeckung

Bioabfall

Klärschlamm

Molke

Gras

Holz-Syngas

Erdgas RER

Treibhausgas-Emissionen [kg CO2-equiv.]

CO2, fossilMethan, fossilMethan, biogenN2Oandere

Estiércol con Co-Substrato

Estiércol

Esti.+CoSubst. mod

Estiércol moderno

Bio-Residuos

Lodos de PTAR

Suero

Pasto Biorefinería

Madera, gasificación

Gas Natural

emisiones de efecto invernadero [kg CO2-eq./MJ]


Resultados a lo largo de la cadena de valor

Agro-productos

Productos de la selva

Residuos


well-to-tank tank-to-wheel

Corte Madera

Fermentación

Molino Aceite

Gasificación

Biomass-to-liquid D

istil

laci

ón, l

impi

eza,

sep

arac

ión

CO

2

Metano

Mat. Sólido

Methylester

Bioethanol

BTL

‘Biogas’

‘Biodiesel’

‘Bioalcohol’


Residuos no tienen una carga ecológica (‘eco-mochila’)

Diferencias grandes dentro de cada clase de combustibles

Factor 8 entre productos agrícolas. Depende:

Eficiencia arealUso fertilizantes,tratamiento del sueloEmisiones N2OTumba de selva por quema


0 20 40 60 80 100

Gülle CH (mit Abdeckung)

Gülle CH (ohne Abdeckung)

Bioabfall CH

Molke CH

Gras CH

Holz CH

Kartoffeln CH

Molke CH

Zuckerrohr BR

Zuckerhirse CN

Mais US

Altöl CH

Rapsöl CH

Sojaöl US

Sojaöl BR

Palmöl MY

g CO2-eq. / MJ

Bio

dies

elB

ioal

coho

lB

ioga

sTreibhauspotential

Palma Africana

Soja BR

Soja US

Colza CH

Aceite usado

Maíz US

Mijo CN

Caña BR

Suero CH

Papa CH

Madera CH

Pasto CH

Suero CH

Bioresiduo CH

Estiercol CH

Estiercol moderno CH

Gases efecto invernadero


Biodiesel: Parte del procesamiento es pequeño (proceso sencillo)

Ethanol: Variación grande

Metano: Post-digestión y escapes son relevantes

En general: Procesamiento < Producción


-20 0 20 40 60 80 100 120



Bioabfall CH

Molke CH

Gras CH

Holz CH

Kartoffeln CH

Molke CH

Zuckerrohr BR

Zuckerhirse CN

Mais US

Altöl CH

Rapsöl CH

Sojaöl US

Sojaöl BR

Palmöl MY

g CO2-eq. / MJ

LandwirtschaftVerarbeitung

TreibhauspotentialB

iodi

esel

Bio

alco

hol

Bio

gas

Palma Africana

Soja BR

Soja US

Colza CH

Aceite usado

Maíz US

Mijo CN

Caña BR

Suero CH

Papa CH

Madera CH

Pasto CH

Suero CH

Bioresiduo CH

Estiercol CH



Prod.Agricola

Procesamiento


Importancia del transporte de combustibles

Ejemplo: Transporte de bioethanol BR -> CH

0 2 4 6 8 10

transoceanictanker

barge tanker

lorry

freight transport [tkm]0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

GHG-Emissions [CO2-eq./kg Bioethanol]


diez veces diferencia en distancias diferencias marginales en efecto invernaderotransporte a larga distancia con barco cuenta poco


Transporte de combustible:< 10%puede sumar el transporte en camiónTransporte < Procesamiento< Producción Agrícola


-20 0 20 40 60 80 100 120



Bioabfall CH

Molke CH

Gras CH

Holz CH

Kartoffeln CH

Molke CH

Zuckerrohr BR

Zuckerhirse CN

Mais US

Altöl CH

Rapsöl CH

Sojaöl US

Sojaöl BR

Palmöl MY

g CO2-eq. / MJ

LandwirtschaftVerarbeitungTransport

TreibhauspotentialB

iodi

esel

Bio

alco

hol

Bio

gas

Palma Afric.

Soja BR

Soja US

Colza CH

Aceite usado

Maíz US

Mijo CN

Caña BR

Suero CH

Papa CH

Madera CH

Pasto CH

Suero CH

Bioresiduo CH

Estiercol CH



Prod.Agricola

Procesamiento

Transporte


Reducción CO2-eq. entre 0% bis 90%Para cualquier tipo de biocombustible reducciones de >50% son posibles – la cadena hace la diferencia Mejor producto agricola: Caña de azúcar BRMejor cadena: Metano a partir de estiércol en planta moderna (cubrimiento del almacenamiento de lodos, distribución en el campo tipo ‘tracción mangueras’


-0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20



Bioabfall CH

Molke CH

Gras CH

Holz CH

Kartoffeln CH

Molke CH

Zuckerrohr BR

Zuckerhirse CN

Mais US

Altöl CH

Rapsöl CH

Sojaöl US

Sojaöl BR

Palmöl MY

Diesel

Benzin

g CO2-eq. / Personen-km

Landwirtschaft Treibstoff-ProduktionTreibstoff-Transport Auto- und Strassen-InfrastrukturFahrzeug-Betrieb

Treibhauspotential

Bio

dies

elB

ioal

coho

lB

ioga

s

Palma Afric.

Soja BR

Soja US

Colza CH

Aceite usado

Maíz US

Mijo CN

Caña BR

Suero CH

Papa CH

Madera CH

Pasto CH

Suero CH

Bioresiduo CH

Estiercol CH


Gasolina

Diesel


kg CO2/pkm

Prod.Agricola Procesamiento

Transporte

Operación vehículo

Infraestructura Carros y Carreteras



0 100 200 300 400 500 600 700 800

Benzin, EURO3

Diesel, EURO3

Palmöl ME MY

Sojaöl ME BR

Sojaöl ME US

Rapsöl ME CH

Altspeiseöl CH

Ethanol Mais US

Ethanol Zuckerhirse CN

Ethanol Zuckerrohr BR

Ethanol Biomasse CH

Methan Gras

Methan Molke

Methan Bioabfall

Methan Gülle

UBP'06

emission into air emission into surface wateremission into ground water emission into top soilenergy resources natural resourcesLand Use waste

Algunos biocombustibles tienen mejor balance que combustibles fósilesEmisiones en el aire y en aguas son factores más importantesEn la producción agrícola juegan un papel: emisiones en el suelo, en acuíferos y la ocupación de tierra

Asesoría integralB

iodi

esel

Bio

alco

hol

Bio

gas

Recursos

Palma Afric. MY

Soja BR

Soja US

Colza CH

Aceite usado

Maíz US

Mijo CN

Caña BR

Suero CH

Bioresiduo CH

Estiercol CH

Pasto CH

Gasolina

Diesel


Resultados del análisis total


Agro-productos

Selva

Residuos

Metano

Mat. Sólido

Methylester

Bioethanol

BTL

Corte Madera

Fermentación

Molino Aceite

Gasificación

Biomass-to-liquid D

istil

laci

ón, l

impi

eza,

sep

arac

ión

CO

2

‘Biogas’

‘Biodiesel’

‘Bioalcohol’Escala por km


THG-Emissionen0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Methan Gülle

Methan Gülle+Kosubstrat

100% Vegetable XME FR

100% Vegetable XME CH

Methanol fixed.bed CH

Methan Holz

Methanol fluid.bed CH


Ethanol Biomasse CH


Methan Klärschlamm

Methan Gras

100% Soybean XME US

Methan Molke

Methan Bioabfall

100% Palm XME MY

100% RME CH

100% RME RER

Ethanol Mais US

Ethanol Roggen RER

100% Soybean XME BR

Erdgas, EURO3

Diesel, schwefelarm EURO3

Benzin, schwefelarm EURO3

Gasolina, EURO3 = 100%

30% - 50% Red. Ef.Inv

> 50% Reducción Ef.Inv

Residuos

< 30% Reducción Ef.Inv

Emisión efecto invernadero

Estiércol CH

Estiércol + CoSubstrato CH

Aceite usado ME FR

Aceite usado ME CH

MeOH Madera fixed bed CH

Metano Madera CH

MeOH Madera fluid bed CH

Ethanol Caña BR

Ethanol Biomasa CH

Ethanol Mijo CH

Metano Lodos PTAR CH

Metano Pasto Biorefineria CH

ME Soja US

Metano Suero CH

Metano Bioresiduos CH

ME Palma Africana MY

ME Colza CH

ME Colza RER

EtOH Maíz US

EtOH Centeno RER

ME Soja BR

Gas Natural EURO3

Diesel EURO3

Gasolina EURO3


THG-Emissionen0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Methan Gülle





Methan Holz



Ethanol Biomasse CH


Methan Klärschlamm

Methan Gras

100% Soybean XME US

Methan Molke

Methan Bioabfall

100% Palm XME MY

100% RME CH

100% RME RER

Ethanol Mais US

Ethanol Roggen RER

100% Soybean XME BR

Erdgas, EURO3



SAUR0% 100% 200% 300%

EUTR0% 100% 200%300% 400% 500%

ÖTOX0% 100%200%300%400% 500%

SMOG0% 100%200%300%400% 500%

menos que referencia gasolinamás que referencia gasolina

Emisión efecto invernadero SMOG Acid. Eutr. Ecotox.

Estiércol CH


Aceite usado ME FR

Aceite usado ME CH

MeOH Madera fixedbed CH

Metano Madera CH


Ethanol Caña BR

Ethanol Biomasa CH

Ethanol Mijo CH



ME Soja US

Metano Suero CH



ME Colza CH

ME Colza RER

EtOH Maíz US

EtOH Centeno RER

ME Soja BR

Gas Natural EURO3

Diesel EURO3

Gasolina EURO3


UBP060% 50% 100% 150% 200% 250% 300%

THG-Emissionen0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Methan Gülle





Methan Holz



Ethanol Biomasse CH


Methan Klärschlamm

Methan Gras

100% Soybean XME US

Methan Molke

Methan Bioabfall

100% Palm XME MY

100% RME CH

100% RME RER

Ethanol Mais US

Ethanol Roggen RER

100% Soybean XME BR

Erdgas, EURO3



EcoIndicator 99 (total)0% 50% 100% 150% 200% 250% 300%

Emisión efecto invernadero EI99UBP06

Estiércol CH


Aceite usado ME FR

Aceite usado ME CH

MeOH Madera fixed bed CH

Metano Madera CH


Ethanol Caña BR

Ethanol Biomasa CH

Ethanol Mijo CH



ME Soja US

Metano Suero CH



ME Colza CH

ME Colza RER

EtOH Maíz US

EtOH Centeno RER

ME Soja BR

Gas Natural EURO3

Diesel EURO3

Gasolina EURO3


Emisión efecto invernadero

Estiércol CH

Aceite usado ME FR

Ethanol Caña BREthanol Mijo CN

Metano LodosPTAR CH


ME Soja US



ME Colza CH

ME Colza REREtOH Maíz US

EtOH Centeno RER

ME Soja BR

Gasolina EURO3 = Referencia

Papas CH

Remolacha CH

Pun

tos

de Im

pact

o In

tegr

al U

BP

06

Conclusión gráfica: CO2 vs. Impacto total


Conclusiones

Con varios biocombustibles se puede llegar a >50% de reducción de gases efecto invernadero.

Solo poco biocombustibles llegan al nivel de combustibles fósiles en la asesoría integral.

Con medidas selectivas se pueden reducir impactos ambientales:

p.ej. metano: Reducción de escapes de gasp.ej. agricultura tropical: Evitación del desmonte por quema


Gracias!

[email protected]

source: unknown

http://www.bioenergywiki.net/index.php/Roundtable_on_Sustainable_Biofuels

heiz böeni - análisis de ciclo de vida de...

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