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PRODUCTOS ANALÍTICOS PARA APOYAR LA TOMA DE DECISIONES SOBRE ACCIONES DE MITIGACIÓN A NIVEL SECTORIAL
SECTOR RESIDUOS
Reporte final
Preparado para Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo en Colombia
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
Director Eduardo Behrentz
Co-Investigadores
Mónica Espinosa, Juan C. Márquez
Investigadores Eliana Y. Ortiz, Laura V. Saavedra
Grupo de Estudios en Sostenibilidad Urbana y Regional Universidad de los Andes
Bogotá, Colombia Febrero 2014
Tabla de contenido
1. Aspectos generales ...................................................................................................................... 1
2. Resumen ...................................................................................................................................... 2
3. Contexto sectorial ........................................................................................................................ 3
4. Metodología ................................................................................................................................ 5
4.1. Línea base de emisiones: año 2010 y escenarios de proyección .......................................... 6 4.2. Opciones de mitigación para el contexto nacional .............................................................. 8 4.3. Análisis de costo efectividad y elaboración de curva de abatimiento .................................. 9
5. Resultados ................................................................................................................................. 11
5.1. Línea base de emisiones: año 2010 y escenarios de proyección ........................................ 11 5.2. Opciones de mitigación para el contexto nacional ............................................................ 12 5.3. Análisis de costo efectividad y curva de abatimiento ........................................................ 13
6. Conclusiones ............................................................................................................................. 17
7. Recomendaciones ...................................................................................................................... 18
8. Referencias ................................................................................................................................ 19
Anexo 1. Talleres con expertos Anexo 2. Análisis macroeconómico y demográfico Anexo 3. Supuestos y parámetros utilizados en la estimación de la línea base de emisiones Anexo 4. Modelo WARM Anexo 5. Resultados adicionales de la línea base de emisiones Anexo 6. Revisión de literatura sobre opciones de mitigación para el sector residuos Anexo 7. Medidas de mitigación propuestas por los expertos para el contexto nacional Anexo 8. Supuestos y parámetros utilizados en el análisis de las medidas de mitigación Anexo 9. Supuestos y parámetros utilizados en el análisis de medidas adicionales Anexo 10. Resultados complementarios del análisis de costo efectividad Anexo 11. Costo efectividad de medidas adicionales Anexo 12. Mensajes clave del análisis de costo efectividad
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1. Aspectos generales
Este documento constituye la Sección 2 (Análisis del sector residuos) del estudio titulado “Productos analíticos para apoyar la toma de decisiones sobre acciones de mitigación a nivel sectorial”. Dicho trabajo se enmarca en el contrato de servicios profesionales número 0000018768 de 2013, celebrado entre el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo en Colombia y la Universidad de los Andes, con supervisión del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Los potenciales de mitigación encontrados en este estudio son producto de un proceso de consulta a expertos sectoriales, y reflejan el alcance y las velocidades de implementación sugeridas por los mismos. Los resultados son muy sensibles a dichos supuestos. Este análisis requiere de un esfuerzo continuo en donde se vaya incorporando la mejor información disponible a medida que se cuente con datos de mayor calidad en los sectores involucrados.
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2. Resumen De acuerdo con el inventario nacional de emisiones de gases efecto invernadero (GEI), el sector residuos aportó el 5.7% de las emisiones nacionales en el año 2004 (IDEAM, 2009). A nivel global, el aporte de este sector en las emisiones varía entre el 3% y el 5% (UNEP, 2010). Si bien su aporte en emisiones es relativamente bajo, el potencial del sector cobra importancia cuando se considera la sinergia en la reducción de emisiones por trabajar de manera conjunta con otros segmentos de la economía. En el presente estudio se contabilizaron las emisiones generadas por la disposición de los residuos sólidos municipales así como por la gestión de las aguas residuales municipales e industriales durante el periodo 2010-2040 y se evaluaron diferentes opciones de mitigación de emisiones mediante un análisis de costo efectividad. Todo esto con el fin de aportar insumos técnicos acerca de la carbono eficiencia del sector y para entender los efectos de la implementación de opciones de reducción de emisiones. Los resultados indican que el subsector de residuos sólidos municipales predomina en las emisiones durante la primera mitad del horizonte de análisis (70% del total). Esto cambia hacia el final del periodo, en donde las aguas residuales dominan en los aportes a las emisiones generadas en el sector (60%). Para el sector residuos se estimó un potencial de mitigación de 290 millones de toneladas de CO2-eq acumuladas hasta el año 2040, con un costo 2,300 millones de USD en todo el periodo de análisis. Más del 85% del potencial de reducción está asociado a medidas con costo inferior a 10 USD/t CO2-eq. Sobresalen las medidas de compostaje, aprovechamiento energético de los residuos y reciclaje, por su alto potencial de mitigación, evidenciando ventajas de migrar hacia un modelo en el que se reincorporen al sector productivo los materiales susceptibles de ser aprovechados. El bajo desarrollo del sector residuos en el país, implica una oportunidad estratégica para implementar proyectos que mejorarán la calidad de vida de aquellas comunidades que aún tienen problemas en saneamiento básico, y que en general conllevan grandes cobeneficios sociales, financieros y ambientales, incluyendo aquellos relacionados con la reducción de emisiones de GEI.
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3. Contexto sectorial La gestión de residuos sólidos y de aguas residuales es considerada como uno de los servicios urbanos más importantes dada su relevancia en términos de salud pública. Un inapropiado manejo de los residuos se encuentra relacionado con externalidades negativas sobre la salud y el medio ambiente, como la proliferación de insectos y vectores, contaminación de acuíferos por lixiviados, contaminación atmosférica, afectación de los sistemas de drenaje, deterioro de cuerpos de agua, entre otros. Dado su alto impacto, se estima que los costos asociados al mal manejo de residuos, superan ampliamente los costos de implementar una buena gestión de los mismos (World Bank, 2012). A nivel mundial se proyecta que la producción de residuos sólidos se duplicará en los próximos 15 años, alcanzando 2,200 millones de toneladas en el año 2025. La tasa de crecimiento para países en vía de desarrollo será el doble de la de economías consolidadas como consecuencia del rápido aumento en la población urbana así como por el incremento en el ingreso per cápita. El sector residuos además de ser un servicio público, a nivel global se reconoce como un importante sector económico, teniendo en cuenta que genera cerca de 0.4 billones (1012) de USD al año (Naciones Unidas, 2011) y que en países de bajos ingresos puede generar entre el 1% y 5% de los empleos urbanos (Le Courtois, 2013) (Naciones Unidas, 2011). Para el caso colombiano, se estima que el sector de saneamiento básico (acueducto, alcantarillado y aseo) corresponde al 0.7% del PIB nacional (SSPD, 2010). De forma similar a otros países de la región, en Colombia aún se presentan deficiencias en la cobertura y en la eficiencia de los servicios de saneamiento básico. Esto, no obstante los desarrollos y adelantos observados en años recientes y dirigidos hacia la construcción de un marco institucional y normativo que ha permitido canalizar de mejor forma las inversiones en infraestructura con el fin de ampliar y mejorar la cobertura de servicios públicos domiciliarios en el país. En el año 2010 la producción diaria de residuos sólidos municipales (RSM) en el país fue de alrededor de 24,500 toneladas (SSPD, 2010)1 de los cuales cerca del 50% fue generado en las cinco ciudades principales (Bogotá, Medellín, Cali, Barranquilla, Bucaramanga). Colombia aún presenta índices relativamente bajos en términos de producción de residuos sólidos per cápita. La mayor producción se observa en Bogotá con un valor de 0.9 kg/día. En las ciudades intermedias dicho valor se encuentra entre 0.6 y 0.8 kg/día y en las pequeñas poblaciones es de unos 0.3 kg/diarios (Center for Clean Air Policy, 2012). La composición de los residuos depende de diferentes factores, incluyendo el nivel de desarrollo económico, la cultura, ubicación geográfica, fuentes de energía y el clima. En general, a medida que el nivel de ingresos aumenta, el consumo de materiales inorgánicos también crece. En países con niveles de ingreso bajo y medio, el contenido de materia orgánica varía entre el 40% y el 85% del total, mientras que en países con alto ingreso es típico que el contenido de materia orgánica sea inferior al 30% (World Bank, 2012).
1 Existen diferencias en estas cifras según la fuente de información utilizada. En este trabajo se utilizó como referencia el reporte de la SSPD del año 2010.
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De manera similar a la gestión de residuos sólidos, los esfuerzos financieros e institucionales emprendidos en el país desde finales de los años 90 en el tema de tratamiento de aguas residuales se han enfocado en la ampliación de la cobertura del servicio de alcantarillado, en especial en zonas rurales y de expansión de los centros poblados. Esta tarea sin embargo, aún no ha sido culminada con éxito. Según estimaciones de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD) mientras que el caudal promedio de aguas residuales vertido por la población urbana en el año 2010 fue de alrededor de 70 m3/s, la capacidad total instalada para tratamiento de las mismas no llegaba a 30 m3/s con cobertura en 480 municipios. De los sistemas instalados en ese momento, el 15% no estaban en operación mientras que muchos de los sistemas presentaban serios inconvenientes como falta de conocimiento en protocolos de operación y mantenimiento, falta de seguimiento y control a los procesos, falta de mantenimiento a las instalaciones y ausencia de seguimiento a la normativa sobre vertimientos.
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4. Metodología El estudio del cual hace parte este informe incluyó el análisis de las emisiones de gases efecto invernadero generadas por cuatro sectores de la economía nacional: agropecuario, energético, transporte y residuos. La clasificación en dichos sectores responde a la metodología para contabilizar emisiones establecida por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés). La Figura 1 presenta un diagrama de la metodología utilizada, en donde se inicia por la estimación de emisiones sectoriales bajo diferentes escenarios para el periodo 2010-2040, para luego evaluar sobre los mismos, posibles opciones de mitigación de emisiones. Durante el desarrollo del estudio se realizaron talleres con expertos, en los cuales se discutieron las perspectivas de desarrollo económico y sectorial para las próximas décadas, se acordaron supuestos para la construcción de los escenarios de proyección de la actividad del sector y se priorizaron las alternativas de mitigación de GEI. La metodología de los talleres se basó en el enfoque de Intervenciones de Grandes Grupos e incluyó las metodologías de Tecnología de Espacio Abierto y Café del Mundo (Anexo 1).
Figura 1. Metodología de análisis sectorial
1. Línea base de emisiones: año 2010 y escenarios de proyección
2. Opciones de mitigación para el contexto nacional
3. Análisis de costo efectividad y elaboración de curva de abatimiento
- Identificación de variables determinantes en las emisiones. - Consecución y validación de información histórica. - Estimación de emisiones para el año 2010. - Diseño de los escenarios de proyección 2010-2040 y estimación de emisiones.
- Estimación del costo incremental con la aplicación de cada medida y cálculo del cambio en emisiones.
- Elaboración de la curva de abatimiento. - Estimación del escenario de mitigación.
- Revisión de casos nacionales e internacionales en mitigación de GEI. - Validación de opciones con expertos sectoriales. - Definición de los supuestos que definen cada medida (v.g., tiempos de
implementación, metas, tecnologías).
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4.1. Línea base de emisiones: año 2010 y escenarios de proyección La estimación de emisiones de residuos sólidos y aguas residuales se centró en las categorías que se presentan en la Figura 2. El cálculo se realizó usando las directrices del IPCC, y con la información más reciente sobre el sector a nivel nacional. Las emisiones de gases efecto invernadero del sector residuos están principalmente asociadas a la degradación anaeróbica de la materia orgánica, proceso en el cual se generan emisiones de metano (CH4) y óxido nitroso (N2O).
Figura 2. Categorías consideradas para la estimación de emisiones
Se estimaron las emisiones para el año 2010, que constituye el año base del estudio. Se calcularon las emisiones de GEI para el periodo de análisis comprendido entre 2010-2040, según las proyecciones de las variables que las determinan. Dicha proyección se hizo para los diferentes subsectores relevantes. 4.1.1. Escenarios de proyección de emisiones Al igual que para otros sectores económicos, los modelos de emisiones asociados con el sector residuos dependen de variables macroeconómicas y demográficas. La proyección de estas fue resultado de un trabajo conjunto entre el equipo de la Universidad y el Departamento Nacional de Planeación (DNP) (ver Anexo 2). Según el escenario de crecimiento económico seleccionado para el estudio el PIB total crece alrededor del 4% anual durante el periodo 2010-2040, con una tasa correspondiente del 3.1% anual en el crecimiento del PIB per cápita. El aumento demográfico al igual que la dinámica de crecimiento económico, implica un aumento en la demanda de bienes y servicios, con un efecto consecuente en las emisiones de GEI. En el escenario utilizado en este estudio, la población total del país inicia en 45.5 millones de habitantes en el año 2010 y alcanza 60 millones en el 2040, con el 80% de la población ubicada en zonas urbanas. Esto significa un aumento en 14 millones de habitantes urbanos. La población rural mantendrá su tamaño en 12 millones de habitantes. Se utilizaron dos enfoques para establecer la línea base. El primero es un escenario inercial, el cual representa las emisiones que tendría el sector si se continuaran las mismas prácticas de gestión que se hacen hoy en día (v.g., mismas tecnologías y eficiencia). Por su parte, el escenario de referencia representa el escenario más probable, incluye metas y políticas sectoriales en proceso de implementación o que se espera sean implementadas en el curso del periodo de análisis.
Sector residuos
Residuos sólidos Municipales
Aguas residuales
Municipales
Industriales
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4.1.2. Cálculo de emisiones por subsector Residuos sólidos. La producción de biogás de los rellenos sanitarios se estimó utilizando el Modelo Colombiano de Biogás (EPA, 2009), el cual simula la descomposición de los residuos mediante la ecuación de primer orden que se presenta a continuación:
QLFG = ∑ ∑ 2kL0 ∙ �Mi10� ∙ �ektij� ∙ (MCF) ∙ (F)1
j=0.1nt=1
En donde QLFG = flujo de biogás (m3/año); n es la edad de los residuos; j es la sección del relleno; k = índice de generación de metano (1/año); L0 = generación potencial de metano (m3/t); Mi = masa de residuos dispuestos en el año i; tij = edad de la masa de residuos Mi, de la sección j, dispuesta en el año i; MCF = factor de corrección de metano y F = factor de ajuste por incendios. Las variables de entrada del modelo incluyen cantidad de residuos dispuestos anualmente, composición de residuos, fechas de apertura y cierre del relleno, características de las celdas (v.g., profundidad), temperatura promedio y humedad relativa, entre otras. Se calculó la generación de biogás en cada uno de los 53 rellenos sanitarios seleccionados para el análisis y los cuales albergan el 90% del total de residuos sólidos del país según el Sistema Único de Información de Servicios públicos (2012). Las emisiones de los 146 rellenos restantes se modelaron agrupándolos en cuatro grupos de características similares2. Las emisiones asociadas a otros tipos de disposición final (v.g., enterramientos, botaderos, cuerpos de agua y quemas) se estimaron utilizando factores de emisión por defecto establecidos por la metodología del IPCC. Se consideraron las emisiones generadas por los vehículos recolectores y la reducción de emisiones de los proyectos del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL)3. En el escenario de referencia se supuso que en el mediano plazo todos los residuos sólidos se dispondrán en rellenos sanitarios. Aguas residuales municipales. El tratamiento de aguas residuales genera emisiones de CH4 y N2O asociadas con los procesos de degradación de la materia orgánica4. Teniendo en cuenta la incertidumbre acerca de las condiciones reales de operación de las plantas de tratamiento (PTAR) existentes y la ausencia de mediciones en los afluentes y efluentes de municipios de todo el país, en este subsector no se modelaron las emisiones por unidad de tratamiento. En su lugar, éstas se calcularon utilizando el método de Nivel 1 propuesto por el IPCC, cuya ecuación se presenta a continuación: ECH4,j = Pobj∙ D ∙ SBF ∙ FEk ∙ FTA ∙ FC 2 Clasificación en grupos de acuerdo al tamaño del relleno: 1) menos de 1 tonelada por día, 2) entre 1 y 10 toneladas diarias, 3) entre 10 y 50 toneladas y 4) más de 50 toneladas. 3 En el escenario inercial se incluyeron los proyectos MDL que estaban generando bonos de reducción de emisiones al momento de la elaboración del estudio. En el escenario de referencia se consideraron los 16 proyectos MDL que encontraban en diferentes fases de diseño e implementación según la información suministrada por el MADS. 4 Las emisiones de N2O están principalmente asociadas a procesos biológicos en ambientes anóxicos. Sin embargo, también se producen emisiones de N2O en zonas aerobias y éstas se han empezado a incluir en las metodologías de contabilidad de emisiones por tratamiento de aguas residuales (Ahn et.al., 2010).
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En donde ECH4,j = emisiones de metano generadas por el tratamiento de las aguas residuales domésticas en el año j; Pobj = población en el año j; D = carga orgánica (g DBO/habitante-día); SBF = fracción de DBO que se sedimenta rápidamente; FEK = factor de emisión por tipo de tratamiento k (primario o secundario); FTA = fracción de DBO que queda en los lodos y FC = factor de conversión de unidades. Adicionalmente, se estimaron las emisiones indirectas de N2O generadas por las aguas servidas humanas que se vierten en medios acuáticos. No se estimaron emisiones directas, ya que éstas solo aplican para países que cuentan con sistemas de tratamientos avanzados en los que se realizan procesos de nitrificación y desnitrificación. Las emisiones indirectas se estimaron a partir de la siguiente ecuación:
EN2O,j = Pobj ∙ P∙ NP
∙FC1∙ N2O-NN
∙FC2∙ N2ON2O-N
∙FC3
En donde EN2O,j R = emisiones de N2O en el año j; Pobj = población en el año j; P = proteína consumida por habitante por año; N/P = fracción de nitrógeno contenido en las proteínas; FC1 = factor de corrección por proteínas no consumidas; (N2O-N/N) = cantidad en peso de N2O en unidades equivalentes de nitrógeno generada por unidad presente en las proteínas; FC2 = factor de corrección por fuentes comerciales; (N2O /N2O-N) cantidad en peso de óxido nitroso en unidades equivalentes de nitrógeno; FC3 = factor de conversión de unidades. En el escenario inercial se supuso que se trata el 10% de la carga orgánica. En el de referencia esta proporción aumenta hasta el 65% en el año 2040. En ambos escenarios de modelación se consideraron reducciones de emisiones de proyectos MDL. Aguas residuales industriales. Las emisiones de CH4 de las aguas residuales industriales se estimaron de acuerdo con la siguiente ecuación: ECH4,j = Vj ∙ COD ∙ B0 ∙ MCF ∙ FC
En donde ECH4,j = emisiones generadas por el tratamiento de las aguas residuales industriales en el año j; Vj = volumen vertido anualmente; COD = contenido de carbono orgánico degradable; B0 = CH4 generado por unidad de COD; MCF = factor de corrección de metano y FC = factor de conversión de unidades. Para este subsector se consideraron cinco tipos de industria, de acuerdo con su aporte relativo en la generación total de DBO en vertimientos industriales. Esto teniendo en cuenta los sectores prioritarios sugeridos por la metodología IPCC y los valores reportados por las industrias del país (producción de aceite de palma, papel, cerveza, productos lecheros y fabricación y refinación del azúcar). La diferencia entre el escenario inercial y de referencia está dada por los periodos de aplicación de los proyectos MDL. En el Anexo 3 se presentan los valores de los parámetros utilizados en la estimación de la línea base de emisiones de los diferentes subsectores.
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4.2. Opciones de mitigación para el contexto nacional Se realizó una revisión de literatura científica nacional e internacional sobre opciones de mitigación de emisiones de GEI para los sectores de residuos sólidos y aguas residuales. La línea base de emisiones proporcionó criterios técnicos para seleccionar entre el universo de medidas, las opciones aplicables al contexto nacional. Esta lista de medidas fue seleccionada y validada con los expertos sectoriales durante los talleres. Para cada opción de mitigación se diseñó un escenario de aplicación en el que se definieron características tales como: año de inicio de la medida, gradualidad de implementación, magnitud de la medida (v.g., en qué regiones o categorías se aplicará), periodo de aplicación, entre otros supuestos. 4.3. Análisis de costo efectividad y elaboración de curva de abatimiento Las medidas se evaluaron sobre el escenario de referencia. Se realizó un análisis de costo efectividad de la lista definitiva de opciones según la siguiente ecuación: Costoi CO2-eq,i
=CostoER − CostoEi
CO2-eq, ER − CO2-eq, Ei
En donde: Costoi: es el costo incremental entre el escenario de referencia (ER) y el escenario con aplicación de la medida i (Ei); CO2-eq,i: se refiere a la diferencia entre las emisiones dióxido de carbono equivalente (CO2-
eq)5 del escenario de referencia y el escenario con aplicación de la medida i. De la relación Costoi/CO2-eq,i se obtiene el costo de reducir una tonelada de CO2-eq. El costo de cada medida es el valor presente neto del flujo de caja a lo largo de la vida útil del proyecto. Se consideran costos de inversión, gastos en operación y mantenimiento, costos de salvamento y los ingresos que genere la medida (ver Figura 3). En el análisis de costo efectividad se utilizó una tasa del 10% (en USD) para descontar el flujo de costos en pesos. Esta es la misma tasa que se ha utilizado en otros estudios nacionales de opciones de mitigación (Uniandes, 2010) (WorldBank, 2012). Todos los costos se presentan en dólares constantes del 2010.
Figura 3. Esquema del flujo de caja de las medidas de mitigación
5 El CO2-eq es una unidad de medida que permite estimar en unidades equivalentes el aporte de las emisiones de diferentes gases de efecto invernadero (v.g., dióxido de carbono, metano y óxido nitroso). Para obtener el CO2-eq se hace uso del potencial de calentamiento global de cada contaminante (GWP por sus siglas en inglés).
Inversión inicial
Gastos en operación y mantenimiento
Tiempo
Ingresos
Costos
0
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Para el análisis de algunas de las medidas como se presenta más adelante, se utilizó el modelo WARM. En el Anexo 4 se presenta una descripción de dicho modelo. A partir de las opciones analizadas se construyó la curva de costo marginal de abatimiento (MACC por sus siglas en inglés) y se estimó el escenario de mitigación para el periodo 2010-2040. Este último es la trayectoria de las emisiones del sector con la aplicación de las medidas. La MACC representa la relación entre la costo efectividad de diferentes opciones de mitigación y la cantidad total de CO2-eq reducido. Refleja el costo adicional de reducir la última unidad de carbono (el costo marginal aumenta con el aumento en el esfuerzo por mitigar las emisiones). Existen diferentes tipos de curvas de costo marginal de abatimiento, en este estudio se presenta una curva incremental. Esta curva muestra el costo y el potencial de mitigación de cada medida (Figura 4). Cada barra representa una opción de mitigación, el ancho de la barra muestra el potencial de reducción de emisiones, la altura de la barra es el costo unitario (costo por reducir una tonelada de CO2-eq) de la medida y el área de cada barra representa el costo total de la medida. El ancho total de la MACC representa el potencial de mitigación de todas las medidas, y la suma del área de todas las barras es el costo total de todas las medidas de mitigación. Una explicación detallada de las curvas marginales de abatimiento, las metodologías de construcción de las curvas y las ventajas y desventajas de este tipo de análisis se puede consultar en los artículos del autor Kesicki (Kesicki, 2011) (Fabian Kesicki & Neil Strachan, 2011) y la FAO (FAO, 2012).
Figura 4. Ejemplo curva marginal de abatimiento
Potencial de mitigación (millones toneladas CO2-eq)
0
Medida 1
Medida 2
Medida 3
Medida 4
Medida 5
Cos
to m
argi
nal d
e ab
atim
ient
o (U
SD/ t
CO
2-eq
)
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5. Resultados
5.1. Línea base de emisiones: año 2010 y escenarios de proyección Las emisiones CO2-eq derivadas de los residuos sólidos y de las aguas residuales aumentan desde 11 millones de toneladas en el año 2010 a cerca de 25 y 29 millones de toneladas al final del periodo para el escenario inercial y de referencia, respectivamente (Figura 5). La reducción en el nivel de emisiones que se observa alrededor del año 2036 en ambos escenarios obedece a efectos de cierres y reaperturas de rellenos sanitarios. La disminución en el año 2015 en el escenario de referencia es efecto de los proyectos MDL
Figura 5. Emisiones de CO2-eq del sector residuos entre el año 2010 y el 2040
En el escenario de referencia en el año 2010 los residuos sólidos municipales son responsables del 70% de las emisiones del sector6. Esta categoría pierde participación en el tiempo debido al crecimiento de las emisiones asociadas con el crecimiento el tratamiento de aguas residuales. Las emisiones de aguas municipales pasan del 3% en el año 2010 al 18% en el 2040, mientras que las emisiones de aguas industriales pasan del 16% en el año base al 36% al final del horizonte de análisis (Anexo 5). El volumen anual de vertimientos de aguas industriales es bajo respecto a las aguas residuales municipales. Sin embargo, en términos de emisiones de CO2-eq las aguas industriales generan un mayor
6 El orden de magnitud de las emisiones totales en este ejercicio es consistente con el estimado por el IDEAM para el año 2004. La principal diferencia entre ambos ejercicios está en el aporte de las aguas residuales industriales. En este estudio se estimó para las aguas industriales un aporte del 16% en el año base, mientras que en el ejercicio del IDEAM éstas representaban el 1% de las emisiones del sector. La diferencia se debe a las fuentes de información utilizadas en cada caso.
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10
15
20
25
30
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040
Emis
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s CO
2-eq
(mill
ones
t/añ
o)
Inercial Referencia
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aporte dada su alta carga orgánica así como debido a la cobertura de tratamiento de las aguas industriales en los subsectores incluidos en el análisis. Bajo el escenario de referencia se supuso que la disposición final de residuos migra hacia rellenos sanitarios tecnificados. Se estimó que las emisiones de una tonelada dispuesta en un relleno tecnificado genera hasta tres veces más emisiones de CO2-eq, en comparación con las emisiones generadas cuando se dispone la misma tonelada de residuos en un sitio poco tecnificado. El escenario de referencia es ambicioso en lo que se refiere a proyectos MDL. La aplicación de 16 de estos proyectos en residuos sólidos municipales representa una reducción cercana al 14% de las emisiones GEI acumuladas de este subsector durante todo el periodo de análisis. Asimismo, la aplicación de proyectos MDL equivale al 2% y 8% de las emisiones de aguas municipales y aguas industriales, respectivamente. 5.2. Opciones de mitigación para el contexto nacional Tal y como ha sido mencionado, gran parte de las emisiones GEI provienen del proceso de degradación de la materia orgánica en los rellenos sanitarios y plantas anaerobias de tratamiento de aguas residuales. De esta forma, las acciones de mitigación suelen enfocarse en dos frentes: 1) desviación progresiva de los flujos de residuos hacia esquemas de tratamiento que minimizan las emisiones de GEI y recuperación de materiales susceptibles de ser incorporados en los ciclos productivos de la industria; 2) maximización del aprovechamiento del biogás generado en el tratamiento final de los residuos. En este contexto, los expertos sectoriales propusieron cuatro líneas de acción prioritarias: 1. Recuperación de residuos reciclables a través de rutas de recolección selectiva, apoyadas por
estrategias de promoción de separación en la fuente y de formalización empresarial de recicladores. 2. Compostaje de la fracción orgánica de residuos provenientes de generadores con contenidos altos y
homogéneos de materia orgánica. 3. Aprovechamiento energético de los residuos sólidos municipales y lodos efluentes de plantas de
tratamiento de aguas residuales (especialmente aquellos susceptibles de ser usados en actividades de coprocesamiento).
4. Maximización de la captura, quema y aprovechamiento del biogás que está siendo generado en los rellenos sanitarios y en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
En el Anexo 6 se presenta una revisión de casos internacionales en mitigación y en el Anexo 7 se expone la lista detallada de opciones de mitigación sugerida por los expertos. Del universo de opciones, se analizaron en detalle aquellas para las cuales se contaba con información confiable y accesible que permitiese la evaluación de costo efectividad de las mismas. Las medidas analizadas se describen a continuación. En el Anexo 8 se presenta información adicional sobre los supuestos y parámetros de evaluación de las mismas. Reciclaje. Para esta medida se tomó como base el 50% de los residuos generados en el periodo 2010-2040. De acuerdo con la composición típica de los residuos se estimó que al menos el 5% puede ser reciclado. Se consideró el cambio en las emisiones por reducir la proporción de residuos que se dispone en rellenos y las emisiones asociadas al proceso de reciclaje de los materiales.
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Aprovechamiento energético de residuos. Consiste en la producción de material combustible a partir de residuos sólidos con alto contenido energético. Se tomó como base para el análisis el 50% de los residuos totales generados en el periodo 2010-2040. Se estimó que al menos el 15% de los residuos, de acuerdo con sus características, pueden ser aprovechados por su valor energético. Se estimó el cambio en las emisiones por reducir la proporción de residuos que se dispone en rellenos y las emisiones asociadas al procesamiento de los residuos para obtener las características requeridas para su aprovechamiento energético (mezclas con características específicas y uniformes). Compostaje. Supone la producción de compost a partir de residuos sólidos. Para esta medida se tomó como base el 50% de los residuos generados en el periodo 2010-2040. De acuerdo con la composición típica de los residuos se estimó que al menos el 20% puede ser utilizado en esta medida. Se estimó el cambio en emisiones por reducir los residuos que se disponen en rellenos y las emisiones asociadas a la producción de compost de alta calidad. Camiones de recolección híbridos. Esta medida busca sustituir el 30% de los vehículos de recolección de residuos sólidos convencionales por vehículos híbridos (diesel-electricidad). Se supuso que la medida se implementa en centros urbanos de más de 500,000 habitantes. Generación eléctrica con biogás de aguas residuales municipales. Consiste en la captura del biogás generado en el tratamiento anaerobio de aguas residuales de origen municipal y su aprovechamiento en generación eléctrica. Propone un aumento gradual en la captura del biogás desde 25% en el año 2014 hasta 75% en el año 2040. Se consideró la reducción de emisiones en la planta de tratamiento. No se tuvo en cuenta el cambio en emisiones por una posible sustitución de energéticos en los sectores de consumo final. Generación eléctrica con biogás de aguas residuales industriales. Esta medida consiste en el aprovechamiento del biogás de las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales para generación de electricidad. Propone un aumento gradual en la captura del biogás desde el 10% en el año 2014 hasta 85% en el año 2040. Se tuvo en cuenta la reducción de emisiones GEI en la planta. No se consideró el cambio en emisiones por una posible sustitución de energéticos en los sectores de consumo final. Además de las seis medidas descritas anteriormente se analizaron cinco adicionales (quema del biogás de rellenos sanitarios pequeños, quema del biogás de todos los rellenos sanitarios, generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios pequeños, generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios grandes y uso directo del biogás de rellenos sanitarios). Estas opciones, que se describen en el Anexo 9, no hacen parte del la MACC del sector debido a que son medidas excluyentes. 5.3. Análisis de costo efectividad y curva de abatimiento En la Tabla 1 se presentan los principales resultados del análisis de costo efectividad. En el Anexo 10 se muestran resultados adicionales sobre la evaluación de estas opciones.
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En el Anexo 11 se exponen los resultados para las medidas adicionales que se analizaron, pero que no hacen parte de la MACC del sector. Tabla 1. Resultados del análisis de costo efectividad
Medida de mitigación Reducción CO2-eq (millones toneladas) USD/t Costo total
(millones USD)
Reciclaje 55 4.3 230
Aprovechamiento energético de residuos sólidos 69 2.3 160
Compostaje 72 0.8 60
Camiones de recolección híbridos 0.5 -2.8 -1
Generación eléctrica con biogás de aguas residuales municipales 38 39 1,490
Generación eléctrica con biogás de aguas residuales industriales 53 7 370
Todos los valores se presentan aproximados Los potenciales de mitigación acumulados por las opciones evaluadas varían entre 0.5 y 69 millones de toneladas de CO2-eq. La única medida con costo negativo identificada tiene que ver con la sustitución de vehículos recolectores. Las demás opciones tienen costos de reducción entre 0.8 y 39 USD por cada tonelada reducida. En el Anexo 12 se resumen mensajes clave del análisis de costo efectividad de las medidas. A continuación se presenta la curva de costos de abatimiento para el sector de residuos, incluyendo residuos sólidos y aguas residuales. El potencial de mitigación para el periodo 2010-2040 es de 290 millones de toneladas de CO2-eq, el 47% de las emisiones totales del escenario de referencia (Figura 7). La aplicación de las seis medidas tiene un costo total de 2,300 millones de USD. Más del 85% del potencial de reducción está asociado a medidas con costo inferior a 10 USD/t CO2-eq.
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Figura 6. Curva de costo marginal de abatimiento – Sector residuos
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Potencial de reducción (millones toneladas CO2-eq)
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Figura 7. Emisiones de CO2-eq en el escenario de mitigación
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2010 2020 2030 2040
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Escenario referencia Escenario mitigación
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6. Conclusiones Bajo el escenario de referencia las emisiones crecen desde 11 millones de toneladas de CO2-eq en el año 2010 hasta 29 millones en el 2040. En el año base (2010) más del 70% de las emisiones del sector es generado por la gestión de los residuos sólidos municipales. Por su parte, las aguas residuales industriales con un 16% de participación, constituyen el segundo subsector por su aporte en las emisiones del año 2010. Durante el periodo de análisis las emisiones de las aguas residuales ganan participación. Las aguas residuales industriales aumentan hasta el 36% en el 2040 y las municipales llegan a ser el 18%. Al final del periodo, el aporte de los residuos sólidos municipales se reduce a menos del 40%.
La implementación de las medidas analizadas permite reducir 290 millones de toneladas de CO2-eq, más del 45% de las emisiones acumuladas de CO2-eq en el sector entre el 2010 y el 2040. El costo total de las medidas es de 2,300 millones de USD. Los resultados de las medidas en términos de reducción de emisiones demuestran que una política de gestión integral de los residuos, en la cual se promueva el aprovechamiento de los residuos tanto por su potencial energético como por su valor en las cadenas productivas, es más efectivo que el aprovechamiento del biogás generado en el tratamiento final de los residuos sólidos y aguas residuales.
La viabilidad de la mayoría de opciones de reducción de emisiones del sector residuos depende de la participación de otros sectores de la economía: industria, transporte, generación eléctrica, sector vivienda y sector educación. El potencial de reducción de emisiones de las medidas del sector residuos aumenta cuando se considera el efecto adicional que éstas tienen sobre otros sectores involucrados (v.g., reciclaje, aprovechamiento energético de los residuos).
Los resultados del análisis de las medidas de mitigación sugieren que los esfuerzos del sector deben encaminarse a fortalecer una política de gestión integral, en cuyo marco se promueva el desarrollo de nodos empresariales alrededor de los materiales valorizables, presentes tanto en los residuos sólidos como en las aguas residuales. El país debe pasar de un modelo en el que principalmente se busca cobertura del servicio de aseo y una disposición final adecuada de los residuos, a uno en el que se reincorporen al sector productivo los materiales susceptibles de ser aprovechados.
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7. Recomendaciones Se resalta la necesidad de contar con información local, representativa y confiable de caracterización del sector. Ésta es fundamental en el análisis de costo efectividad de las opciones de mitigación. Se encontraron vacios de información en aspectos como los que se mencionan a continuación: cantidad de residuos sólidos generados y tipos de tratamiento a los que éstos se someten; parámetros de operación de los rellenos sanitarios; características de las aguas residuales municipales y características de los vertimientos industriales. En el subsector de gestión de aguas residuales municipales quedan múltiples medidas por explorar, incluyendo aquellas relacionadas con reducción de la generación de vertimientos y reúso del agua. Este subsector no se vio reflejado en las opciones dadas por los expertos sectoriales. Se resalta la importancia del sector, no solo en términos de emisiones GEI, sino además por sus efectos sobre la población y los ecosistemas. Para futuros análisis es importante incorporar en el diseño de las opciones de mitigación el rol que juegan los consumidores en las emisiones del sector (v.g., reducción de la cantidad de residuos que se producen y separación de residuos en la fuente; presión que éstos pueden generar sobre otros grupos para modificar prácticas actuales).
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Anexo 1. Talleres con expertos Este estudio comprendió la construcción de curvas de costos de abatimiento de gases de efecto invernadero (GEI) para diferentes sectores de la economía colombiana; incluyendo industria, transporte, agropecuario, minero-energético y residuos. A juicio de los líderes del equipo de investigación, el desarrollo de las curvas de abatimiento podía lograrse no solo a partir de la experticia de los miembros del equipo sino también a partir de los insumos de un grupo de expertos sectoriales cuya experiencia pudiese enriquecer, validar y complementar la elaboración de las curvas para cada uno de los sectores. Con ese objetivo en mente se incorporó, como parte de la primera etapa del estudio el desarrollo de talleres con expertos sectoriales. Específicamente, dichos talleres fueron diseñados con el objetivo de recibir de parte de los expertos insumos centrales tanto para la modelación como para el análisis sobre las implicaciones de los resultados arrojados por los modelos. Durante el año 2012 se desarrollaron cuatro talleres de expertos y dos reuniones de alto nivel. La primera de estas reuniones, convocada por el Ministro de Ambiente y Desarrollo Sostenible, tuvo como propósito convocar a la alta dirección de las empresas y organizaciones más importantes de los sectores objeto del estudio, así como a representantes gubernamentales de diversos entes involucrados, para explicarles los alcances de la Estrategia Colombiana de Desarrollo en Bajo Carbono (ECDBC) y sus etapas de desarrollo, y para lograr su compromiso con la iniciativa. Otro de los objetivos prácticos de la reunión fue pedirles a los representantes de las empresas y organizaciones de los sectores, sugerencias para la conformación del equipo de expertos que sería convocado a los talleres. Los cuatro talleres celebrados durante el año 2012, persiguieron de manera general, los siguientes objetivos: • Primer taller (martes 13 de marzo de 2012):
Discusión inicial con los expertos sobre las perspectivas y posibles escenarios de desarrollo de cada sector en el largo plazo.
• Segundo taller (viernes 4 de mayo de 2012):
Presentación de los parámetros y supuestos en la construcción de los modelos sectoriales para acordar insumos para la construcción de los escenarios inercial y de referencia por sectores y recibir aportes preliminares sobre tecnologías de desarrollo sectorial bajo en carbono.
• Tercer taller (miércoles 11 de julio de 2012): Presentación del listado consolidado de opciones de mitigación por sector, para priorizarlo con base en los cobeneficios generados por cada opción en cuatro criterios: sociales, económicos, ambientales y requerimientos de implementación.
• Cuarto taller (jueves 20 de septiembre de 2012): Discusión de insumos y aportes sobre los marcos temporales de implementación de las opciones de mitigación priorizadas.
La segunda reunión de alto nivel se realizó entre el tercer y cuarto taller (el viernes 24 de agosto de 2012) y tuvo como propósito informar a los representantes de los sectores y entidades gubernamentales sobre los avances en el desarrollo del estudio. Un último taller de socialización, se desarrolló el 9 de diciembre del 2013, con la finalidad de presentar los resultados del estudio de la segunda fase, desarrollada durante el año 2013.
Aunque la estructura y el método de trabajo en cada taller estuvieron diseñados de acuerdo con los objetivos particulares perseguidos en cada uno, en general la metodología para el desarrollo de los talleres se inspiró en el enfoque de “Intervenciones de grandes grupos” (Large Group Interventions) y se nutrió de elementos combinados de tres metodologías: Tecnología de Espacio Abierto (Open Space Technology), “World Cafe”, y Diálogo Estructurado7. Estas metodologías tienen el propósito de darle estructura a los diálogos con un gran número de participantes, con el fin de extraer ideas, aportes o conclusiones de la mayor cantidad posible de ellos. En cada taller las discusiones estuvieron divididas en sectores, con el fin de rescatar al máximo la experticia particular de los expertos convocados. En términos generales es siempre difícil alcanzar convocatorias suficientemente amplias para desarrollar procesos participativos de formulación de política. La respuesta por parte de los expertos convocados superó las expectativas del equipo coordinador. Los talleres de expertos desarrollados en el marco del estudio tuvieron una acogida excepcionalmente alta para este tipo de iniciativas: el número promedio de asistentes a cada uno de los tres talleres fue de cerca de 80 participantes, de una convocatoria de alrededor de 110 personas, lo cual ubicó la tasa de respuesta en cerca del 70%, muy por encima de las expectativas del equipo coordinador. Lo más significativo es que esa tasa de respuesta se mantuvo de manera sostenida a lo largo de todo el proceso. En ello pudieron haber sido claves dos factores: 1) la credibilidad institucional emanada del hecho de que la convocatoria fue hecha directamente por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible; y 2) la relevancia del tema para todos y cada uno de los actores convocados. Varios aprendizajes y recomendaciones se derivan del desarrollo de los talleres participativos con expertos sectoriales. Las principales lecciones se resumen a continuación, de manera que los miembros del equipo coordinador o aquellos interesados en replicar un proceso similar, tengan elementos de juicio adicionales para examinar los alcances y limitaciones de esta experiencia. 1. Intereses particulares, agendas sectoriales:
Los talleres encarnaron el que quizá es el mayor desafío de la formulación de política pública: la tensión entre la dimensión técnica y la dimensión política. Aun cuando el rigor técnico garantice resultados objetivos que, al menos en principio, facilitan y enfocan el debate, es inevitable que esos resultados sean interpretados a la luz de las agendas particulares de los sectores (o incluso de los subsectores) y, por ello, puedan convertirse en fuente de discrepancia. Dicho en términos sucintos, el debate técnico plantea un horizonte de sentido suficientemente concreto y depurado en el cual pesan menos las opiniones personales y más la argumentación fundamentada en datos e información rigurosa; no obstante, éste no blinda a los procesos participativos de la natural puja por los intereses y las ventajas que cada uno de los actores busca para el sector que representa. 2. Claridad, alcances y limitaciones. Otro de los aprendizajes relevantes del ejercicio participativo desarrollado está relacionado con la importancia de mantener siempre un alto nivel de claridad con respecto a los alcances y también las limitaciones del proceso en su conjunto. Ahora bien, dicha claridad no garantiza que en algún momento los participantes no puedan sentir que sus aportes no están representados. Ello fue
7 Ver Griffin, T. J. y Purser, R. “Large Group Interventions: Whole System Approaches to Organizational Change”. Chapter for Publication in The OD Handbook, Tom Cummings (Editor). Sage Publications. Disponible en: http://userwww.sfsu.edu/~rpurser/Large%20Group%20Intervention%20OD%20Handbook.htm
particularmente clave en este proceso, por el hecho de que, desde el punto de vista técnico, no era posible que la totalidad de los aportes recogidos en las mesas de trabajo fueran en efecto incluidos como parte del ejercicio de modelaje. En síntesis, el aprendizaje más importante es no escatimar esfuerzos para mantener la mayor claridad posible en términos de: 1) la manera como los aportes de los participantes encajan dentro de la estructura global para la cual han sido convocados; y 2) el alcance de esa estructura y también sus limitaciones. La ventaja de mantener esa claridad está en que su ausencia puede generar insatisfacciones que lleguen a comprometer la legitimidad del proceso participativo en su conjunto. 3. Acceso a la información y colaboración interinstitucional. Así como fue cierto que en ocasiones el desarrollo del estudio vivió las dificultades del acceso a la información, es también cierto que, en buena medida, el ejercicio participativo y el componente técnico se beneficiaron enormemente de los avances que se ha consolidado con el paso de los años en términos de colaboración interinstitucional. La conformación del equipo coordinador fue, de hecho, un claro ejemplo de ello. De igual manera, el MADS contó con el concurso y apoyo de otras entidades del nivel nacional que estuvieron siempre dispuestas a colaborar y sin cuyo apoyo no se hubieran podido alcanzar los objetivos. 4. Flexibilidad en tiempos y ritmos. Otro de los aprendizajes relevantes de esta iniciativa participativa fue la necesidad de conciliar, para beneficio del proceso, los ritmos y tiempos de la agenda pública y del ejercicio técnico-académico. Como puede suponerse, ambos ritmos no necesariamente coinciden. Para efectos de la agenda pública y el diseño de políticas existen siempre presiones por la ejecución y el cumplimiento, independientemente de los retrasos y contingencias que pueden emerger. En el ámbito académico, por el contrario, existe con frecuencia mucha más tolerancia a los tiempos prolongados, toda vez que siempre prima la necesidad de analizar en detalle, reflexionar y buscar el rigor como una premisa esencial. Es posible afirmar que algunas de las dificultades propias del desarrollo de procesos participativos complejos, como el vivido durante la primera etapa del estudio, fueron acertadamente disminuidas por virtud de, al menos, cuatro elementos: 1) la interlocución fluida, 2) la claridad de objetivos, 2) la alineación de propósitos entre los miembros del equipo coordinador; y 4) el perfil técnico de las entidades públicas participantes, algo que las distancia de los lugares comunes y los prejuicios que existen en contra de la capacidad de gestión del sector gubernamental y que facilitó en buena medida el trabajo mancomunado con actores de diversa naturaleza. Este proceso de participación fue liderado por profesores de la Facultad de Administración de la Universidad de los Andes.
Anexo 2. Análisis macroeconómico y demográfico La proyecciones macroeconómicas y demográficas son el eje fundamental sobre el que descansan los pronósticos de emisiones de gases efecto inverno para Colombia. El equipo de la Universidad de Los Andes trabajó en conjunto con el Departamento Nacional de Planeación para elaborar escenarios altamente probables para Colombia a 2040. Este anexo metodológico resume el trabajo desarrollado en tres aspectos: 1) proyecciones de población, 2) proyecciones de PIB, PIB per cápita y PIB sectorial y 3) análisis de países altamente similares a Colombia en los próximos años. El ejercicio realizado para los escenarios de población consistió en tomar las proyecciones de población del DANE (disponibles hasta el año 2020) y extrapolarlas hasta el año 2050 siguiendo los escenarios altamente probables de población concertados con DNP. Se realizó un proceso de optimización partiendo de las tasas de crecimiento poblacional proyectadas por CELADE, de tal manera que dichas proyecciones coincidieran con los escenarios concertados con DNP. De esta manera la proyección resultante incorpora la concavidad característica de las proyecciones de población que, a grandes rasgos, es un reflejo de las dinámicas de mortalidad y fecundidad para un país de ingreso medio como lo es Colombia. La distribución de la población entre áreas urbanas y rurales en las próximas décadas, se estimó con la metodología de la ONU, partiendo de las proyecciones del DANE al 2020. Los escenarios propuestos se muestran en la Figura 8. En los análisis sectoriales que conformaron el estudio se utilizó el escenario medio como supuesto transversal de modelación.
Figura 8. Proyecciones de población para Colombia a 2050
Las proyecciones de crecimiento del PIB fueron resultado de comparaciones con pares similares de América Latina. Se diseñaron dos escenarios: el primero fue producto de las reuniones en planeación nacional, donde se concertó una tasa de crecimiento de largo plazo de 5% para el escenario alto. El segundo escenario, corresponde al crecimiento per cápita proyectado por DNP (3.1%) para los próximos años y la dinámica poblacional, con lo que se obtuvo la proyección de PIB implícita para esa tasa de crecimiento.
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Escenario Medio
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Tabla 2. Proyecciones de crecimiento del PIB
Escenario 2010-2015 2015-2020 2020-2025 2025-2030 2030-2035 2035-2040 1 5% 5% 5% 5% 5% 5% 2 4.22% 4.17% 4.05% 3.98% 3.90% 3.72%
Tabla 3. Proyecciones de crecimiento del PIB per cápita
Escenario 2010-2015 2015-2020 2020-2025 2025-2030 2030-2035 2035-2040 1 3.79% 3.84% 3.96% 4.04% 4.12% 4.31% 2 3.1% 3.1% 3.1% 3.1% 3.1% 3.1%
Para las proyecciones de PIB sectorial se implementó el modelo Insumo Producto Dinámico descrito en Perdomo (2004). Este modelo describe principalmente los encadenamientos entre los diferentes sectores de la economía. Se busca estimar la producción sectorial para satisfacer la demanda de la economía utilizando como driver principal los escenarios de crecimiento de PIB. Se implementó en GAMS el componente sectorial del modelo de Perdomo (2004) y se aumentó su funcionalidad, de tal manera que el modelo se acoplara a las necesidades del proyecto. Específicamente, las modificaciones al modelo permiten modelar exógenamente algunos sectores de alta influencia en la economía nacional (v.g., sector de hidrocarburos). Una descripción detallada del modelo se puede consultar en el documento del autor Matajira (2012). Los resultados para el Escenario 2, utilizados en las modelaciones de este estudio se presentan en la siguiente tabla: Tabla 4. Crecimiento PIB sectorial Escenario 2
Subsector Tasa de crecimiento anual
2010-2015 2015-2020 2020-2025 2025-2030 Café 3.41% 3.38% 3.26% 3.24% Agrícola 4.04% 3.97% 3.84% 3.84% Ganadería 3.17% 3.60% 3.44% 4.28% Silvicultura, caza y pesca 4.33% 4.36% 4.14% 4.15% Carbón y lignita 5.98% 3.51% 2.19% 1.30% Petróleo 3.84% 2.75% 4.64% -0.57% Otros minerales 3.04% 3.03% 2.94% 2.90% Electricidas, gas y agua 3.00% 2.83% 3.03% 2.37% Productos comestibles 4.31% 4.25% 4.08% 4.07% Industrias intensivas en mano de obra no calificada 3.94% 4.57% 5.13% 5.28% Impresos y artículos análogos 3.95% 3.45% 3.13% 2.68% Químicos, caucho, vidrio y otros productos no metálicos 4.14% 4.04% 3.92% 3.84% Muebles y otros bienes transportables 4.32% 4.25% 4.09% 4.06% Maquinaria 4.73% 4.76% 4.75% 4.55% Construcción 4.72% 5.37% 5.08% 5.82% Transporte 4.68% 4.59% 4.48% 4.35% Comunicaciones 4.15% 4.04% 3.95% 3.79% Servicios privados 4.10% 4.02% 3.90% 3.86% Servicios del gobierno 4.11% 4.04% 3.90% 3.89% Total 4.22% 4.17% 4.05% 3.98%
El análisis de países altamente similares a Colombia buscó encontrar países a los que Colombia se podría parecer en el futuro, si se siguieran los trayectos proyectados. Para esto se utilizaron rutinas de análisis de conglomerados, análisis de correlación canónica, componentes principales y regresiones logísticas multinomiales. Los resultados sugieren que Colombia en los próximos 20 años tendrá características muy similares a Corea del Sur, Argentina y México de la actualidad. De seguir con un crecimiento sostenido de acuerdo al Escenario 1, Colombia en 2030-2040 sería similar a Canadá, Corea del Sur, Alemania, Francia, Italia y Reino Unido con sus niveles de vida actuales, lo que implica un rezago de casi medio siglo con respecto a estos países.
Escenario 2010-2015 2015-2020 2020-2025 2025-2030 2030-2035 2035-2040
Macro 1 3.79% 3.84% 3.96% 4.04% 4.12% 4.31%
Macro 2 3.11% 3.11% 3.11% 3.11% 3.11% 3.11%
Figura 9. Análisis de países similares
Chile 2010
Uruguay 2010
Corea del Sur 2010
Portugal 2010
Anexo 3. Supuestos y parámetros utilizados en la estimación de la línea base de emisiones Residuos sólidos municipales - La cantidad de residuos generada en el año base es la reportada por el SUI para cada opción de
disposición final. - Modelación de cada uno de los 53 rellenos sanitarios seleccionados, con ecuaciones de degradación de
primer orden y con datos de composición específicos para cada región del país, utilizando el Modelo Colombiano de Biogás (EPA, 2009).
- Modelación de 146 rellenos adicionales en 4 grupos de características similares, utilizando el Modelo Colombiano de Biogás (EPA, 2009).
- Se incluyó en la modelación la apertura de nuevas celdas una vez los rellenos han cumplido su vida útil.
- Modelación de otros sitios de disposición final (248 sitios) compuestos por botaderos a cielo abierto, cuerpos de agua, enterramientos y quemas, con factores de niveles 1 y 2 de la metodología IPCC.
- Estimación de emisiones de CO2 generadas por los vehículos recolectores. Las emisiones se calcularon a partir de la información real de operación provista por una muestra de empresas privadas de recolección y transporte.
- Únicamente se consideró el crecimiento de la población en la proyección de los residuos generados. Se supuso constante la producción de residuos per cápita y su composición.
- En el escenario inercial se consideró la reducción de emisiones de los proyectos MDL que han recibido certificados de emisiones, de acuerdo con información provista por el MADS. En el de referencia se consideró la reducción de emisiones de los todos proyectos MDL, que se encuentran en diferentes etapas, según información provista por el MADS.
- En el escenario de referencia se supuso que todos los residuos se disponen en rellenos sanitarios. La proporción que hoy en día se dispone en sitios diferentes de rellenos se va incorporando gradualmente al esquema de rellenos. Estas emisiones se modelaron con el Modelo Colombiano de Biogás (EPA, 2009).
Aguas residuales municipales
- En el escenario inercial se supuso que durante todo el periodo de análisis (2010-2040) se mantiene constante la proporción de carga orgánica tratada en 10%. En el escenario de referencia la proporción de carga orgánica tratada aumenta gradualmente: al 15% en el 2015 y hasta el 65% en el 2040.
- La carga total de DBO se proyectó de acuerdo al comportamiento histórico estimado por IDEAM (IDEAM, 2011) para el periodo 1990-2008. Esto corresponde a una tasa anual equivalente del 1.5%.
- En el escenario inercial se consideró la reducción de las emisiones del proyecto MDL de la Planta Cañaveralejo según el cronograma reportado en el documento de registro del proyecto. En el de referencia se supuso que este proyecto permanecería hasta el final del periodo de análisis.
- Las proteínas consumidas per cápita aumentan con el crecimiento del ingreso per cápita: pasan de 24.7 kg/hab-año en el 2010 a 29.8 kg/hab-año en 2040.
Tabla 5. Aguas residuales municipales
Parámetro Valor Fuente kg CH4/kg DBO 0.6 IPCC kg DBO/hab-día 0.040 IPCC % ARM tratada 10% Según datos SSPD
Tabla 6. Aguas servidas humanas
Parámetro Valor Fuente
kg N/ kg Proteína 0.16 IPCC
kg N2O/kg N 0.01 IPCC
kg N2O-N /kg N (IPCC) 0.005 IPCC
Conversión N2O-N en N2O 1.571 IPCC
Correción para proteína no consumida 1.1 IPCC
Correción para fuentes comerciales 1.25 IPCC Aguas residuales industriales
- Se usaron factores de emisión constantes entre el 2010-2040. Éstos son función del tipo de industria y tratamiento, de acuerdo con los valores dados en la metodología del IPCC.
- Se utilizaron los valores de COD (km/m3) y CH4 generado por unidad de COD (Bo) reportados por el IPCC según el tipo de industria, excepto para la industria de aceite de palma para la cual se disponía de información local.
- Se utilizaron los valores de volumen de agua generado por cada sector según información local disponible en los informes de gestión y sostenibilidad de las empresas.
- Las cargas vertidas por la industria se proyectaron con el crecimiento de la actividad de cada industria. La tasa de crecimiento del sector de aceite de palma se obtuvo del proyecto MDL de Fedepalma (UNFCCC, 2009) y el del sector papelero se obtuvo del proyecto MDL de Familia-Sancela S.A. (UNFCCC, 2008). El crecimiento de los otros sectores se modeló con los supuestos transversales del escenario macroeconómico del estudio.
- Se supuso constante en el tiempo el nivel de carga orgánica por unidad de volumen vertido. Se utilizaron los del año 2010 por tipo de industria.
- En el escenario inercial se consideró la reducción de emisiones de los proyectos M DL según los cronogramas reportados en los siguientes documentos: (UNFCCC, 2008) (UNFCCC, 2009) (UNFCCC, 2008). En el escenario de referencia se supuso que dichos proyectos continuarán operando durante todo el periodo de análisis.
Tabla 7. Aguas residuales industriales
Sector Parámetro Valor Unidades Fuente
Cerveza y malta
COD 2.90 kg/m3 IPCC Bo 0.25 kg CH4/kg DBO IPCC MCF 0.8
IPCC
Productos lecheros
COD 2.70 kg/m3 IPCC Bo 0.25 kg CH4/kg DBO IPCC MCF 0.5
IPCC
Fabricación y refinación azúcar
COD 3.20 kg/m3 IPCC Bo 0.25 kg CH4/kg DBO IPCC MCF 0.5 IPCC
Anexo 4. Modelo WARM La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) creó el modelo de reducción de residuos (WARM, por sus siglas en Inglés) para asistir a tomadores de decisiones y a organizaciones no gubernamentales en el cálculo y reporte de reducciones de las emisiones de gases efecto invernadero (GEIs) derivadas de las distintas prácticas de gestión de residuos. Este modelo calcula una línea base de emisiones, así como aquellas derivadas de cinco cadenas distintas de gestión de residuos: reducción en la fuente, reciclaje, combustión, compostaje y disposición en rellenos sanitarios. Estás emisiones son calculadas en toneladas de CO2-eq y unidades de energía (millones de BTU) teniendo en cuenta un análisis de ciclo de vida para un amplio rango de materiales que encontrados habitualmente en los residuos sólidos municipales. La extracción, el procesamiento, el transporte y la disposición de estos materiales generan emisiones de GEI debido, en parte, a las grandes cantidades de energía requeridas para estas etapas de su ciclo de vida. Los materiales usados se listan a continuación: Tabla 8. Tipos de materiales reconocidos por WARM
Latas de aluminio Césped Papel de oficina
Lingotes de aluminio Polietileno de alta densidad Computadores personales
Concreto asfáltico Polietileno de baja densidad Politereftalato de etileno
Tejas de asfalto Hojas (de plantas) Celulares - tabletas
Ramas de árboles Polietileno líneal de baja densidad Ácido polilàctico
Alfombras Papel de revistas Polipropileno
Ladrillos de arcilla Cartón de densidad media Poliestireno
Concreto Metales mezclados Policloruro de vinilo
Cables de cobre RSM mezclados Recipientes de acero
Cartón corrugado Orgánicos mezclados Libros de texto
Listones de madera Papel mezclado (general) Llantas
Drywall Papel mezclado (oficinas) Baldosas de vinilo
Aislantes de fibra de vidrio Papel mezclado (residencial) Pisos de madera
Cenizas Plástico mezclado Residuos de poda de jardín
Residuos de comida Reciclables mezclados
Vidrio Papel periódico
En síntesis, WARM permite comparar las emisiones resultantes de un material o una mezcla de materiales en una línea base de manejo de residuos, con un camino alternativo de gestión; esto, con el fin de proveer resultados comparables para los tomadores de decisiones. Por ejemplo, WARM puede calcular las implicaciones en términos de GEIs de disponer 10 toneladas de papel en un relleno o de reciclarlo.
Evidentemente, entre más detallado sea un inventario de los materiales dentro de un flujo de residuos municipales (identificado a través de monitoreos periódicos de composición de residuos, tanto en la fuente como en la mezcla que llega a rellenos sanitarios), más acertada será la comparación entre las alternativas de gestión de residuos sólidos municipales. Conceptualmente, la fórmula general para calcular las emisiones de GEIs para cada escenario de gestión de residuos en WARM, es la siguiente: Enet = Emp - (CS + Ee) En donde: Enet = emisiones netas de GEIs; Emp = emisiones durante la manufactura de materias primas; CS = incremento en los sumideros de carbono (i.e., carbon stocks); Ee = emisiones evitadas en las instalaciones productivas en dónde se procesan las materias primas Esta ecuación debe ser solo considerada en el contexto de una comparación de dos escenarios de gestión de residuos, tendiente a identificar aquella que implica menores emisiones de GEI. Las siguientes consideraciones influyen en el cálculo de las emisiones netas:
• A través de la reducción en la fuente (por ejemplo, usando menos material en la manufactura de contenedores de bebidas), son evitadas emisiones de GEI a lo largo del ciclo de vida. Adicionalmente, cuando productos como el papel producidos en menor escala aumentan los sumideros de carbono en los troncos de los árboles que no son talados.
• A través del reciclaje, las emisiones de GEI derivadas de la obtención de los mismos materiales a partir fuentes vírgenes (petróleo o biomasa vegetal, por ejemplo) son evitadas. En la mayoría de los casos, esta reducción se debe a que la energía demandada para procesar material reciclable es menor que aquella invertida en el procesamiento de materias primas.
• El compostaje, con la aplicación de este compost en los suelos, deriva en un incremento de los sumideros de carbono.
• La disposición en rellenos sanitarios implica tanto las emisiones de metano derivadas de la biodegradación como el almacenamiento biogénico de carbono. Si el metano es capturado y quemado para producir energía, esto implica un co-beneficio en términos de los combustibles fósiles que serían dejados de usar para este propósito.
• La combustión de residuos puede resultar en reducciones colaterales de emisiones si los residuos son quemados en infraestructuras de co-procesamiento o waste-to-energy.
Para mayor información acerca del desarrollo, el uso y las suposiciones de WARM, puede ser consultada la página http://www.epa.gov/climatechange/waste/calculators/Warm_home.html
Anexo 5. Resultados adicionales de la línea base de emisiones Tabla 9. Generación de aguas residuales 2010-2040
Aguas residuales Volumen generado (millones m3/año)
2010 2040 Municipales 2,200 2,900 Industriales 42 150
Tabla 10. Proyección de la participación de las diferentes categorías en las emisiones 2010 - 2040
Categoría 2010 2020 2030 2040 Aguas residuales industriales 16% 18% 25% 36% Aguas residuales municipales 3% 9% 14% 18% Aguas servidas humanas 10% 8% 7% 6% Residuos sólidos municipales 71% 64% 54% 39%
Figura 10. Emisiones generadas por aguas residuales industriales
0
2
4
6
8
10
12
2010 2020 2030 2040
Emis
ione
s CO
2-eq
(mill
ones
t/añ
o)
Aceite de palma Producción de papelProductos lecheros Fabricación y refinación de azúcarCerveza y malta
Anexo 6. Revisión de literatura sobre opciones de mitigación para el sector residuos Múltiples experiencias internacionales exitosas han demostrado la factibilidad técnica y financiera de la aplicación de medidas de mitigación de GEI en el sector residuos. El IPCC (2007) clasifica dichas opciones de la siguiente forma: 1) reciclaje y minimización en la generación de residuos, 2) incineración de residuos con recuperación de energía, 3) recuperación del metano producido en rellenos sanitarios y plantas de tratamiento de aguas residuales, 4) compostaje de residuos orgánicos, 5) tratamiento controlado de aguas residuales y 6) uso de biofiltros y biocubiertas en rellenos sanitarios para optimizar la oxidación de metano8. En cuanto a los residuos sólidos, el enfoque del manejo integrado refleja la necesidad de aproximarse al problema considerando la jerarquía de reducir, reusar, reciclar y recuperar, y como última opción disponer (Figura 11). Esta jerarquía es consistente con el objetivo de reducir emisiones de gases efecto invernadero.
Figura 11. Enfoque del manejo integrado de los residuos sólidos
Fuente: elaborado a partir de (World Bank, 2012) El enfoque de manejo integrado de los residuos sólidos se basa en tres principios: 1) equidad en el acceso a la gestión de los residuos, sustentado en la salud pública; 2) efectividad del sistema para recolectar la basura, maximizar beneficios, minimizar costos y optimizar el uso de los recursos; y 3) sostenibilidad del sistema desde diferentes perspectivas (ambiental, social, económica, financiera, institucional y política) (World Bank, 2012). La siguiente figura resume las posibilidades existentes para valorizar los flujos de residuos. Los esquemas de gestión integral son, sin duda, una oportunidad estratégica que pueden agruparse en plantas de
8 Se espera que este tipo de tecnologías estén disponibles en el mercado antes del 2030.
Disponer
Desviar
Relleno sanitario
Recuperar energía Incineración
Botadero controlado Opción menos preferida
Recuperar (digestor, compostaje)
Reducir
Opción preferida
Reusar
Reciclar
aprovechamiento regionales que valoricen los residuos sólidos municipales y eviten que sean enviados a sitios de disposición final.
1 Vale la pena resaltar que si bien ésta es una alternativa viable, no es óptima desde el punto de vista del aprovechamiento de los residuos. Para maximizar el aprovechamiento y obtener una mejor calidad de los productos, es un requisito contar con esquemas de minimización de residuos, separación en la fuente y recolección selectiva. Figura 12. Diagrama de flujo de proceso de aprovechamiento de Residuos Sólidos.
Fuente: elaboración a partir de (Lund, 2001)
Por su parte el manejo integrado de las aguas urbanas está basado en un enfoque más amplio, el cual incluye las siguientes etapas y factores: generación y composición, recolección, tratamiento (incluyendo el de los lodos que se generan), vertimiento y reuso. • Revisión de casos internacionales
A continuación se expondrán algunas experiencias internacionales acerca de las acciones de mitigación más promisorias. Gestión integral a través de separación en la fuente y minimización de residuos en rellenos. Es indudable que los esquemas de gestión integral de residuos (tanto sólidos como líquidos) deben erguirse como los
Generación de residuos sólidos
¿Hay esquemas de separación en la fuente?
Sí No
Recolección selectiva
¿Existen plantas de aprovechamiento?
Recolección conjunta
Sí
No aprovechable Aprovechable
Centro de separación y acopio1
Relleno sanitario
Tratamiento biológico Orgánicos
Tratamiento térmico Combustibles
Clasificación, transformación y embalaje Reciclables
Reincorporación al ciclo económico Comercialización y uso
No
No aprovechable
instrumentos a través de los cuáles se minimice la emisión de GEI en el sector. Existen muchos casos exitosos a nivel internacional, especialmente en los países desarrollados, que ponen en evidencia que la disminución de la cantidad de residuos enviados a un relleno sanitario es el objetivo que debe perseguirse en el mediano y largo plazo.
Una de las ciudades que cuenta con un modelo de gestión integral ambicioso e innovador es Barcelona, quién se embarcó en un ambicioso plan de inversión de 2,000 millones de euros ejecutables entre el 2009 y el 2017. Esta ciudad tiene como objetivo aprovechar el máximo de materiales recuperables que puedan volver al ciclo productivo, con el consiguiente ahorro de energía y materias primas que ello supone, y tratar todos los residuos antes de que lleguen a su destino final. Para ello, el gobierno municipal se ha enfocado en las siguientes acciones: 1) Hacer especial hincapié en el fomento de la recolección selectiva, a través del despliegue en toda la ciudad de 27,000 contenedores diferenciados para cada una de las cinco fracciones de residuos que actualmente son recolectados: papel-cartón, vidrio, envases, materia orgánica y el resto. De esta forma, se logró tener un punto de reciclaje por cada 500 habitantes y la ciudad está cerca de alcanzar su meta de recoger selectivamente el 50% de los residuos generados en la ciudad. 2) Efectuar grandes inversiones en plantas especializadas de tratamiento. Hoy en día, el área metropolitana de Barcelona cuenta con un total de 16 instalaciones para el tratamiento de los residuos domésticos. Las instalaciones están pensadas para alcanzar los objetivos de recuperación de hasta el 60% de los residuos y la destinación de tan sólo un 40% a rellenos o incineración con recuperación de energía. Uso de vehículos impulsados por tecnologías alternativas. A pesar de que el potencial de mitigación de acciones como el reemplazo de vehículos diesel por otras tecnologías menos contaminantes es bajo, hoy en día varias ciudades de países desarrollados (especialmente europeos) han empezado a usar vehículos de recolección con tecnologías híbridas así como camiones impulsados con gas natural. Los bajos volúmenes de producción de estas tecnologías hacen que hoy en día sean muy costosas en comparación con los vehículos de recolección tradicionales (costos de inversión 30% mayores), pero el impacto directo sobre la calidad de vida de zonas urbanas densas, como los centros históricos o administrativos, ha hecho que varios operadores decidan asumir estas onerosas inversiones. En este sentido, la disminución notable en las emisiones de ruido se ha convertido en uno de los cobeneficios más deseados. En el caso particular de los camiones híbridos mostrados en la Figura 6, estos vehículos están equipados con un motor diésel de seis cilindros en línea, que cumple la normativa de emisiones Euro5, y llevan integrados un motor eléctrico que funciona a bajas velocidades y como apoyo del propulsor principal. Volvo afirma que la reducción efectiva de emisiones de CO2 está entre un 15% y un 20% en comparación con un modelo similar no híbrido, debido a una disminución notable en el consumo de combustible diesel. Esto se logra gracias a la recuperación de la energía de frenado en las baterías eléctricas con las que vienen equipados. Esta energía es usada a bajas velocidades y alta demanda de torque. En Estados Unidos, por ejemplo, algunas ciudades como Miami y Hialeah (La Florida) han decido embarcarse en la compra de vehículos con estas características y han declarado ahorros cercanos a los 8,000 galones anuales de ACPM por camión recolector.
Figura 13. Camión hibrido comercializado por Volvo operados en Londres y Paris
Aprovechamiento de biogás. Teniendo en cuenta que la mayor fuente de GEI del sector es la producción de biogás en rellenos sanitarios, es imprescindible evaluar las alternativas de aprovechamiento de este energético. A continuación se reseñan las distintas alternativas de uso, con algunos estudios de caso exitosos. Generación eléctrica con biogás: gracias a que el biogás puede llegar a contener porcentajes de metano importantes en su composición (40 - 60%), una de las alternativas de uso que presenta este recurso es como energético para la generación eléctrica bien sea con el fin de suplir las necesidades energéticas in situ o para la red de distribución nacional. Para esto, además de la infraestructura necesaria para la captación y tratamiento primario del biogás, es necesario realizar la compra, instalación y mantenimiento de un generador que bien puede ser un motor de combustión interna, una turbina de gas, una microturbina, o motores pequeños. La elección entre cada una de estas tecnologías depende del tamaño del proyecto y de los equipos, los cuales a su vez dependen del flujo máximo, mínimo, o promedio de biogás, teniendo en cuenta que la producción puede ser altamente variable. Por costos, podría ser mejor modelar el proyecto de acuerdo a la producción mínima de biogás, sin embargo esta decisión depende directamente de la curva de producción de gas esperada. Es necesario también tener en cuenta si habría algún tipo de requerimiento de producción mínima según la normatividad vigente.
Para proyectos de 1 MW o menos, la tecnología óptima a aplicar resultan ser las microturbinas y los motores pequeños de combustión interna. Por otro lado, para proyectos de 800kW o más, los motores grandes de combustión interna resultan adecuados aunque un poco más costos. Por último, para proyectos de 3 MW o más, la mejor tecnología a utilizar son las turbinas de gas. Cada una de estas opciones involucra un costo típico de capital y unos costos típicos anuales de operación y mantenimiento. En la Tabla 11 se muestran los costos típicos de un proyecto de generación eléctrica según las diferentes tecnologías disponibles.
Tabla 11. Tecnologías más usuales para generación eléctrica en rellenos
Tipo de tecnología Unidades Tipo de costo
Vida útil Tamaño óptimo del proyecto
Fuente Inversión O&M
Motor de combustión interna grande
USD/kWh 1700 180 15 > 0,8 MW EPA, 2009
Motor de combustión interna pequeño
USD/kWh 2300 210 15 < 1 MW EPA, 2009
Turbina de gas USD/kWh 1400 130 10 > 3 MW EPA, 2009
Microturbina USD/kWh 5500 380 5 < 1 MW EPA, 2009
Sistema de captura m USD/ha 70 - 120 NA 25 40 acres SCS, 2007
Generación eléctrica para venta a la red de distribución: el potencial energético del biogás depende de su contenido de metano el cual es, en promedio, del 50%; por su parte, la cantidad de biogás producida y recuperada en los rellenos sanitarios más grandes del país permitiría una generación eléctrica de poco más de los 20 MW en cada uno de ellos. Hoy en día las mayores barreras se perciben en los costos de inteconexión, y en las condiciones técnicas y regulatorias para poder vender energía a la red. Como experiencia internacional en el área de generación eléctrica para la venta a la red de distribución encontramos el caso del relleno sanitario Ox Mountain ubicado en Half Moon Bay, California (EEUU) con aproximadamente 9.13 millones de toneladas de residuos en el lugar hasta el 2001. En este proyecto se generan 11,4 MW a través de seis motores GE Jenbacher JGS 616 GS-LL de combustión interna y los usuarios finales son los habitantes de las ciudades de Palo Alto y Alameda. Entre los beneficios ambientales que presenta este proyecto se encuentran: disminución de emisiones de carbono equivalentes a las emisiones anuales de gases de efecto invernadero de 10,000 vehículos de pasajeros (EPA, Proyect Profile: Ox Mountain Landfill Gas Electricity Project ).
Figura 14. Motores de combustión interna GE Jenbacher JGS 616 GS-LL
Fuente: (International Power Engineering)
Generación eléctrica para consumo doméstico: como solución a este tipo de obstáculos, podría estudiarse la generación eléctrica por medio de turbinas de biogás en el marco de la generación distribuida, es decir, en la generación localizada en o cerca del lugar de consumo pudiendo estar conectada a la red o aislada. La referencia más cercana en cuanto a esta alternativa es el uso in situ. Un buen ejemplo de esto es el relleno Arlington, ubicado en Arlington, Texas (EEUU) con aproximadamente 14 millones de toneladas
de desechos en el lugar hasta el 2001. En este proyecto se generan 5 MW a través de dos turbinas de gas Solar Taurus 60 con recuperación de calor, los cuales son consumidos por la planta de tratamiento de aguas residuales de Fort Worth en el mismo lugar. Una característica interesante de este proyecto es que los generadores con turbinas de gas pueden quemar dos tipos de biogás: el producido por el relleno y el producido por las aguas residuales. Adicionalmente, entre los beneficios ambientales de este proyecto se encuentran: Disminución en GEI de un orden equivalente a las emisiones anuales de gases de efecto invernadero de 40,700 vehículos de pasajeros (EPA, Proyect Profile: Village Creek Wastewater Treatment Plant).
Figura 15. Turbina de Gas Solar Taurus 60
Fuente: (TURBINES, 2012)
Energético sustituto industrial: gracias al poder calorífico que este recurso presenta, otra de las alternativas de uso del biogás es como energético sustituto industrial. En la actualidad, la mayor parte de la industria con requerimientos energéticos térmicos hace uso del carbón por su bajo costo y su amplia oferta en el país. Sin embargo, el biogás también presenta características caloríficas que permiten su uso para producir energía térmica y, bajo las condiciones adecuadas, a un precio razonable. Para el uso directo del biogás es necesario un tratamiento secundario que dependerá del uso específico que se le quiera dar y un gasoducto como sistema de transporte de manera que el energético pueda ser entregado eficientemente a la industria que lo requiere. De la misma manera, resultará necesario hacer modificaciones menores a los equipos de las industrias cuyos costos por lo general son ampliamente excedidos por los beneficios. Tabla 12. Costos típicos para tratamiento y conducción de biogás
Componente Costo de Capital típico Costos anuales de O&M Compresión y tratamiento 960 USD/scfm 90 USD/scfm
Gasoducto y manejo de condensados
330,000 USD/milla despreciable
Fuente: (EPA, Project Development Handbook)
Como experiencia en esta alternativa de uso, está el caso del relleno Yancey-Mitchell ubicado en Sugar Grove, Carolina del Norte (EEUU) con 385,000 toneladas dispuestas de residuos hasta 1994 y un flujo de biogás de 37.5 pies cúbicos por minuto. El usuario final es el centro de energía renovable EnergyXchange para el sector de cerámicas para calderas y hornos. Este proyecto ha significado un ahorro de más de 1 millón de dólares para los artistas, y en materia ambiental ha traído beneficios como la reducción de GEI equivalente a las emisiones anuales de gases de efecto invernadero de 800 vehículos de pasajeros.
Otro caso de estudio que vale la pena mencionar es el del relleno sanitario Doña Juana, ubicado en Bogotá, pues cuenta con un mercado potencial para uso de biogás del sector ladrillero ubicado en las zonas aledañas de Usme y Mochuelo. Esta industria actualmente hace uso de hornos tipo Hoffman, Túnel, y Colmena para el proceso de cocción, en su gran mayoría alimentados por carbón. Existen más de 30 ladrilleras en conjunto de ambas zonas cuyo consumo de carbón se estima alrededor de 4500 ton/mes, y quienes han mostrado ya interés por el biogás como energético sustituto al carbón.
Figura 16. Calderas y Hornos de cemento
Gas natural vehicular: otra de las alternativas de uso que se ha explorado para el biogás es como combustible para propulsión de vehículos. Cabe resaltar que esta alternativa requiere un mayor nivel de tratamiento y refinamiento del biogás, pues los carros con propulsión por biogás requieren 95% de metano o más. Sin embargo, esta alternativa puede resultar viable y no se descarta, puesto que los precios de los sustitutos dan lugar a un mercado competitivo. De esta manera, el uso que se le daría a este biogás mejorado sería el mismo al que se le da al gas natural vehicular. Existen tres métodos para remover el dióxido de carbono del biogás comercialmente usados: separación por membrana, tamiz molecular, y limpieza de aminas. Adicionalmente, el mejor método para reducir el nivel de oxígeno y nitrógeno del biogás es el de diseñar y operar el sistema de colección de biogás adecuadamente, puesto que la causa primaria de la presencia de oxígeno y nitrógeno en el biogás es la intrusión de aire. De manera que una de las formas de reducir los costos de tratamiento del biogás a GNV es mejorando el sistema de captura del mismo. En otros términos, el costo de producción de gas con alto poder calorífico para combustión en automóviles oscila entre $1.25 y $1.5 millones del dólares del 2007 por cada millón de pies cúbicos por día de aprovechamiento instalados (EPA, Project development handbook).
Tabla 13. Costos de operación de plantas de conversión de biogás a GNV
Entrada de biogás (scfm)
Tamaño de la planta (GGE/día)
Costo (USD/GGE)
250 1,000 1.40 500 2,000 1.13
1,250 5,000 0.91 2,500 10,000 0.82 5,000 20,000 0.68
GGE: galón de gasolina equivalente, de acuerdo con el contenido energético en BTUs Fuente: (EPA, Project Development Handbook)
Como caso de estudio del uso del biogás como combustible para vehículo encontramos el relleno sanitario Altamont, ubicado en Livermore, California (EEUU) con 36.8 millones de toneladas de residuos dispuestos hasta 2004, con un aprovechamiento de 2,500 pies cúbicos por minuto de biogás para la producción de GLP como combustible alternativo de transporte. Cada día la planta procesa 3 millones de pies cúbicos de biogás produciendo 13,000 galones de gas licuado de petróleo (GLP) con la capacidad de abastecer 300 camiones de basura. Finalmente, como beneficios ambientales se tiene una reducción de GEI equivalente a las emisiones anuales de gases de efecto invernadero de 8,400 vehículos de pasajeros. De acuerdo con el Landfill Gas Project Development Handbook (EPA, Project Development Handbook) un camión de basura típico en una ciudad norteamericana consume aproximadamente 100 litros de combustible por cada 100 km de recorrido puesto que tiene que estar deteniéndose y arrancando constantemente. Teniendo en cuenta que por cada pie cúbico por minuto recuperado de biogás se pueden producir 4 galones de gasolina equivalentes de GLP, y tomando como referencia el caso de estudio del Relleno Santiario Doña Juana, en donde la recuperación de biogás predicha para el año 2013 es de 6,200 scfm, en este escenario de referencia se podrían llegar a abastecer aproximadamente 900 camiones de basura diarios asumiendo que los recorridos de los mismos son de aproximadamente 100 km.
Figura 17. Camión recolector impulsado por biogás, Altamont California
Fuente: www.wm.com
Gas natural domiciliario: esta alternativa de uso es similar a la de GNV, con la diferencia que el gas natural domiciliario requiere niveles de 98% de metano o más, por lo cual el costo de tratamiento es mayor. Adicionalmente, para los costos de tubería habría que evaluar si es necesaria la construcción de un gasoducto en el lugar o si se puede hacer uso de alguno existente pagando la tarifa de transporte. Estos costos dependen directamente de las características del proyecto y de la ubicación del relleno sanitario. Como ejemplo de esta alternativa, encontramos el caso de del relleno Oak Grove ubicado en Winder, Georgia (EEUU) con 11.7 millones de toneladas de desechos dispuestos a 2006. Este proyecto produce un flujo de biogás de 2,400 pies cúbicos por minuto con el fin de refinarlo para luego ser inyectado a dos de las líneas de gas natural locales a cargo de la empresa proveedora del servicio de gas en Georgia (MGAG) para distribución a consumidores residenciales y comerciales. El proyecto produce suficiente gas refinado para proporcionar calefacción a más de 8,000 hogares. Adicionalmente, entre los beneficios ambientales se tiene una reducción de GEI equivalente a las emisiones anuales de gases de efecto invernadero de 5,700 vehículos de pasajeros.
Figura 18. Planta de refinación de biogás en el relleno Oak Grove
Fuente: (EPA, Project Development Handbook)
Anexo 7. Medidas de mitigación propuestas por los expertos para el contexto nacional − Instalación de parques de aprovechamiento que integren: a) tratamientos mecánico - biológico para
generación de compost, b) procesos de beneficio y embalaje de residuos reciclables, y c) producción de combustible derivado de residuos (Refuse derived fuel)
• Recolección selectiva de materiales • Uso de estaciones de transferencia con aprovechamiento • Formalización empresarial de recicladores • Cambio en la estructura tarifaria de aseo • Formación de mercados para la fracción valorizable de los residuos • Optimización de las plantas de aprovechamiento existentes en el país
− Minimización de residuos enviados a rellenos
• Ampliación de políticas de responsabilidad extendida al productor • Separación en la fuente, incluyendo a la industrias
− Aumentar el reciclaje
• Alianzas público-privadas con sector industrial para compra de materiales reciclables
− Aprovechamiento energético de residuos en industria (v.g., generación de energía, coprocesamiento) • Alianzas público-privadas con industria para compra y procesamiento de materiales
susceptibles de ser aprovechados como energéticos − Aprovechamiento de desechos orgánicos
• Recolección selectiva de residuos • Producción de compost que cumpla con estándares de mercados • Alianzas con agroindustria para crear demanda de compost • Promoción del uso de compost (v.g., mejoramiento de tierras urbanas y paisajismo,
agricultura rural y urbana) − Compostaje con lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales
• Tratamiento descentralizado de aguas residuales • Inversiones locales en plantas de tratamiento anaerobias
− Aprovechamiento del biogás
• Gas natural vehicular • Redes de distribución domiciliaria • Industrias • Generación eléctrica: permitir la operación de plantas de generación eléctrica como
generación distribuida − Obligatoriedad de captura y quema el biogás generado en los rellenos y en las plantas de aguas
residuales, cuando no exista otra opción de aprovechamiento − Modos más eficientes para la recolección y transporte de los residuos sólidos
• Recolección no motorizada de residuos en zonas de alta densidad urbana o en zonas de conservación histórica
• Transporte de residuos en vehículos menos carbono-intensivos (v.g., híbridos)
Anexo 8. Supuestos y parámetros utilizados en el análisis de las medidas de mitigación A continuación se presentan los supuestos y parámetros utilizados para realizar el análisis de costo efectividad de las opciones de mitigación y se presentan algunos resultados adicionales. Hacen parte de la estrategia de aprovechamiento de residuos sólidos tres opciones: reciclaje, combustión y compostaje. Para esta medida, de acuerdo con la composición típica de los residuos en el país, se estimó que al menos un 30% de los residuos generados puedes ser aprovechado, según la siguiente distribución en las opciones ya mencionadas:
La base que se tomó para el análisis de estas opciones, que en masa corresponde al 50% de los residuos totales generados entre el 2010 y el 2040, está conformado según como se muestra a continuación: Tabla 14. Composición de los residuos de las medidas reciclaje, combustión y compostaje
Composición Residuos comida 30% Residuos jardín 4% Plásticos 8% Papel 5% Madera 1% Vidrio <1% Metales <1% Ladrillos <1% Concreto <1% Asfalto <1% Las medidas de reciclaje, compostaje y aprovechamiento energético (incineración y coprocesamiento), están aplicadas sobre diferentes porciones de los residuos. Estas medidas no son excluyentes entre sí.
Residuos sólidos urbanos aprovechables según su
composición: 30%
Reciclaje: 5%
Combustión: 15%
Compostaje: 10%
Tabla 15. Reciclaje
Reciclaje
Año de inicio 2015 Supuestos sobre costos
− Los costos se estimaron de acuerdo con los valores que se presentan en un estudio desarrollado para Colombia (Center for Clean Air Policy & SCS Engineers, 2013). De este se tomaron los siguientes valores para la estimación de costos:
− El costo de inversión para una planta es en promedio 20,000 USD por cada tonelada diaria que procese. Los costos anuales de operación y mantenimiento son el 20% de la inversión inicial. El costo medio de disponer una tonelada en relleno sanitario es de alrededor de 11 USD y el costo por transportar el material reciclado es de alrededor de 5 USD/tonelada.
− Se utilizó un costo promedio de venta de los materiales reciclados de 100 USD/tonelada. Es un valor conservador considerando el costo local de venta de materiales reciclados (vidrio, papel y plástico).
− No se consideró en los costos el ahorro en energía por reciclar un material en lugar de producirlo desde material virgen.
Descripción − La medida se estimó tomando como base el 50% de los residuos generados en el país. De esta cantidad, considerando la composición típica de los residuos en Colombia, se estimó la cantidad de residuos caracterizados como aptos para ser reciclados (madera, papel, metal, plástico, concreto, asfalto y concreto).
− Con el modelo WARM de la EPA (EPA, 2013) se estimó el cambio en las emisiones por reducir la proporción de residuos que se dispone en rellenos. El modelo calcula el requerimiento energético asociado al proceso de reciclaje de los materiales y las emisiones que se derivan de dicho proceso (Anexo 4).
Alcance de la medida − Esta medida se estimó considerando un 5% de los residuos como material que puede ser reciclado. Este es un valor conservador, ya que el cálculo se hizo sobre una base que solo corresponde al 50% de los residuos totales generados durante el periodo 2010-2040.
Tabla 16. Aprovechamiento energético de los residuos
Aprovechamiento energéticos de los residuos
Año de inicio 2015 Supuestos sobre costos
− Los costos se estimaron de acuerdo con los valores que se presentan en un estudio desarrollado para Colombia (Center for Clean Air Policy & SCS Engineers, 2013). De este se tomaron los siguientes valores para la estimación de costos:
− El costo de inversión para una planta es en promedio 34,000 USD por cada tonelada diaria que procese. Los costos anuales de operación y mantenimiento son el 16% de la inversión inicial. El costo medio de disponer una tonelada en relleno sanitario es de alrededor de 11 USD y el costo por transportar el material producido (energético) es de alrededor de 5 USD/tonelada.
− No se consideró en los costos el ahorro en los energéticos que se sustituyen por utilizar los residuos procesados como energético. Esto mejoraría la viabilidad financiera de implementar esta opción.
Descripción − Esta medida consiste en la producción de material combustible a partir de residuos sólidos municipales con alto contenido energético (madera, restos de comida, residuos de jardín, papel, plástico, asfalto).
− La medida se estimó tomando como base el 50% de los residuos generados en el país.
− El modelo WARM considera como parte de esta opción diferentes usos de los residuos con fines energéticos (v.g., incineración, coprocesamiento).
− Incluye el consumo de energía necesario para la recolección y procesamiento de los residuos, para obtener mezclas con características específicas y uniformes.
− WARM incluye las emisiones relacionadas con el transporte de los residuos y del producto final obtenido.
− El modelo considera la reducción en emisiones por reducir la proporción de residuos que se dispone en rellenos.
Alcance de la medida − Esta medida se estimó considerando un 15% de los residuos como material que puede ser utilizado en coprocesamiento. Este es un valor conservador, ya que el cálculo se hizo sobre una base que corresponde solo al 50% de los residuos totales generados durante el periodo 2010-2040.
Tabla 17. Compostaje
Compostaje
Año de inicio 2015 Supuestos sobre costos
− Los costos se estimaron de acuerdo con los valores que se presentan en un estudio desarrollado para Colombia (Center for Clean Air Policy & SCS Engineers, 2013). De este se tomaron los siguientes valores para la estimación de costos:
− El costo de inversión para una planta es en promedio 16,000 USD por cada tonelada diaria que procese. Los costos anuales de operación y mantenimiento son el 25% de la inversión inicial. El costo medio de disponer una tonelada en relleno sanitario es de alrededor de 11 USD y el costo por transportar el material producido (compost) es de alrededor de 5 USD/tonelada.
− No se consideró en los costos la ganancia por la venta del compost. − No se consideraron en los costos posibles ahorros por reducir los requerimientos en
fertilizantes químicos. Estos dos últimos costos, podrían disminuir el costo total de la tonelada de CO2 reducida con la aplicación de esta opción.
Descripción − Esta medida consiste en el compostaje de la fracción orgánica de los residuos con contenidos altos y homogéneos de materia orgánica putrescible (restos de poda y comida).
− La medida se estimó tomando como base el 50% de los residuos generados en el país. Para esta medida se tuvo en cuenta la cantidad de residuos caracterizados como aptos para hacer compost según la composición típica de los residuos en Colombia.
− Con el modelo WARM de la EPA se estimó el cambio en las emisiones por reducir la proporción de residuos que se dispone en rellenos y las asociadas al compostaje de la proporción que no se dispone en rellenos. El modelo WARM calcula el requerimiento energético asociado al proceso de compostaje de los materiales y las emisiones que se derivan de dicho proceso (Anexo 4). En el cambio de emisiones por implementar la medida no se considera el efecto del uso final. Por lo tanto la diferencia en emisiones entre el escenario de línea base y el escenario con aplicación de la medida no depende del uso que se le de al compost producido.
Alcance de la medida − Esta medida se estimó considerando un 10% de los residuos como material que puede ser utilizado en compostaje. Este es un valor conservador, ya que el cálculo se hizo sobre una base que solo considera el 50% de los residuos totales generados durante el periodo 2010-2040.
Tabla 18. Generación eléctrica con biogás de aguas residuales municipales
Generación eléctrica con biogás de aguas residuales municipales
Año de inicio 2014 Supuestos sobre costos
− Se parte del supuesto de tratamiento en lagunas anaeróbicas, por lo tanto los costos de inversión incluyen el mejoramiento y cobertura de dichas lagunas, y la instalación de sistemas de monitoreo. Los costos se escalaron a partir los valores reportados en el proyecto MDL de Fedepalma (UNFCCC, 2009).
− La generación se hace con microturbinas. Esta se considera una tecnología óptima para proyectos menores a 1 MW (EPA, 2009).
− Se supusieron costos estándar por unidad de energía generada: 5,500USD/kWh para inversión y 380 USD/kWh de operación (EPA, 2013). Los costos de sistema de captura se estimaron suponiendo un costo de 100,000 USD/hectárea.
− En el costo se consideró una ganancia por la venta de la energía generada, suponiendo que no existen barreras regulatorias ni económicas para hacerlo.
Descripción − Esta medida consiste en la captura del biogás generado en el tratamiento anaerobio de aguas residuales de origen municipal y su posterior aprovechamiento en generación eléctrica. La medida inicia en el año 2014 con la captura del 25% del biogás generado en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales. La cobertura aumenta gradualmente hasta el 75% en el año 2040.
− Únicamente se consideraron las emisiones que se reducen por aprovechar el biogás, no se incluyeron las emisiones derivadas de la posible sustitución de energía por la electricidad generada con biogás.
Tabla 19. Generación eléctrica con biogás de aguas residuales industriales
Generación eléctrica con biogás de aguas residuales industriales
Año de inicio 2014 Supuestos sobre costos
− Se parte del supuesto de tratamiento en lagunas anaeróbicas, por lo tanto los costos de inversión incluyen el mejoramiento y cobertura de dichas lagunas, y la instalación de sistemas de monitoreo. Los costos se escalaron a partir los valores reportados en el proyecto MDL de Fedepalma (UNFCCC, 2009).
− La generación se hace con microturbinas. Esta se considera una tecnología óptima para proyectos menores a 1 MW (EPA, 2009).
− Se supusieron costos estándar por unidad de energía generada: 5,500USD/kWh para inversión y 380 USD/kWh de operación (EPA, 2013). Los costos de sistema de captura se estimaron suponiendo un costo de 100,000 USD/hectárea.
− En el costo se consideró una ganancia por la venta de la energía generada, suponiendo que no existen barreras regulatorias ni económicas para hacerlo.
Descripción − Esta medida consiste en la captura y quema del metano generado por el tratamiento anaerobio de aguas residuales de origen industrial. La medida inicia en el año 2014 con la captura del 10% del biogás generado en plantas de tratamiento de aguas residuales industriales. La cobertura de la medida aumenta gradualmente hasta lograr el 85% al final del periodo de análisis.
− Únicamente se consideraron las emisiones que se reducen por aprovechar el biogás, no se incluyeron las emisiones derivadas de la posible sustitución de energía por la electricidad generada con biogás.
Tabla 20. Camiones de recolección híbridos
Camiones de recolección híbridos
Año de inicio 2015 Supuestos sobre costos
− Se supuso para los vehículos híbridos (electricidad-diesel) un costo adicional de adquisición de 30% respecto al de los vehículos de recolección convencionales. Los híbridos representan ahorros del 4% en operación y mantenimiento (excluyendo el del consumo de combustible) y una mejora del 27% en el rendimiento.
− Se usó un valor promedio de capacidad anual de carga de los vehículos recolectores de 4,800 toneladas de residuos. Esta información fue suministrada por empresas locales de transporte de residuos.
Descripción − Se propone que a partir del 2015 el 30% de los vehículos de recolección en zonas con más de 500,000 habitantes sean sustituidos por vehículos híbridos.
Anexo 9. Supuestos y parámetros utilizados en el análisis de medidas adicionales Las medidas que se describen a continuación son adicionales. Estas no hacen parte de la MACC. Tabla 21. Quema en tea del biogás recuperado en todos los rellenos sanitarios
Quema en tea del biogás recuperado en todos los rellenos sanitarios Año de inicio 2015 Supuestos sobre costos
− A partir de costos reales de proyectos de quema en tea en rellenos en el país, registrados en los documentos de UNFCCC sobre el mecanismo de desarrollo limpio, se estimaron los siguientes valores promedio con los cuales se evaluó la medida:
o Se utilizó un costo promedio de inversión de 1,700 USD/scfm. o Los costos de operación y mantenimiento son de 160 USD/scfm. o Los costos de capital varían de acuerdo a los requerimientos de cada sitio en
particular, para evaluar la medida se supusieron costos estándar por unidad de biogás capturado (en scfm).
Descripción − Se supuso que la quema se haría en todos los rellenos del país. Alcance de la medida − La meta de la medida es que para el año 2040 el 90% del biogás generado en todos
los rellenos sanitarios sea quemado en tea, la medida inicia con el 25% en el año 2014 y aumenta gradualmente.
Tabla 22. Quema en tea del biogás recuperado en rellenos sanitarios pequeños
Quema en tea del biogás recuperado en rellenos sanitarios pequeños
Año de inicio 2015 Supuestos sobre costos
− A partir de costos reales de proyectos de quema en tea en rellenos en el país, registrados en los documentos de UNFCCC sobre el mecanismo de desarrollo limpio, se estimaron los siguientes valores promedio con los cuales se evaluó la medida:
o Se utilizó un costo promedio de inversión de 1,700 USD/scfm. o Los costos de operación y mantenimiento son de 160 USD/scfm.
− Los costos de capital varían de acuerdo a los requerimientos de cada sitio en particular, para evaluar la medida se supusieron costos estándar por unidad de biogás capturado (en scfm).
Descripción − Esta medida se aplica en los rellenos que al inicio del periodo de análisis reciben menos de 100,000 toneladas de residuos al año. Son cerca de 180 rellenos en los cuales se dispone el 15% de los residuos sólidos municipales.
Alcance de la medida − La meta de la medida es que para el año 2040 el 90% del biogás generado en todos los rellenos sanitarios sea quemado en tea, la medida inicia con el 25% en el año 2014 y aumenta gradualmente.
Tabla 23. Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios grandes
Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios grandes
Año de inicio 2014 Supuestos sobre costos
− Para estos cálculos se tuvo en cuenta la producción de biogás de los 18 rellenos más grandes del país.
− La generación se hace con turbinas de gas. Esta tecnología es óptima para proyectos mayores a 3 MW (EPA, 2013).
− Se supusieron costos estándar por unidad de energía generada: 1,400 USD/kWh para inversión y 130 USD/kWh de operación y mantenimiento, de acuerdo con una recopilación de tecnologías realizada por la EPA (EPA, 2013).
− Para los costos del sistema de captura, se utilizó un costo de 100,000 USD/hectárea (EPA, 2013).
− En el costo se consideró la venta de la energía generada, suponiendo que no existen barreras regulatorias ni económicas para hacerlo.
Descripción − Todos aquellos rellenos que reciben más de 100,000 toneladas de residuos anuales implementarán sistemas de aprovechamiento energético. Son 18 rellenos en los que se dispone el 85% de los residuos generados.
− En la reducción de emisiones se consideró lo que se deja de emitir en el sector residuos por capturar una parte del biogás producido. No se consideró el cambio en emisiones por el uso final que se le dé a la electricidad. Esto podría aumentar el potencial de reducción de emisiones de GEI de la medida.
Alcance de la medida − La cobertura de sistema de captura irá aumentando gradualmente, inicia con el 25% en el año 2014 y llega hasta el 90% en el año 2040.
Tabla 24. Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios pequeños
Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios pequeños
Año de inicio 2014 Supuestos sobre costos
− Se supuso que se usarían micro-turbinas de gas, las cuales son aptas para proyectos pequeños (aún cuando los costos de adquisición son mucho mayores que otros motores de combustión interna para proyectos de más de 3MW, por ejemplo).
− Se supusieron costos estándar por unidad de energía generada: 5,500USD/kWh para inversión y 380 USD/kWh de operación (EPA, 2013). Los costos de sistema de captura se estimaron suponiendo un costo de 100,000 USD/hectárea.
− En el costo se consideró una ganancia por la venta de la energía generada, suponiendo que no existen barreras regulatorias ni económicas para hacerlo.
Descripción − Esta medida se aplica en los rellenos que al inicio del periodo de análisis reciben menos de 100,000 toneladas de residuos al año. Son cerca de 180 rellenos en los cuales se dispone el 15% de los residuos sólidos municipales.
Alcance de la medida − La cobertura de sistema de captura se ampliará del 25% en el 2014 al 90% en el 2040.
Tabla 25. Uso directo del biogás de rellenos sanitarios
Uso directo del biogás de rellenos sanitarios
Año de inicio 2014 Supuestos sobre costos
− Los cálculos se realizaron basados en costos estándar por unidad de biogás generado, siendo estos: 960 USD para inversión y 90 USD para operación y mantenimiento del sistema de tratamiento (EPA, 2013).
− Los costos de compresión y tratamiento son los necesarios para obtener una concentración hasta del 90% de gas natural.
− El costo promedio de tuberías y sistemas de condensado son de alrededor de 330,000 USD/milla (EPA, 2013).
Descripción − Solo fueron considerados aquellos rellenos que reciben más de 100,000 toneladas anuales de residuos, considerando un mínimo requerido en la producción de biogás para poder comercializarlo.
− La cobertura de sistema de captura se ampliará del 25% en el 2014 al 90% en el 2040.
− En esta medida se estimaron los costos de enriquecimiento del biogás (aumentar la concentración de metano por encima del 90%) para permitir que sea usado posteriormente en aplicaciones industriales o en redes de distribución domiciliaria.
− A pesar de que los costos y la viabilidad de estos proyectos dependen de la existencia de un comprador en las cercanías del relleno, se consideraron costos de instalación de tuberías de transporte para cubrir una distancia máxima de 15 kilómetros alrededor de los rellenos.
Anexo 10. Resultados complementarios del análisis de costo efectividad Resultados complementarios para algunas de las medidas que conforman la MACC del sector: − Generación eléctrica con biogás de aguas residuales municipales: con esta medida la capacidad de generación
inicia en 5 MW en el año 2014 y aumenta hasta 80 en el 2040. − Generación eléctrica con biogás de aguas residuales industriales: la capacidad de generación resultante inicia en
14 MW en el año 2014 y aumenta hasta 105 en el 2040. − Camiones de recolección híbridos: se genera un ahorro de alrededor de 50 millones de galones de diesel durante
el periodo 2015-2040.Al final del periodo habría alrededor de 530 camiones recolectores híbridos.
Anexo 11. Costo efectividad de medidas adicionales Resultados complementarios del análisis de las medidas que no hacen parte de la MACC del sector: Tabla 26. Resultados del análisis de costo efectividad de medidas adicionales
Medida de mitigación Reducción CO2-eq
(millones toneladas)
USD/t Costo total (millones
USD) Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios pequeños1 35 7.2 250
Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios grandes 88 1.7 150
Quema en tea del biogás recuperado en rellenos sanitarios pequeños 35 0.5 20
Quema en tea del biogás recuperado en todos los rellenos sanitarios 124 0.5 60
Uso directo del biogás de rellenos sanitarios 107 0.5 50 1 Pequeños rellenos: agrupa todos los rellenos sanitarios en los que se dispone menos de 100,000 toneladas de residuos al año. Estos son alrededor de 180 y en ellos se dispone el 15% de los residuos generados en el país. Grandes rellenos: rellenos sanitarios en los que se dispone más de 100,000 toneladas de residuos al año. Son 18 rellenos y en ellos se dispone el 85% de los residuos municipales generados. − Quema en tea del biogás recuperado en todos los rellenos sanitarios: la generación de biogás de este grupo inicia
en 50,000 scfm en el 2014 y llega a 78,000 en el 2040. El biogás capturado inicia en 13,000 scfm en 2014, y es de 70,000 scfm en 2040.
− Quema en tea del biogás recuperado en rellenos sanitarios pequeños: la generación de biogás de este grupo inicia en 16,000 scfm en el 2014 y llega a 27,000 en el 2040. El biogás capturado inicia en 4,000 scfm en 2014, y es de 24,000 scfm en 2040.
− Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios grandes: en el año de inicio de la medida la capacidad es de 28 MW. El 50% de la capacidad corresponde a los 3 rellenos de mayor tamaño. La máxima capacidad se logra en el año 2040 y es de alrededor de 140 MW.
− Generación eléctrica con biogás de rellenos sanitarios pequeños: en el año de inicio de la medida la capacidad total es de 12 MW (sumatoria de todos los rellenos). La máxima capacidad se logra en el año 2040 y es de alrededor de 75 MW. 3 MW es la capacidad máxima de generación de cada relleno individual.
− Uso directo del biogás de rellenos sanitarios: se tendría una disponibilidad de 80,000 mmBTU en el año de inicio. La disponibilidad aumenta gradualmente cada año, hasta más de 400,000 mmBTU al final del periodo de análisis. De la disponibilidad de gas en el año inicial, el 30% es aportado por el relleno Doña Juana de Bogotá. Al inicio de la medida la disponibilidad por relleno varía entre 1,300 mm BTU y 24,000 mm BTU. En el año 2040 la disponibilidad por relleno está entre 1,100 mm BTU y 148,000 mm BTU. La disponibilidad acumulada entre el 2015 y el 2040 es de 6.4 millones de mmBTU.
Anexo 12. Mensajes clave del análisis de costo efectividad Las medidas relacionadas con el aprovechamiento del biogás que se genera en el tratamiento de los residuos tienen impactos positivos en la reducción de emisiones de este sector. Por cada tonelada de biogás que se queme, se reduce en 90% el CO2-eq emitido, en comparación con la liberación sin tratamiento de dicho gas.
El factor de emisión equivalente resultante de generar electricidad con biogás es superior en un 300% respecto al factor de emisión equivalente del Sistema Interconectado Nacional (SIN) de 0.175 g CO2-
eq/kWh9.
En la medida de uso directo del biogás, únicamente se consideraron las emisiones reducidas desde el sector de residuos, el potencial de mitigación puede ser aún mayor si este biogás se utiliza en los sectores de consumo final para sustituir energéticos con mayor intensidad de carbono (v.g., uso del biogás en industrias cercanas para sustitución de una proporción de carbón o de combustibles líquidos). Es determinante en el costo total de la medida el tipo de tratamiento al que sea sometido el biogás, así como la distancia de transporte del biogás ya procesado hacia el lugar de uso final.
En las medidas de generación eléctrica con biogás en rellenos sanitarios, la capacidad instalada acumulada por todos los rellenos del grupo de pequeños rellenos inicia en el año 2014 con 12 MW y alcanza 75 MW en el año 2040. Por su parte, la capacidad instalada para todo el grupo de rellenos grandes es de 28 MW en el 2014 y alcanza un máximo de 140 MW en el año 2040. La capacidad instalada para generación eléctrica con biogás en los rellenos sanitarios (grandes y pequeños) en el año 2040 equivale al 5% de la capacidad térmica del país del año 2010.
En cuanto a la capacidad de generación en plantas de aguas residuales, para las municipales la capacidad instalada en la medida inicia en 5 MW en el año 2014 y llega a 80 MW al final del periodo. Para las industriales se estimó una capacidad de 14 MW en el año 2014 y llega hasta 100 MW en el año 2040.
Para el análisis de la medida de reciclaje se utilizó el modelo WARM de la EPA. Éste considera el cambio en las emisiones por los residuos que se evitan en los sitios de disposición final y por incorporar un material en la cadena productiva y no tener que producirlo desde el material virgen. En las emisiones asociadas a la disposición final de los residuos se consideran las de la descomposición de la materia orgánica y las de operación del relleno. Por esta razón todo tipo de residuos, aunque sean materiales inertes, tienen asociadas emisiones en la etapa de disposición final. Las emisiones asociadas al consumo de energía para reciclar los materiales en todos los casos analizados (vidrio, papel, plástico y residuos de madera) fueron inferiores a las emisiones del consumo de energía necesario para producir el mismo material desde la materia prima10. Las emisiones evitadas por producir estos materiales a partir de reciclaje, varían entre 0.3 t CO2-eq por tonelada de vidrio, hasta 4 t CO2-eq por tonelada de metal.
9 Este factor se estimó a partir de la canasta de generación eléctrica en el país en los últimos 10 años. Hace parte de los supuestos transversales del estudio. 10 El modelo WARM contabiliza emisiones por recolección de los residuos, separación, tratamiento, proceso de producción del nuevo material y transporte.
Para la medida de compostaje se consideraron residuos de comida y de jardín. Para este tipo de residuos, por cada tonelada que se utilice para hacer compost en lugar de disponerla en un relleno, se evitan en promedio 0.2 t CO2-eq. La reducción puede ser superior si se considera que uno de los beneficios reportados por el uso de compost es un menor requerimiento de fertilizantes para los suelos agrícolas (reduciendo las emisiones por este factor) y una mayor captura de CO2-eq por parte de los suelos (EPA, 2013).
Para evaluar la opción de aprovechamiento energético de los residuos, se estimó el cambio en emisiones por aprovechar el poder calorífico de algunos materiales (residuos de madera, residuos de comida y de jardín, papel, metales, plástico y asfalto) en lugar de disponerlos en un relleno sanitario. El modelo WARM considera en las emisiones el requerimiento energético para tratar los residuos y poder obtener las características requeridas para su uso final (v.g., tamaño de partículas y uniformidad). Excepto para el plástico, para todos las clases de residuos considerados en la medida se obtienen ahorros en emisiones al aprovechar su poder calorífico, en comparación con la opción de disponerlos en rellenos sanitarios. El ahorro neto en emisiones por tonelada de material aprovechado varía entre 0.12 t CO2-eq para residuos de comida y 0.6 t CO2-eq para residuos de madera.
El factor que más influye en el crecimiento de las emisiones generadas en los sistemas de tratamiento de las aguas residuales municipales e industriales, es el aumento en la cantidad de la materia orgánica tratada. Dado que es ideal que se cumplan las metas en aumento de cobertura del servicio y en la cantidad de materia orgánica tratada, las opciones de mitigación pueden enfocarse en la reducción desde la fuente (en los casos que aplique), y en el aprovechamiento del biogás y los lodos generados.
Entre las medidas analizadas, las opciones de aprovechamiento de los residuos sólidos reducen más emisiones, en comparación con la disminución que se obtiene al utilizar el biogás generado en el tratamiento de los residuos.
Los expertos sectoriales identificaron entre las principales barreras para la implementación de las medidas, las siguientes: 1) altos costos de recuperación del material valorizable, como consecuencia de la ausencia de políticas efectivas de separación en la fuente; 2) el esquema tarifario vigente incentiva a los operadores a disponer la mayor cantidad posible de residuos en los sitios de disposición final, limitando que se articulen programas de minimización y recuperación de residuos.