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Informe Final
“Generación de Antecedentes Técnicos y
Económicos para la Elaboración de Medidas para
la Reducción de Emisiones en el Sector
Agropecuario, en el marco del Plan de Prevención
y Descontaminación Atmosférica (PPDA) para la
Región Metropolitana de Santiago”
Poch 14 de Enero de 2016 Subsecretaría de Medio Ambiente División de Calidad del Aire y Cambio Climático
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LISTA DE PROFESIONALES QUE PARTICIPARON EN EL ESTUDIO
Este estudio fue comisionado por la Subsecretaría de Medio Ambiente del Ministerio del Medio Ambiente del Gobierno de Chile, y fue desarrollado por POCH Ambiental.
Los profesionales de POCH Ambiental que participaron en el presente estudio fueron: Ignacio Rebolledo; Carolina Urmeneta; Natalia Tobar; Daniella Zamorano y Max Barra.
Agradecemos a los expertos y profesionales que aportaron su experiencia e información durante el desarrollo de este estudio, específicamente los profesionales que actuaron como contraparte técnica de parte del Ministerio del Medio Ambiente en la División de Calidad del Aire y Cambio Climático, Departamento de Economía Ambiental como también desde la Seremi de Medio Ambiente Región Metropolitana.
Además se agradece a los profesionales de las siguientes instituciones que también fueron parte del Sub-Comité Operativo Sector Agroindustria: Servicio Agricola Ganadero (SAG); Servicio Agricola Ganadero (SAG RM); Secretaría Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura Región Metropolitana; Secretaría Regional Ministerial (SEREMI) de Energía Región Metropolitana e Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) Región Metropolitana.
También se agradece a las diferentes Asociaciones del sector agropecuario que colaboraron con el levantamiento de información del sector: Asociación de Productores de Cerdos de Chile, ASPROCER; Asociación de Productores Avícolas de Chile A.G., APA y la Asociación de productores de Huevos: CHILE HUEVOS.
Por último se agradece a todos los profesionales que participaron y aportaron con su expertise de una u otra manera en el desarrollo del estudio.
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RESUMEN EJECUTIVO
El presente documento corresponde al informe final de la asesoría denominada “Generación de Antecedentes Técnicos y Económicos para la Elaboración de Medidas para la Reducción de Emisiones en el Sector Agropecuario, en el marco del Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica (PPDA) para la Región Metropolitana” comisionado por la División de Calidad del Aire y Cambio Climático del Ministerio de Medio Ambiente a Poch Ambiental S.A.
Generación de Amoniaco
El amoniaco es un compuesto químico formado por un átomo de Nitrógeno (N) y tres de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula química NH3. Físicamente es un gas incoloro, de
olor penetrante y soluble en agua. En disolución acuosa se encuentra como ión amonio (NH4+) el cual es fácilmente evaporable en NH31.
La generación de amoniaco puede agruparse en dos fuentes emisoras2:
• Fuentes Biogénicas: El amoniaco se genera de manera natural como resultado de la fijación biológica de nitrógeno atmosférico que ocurre por parte de las plantas y también el amoniaco se puede generar por la descomposición de materia orgánica. • Fuentes Antropogénicas3: El amoniaco se genera producto de actividades realizadas por el hombre como la producción de fertilizantes nitrogenados que requiere de fijación industrial del nitrógeno y también como producto de actividades como la agricultura y ganadería, que corresponden a actividades que contemplan la fijación biológica de nitrógeno por parte de las plantas para cultivos o debido a la descomposición de materia orgánica asociada a la crianza intensiva de animales, ambos fenómenos ocurren normalmente de manera natural pero se ven incrementados producto de la actividad humana.
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Registro Estatal de Emisiones y Fuentes Contaminantes, Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Gobierno de España, http://www.prtr-es.es/NH3-amoniaco,15593,11,2007.html
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Evaluación de las Emisiones de Amoniaco, Actividades Ganaderas RM, Informe Final Poch. CONAMA RM, 2006
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Cabe aclarar que, dentro de las fuentes antropogénicas emisoras de amoniaco, se encuentran las actividades agrícolas como las detalladas; sin embargo el amoniaco también se puede generar a partir de otras fuentes antropogénicas como combustión de combustible fósil, procesos químicos o uso de refrigerantes.
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De esta forma se tiene que la generación de excretas asociada a la crianza de animales y la utilización de fertilizantes nitrogenados para cultivos puede generar emisiones de amoniaco a la atmósfera, este amoniaco en conjunto con otros compuestos puede generar compuestos secundarios que por ejemplo son parte del material particulado, además las excretas generadas por los animales pueden generar lixiviación de Nitrato provocando eutroficación acuática y/o terrestre además de acidificación del suelo, dependiendo del manejo realizado de las excretas.
El amoniaco presente en la atmósfera producto de actividades antropogénicas depende no solo de la magnitud de la actividad ganadera o cantidad de fertilizante utilizado, sino también de múltiples factores que van desde el manejo del estiércol en las actividades agrícolas y las condiciones ambientales bajo las cuales ocurre la actividad agrícola a las condiciones ambientales y concentración de otros gases en la atmósfera.
El amoniaco, un precursor de MP2,5
El material particulado respirable fino o MP2,5, corresponde a partículas de diámetro aerodinámico menor a 2,5 micrones.
El material particulado se compone de partículas primarias como Carbono Elemental, Carbono Orgánico y polvo, y partículas secundarias como Sulfato de Amonio (2(NH4)SO4), Nitrato de Amonio (NH4NO3) y Otros. Estas partículas secundarias se forman a partir de
gases precursores (como Sulfatos (SO2), Nitratos (NOx), Amoniaco (NH3), Compuestos
Orgánicos Volátiles (COVs)).
Cabe aclarar que, de acuerdo a la información disponible4 para la Región Metropolitana, los datos sobre la composición química del MP 2,5 indican un predominio del Carbono orgánico (aprox 38% de la masa total) y en segundo compuesto en abundancia corresponde al carbono elemental, representando ambos, más del 50% de la masa de MP 2,5 en la región metropolitana. Luego de estos compuestos están los compuestos orgánicos volátiles (COVs) y los óxidos de nitrógeno (NOx).
La formación de partículas secundarias de amonio ocurre como resultado de las siguientes reacciones químicas:
Reacciones para la formación de ácidos precursores de partículas secundarias de amonio: • NO2+ OH →HNO3
• SO2+ 2OH →H2SO4
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“Propuesta de regulaciones para la reducción del mp2,5, sus precursores y contaminantes que afecten al cambio climático, para las distintas fuentes estacionarias de la región metropolitana”, Centro de Estudios Mario Molina, año 2014
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Reacciones para la formación de partículas secundarias de amonio: • 2NH3(g) + H2SO4→2(NH4)SO4
• NH3(g) + HNO3(g) ↔NH4NO3
Cabe destacar que, en caso de que en la atmósfera no existieran los ácidos precursores, no existirían las partículas secundarias de amonio en el MP2,5.5
Fracción de amoniaco en el MP2,5
El amonio forma parte de las partículas secundarias que componen el MP2,5. Para determinar la fracción de amoniaco que compone el MP2,5 es necesario realizar mediciones en terreno respecto a la composición del MP2,5.
En cuanto a los resultados de estas mediciones, existen varios estudios a nivel nacional e internacional que muestran que la composición del MP2,5 es muy variable dependiendo de las condiciones meteorológicas y particulares de las fuentes de emisión de la región en estudio. Cabe destacar que la información disponible corresponde a una foto de cuando se realizaron las mediciones que dan origen al estudio y para poder predecir cuál será la composición a futuro se requeriría desarrollar un modelo que permita predecir la generación de los precursores de las partículas que componen el MP2,5 (no sólo el amoniaco) y además las condiciones atmosféricas locales asociadas a la situación a modelar.
Por lo tanto, si bien se puede determinar mediante mediciones de gases activas cuánto amoniaco hay presente en una muestra de MP2,5 esto no es replicable ni constante en el tiempo ya que la concentración de las partículas secundarias que componen el MP2,5 dependen no sólo de la cantidad del precursor (como el amoniaco) presente en la atmósfera sino de otros precursores y además de condiciones ambientales.
Es decir, no es posible determinar una relación directa entre la cantidad de amoniaco en la atmósfera y la cantidad de MP2,5. En efecto, puede ocurrir que a pesar de que el amoniaco se encuentre presente en la atmósfera no se generen las partículas secundarias de amonio que dan origen al MP2,5 debido a que no se encuentran presentes los precursores requeridos o las condiciones ambientales no son las adecuadas.
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EPA, Proposed Rule for Implementing the National Air Quality Standards for Fine Particles. Información disponible en página Web: http://www.epa.gov/pm/actions.html Última revisión 09/09/2015
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Fuentes emisoras de amoniaco del sector agropecuario en la Región Metropolitana (RM)
De acuerdo a los estudios anteriores elaborados para la RM y a la información levantada por el consultor se tiene que las principales fuentes emisoras de amoniaco en la RM son:
• Crianza de cerdos
• Crianza de aves (broiler, ponedoras y pavos) • Crianza de bovinos (carne y lecheros)
• Aplicación de fertilizantes en cultivos. Crianza animal
Para la crianza de animales, se solicitó información de cantidad de animales a las asociaciones correspondientes y además se contó con información complementaria proporcionada por el Servicio Agrícola Ganadero. La siguiente tabla resume la cantidad de animales de crianza presentes en la RM:
Categoría animal Número de animales Número de instalaciones
Cerdos 1.221.207 67 Aves Broiler 18.256.733 128 Aves ponedoras 3.813.245 52 Pavos 446.601 13 Bovinos de leche 21.835 43 Bovinos de carne 69.279 311
Cabe aclarar, que además del número de animales e instalaciones solicitadas, la información requerida corresponde a los diversos componentes que constituyen la cadena de manejo, los que se pueden dividir en tres grupos importantes
• Instalación: generación de la excreta in situ (en el plantel o instalación donde se realiza la crianza animal);
• Manejo: tratamiento y/o almacenamiento del estiércol generado;
• Aplicación: aplicación del estiércol crudo y/o tratado (fracción sólida y/o líquida).
Los resultados del levantamiento de información para cada categoría animal se resumen a continuación:
Cerdos
La crianza intensiva del cerdo se puede caracterizar a partir de los diversos estados que el animal atraviesa a lo largo de la crianza. Para la elaboración del inventario se consideran dos grandes divisiones, correspondientes a las categorías que naturalmente se utilizan en el sector Reproductoras (madres) y Crianza (cerdos desde los 21 días a los 180 días aproximadamente).
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Respecto a la instalación, los planteles de cerdo en la Región Metropolitana tienen tres tipos de sistemas de evacuación de excretas dentro de los planteles: Sistema de piso ranurado con arrastre del purín con agua (Flush o Pit); Sistema de manejo de excreta seco (Camas Calientes) o Sistema de piso completo (piso de cemento).
El manejo o gestión del purín se realiza fuera de la instalación (o plantel). Existen diversas alternativas implementadas en la RM. Estas son:
Sistema Manejo Purín Descripción
Separación de solidos Separación física del purín en un efluente líquido y otro sólido Laguna anaerobia Tratamiento anaerobio del purín en lagunas abiertas. Biodigestor anaerobio Tratamiento anaerobio del purín en biodigestores cerrados.
Tratamiento aerobio Tratamiento aerobio del purín en un sistema de lodos activados o lombrifiltros.
Compostaje Tratamiento aerobio de los sólidos del purín que se obtienen luego de procesos de separación
Acopio Sistema de acumulación de los sólidos del purín que se obtienen luego de procesos de separación
Respecto a la aplicación al suelo se tiene que el purín puede ser aplicado directamente como purín crudo líquido o en el caso de que exista manejo se puede tener aplicación de purín líquido y/o sólido. Además, para el caso del sólido se puede tener también las alterativas de relleno sanitario y alimentación animal.
Cabe destacar, que para cerdos en el caso de aplicación no se cuenta con el detalle de información del tipo de técnica utilizada para la aplicación del purín líquido o sólido al suelo, Es decir no se sabe si la aplicación se realiza por ejemplo por aspersión, difusión, inyección u otra alternativa. Por lo tanto, este es un antecedente que sería interesante generar de manera de contar con el mismo nivel de detalle disponible para los otros componentes de la cadena.
Aves
La categoría de aves contempla las siguientes subcategorías de animales:
• Aves de carne (broiler): Cabe aclarar que, la crianza de aves broiler contempla aves broiler reproductoras y aves broiler de engorda.
• Aves ponedoras • Pavos
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El nivel de detalle de la información respecto a la cadena de manejo de estiércol no es tan detallado como en el caso de cerdos. En la siguiente tabla se detallan las cadenas de manejo utilizadas para la categoría de aves para la elaboración del presente inventario.
Categoría Cadena de manejo
Engorda broiler Cama y aplicación a terreno Reproductoras broiler Cama y aplicación a terreno
Pavos Cama, almacenamiento y aplicación a terreno
Aves ponedoras
Extracción automática-aplicación directa Extracción automática-almacenamiento-aplicación Extracción manual-aplicación directa
Bovinos: Dentro de los Bovinos se consideran 2 subcategorias:
• Bovinos lecheros: dentro de su crianza considera Terneras de 1 a 2 meses; Terneras de 3 a 6 meses; Vaquillas de 7 a 14 meses (pre-encaste y encaste); Vaquillas preñadas; Vacas en ordeña; Vacas en periodo seco.
• Bovinos de carne: dentro de su crianza considera Terneros-as; Novillos; Vaquillas; Vacas; Toros y Bueyes
Las instalaciones para bovinos lecheros pueden ser de corral de cemento o corral de tierra, en las cuales se puede realizar una limpieza en seco o limpieza con agua. Y en el caso de las instalaciones de los bovinos de carne se considera manejo seco.
Respecto al manejo de estiércol, en el caso de las vacas lecheras las cadenas de manejo son propias de cada instalación y se detallan en la siguiente tabla:
Componentes de la cadena de manejo
Corral de cemento manejo líquido (limpieza con agua) Corral de cemento manejo sólido (limpieza en seco) Corral de tierra
Laguna Pozo purinero Almacenaje de guano
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Por su parte, para los bovinos de carne el manejo se consideró de acuerdo a la categoría de crianza:
Categoría Cadena de manejo Extensiva Pastoreo
Intensiva Drylot, Almacenamiento del sólido y Aplicación en terreno
Respecto a la aplicación, el estiércol de los bovinos es aplicado al suelo, para las vacas lecheras este puede ser en forma líquida o sólida, en cambio para los bovinos de carne su aplicación al suelo es solo de forma sólida, considerando que los bovinos de carne se encuentran en corrales de tierra o en pastoreo.
Aplicación Fertilizantes
Respecto a los fertilizantes, en el proceso de levantamiento de información se detectó que hay una importante falta de información respecto al uso de fertilizantes en la región; ya que no existe un catastro de uso de fertilizantes, sólo existe información sobre la importación/exportación a nivel país de fertilizantes, pero no sobre su consumo (cuanto y donde).
Por lo tanto, se estimó la cantidad de fertilizante utilizado en la región a partir de la superficie por tipo de cultivos existente en la RM, y sus requerimientos de fertilizantes nitrogenados.
De esta forma, se utilizó la información de ODEPA6 sobre los cultivos anuales de la Región Metropolitana.
Cultivo Superficie (hectáreas)
Raps 91 Girasol 355 Legumbres 484 Otros Cereales 833 Papas 3.299 Trigo 6.081 Maiz 10.102 Forraje 21.491 Verduras 22.201 Frutas 48.824
6 http://www.odepa.cl/cultivos-anuales-superficie-produccion-y-rendimientos-4/ ; http://www.odepa.cl/rubro/hortalizas-frescas/ , http://www.odepa.cl/rubro/frutas-frescas/. Información actualizada al 2015.
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Y se utilizaron las tasas de requerimiento de nutrientes por tipo de cultivo en Chile; los cuales provienen de la FAO, y se presentan como requerimiento de nitrógeno, fostato y potasio.
Las emisiones de amoniaco en la crianza animal dependen de las condiciones y el tipo de manejo que se le da al estiércol generado como resultado de la actividad ganadera, purín y/o guano, desde su excreción hasta su disposición final.
Por su parte, las emisiones de amoniaco asociadas al uso de fertilizantes dependen de tipo de fertilizante utilizado y de la superficie del cultivo donde se aplica. La cantidad de emisiones de amoniaco por lo general se expresa como un porcentaje del contenido de nitrógeno del fertilizante.
Futuras fuentes emisoras de amoniaco del sector agropecuario en la RM
Para el sector crianza de animales, para determinar las futuras fuentes emisoras se realizó una búsqueda de información en el SEIA. Esta búsqueda incluyó las categorías de cerdos, aves broiler, aves ponedoras, pavos, bovinos de carne y vacas de leche.
La siguiente tabla muestra los resultados encontrados. Es importante indicar que el resultado de la búsqueda puede arrojar múltiples intentos de ingreso al SEIA por parte de un mismo proyecto, por lo que la información presentada en la siguiente tabla sólo muestra el último ingreso que se hizo a la fecha.
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Categoría DIA
Tipología de ingreso
Titular Comuna Estado Fecha
resolución Descripción
Cerdos
Modificación del Sistema de Tratamiento en sector de Corneche y Dos Nuevos Planteles Destete-Venta de Cerdos L3 Agrícola Super Ltda. San Pedro Aprobado 2009 RCA 4541/2009
Mejoramiento tecnológico del sistema de tratamiento que contempla planta de lodos activados, además considera la construcción y operación de los planteles Catimar y Santis, cada uno con 51.300 animales.
Cerdos
Mejoramiento Tecnológico Sistema de Tratamiento Purines de Cerdos, sector Pocillas t Agrícola Super Ltda. San Pedro Aprobado 14/08/2008 RCA 643/2008
Mejoramiento tecnológico que considera la implementación de una unidad de tratamiento intermedia complementaria, ubicada entre el Biodigestor anaeróbico y la laguna de almacenaje, basada en la tecnología de lodos activados modalidad aireación extendida. Considera la construcción y operación de los planteles El Mormón y El Cura, cada uno con 35.400 animales.
Aves broiler
Ampliación plantel de aves
Baracaldo L4 Ariztía
María
Pinto Aprobado 20-03-2014
RCA 178/2014
Aves broiler: Plantel funciona actualmente con 45 pabellones con capacidad para 900.000 pollos. La ampliación consiste en la construcción de 15 pabellones más, con una capacidad de alojamiento de 300.000 pollos.
Aves broiler
Ampliación plantel de aves
Amancay L4 Ariztía Melipilla Aprobado 08-06-2015
RCA 239/2015
Aves broiler: Plantel funciona actualmente con 11 pabellones con capacidad para 20.000 pollos por cada pabellón. La ampliación consiste en la construcción de 10 pabellones más, con una capacidad total de alojamiento de 200.000 pollos.
Aves ponedoras
Ampliación de plantel de aves ponedoras y packing d huevos San Ramiro
L4 Comercia lizadora y Producto ra Covalvi Ltda. San Pedro No admitido a tramitació n 21-07-2015
El objetivo general consiste en la ampliación del plantel existente que actualmente aloja 90.000 aves de postura hasta una capacidad máxima de alojamiento total de 375.000 aves compuesta de 310.000 aves de postura y 65.000 pollitas de crianza.
Aves
ponedoras Ampliación plantel Melipilla L4
La Granja
S.A. Melipilla No
calificado 31-07-2015
Actualmente cuenta con 208.800 aves de crianza y 484.992 de postura, y se quieren ampliar en 296.000 aves de crianza y 708.920 (total de 444.000 crianza y 1.193.912 postura). Aves
ponedoras
Declaración plantel de aves de postura Agrícola Frutagro Jose Celsi Ltda.
L4 Agrícola Frutagro Jose Celsi Ltda. Isla de Maipo No admitido a tramitació n 13-01-2015
Regularización de plantel de postura de 246.520 aves de postura, alojadas en pabellones totalmente automatizados.
Cerdos
Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Purines, RCA N°594/2006 - Plantel Lonquén O7 Agrícola El Monte S.A. Isla Maipo En tramitació n - RCA 594/2006
El 18/08/2015 se presenta Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Purines, RCA N°594/2006 - Plantel Lonquén, el cual se encuentra en calificación
Cerdos
Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Purines, RCA N°597/2006 – Plantel La Isla O7 Agrícola El Monte S.A. El Monte En tramitació n - RCA 597/2006 El 21/09/2015 se presenta
“Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Purines, RCA N°597/2006 – Plantel La Isla”, el cual se encuentra en calificación
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Metodología para la elaboración del inventario de emisiones de amoniaco
La metodología utilizada en el presente estudio se basa el estudio de EPA “National Emission Inventory—Ammonia Emissions from Animal Husbandry Operations Report, Draft Report, January 2004”, utilizada para la elaboración de un inventario de emisiones de amoníaco por explotaciones ganaderas en los Estados Unidos. Esta metodología permite representar con suficiente flexibilidad diversos sistemas de manejo de residuos (considerando las emisiones en la instalación, en el manejo o gestión del estiércol y en la aplicación) además de incorporar más de una fase a la cadena de manejo.
Tal como es importante destacar la flexibilidad y simplicidad del modelo, es también relevante advertir sus variables de incertidumbre:
• Dificultades en recopilación de datos debido a varios tipos de animal y tiempos de residencia.
• Dificultad en representar la amplia variabilidad de los factores de emisión de cada componente de una cadena de manejo.
• Los factores de emisión no internalizan la diferencia en temperaturas, humedad, tipo de suelo y otros factores que pueden afectar la formación y volatilización de amoniaco.
Las tasas de excreción y los distintos factores de emisión utilizados corresponden a referencias internacionales que si bien son considerados adecuados para trabajar con ellos, se recomienda trabajar a nivel nacional para poder generar información y antecedentes adecuados que permitan posteriormente realizar un seguimiento adecuado a las emisiones de amoniaco.
En el caso de fertilizantes, considerando la falta de información del sector en cuanto a consumo directo de fertilizante, se ha utilizado la metodología que considera determinar la demanda potencial de nitrógeno en la superficie de cada tipo de cultivo para estimar las emisiones de N y de NH3, utilizando las tasas de demanda de Nitrógeno de la FAO.
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Resultados inventario de emisiones de NH3 y proyección a 10 años
Considerando lo detallado anteriormente respecto a la información disponible y la metodología utilizada, a continuación se detallan los resultados del inventario de emisiones de NH3 al año 2015 y una proyección de las emisiones al año 2025, para las
principales categorías emisoras de NH3 en la RM como lo son crianza de cerdos, aves y
bovinos y la aplicación de fertilizantes.
Año Emisiones totales de cerdos (kgNH3/año) Emisiones totales broiler (kg NH3/año) Emisiones totales ponedoras (kg NH3/año) Emisiones totales pavos (kg NH3/año) Emisiones totales fertilizantes (kg NH3/año) Emisiones totales bovinos de carne (kgNH3/año) Emisiones totales vacas de leche (kgNH3/año) Emisiones Totales (kgNH3/año) 2015 7.098.358 4.132.435 1.110.793 534.769 2.578.597 918.081 836.863 17.211.911 2016 7.098.358 4.240.908 1.110.793 534.769 2.859.347 918.081 836.863 17.601.135 2017 7.039.444 4.240.908 1.110.793 534.769 2.859.347 918.081 836.863 17.542.222 2018 7.384.390 4.240.908 1.110.793 534.769 2.859.347 918.081 836.863 17.887.169 2019 7.919.626 4.240.908 1.110.793 534.769 2.859.347 918.081 836.863 18.422.406 2020 7.919.626 4.240.908 1.460.803 534.769 2.859.347 918.081 836.863 18.772.417 2021 7.919.626 4.240.908 1.460.803 534.769 2.859.347 918.081 836.863 18.772.418 2022 7.919.626 4.240.908 1.460.803 534.769 2.859.347 918.081 836.863 18.772.419 2023 7.919.626 4.240.908 1.460.803 534.769 2.859.347 918.081 836.863 18.772.420 2024 7.919.626 4.240.908 1.460.803 534.769 2.859.347 918.081 836.863 18.772.421 2025 7.919.626 4.240.908 1.460.803 534.769 2.859.347 918.081 836.863 18.772.422
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Mejores técnicas disponibles (MTDs) para la reducción de emisiones de amoniaco a nivel internacional
En cuanto a las mejores técnicas disponibles para la disminución de emisiones de amoniaco, existe diversa información de distintas fuentes y en general todas consideran prácticamente las mismas técnicas que contemplan medidas en la alimentación, instalación y en la aplicación de las excretas o uso de fertilizantes.
A modo de resumen la siguiente tabla detalla las MTDs más utilizadas a nivel internacional, de acuerdo a lo especificado para cada una de las fuentes de información revisadas.
Categoría Medida para disminución emisiones de amoniaco Tipo crianza animal
Alimentación Modificación en la dieta Bovinos, Cerdos y
Aves
Instalación
Disminuir superficie del suelo en contacto con excretas, implementar pisos ranurados
y descargas frecuentes de las excretas Cerdos
Sistemas de extracción automáticos o que permitan aumentar la frecuencia de
descarga Aves
Tratamiento de gases (proceso biológico con agua (biofiltros) o químico (scruber)) Cerdos y aves
Cubierta a estanque de acumulación Cerdos y bovinos
Cubierta a pilas de acumulación de estiércol Cerdos, aves de
carne y ponedoras Manejo* Tratamiento secundario de las excretas (tratamientos aerobios) Cerdos y aves Aplicación Inyección superficial, aspersión por bandas Cerdos
Incorporación inmediata Cerdos y Aves
* Es importante aclarar que sólo dos de las fuentes revisadas consideran técnicas para la disminución de emisiones en el manejo o sistema de gestión de las excretas, cabe destacar que respecto a estas medidas una de las fuentes que la considera (MTDs españoles) se especifica que estas medidas no alcanzan una viabilidad técnico-económica suficiente y, por lo tanto, no se consideraron trasladables al modelo productivo español de forma generalizada.
Medidas de reducción de amoniaco evaluadas
La definición de medidas de reducción de amoniaco a ser evaluadas se desarrolló como resultado de la información revisada por el consultor, considerando las MTDs detalladas anteriormente, y del trabajo en conjunto que ha venido realizando el Ministerio del Medio Ambiente con otras entidades públicas, así como de visitas en terreno que el Ministerio del Medio Ambiente ha llevado a cabo para recabar información sobre tecnologías y prácticas disponibles, y de los talleres realizados en el marco de este estudio.
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Para cada medida se analizó la disponibilidad de información internacional y la experiencia nacional (en caso de existir) considerando:
• Como funciona
• Reducción de amoniaco • Costos
Una vez realizado el análisis de cada medida, se determinaron las medidas que reducen efectivamente amoniaco y que además cuentan con información sobre los costos de implementación. Estas se encuentran detalladas en la siguiente tabla.
Componente Medida Categorías
Instalación
Biofiltros en pabellones Cerdos
Cubierta de pozos + filtro de carbón activado
Cerdos Vacas lecheras
Manejo
Biodigestor + tratamiento aeróbico Cerdos
Biodigestor Cerdos
Sistema de tratamiento aeróbico Cerdos
La información considerada para la evaluación de estas medidas se detalla a continuación.
Biofiltro en pabellones Funcionamiento
El funcionamiento de un biofiltro consiste en bacterias que procesan las partículas de aire, sin químicos involucrados. Las bacterias viven en el filtro y degradan el amoniaco. Es un sistema aerobio, abate amoniaco y una fracción mínima se va hacia el sistema de manejo. Es necesaria la implementación de un sistema de conducción de aire dentro del pabellón con el fin de conducir el aire hacia los biofiltros.
Cabe destacar que el funcionamiento de los biofiltros considera un consumo de energía eléctrica y un consumo de agua adicional a los consumos que actualmente tienen los planteles. Producto del consumo de agua, el biofiltro tiene un efluente líquido que contiene amoniaco; sin embargo no se cuenta con información respecto a las características esperadas de esta corriente líquida.
16 Reducción de emisiones amoniaco
Los biofiltros son presentados de acuerdo a sus proveedores como tecnologías diseñadas en primera instancia para remover amoniaco, y que además remueven olores y polvo. Es importante indicar que el sistema de biofiltro sólo afecta el amoniaco atmosférico de la instalación, es decir el amoniaco que se volatiliza. Por lo tanto, las remociones indicadas por los proveedores corresponden a las remociones de amoniaco en el flujo de aire que pasa por el biofiltro.
De acuerdo a la información disponible un biofiltro puede reducir entre 70 a 90% las emisiones de amoniaco, en caso de un pabellón estanco y en caso de un pabellón abierto, con ventilación mediante cortinas, se considera que sólo trata un 50% del aire del pabellón.
En la siguiente tabla se detallan las instalaciones de la RM para las que se evalúa la implementación de la medida.
Categoría N° de instalaciones en las que se podría implementar la medida*
Número de Animales involucrados
Cerdos 67 1.221.207
* No hay instalaciones de cerdos, que tengan implementada esta medida en la RM.
En el caso de considerar la implementación de la medida sólo en las instalaciones con más de 10.000 cerdos7
, el número de instalaciones correspondientes sería:
Categoría N° de instalaciones en las que se podría implementar la medida
Número de Animales involucrados
Cerdos (> 10.000 cerdos) 37 1.057.091
Considerando que la medida se aplica a las instalaciones detalladas anteriormente, los resultados de reducción de emisiones de amoniaco totales se presentan en la siguiente tabla.
7
El número de animales corresponde al indicado por el Ministerio del Medio Ambiente, de acuerdo a información técnica recabada, quien solicitó la evaluación con estos valores además del total.
17 Categoría Emisiones NH3 SIN la medida (kgNH3/año) Emisiones NH3 CON la medida (kgNH3/año) Reducción de emisiones (kgNH3/año) Reducción de emisiones en la categoría (%) Reducción de emisiones en el sector crianza animal (%)* Cerdos (67 instalaciones) 7.098.358 5.809.795 1.288.563 18% 8,8% Cerdos (37 instalaciones) 7.098.358 5.971.372 1.126.986 16% 7,7%
*: Considerando que la emisión total de amoniaco del sector crianza animal es de 14.631.300 kg NH3/año.
De acuerdo a lo indicado anteriormente, para realizar estos cálculos se consideró que el biofiltro trata el 50% de aire del pabellón y que el biofiltro captura el 70% del amoniaco de este flujo de aire. Es decir, esta medida permite disminuir las emisiones asociadas a la instalación producto de la implementación del biofiltro, mientras que las emisiones asociadas al manejo y aplicación se mantienen constantes ya que no hay variación en la cantidad de amoniaco que recibe el sistema de manejo.
Costos
Para la revisión de costos se utilizó información directa de proveedores, experiencia del consultor en implementación de biofiltros en pabellones de cerdos8 e información teórica internacional. Es importante indicar que en los casos en que no se cuenta con información, se adoptaron supuestos en base a la experiencia del consultor.
Cabe señalar que los costos asociados al consumo de agua y electricidad no fueron incluidos en la presente evaluación, así como tampoco se consideró el costo de una posible modificación en los pabellones (como por ejemplo cerrarlos) para la implementación de biofiltros.
Los resultados obtenidos se detallan en la siguiente sección del resumen donde se resumen todas las medidas evaluadas.
Cubiertas geotextil pozo purinero más filtro de carbón activado Funcionamiento
Esta medida consiste en poner una cubierta en los pozos que no estén tapados e instalar un filtro de carbón activado a la salida del conducto del aire del pozo. El carbón activado se impregna con ácido sulfúrico9, el que queda fuertemente ligado a la superficie del
8
Existen pabellones de cerdos con biofiltros en la VI Región. Corresponden a pilotos. 9
18
mismo. El ácido sulfúrico brinda al carbón activado una gran capacidad para la retención del amoniaco10.
Reducción de emisiones amoniaco
Instalar cubierta y filtro de carbón activado permite reducir emisiones del pozo purinero que están asociadas a emisiones en la instalación.
- Reducción amoniaco por filtro carbón activado: 80 a 85% - Porcentaje pérdida de nitrógeno en pozo purinero: 6,6%11.
Las instalaciones de cerdos a las que aplica la medida son:
Categoría N° instalaciones que tienen implementada la medida
N° de instalaciones en las que se podría implementar la medida Número de Animales involucrados Cerdos (total) 0 64* 1.194.898 Cerdos (instalaciones>10.000 cerdos**) 0 36 1.055.805
* Del universo total de 67 instalaciones, 3 de ellas tienen camas calientes, y por lo tanto no tienen pozos purineros.
** El número de animales corresponde al indicado por el Ministerio del Medio Ambiente, de acuerdo a información técnica recabada, quien solicitó la evaluación con estos valores además del total
Considerando que la medida se aplica a las instalaciones detalladas anteriormente los resultados de reducción de emisiones de amoniaco totales se presentan en la siguiente tabla. Categoría Emisiones NH3 SIN la medida (kgNH3/año) Emisiones NH3 CON la medida (kgNH3/año) Reducción de emisiones (kgNH3/año) Reducción de emisiones en la categoría (%) Reducción de emisiones en el sector crianza animal (%)* Cerdos crianza12 5.990.785 5.880.001 110.784 1,8% 0,8% Cerdos reproductora 1.107.574 1.086.089 21.485 1,9% 0,15% Cerdos crianza (instalaciones >10.000 cerdos) 5.990.785 5.883.251 107.534 1,8% 0,7% Cerdos reproductora (instalaciones >10.000 cerdos) 1.107.574 1.105.022 2.552 0,2% 0,02%
10 http://www.carbotecnia.info/producto/carbon-activado-para-gases-de-amonicaco-y-aminas-vapamon/ 11
Fuente: National Emission Inventory—Ammonia Emissions from Animal Husbandry Operations, EPA 2004. 12
19 Costos
De acuerdo a la información disponible y en base a la experiencia del consultor, la instalación de una cubierta tipo HDPE, incluyendo la infraestructura, para un pozo de un diámetro de 6 metros, considera una inversión de entre 6-7 millones de pesos y considera una vida útil de 10 años. Por su parte, el uso de carbón activado considera un costo de 100.000 pesos al año para un pozo de este tamaño, aproximadamente.
Los resultados obtenidos se detallan en la siguiente sección del resumen donde se resumen todas las medidas evaluadas.
Biodigestor anaeróbico Funcionamiento
La biodigestión consiste en la fermentación anaeróbica de purines mediante bacterias metanogénicas. Esto se lleva a cabo en un ambiente anaeróbico estricto y la realizan bacterias que se auto-regulan, de acuerdo a pH, y temperatura.
Reducción de emisiones amoniaco
Un biodigestor tiene las siguientes eficiencias teóricas para la remoción de nitrógeno13: Biodigestión fría: 0% - 5%
Biodigestión caliente: 0% - 25%
Por otra parte, de acuerdo a la información indicada en las Declaraciones de Impacto Ambiental de Agrícola El Monte S.A (Maxagro) ingresadas en Agosto y Septiembre del 2015 en el SEIA para los planteles de cerdos Lonquén14 y La Isla15, se indica que la reducción de Nitrógeno en el biodigestor es de 36%.
Para la evaluación de esta medida se consideró que la remoción de amoniaco en un biodigestor es del 25%.
13
Fuente: Alternativas para el manejo de purines, ASPROCER, 2008 14
Mejoramiento del Sistema de Tratamiento de Purines, RCA N°594/2006 - Plantel Lonquén 15
20
Respecto a las instalaciones a las que aplicaría la implementación de biodigestor, se tiene:
Categoría N° de instalaciones en las que se podría implementar la medida
N° de animalesinvolucrados
Cerdos 27 299.535
Cerdos
( Instalaciones>10.000 cerdos)
10 228.502
Es importante mencionar que se considera la implementación de biodigestores sólo en las instalaciones que no cuentan ni con biodigestor ni con sistema de tratamiento aerobio. Esto, debido a que en las instalaciones que ya cuentan con un tratamiento aerobio para los purines generados la implementación de un biodigestor podría acarrear complicaciones al sistema ya existente, y además la inclusión de un biodigestor no aportaría mayormente a la remoción de amoniaco.
Existen 3 instalaciones que cuentan con camas calientes, por lo que no sería posible la implementación de un biodigestor por la configuración de su proceso.
Por otra parte, se debe indicar que se considera la implementación de biodigestores para todos los tamaños de instalación. Técnicamente no se estima un número mínimo de animales requeridos para que funcione el biodigestor.
Considerando que la medida se aplica a las instalaciones de cerdos detalladas anteriormente, a continuación se presentan los resultados de reducción de emisiones de amoniaco totales. Categoría Emisiones NH3 SIN la medida (kgNH3/año) Emisiones NH3 CON la medida (kgNH3/año) Reducción de emisiones (kgNH3/año) Reducción de emisiones en la categoría (%) Reducción de emisiones en el sector crianza animal (%)* Cerdos (27 instalaciones) 7.098.358 6.965.278 133.080 1,9% 0,9% Cerdos (10 instalaciones) 7.098.358 7.005.145 93.213 1,3% 0,6%
Esta medida permite disminuir las emisiones producto de la disminución en las emisiones asociadas al manejo y aplicación, las emisiones asociadas a la instalación se mantienen constantes.
21 Costos
Para la estimación de costos de esta medida se utilizaron valores obtenidos a partir de la experiencia del consultor en la implementación de Biodigestores para el tratamiento de purines de cerdo y de costos referenciales entregados por el Ministerio del Medio Ambiente16.
Cabe destacar que esta estimación considera el equipamiento, obras civiles, montaje e ingeniería, y está basada en la experiencia real del consultor en la construcción de biodigestores para purines de cerdo.
Es importante señalar que para el caso de los biodigestores se han analizado 2 opciones: • implementación de biodigestor con generación de energía
• implementación de biodigestor sin generación de energía
Considerando la información detallada anteriormente y los detalles especificados en el cuerpo del informe, se tiene la siguiente evaluación para la implementación de esta medida en instalaciones de crianza.
Los resultados obtenidos se detallan en la siguiente sección del resumen donde se resumen todas las medidas evaluadas.
Tratamiento aerobio Funcionamiento
Consiste en la remoción de materia orgánica (carbono y nitrógeno), de manera de bajar la carga asociada a estos compuestos para la posterior aplicación del purín.
a) Cultivo en suspensión: lodos activados o SBR: Se realiza un proceso de Nitrificación (Nitrógeno Amoniacal a Nitrito (NO2) y luego Nitrato (NO3)) y, proceso de
desnitrificación, el cual que consiste en transformar el Nitrato (NO3) a Nitrógeno
gas.
b) Cultivo fijo: lombrifiltros. Las lombrices consumen el nitrógeno para su propio ciclo reproductivo.
16
El Ministerio del Medio Ambiente obtuvo valores referenciales de costos de implementación de biodigestores a partir de visitas realizadas a algunas empresas productoras de cerdos que han construido e implementado biodigestores recientemente, así como de estudios específicos solicitados por ASPROCER para la evaluación de costos para biodigestores.
22 Reducción de emisiones amoniaco
Se considera que el tratamiento aerobio reduce un 90% del NH3 que recibe.
Respecto a las instalaciones a las que aplica la medida estas son las mismas que las detalladas para el caso de Biodigestor. Ya que se considera la implementación de sistema de tratamiento aerobio sólo en las instalaciones que no cuentan ni con biodigestor ni con sistema de tratamiento aerobio. Es decir la medida se aplica a planteles que descargan directo purín crudo, sólo hacen separación de sólidos, y/o tienen laguna anaerobia.
Por otra parte, se debe indicar que se considera la implementación de sistemas de tratamiento aerobio para todos los tamaños de instalación. Técnicamente no se estima un número mínimo de animales requeridos para que funcione el sistema aerobio.
Los resultados de reducción de emisiones de amoniaco totales se presentan en la siguiente tabla. Categoría Emisiones NH3 SIN la medida (kgNH3/año) Emisiones NH3 CON la medida (kgNH3/año) Reducción de emisiones (kgNH3/año) Reducción de emisiones en la categoría (%) Reducción de emisiones en el sector crianza animal (%)* Cerdos (27 instalaciones) 7.098.358 6.645.216 453.143 6,4% 3,1% Cerdos (10 instalaciones) 7.098.358 6.835.099 263.260 3,7% 1,8%
Esta medida permite disminuir las emisiones producto de la disminución en las emisiones asociadas al manejo y aplicación, las emisiones asociadas a la instalación se mantienen constantes.
Costos
Para la estimación de costos de esta medida se utilizaron valores obtenidos a partir de la experiencia del consultor en la implementación de sistemas aerobios para el tratamiento de purines de cerdo y de costos referenciales entregados por el Ministerio del Medio Ambiente17.
Cabe destacar que esta estimación considera el equipamiento, obras civiles, montaje e ingeniería, y está basada en la experiencia real del consultor en la construcción de estos sistemas para purines de cerdo.
17
El Ministerio del Medio Ambiente obtuvo valores referenciales de costos de implementación de biodigestores a partir de visitas realizadas a algunas empresas productoras de cerdos que han construido e implementado biodigestores recientemente, así como de estudios específicos solicitados por ASPROCER para la evaluación de costos para biodigestores.
23
En el caso de los sistemas de tratamiento aerobio, se consideran 2 opciones de análisis de costos:
• valores reales de construcción e implementación (plantas ya construidas, valores actualizados a valor presente)
• valores actuales en evaluación (plantas en proceso de evaluación actual)
Los resultados obtenidos se detallan en la siguiente sección del resumen donde se resumen todas las medidas evaluadas.
Biodigestor más tratamiento aerobio Funcionamiento
El detalle de funcionamiento se encuentra en las secciones anteriores. Reducción de emisiones amoniaco
Se considera una remoción del 25% de amoniaco asociada al biodigestor y una remoción del 90% asociada al sistema de tratamiento aerobio.
Respecto a las instalaciones a las que aplica la medida estas son las mismas que las detalladas para el caso de Biodigestor y sistema aerobio. Ya que se considera la implementación de BD más tratamiento aerobio sólo en las instalaciones que no cuentan ni con biodigestor ni con sistema de tratamiento aerobio. Es decir la medida se aplica a planteles que descargan directo purín crudo, sólo hacen separación de sólidos, y/o tienen laguna anaerobia.
Por otra parte, se debe indicar que se considera la implementación de sistemas de tratamiento aerobio para todos los tamaños de instalación. Técnicamente no se estima un número mínimo de animales requeridos para que funcione el sistema aerobio.
Los resultados de reducción de emisiones de amoniaco totales se presentan en la siguiente tabla. Categoría Emisiones NH3 SIN la medida (kgNH3/año) Emisiones NH3 CON la medida (kgNH3/año) Reducción de emisiones (kgNH3/año) Reducción de emisiones en la categoría(%) Reducción de emisiones en el sector crianza animal (%)* Cerdos (27 instalaciones) 7.098.358 6.512.135 586.223 8,3% 4% Cerdos (10 instalaciones) 7.098.358 6.741.886 356.472 5,2% 2,4%
24
Esta medida permite disminuir las emisiones asociadas a la instalación producto de la disminución en las emisiones asociadas al manejo y aplicación, las emisiones asociadas a la instalación se mantienen constantes.
Costos
Para la estimación de costos de esta medida se utilizaron valores obtenidos a partir de la experiencia del consultor en la implementación de sistemas aerobios para el tratamiento de purines de cerdo y de costos referenciales entregados por el Ministerio del Medio Ambiente18.
Cabe destacar que esta estimación considera el equipamiento, obras civiles, montaje e ingeniería, y está basada en la experiencia real del consultor en la construcción de estos sistemas para purines de cerdo.
Las consideraciones son las mismas que las especificadas para Biodigestores y tratamiento aerobio.
Los resultados obtenidos se detallan en la siguiente sección del resumen donde se resumen todas las medidas evaluadas.
18
El Ministerio del Medio Ambiente obtuvo valores referenciales de costos de implementación de biodigestores a partir de visitas realizadas a algunas empresas productoras de cerdos que han construido e implementado biodigestores recientemente, así como de estudios específicos solicitados por ASPROCER para la evaluación de costos para biodigestores.
25
Resultados evaluación de costos por medida evaluada
Medida Categoría Inversión
anualizada por animal (USD/animal/año) Costo de operación por animal (USD/animal/año)
Costo total por animal (USD/animal/año)* Costo abatimiento (USD/kg NH3 abatido) BD (experiencia consultor - con
generación de energía)
Cerdos
crianza 1,17 -6,53 -5,36 -14,01
BD (experiencia consultor - sin generación de energía)
Cerdos
crianza 0,59 2,40 2,98 7,81
BD + tratamiento aerobio (experiencia consultor - con generación de energía)
Cerdos
crianza 1,77 3,47 5,24 3,71
BD + tratamiento aerobio (experiencia consultor - sin generación de energía)
Cerdos
crianza 1,19 12,40 13,58 9,60
BD + tratamiento aerobio (experiencia consultor con valores actuales en evaluación- con generación de energía)
Cerdos
crianza 2,37 8,47 10,84 7,67
BD + tratamiento aerobio (experiencia consultor con valores actuales en evaluación - sin generación de energía)
Cerdos
crianza 1,79 17,40 19,18 13,56
Tratamiento aerobio (experiencia consultor)
Cerdos
crianza 0,78 10,00 10,78 10,44
Tratamiento aerobio (experiencia consultor con valores actuales en evaluación)
Cerdos
crianza 1,56 13,00 14,56 14,10
Pozo cubierto + carbón activado Cerdos
crianza 0,09 0,01 0,11 9,28
Pozo cubierto + carbón activado Cerdos
reproductora 0,70 0,10 0,80 9,28
Pozo cubierto + carbón activado Vacas
lecheras 7,03 1,00 8,04 16,29
Biofiltro Cerdos 6,88 1,38 8,26 7,83
*Considera el costo de operación y el costo de inversión anualizado a partir de la vida útil de la tecnología.
De acuerdo al análisis económico, para el caso de cerdos es posible ver que la medida de biofiltro es cara en cuanto a costo por animal y también en cuanto al costo de abatimiento de nitrógeno, lo que hace que finalmente por costo efectividad sea una medida poco atractiva para el sector.
Los biodigestores+tratamiento aerobio para cerdos corresponden a una medida que también es cara por animal (tanto como el biofiltro), pero es más efectiva en cuanto al abatimiento de amoniaco que el biofiltro.
Le medida de biodigestor sólo con generación de energía es la única que se paga, sin embargo no es una medida tan eficiente en la remoción de emisiones de amoniaco como el tratamiento aerobio.
26
Por otro lado, la medida de cubierta de pozos + carbón activado para cerdos tiene un costo por cerdo considerablemente menor que las otras dos medidas, lo que la podría hacer más atractiva y viable a pesar de que el costo por abatimiento de amoniaco no es tan efectivo.
La siguiente tabla resume además los resultados de la evaluación económica de cada medida evaluada:
Medida Categoría N° de
animales
VAN (USD) Vida útil (años) Inversión (USD) Costos operacionale s (USD/año) Ahorro (USD/año)
BD (experiencia consultor - con
generación de energía) Cerdos crianza 10.000 442.359 50 586.667 23.980 89.266 BD (experiencia consultor - sin
generación de energía) Cerdos crianza 10.000 -671.310 50 293.334 23.980 0 BD + tratamiento aerobio
(experiencia consultor - con generación de energía)
Cerdos crianza 10.000 -1.433.826 50 886.667 123.980 89.266
BD + tratamiento aerobio (experiencia consultor - sin generación de energía)
Cerdos crianza 10.000 -2.547.496 50 593.333 123.980 0
BD + tratamiento aerobio (experiencia consultor con valores actuales en evaluación- con generación de energía)
Cerdos crianza 10.000 -2.521.919 50 1.186.667 173.980 89.266
BD + tratamiento aerobio (experiencia consultor con valores actuales en evaluación - sin generación de energía)
Cerdos crianza 10.000 -3.635.589 50 893.333 173.980 0
Tratamiento aerobio (experiencia
consultor) Cerdos crianza 10.000 -1.966.186 50 390.000 100.000 0 Tratamiento aerobio (experiencia
consultor con valores actuales en evaluación)
Cerdos crianza 10.000 -2.829.042 50 780.000 130.000 0
Pozo cubierto + carbón activado Cerdos crianza 10.000 -10.493 10 9.495 136 0 Pozo cubierto + carbón activado Cerdos
reproductora 10.000 -80.381 10 70.334 1.005 0
Pozo cubierto + carbón activado Vacas lecheras 200 -16.076 10 14.067 201 0
Biofiltro Cerdos 10.000 -789.679 10 688.352 13.767 0
Es importante indicar que el VAN fue calculado para la implementación de biofiltro para una instalación de 10.000 cerdos, a un horizonte de 10 años de acuerdo a la vida útil, con una tasa del 6%, y sin considerar depreciación de los equipos ni impuestos, de acuerdo a la solicitud del Ministerio del Medio Ambiente19.
19
Tanto el número de animales como la tasa del 6% fueron datos indicados por la contraparte técnica del Ministerio del Medio Ambiente.
27
Escenarios evaluados
A partir del resultado obtenido de las medidas evaluadas se definieron 3 escenarios para evaluación.
Escenario 1: Considera la implementación de biofiltro en todas las instalaciones de cerdos a las que aplique y que tengan más de 10.000 animales. Se considera este escenario debido a su alta efectividad en la reducción de amoniaco, pero a un alto costo. Además corresponde a una tecnología que sólo se encuentra implementada en fase piloto en el país.
Escenario 2: Considera la aplicación de las medidas de gestión del estiércol, es decir la implementación de biodigestor sólo, tratamiento aerobio sólo o biodigestor+tratamiento aerobio. Se considera este escenario debido a su alta efectividad en la reducción de amoniaco, y por corresponder a medidas que se encuentran implementadas en el país.
Escenario 3: Considera la implementación de cubierta de pozo + carbón activado en todas las instalaciones de cerdos que aplique y que tenga más de 10.000 animales, y en todas las instalaciones de vacas lecheras (para el caso de las vacas lecheras se aplica la medida a todas a las instalaciones correspondientes, sin límite de animales). Se considera este escenario debido a su bajo costo y facilidad de implementación, pero con una baja efectividad en la reducción de amoniaco.
La siguiente tabla presenta el resumen de costos y reducción de emisiones para cada uno de los escenarios anteriores.
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Escenario Medida Categoría
N° de animales a los que aplica la medida Reducción de emisiones (kg NH3/año) Inversión requerida (USD) Costos (USD/año) Ahorro
(USD/año) Vida útil
Escenario 1 Biofiltro Cerdos 1.244.155 1.322.206 85.597.864 1.716.934 0 10
Escenario 2 BD (Estimación propia en base a experiencia consultor) Cerdos crianza 217.438 93.123 12.720.123 521.851 1.935.198 50 Tratamiento aerobio (Estimación propia en base a experiencia consultor) Cerdos crianza 217.438 263.260 8.480.082 2.174.380 0 50 BD+tratamiento aerobio (Estimación propia en base a experiencia consultor) Cerdos crianza 217.438 356.472 19.243.263 2.696.231 1.935.198 50 Escenario 3 Pozo cubierto +
carbón activado Cerdos 1.229.205 127.978 1.250.265 135.218 0 10
Pozo cubierto + carbón activado
Vacas
lecheras 7.343 31.708 516.460 73.430 0 10
Tal como se puede ver, el escenario 1 de implementación de biofiltros corresponde al escenario con la inversión más alta, considerablemente lejos de la siguiente opción en valor, correspondiente al BD+tratamiento aerobio. Es importante considerar además que existen incertidumbres en la tecnología asociada a Biofiltro por la falta de experiencia nacional, por lo tanto los valores son sólo referenciales y podrían variar de acuerdo a evaluaciones más específicas.
Por otro lado, si bien, los costos de operación de del biofiltro son menores a los esperados para el caso del escenario 2 (implementación de biodigestores o biodigestores+aerobio) es importante reiterar que para la opción de biofiltros no se considera dentro de los costos el consumo de agua y electricidad adicional, por lo tanto los costos operacionales podrían ser más elevados.
En cuanto a remoción de amoniaco, el escenario 1 de implementación de biofiltro es la que considera las mayores reducciones de emisión. Esto se debe a que la medida considera la implementación en un gran número de instalaciones (37 de 67), a diferencia de la medida de gestión del estiercol, que sólo implementaría en 10 instalaciones.
Con respecto al escenario de pozo cubierto+carbón activado, esta alternativa se presenta como la más económica, tanto en inversión como en costos, pero la reducción de amoniaco asociada es relativamente baja en comparación a las otras opciones.
29
Consideraciones y recomendaciones
Este capítulo analiza los resultados obtenidos luego del desarrollo del presente estudio, considerando que el objetivo general de éste consiste en generar los antecedentes técnicos y económicos para fundamentar una propuesta de medidas para la reducción de amoniaco (NH3), precursor del MP2,5, en el sector agropecuario en el marco del PPDA de
la Región Metropolitana, y refleja la visión del consultor en cuanto a estos resultados y al contexto regional de emisiones de amoniaco.
Al ser el NH3, junto con otros compuestos, un precursor de las partículas secundarias que
componen el MP2,5, , una disminución en las emisiones de NH3 puede reducir la
generación de partículas secundarias que forman el MP2,5; sin embargo al no haber una relación directa entre el MP2,5 y el amoniaco no es posible determinar el impacto o efectividad de la disminución de éste último, sino sólo hablar de una posible contribución a la disminución de MP2,5 que dependerá de otras variables como la disminución de SO2 y
NOx y de las condiciones ambientales.
Históricamente, tanto en la Unión Europea (UE) como en Norte América, la regulación de emisiones de amoniaco ha estado asociada a evitar fenómenos de acidificación o eutroficación de las aguas y suelos. En cuanto a las emisiones atmosféricas, el amoniaco está considerado dentro de los gases que generan problemas a la salud debido a que en altas concentraciones es un gas irritante que afecta ojos, piel y vías respiratorias, y también es un precursor de las partículas secundarias que componen el MP2,5. Sin embargo es internacionalmente reconocido que su regulación es compleja debido a que el amoniaco es un gas que está presente naturalmente en la atmósfera y a que la formación de partículas secundarias de amonio depende, necesariamente y como factor limitante, de la presencia de otros compuestos y condiciones ambientales específicas. Por esta razón, si bien en la UE existen límites para la emisión de NH3 a nivel nacional, estos no
están directamente asociados a un cantidad determinada de disminución en el MP2,5. Por otro lado, en Norte América si bien hay límites para la emisión de precursores de partículas secundarias que conforman el MP2,5, no hay límites establecidos para la emisión de amoniaco ya que se considera que no es posible determinar de manera directa su aporte en la disminución del MP2,5.
Se considera imperativo seguir trabajando con los gremios y asociaciones agrícolas y de productores pecuarios para generar información específica. Un ejemplo de ello es lo que ha desarrollado el sector productivo de cerdos, ya que permite tener conocimiento de la crianza en las instalaciones y la cadena de manejo asociada a la gestión de estiércol. En base a lo anterior, se considera esencial establecer un método eficaz para la recopilación de información, como por ejemplo censar la actividad productiva de acuerdo a la información requerida para elaborar el inventario, de tal forma de poder mantener actualizado el inventario y, por lo tanto, ser eficaz en la implementaición de medidas.
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La estimación de emisiones causadas por el uso de fertilizantes pueden tener variaciones importantes debido a la falta de información especifica del sector, se recomienda darle seguimiento a las iniciativas de recopilación de información que está llevando a cabo ODEPA para una mejor estimación, ya que tiene repercusiones en varios sectores y estimaciones nacionales.
Para Chile, sería muy interesante tomar como base la experiencia internacional, poniendo especial cuidado en no implementar normas de regulación de emisiones de amoniaco, sin contar con información nacional o supuestos robustos y precisos para predecir las emisiones de amoniaco y los efectos de la implementación de medidas de regulación de emisiones de amoniaco. En este sentido, si bien es posible considerar medidas de mitigación de emisiones de amoniaco ya que efectivamente es un precursor del MP2,5, es imprescindible trabajar previamente en el levantamiento de datos e información que permitan por un lado conocer efectivamente la realidad nacional y, por otro lado, comportamiento del gas en la atmósfera, de manera de construir un modelo de predicción de emisiones de amoniaco y además contar con un sistema de inventario de emisiones de amoniaco y otros gases precursores del MP2,5. De esta manera resulta posible verificar la situación real y con ello comparar y validar los resultados del modelo de manera de ir ajustándolo. Así será posible tener información más precisa y fundamentada para establecer normas de reducción con resultados esperados que puedan ser evaluados y alcanzados.
En Chile el sector de crianza de cerdos ha implementado sistemas de tratamiento de purín los cuales como una de sus principales ventajas permiten la remoción de Nitrógeno con lo que se reducen las emisiones de NH3 asociadas al manejo y aplicación de purín. En este
caso la implementación de sistemas que permiten remoción de nitrógeno en el purín se realizó porque el sector de crianza de cerdos buscaba bajar la tasa de aplicación de nitrógeno al suelo asociada al riego de cultivos con purines de cerdo, con lo cual se puede dar cumplimiento a los Planes de Aplicación de Purines. Es interesante entonces notar que, la reducción de emisiones de NH3 se puede dar en el contexto específico de
reducción de emisiones de NH3 pero también como co-beneficio de otras regulaciones o
requerimientos como es el caso de los PAPs o podría ser también una regulación de emisión de olores a la crianza de animales.
De esta forma es necesario evaluar el efecto sinérgico de implementación de medidas que afectan el ciclo del nitrógeno en su totalidad, ya que esto tiene un efecto directo en el inventario de emisiones de amoniaco; para lo cual es necesario contar con información base de las fuentes generadoras de emisiones de amoniaco, y en caso de que ésta no esté disponible trabajar en su generación. Y a la vez, también es necesario considerar las medidas relacionadas con los gases que reaccionan con el NH3, tales como el SO2 y el NOx,
ya que la reducción de estos gases en la atmósfera incide también en la concentración de NH3 que se pueden encontrar efectivamente en la atmósfera. Por lo tanto, es necesario
31
NH3 que considere tanto las emisiones amoniaco como las reacciones del éste con otros
gases, y en el desarrollo e implementación de un sistema de monitoreo de concentraciones de NH3 y otros gases que permita contar con la información base para el
desarrollo inicial y posterior verificación y ajuste de los resultados del modelo.
Con relación a los costos de implementación de las medidas evaluadas, la información presentada corresponde sólo a información referencial que permite comparar los resultados de la evaluación económica entre las distintas medidas evaluadas. Sin embargo para poder determinar y analizar efectivamente el impacto económico de las medidas en la crianza de cerdos es recomendable considerar que la evaluación económica de cada medida se debería realizar considerando el contexto real en el que se inserta la medida de manera de poder analizar si efectivamente las empresas dedicadas a la crianza animal, específicamente cerdos, se encuentran en condiciones de implementar la medida. Por su parte, es importante recalcar que medidas como la implementación de biofiltro podrían impactar los consumos de agua y energía en los sectores de la RM donde se concentra la crianza de cerdos y que podrían presenta problemas de suministro. Por lo tanto, sería importante considerar este tipo de variables dentro de la evaluación, y no sólo los costos directos de implementación de las medidas.
Respecto a la definición de tiempos de implementación de medidas de reducción de emisiones de amoniaco, es importante considerar que técnicamente estos dependen en gran medida de si la tecnología asociada a la medida se encuentra disponible en Chile y si hay experiencia previa de implementación de tecnologías similares. Lo anterior, debido a que para que la implementación de una medida sea exitosa en cuanto a lograr la reducción de emisiones esperada, es imprescindible que ésta cuente con un buen diseño y evaluación técnica adecuada a la realidad nacional de la crianza de cerdos.
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INDICE DE CONTENIDO
GLOSARIO ... 35 1. INTRODUCCIÓN ... 37 2. AMONIACO (NH3), PRECURSOR DEL MATERIAL PARTICULADO FINO MP2,5 ... 39
2.1 EL AMONIACO... 39 2.1.1 Generación de amoniaco – Ciclo del nitrógeno ... 39 2.1.2 Propiedades físicas del amoniaco ... 44 2.1.3 Efecto del amoniaco en la salud ... 45 2.2 EL MATERIAL PARTICULADO FINO (MP2,5) ... 45 2.2.1 Efecto del MP2,5 en la salud ... 47 2.2.2 Composición del MP2,5 ... 48 2.2.3 Fracción de amoniaco en el MP2,5 ... 51
3. DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES EMISORAS DEL SECTOR AGROPECUARIO ... 56 3.1 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ... 56 3.2 FUENTE DE INFORMACIÓN PARA FUENTES DE EMISIÓN FUTURAS ... 59 3.3 RESULTADOS FUENTES DE INFORMACIÓN PARA FUENTES EMISORAS DE AMONIACO EXISTENTES ... 60 3.3.1 Cerdos ... 61 3.3.2 Aves ... 78 3.3.3 Bovinos ... 86 3.3.4 Fertilizantes ... 94 3.4 RESULTADOS FUENTE DE INFORMACIÓN PROYECTOS FUTUROS (PROYECTOS INGRESADOS AL SEIA) ... 97 4. REVISIÓN METODOLOGÍA Y RESULTADOS ESTUDIOS ANTERIORES ... 101 4.1 SISTAM INGENIERÍA 2013 ... 101 4.1.1 Metodología bottom up crianza animal ... 102 4.1.2 Metodología top down crianza animal ... 103 4.1.3 Metodología fertilizantes ... 103 4.2 USACH 2014 ... 104 4.2.1 Metodología bottom up crianza animal ... 104 4.2.2 Metodología top down crianza animal ... 105 4.2.3 Comentarios ... 105 4.2.4 Metodología fertilizantes ... 106
5. METODOLOGÍA PARA LA ESTIMACIÓN DE EMISIONES AMONIACO ... 108 5.1 REFERENCIA METODOLÓGICA Y JUSTIFICACIÓN DE SU USO ... 108 5.2 METODOLOGÍA PROPUESTA PARA LA ELABORACIÓN DEL INVENTARIO DE EMISIONES DE AMONIACO ... 109 5.2.1 Metodología propuesta para el sector crianza de animales ... 109 5.2.2 Metodología propuesta para el sector de fertilizantes ... 118
6. INVENTARIO DE EMISIONES DE AMONIACO ... 120 6.1 RESULTADOS GENERALES DEL INVENTARIO ... 120 6.2 EMISIONES POR CATEGORÍA ... 122 6.2.1 Cerdos ... 122 6.2.2 Aves ... 123 6.2.3 Bovinos ... 127 6.2.4 Fertilizantes ... 130