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CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA (CONACYT)

RED TEMÁTICA DE BIOENERGÍA

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DE LA BIOENERGÍA EN MÉXICO

Red Temática de Bioenergía

Red Mexicana de Bioenergía

Morelia, Michoacán Noviembre de 2016

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CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA (CONACyT)

RED TEMÁTICA DE BIOENERGÍA

RED MEXICANA DE BIOENERGÍA

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DE LA BIOENERGÍA EN MÉXICO

Autores

Carlos Alberto García Bustamante, Eric Zenón, Yhajaira de la Rosa Jerónimo, Patricia Aguilar Sánchez, Luis Felipe

Barahona, Julio Sacramento, Alfredo Fuentes

Morelia, Michoacán Noviembre de 2016

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Presentación

Estimados Lectores:

Pongo a su consideración el Cuaderno Temático: “Análisis de Ciclo de Vida de la Bioenergía en México” escrito por los socios de la Red Temática de Bioenergía y de la Red Mexicana de Bioenergía (REMBIO): Eric Zenón, Yhajaira de la Rosa Jerónimo, Patricia Aguilar Sánchez, Luis Felipe Barahona, Julio Sacramento, Alfredo Fuentes y un servidor.

El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es una de las metodologías más ampliamente empleadas para evaluar los impactos ambientales de procesos y productos. En los últimos años esta metodología se ha aplicado de forma importante a nivel mundial para evaluar los potenciales beneficios o perjuicios ambientales de diferentes opciones de energía. De esta manera el ACV resulta fundamental para el diseño de tecnologías bioenergéticas que sean sostenibles.

La aplicación del ACV para el estudio de impactos de la bioenergía ha sido incipiente en México, sin embargo, cada vez existe un mayor interés por abordar estudios de este tipo debido a la necesidad de desarrollar un sistema energético sostenible.

Este volumen forma parte de la colección de Cuadernos Temáticos de la Red Temática de Bioenergía y de la REMBIO, en los cuales se abordan distintos tópicos de interés para el desarrollo de la bioenergía en México.

Agradezco al Conacyt por el apoyo brindado para la realización de este cuaderno y espero que el mismo sea de su interés.

Carlos Alberto García Bustamante

Coordinador de la publicación

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1. Introducción 5

1.1 Breve historia del ACV 5 1.2 El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) 6 1.3 Algunas formas en las que se puede presentar el ACV 6 1.4 Metodología del Análisis de Ciclo de Vida 7

1.4.1 Objetivos y alcance 7 1.4.2 Inventario 8 1.4.3 Análisis de Impactos 8 1.4.4 Interpretación de los resultados 8

1.5 ¿Quiénes utilizan el ACV? 8 1.6 Ventajas del ACV 9 1.7 Desventajas del ACV 10 Referencias 10

2. ACV de la producción de bioetanol a partir del jugo de sorgo dulce en Yucatán 14 2.1 Potencial del sorgo dulce en México 14 2.2 Metodología 15 2.3 Resultados Y Discusión 17 Referencias 20

3. Análisis de ciclo de vida de biodiesel de jatrofa en Yucatan 22 3.1 Descripción del sistema 22 3.2 Metodología 22

3.2.1 Definición de objetivo y enfoque 22 3.2.2 Inventario de ciclo de vida 24

3.3 Resultados 25 3.3.1 Evaluación de impacto de ciclo de vida 25 3.3.2 Interpretación 26

Referencias 27 4. Producción de biodiésel con una mezcla de diferentes aceites residuales

comestibles de origen vegetal. 28 4.1 Antecedentes 28 4.2 Metodología 28 4.3 Resultados y discusión 28 Referencias 29

5. Retos del Análisis de Ciclo de Vida de la bioenergía en México 30

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1. Introducción Eric Zenón Olvera1 y Yhajaira de la Rosa Jerónimo1

1.1 Breve historia del ACV Los estudios con enfoque ambiental tomaron impulso entre finales de 1960 y principios de 1970; el control de la contaminación y la eficiencia energética formaron parte de la agenda pública internacional. Así, los análisis comenzaron a incluir temas relacionados con emisiones, requerimiento de recursos y residuos, generados en los procesos [Guinee et al, 2011] de forma integral.

En 1969 el Instituto de Investigaciones de Midwest (MRI por sus siglas en inglés) realizó el primer Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para la compañía Coca-Cola. El análisis se aplicó a envases de cristal y plástico, con el objetivo de disminuir la cantidad de recursos utilizados, reducción de costos y de forma indirecta, a la reducción de emisiones contaminantes [Garciandia, 2014 y Chacón, 2008].

A partir de entonces, el MRI comenzó a referirse a este tipo de estudios como; el Análisis del Perfil Ambiental y Recursos (REPA por sus siglas en inglés), que posteriormente evolucionó a un análisis de cadena de producción; desde la extracción de la materia prima, hasta su disposición final. Entre 1970 y 1990, se aplicaron diversos tipos de ACV, sin embargo, las diferencias en el tipo de enfoques y la carencia de un marco común, propiciaron que el análisis perdiera interés como una herramienta analítica aplicada y aceptada [Guinee et al, 2011].

En 1993, la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y la Sociedad de Toxicología y Química Ambiental (SETAC por sus siglas en inglés) comenzaron la elaboración de una metodología [Sanes, 2012 y Gazulla et al, 2012], que evolucionó a las normas: ISO 14040 (2006E): Gestión Ambiental; Análisis de Ciclo de Vida, Principios y Marco de Referencia [ISO 14040: Environmental Management- Life Cycle Assessment- Principles and Frameworks, 2006] y la ISO 14044 (2006E): Gestión Ambiental; Evaluación del Ciclo, Requisitos y Directrices [ISO 14044: Environmental Management- Life Cycle Assessment- Requirements and Guidelines, 2006]. Para el año 2002, el Programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP, por sus siglas en inglés) y la SETAC formaron la Asociación Internacional conocida como Iniciativa Ciclo de Vida, cuyo objetivo principal es poner en práctica el concepto de “Ciclo de Vida” [Guinee et al, 2011]. En la actualidad existen diferentes plataformas e instituciones que promueven la disponibilidad, intercambio, uso de información, métodos y estudios para

                                                                                                                         1  Centro del Cambio Global y la Sustentabilidad en el Sureste (CCGSS), Calle del Centenario del Instituto Juárez, S/N, Col. Reforma, C.P. 86080 Villahermosa, Tabasco, México, eric.zenon@ccgss.org  

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tener un apoyo fiable en la toma de decisiones en las políticas públicas y para diferentes sectores, con base en la metodología de ACV.

1.2 El Análisis de Ciclo de Vida (ACV)

El ACV usualmente denominado análisis de la cuna a la tumba es una herramienta que cuantifica y evalúa los impactos ambientales potenciales generados a lo largo de la vida de un producto, material o servicio [Romero, 2003]; consiste en identificar y analizar las entradas (materia prima y energía) y salidas (emisiones y residuos sólidos y líquidos) que tienen lugar en los procesos de extracción de materia prima, producción, rutas de transporte, uso y disposición final (manejo de residuos o reciclaje) [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004]. Es una herramienta útil para la toma de algunas decisiones, referentes al diseño y optimización de los sistemas de producción [Sánchez et al, 2007]. El ACV permite:

• Identificar oportunidades de mejora de los productos (desempeño ambiental) en las distintas etapas de su ciclo (figura 1.1).

• Aporta información a los tomadores de decisiones en la industria, organizaciones gubernamentales y no gubernamentales.

• Es de apoyo para el marketing, por ejemplo, si el producto o servicio cuenta con alguna etiqueta ecológica [Aranda y Zabalza, 2010].

Figura 1.1 Ciclo de vida de un producto [Gazulla et al, 2012] 1.3 Algunas formas en las que se puede presentar el ACV El ACV conceptual, es la forma más simple de realizar un análisis de ciclo de vida, requiere de un nivel básico de información e inventario para conocer los aspectos ambientales. Los resultados son de ayuda a los tomadores de decisiones para identificar

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los productos con un potencial menor de impacto ambiental. Los resultados se presentan usando gráficas simples o diagramas de flujo de fácil interpretación. Mientras que el ACV simplificado, se enfoca en los aspectos ambientales más importantes, se usan base de datos genéricas y un módulo estándar de producción de energía. Por su parte, el ACV detallado, incluye el proceso completo de análisis y requiere una base de datos profunda, enfocada exclusivamente en el objetivo del ACV [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004].

1.4 Metodología del Análisis de Ciclo de Vida

1.4.1 Objetivos y alcance En esta etapa (figura 1.2), se determina el producto, material o servicio que se analizará, así como los objetivos y el alcance. Es aquí, en dónde se indica con claridad la aplicación y los motivos por el que se va a llevar a cabo la evaluación, el público a quien va dirigido y si los resultados que se obtengan tendrán comparación con otros estudios. Para el alcance, se definen aspectos tales como: a) la función del sistema a estudiar; aspectos como legislación vigente, funciones que se llevan a cabo, el patrón de uso, su duración, ubicación, b) la unidad funcional; la unidad que sirve de referencia para todas las entradas y salidas del sistema que se obtendrán en la evaluación del inventario, c) el sistema; el conjunto de procesos unitarios y subsistemas interconectado, d) los límites del sistema; que delimitan los procesos unitarios incluidos en el análisis y e) las categorías y metodologías de evaluación de impacto o daño que se van a emplear. Finalmente, en esta etapa, se requiere calidad en los datos; los cuales deben especificar la cobertura temporal, geográfica, tecnológica, precisión, amplitud y representatividad de la información [Gazulla et al, 2012].

Figura 1.2. Fases del ACV de acuerdo a la norma ISO 14040

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1.4.2 Inventario

En la fase del inventario (figura 1.2) se recolecta la información, principalmente a partir de documentos publicados o mediciones directas. Se realiza un balance de flujos elementales; que entran y salen del sistema durante todo el ciclo de vida del producto. En esta etapa se realizan cálculos a partir de la información recopilada y generalmente el resultado del análisis se muestra en un diagrama de flujo. Así, en cada proceso, se estiman emisiones a la atmósfera, cuerpos de agua, al suelo, así como la energía requerida y los flujos de materiales [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004 y Gallego, 2008]. 1.4.3 Análisis de Impactos Los resultados del inventario se agrupan y evalúan de acuerdo a las categorías de impacto o daño (figura 1.2) seleccionados en la fase de definición de objetivos y alcances [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004 y Gallego, 2008]. Asimismo, a partir de indicadores ambientales se obtiene el perfil del sistema [Gallego, 2008 y Gazulla et al, 2012] y se determina la importancia cuantitativa y cualitativa de las distintas categorías de impacto o daño [Gallego, 2008], que permite tener un mejor conocimiento y entendimiento sobre cuáles entradas y salidas son significativas [Aranda et al, 2006]. 1.4.4 Interpretación de los resultados En esta fase se proporcionan recomendaciones y conclusiones derivadas de los resultados del análisis del inventario y de la evaluación del potencial de impacto, en relación al objetivo y alcance que se definieron al inicio [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004 y Gallego, 2008]. De igual forma, en esta última fase, se identifican las diferentes cargas ambientales e impactos, los puntos críticos; medidas de mejora, así como el análisis de sensibilidad de los datos, para conocer fiabilidad del estudio, la variabilidad e incertidumbres que se pueden presentar y sus efectos [Gallego, 2008]. 1.5 ¿Quiénes utilizan el ACV? Los ACV son aplicados mayormente al sector de envases (50%), de la construcción, industria química y sistemas energéticos, y otros de menor aplicación como pañales y algunos residuos [Romero, 2003].

En el sector de la construcción, el software más utilizado es SimaPro [González, 2012; Gómez et al, 2013; De Lassio et al, 2016 y Zabalza et al, 2013], en conjunto con las bases de datos Ecoinvent y el método Ecoindicador 99. Este programa evalúa los daños ambientales de categorías de impacto de punto final y su objetivo es comparar las diferencias relativas entre los sistemas y sus componentes, dando como resultado un

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valor, el cual indica el potencial impacto ambiental total. El método Ecoindicador 99 considera 3 categorías de daños, que se relacionan con los resultados obtenidos del inventario: calidad humana, calidad del eco-sistema y agotamiento de recursos. El software BEES es otro programa utilizado en el sector [Abelleira, 2011], por su disponibilidad gratuita, amplitud y facilidad de manejo. Tiene como propósito implementar una metodología orientada a productos de la construcción y a la reducción de costos. No obstante, en algunas ocasiones, es necesario recurrir a dos o más bases de datos para complementar su inventario [Roux et al, 2014] del ACV.

Para los análisis enfocados al sector de envases; se han encontrado estudios con software SimaPro [Jiménez, 2013 y Posadas, 2011] en conjunción con el método de evaluación de impacto CML 2 Baseline, Ecoindicador 99, Ecological Scarcity, EDIP, EPD, Impact 2002 y TRACI. Otra herramienta también muy usada en este sector es GaBi [Corrugated Package Alliance, 2010; Harnoto, 2013 y Aluminium Association, Inc., 2010].

De igual forma, para análisis de sistemas energéticos; SimaPro resulta el software más utilizado [Haapala et al, 2014; Fernández, 2013; Desideri et al, 2012 y Frischknecht, 2015], por ejemplo, en ACV de turbinas eólicas y sistemas fotovoltaicos, en conjunto con Ecoinvent. Otros software que también son ampliamente utilizados son; Umberto, Ecoit, Team, GaBi y Open LCA. 1.6 Ventajas del ACV Actualmente, el ACV está ganando relevancia en el sector industrial para análisis de procesos y los impactos ambientales potenciales; comparación entre materiales que desempeñan la misma función e incluso para analizar cuales opciones tienen una menor huella de carbono [Contreras, Cloquell y Owen, 2007].

Es un mecanismo de gestión ambiental que puede apoyar la toma de decisiones sobre algún producto o servicio [Romero, 2003]. Otra ventaja, es que permite disponer de información importante para modificar o mejorar los procesos y la selección de fuentes de energía o materias primas [Contreras, Cloquell y Owen, 2007]. Las empresas al conocer los efectos potenciales de sus productos y servicios, pueden atender las responsabilidades sociales, legales y políticas que eso implica. El simple hecho de aplicar un ACV a los productos y servicios, proporciona ventajas competitivas y comparativas a las empresas y organizaciones, en el caso que requieran certificar sus productos bajo etiquetas ecológicas o sellos ambientales [Scientific Applications International Corporation, 2006]. De igual manera, al contar con el ACV de algún producto o servicio, se tiene acceso a la información en toda la cadena del producto, desde que se extrae la materia prima, su transporte, proceso productivo, distribución, uso y destino final. El uso de diagramas para ilustrar los flujos de materiales, etapas y procesos es una herramienta valiosa que permite

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un mejor análisis de los resultados [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004]. Además de cuantificar los impactos potenciales, es capaz de hacer una aproximación de la trayectoria que tienen los contaminantes ambientales que se mueven por aire, agua y suelo [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004]. El ACV es una metodología que puede ser de ayuda para disminuir costos, en la medida que el nuevo diseño o proceso de producción, transporte y distribución, promuevan una mayor eficiencia en el empleo de materias primas, energía e insumos [Romero, 2003]. 1.7 Desventajas del ACV Una parte considerable de información y base de datos se encuentran limitadas, algunas incluso son de calidad dudosa y su relevancia varía según la región [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004]. Para poder realizar el Inventario de Ciclo de Vida, se puede escoger una base de datos existente, según el estudio que se está realizando (Ecoinvent, IVAM, ELCD, etc.); sin embargo, puede variar con la región en la que se está llevando a cabo el análisis, por lo que no es exacta. En algunas ocasiones el uso de software requiere de dos o más bases de datos, que no necesariamente son de acceso libre. [Chargoy, García y Suppen, 2013]. Existen limitaciones de información para una cantidad de categoría de impactos, por ejemplo, para las relacionadas con eco-toxicidad o toxicidad en humanos, erosión de suelos y cambios en la biodiversidad [Departament of Environmental Affairs and Tourism, 2004].

Muchos análisis requieren de información que no está disponible, es muy costosa o simplemente no existe para la región en dónde se realiza el estudio. Algunos análisis solamente han llegado a la fase del inventario [Romero, 2003]. De igual forma, muchas herramientas informáticas necesitan de licencia para poder utilizarse. Pocos son los softwares que estén disponibles de forma gratuita [Contreras, Cloquell y Owen, 2007]. En los capítulos subsiguientes se presentan 3 estudios de casos donde se aplica el Análisis de Ciclo de Vida para la producción de bioenergía. En el capítulo final se presentan los principales retos del ACV para ayudar a la construcción de opciones de bioenergía sostenibles.

Referencias

[1] Abelleira, P. (2011). Aplicación del software BEES V.4.0 como herramienta de ACV en la construcción. Tesis de Maestría. Universidad Politécnica de Catalunya, Barcelona, España. [2] Aluminium Association Inc. (May, 2010). Life Cycle Impact Assessment of Aluminum Beverage Cans. PE Americas, Washington, D.C.

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[3] Aranda, A. y Zabalza, I. (2010). Eficiencia energética: Ecodiseño y Análisis del Ciclo de Vida. Ed. Prensas Universitarias de Zaragoza, Zaragoza, España. [4] Aranda, A., Zabalza, I., Martínez, A., Valero, A. y Scarpellini, S. (2006). Análisis del Ciclo de Vida como herramienta de gestión empresarial. Ed. FC, Madrid, España. [5] Chacón, J. R. (2008). “Historia ampliada y comentada del análisis de ciclo de vida (ACV)”. Revista de la Escuela de Ingeniería Colombiana, No. 72, Octubre-Diciembre. ISSN 0121-5132, pp. 37-70. [6] Chargoy, J. P., García, E., Sojo, A. y Suppen, N. (2013). Análisis de Ciclo de Vida de vasos desechables en México: Poliestireno Expandido (EPS) y papel plastificado. Centro de Análisis de Ciclo de Vida y Diseño Sustentable CADIS. Tlalnepantla, México, 2013. [7] Contreras, W., Cloquell, V. y Owen, M. E. (2007). Alcances y limitaciones del uso del método de Análisis de Ciclo de Vida para la evaluación de impactos medioambientales en la industria forestal. Boletín de Información Técnica No. 249. España. [8] Corrugated Package Alliance. (2010). Corrugated Packaging Life Cycle Assessment Summary Report. Itasca, Illinois, U.S.A. [9] DEAT. (2004). Life Cycle Assessment; Integrated Environmental Management Information Series 9. Pretoria, South Africa: Departament of Environmental Affairs and Tourism. [10] De Lassio, J., Franςa, J., Espitiro, K. and Haddad, A. (2016). “Case Study: LCA Methodology Applied to Materials Management in a Brazilian Residential Construction Site”. Hindawi Publishing Corporation, Journal of Engineer. Vol. 2016, ID 8513293. [11] Desideri, U., Proietti, S., Zepparelli, F., Bini, S. and Sdringola, P. (2012). Life Cycle Assessment of a ground-mounted 1778 kWp photovoltaic plant and comparison with traditional energy production systems. Department of Industrial Engineering, University of Perugia, Italy.   [12] Fernández, J. (2013). Ecowind. Análisis de Ciclo de Vida de 1kWh Generado por un Parque Eólico Onshore GAMESA G90-2.0MW. Gamesa Corporación Tecnológica, México. [13] Frischknecht, R., Itten, R. and Wyss, F. (2015). Life Cycle Assessment of Future Photovoltaic Electricity Production from Residential-scale Systems Operated in Europe. LCA Report IEA-PVPS T12-05:2015. [14] Gallego, A. (2008). Diferenciación espacial en la metodología de Análisis de Ciclo de Vida: desarrollo de factores regionales para eutrofización acuática y terrestre. Tesis de Maestría. Universidad de Santiago de Compostela; Santiago de Compostela.

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[15] Garciandia, M. R. (2014). Comparativa de Análisis de Ciclo de Vida de dos tipos de puente de carretera: puente de hormigón y puente metálico. UPC BarcelonaTech, Barcelona, España. [16] Gazulla, C. et al. (2012). Manual explicativo del Análisis de Ciclo de Vida aplicado al sector de la edificación, Centro de Investigación de Recursos y Consumos Energéticos. Zaragoza, España. [17] Guinee, J.B., et al. (2011). “Life Cycle Assessment: Past, Present and Future,” Environmental Science & Technology, vol 45, no. 1. [18] Gómez, G., Arvizu, V. y Arena, P. (2013). Análisis de Ciclo de Vida y Ecodiseño para la construcción en México. 1ª edición, S.L.P., Universidad Autónoma de San Luis. [19] González, F. (2012). Análisis de Ciclo de Vida de materiales de construcción convencionales y alternativos. Tesis de Licenciatura, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, S. L. P. [20] Haapala, K. R. and Prempreeda, P. (2014). “Comparative life cycle assessment of 2.0 MW wind turbines”. Int. J. Sustainable Manufacturing, Vol. 3, No. 2. Oregon State University. [21] Harnoto, M. F. (2013). “A Comparative Life Cycle Assessment of Compostable and Reusable Takeout Clamshells at the University of California, Berkeley”. LCA Compostable and Reusable Clamshells, Berkley, California. [22] ISO 14040:2006. Environmental Management- Life Cycle Assessment- Principles and Frameworks. [23] ISO 14044:2006. Environmental Management- Life Cycle Assessment- Requirements and Guidelines. [24] Jiménez, U. E. (2013). Análisis de Ciclo de Vida de las botellas de PET que se recolectan como residuo en el Municipio de Ecatepec de Morelos. Tesis de Maestría. Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, D.F. [25] Posadas, M. F. (2011). Análisis de ciclo de vida de materiales y tecnologías sustentables para la vivienda. Tesis de Licenciatura, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, S. L. P. [26] Romero, B. I. (2003). El Análisis del Ciclo de Vida y la Gestión Ambiental. Tendencias Tecnológicas. Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias, México.

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[27] Roux, R. S., García, V. M. y Espuna, J. A. (2014). “Los materiales alternativos estabilizados y su impacto ambiental”. Nova Scentia. vol. 7 (1), No. 13, ISSN 2007-0705. Pp. 243-266. [28] SAIC. (2006). Life Cycle Assessment: Principles and Practice. Scientific Applications International Corporation, Cincinnati, Ohio, EPA/600/R-06/060. [29] Sánchez, O. J., C. A. Cardona, C. A. y Sánchez, D. L. (2007). “Análisis de Ciclo de Vida y su aplicación a la producción de Bioetanol: una aproximación cualitativa” Red de Revistas Científicas de America Latina y el Caribe, vol. 43, no. 146, Abril-Junio. [30] Sanes, A. (2012). El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) en el desarrollo sostenible: propuesta metodológica para la evaluación de la sostenibilidad de sistemas productivos. Tesis de Magister. Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia. [31] Zabalza, I., Scarpellini, S., Aranda, A., Llera, E. and Jánez, A. (2013). Use of LCA as a tool for building ecodesign. A case study of a low energy building in Spain”. Energies, ISSN 1996-1073. Doi:10.3390/en6083901.

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2. ACV de la producción de bioetanol a partir del jugo de sorgo dulce en Yucatán

Patricia Aguilar-Sánchez 2, Luis Felipe Barahona-Pérez 2

2.1 Potencial del sorgo dulce en México

La información y experiencia sobre sorgo dulce en México es pobre; pero su similitud con el procesamiento de la caña de azúcar, lo hace viable para la producción de bioetanol [SAGARPA, 2012]. La SAGARPA, en el año 2008, publicó un mapa de los estados con potencial productivo en diferentes cultivos con fines bioenergéticos (Figura 2.1). Uno de ellos es el sorgo dulce, representado con el color rosa, donde se puede ver que los estados con mayor potencial son Tamaulipas, Sinaloa y Michoacán, sin embargo el estado de Yucatán cuenta también con potencial productivo de sorgo dulce. Por otro lado, el INIFAP, reportó en el 2012 un potencial productivo de sorgo dulce para todos los estados de la República Mexicana, haciendo evidente que Tamaulipas y Sinaloa continúan en el liderazgo de este cultivo con 558,868 y 465,981 ha respectivamente (Figura 2.2) [Guajardo et al., 2012; SAGARPA, 2009].

                                                                                                                         2  Centro de Investigación Científica de Yucatán AC

Calle 43 No. 130 Colonia Chuburná de Hidalgo Mérida, Yucatán CP 97210

 

 

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Figura 2.1. Mapa de potencial productivo de sorgo dulce en México [SAGARPA, 2009].

Figura 2.2. Concentrado de los estados con potencial productivo de sorgo dulce [48].

Debido a la abundancia genética de este cultivo, su alta eficiencia fotosintética y la adaptación a factores abióticos (clima y características nutricionales del suelo), se considera a esta gramínea como un cultivo que puede ser aprovechado en Yucatán y que puede competir en cuanto a su rendimiento con estados con mayor productividad, como Sinaloa y Tamaulipas, considerando que la preparación del terreno y la cosecha sean mecanizadas y que se cuente con un sistema de riego eléctrico [Peniche, 2012]. El tallo de sorgo dulce se compone principalmente de un 73% de contenido de agua. El jugo está compuesto principalmente de sacarosa, glucosa y fructuosa, que son los carbohidratos aprovechados por las levaduras para la producción de etanol y las proporciones dependen de la variedad, de las condiciones del cultivo y la cosecha. Para el estudio de producción de etanol, los tallos de sorgo dulce se colectaron de una parcela experimental ubicada al oriente de Yucatán, México, en el municipio de Tizimín [Peniche, 2012]. Los datos a nivel laboratorio fueron generados por Franco [2011], los cuales fueron extrapolados, según las condiciones utilizadas en el presente trabajo. Otros datos como el poder calorífico del bagazo y jugo, densidad del mosto y etanol, análisis elemental del tallo de sorgo dulce, entre otros, fueron obtenidos de la literatura.

2.2 Metodología

Para llevar a cabo el ACV primeramente se inició con el planteamiento del escenario para delimitar el proceso objeto de este estudio. Posteriormente se realizó un análisis de inventario, donde se recolectó la mayor cantidad de información relacionada con los límites del proceso y después se realizó un balance de materia y energía tanto en Excel como en el programa Aspen Plus 8.4v para poder obtener requerimientos energéticos y algunas emisiones, los cuales también formaron parte del inventario. Finalmente se

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realizó el cálculo de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la demanda energética de ciclo de vida mediante las metodologías de la RSB, ART, IPCC y DAE. El proceso estudiado fue la producción de etanol a partir del jugo de sorgo dulce sin aprovechamiento del bagazo que es generado como un residuo en esta etapa. Se consideraron las fases de evaluación siguientes: (a) cultivo y cosecha del sorgo dulce, (b) transporte de biomasa hacía la planta industrial, (c) transformación de la biomasa a bioetanol, (d) quema del combustible y (e) gestión de desperdicios industriales. En la figura 2.3 se presenta el diagrama de flujo correspondiente al proceso, con sus correspondientes entradas y salidas. La unidad funcional que se tomó como referencia fue una densidad de plantación de 70,000 plantas por hectárea.

Figura 2.3. Diagrama de flujo de la producción de bioetanol a partir del jugo de sorgo dulce. Se utilizó la metodología de la CML de la Universidad de Leiden. Esta se eligió debido a que proporciona una lista de categorías de evaluación de impactos potenciales utilizados en la mayoría de los estudios de ACV [Yin et al., 2013]. En la tabla 2.1 se presentan las categorías e indicadores utilizando la metodología CML 2 baseline 2000 V2.05 / the Netherlands, 1997, en SimaPro [Pre, 2013].

Tabla 2.1. Categorías de impacto e indicadores

Categoría de impacto Unidades PRRA, potencial de reducción de los recursos abióticos

kg Sbeq

PA, potencial de acidificación kg SO2eq PE, potencial de eutrofización kg PO4

-3eq

PCG, potencial de calentamiento global kg CO2eq

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PRCO, potencial de reducción de la capa de ozono kg CFC-11 eq PTH, potencial de toxicidad humana; PEAF, potencial ecotoxicidad de agua fresca; PEAM, potencial ecotoxicidad de agua marina; PET, potencial ecotoxicidad terrestre.

kg 1,4-DCBeq

POF, potencial de oxidación fotoquímica. kg C2H4eq 2.3 Resultados Y Discusión Los balances de masa y energía se presentan en la Figura 2.4.

Figura 2.4. Balance de materia y energía

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El rendimiento calculado de bioetanol fue de 1,940 kg·ha-1 Con la información de los balances de materia y energía, se conformó el inventario de ciclo de vida, el cual fue cargado en el programa de SimaPro para correr las simulaciones necesarias para la determinación de los impactos. La figura 2.5 muestra la Demanda Acumulada de Energía. En ella se puede observar que la destilación es el proceso que provoca una considerable demanda de energía (correspondiente a un 49.9% del total de la DAE). La fase agrícola presentó una demanda de energía de 29.4% del total de la DAE.

Figura 2.5. Demanda Acumulada de Energía El cálculo de la cantidad de energía neta liberada por el biocombustible permitió determinar el valor de la Razón de Energía Fósil, siendo de 0.56, lo que indica que el proceso demanda más energía fósil de la que aporta. Para revertir este resultado, es necesario considerar otros aportes de energía, como en este caso serían los residuos del tallo (vía cogeneración). En la figura 2.6 se puede observar que los impactos más importantes están asociados a la etapa industrial, seguido de la etapa de cultivo y finalmente la etapa de transporte

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Figura 2.6. Emisiones generadas por categoría de impacto

En la fase de cultivo, los impactos más importantes fueron: el potencial de eutrofización (PE) con 65.6%, el potencial de ecotoxicidad de agua fresca (PEAF) con 60% y el potencial de ecotoxicidad de agua marina (PEAM) con 56.11%. Las categorías de impactos más sobresalientes en la etapa industrial fueron: la de potencial de calentamiento global (PCG) con 89.2%, el potencial de reducción de la capa de ozono (PRCO) con un porcentaje del 78.4% y el potencial de reducción de los recursos abióticos (PRRA) con 66.37%. Para el transporte los impactos presentaron valores por debajo del 6%. Las emisiones derivadas de los fertilizantes en forma de NH3 y NOx en el aire, así como las afectaciones al suelo por volatilización de NH3, nitrógeno y fosfato son los mayores contribuyentes a este tipo de emisiones en la etapa agrícola. Wang, et al. [2015] reportaron que el PE representa la eutrofización de los ecosistemas como ríos y lagos y que en las aguas superficiales es particularmente grave porque puede conducir a la proliferación de algas y consumo de oxígeno, evitando el desarrollo de los ecosistemas acuáticos. Particularmente para Tizimín Yucatán, que fue el área de cultivo de sorgo dulce en esta investigación, esta categoría podría afectar a los ecosistemas de agua subterránea (cenotes), donde muchos de ellos tienen conexión a la zona costera y a la Reserva de la Biosfera Ría Lagartos. El PEAF y el PEAM contribuyen negativamente al impacto ambiental con emisiones de SO2, NOx y PM10 (partículas como ceniza, polvo, hollín) que se dispersan en la atmósfera causando daños a la salud humana, estas se deben principalmente al uso de herbicidas y fertilizantes [Cherubini; G. Jungmeier, 2010; Wang et al., 2014; Lopes et al., 2012]. Otro factor identificado en el PEAM es el de la irrigación, ya que el agua podría conducir al arrastre de sustancias químicas por la aplicación de fertilizantes y pesticidas.

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En el potencial de calentamiento global (PCG) las emisiones de CO2e están relacionadas con el uso de combustibles fósiles, en este caso, durante los procesos de extracción del jugo, destilación y tratamiento de los residuos, incluido el bagazo, ya que en este escenario no se le da ninguna utilidad. El potencial de reducción de la capa de ozono (PRCO), representa la destrucción de la capa de ozono de la estratosfera por las emisiones antropogénicas de sustancias que agotan el ozono. En este trabajo los gases se vinculan a los emitidos en el tratamiento de los residuos derivados del proceso de la destilación (vinazas). El potencial de reducción de los recursos abióticos (PRRA) se relaciona con el agotamiento de insumos y energía. Particularmente, en este estudio se relaciona con las necesidades de calor para el tratamiento de las vinazas. Steen [2006], menciona que después de la reducción de la capa de ozono, la reducción de los recursos abióticos es considerada una de las amenazas ambientales potenciales, ya que esta es inevitable. Las emisiones por el transporte de la materia prima (tallos de sorgo dulce) en este trabajo contribuyen de manera insignificante, debido a la distancia contemplada de 10 km. Este estudio permitió conocer mejor el sistema de producción de etanol a partir de jugo de sorgo dulce. Para mejorar el desempeño de este sistema desde el punto de vista ambiental, es necesario estudiar la utilización de residuos como el bagazo proveniente de los tallos a los que se les extrajo el jugo y de las vinazas producidas en la destilación del etanol. Estos residuos podrían ser utilizados para la producción de energía o de productos con valor agregado, que permitan mejorar de manera global el proceso. Referencias [1] SAGARPA, Bioenergéticos. 2012. Available from: http://www.bioenergeticos.gob.mx/index.php/bioetanol/produccion-a-partir-de-sorgo-dulce.html [2] R.A. Guajardo; G. Medina; I. Sánchez; J. Soria; J. M. P. Vázquez; J. A. Quijano; F. Legorreta; J. A. Ruíz; G. Díaz, Potencial productivo de especies agrícolas de importancia socioeconómica en México, 1ra Ed.; INIFAP, 2012, p. 140 [3] SAGARPA, Programa de Producción Sustentable de Insumos para Bioenergéticos y de Desarrollo Científico y Tecnológico, Ed.; SAGARPA, México, 2009, p. 25 [4] I.L. Peniche, Evaluación de cuatro variedades de sorgo dulce para la producción de bioetanol en el oriente de Yucatán, México, Tesis de Maestría, Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C., México, 2012, p.132 [5] S. Franco, Estudio de la producción de azúcares en cuatro variedades de sorgo dulce para la producción de etanol, Tesis de Maestría, Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C., México, 2011, p. 75

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[6] R. Yin; R. Liu; Y. Mei; W. Fei; X. Sun, Characterization of bio-oil and bio-char obtained from sweet sorghum bagasse fast pyrolysis with fractional condensers, Fuel. 112, 96-104, 2013 [7] Pré, Various authors, SimaPro Database Manual, Methods library. 2013, p. 82 [8] M. Wang; X. Pan; X. Xia; B. Xi; L. Wang, Environmental sustainability of bioethanol produced from sweet sorghum stem on saline–alkali land, Bioresource Technology. 187, 113-119, 2015 [9] F. Cherubini; G. Jungmeier, LCA of a biorefinery concept producing bioethanol, bioenergy, and chemicals from switchgrass, The International Journal of Life Cycle Assessment. 15, 53–66, 2010 [10] M. Wang; Y. Chen; X. Xia; J. Li; J. Liu, Energy efficiency and environmental performance of bioethanol production from sweet sorghum stem based on life cycle analysis, Bioresource Technology. 163, 74-81, 2014 [11] D. A. Lopes; I. Delai; M. M. de Miranda; M. L.D. Montes; A.R. Ometto, LCA Application: The Case of the Sugar Cane Bagasse Electricity Generation in Brazil. 19th CIRP International Conference on Life Cycle Enginnering, Berkeley, 2012, p. 85-90 [12] B. A. Steen, Abiotic Resource Depletion, Different perceptions of the problem with mineral deposits, Ed; Springer. 2006, Vol. 1, 49-54

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3. Análisis de ciclo de vida de biodiesel de jatrofa en Yucatan

Julio Sacramento3

3.1 Descripción del sistema

El aceite de la planta oleaginosa Jatropha curcas (jatrofa), un arbusto de origen centroamericano, es considerado como una materia prima potencial para la producción de biodiesel en México. La planta de jatrofa puede sobrevivir en ambientes no aptos para la agricultura intensiva, y su aceite no es comestible. Por estas razones ha sido promovido como cultivo energético (para producir biocombustibles, en específico biodiesel) en varios países del mundo, incluido México. Sin embargo, aún no se cuenta con la tecnología y el conocimiento para su cultivo a gran escala y que sea rentable. Actualmente existen proyectos muy grandes para seleccionar y mejorar genéticamente a la planta para que se adapte mejor a tierras pobres en nutrientes, y que aumente el rendimiento de semillas. Otra estrategia más a corto plazo para incrementar la rentabilidad del cultivo es utilizar otras partes de la planta para obtener productos de valor agregado, en vez de considerarlas residuos. De esta manera, se hizo el análisis de ciclo de vida (ACV) de dos escenarios de explotación de jatrofa curcas, usando datos agronómicos reales obtenidos de plantaciones en Yucatán, México.

3.2 Metodología

3.2.1 Definición de objetivo y enfoque

El objetivo del presente ejemplo integrador es estimar los impactos ambientales potenciales del ciclo de vida de la producción de biodiesel de Jatropha curcas sembrada en condiciones agronómicas del estado de Yucatán, México.

La unidad funcional es definida como una hectárea sembrada con jatrofa. Se considera la productividad experimental en la región local de Tizimín, Yucatán de 2,000 kg·ha-1·a-1 de semilla seca. Se estima que, a partir de dicha productividad de semilla, se obtendrían 19,442 MJ de biodiesel

El ACV contempla las siguientes etapas:

a) Etapa agronómica: incluye la preparación del terreno, el establecimiento de las

plantaciones, el cultivo anual y dos cosechas al año.

b) El transporte hasta la planta industrial

                                                                                                                         3  Universidad  Autónoma  de  Yucatán  

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c) La etapa industrial: considera la extracción del aceite y su transformación a

biodiesel.

d) Distribución y uso del biodiesel para fines de transporte.

Se consideraron dos escenarios para el aprovechamiento de la biomasa. En ambos el producto principal es biodiesel para uso en transporte proveniente del aceite de las semillas. En el primer escenario (S1) se considera que la biomasa lignocelulósica (las cáscaras y cascarillas) son residuos, mientras que la torta residual se vende como biofertilizante (Figura 3.1a). En el segundo escenario (S2), se asumió que toda la biomasa residual, lignocelulósica y torta, es utilizada para la generar vapor necesario para el proceso, y electricidad que se sube a la red eléctrica, generando un ingreso adicional (Figura 3.1b).

Preparación del terreno

Cultivo y cosecha

Etapa agronómica

Frutos

Separación mecánica Cáscaras y

cascarillas

Extracción de aceite

Semilla

Torta

Reacción química

Aceite

Glicerina cruda

Biodiesel crudo

Purificación del biodiesel

Biodiesel purificado

Distribución y uso

Etapa industrial

Preparación del terreno

Cultivo y cosecha

Etapa agronómica

Frutos

Separación mecánica Cáscaras y

cascarillas

Extracción de aceite

Semilla

Torta

Reacción química

Aceite

Glicerina crudaBiodiesel

crudo

Purificación del biodiesel

Biodiesel purificado

Distribución y uso

Etapa industrial

CombustiónCalor y

electricidad

(a) (b)

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Figura 3.1. Diagrama de proceso de la producción de biodiesel de jatrofa bajo los escenarios (a) S1 y (b) S2.

3.2.2 Inventario de ciclo de vida

La Tabla 3.1 muestra el inventario de ciclo de vida de la producción de biodiesel de jatrofa bajo los escenarios propuestos. Las emisiones de metales pesados y fosfatos derivadas del uso de fertilizantes se calcularon mediante las métricas establecidas por la Agroscope Reckenholz-Tänikon Research Station [Nemecek y Thomas 2011]. Por su parte, las emisiones de gases nitrogenados (NH3, N2O y NOx), así como las emisiones generadas por el cambio de uso del suelo, fueron estimadas mediante los modelos propuestos por la RSB [2011]. Se consideró que el anterior uso de suelo del área sembrada fue un pastizal mejorado en una zona tropical húmeda en un suelo tipo cambisol, sin quema ni actividades de labranza.

Tabla 3.1. Inventario de ciclo de vida de la producción de biodiesel de jatrofa.

Parámetro Unidad / ha-1·a-1 Escenario 1 (S1) Escenario 2 (S2)

Productos Biodiesel MJ 19,442 19,442 Glicerina cruda kg 54 54 Torta kg 685 — Electricidad MJ — 6,376 Insumos agrícolas Fertilizante 12 – 40 – 00 a kg 100 100 Gasolina L 36 36 Diésel L 12 12 Herbicidas L 8 8 Fungicidas L 2 2 Insecticidas L 0.4 0.4 Agua m3 5,006 5,006 Transporte a planta industrial

Diésel L 0.46 0.46 Insumos industriales Aire kg 2,645 24,674 Metanol kg 56 56 KOH kg 5 5 Agua kg 41 10,821 Electricidad MJ 721 — a Las dosis de N, P2O5 y K2O son de 12, 40 y 0 kg·ha-1·a-1, respectivamente.

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3.3 Resultados

3.3.1 Evaluación de impacto de ciclo de vida

La metodología CML 2001 fue seleccionada para llevar a cabo la evaluación de impactos ambientales y, por tanto, se consideraron los impactos ambientales de línea base. La Tabla 3.2 muestra los resultados de estos impactos ambientales potenciales. El cambio de uso de suelo resulta en una mitigación al PCG debido a la reforestación de pastizales a arbustos de jatrofa. El escenario S1 presenta mayores impactos ambientales potenciales en la mayoría de categorías analizadas excepto el PEAF, PEAM y PCOF. Las diferencias radican en el consumo de electricidad de la red por parte del escenario S1.

Tabla 3.2. Impactos ambientales potenciales de la producción de biodiesel de jatrofa bajo los escenarios estudiados.

Impacto ambiental / Potencial de: Unidad (·ha-1·a-1) Escenario S1 Escenario S2

Merma de recursos abióticos (PMRA) kg Sbeq 4.35E+00 3.91E+00

Acidificación (PA) kg SO2eq 1.33E+01 1.49E+01 Eutroifización (PE) kg PO4

3-eq 1.08E+01 1.02E+01

Calentamiento global (PGC) kg CO2eq -1.88E+03 -2.08E+03

Merma de capa de ozono (PMCO) kg CFC-11eq 2.53E-04 2.49E-04

Toxicidad humana (PTH) kg 1,4-Dbeq 6.34E+02 6.05E+02

Toxicidad de agua dulce (PTAD) kg 1,4-Dbeq 1.44E+02 2.71E+02

Toxicidad de agua de mar (PTAM) kg 1,4-Dbeq 4.00E+05 4.49E+05

Eco-toxicidad (PET) kg 1,4-Dbeq 3.82E+00 2.89E+00 Potencial de foto-oxidación (PFO) kg C2H4eq 4.38E-01 5.50E-01

La 3.2 muestra la contribución de cada etapa en la producción de biodiesel a los impactos ambientales totales de los escenarios analizados. Los resultados indican que la etapa de cultivo de la jatrofa es aquella que más contribuye a la mayoría de los impactos ambientales totales de los escenarios analizados debido a la producción y uso de herbicidas, fungicidas, insecticidas y fertilizantes.

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(a)

(b)

Figura 3.1. Contribución de cada etapa en la producción de biodiesel a los impactos ambientales totales bajo (a) el escenario (S1) y (b) el escenario S2.

 

3.3.2 Interpretación

Aunque las diferencias entre los impactos ambientales totales de ambos escenarios S1 y S2 son mínimas, la situación cambia cuando ambos escenarios son comparados con sus respectivos sistemas de referencia siguiendo el método de expansión del sistema por ampliación. Estos resultados se muestran en la Figura 3.2. De esta manera, el escenario S2 presenta un mejor desempeño ambiental que el S1 en casi todos los impactos ambientales potenciales analizados excepto el PE y el PTAD. En estos últimos, las emisiones principales provienen de las cenizas generadas por la combustión de la biomasa lignocelulósica. Por otra parte, ambos escenarios presentan un peor desempeño ambiental que sus sistemas de referencia salvo en las categorías de PMRA, PCG y PET. En la categoría de PCG, ambos escenarios (S1 y S2) presentan cero carga ambiental

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puesto que el cambio en el uso de selo de pastizal mejorado a un cultivo perenne representa un alto potencial de captación de carbono.

Figura 3.2. Comparación de los impactos ambientales potenciales de la producción de biodiesel de

jatrofa bajo los escenarios estudiados y el sistema de referencia.

Referencias

[1] Nemecek, T., & Schnetzer, J. (2011). Methods of assessment of direct field emissions for LCIs of agricultural production systems. Agroscope Reckenholz-TlniNRn Research Station ART,

[2] RSB. (2011). RSB GHG calculation methodology. Retrieved from http://rsb.org/pdfs/12-12-20-RSB-STD-01-003-01-RSB-GHG-Calculation-Methodology-v2-1.pdf. [accessed 2016.10.13].

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4. Producción de biodiésel con una mezcla de diferentes aceites residuales comestibles de origen vegetal.

Alfredo Fuentes 4

4. 1. Antecedentes El uso de bioenergéticos como el biodiésel es una alternativa para reducir la excesiva dependencia de los combustibles fósiles [SENER. 2012]. El biodiésel se produce mediante la reacción química de ácidos grasos, los cuales se hacen reaccionar con un alcohol (metanol). La reacción requiere de una catalizador (NaOH). Finalmente se obtiene un metil–éster llamado biodiésel [Berrios M y Skelton S. L, 2008]. El biodiésel puede provenir del aceite de plantas oleaginosas (palma, soya o girasol) (Amaro H.M. y col. 2011) que requieren grandes extensiones de tierra lo que puede afectar a la seguridad alimentaria [Brennan L. y Owende P. 2010]. El aceite proveniente de los desechos domésticos y de los establecimientos comerciales de comida es una fuente alternativa de abastecimiento de materia para la producción de biodiésel. El aceite usado es un desecho peligroso, su procesamiento evita la contaminación de suelos y cuerpos de agua. El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es una metodología que nos permite evaluar los impactos de la producción de biodiésel. 4. 2. Metodología Se usó una metodología de Análisis de Ciclo de Vida modificada de la Directiva Europea de Energía Renovable (RED). Las fronteras del sistema se limitaron a la producción de los combustibles (diesel y biodiesel) por lo que la unidad funcional utilizada fue de “1 GJ de combustible” producido. Las categorías de Impacto evaluadas fueron Calentamiento Global por lo que la unidad de referencia fue “kg CO2e” y Consumo de Recursos energéticos con unidad de referencia ”GJ”. Para el caso del diesel de petróleo los valores de impacto fueron 84 kgCO2e/GJdiesel y 1.15 GJ energía fósil de entrada/energía diesel. Para el caso del biodiesel de aceite comestible, se evaluaron las fases de: colecta del aceite usado en una distancia no mayor a 70 km y la conversión del aceite en biodiesel (proceso industrial). 4.3 Resultados y discusión

Como se muestra en la figura 4.1, en las dos categorías de impacto evaluadas, el biodiesel de aceite usado de cocina es mejor ambientalmente respecto al diesel de petróleo.

                                                                                                                         4  Instituto  de  Investigaciones  en  Ecosistemas  y  sustentabilidad.  Antigua  Carretera  a  Pátzcuaro  8701,  Col.  Ex  Hacienda  de  Sán  José  de  la  Huerta,  58190  Morelia,  Mich.  

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Figura 4.1. Comparación de la relación energética (izquierda) y de las emisiones (derecha) entre el

diesel de petróleo y el biodiesel. El balance energético para el biodiesel muestra un valor de 0.67, lo cual significa que la energía fósil de entrada es menor que la energía proporcionada por el biodiesel, caso contrario para el diesel de petróleo con un valor de 1.1. En cuánto a las emisiones de CO2e, el biodiesel muestra una mitigación del 65% respecto al diesel de petróleo, este valor puede mejorarse aún más con un sistema de recuperación del metanol el cual no tiene en el sistema evaluado. Referencias [1] Amaro, H., Guedes , A., & Malcata, F. (2011). Advances and perspectives in using microalgae to produce biodiesel. Applied Energy , 88. [2] Berrios, M., & Skelton, R. (2008). Comparison of purification methods for biodiesel. Chemical Engineering Journal , 144. [3] Brennan, L., & Owende, P. (2010). Biofuels from microalgae - A review of technologies for production, processing and extractions of biofuels and co-products. Renewable and Sustainable Energy Reviews , 14. [4] Secretaría de Energía (SENER). (2012). Estrategia Intersecretarial de los Bioenergéticos. México.

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5. Retos del Análisis de Ciclo de Vida de la bioenergía en México

Carlos A. García Bustamante5

El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es quizá la metodología más empleada a nivel mundial para estimar los impactos ambientales de la bioenergía. En contraste, el ACV ha tenido una aplicación incipiente en México de manera que un primer reto de la metodología es su mayor aplicación de manera que permita desarrollar tecnologías o cadenas de producción de bioenergía que consideren los menores impactos ambientales. Esto aplica en mayor medida a las opciones que involucran biocombustibles sólidos y gaseosos, ya que los trabajos hasta ahora desarrollados de ACV en México consideran biocombustibles líquidos.

Por otra parte, si bien el ACV está estandarizado en las normas ISO 14040 y 14044, aún persisten retos en cuanto a la forma como debe ser aplicado, ya que distintos supuestos generan resultados divergentes para la misma tecnología o cadena bioenergética.

Entre estos supuestos encontramos a la definición de los límites del sistema a estudiar, sistemas de referencia, las fuentes de información y bases de datos, criterios para asignación de impactos a co-productos, entre otros.

Los límites del sistema juegan un papel fundamental en los impactos ambientales evaluados. Por ejemplo, en los ACV donde se consideran las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) no siempre se consideran las emisiones debidas al cambio en el uso de suelo (por la remoción del carbono contenido en el área previa a la plantación). Esto puede resultar en una sobreestimación importante del potencial de mitigación de algunas opciones de bioenergía, como sería el caso de los biocombustibles líquidos de primera generación. Se han reportado para el etanol de caña de azúcar valores de mitigación de hasta el 43% con respecto al combustible fósil que sustituiría (en este caso gasolina), sin embargo, el lugar en el que sean establecidos estos cultivos tiene una repercusión muy importante en emisiones. Si las plantaciones se establecieron en áreas con grandes cantidades de carbono (como las selvas) entonces este etanol se convertiría en un emisor neto (hasta que salde la deuda de carbono), y podría emitir hasta 160% más emisiones que su referencia fósil.

De igual forma, la inclusión de las emisiones de carbono por el cambio indirecto en el uso de suelo, puede resultar en un menor potencial de mitigación de GEI para algunas opciones de bioenergía (dependiendo del contenido de carbono de las áreas utilizadas). Hasta el momento no existen en México evaluaciones de las emisiones de GEI debidas al cambio en el uso de suelo.

Los sistemas de referencia contra los que se comparan los impactos de la bioenergía también juegan un papel fundamental. Por ejemplo, en el caso de las emisiones de GEI el potencial de mitigación de los biocombustibles líquidos se calcula al comparar las emisiones de la cadena de bioenergía con las emisiones en el ciclo de vida de la gasolina y el diésel. La NMX mexicana para la certificación de biocombustibles líquidos de origen vegetal toma como referencia el valor reportado de la Directiva Europea de Energía

                                                                                                                         5  Escuela  Nacional  de  Estudios  Superiores  Unidad  Morelia,  Universidad  Nacional  Autónoma  de  México.  Antigua  Carretera  a  Pátzcuaro  8701,  Col.  Ex  Hacienda  de  Sán  José  de  la  Huerta,  58190  Morelia,  Mich.  

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Renovable de 83.8 gCO2e/MJ en ausencia de un valor para México, e incluso fija metas de reducción de emisiones para los biocombustibles. Este valor es diferente al que se usa en Estados Unidos como referencia, el cual es de alrededor de 91 gCO2e/MJ, de manera que dependiendo de la referencia fósil establecida es diferente el valor relativo de la mitigación de las opciones de bioenergía. De esta manera es fundamental desarrollar valores de referencia que reflejen las condiciones de México.

Otro de los puntos importantes para el desarrollo de los ACV´s tiene que ver con las fuentes de información. Dependiendo del alcance de cada estudio se determina la cantidad necesaria de datos, sin embargo, aún con alcances limitados por lo general se requieren de grandes cantidades de ellos (por ejemplo, energía embebida en insumos como combustibles, fertilizantes, equipos, entre muchos otros). Existen bases de datos comerciales y públicas que permiten realizar evaluaciones, no obstante, las calidades de la información en ellas son de distintos niveles y no siempre transparentes, de manera que puede resultar que, para un sistema con las mismas fronteras de estudio, dependiendo de la base de datos empleada, los resultados sean distintos. Por tanto, es necesario identificar las bases de datos que contengan la información más confiable, además de realizar las adaptaciones necesarias para reflejar lo mejor posible la realidad del país. De igual forma se requiere de la construcción de bases de datos nacionales con métodos acordados y armonizados para su obtención.

Por otra parte, en las cadenas de bioenergía hay ocasiones en donde se obtiene además del biocombustible (sea líquido, sólido o gaseoso) uno o varios co-productos, por lo que se hace necesario decidir en qué medida cada uno de los impactos evaluados se “asignan” a esos co-productos. Existen tres formas principales de asignación, una basada en precios, otro basado en categorías físicas, y la última por sustitución de productos. En el método de sustitución o de expansión del sistema se considera que el biocombustible es el único producto, pero se le restan las emisiones debidas al producto que fue sustituido por el co-producto. El estándar ISO recomienda este último método en lugar de los otros dos anteriores, sin embargo, es difícil llevarlo a la práctica en muchos casos debido a que hay ocasiones en que el co-producto puede ser utilizado en más de una manera, lo que implicaría que puede sustituir más de un producto, lo cual dificulta definir cuál es el producto que sería más viable sustituir. Además, es posible que al momento no existan datos suficientes sobre los impactos del producto a sustituir.

Existen además otros aspectos científicos que repercuten en los resultados de los ACV’s, de manera que un mayor conocimiento permitiría tener evaluaciones más confiables. Un ejemplo de esto son las emisiones por la volatilización de los fertilizantes nitrogenados. Como se ha observado en los estudios de caso los fertilizantes tienen un alto impacto en las categorías de emisiones de gases de efecto invernadero, de donde las emisiones de N2O tienen un papel fundamental. Hasta ahora los trabajos consideran que el 1% de la masa de N se transforma en emisiones de N2O (de acuerdo a las recomendaciones del IPCC), sin embargo, existen estudios científicos que consideran que estas emisiones podrían incluso llegar al 5%. Esto representaría emisiones mucho mayores a las estimadas actualmente debido a los fertilizantes nitrogenados (ya que el N2O tiene un Potencial de Calentamiento Global de 296 veces el CO2) y que pondrían en entredicho el potencial de mitigación de algunas opciones de bioenergía. Estas y otras cuestiones como el contenido de carbono en distintas cubiertas vegetales juegan un papel fundamental en los resultados de los ACV’s, por lo que deben desarrollarse mayores estudios al respecto e incorporar los resultados al método.

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Los restos expuestos anteriormente requieren de esfuerzos conjuntos de la comunidad practicante de los ACV’s para darles respuesta y generar propuestas. Sin lo anterior será difícil comparar estudios entre sí y valorar los méritos o impactos ambientales negativos de distintas cadenas bioenergéticas.