módulo i. introducciÓn al anÁlisis de ciclo de vida (acv) y uso de herramientas informÁticas en...

Javier Domí[email protected]

GIS Team Head, Renewable Energies Division.

CIEMAT. Cancún, February 6th, 2009

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN AL ANN AL ANÁÁLISIS DE CICLO DE LISIS DE CICLO DE VIDA (ACV) Y USO DE HERRAMIENTAS VIDA (ACV) Y USO DE HERRAMIENTAS

INFORMINFORMÁÁTICAS EN ACVTICAS EN ACV

Módulo 1Introducción al Análisis de Ciclo de Vida

Yolanda LechYolanda LechóónnUnidad de AnUnidad de Anáálisis de Sistemas Energlisis de Sistemas Energééticosticos

Dpto. EnergDpto. Energíía a –– CIEMAT CIEMAT

21-22 Junio 2011 – Madrid, EspañaCURSO DE FORMACIÓN INTERNA

Contenido

• Introducción a la metodología de ACV

• Normativa relacionada

• Fases del ACV– Análisis de Inventario de Ciclo de Vida

– Evaluaci ón del Impacto de Ciclo de Vida

– Interpretación

• Ejemplos

Ciclo de Vida. Conjunto de etapas consecutivas e interrelacionadas del sistema desde la adquisici ón de materias primas o generaci ón de recursos naturales hasta su

eliminaci ón final

Adquisición de materias primas


ProducciónProducción

Uso/Reuso/Mantenimiento


RecicladoGestión del Residuo


Introducción a la metodología de ACV

Análisis de Ciclo de Vida. Metodología de evaluaci ón de cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad, mediante la identificaci ón y

cuantificaci ón de los recursos, as í como los residuos emitidos al entorno, para analizar el impacto de estos sobre el medio ambiente y evaluar e

implementar posibles mejoras.

ENTRADAS

Materias Primas

Energía

Otros Vertidos

SALIDAS

EmisionesAtmosféricasEfluentes Líquidos

Residuos Sólidos

Coproductos



ProducciónProducción







PERIODO EVENTO COMENTARIO

60’S -Primeros esfuerzos sobre análisis energético Puede incluso ir hasta los primeros años de la revoluci ón industrial

70’s -Primera crisis del petróleo Los análisis energéticos pasan a ser prioritarios

80’s -Se definen los principios del PLA (product line analysis)

-EMPA desarrolla el primer cálculo de ACV

El esfuerzo se centra en la metodología, con pocas aplicaciones reales

90’s Encuentro de SETAC en Vermont Se identifican las etapas del ACV

90’s Empieza el desarrollo de las ISO En 1992, inician los trabajos del comité técnico que da vida a la norma ISO 14000

90’s Formulación de las ISO 14040-44 Entre 1997 y 2000, se elaboran las normas que definen el desarrollo de un ACV

2006 Última actualizaci ón de las normas 14040 Dos normas que resumen el desarrollo de ACV

Historia del desarrollo de la metodología de ACV

SETAC: SOCIETY OF ENVIRONMENTAL TOXICOLOGY AND CHEMISTRY

Es un proceso objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad porque:

• identifica y cuantifica tanto el uso de materia y energía como los vertidos de todo tipo al entorno;

• determina el impacto del consumo de materia y energía y de las descargas al medio ambiente;

• evalúa las oportunidades de realizar mejoras ambientales.

El estudio incluye el ciclo completo del producto, proceso o actividad, teniendo en cuenta las etapas de: extracci ón y procesado de materias primas; producci ón, transporte y distribuci ón; uso, reutilizaci ón y mantenimiento; reciclado y disposición final.

Definicion de análisis del ciclo de vida. (SETAC-Europe, 1993)


1. Reducir los impactos ambientales de un producto y/o proceso

Energía

Materias primas

Emisiones

2. Identificar posibles mejoras en el sistema

Objetivos del análisis del ciclo de vida


1. Objetividad y transparencia

2. Aceptado en diferentes sectores

3. Globalidad

4. Concepción integral del producto

Ventajas

1. Complejidad

2. Atemporal

3. No mide efectos locales

4. No incluye los riesgos

Incovenientes


UNE-EN ISO 14040:2006. Gestión Ambiental. Análisis del Ciclo de Vida. Principios y marco de referencia.


Principios fundamentales en todo ACV: apreciación general, enfoque ambiental, unidad funcional, enfoque iterativo, transparencia, integridad, enfoque científico

Contenido:

•Descripci ón del análisis del ciclo de vida

•Principios del ACV

•Fases de un ACV

•Características esenciales de un ACV

•Conceptos generales del sistema de producto

Normativa relacionada

• Marco de referencia metodológico:

1. Requisitos generales

2. Definición del objetivo y del alcance

3. Análisis del inventario del ciclo de vida (ICV)

4. Evaluación del impacto del ciclo de vida (EICV)

5. Interpretación del ciclo de vida

• Informes

• Revisión crítica:

1. Necesidad de revisión crítica

2. Procesos de revisión crítica




UNE-EN ISO 14044:2006. Gestión Ambiental. Análisis del Ciclo de Vida. Requisitos y directrices.

UNE-EN ISO 14044:2006. Gestión Ambiental. Análisis del Ciclo de Vida. Requisitos y directrices.

Análisis exhaustivo de los requisitos de un ACV

Contenido:

• Descripci ón detallada del marco de referencia metodológico para el ACV

• Informe

1. Requisitos y consideraciones generales

2. Requisitos adicionales y orientación para los informes para una tercera parte

3. Requisitos del informe para aseveraciones comparativas

•Revisión crítica:1. Revisión crítica por un experto interno o externo2. Revisión crítica por un panel de partes interesadas


AENOR es el organismo responsable de la elaboraci ón de las normas Españolas y representa a España en ISO y en otros organismos internacionales

Normalización de aspectos de gestión ambiental:Comité técnico de normalizaci ón 150 de AENOR (AEN/CTN 150)

Normalización sobre ACV :El grupo 3 de AEN/CTN 150

UNE-EN ISO 14040/14044

EN ESPAÑA


Fases del ACV

Metodología del ACV

InterpretaciónAnálisis deinventario

Evaluaciónde impacto

Definición deAlcance yobjetivo

•Definición de objetivo y alcance del estudio: Se definen los objetivos globales del estudio y se establecen la finalidad del mismo, el producto a estudiar, la audiencia a la que se dirige y el alcance o magnitud del estudio, es decir, los límites del sistema. Asimismo se define la unidad funcional.

•Análisis de inventario: En la fase de inventario se contabilizan todas las cargas ambientales asociadas al ciclo de vida de la unidad funcional.

• Evaluación de los impactos del ciclo de vida: consiste en interpretar el inventario, analizando y evaluando los impactos producidos por las cargas ambientales.

• Interpretación de los resultados obtenidos en el estudio.

Fase 1: Definición de objetivo y alcance

A) Definición del objetivo

• Razones para la realizaci ón del estudio

• Informaci ón que se espera obtener

• Utilizaci ón prevista de la informaci ón (interna, externa)

• Destinatario del informe

•Funciones del sistema estudiado

•Unidad funcional

•Sistema que se estudiará y sus l ímites

•Procedimientos utilizados en la asignaci ón de cargas

•Tipos de impacto y metodología usada en la evaluaci ón de impacto

•Requisitos de calidad de los datos

B) Alcance

Compatible con los objetivos marcados y los recursos económicos, técnicos y humanos

Compatible con los objetivos marcados y los recursos económicos, técnicos y humanos


•Definir la funci ón o funciones del sistema en estudio

Ejemplo. Producir energía eléctrica

•Unidad a la cual irán referidas las entradas y salidas

Ejemplo: 1MWh10 horas de iluminación10 MJ de calor

Unidad de tipo físico

Unidad de tipo funcionalUF


Funciones del sistema y Unidad funcional

UF: Medida cuantitativa de las funciones del sistemaUF: Medida cuantitativa de las funciones del sistema


Límites del sistema

La definición de los límites del sistema determina qué procesos unitarios de deben incluir dentro del ACV

La definición de los límites del sistema determina qué procesos unitarios de deben incluir dentro del ACV

•Es útil describir el sistema utilizando diagramas de flujo que muestren los procesos unitarios y sus relaciones y dónde se sitúan los l ímites del sistema

•Un ACV debe idealmente cubrir el ciclo de vida completo del producto. Las entradas y salidas deberían ser flujos elementales (entradas: materiales según se encuentran en la naturaleza y salidas: emisiones a la naturaleza)

• Los criterios de corte para la inclusión inicial de entradas y salidas se debe definir con claridad (masa, energía, importancia ambiental)

Recursos (Materia y energía)

Producción Uso

Transporte

Disposición final

Productos y Subproductos

Emisiones al aire, agua y suelo

Obtención de materias primas


Reciclaje



Límites del sistemaTres tipos de l ímites del sistema

• Entre el sistema que analizamos y el medio ambiente (no siempre es obvio, especialmente si el ciclo de vida incluye procesos agr ícolas o forestales )

•Entre procesos significativos e insignificantes ( no siempre se conoce a priori la importancia de un proceso del ciclo de vidaà proceso iterativo) caso típico de procesos excluidos: capital goods

•Entre el sistema que analizamos y otros sistemas ( caso típico: procesos multifuncionales en los que se originan varios productos y es necesario asignar las cargas ambientales entre ellos)

Reglas de asignación

Para los sistemas que tienen más de un producto siempre que sea posible se evitará la asignación por medio de:

• División del proceso en dos o más procesos

• Extensión de los l ímites del sistema o cargas evitadas

Si no se puede evitar entonces realizaci ón de asignación de cargas:

• basado en la relaci ón física ( de forma que se refleje como se modifican las entradas y salidas por cambios cuantitativos en los productos).

• basado en otras medidas como el valor económico, la masa o la energía


Extensión de los límites del sistema¿Cuál es el producto al que sustituye la paja producida por nuestro sistema “cultivo del trigo”? p.e. heno de alfalfa Restamos las cargas derivadas de la producción del producto evitado, en este caso el heno de alfalfa


Ejemplo de asignación de cargas

Cultivo de cerealCultivo de cereal

1 kg grano (17 MJ/kg; 2Euros/kg)

4 kg paja (15 MJ/kg; 0.5 Euros/kg) Producción henoProducción heno4 kg heno


Extenaión límites del sistema

Difícil de aplicar: las cantidades de los dos productos no se pueden variar independientemente

Relación física

¿Cómo se modifican las entradas y salidas del sistema “cultivo del trigo” si queremos aumentar un 1kg la producción de grano y la producción de paja se queda igual?





4 kg paja (15 MJ/kg; 0.5 Euros/kg)


1/5 de las cargas ambientales al grano4/5 de las cargas ambientales a la paja

Criterio másico

¿Cuál es el peso del grano? ¿Cuál es el peso de la paja?







Contenido energético

¿Cuál es el PCI del grano? ¿Cuál es el PCI de la paja?Cargasgrano= 1x17/(1x17 +4x15) = 0.22Cargaspaja = 4x15/(1x17+4x15) = 0.78







Valor Económico

¿Cuál es el precio del grano? ¿Cuál es el precio de la paja?Cargasgrano= 1x2/(1x2 +4x0,5) = 0.5Cargaspaja = 4x0,5/(1x2+4x0,5) = 0.5







Sevilla, Mayo 6 y 7 de 2008

•Existen diversos métodos para realizar la fase de evaluaci ón de impacto:(CML, EPS 2000, EDIP, Ecoindicator 95, Ecoindicator 99....)

•Definir de forma clara cuales de las categorías de impacto existentes serán estudiadas

Metodología de evaluación de impacto y categorías consideradas

Tipo de impacto Categor ía de impacto Método y fuenteRecursos Consumo de energía MJ de energía total usada

Recursos Consumo de agua Kg de agua consumida

Recursos Uso del suelo M2a

Recursos Recursos (otros) Kg. Edip 2003

Contaminación Calentamiento global Kg eq CO2. Lindfors et al (1995) en Cowell (1998)

Destrucción de ozono Kg eq C2H4. Lindfors et al

Acidificación g SO2. Edip 2003

Formación de ozono troposférico Heijungs et al (1992) en Cowell (1998)

Eutrofización Kg PO4. Edip 2003

Ecotoxicidad Jolliet en Audsley et al (1997)

Toxicidad humana Jolliet en Audsley et al (1997)


• Procedencia geográfica

• Temporalidad (a ño, posibles variaciones y en qué sentido)

• Tecnología utilizada en el proceso

• Precisión y representatividad

• Fuente y representatividad de esta fuente

• Consistencia y reproducibilidad de los métodos usados

• Variabilidad e incertidumbre de la informaci ón y métodos

Parámetros que informan sobre la calidad de los datos:Requisitos de calidad de los datos


Ejemplo:Si se realiza el análisis de un sistema de generación eléctrica a partir de diferentes combustibles, y se pretende comparar, es necesario realizar revisión crítica cuyo grupo revisor cuente con expertos en generación eléctrica.

•Se trata de una técnica para asegurar la calidad del estudio.

•En caso de realizarse, debe especificarse el tipo de revisión y el equipo que la llevará a cabo.

Revisión crítica


Ejemplo:“Este estudio de ACV se presentará siguiendo el formato de un capítulo de libro, insertando en cada fase del estudio una descripción metodológica general para la realización de ACV. Se estructurará según la norma ISO 14 040:2006”.

•Estructura e información que contendrá el informe final

•Soporte físico del informe: informe escrito, soporte informático, conferencia, etc.

Informe final


Tipos de ACV

Dos tipos de ACV:• ACV atribucional

Se orienta a la descripci ón de los flujos (medioambientalmente relevantes) de entrada y salida del sistema y subsistemas estudiados

•ACV consecuencialSe orienta a la descripci ón de cómo se ven afectados estos flujos dependiendo de las decisiones que se tomen. Esta orientado a describir las consecuencias ambientales de una decisiónà apropiado para toma de decisiones.

Ejemplo:Si se realiza el análisis de un sistema de generación eléctrica novedoso, un ACV atribucional mediría las cargas ambientales de esta nueva tecnología y podria compararlas (o no) con la tecnología convencional alternativa, mientras que un ACV consecuencial debería evaluar las consecuencias de sustituir una unidad de generación eléctrica convencional por una unidad generada con esta nueva tecnología.

Tipos de efectos analizados en un ACV consecuencial• Efectos a corto plazo (p.e. cambios en el uso de la capacidad instalada de una tecnología)• Efectos a largo plazo (p.e.cambios en la capacidad instalada de una tecnologíaàcambios en el mix energético)•Cambios en la demanda de un producto. Pueden hacer que este esté disponible para otros procesos (p.e. si se deja de producir electricidad con carbón este carbón estádisponible para usarse en otro sector p.e. el industrial)• Efectos rebote (p.e. el ahorro de recursos que supone una tecnología mas eficiente hace que este recurso esté disponible para gastarse en otros usos)• Efectos en los costes y eficiencias de las tecnologías por aprendizaje tecnol ógico (p.e. la decisión de invertir en una tecnología energética novedosa hace que se produzca una reducción en sus costes y una mejora de sus características técnicas• Efectos en las generaciones futuras (p.e. el uso de un recurso energético en el presente puede tener el efecto de que las generaciones futuras se vean obligadas a usar otro tipo de recursos con distintas cargas ambientales)

El análisis de las consecuencias ambientales de una decisión pueden ser muy variados y requerir el uso de varias herramientas y varios tipos de expertos.Un ACV consecuencial puede llegar a ser conceptualmente bastante complejo y muy sensible a las hipótesis consideradas.

El análisis de las consecuencias ambientales de una decisión pueden ser muy variados y requerir el uso de varias herramientas y varios tipos de expertos.Un ACV consecuencial puede llegar a ser conceptualmente bastante complejo y muy sensible a las hipótesis consideradas.

Tipos de ACV

La selecci ón de uno u otro tipo de ACV determinará alguna de las elecciones metodológicas importantes en el análisis referidas a :

• Tipos de datos a usar (medios o marginales)• Definici ón de la unidad funcional• Forma de realizar la asignación entre productos y coproductos• Selección del método de evaluaci ón de impacto a utilizar

Fases del ACV









Fase 2: Análisis de Inventario

Procedimiento para la realización del análisis de inventario

• Los datos deben recopilarse para cada proceso unitario incluido dentro de los l ímites del sistema

• Deben estar referidos a la UNIDAD FUNCIONAL

• Balance de materia y energía

• Recopilaci ón de Datos + Realización de cálculos

•Los flujos se asignan a los productos y coproductos según lo establecido en la definici ón de O&A

• Es un proceso iterativo (Redefinici ón de objetivos y alcance)

Aspectos claves:


• Se han desarrollado numerosas bases de datos que se ofertan normalmente en combinaci ón con las herramientas informáticas que hay en el mercado.

•Puden ser bases de datos desarrolladas en proyectos públicos o bien bases de datos de sectores industriales o de compañías consultoras.

• Las bases de datos nacionales o regionales normalmente se refieren a productos o servicios que se necesitan en cualquier ACV (materias primas, generaci ón eléctrica, procesos de transporte…) (p.e. Ecoinvent, NREL database, EC ELCD...)

• Las asociaciones industriales han desarrollado bases de datos específicas de sus productos (aluminio, cobre, hierro y acero, papel, …)

Base de datos (1/2):


• Algunas bases de datos (Ecoinvent, NREL) proporcionan los datosdesagregados por procesos unitarios además de agregados por producto

• Otras proporcionan s ólo datos agregados (bases de datos de asociaciones industriales)

Base de datos (2/2):



Producción

EnergíaAditivos

…Minerales

Emisiones

CO2


Resultados del análisis de inventario


Producción

EnergíaAditivos

…Minerales

Emisiones

CO2



Producción

EnergíaAditivos

…Minerales

Emisiones

CO2


Fases del ACV









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Proceso técnico, cuantitativo y/o cualitativo para caracterizar y evaluar los contaminantes de la etapa anterior de inventario, y su contribución a distintos impactos ambientales.

Fase 3: Evaluación del impacto del ciclo de vida

• Categoría de impacto: clase que representa las consecuencias ambientalesgeneradas por los procesos o sistemas de productos


Selección de las categorias de impacto, indicadores y modelos

• Conjunto exhaustivo de asuntos ambientales relacionados con el sistema producto bajo estudio teniendo en cuenta el objetivo y alcance.

• Debe describirse el mecanismo ambiental y el modelo de caracterización que vincula los resultados del inventario con el indicador de categoría y sobre el que se basan los factores de caracterizaci ón• Se hace distinci ón entre indicadores mid-point (efectos) e indicadores end-point (daños en las áreas de protección).

•Existen categorías de impacto ya identificadas de manera general en los distintos métodos de evaluaci ón de impacto desarrollados


Emisión de GEIs (CO2, N2O, CH4, …)Emisión de GEIs (CO2, N2O, CH4, …)

Incremento de la capacidad de la atmósfera para absorber la radiación infrarroja


Aumento del contenido de calor y de la temperatura de la tierra y de los océanos


Cambio en el clima e incremento del nivel del mar


Impactos en las áreas de protección (salud humana, ecosistemas, recursos)


Indicadores mid-pointIndicadores mid-point Indicadores end-pointIndicadores end-point

Mid point vs End point

Potencial de calentamiento global

Potencial de calentamiento global

Incremento de enfermedades infecciosas

Incremento de enfermedades infecciosas


Mid point vsEnd point

Calentamiento global (cambio clim ático, efecto invernadero)“Impacto de las emisiones antropogénicas (CO2, CH4 y N2O principalmente) en la absorci ón de la radiaci ón térmica por la atmósfera terrestre, causando un incremento en la temperatura de la superficie de la corteza terrestre”


Acidificación“Pérdida de la capacidad neutralizante del suelo y del agua, producida como consecuencia del retorno a la superficie de la tierra, en forma de ácidos, de los SOx y NOx descargados a la atmósfera (lluvia ácida)”


Eutrofización“Enriquecimiento en nutrientes (nitratos y fosfatos) de un ecosistema acuático por la acumulaci ón de materia orgánica y mineral. Se produce un incremento del crecimiento de plantas y agotamiento de los niveles de oxígeno”


Agotamiento de recursos abióticos“Se consideran recursos abióticos aquellos que rodean a los seres vivos y que junto con ellos conforman el ecosistema. Incluyen todos los recursos ‘sin vida ’ (normalmente de minería) que pueden ser explotados por el hombre, entre ellos los recu rsos energéticos ”


Dos tipos de métodos:- basados en medir los recursos disponibles y la tasa de extracción- basados en el consumo de exergía o la producci ón de entropiaà calculan el consumo de exergía agregado

Agotamiento de la capa de ozono“La estratosfera contiene ozono, que absorbe la mayor parte de las peligrosas radiaciones ultravioletas del sol. La mayoría de los cloruros y bromuros procedentes de CFC y otras fuentes, reaccionan en presencia de nubes polares emitiendo cloruros y bromuros activos que, bajo la acci ón catalizadora de los rayos ultravioleta, causan la descomposici ón del ozono”


Precursores de ozono troposférico o ‘smog’ fotoquímico“Producido como consecuencia de la aparici ón en la atmósfera de oxidantes, originados al reaccionar entre s í los óxidos de nitrógeno, los hidrocarburos y el oxígeno en presencia de la radiaci ón ultravioleta de los rayos del sol. Muy frecuente en grandes ciudades de países industrializados ”


Toxicidad (humana, acuática y terrestre)“Se contemplan los efectos sobre los humanos y los ecosistemas acuáticos y terrestres de las sustancias tóxicas (PM, metales, productos químicos) existentes en el ambiente. La toxicidad de una sustancia dependerá de la propia sustancia pero también de la vía de administración o exposición, la dosis, cómo se administra, etc.”


Problemas: - Falta de datos de inventario de emisiones de

productos químicos de muchos procesos- Falta de datos físico-químicos y de toxicidad- Falta de consenso en los métodos de

caracterización

UNEP/SETAC : USEtox model www.usetox.org

Otras categorías: Uso de agua: Uso de agua como recurso. Suele haber datos del consumo de agua de los

procesos pero no se suele diferenciar entre tipos y calidades y no suele haber una diferenciación regional para poder evaluar problemas de escasez en áreas semiáridas. Muy pocos métodos lo incluyen.

Uso de suelo: “Impactos medioambientales referidos a ocupaci ón y transformación física de áreas de terreno”. Puede incluir diversos tipos de impactos (calidad del suelo, biodiversidad, potencial de producci ón biótica …) y afectar a varias áreas de protecci ón.

Ruido: “Impacto sobre la salud humana del ruido”Olor: “Impacto sobre la salud humana de olores persistentes”


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Asignación de los datos procedentes del inventario a cada categoría de impacto según el tipo de efecto ambiental esperado

Clasificación


CaracterizaciónLos cantidades inventariadas de cada contaminante se adicionan dentro de la categoría de impacto a la que contribuyen. La suma de diferentes intervenciones ambientales para una misma categoría se hará en la unidad del indicador de la categoría. Mediante los factores de caracterización , se convierten a unidades del indicador

Ejemplo:En la categoría de calentamiento global el indicador elegido es el kg de CO2 equiv. Las emisiones de óxido nitroso, metano y los otros gei se multiplican por su PCG (298 para el N2O, 25 para el metano, etc…) para convenrtirlos en kg CO2 equiv

GWP: se utiliza el efecto de las emisiones durante un período de 100 años

Caracterización

Impacto Factor de caracterización Unidad

Cambio climático PCG Kg eq CO2

Reducción de la capa de ozono PAO Kg eq CFC-11

Acidificación PA Kg eq SO2

Toxicidad humana, marina y terrestre PTH, PTA, PTT Kg eq 1,4-DB

Formación de oxidantes fotoquímicos PFFO Kg eq C2H4

Eutrofización PE Kg eq PO43-

Agotamiento de recursos abióticos PRA Kg eq Sb

Agotamiento de recursos energéticos Cantidad consumida MJ


CATEGORÍAS DE IMPACTO

Etapas del proceso

MATERIASPRIMAS PRODUCCIÓN DISTRIBUCIÓN TOTAL

GWP (kg CO2) 2,56E+09 1,22E+08 2,07E+08 2,88E+09

ODP (kg CFC) 3,74E+01 0,00E+00 1,38E+01 5,12E+01

ACD (kgSO4) 1,11E+07 4,91E+05 1,48E+06 1,31E+07

EUT (kgNO4) 1,67E+07 6,67E+05 1,67E+06 1,90E+07

RECURSOS (m3) 2,20E+05 0,00E+00 2,47E+03 2,23E+05

Resultados de ICV Cambio climático Acidificación Toxicidad Humana

1000 gr CO2 x 1 = 1000

10 gr. CH4 x 23 = 230

10 gr. SO2 x 1 = 10 x 1.2 = 12

5 gr. NOx x 0.7 = 3.5 x 0.78 = 3.9

10-6 gr dioxine x 3.3x106 = 3.3

Total 1230 grCO2eq 13.5 grSO2eq 19.2grDBeq



Existen varios métodos de Evaluaci ón de impacto y no siempre es obvio cúal es el más adecuado para nuestro estudio

Las normas ISO no recomiendan ninguno

Algunos organismos internacionales (UNEP/SETAC Life Cycle Initiative ; EC ILCD) están desarrollando recomendaciones.

Métodos de Evaluación de Impacto


Los métodos tradicionales de evaluación de impacto usan una modelización de tipo mid-point (el indicador elegido se sitúa en algún punto intermedio entre la emisión y el impacto final).

Mid point vs End point (1/2)

Emisión de GEIs (CO2, N2O, CH4, …)Emisión de GEIs (CO2, N2O, CH4, …)









Indicadores mid-pointIndicadores mid-point Indicadores end-pointIndicadores end-point

El indicador se elige donde se considera que no se puede seguir modelizando el impacto, o supone incorporar una incertidumbre grande o cuando se pueden hacer comparaciones sin necesidad de seguir modelizando.


Los métodos de tipo end-point consideranque se deben analizar los impactos producidos en la áreas de protección y que por tanto se debe modelizar hasta llegar a esos impactos.

Mid point vs End point (2/2)

Si se va a realizar una ponderación:• En los métodos end point solo se necesitaria ponderar las áreas de protecci ón• En los métodos mid-point a menudo se necesita evaluar de forma cualitativa los aspectos de la ruta de impacto que no se han modelizado evaluando aspectos como severidad o irreversibilidad, extensión o duración e incertidumbre.

Las dos “escuelas” no son incompatibles. Para algunos impactos se podría usar una modelización endpoint (acidificación, formación de ozono, efectos cancerígenos …) mientras que en otros es mas adecuado usar una modelizacion mid point (calentamiento global)


Los impactos causados por una emisión dependen de:• La cantidad emitida• Las propiedades de la sustancia• Las características de la fuente emisora• Las características del medio receptor

Diferenciación espacial

Los métodos de evaluación de impacto generalmente no permiten una diferenciación del tipo de fuente emisora ni de las características del medio receptor (bien para impactos globales como calentamiento global o formación de ozono troposférico) .

Para impactos regionales o de naturaleza local esta aproximación no es adecuada por diferencias en la sensibilidad del medio receptor (acidificación, eutrofización).Hay algunos métodos que han desarrollado factores de caracterización dependientes del sitio (p.e. método EDIP).

“Relativización mediante factores de los valores obtenidos en la caracterizaci ón, teniendo en cuenta la contaminaci ón que se produce en un área geogr áfica y un momento determinado, determinando la importancia relativa de cada categoría de impacto”

Factores de normalizaci ón: Dependen del método utilizado en la evaluaci ón

Normalización

Ejemplo Factores de Normalización

Categoría

Factores de

Normalización

Desecación

3,24 1012 m3/año

Calentamiento global

37,7 1012 kg/año

Acidificación

0,286 1012 kg/año

Consumo energía

0,235 1012 GJ/año


Ejemplo Factores de ponderación

Categoría

Factores de Valoración

Consumo de Agua

11/20

Calentamiento Global

4/20

Acidificación

3/20

Consumo Energía

2/20

“Ponderación de los valores normalizados de las categorías de impacto y agregación para obtener un único índice ambiental”

Factores de ponderación: Dependen del método utilizado en la evaluación, pero no todos los métodos poseen esta fase.

Tipos de ponderación:• Métodos de paneles/Métodos basados en la monetarización• Métodos de preferencias declaradas/Métodos basados en preferencias reveladas

Ponderación


Fases del ACV









• Datos de inventario + Evaluación de impactos

ANÁLISIS

• Conclusiones y recomendaciones del estudio

Fase 4: Interpretación

• Identificar aspectos significativos

•Análisis de mejoras

• Evaluar:integridadsensibilidad y Consistencia

• Revisión crítica

• Concluir e identificar limitaciones y recomendaciones.

Objetivos de la interpretación


Ejemplo: Los resultados indican que la etapa más relevante desde el punto de vista medioambiental es la de obtención de materias primas, con una contribución a las distintas categorías de impacto consideradas entre el 75 y el 94%.

Etapas del ciclo de vida, procesos unitarios o grupos de procesos

Identificación aspectos significativos


El objetivo de esta fase es combinar la información obtenida en el inventario con la obtenida en la evaluaci ón de impactos, llegando a formular conclusiones y recomendaciones.

Define las acciones para reducir los impactos ambientales de los procesos, productos y actividades.

Facilita la interrelaci ón entre los aspectos de viabilidad tecnológica en la incorporaci ón de mejorar y los aspectos sociales y económicos asociados.

Análisis de Mejoras


El objetivo de la evaluaci ón es fortalecer la confianza y fiabilidad de los resultados

• Análisis de integridad

• Análisis de sensibilidad

• Análisis de coherencia

Evaluación


El análisis de integridad tiene como objetivo asegurar que toda la informaci ón relevante está contenida en el estudio.

Si falta informaci ón o está incompleta, definir si es prescindible o no, y por qué; y si es necesaria, considerar la revisión de las fases anteriores

Análisis de integridad


Discrepancia entre el valor medido o calculado y el valor real de una variable o parámetro.Fuentes de incertidumbre:- Datos- Hipótesis (límites del sistema, método de asignación, horizonte temporal de la evaluación de impactos)- Relaciones entre parámetros o variablesTipos de incertidumbre:- los datos pueden mostrar variabilidad, estar mal especificados, ser erróneos, incompletos o aproximados.- las hipótesis pueden no ser coherentes con el objetivo y alcance, pueden haberse aplicado de forma diferentes a diferentes procesos- las relaciones pueden ser erróneas, incompletas o inexactas.


Incertidumbre en el ACV (1/2)

Métodos para tratar la incertidumbre:• Científico: obtener mejores datos y mejores modelos• Social: discutir con las partes interesadas y llegar a consensos, recomendaciones o políticas• Estadístico: No trata de eliminar la incertidumbre sino de incorporarla a los resultados mediante:

• variación de parámetros y análisis de escenarios• distribuciones de probabilidad /intervalos de confianza• Simulaciones de Monte Carlo• métodos analíticos basados en la propagación de errores• Teoría de conjuntos difusos•Etc…


Incertidumbre en el ACV (2/2)

Permite evaluar la variaci ón de los impactos potenciales debida a cambios en las variables que definen el sistema. Para ello se selecciona una alternativa o escenario, que se toma como referencia.

%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CG ODP A E MP C WS SS Energía Residuos

Escenario de Referencia Hipótesis 1

95,2100

92,3100 96,1 100 97,5 100

65,8

10093,5

10095,2

100 99,1 100 100 100 100 100


Análisis de sensibilidad

El análisis de coherencia tiene como objetivo determinar si las hipótesis asumidas, métodos, modelos y datos seleccionados en el estudio son consistentes a lo largo del ciclo de vida del producto o entre distintos escenarios.

Se identificarán, inconsistencias del tipo:

• entre fuentes de datos• entre precisión de los datos• entre alcance tecnológico• entre alcance temporal• entre antigüedad de los datos• en el alcance geográfico


Análisis de coherencia

Su objetivo es verificar que en el estudio:

•Los métodos usados son consistentes con la Norma Internacional

•los métodos usados son científica y técnicamente válidos

•los datos concuerdan con los objetivos planteado

•las interpretaciones reflejan las limitaciones del estudio

•el informe es transparente

Revisión crítica


Puede ser de tres tipos:

• Revisión interna • Revisión externa• Revisión por partes interesadas

Los comentarios hechos por los revisores deben ser incluidos en el informe final.


Revisión crítica

•El ACV es muy intensivo en sus requerimientos de datos. Si faltan datos es dificil obtener conclusiones validas con un ACV.

•El ACV trata solamente los asuntos ambientales especificados en el objetivo y alcance, por lo tanto no es una evaluación completa de todos los asuntos ambientales del sistema del producto. Además, no todos los impactos están igualmente tratados en un ACV.

•En el ICV, el establecimiento de los límites del sistema, puede implicar la no inclusión de datos de entradas y salidas, generando vacíos de información.

•La ausencia de dimensiones espaciales y temporales en los resultados del ACV introduce incertidumbre en los resultados de la evaluación de los impactos.

•No hay metodologías aceptadas de forma univoca para asociar de forma coherente los datos del inventario con los impactos ambientales.

•La incertidumbre de la hipótesis realizadas y de los datos y métodos puede influenciar los resultados

Limitaciones


•UNE-EN ISO 14040:2006. Gestión Ambiental. Análisis del Ciclo de Vida. Principios y marco de referencia.

•UNE-EN ISO 14044:2006. Gestión Ambiental. Análisis del Ciclo de Vida. Requisitos y directrices.

•Guinée, J. B. (ed), "Handbook on life cycle assessment - Operational guide to the ISO standards" published by Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, NL, 2002

• International Reference Life Cycle Data System (ILCD) Handbook http://lct.jrc.ec.europa.eu/

•Finnveden et al. Recent developments in Life Cycle Assessment . Journal of Environmental Management (2009) doi:10.1016/j.envman.2009.06.018

Bibliografia recomendada

Algunos ejemplos

ACV COMPARATIVO DEL ETANOL DE CEREALES Y DE LA GASOLINA.Energía y cambio climático


Unidad funcional: MJ/km recorrido

Sistemas estudiados:

• Sistema A1: Producci ón y uso de etanol mezclado al 85% con gasolina (E85)

•Sistema A2: Producci ón y uso de etanol mezclado al 5% con gasolina (E5)

•Sistema B: Producción y uso de gasolina

en un vehículo de combustible flexible siguiendo el ciclo de conducción definido en la directiva 98/69/CE

Año 2005 Ministerio de Medio Ambiente


•Abengoa Bioenergía•AOP•ETSI Agrónomos (UPM)•Ford

Fuente de los datosPartes interesadas•Ministerio de Medio Ambiente. Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental• Abengoa Bioenergía• AOP• Repsol YPF• CEPSA• ETSIA •ANFAC• Ford• IVECO• Unidad de Biomasa CIEMAT

Expertos de ACV independientes

• RANDA GROUP• Mark Delucchi, Universidad de California (Estados Unidos)• John Sheehan, NREL (Estados Unidos)

Grupo revisor


Cultivo cereal

Producci ón herbicidas

Producci ón fertilizantes

Producci ón semilla Grano

Paja

Transporte

Transformación a etanol

Transporte y distribución

Uso final

Etanol

DDGS

electricidad

1 km recorrido

Extraccióncrudo

Crudo

Gasnatural

Transporte

Refino

Gasolina


Uso final

Otros Productos de

refinería

Exploración

E85: 2.24 MJ y E5: 2.36 MJ E0: 2.36MJ

Sistemas analizados


0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

E85 E5 E0

MJ

Efo

sil/k

m

Distribución mezclas

Refino

Transporte crudo

Extracción crudo


Transporte grano

Producción grano

Consumo de energía fósil por etapas

0

50

100

150

200

250

E85 E5 E0

g C

O2

equi

v/km

Uso

Distribución de las mezclas

Refino

Transporte crudo

Extracción crudo


Transporte grano

Producción grano

Emisiones de gases de efecto invernadero


AS1. Fijación de C en el suelo en forma de rizodepósitos. AS2. Emisiones de N2O de la agricultura. AS3. Origen del cereal. AS4. Distancia de transporte del grano. AS5. Producci ón relativa de las plantas de etanol. AS6. Consideración del CO2 producido y vendido en la planta de

Ecocarburantes como un co-producto del proceso. AS7. Sustitución de la electricidad de cogeneraci ónAS8. Consumo de combustible de la mezcla E5. AS9. Reglas de asignación entre los distintos co -productos.




Energía fósil

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

E85 E5 E0

MJ/

km

Escenario base AS3 AS4 AS51 AS52

AS6 AS7 AS8 AS91 AS92

AS93 AS94 AS95

Emisiones evitadas de gases de efecto invernadero

-180

-160-140

-120

-100

-80

-60-40

-20

0E85 E5

CO

2 eq

uiv

evita

do (g

/km

)

Escenario base AS1 AS21 AS2 AS3 AS4

AS51 AS52 AS6 AS7 AS8 AS91

AS92 AS93 AS94 AS95

ACV COMPARATIVO DEL BIODIESEL Y EL DIESELEnergía y cambio climático


Unidad funcional: MJ/km recorrido

Sistemas estudiados:•Sistema BD5A1: 5% biodiésel de aceites vegetales crudos y 95% di ésel•Sistema BD10A1: 10% biodiésel de aceites vegetales crudos y 90% diésel•Sistema BD100A1: 100% biodi ésel de aceites vegetales crudos•Sistema BD5A2: 5% biodiésel de aceites vegetales usados y 95% diésel•Sistema BD10A2:10% biodiésel de aceites vegetales usados y 90% diésel•Sistema BD100A2: 100% biodi ésel de aceites vegetales usados•Sistema Diésel EN-590 2006

en un vehículo de combustible diesel siguiendo el ciclo de conducci ón definido en la directiva 98/69/CE

Año 2006Ministerio de Medio Ambiente


•Acciona biocombustibles•Moyresa•AOP•ETSI Agrónomos (UPM)•Ford

Fuente de los datos

Partes interesadas

•Ministerio de Medio Ambiente. Direcci ón General de Calidad y Evaluación Ambiental• Moyresa• Ecogras•Bionor •Acciona Biocombustibles•Bionet•AOP•Repsol YPF•ETSIA •ANFAC• Ford•Unidad de Biomasa CIEMAT

Grupo revisor


Agricultura del girasol

Agricultura de la soja

Agricultura de la palma

Agricultura de la colza

Transporte de las semillas

Molinda de las semillas

Transporte del aceite

Proceso de transformación a

biodiesel

Proceso de transformación a

biodiesel

Refino del crudo

Recogida y reciclado de aceites

vegetales usados

Transporte del crudo

Extracción del crudo

Transporte de biodiesel

Transporte de biodiesel

Transporte del diesel

Centro logístico de distribución y mezcla

Estación de

servicio

BD10A1 BD100A2BD100A1 BD10A2 Diesel EN-590

A1: biodiesel de aceites vegetales crudos (40% soja, 25%colza, 25% palma, 10% girasol)A2: biodiesel de aceites vegetales usados

Estación de

servicio

Estación de

servicio

Estación de

servicio

Estación de

servicio

Estación de

servicio

Estación de

servicio

BD5A1 BD5A2

Sistemas analizados


Materia prima considerada

•colza: 25%. 5% producción nacional y 95% importada de Francia

•soja 40%. Importada de EEUU

•palma 25%. Importada de Malasia

•girasol 10%. Producción nacional

Consumo de energía fósil por etapas Emisiones de gases de efecto invernadero


-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Diesel BD5A1 BD10A1 BD100A1 BD5A2 BD10A2 BD100A2

MJ/

kmjkn

h

Distribución mezclas

Transesterificación usados

Transporte aceites reciclados

Reciclado

Recogida aceites usados

Refino

Transporte crudo

Extracción crudo

Transesterificacion

Refino aceitesTransporte aceites

Extraccion de aceite

Transporte semilla

Producción semilla

-40.00

-20.00

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

Diesel EN-590

BD5A1 BD10A1 BD100A1 BD5A2 BD10A2 BD100A2

g C

O2

equi

v/km

Uso finalTransesterificación usados

Transporte aceites recicladosReciclado

Recogida aceites usadosDistribución mezclas

RefinoTransporte crudo

Extracción crudo

TransesterificacionRefino aceites

Transporte aceitesExtraccion de aceite

Transporte semillaProducción semilla



AS1. Origen semilla colza.

AS2. Consumo energético del proceso de extracción de aceite.

AS3. Origen de los aceites para producci ón de biodiesel de aceites vegetales crudos .

AS4. Reglas de asignación entre los distintos co -productos.

AS5. Saturación del mercado de glicerina .


Análisis de sensibilidadConsumo de energía fósil

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Diesel BD5A1 BD5A2 BD10A1 BD10A2 BD100A1 BD100A2

MJ/km

EB

AS1

AS2

AS31

AS32

AS33

AS34

AS35

AS36AS4

AS5

Emisiones evitadas de CO2

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

BD5A1 BD5A2 BD10A1 BD10A2 BD100A1 BD100A2

g C

O2/

km

Caso base

AS1

AS2

AS31

AS32

AS33

AS34

AS35

AS36

AS4

AS5

ACV COMPARATIVO CICLO COMBINADO BIOELECTRICIDAD Y SISTEMA MIXTO.


Unidad funcional: MWh

Sistemas estudiados:

• Sistema 1: Generación de 1MWh de electricidad caldera de biomasa

•Sistema 2: Generación de 1MWh de electricidad sistema mixto

•Sistema 3: Generación de 1MWh de electricidad central ciclo combinado

Año 2008


Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3

Fase recogida biomasa Extracción gas Recogida biomasa Extracción gas

Preparación biomasa Tratamiento Preparación biomasa Tratamiento

(formación balas)

Transporte Transporte

Limpieza gas

Almacenamiento Almacenamiento

Transporte a planta Transporte a planta Transporte a planta

Producción energía Producción energía (sistema mixto) Producción energía

(Caldera de biomasa) 1 MWh energía eléctrica (ciclo combinado)

1 MWh energía eléctrica 1 MWh energía

eléctrica

Sistemas analizados


•SENER•CENER

Fuente de los datos Grupo revisor

• RANDA GROUP

Metodología EDIP – Acidificación y eutrofización adaptado a condiciones locales


0,0E+00

1,0E+03

2,0E+03

3,0E+03

4,0E+03

5,0E+03

6,0E+03

7,0E+03

8,0E+03

9,0E+03

1,0E+04

CCGN Biomasa Mixto

Sistemas de generación

Co

nsu

mo

de

ener

gía

fó

sil(M

J/M

Wh

)

SUMINISTRO DE GAS NATURAL

RECOGIDA DE BIOMASA

PRODUCCIÓN DE BIOMASA

TRATAMIENTO DE AGUAS

Consumo energía fósil por etapas

0.00.E+00

5.00.E+01

1.00.E+02

1.50.E+02

2.00.E+02

2.50.E+02

3.00.E+02

3.50.E+02

4.00.E+02

4.50.E+02

5.00.E+02

CCGN biomasa Mixta

Sistemas de Generación

Cam

bio

Clim

átic

o (

kg C

O2

eq)

SUMINISTRO DE GAS NATURAL

RECOGIDA DE BIOMASA

PRODUCCIÓN DE BIOMASA

TRATAMIENTO DE AGUAS

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

Calentamiento global


Acidificación

Eutrofización

0,0E+00

5,0E-01

1,0E+00

1,5E+00

2,0E+00

2,5E+00

3,0E+00

CCGN Biomasa Mixto


Aci

difi

caci

ón

(kg

SO

2 eq

)

TRATAMIENTO DE RESIDUOS

SUMINISTRO DE GAS NATURALRECOGIDA DE BIOMASA

PRODUCCIÓN DE BIOMASATRATAMIENTO DE AGUASGENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

0,0E+00

5,0E-01

1,0E+00

1,5E+00

2,0E+00

2,5E+00

3,0E+00

3,5E+00

ccgn Biomasa Mixto


Eu

tro

fiza

ció

n (

kg N

O3e

q)

TRATAMIENTO DE RESIDUOSSUMINISTRO DE GAS NATURALRECOGIDA DE BIOMASA

PRODUCCIÓN DE BIOMASATRATAMIENTO DE AGUASGENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

ACV CULTIVOS ENERGÉTICOSBrassica carinata para producción calor y electricidad

On Cultivos. Proyectos Singular Estratégico PSE. Ministerio de Ciencia e Innovación.Con apoyo del programa FEDER de la UE.

Unidad funcional: 1 kg de biomasa producida

Sistemas estudiados: Fase agrícola. Parcelas de demostración de Brassica carinata. Datos reales en campo.

•NBc 06 Cultivo en Navarra 2006 -2008•NBng 08 Cultivo de Brassica napus (colza) con aprovechamiento

global en Navarra 2008

•SBc 07 Cultivo en Soria 2007-2008

Año 2005-2011


Energía y materias primas

Maquinaria agrícola

Combustible

Preparación del terreno

Fertilizaci ón

Trabajos de campo

Labores agr ícolas

Recolección

Transporte de la biomasa

Emisiones

Emisiones al aire del Combustible

Emisiones al suelo de los neumáticos de los tractores

Energía y materias primas

Combustible

Emisiones

Emisiones al aire del Combustible

Sistemas analizados

Balance energético

Calentamiento global por etapas


0,0E+00

1,0E+00

2,0E+00

3,0E+00

4,0E+00

5,0E+00

6,0E+00

7,0E+00

8,0E+00

9,0E+00

1,0E+01

NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08

Escenarios

Ene

rgía

(MJ

eq)

Energía Fósil

Energía primaría total

Ratio de energía Fósil

0.0E+00

1.0E-01

2.0E-01

3.0E-01

4.0E-01

5.0E-01

6.0E-01

NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08

kg CO2 eq/kg biomasa

Tpte. BiomasaTpte Fase AgrícolaEmpacadoHerbicidasRecolecciónLabores CultivoFertilizaciónLabores Terreno

Agotamiento capa ozono

Formación de ozono troposférico


kg CFC11/kg biomasa

0%

20%

40%

60%

80%

100%

NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08

Tpte. BiomasaTpte Fase AgrícolaEmpacadoRecolecciónHerbicidasLabores CultivoFertilizaciónLabores Terreno

0%

20%

40%

60%

80%

100%

NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08

Tpte. BiomasaTpte Fase AgrícolaEmpacadoRecolecciónHerbicidasLabores CultivoFertilizaciónLabores Terreno

Balance GEI y energía de biocombustibles producidos en España

ØAsistencia técnica al IDAE “Estudio del balance de gases de efecto invernadero de los biocarburantes producidos en España”.

ØAño 2010

ØResultados serán publicados próximamente

Balance GEI y energía de biocombustibles producidos en España

-Producci ón de bioetanol a partir del uso de trigo como materia prima

-Producci ón de bioetanol a partir del uso de cebada como materia prima

-Producci ón de bioetanol a partir del uso de sorgo azucarero como materia prima

-Producci ón de biodiésel a partir del uso de aceite de girasol como materia prima

-Producci ón de biodiésel a partir del uso de aceite de colza como materia prima

-Producci ón de biodiésel a partir del uso de aceite de cardo como materia prima

Sistemas analizados

Directiva 2009/28/CE Balance GEI

Bioetanol


Sistemas biodiesel de girasol/colza/cardo Sistema de referencia

Cult ivo oleaginosas

co lza, so ja , g i raso l y pa lma

Producció n

herbicidas

Producción

fertil izantes

Producción

semilla

Semi l la

Transporte

Extracción del aceite

Transporte y

distribución

Uso f inal

Aceite

Harina s

1 MJ biodiesel

Tierra en

retirada

Transporte

Producción biodiesel

BiodieselGlicerina

Producción combustible

Biodiesel


Sistema de referencia

Cultivo cardoProducción herbicidas

Producción fertilizantes

Producción semilla

Biomasa cardo

Transporte a biorrefineria



Uso final

Aceite

Harinas

Tierra en retirada


Biodiesel

Glicerina destilada

1 MJ biodiesel

Fraccionamiento

Semilla

Límites sistema biorrefineria

Producciónpasta de papel

Tallosdesmedulados Pasta de

papel

Biomasa para energía

Cogeneración electricidad y

calor para todos los procesos

Sistema aprovechamiento integral biomasa cardo en biorrefineria Sistema de referencia



Producción semilla

Biomasa cardoBiomasa cardo




Uso final

Aceite

HarinasHarinas

Tierra en retirada


BiodieselBiodiesel

Glicerina destiladaGlicerina destilada

1 MJ biodiesel

Fraccionamiento

SemillaSemilla


Producciónpasta de papel

Tallosdesmedulados

Tallosdesmedulados Pasta de

papelPasta depapel




calor para todos los procesos

Sistema aprovechamiento integral biomasa cardo en biorrefineria

Cardo biorrefinería pasta papel


Sistema de referencia



Producción semilla

Biomasa cardo




Uso final

Aceite

Harinas

Tierra en retirada


Biodiesel

Glicerina destilada

1 MJ biodiesel

Fraccionamiento

Semilla




calor

Sistema aprovechamiento integral biomasa cardo en biorrefineria

Electricidad

Calor

Cardo biorrefinería producción de energía


-5.00

5.00

15.00

25.00

35.00

45.00

55.00

65.00

75.00

Trigo se

cano

Trigo r

egadio

Cebada

secano

Cebada

regadio

Girasol s

ecano

Girasol r

egadio

Colza

secano

Colza

regadi

o

Cardo

secan

o biorr

efineria

Sorgo

regadio

Andalu

cia

g CO

2 eq

uiv/

MJ b

ioco

mbu

stib

le Emisiones semil la desiembra

Emisiones de N2O suelo

Emisiones por consumode electricidad

Emisiones por produccionde fitosanitarios

Emisiones por consumode combustible enlabores Emisiones por fabricaciónde fertilizantes

5 3

33 303 6

33

8

18

28 2 5

19

Resultados. Emisiones GEI etapas agrícolas

Resultados globales. Emisiones de gases de efecto invernadero

-20.0

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

Trigo secanoTrigo regadio Cebadasecano

Cebadaregadio

Girasolsecano

Girasolregadio

Colza secano Colzaregadio

Cardo solobiodiesel

Cardobiorrefineria

pasta

Cardobiorrefineria

energia

Sorgoregadio

g CO

2 eq

uiv/

MJ b

ioco

mbu

stib

le

Emisiones de las etapas agrícolas eec Emisiones etapas de transporte etd

Emisiones transformación ep Emisiones crédito eléctrico eeeCO2 capturado eccr

59%55%49% 52%

78% 66% 54% 57%

17%

34%45%

72%

Análisis de ciclo de vida de biocombustibles sólidos e influencia de la fertilización. Algunos resultados.

Proyecto INIA: “Efecto sumidero del cultivo del cardo para fines energéticos. Emisiones evitadas de combustibles sólidos y l íquidos ”Subproyecto: “Balance de CO2 y emisiones evitadas”

Cultivo cardo

Producción herbicidas


Producción semilla

Biomasa cardo

Producción combustible

Límites sistema agr ícola

Electricidad

Transporte a planta

Transporte a almacén comarcal

Límites sistema tranformación


calor Calor industrial

Electricidad

Límites sistema trasformación

Co-combustión con carbónMolienda

Densificado

Límites sistema trasformación

Pellets de cardo

Transporte final de pellets

Calor residencial

Combustión en caldera calefacción

Diagrama de flujo de los sistemas analizados

Cultivo

cardo

Producción

herbicidasProducci

ón fertilizant

esProducción

semilla

Biomasa cardo

Producción

combustible Límites sistema agr ícola

ElectricidadTranspor

te a biorrefin

eria

Transporte a

almac én

comarcal

Extracción del aceiteAceite

Harinas


Biodiesel

Glicerina destilada

FraccionamientoSemill

a


Biomasa

para energí

a

Cogeneración

electricidad y calor

Calor industrial


a


Biomasa

para energí

a

Co-combustión con carbón

Molienda

Electricidad

Harinas

Glicerina destilada


a


Biomasa

para energí

a

Combustión en caldera

calefacción

Densificado

Calor residencial

Biodiesel

Extracción del aceiteAceite


Harinas

Glicerina destilada


Aceite


Biodiesel

Pellets de cardo

Transporte final

de pellets

Diagrama de flujo de los sistemas analizados


0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00

Sólo calor caldera residencial Sólo calor en cogeneración Calor en caldera residencial ybiodiesel

Calor en cogeneración ybiodiesel

g CO

2 eq

uiv

/MJ c

alor

Fabricación de fertilizantes Combustible en labores Produccion de fitosanitarios Electricidad

N2O suelo Semilla de siembra Transporte y distribución Procesado

61%87%

65%90%


-2.0018.0038.0058.0078.0098.00

118.00138.00158.00178.00198.00

Electricidad de cogeneración Electricidad de cogeneración ybiodiesel

Electricidad co-combustion Electricidad co-combustion ybiodiesel

g CO

2 eq

uiv

/MJ e

lect

ricid

ad

Fabricación de fertilizantes Combustible en labores Produccion de fitosanitarios Electricidad

N2O suelo Semilla de siembra Transporte y distribución Procesado

84%88%

85%87%

•Lechón Y., de la Rúa C. and Sáez R. Life Cycle Environmental Impacts of Electricity Production by Solarthermal Power Plants in Spain. Journal of Solar Energy Engineering Vol. 130, 021012-1, May 2008. •http://www.ciemat.es/portal.do?TR=C&IDR=1515

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DE PLANTAS TERMOSOLARES PARA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN ESPAÑA


Central eléctrica termosolar . Central eléctrica termosolar.

Actividadesde

construcción

GrúasGrúas

TransportesTransportes

Actividades de desmantelamiento

Transporte a vertedero


VertederoVertedero

Gruas de desmantelamiento


Operación y mantenimiento

ElectricidadElectricidad

Gas natural

Gas natural

AguaAgua

Campo solarCampo solar

TorreTorre

Bloque de potencia

Bloque de potencia

EdificiosEdificios

Sistema de almacenamiento


Fabricación de materiales y

componentes

Energía

Recursos

Emisiones

Electricidad a la red1 kWh


Central eléctrica termosolar . Central eléctrica termosolar.

Actividadesde

construcción

GrúasGrúas

TransportesTransportes

Actividades de desmantelamiento



VertederoVertedero



Operación y mantenimiento

ElectricidadElectricidad

Gas natural

Gas natural

AguaAgua

Campo solarCampo solar

TorreTorre

Bloque de potencia

Bloque de potencia

EdificiosEdificios



Fabricación de materiales y

componentes

Energía

Recursos

Emisiones

Electricidad a la red1 kWh


Procesos analizados

• Empresas privadas interesadas en invertir en el campo de producción de electricidad en plantas termosolares.

• Datos de bibliografía

• Bases de datos de análisis de ciclo de vida. •ETH-ESU 96 (Frischknecht et al. 1996). •ECOINVENT v2.2(http://www.ecoinvent.ch)

Estas bases de datos están disponibles en la herramienta informática SIMAPRO.

Fuente de datos


Categoría de impacto Indicador de impacto

Calentamiento global kg CO2 eq

Agotamiento de recursos kg Sb eq

Destrucción de la capa de ozono kg CFC-11 eq

Toxicidad humana kg 1,4-diclorobenceno eq

Ecotoxicidad del medio acu ático kg 1,4-diclorobenceno eq

Ecotoxicidad del medio marino kg 1,4-diclorobenceno eq

Ecotoxicidad del medio terrestre kg 1,4-diclorobenceno eq

Formación ozono troposférico kg C2H4

Acidificación kg SO2 eq

Eutrofización kg PO4 eq

Tiempo de Retorno Energético meses

Demanda de energía acumulada MJ

Categorías e indicadores de impacto


Resultados. Demanda de energía fósil acumulada

2,792,45

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Receptor central Cilindro-parabólicos

MJ

/ kW

h

Operación

Desmantelamiento

Construcción

Edificios

Torre


Bloque de potencia

Campo solar


Resultados. Emisiones de gases de efecto invernadero

203 185

0

50

100

150

200

250

Receptor central Cilindro-parabólicos

g C

O2

equi

v./k

Wh

Operación

Desmantelamiento

Construcción

Edificios

Torre


Bloque de potencia

Campo solar


Planta de receptor central Planta de colectores cilindroparabólicos

Resultados. Otros impactos por kWh

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Abiotic

deple

tion

Ozone

laye

r dep

letion

Human

toxic

ity

Fresh

wate

r aqu

atic ec

otoxic

ity

Marine

aqua

tic ec

otoxic

ity

Terre

strial

ecoto

xicity

Photoc

hemica

l oxid

ation

Acidific

ation

Eutrop

hicatio

n

Solar field Power block Storage system Tower Buildings Operation Construction Decommissioning

0%

10%20%

30%40%

50%60%70%

80%90%

100%

Abiotic

deple

tion

Ozone

laye

r dep

letion

Human

toxic

ity

Fresh

wate

r aqu

atic ec

otoxic

ity

Marine a

quatic

ecoto

xicity

Terre

strial e

cotoxi

city

Photoc

hemica

l oxid

ation

Acidific

ation

Eutrop

hicati

on

Solar field Power block Storage system Buildings Operation Construction Decommissioning


Resultados. Otros impactos por kWh

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

7000.00

8000.00

Abiotic depletionmg Sb equiv

Ozone layerdepletion µg CFC-

11 equiv

Human toxicity g1,4-DB equiv

Fresh wateraquatic

ecotoxicity g 1,4-DB equiv

Marine aquaticecotoxicity kg 1,4-

DB equiv

Terrestrialecotoxicity mg1,4-DB equiv

Photochemicaloxidation mg(C2H4 equiv)

Acidification mgSO2 equiv

Eutrophication mgPO4 equiv

Central receiver Parabolic trough Coal power plant Electricity mix 2004

1140010400


Factores que pueden influenciar de forma importante los resultados obtenidos:

• consumo de gas natural de la planta• consumo de electricidad de la planta.

Tres escenarios alternativos para cada planta:

• AS1: no existe apoyo de gas natural para la generación de electricidad.• AS2: la electricidad necesaria para la planta, la proporciona la propia planta. • AS3: no existe apoyo de gas natural para la generación de electricidad y la electricidad necesaria para la planta, es proporcionada por la propia planta.



Análisis de sensibilidad. Demanda de energía acumulada

2.79

2.45

1.59 1.64

1.98

2.36

0.300.58

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

Receptor central Colectorescilindroparabólicos

MJ/

kWh h

gjf

Referencia

AS1 Sin gas y electricidad de lared

AS2 Con gas y autoconsumo deelectricidad

AS3 Solo solar


Análisis de sensibilidad. Emisiones de gases de efecto invernadero

203

185

8395

134

163

24

48

0

50

100

150

200

250

Receptor central Colectores cilindroparabólicos

g C

O2e

quiv

/kW

h

hj

Referencia

AS1 Sin gas y electricidad de la red

AS2 Con gas y autoconsumo deelectricidad

AS3 Solo solar


Resultados. Cumplimiento de los objetivos del PER en 2010. Impactos evitados

634

1487

45

116

23

550

1132

74

1879

60

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Global warming kt CO2 equiv

Abiotic depletion t Sb equiv

Ozone layer depletion kg CFC-11 equiv

Human toxicity kt 1,4-DB equiv

Fresh water aquatic ecotoxicity kt 1,4-DB equiv

Marine aquatic ecotoxicity Mt 1,4-DB equiv

Terrestrial ecotoxicity t 1,4-DB equiv

Photochemical oxidation t (C2H4 equiv)

Acidification t SO2 equiv

Eutrophication t PO4 equiv 0.6%

0.5%


Muchas gracias por vuestra atención

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