ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DE LOS BIOCOMBUSTIBLES EN PERÚ

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Resumen

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

RED PERUANA DE CICLO DE VIDA

AV.UNIVERSITARIA NO.1801,SAN MIGUEL LIMA,PERÚ TELÉFONO:(511)6262000–4760

MAIL:[email protected] BLOG.PUCP.EDU.PE/REDPERUANACICLODEVIDA/

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA

DE LOS BIOCOMBUSTIBLES

EN EL PERÚ

Isabel Quispe Trinidad

Jessica Yearwood Travezán

Ana Sabogal Dunin Borkowski

Luis Chirinos García

Katherine Matos Meza

Diciembre, 2009

Red Peruana de Ciclo de Vida

Sección Ingeniería Industrial

Pontificia Universidad Católica del Perú

Lima, Perú

AGRADECIMIENTOS

Agro Industrial Paramonga S.A.A. Asociación Mariátegui

Azucena Fudrini, Cecilia Tejada – Red Peruana Ciclo de Vida (RPCV) Carmen Mora, Luis Paz – Ministerio de la Producción (PRODUCE)

Daniel Cairo, Elizabeth Fuentes, Ulises Osorio – Universidad Nacional Agraria la Molina (UNALM) Eduardo Rocca, Nadia Gamboa – Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Henry García – Food and Agriculture Organization (FAO) Industrias del Espino S.A.

Jaime Gianella – MONDER

José Luis Mena, María Eugenia Arroyo – WWF

Juan Manuel Ramírez, Luis Fernando Arévalo – Francisco Tello Perú Marcel Gauch, Simon Gmünder, Rainer Zah – EMPA

Martijn Veen – SNV

Miembros de la Mesa Técnica de Biocombustibles de San Martín – PROBIOSAM Palmas del Espino S.A.

Ronal Echeverría – Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA) Sonia Validivia – Iniciativa Ciclo de Vida (PNUMA)

ÍNDICE DE CONTENIDO

SECCIÓN I

DEFINICIÓN DEL OBJETIVO Y ALCANCE

... 10

1. OBJETIVO DEL ESTUDIO ... 10

1.1 Planteamiento ... 11

1.2 Preguntas que el estudio no podrá responder ... 11

1.3 Método del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) ... 11

2. ALCANCE DEL ESTUDIO ... 13

2.1 Unidad funcional ... 13

2.2 Sistemas a comparar ... 13

2.3 Límites de los sistemas ... 18

2.4 Datos necesarios y requisitos de los mismos ... 20

2.5 Herramienta Informática utilizada ... 20

SECCIÓN II

INVENTARIO

... 21

1. FASE AGRÍCOLA ... 21

1.1 Descripción de los cultivos ... 21

1.2 Límites en la fase agrícola ... 21

1.3 Cuantificación de las emisiones por cambio de uso de suelos ... 22

1.4 Inventario del la fase agrícola de la Palma Aceitera ... 23

1.5 Inventario de la fase agrícola de la Jatropha Curcas ... 23

1.6 Inventario de la fase agrícola de la Caña de Azúcar ... 25

1.7 Inventario de la fase agrícola del Sorgo ... 25

2. PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL ... 26

2.1 Extracción del aceite de palma aceitera ... 26

2.2 Extracción del aceite de Jatropha ... 27

2.3 Transesterificación ... 28

SECCIÓN III

RESULTADOS

... 30

1. CAMBIO CLIMÁTICO ... 30

2. DEFORESTACIÓN ... 30

3. VINCULACIÓN DE LOS DATOS CON LA UNIDAD FUNCIONAL ... 32

4. ASIGNACIÓN DEL IMPACTO ... 33

5. EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL ... 37

5.1 Metodología IPCC ... 37

5.1.1 Cambio de uso de suelos (LUC) ... 44

5.2 Eco Indicador 99 ... 48

6. ANÁLISIS DE AMBOS INDICADORES ... 52

7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ... 53

8. CONCLUSIONES ... 54

8.1 Gases de Efecto Invernadero - IPCC ... 54

8.2 Eco Indicador 99 ... 55

8.3 Gases de Efecto Invernadero – IPCC y Eco Indicador 99 ... 55

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Caracterización de los cultivos ... 21

Tabla 2: Cambio de uso de suelos por sistema ... 22

Tabla 3: Emisiones de carbono por cambio de uso de suelos ... 22

Tabla 4: Insumos y emisiones para la producción de B100 ... 28

Tabla 5: Consumo por tipo de combustible para recorrer 1 km ... 29

Tabla 6: Rendimientos de los subproductos en la cadena del biodiesel ... 35

Tabla 7: Precios de los subproductos en la cadena del biodiesel ... 35

Tabla 8: Asignación del impacto para los subproductos del biodiesel... 36

Tabla 9: Asignación del impacto en la cadena de valor del etanol ... 36

Tabla 10: Caracterización de los GEI más representativos ... 37

Tabla 11: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B100 por etapa ... 38

Tabla 12: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E100 por etapa ... 38

Tabla 13: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B5 por etapa ... 40

Tabla 14: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E7.8 por etapa ... 40

Tabla 15: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B100 ... 42

Tabla 16: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E100 ... 42

Tabla 17: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B5 ... 43

Tabla 18: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E7.8 ... 43

Tabla 19: Cálculo de la deuda de carbono para los biocombustibles al 100% ... 47

Tabla 20: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas B100 en puntos EI99 por categoría de impacto ... 49

Tabla 21: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas E100 en puntos EI99 por

categoría de impacto ... 49

Tabla 22: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas B100 en puntos EI99 por fase 50 Tabla 23: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas E100 en puntos EI99 por fase 50

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 2: Marco de trabajo del ACV ... 12

Ilustración 3: Ubicación de las plantaciones ... 14

Ilustración 4: Escenarios en estudio... 15

Ilustración 5: Sistemas de los Biocombustibles ... 17

Ilustración 6: Límites de los sistemas basados en biodiesel ... 18

Ilustración 7: Límites de los sistemas basados en etanol ... 19

Ilustración 8: Evaluación de la fase agrícola ... 21

Ilustración 9: Inventario de la fase agrícola de la palma aceitera ... 23

Ilustración 10: Inventario de Fase agrícola de la Jatropha Curcas (San Martín) ... 24

Ilustración 11: Inventario de Fase agrícola de la Jatropha Curcas (Lambayeque) ... 24

Ilustración 12: Inventario fase agrícola de la caña. ... 25

Ilustración 13: Inventario de la fase agrícola del sorgo ... 26

Ilustración 14: Composición de los RFF de palma ... 27

Ilustración 15: Composición de la SJS ... 28

Ilustración 16: Vinculación de los datos con la unidad funcional – Biodiesel ... 32

Ilustración 18: Emisiones de GEI por etapa para los combustibles B100 y E100 ... 41

Ilustración 19: Emisiones de GEI por etapa en los combustibles B5 y E7.8 ... 41

Ilustración 20: Emisiones en kg de CO2 por cambio de uso de suelos por kg de biomasa para los biocombustibles B100 y E100 ... 44

Ilustración 21: Deuda de carbono ... 47

Ilustración 22: Eco Indicator 99 ... 48

Ilustración 23: Impactos ambientales de los combustibles B100 y E100 - EI 99 ... 51

Ilustración 24: Impactos ambientales de los combustibles B5 y E7.8 - EI 99 ... 51

ACRÓNIMOS, SIGLAS Y SÍMBOLOS

AGB Materia orgánica sobre el nivel del suelo

B Boro

B5 Biodiesel al 5% mezclado con diesel

B100 Biodiesel al 100%

BGB Materia orgánica bajo el nivel del suelo

CA Caña de Azúcar

CH4 Metano

COSUDE Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación

CO2 Dióxido de carbono

DOM Materia Orgánica Muerta

E7.8 Etanol al 7.8% mezclado con gasolina

E100 Etanol al 100%

ECPT Ecosystem ‘Carbon Payback Time’

EICV Evaluación del Inventario de Ciclo de Vida

EMPA Instituto Federal Suizo de Investigación y Prueba de Materiales FREDEPALMA Federación de Palmicultores de San Martín

GEI Gases de Efecto Invernadero

INIA Instituto Nacional de Investigación Agraria

IPCC Panel Intergubernamental de Cambio Climático (Intergovernmental Panel on Climate Change)

ISO International Organization for Standardization

KCl Cloruro de potasio

LUC Land use change o cambio de uso de suelos

Mg Sulfato de magnesio o kieserita MINAG Ministerio de Agricultura MINAM Ministerio del Ambiente MINEM Ministerio de Energía y Minas

N2O Óxido nitroso

PRODUCE Ministerio de la Producción

PUCP Pontificia Universidad Católica del Perú

RFF Racimos de Fruta Fresca

RPCV Red Peruana de Ciclo de Vida SC Contenido de Carbono en el Suelo

SDA United States Department of Agriculture

SEIN Sistema Eléctrico Interconectado Nacional SJS Semillas de Jatropha Secas

SNV Netherlands Development Organisation

tkm Tonelada por kilómetro recorrido

Ton d.m. Tonelada de material seca (Ton dry matter) UNALM Universidad Nacional Agraria La Molina

A

El estudio fue planteado por la Red Peruana de Ciclo de Vida (RPCV) de la Pontificia Universidad Católica de Perú (PUCP) y la Fundación SWISSCONTACT y es financiado por la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación (COSUDE) y la PUCP a través del concurso LUCET.

El informe tiene como objetivo realizar el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) que permita comparar los biocombustibles (biodiesel y etanol) con los combustibles fósiles (diesel, gasolina de 84 octanos, gasolina de 97 octanos y el gas natural).

La Fundación SWISSCONTACT y el Instituto Federal Suizo de Investigación y Prueba de Materiales (EMPA) darán a los resultados de este estudio la difusión y aplicación que consideren oportuna de modo tal que sirva como herramienta para la toma de decisiones, especialmente en cuanto a políticas gubernamentales. Las partes interesadas en este estudio de ACV, como el Ministerio de Energía y Minas (MINEM), el Ministerio de Agricultura (MINAG), el Ministerio de Producción (PRODUCE) y el Ministerio del Ambiente (MINAM), recibirán asimismo los resultados. Por su parte, la RPCV – PUCP pretende publicar los resultados obtenidos en revistas científicas de difusión internacional y en congresos nacionales e internacionales para audiencias tales como centros de investigación y centros estudiantiles.

E

P

El estudio cuenta con la participación de representantes de instituciones reconocidas como EMPA, PUCP, Ministerios del Perú y SWISSCONTACT. La Ilustración 1 muestra la estructura organizativa del estudio.

D

A solicitud de los sectores del gobierno involucrados en el estudio se estableció trabajar con los biocombustibles obtenidos a partir de palma aceitera, jatropha, caña de azúcar y sorgo dulce. La palma aceitera y la caña de azúcar son cultivos con una amplia trayectoria en el país, en tanto que la jatropha y el sorgo dulce son cultivos que vienen tomando notoriedad y que representan oportunidades y ventajas adicionales para la obtención de biocombustibles.

SECCIÓN I

DEFINICIÓN DEL OBJETIVO Y ALCANCE

1. OBJETIVO DEL ESTUDIO

El estudio tiene como objetivo evaluar y cuantificar los impactos ambientales de los biocombustibles producidos en Perú usando el ACV como herramienta de gestión y técnica que permitirá la toma de decisiones para políticas gubernamentales y sectoriales.

Los objetivos específicos son:

- Realizar una evaluación de los impactos ambientales de los biocombustibles en todo el ciclo de vida.

- Identificar la alternativa de menor impacto ambiental entre las alternativas evaluadas con el ACV comparativo.

- Identificar y evaluar las oportunidades para reducir los impactos ambientales y las emisiones de GEI generados a lo largo del ciclo de vida y mejorar la cadena de valor. - Analizar los impactos ambientales y las emisiones de GEI de los biocombustibles

presentados en comparación con los combustibles fósiles.

- Crear y fortalecer la capacidad local que permita evaluar los impactos ambientales utilizando el ACV como herramienta de gestión en la toma de decisiones.

El estudio de ACV se realizó según una metodología normalizada, siguiendo para ello la serie de normas internacionales ISO 14040 para la Gestión Ambiental.

Los resultados del ACV realizado servirán como herramienta que sustente técnicamente la toma de decisiones por parte del MINAM, PRODUCE, MINEM y MINAG, así como para otras entidades, en relación a las distintas políticas y medidas relacionadas con la promoción y uso de los combustibles alternativos.

1.1 Planteamiento

De acuerdo con los objetivos planteados, las preguntas que este proyecto pretende responder son las siguientes:

- ¿Cuál es el impacto ambiental total de los combustibles y biocombustibles a lo largo del ciclo de vida? ¿Qué tanto contribuye la combustión de los mismos al impacto ambiental total?

- ¿Son mayores o menores que los impactos ambientales y las emisiones de GEI de los combustibles fósiles?

- ¿Cómo están distribuidos y cuán elevados son los impactos ambientales al producir biocombustibles?

- ¿Cuáles son los factores que inciden al impacto en el ambiente? ¿Existen posibilidades de reducirlos?

1.2 Preguntas que el estudio no podrá responder

La metodología del ACV permite una comparación general entre los sistemas desde el punto de vista ambiental y bajo la observación de la cadena general de producción, uso y disposición. Sin embargo, el presente estudio no responde las siguientes preguntas:

- ¿Cuál es el impacto social y/o económico de los biocombustibles?

- ¿Cuáles serán las consecuencias futuras si se diera un cambio hacia el uso de los biocombustibles?

- ¿Cuál será el impacto de los futuros desarrollos en el sector de los biocombustibles? - ¿Cuáles son los impactos indirectos de la producción de biocombustibles?

Los resultados obtenidos se basan en la información evaluada y no es posible inferir consecuencias futuras adicionales.

1.3 Método del Análisis de Ciclo de Vida (ACV)

El ACV es una metodología que permite registrar y evaluar los efectos ambientales de las actividades humanas al producir un producto o servicio desde la extracción y adquisición de la materia prima, la producción y consumo de energía, hasta la disposición final.

Los resultados del ACV son útiles para:

- Contar con un apoyo para la toma de decisiones. - Registrar los principales impactos ambientales.

- Investigar los factores que brindan una mayor contribución a los impactos ambientales. - Evaluar las regulaciones.

De acuerdo a la norma internacional ISO 14040, un ACV es un ciclo interactivo de conocimiento y optimización que comprende las siguientes etapas:

- Determinar el objetivo y alcance del proyecto definiendo el sistema objetivo y las condiciones, así como el campo de aplicación del estudio.

- Realizar el inventario de ciclo de vida abarcando los distintos flujos de entrada y salida para los distintos procesos mediante la elaboración de un modelo del ciclo de vida del producto.

- Determinar los impactos ambientales de manera tal que se entienda la relevancia ambiental de todos los flujos descritos en el modelo.

- Interpretar los impactos ambientales.

En la Ilustración 2 se observa la interacción de las distintas etapas mencionadas previamente y se incluyen además las aplicaciones directas de los resultados del análisis.

Ilustración 2: Marco de trabajo del ACV Fuente: ISO 14040 (2006)

Interpretación Objetivo y alcance

Análisis del inventario

Análisis del impacto

Marco de trabajo del análisis de ciclo de vida

Aplicaciones directas: •Desarrollo y mejora de productos •Planeamiento estratégico •Desarrollo de políticas públicas •Marketing •Otros Interpretación Objetivo y alcance

Análisis del inventario

Análisis del impacto

Marco de trabajo del análisis de ciclo de vida

Aplicaciones directas: •Desarrollo y mejora de productos •Planeamiento estratégico •Desarrollo de políticas públicas •Marketing •Otros

2. ALCANCE DEL ESTUDIO

El presente ACV se enfoca en el uso de los combustibles para el transporte terrestre de pasajeros en vehículos. Todos los sistemas estudiados cumplen la función de servir de combustible para vehículos de pasajeros de modo tal que se pueda recorrer un mismo número de kilómetros.

La unidad funcional debe ser una medida que permita comparar la cantidad de producto necesario para realizar una misma función, proporcionando una referencia para normalizar las entradas y salidas del sistema. En este estudio se utilizará como unidad funcional un kilómetro

recorrido en un vehículo de pasajeros.

2.2 Sistemas a comparar

Los cultivos estudiados son, palma aceitera y jatropha para la obtención del biodiesel y, caña de azúcar y sorgo dulce para la obtención del bioetanol.

Según las características y requerimientos de los cultivos mencionados se han seleccionado tres regiones para su estudio: en la zona de San Martín, ubicada en la Amazonía peruana, una zona ecológica denominada selva tropical; y en las zonas de Piura y Lambayeque, ubicadas en la costa norte del país, una zona ecológica denominada desierto tropical. La ubicación geográfica se muestra en la Ilustración 3. Las locaciones mencionadas fueron elegidas debido a su representatividad, dada la envergadura de los proyectos y plantaciones que se llevan a cabo en estas regiones.

En la costa norte del país se ha considerado el cultivo en terrenos eriazos sin cobertura como se muestra en la

Ilustración 4. De acuerdo al IPCC (2006), el contenido de carbono del suelo es de 35 toneladas por hectárea.

En la región San Martín, se ha realizado una diferenciación de acuerdo al tipo de suelo utilizado, considerando bosque primario o bosque secundario (purma de 15 años) para poder diferenciar las emisiones por cambio de uso de suelo en cada uno de estos escenarios, tal como se muestra en la

Ilustración 3: Ubicación de las plantaciones

• Bosque maduro o primario: Ecosistema boscoso con vegetación original, caracterizado por la abundancia de árboles maduros de especies del dosel superior o dominante, que ha evolucionado de manera natural y que ha sido poco perturbado por actividades humanas o causas naturales (OIMT, 2002; Ley Forestal y de Fauna Silvestre, S.S. N° 27308). En el estudio se han considerado los bosques maduros con un contenido total de 241 toneladas de carbono por hectárea, incluyendo tanto el contenido de carbono de la biomasa como el del suelo, según el estudio realizado por Alegre et al (2001) en la Amazonía Peruana.

• Bosque secundario (Purma): Ecosistema de vegetación boscosa que ha vuelto a crecer en tierra donde la cobertura boscosa original fue en su mayor parte desmontada con menos del 10% de la cobertura boscosa original. Los bosques secundarios por lo general se desarrollan naturalmente en tierras abandonadas después de cultivos migratorios, el asentamiento de agricultura o tierras forestales degradadas, o después del fracaso de plantaciones de árboles.

La Ley Forestal lo define: “Vegetación leñosa de sucesión secundaria que se desarrolla sobre tierras cuya vegetación original fue destruida por actividades humanas. El grado

de recuperación dependerá mayormente de la duración e intensidad del uso anterior por cultivos agrícolas o pastos, así como de la proximidad de fuentes de semillas para re colonizar el área disturbada.” (Ley N° 27308). En este estudio se consideran bosques secundarios de 15 años de edad.

Ilustración 4: Escenarios en estudio

Adicionalmente al estudio de los biocombustibles, se analizaron 4 combustibles fósiles como sistemas de referencia: Diesel, Gasolina de 84 octanos, Gasolina de 97 octanos y Gas Natural.

A continuación se describen los 7 sistemas específicos estudiados (cada uno evaluado al 100% y en la mezcla correspondiente con diesel o gasolina, de 5% ó 7.8% respectivamente), así como los 4 sistemas de referencia.

• Sistema 1: Producción y uso de biodiesel obtenido de la Palma Aceitera cultivada en bosque primario.

(a) Sistema 1a: Biodiesel al 100%. (b) Sistema 1b: Mezcla con diesel al 5%.

• Sistema 2: Producción y uso de biodiesel obtenido de la Palma Aceitera cultivada en bosque secundario (purma).

(a) Sistema 2a: Biodiesel al 100%. (b) Sistema 2b: Mezcla con diesel al 5%.

• Sistema 3: Producción y uso de biodiesel obtenido de la Jatropha cultivada en bosque primario.

(a) Sistema 3a: Biodiesel al 100%. (b) Sistema 3b: Mezcla con diesel al 5%.

Bosque primario Bosque secundario

(Purma) Terrenos eriazos

• Sistema 4: Producción y uso de biodiesel obtenido de la Jatropha cultivada en bosque secundario (purma).

(a) Sistema 4a: Biodiesel al 100%. (b) Sistema 4b: Mezcla con diesel al 5%.

• Sistema 5: Producción y uso de biodiesel obtenido de la Jatropha cultivada en la costa.

(a) Sistema 5a: Biodiesel al 100%. (b) Sistema 5b: Mezcla con diesel al 5%.

• Sistema 6: Producción y uso de etanol obtenido de la Caña de Azúcar.

(a) Sistema 6a: Etanol al 100%.

(b) Sistema 6b: Mezcla con gasolina al 7.8%.

• Sistema 7: Producción y uso de etanol obtenido del Sorgo Dulce.

(a) Sistema 7a: Etanol al 100%.

(b) Sistema 7b: Mezcla con gasolina al 7.8%.

• Sistema 8: Producción y uso del diesel.

• Sistema 9: Producción y uso de gasolina de octanaje 97.

• Sistema 10: Producción y uso de gasolina de octanaje 84.

• Sistema 11: Producción y uso del gas natural vehicular.

En la Ilustración 5 se muestra estructuradamente los sistemas de biocombustibles y sus respectivas mezclas.

Biodiesel Bosque primario Jatropha Palma aceitera Purma San Martín B100 B5 B100 B5 Bosque primario Purma San Martín B100 B5 B100 B5 Terrenos eriazos Lambayeque B100 B5 Etanol Sorgo dulce Terrenos eriazos Piura E100 E7.8 Terrenos eriazos Lambayeque E100 E7.8 Caña de azúcar Combustibles fósiles Gasolina 97 octanos Diesel Gasolina 84 octanos Gas Natural 11 10 9 8 7b 7a 6b 6a 5b 5a 4b 4a 3b 3a 2b 2a 1b 1a Sistema Mezcla Ecozona Región Cultivo Combustible

2.3 Límites de los sistemas

Los límites de los sistemas definen los procesos unitarios incluidos en el análisis, las cargas ambientales a ser estudiadas, así como el nivel de detalle. Se analizó el sistema considerando los impactos desde el cultivo de la biomasa hasta su uso energético en el sector transportes, es decir, un estudio Cradle to Grave (desde la cuna a la tumba).

Para la obtención del biodiesel se incluyen: la fase agrícola, el proceso de extracción del aceite, su conversión a biodiesel, los transportes respectivos y, finalmente, su uso como fuente de energía para recorrer un kilómetro en un automóvil.

Para la obtención del etanol se considera la fase agrícola, la fermentación, la destilación y su uso energético.

En relación a la etapa agrícola, se incluyen dentro del sistema el uso e impacto de los plaguicidas y fertilizantes aplicados, así como el impacto directo debido al uso y cambio de uso del suelo. Respecto a la etapa de extracción de aceite y producción de biodiesel y etanol, se considera la generación de energía, la infraestructura, el uso de aditivos químicos y sus emisiones. Para la etapa de uso energético, se consideran las emisiones generadas por el consumo del biocombustible y los impactos debidos a la producción y uso de un automóvil estándar. Los límites generales se pueden observar en la Ilustración 6 y la Ilustración 7.

Ilustración 7: Límites de los sistemas basados en etanol

- Límites geográficos: El ACV desarrollado se limita a la producción y uso de

biocombustibles en el Perú. Sin embargo, no necesariamente todas las etapas de los ciclos de vida respectivos deben limitarse a este ámbito geográfico. Se han incluido aquellos procesos que forman parte del ciclo de vida aunque se desarrollen fuera del territorio nacional, analizándolos en su ubicación representativa.

Para las operaciones en el interior del país se usaron datos nacionales y originales de los procesos reales, los que se complementaron con información secundaria. Para aquellos procesos que ocurren fuera del país se han utilizado datos obtenidos de publicaciones científicas o datos medios en la respectiva industria.

- Límites temporales: El horizonte temporal considerado es el del periodo comprendido entre los años 2007 y 2009. Sin embargo, en algunos casos se ha utilizado información más antigua. De otro lado, no se puede evitar que los procesos comparados se encuentren en diferentes estados de desarrollo tecnológico, no obstante para evitar fallas en la interpretación se ha documentado el estado y uso de la tecnología para cada proceso.

- Límite con la naturaleza: En las etapas relacionadas con el cultivo y cosecha de

biomasa, para este estudio, el suelo productivo queda excluido del sistema. Esto debido a que no es considerado parte del sistema productivo, sino parte del medio ambiente.

2.4 Datos necesarios y requisitos de los mismos

Los datos fueron colectados de las instalaciones productivas vinculadas a los procesos específicos. Se seleccionaron los procesos cuya contribución a los flujos de masa y energía, así como cuyas emisiones, han sido relevantes.

Para la obtención de los datos se visitaron empresas, institutos, universidades y asociaciones nacionales relacionadas con la producción de biocombustibles; para el presente informe estos datos han servido para validar la información recopilada a partir de la bibliografía revisada.

Para los procesos en los cuales no se consiguieron datos de fuentes primarias, se ha recurrido a datos de fuentes secundarias. Por otro lado, el estudio de datos publicados en procesos similares a los del presente estudio ha permitido realizar la validación de los datos primarios recopilados.

2.5 Herramienta Informática utilizada

El estudio se ha realizado usando el programa de cómputo SIMAPRO 7.1, una herramienta informática comercial desarrollada por Pré Consultants para el ACV, este programa analiza y compara sistemática y consistentemente los aspectos ambientales de un producto según la norma ISO 14040. El programa SIMAPRO ha sido usado, desde su primera versión en 1990, por empresas, consultoras, centros de estudio y de investigación.

SIMAPRO 7.1 incluye todo el juego de datos ECOINVENT, la cual cuenta con información de más de 4,000 procesos. Esta base de datos es el resultado de un gran esfuerzo por parte de institutos suizos para actualizar e integrar las bases de datos ampliamente conocidas ETH-ESU 96, BUWAL250, así como varias otras. Esta base de datos cuenta con una muy buena documentación y especificación de los datos inciertos. En el presente estudio se ha aplicado el ECOINVENT para modelar los procesos comunes tales como transportes y productos químicos básicos, así como una base que se ha adaptado a la realidad peruana para los procesos restantes.

SECCIÓN II INVENTARIO

1. FASE AGRÍCOLA

1.1 Descripción de los cultivos

Los cultivos estudiados fueron la palma aceitera, la Jatropha Curcas, la caña de azúcar y el sorgo dulce. La

Tabla 1 muestra el rendimiento anual por hectárea y la vida útil de cada uno de estos productos agrícolas, así como las especificaciones de estos cultivos.

Tabla 1: Caracterización de los cultivos

Parámetro Unidad Palma

Aceitera Jatropha Curcas Caña de azúcar Sorgo dulce

Carbono en la biomasa tC/ha 64 28 0 0

Producto - RFF SJS Caña Sorgo

Rendimiento t/ha año 19* 6** 110*** 260***

Vida útil meses 360 480 78 6

Fuentes: *Ramirez 2008; *Ocroposma 2008; **Grupo Tello 2009; *** Empresa Monder (Jaime Gianella 2009)

1.2 Límites en la fase agrícola

El análisis de la fase agrícola incluye la producción, transporte y uso de materia prima, energía e infraestructura, así como las emisiones generadas al aire, agua y suelo, como se aprecia en la Ilustración 8.

1.3 Cuantificación de las emisiones por cambio de uso de suelos

El uso de suelos en el sector agro forestal es una de las fuentes principales de emisiones de gases de efecto invernadero, siendo los principales el dióxido de carbono, el óxido nitroso y el metano. Aproximadamente el 30% de todas las emisiones antropogénicas de GEI entre 1989 y 1998 se debieron a actividades relacionadas al uso de suelos. Dos tercios de las mismas se deben a cambios en el uso de los suelos (Fasit, 2009).

En la

Tabla 2 se presenta un resumen con los cambios de uso de suelo evaluados, considerando el uso de suelo antes y después de la siembra de cultivos agro-energéticos.

Tabla 2: Cambio de uso de suelos por sistema

Fuente: Alegre, IPCC

El período de descuento para estas emisiones es de 20 años, estándar definido por el IPCC, y el factor de conversión de carbono a dióxido de carbono es de 44/12. Además, para poder comparar las emisiones en base a la unidad funcional, éstas se dividen entre el rendimiento anual por hectárea para cada cultivo. Los cálculos se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3: Emisiones de carbono por cambio de uso de suelos

Sistema t C/ha t CO2/ha t CO2/ha año t/ha año t CO2/t producto (a) (b)=(a)x 44/12 (c)=(b)/20 (d) (e)=(c)/(d)

S1 70.8 259.7 13.0 19.0 0.7 S2 10.5 38.5 1.9 19 0.1 S3 104.4 382.9 19.1 6.0 3.2 S4 46.4 170.3 8.5 6 1.4 S5 -41.8 -153.2 -7.7 6.0 -1.3 S6 13.9 50.9 2.5 110.0 0.0 S7 13.9 50.9 2.5 260.0 0.0

Sistema Antes Después

Escenario tC/ha Cultivo tC/ha

S1 Bosque primario 241 Palma 170

S2 Bosque secundario (15 años) 172 Palma 162

S3 Bosque primario 241 Jatropha 137

S4 Bosque secundario (15 años) 172 Jatropha 126

S5 Terrenos eriazos 35 Jatropha 77

S6 Terrenos eriazos 35 Caña 21

1.4 Inventario del la fase agrícola de la Palma Aceitera

El inventario final para la obtención de un Kg de racimos de fruto fresco de palma aceitera (RFF) se muestra en la Ilustración 9, en éste se detallan las entradas y salidas al sistema, tales como los transportes requeridos para importar los insumos, los fertilizantes y plaguicidas aplicados y sus respectivas emisiones al agua, aire y suelo.

Es importante señalar que el CO2 liberado por el cambio de uso de suelo varía dependiendo del

escenario, tal como se muestra en la Tabla 3.

Ilustración 9: Inventario de la fase agrícola de la palma aceitera

1.5 Inventario de la fase agrícola de la Jatropha Curcas

En la Ilustración 10 e Ilustración 11 se presentan los inventarios finales de la fase agrícola por semilla de jatropha seca para la Amazonía y la costa norte respectivamente. Es importante señalar que el CO2 liberado por cambio de uso de suelo varía dependiendo del escenario como

Ilustración 10: Inventario de Fase agrícola de la Jatropha Curcas (San Martín)

1.6 Inventario de la fase agrícola de la Caña de Azúcar

En la Ilustración 12 se presenta el inventario de la fase agrícola de la caña de azúcar, los valores están reportados por kg de caña de azúcar.

Ilustración 12: Inventario fase agrícola de la caña.

1.7 Inventario de la fase agrícola del Sorgo

El inventario final para la obtención de un Kg de tallo de sorgo dulce se muestra en la Ilustración 13. Aquí se detallan las entradas y salidas al sistema, tales como los transportes requeridos para importar los insumos, los fertilizantes y plaguicidas aplicados y sus respectivas emisiones al agua, aire y suelo.

Ilustración 13: Inventario de la fase agrícola del sorgo

2. PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL

Por cada Kg de RFF se generan 0.2 Kg de aceite de palma y 0.02 Kg de aceite de palmiste y 0.03 Kg de torta de palmiste (Ramírez, 2008) como se puede apreciar en la Ilustración 14.

Ilustración 14: Composición de los RFF de palma Fuente: Ramírez, 2009

Al modelar el proceso se ha considerado el transporte de los insumos según las distancias de la importación y el traslado del puerto del Callao a la Región San Martín. Así mismo, se ha considerado un transporte de 25 kilómetros en camión para el traslado de los RFF a la planta de extracción de aceite.

Pre tratamiento del aceite de palma

Dada la acidez del aceite de palma, es necesario que este cultivo pase por un pre tratamiento antes de la tranesterificación para su transformación en biodiesel. El rendimiento de este proceso es de 0.94 Kg de aceite de palma tratado por Kg de aceite crudo de palma y se requiere 0.00444 Kg de soda cáustica por Kg de aceite tratado según los datos del Estudio de Impacto Ambiental (EIA) de la empresa Heaven Petroleum Operators (HPO) (Ecolab, 2008).

2.2 Extracción del aceite de Jatropha

En la Ilustración 15 se muestra la composición de la SJS. Por cada Kg de SJS se obtiene 0.27Kg de aceite y 0.29Kg de torta de jatropha. Se considera una eficiencia de extracción del 98%, para un contenido total de 50% de grasa en la almendra (INIA – Romero, 2008).

Ilustración 15: Composición de la SJS Fuente: INIA - Romero, 2008

2.3 Transesterificación

En esta etapa se lleva a cabo el proceso de transesterificación, donde los triglicéridos de los aceites reaccionan con el metanol en presencia del metilato de sodio para formar el biodiesel y la glicerina. De acuerdo a Ecolab (2008) el rendimiento de la conversión del aceite vegetal a biodiesel es de 95%, lo cual está dentro del rango propuesto por Ramírez (2008) que considera entre 92% y 98%. Los insumos utilizados y emisiones se muestran en la Tabla 4.

Tabla 4: Insumos y emisiones para la producción de B100

Fuente: Ecolab, 2008

Insumos Energía eléctrica 2.57E-07 KWh / Kg B100

Metanol 2.26E-01 Kg / Kg B100

Soda cáustica 5.24E-03 Kg / Kg B100

Agua de enfriamiento 3.85E-03 Kg / Kg B100 Emisiones Residuos sólidos domésticos 4.49E-05 Kg / Kg B100 Residuos sólidos industriales 8.60E-04 Kg / Kg B100

Partículas 5.12E-06 Kg / Kg B100

SO2 4.74E-06 Kg / Kg B100

CO 1.56E-05 Kg / Kg B100

3. PRODUCCIÓN DEL ETANOL

El proceso de obtención del etanol incluye tanto la fermentación como la destilación de la caña o el sorgo para la producción de etanol. En el presente estudio se ha considerado que el objetivo principal es la producción de etanol y que ésta se realiza a partir del jugo de la caña o el sorgo, no de la melaza o miel que se obtiene luego de la producción de azúcar.

De acuerdo a Ramírez (2008) el rendimiento de la conversión de la caña de azúcar en etanol es de 6.34%, mientras que según Ocroposma (2008) el rendimiento de la conversión del sorgo en etanol es de 6.4%.

4. USO ENERGÉTICO DE LOS COMBUSTIBLES

Para la fase final, que evaluó el uso energético de los combustibles, se han considerado tanto las emisiones por combustión como la carga ambiental del automóvil utilizado y las emisiones generadas debido al mantenimiento del mismo.

El automóvil estándar utilizado es el Euro 3 promedio en la unión europea adaptado a Perú definido en ECOINVENT (2008). La vida útil definida para dicho automóvil es de 300 000 km recorridos.

Se han considerado los consumos por cada tipo de combustible utilizados para recorrer un kilómetro, tal como se muestra en la Tabla 5.

Tabla 5: Consumo por tipo de combustible para recorrer 1 km

Combustible MJ/kg MJ/km kg/km Biodiesel 37.2 2.374 0.064 B5 42.5 2.374 0.056 Etanol 26.8 2.564 0.096 E5 41.7 2.564 0.061 Diesel 42.8 2.374 0.055 Gasolina 42.5 2.564 0.060 Gas natural 48.0 2.564 0.053

SECCIÓN III RESULTADOS

1. CAMBIO CLIMÁTICO

Según el IPCC el cambio climático se define como una modificación identificable y persistente del estado del clima por variabilidad natural o por efecto de la actividad humana. Actualmente se usa este término para referirse al acelerado calentamiento que se viene produciendo en la superficie terrestre como resultado de una mayor acumulación de GEI, de acuerdo a lo citado por Vargas (2009).

Vargas (2009) explica que el efecto invernadero es un fenómeno a través del cual determinados gases retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado debido a la radiación solar, garantizando una temperatura promedio global adecuada para vivir. Según el IPAM (2005), el fenómeno de calentamiento global es una realidad con señales manifestadas en huracanes, retroceso de glaciares y sequías en la Amazonía. Según los ratios actuales de emisiones, para el 2100 la temperatura promedio se incrementará entre 4 y 7°C, con consecuencias sociales y ambientales catastróficas, incluyendo el incremento del nivel del mar, inundación de ciudades costeras y transformación de ecosistemas a gran escala.

Durante los últimos años se ha venido desarrollando el proceso de deglaciación, generando impactos negativos como un menor abastecimiento de agua para el campo y las ciudades, así como limitaciones en la generación de hidroelectricidad. Otros de los impactos del cambio climático en el Perú, según Reyes (2009) es el incremento de la temperatura hasta en 5.8ºC, además de la elevación del nivel del mar, los fenómenos climáticos exacerbados (El Niño), avance de la desertificación, afectación de la biodiversidad, intensificación de vectores de enfermedades, desarticulación de ciclos agrícolas, aumento de migraciones forzadas, intensificación de condiciones de pobreza y conflictos sociales.

2. DEFORESTACIÓN

Sohngen et al (2006) citan que la deforestación tropical contribuye a las emisiones del carbono almacenado en la vegetación y suelos hacia la atmósfera. Esta equivale entre el 20% y el 29% de las emisiones antropogénicas globales de GEI (IPAM, 2005; Sohngen et al, 2006; Naughton-Treves, 2004). En el caso de Perú, las emisiones de GEI en CO2 equivalente por

cambio de uso de la tierra y silvicultura representan el 41.7% del total nacional de emisiones y captura de GEI de acuerdo a la Primera Comunicación Nacional del Perú a la Convención de Naciones Unidas sobre Cambio Climático (Iturregui, 2001).

El IPAM (2005) afirma que existe un consenso internacional en cuanto a la necesidad de crear incentivos para prevenir la deforestación en los países tropicales, de manera tal que los países

desarrollados deberán compensar a aquellos países que controlan la deforestación. Según Naughton-Treves (2004) el Perú es el segundo país en extensiones de bosque tropical de tierras bajas intactas luego de Brasil.

Según Naughton-Treves (2004) la incertidumbre respecto al rol de la Amazonía como una fuente o sumidero de carbono refleja la limitada información sobre biomasa forestal y ratios de absorción de carbono. Si bien existe consenso en cuanto a la necesidad de un incentivo para prevenir la deforestación en los países tropicales y que los países desarrollados deben compensar a aquellos países que controlan la deforestación, Naughton Treves (2004) hace referencia que la conservación de bosques tropicales como estrategia de mitigación del cambio climático es un asunto altamente político pues este enfoque podría desviar la atención de la causa raíz, es decir, las emisiones de GEI por combustión de combustibles fósiles en los países desarrollados.

De acuerdo a Chambi (2001) la creación de mecanismos internacionales (como el MDL) para que diversos países puedan comprar y vender servicios de absorción de CO2 permite a los

mismos tener una fuente potencial importante de financiamiento para proteger los bosques de América Latina a la vez que responden a la preocupación global por el deterioro del ambiente.

Según Smith et al (1997) la destrucción de bosques primarios conlleva a la expansión de bosques secundarios. Esto ha generado iniciativas que inducen a incrementar su valor para agricultores y ganaderos de tal forma que se conserven estos bosques indefinidamente pues éstos son capaces de proveer algunos de los servicios económicos y ambientales que brindan los bosques primarios, acumulando biomasa rápidamente durante los primeros 20 a 30 años.

Las regiones de tierras bajas húmedas tropicales de América Latina son la eco-región más extensa en términos de cobertura boscosa y donde se concentra la deforestación actual, fenómeno que usualmente implica la conversión de bosque primario principalmente por pequeños agricultores para fines agropecuarios, menciona Smith et al (1997).

Las emisiones dependen del ratio de deforestación y de las variaciones del carbono almacenado por hectárea luego de la deforestación (que dependen del uso del suelo, región, ecosistema y uso de la biomasa extraída). La quema emite el carbono inmediatamente mientras que la descomposición de la materia orgánica puede tardarse hasta 100 años (Sohngen, 2006).

3. VINCULACIÓN DE LOS DATOS CON LA UNIDAD FUNCIONAL

Para el desarrollo de este estudio se ha definido, de acuerdo al valor propuesto por los reportes de ECOINVENT, 2007, que para la obtención de un MJ se requieren 0.0269 Kg de biodiesel obtenido a partir de aceites de cultivos oleaginosos o 0.0373 Kg de etanol anhidro de 99.7°. De acuerdo a los rendimientos en cada etapa y considerando una pérdida del 0.05%, definida por los reportes de ECOINVENT, en el transporte del biocombustibles a la estación de servicio se obtienen las cantidades requeridas de los recursos para recorrer 1 Km., tal como se muestra en la Ilustración 16 y en la Ilustración 17.

Ilustración 16: Vinculación de los datos con la unidad funcional – Biodiesel

Como se puede apreciar, la cantidad necesaria de biodiesel para la obtención de 1 Km. es la misma para ambos cultivos; esto se debe a que el rendimiento en la etapa de transporte es el mismo. La diferencia se da en la extracción de aceite debido a que el contenido de éste es diferente para cada cultivo, adicionalmente la palma aceitera requiere de un proceso adicional en la etapa de transesterificación a fin de disminuir su acidez.

Ilustración 17: Vinculación de los datos con la unidad funcional – Etanol

En el caso del etanol, las cantidades necesarias de biocombustible para la obtención de 1 Km. son las mismas, debido a que los rendimientos utilizados para las etapas de destilación y transporte son iguales, tanto para los sistemas de producción a partir de la caña de azúcar como para los de producción a partir del sorgo dulce.

4. ASIGNACIÓN DEL IMPACTO

En un ACV es importante considerar los productos derivados y asignarles el impacto ambiental correspondiente. La asignación de dicho impacto consiste en definir el porcentaje de la carga ambiental correspondiente a cada subproducto, lo que se realiza de acuerdo al valor económico y al peso de los subproductos de acuerdo a la ecuación mostrada a continuación:

F = Pi x Wi

∑(Pi x Wi)

Donde:

Pi: Precio del subproducto i

Para los sistemas de biodiesel se utilizan los rendimientos mencionados en la Tabla 6 y los precios por tonelada de producto mostrados en la Tabla 7. Luego de realizar los cálculos respectivos para cada uno de los productos y subproductos en las distintas etapas de la cadena de producción se obtiene el porcentaje de contribución a la carga ambiental de cada uno, tal como se muestra en la

Tabla 8.

Tabla 6: Rendimientos de los subproductos en la cadena del biodiesel

Fase Cultivo Producto Rendimiento Referencia

Agrícola Palma Racimos de fruta 19.0 Ton/ha

Ramírez, 2008 Ocroposma, 2008 Jatropha Semilla seca 6.04 Ton/ha Grupo Tello, 2009 Extracción de

aceite

Palma Aceite de palma 0.20 Kg /Kg RFF Ramírez, 2008 Torta de palmiste 0.03 Kg /Kg RFF Ramírez, 2008 Aceite de palmiste 0.02 Kg/Kg RFF Ramírez, 2008 Jatropha Aceite de Jatropha 0.27 Kg/Kg SJS

INIA-Romero, 2008 Torta de Jatropha 0.29 Kg/Kg SJS Producción de biodiesel Palma B100 0.89 Kg/Kg Aceite Ecolab, 2008 Glicerina 0.10 Kg/Kg Aceite Jatropha B100 0.95 Kg/Kg Aceite Ecolab, 2008 Glicerina 0.10 Kg/Kg Aceite

Tabla 7: Precios de los subproductos en la cadena del biodiesel

Fase Cultivo Producto USD/Ton Referencia

Agrícola Palma Racimos de fruta $ 90.00 Palmas del Espino, 2007 Jatropha Semilla seca $ 200.001 Grupo Tello, 2009 Extracción de aceite Palma Aceite de palma $ 800.00 Galván, 2008

Torta de palmiste $ 11.00 Ribeiro, 2007 Aceite de palmiste $ 636.00 Ramírez, 2008 Jatropha Aceite de Jatropha $ 760.00 INIA, 2008

Torta de Jatropha $ 50.00 INIA, 2008 Producción de biodiesel Palma y

Jatropha

B100 $ 850.00 Grupo Tello, 2009

Glicerina $ 650.00 Ribeiro, 2007

1

Tabla 8: Asignación del impacto para los subproductos del biodiesel

Fase Cultivo Producto Factor

Agrícola Palma Racimos de fruta 100%

Jatropha Semilla seca 100% Extracción de aceite Palma Aceite de palma 92.5% Torta de palmiste 0.2% Aceite de palmiste 7.3% Jatropha Aceite de Jatropha 93.0% Torta de Jatropha 7.0%

Producción de biodiesel Palma B100 92.1%

Glicerina 7.9%

Jatropha B100 92.6%

Glicerina 7.4%

Para los sistemas de etanol se consideran los factores de la Tabla 9. Como se puede apreciar, a diferencia del caso del biodiesel, no ha habido una asignación de impacto a otros subproductos; esto se debe a que la vinaza y el bagazo no tienen un valor comercial y se aprovechan dentro del mismo sistema, siendo utilizados como fertilizante y en la cogeneración de energía respectivamente.

Tabla 9: Asignación del impacto en la cadena de valor del etanol

Fase Producto Factor

Agrícola Caña 100%

Sorgo 100%

Producción de etanol E100 caña 100% E100 sorgo 100%

5. EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL

La metodología del IPCC cuantifica las emisiones de GEI a lo largo del ciclo de vida del producto, por ello sólo ha considerado el impacto ambiental en la categoría de cambio

climático.

La caracterización de los principales GEI, de acuerdo a la metodología IPCC presentada en la base de datos de Ecoinvent (2008), se incluye en la Tabla 10.

Tabla 10: Caracterización de los GEI más representativos

Símbolo GEI kg CO2 eq /Kg. CO2 Dióxido de carbono 1 CO Monóxido de carbono 1.57 N2O Óxido nitroso 298 CH4 Metano 25 Fuente: Ecoinvent, 2008

A continuación se presentan los resultados obtenidos al aplicar la evaluación de impacto ambiental del IPCC para los distintos sistemas analizados. Los resultados por etapa y el total en Kg. de CO2 equivalente, se presentan la Tabla 11, la

Tabla 13, la y la Tabla 14, donde se resalta en color verde aquellos sistemas con un menor impacto que la alternativa fósil, sea diesel y gasolina de 97 octanos, respectivamente.

Las etapas consideradas son:

• Cambio de uso de suelos (LUC: Land Use Change): considera las emisiones ocasionadas por cambiar el uso de suelo de los escenarios previos a cultivos agro-energéticos.

• Fase agrícola: muestra las emisiones considerando la plantación y cosecha de los cultivos agro-energéticos, así como el manejo agronómico implicado.

• Fase producción: implica la producción de los biocombustibles a partir de la biomasa, así como todos los transportes asociados, hasta contar con el combustible en la estación de servicio.

• Fase uso: considera las emisiones generadas durante la etapa del uso energético del combustible e incluye las emisiones referidas a la producción y al mantenimiento del vehículo, así como a la combustión directa del combustible.

Tabla 11: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B100 por etapa

Palma B100 Jatropha B100 B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s C o s ta D iesel 1a 2a 3a 4a 5a 8 LUC 0.272 0.030 0.777 0.302 -0.269 - F. agrícola 0.050 0.034 0.077 0.051 0.151 - F. producción 0.038 0.039 0.033 0.034 0.033 0.03 F. uso 0.023 0.023 0.023 0.023 0.023 0.20 kg CO2 eq 0.38 0.13 0.91 0.41 -0.063 0.23

Tabla 12: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E100 por etapa

C añ a E 100 S orgo E 100 G 97 G 84 G as na tur a l 6a 7a 9 10 11

LUC 0.035 0.000 - - -

F. agrícola 0.118 0.047 - - -

F. producción 0.029 0.024 0.04 0.04 0.02

F. uso 0.022 0.022 0.21 0.23 0.17

Tabla 13: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B5 por etapa Palma B5 Jatropha B5 B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s C o s ta D iesel 1b 2b 3b 4b 5b 8 LUC 0.012 0.001 0.034 0.013 -0.012 - F. agrícola + F. producción 0.031 0.030 0.032 0.030 0.035 0.03 F. uso 0.190 0.190 0.190 0.190 0.190 0.20 kg CO2 eq 0.23 0.22 0.26 0.22 0.21 0.23

Tabla 14: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E7.8 por etapa

C añ a E7 .8 S orgo E7 .8 G 97 G 84 G as na tur a l 6b 7b 9 10 11 LUC 0.003 0.001 - - - F. agrícola + F. producción 0.046 0.042 0.04 0.04 0.02 F. uso 0.212 0.212 0.21 0.23 0.17 kg CO2 eq 0.26 0.26 0.25 0.27 0.19

En la Ilustración 19 se aprecian los resultados al evaluar los distintos sistemas utilizando la metodología del IPCC. Se observa que el B100 de jatropha cultivada en bosque primario, según esta metodología, tiene la mayor cantidad de emisiones en CO2 equivalente. De otro

lado, el sistema de Jatropha B100 en costa tiene un impacto positivo en el ambiente por la captura de CO2 en la biomasa que representan estos cultivos perennes. Esto resalta la

importante participación de las emisiones por cambio de uso de suelos en los sistemas de biodiesel, tanto positiva como negativamente.

1a 2a 3a 4a 5a 6a 7a 8 9 10 11 kg C O 2 e q/ km

Cambio de uso de suelos Fase agrícola Fase producción Fase uso 0.38 0.13 0.91 0.41 -0.06 0.20 0.09 0.23 0.25 0.27 0.19 kg C O 2 e q / km 0.23 0.22 0.26 0.23 0.21 0.26 0.26 0.23 0.25 0.27 0.19 Pa lm a Bos qu e p ri m ar io Pa lm a Pur m a Ja tr opha Bos qu e p ri m ar io Ja tr opha Pur m a Ja tr opha Co st a Ca ña d e az úca r Co st a So rg o dul ce Co st a D ie se l 2 G as ol in a 97 o ct ano s G as ol in a 84 oc ta no s G as Na tu ra l

Cambio de uso de suelos Fase producción + agrícola Fase uso Pa lm a Bos qu e p ri m ar io Pa lm a Pur m a Ja tr opha Bos qu e p ri m ar io Ja tr opha Pur m a Ja tr opha Co st a Ca ña d e az úca r Co st a So rg o dul ce Co st a D ie se l 2 G as ol in a 97 o ct ano s G as ol in a 84 o ct ano s G as Na tu ra l

Ilustración 19: Emisiones de GEI por etapa en los combustibles B5 y E7.8 Ilustración 18: Emisiones de GEI por etapa para los combustibles B100 y E100

A continuación se presentan los resultados obtenidos por tipo de gas en kg de CO2 equivalente,

en la Tabla 15, Tabla 16. Cabe señalar que en la Tabla 18 se resaltan en color verde aquellos sistemas con un menor impacto que su alternativa fósil, diesel y gasolina de 97 octanos, respectivamente.

Tabla 15: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B100

Palma B100 Jatropha B100 B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s C o s ta D iesel CO2 fósil 0.071 0.071 0.083 0.083 0.173 0.219 CO2 LUC 0.272 0.031 0.777 0.299 -0.269 0.000 CO 0.007 0.000 0.011 0.000 0.001 0.001 N2O 0.020 0.018 0.021 0.017 0.018 0.002 CH4 0.012 0.005 0.017 0.005 0.013 0.004 Otros 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 kg CO2 eq 0.38 0.13 0.91 0.41 -0.063 0.23

Tabla 16: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E100

C añ a E 100 S orgo E 100 G 97 G 84 G as na tur a l CO2 fósil 0.117 0.061 0.246 0.255 0.175 CO2 LUC 0.035 0.000 0.001 0.001 0.000 CO 0.023 0.000 0.002 0.003 0.001 N2O 0.006 0.027 0.001 0.001 0.000 CH4 0.021 0.003 0.005 0.004 0.008 Otros 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 kg CO2 eq 0.20 0.092 0.25 0.27 0.19

Tabla 17: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas B5 Palma B5 Jatropha B5 B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s C o s ta D iesel CO2 fósil 0.212 0.212 0.212 0.212 0.216 0.219 CO2 LUC 0.012 0.001 0.034 0.013 -0.012 0.000 CO 0.001 0.001 0.002 0.001 0.001 0.001 N2O 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.002 CH4 0.004 0.004 0.005 0.004 0.004 0.004 kg CO2 eq 0.23 0.22 0.26 0.23 0.21 0.23

Tabla 18: Evaluación de las emisiones de GEI para los sistemas E7.8

C añ a E7 .8 S orgo E7 .8 G 97 G 84 G as na tur a l CO2 fósil 0.248 0.245 0.246 0.255 0.175 CO2 LUC 0.003 0.001 0.001 0.001 0.000 CO 0.003 0.002 0.002 0.003 0.001 N2O 0.001 0.002 0.001 0.001 0.000 CH4 0.005 0.005 0.005 0.004 0.008 kg CO2 eq 0.26 0.26 0.25 0.27 0.19

0.7 0.1 3.2 1.4 -1.3 0.0 0.0 Pa lm a Bos qu e p ri m ar io Pa lm a Pur m a Ja tr opha Bos qu e p ri m ar io Ja tr opha Pur m a Ja tr opha Co st a Ca ña d e az úca r Co st a So rg o dul ce Co st a Kg C O 2 e qui va le nt e/ Kg pr od uc to a gr íc ol a

5.1.1 Cambio de uso de suelos (LUC)

Las cantidades calculadas de emisiones de gases de efecto invernadero para cada uno de los sistemas se muestran en la ilustración 20, en kg de CO2 equivalente por kg de productos

cosechados, según los cálculos mostrados en la Tabla 3. El sistema con mayores emisiones es el de biodiesel de jatropha cultivada en bosques primarios, y aquél que tiene un impacto positivo por capturar CO2 es el sistema de biodiesel de jatropha cultivada en la costa.

Ilustración 20: Emisiones en kg de CO2 por cambio de uso de

5.1.2 Deuda de carbono

Según Searchinger et al (2008) muchos de los estudios previos relacionados a los impactos de los biocombustibles sólo consideran las emisiones generadas durante la etapa agrícola y la etapa de producción del combustible. De esta manera, consideraron que los combustibles agro-energéticos, al capturar carbono de la atmósfera, pueden disminuir las emisiones de GEI en relación a los combustibles fósiles. Sin embargo, la deforestación en que se incurre con los cultivos energéticos, los que emiten a la atmósfera una gran parte del carbono almacenado previamente en las plantas y suelos. En el presente estudio se han calculado los impactos ambientales, incluyendo las emisiones por cambio de uso de suelos. Para el cálculo de la deuda de carbono de los biocombustibles es necesario disgregar dichas emisiones.

De acuerdo a Fargione et al (2008) al transformar bosques primarios, secundarios o pastizales para producir biocombustibles a partir de cultivos agro-energéticos se genera una deuda de carbono, pues se emite más CO2 que las reducciones anuales de GEI que se obtienen al

desplazar combustibles fósiles. La fórmula, según Gibbs et al (2008), para calcular el tiempo de pago de de dicha deuda de carbono (ECPT: Ecosystem ‘Carbon Payback Time’), definida como la cantidad de años requeridos para que las emisiones evitadas por desplazar combustibles fósiles compensen las pérdidas de carbono en los ecosistemas por cambio de uso de suelos, es expresado por:

En la

ECPT = Cecosistema – Ccultivo energético

Tabla 19 se muestra la cantidad de kg equivalentes de CO2 que se dejan de emitir al

reemplazar los combustibles fósiles por biocombustibles (a), la deuda incurrida al realizar el cambio de uso de suelos (d) y los años requeridos para pagar dicha deuda (e). Para calcular las emisiones ahorradas (a) se obtienen las emisiones de GEI del B100 y E100 sin tomar en cuenta las emisiones de CO2 por cambio de uso de suelos y se restan de las emisiones de

diesel o gasolina respectivamente.

Se puede observar que los escenarios en bosque primario son los que demoran más tiempo en pagar su deuda de carbono, mientras que el escenario de Jatropha en la costa no incurre en una deuda de carbono. Según Fargione et al (2008) los biocombustibles producidos a partir de plantaciones perennes, como lo son la palma y la jatropha, cultivadas en tierras eriazas minimizan la destrucción de ecosistemas y las deudas de carbono, asociadas con la deforestación directa o indirecta para la producción de biocombustibles.

260 38 383 170 -153 51 51 -200 -100 0 100 200 300 400 500 D eu da (t CO 2 /h a) 6 7 2 3 1 6 28 0 5 10 15 20 25 30 Pag o an ual (t CO 2 / h a añ o) 42 5 167 58 8 ₂ 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Ti emp o d e p ag o (a ño s) Pa lm a Bos qu e p ri m ar io Pa lm a Pur m a Ja tr opha Bos qu e p ri m ar io Ja tr opha Pur m a Ja tr opha Co st a Ca ña d e az úca r Co st a So rg o dul ce Co st a

Tabla 19: Cálculo de la deuda de carbono para los biocombustibles al 100%

Sistema kg CO2 eq ahorrado/ km km/ ha año tCO2 eq ahorrado/ ha año Deuda (tCO2/ha) Deuda (años)

(a) (b) (c)=(a)x(b) (d) (e)=(d)/(c)

S1 0.116 53024 6.153 260 42.3 S2 0.132 53024 6.993 38 5.4 S3 0.094 24459 2.292 383 167.1 S4 0.120 24459 2.930 170 58 S5 0.021 24459 0.514 -153 - S6 0.087 72633 6.302 51 8.1 S7 0.163 173814 28.336 51 1.8

5.2 Eco Indicador 992

La metodología de evaluación de impactos, Eco Indicador 99, fue desarrollada por PRé para facilitar la comprensión de los resultados de la fase del inventario. De acuerdo a lo indicado por PRé (2008), es una metodología de evaluación de impacto de puntuación única que utiliza tres categorías principales de impacto o endpoints para obtener la puntuación global, como se muestra en la Ilustración 22. El Eco Indicador 99 trabaja relacionando diferentes categorías de impacto con los daños ocasionados en tres grandes rubros: ecosistema, salud humana y recursos.

• Daño a la salud humana: expresado en DALY (Disability Adjusted Life Years).

• Daño a la calidad del ecosistema: expresado en la cantidad de especies que desaparecen en un área determinada.

• Consumo de recursos minerales y fósiles: expresado en MJ de energía adicional requerida para extraer dichos recursos cuando su concentración sea menor.

Ilustración 22: Eco Indicator 99 Fuente: Goedkoop, 2000

Los resultados obtenidos para los sistemas analizados se muestran en milipuntos en la Tabla 20, Tabla 21, Tabla 22 y Tabla 23.

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Ver anexo 3, donde se muestran los impactos en puntos EI 99 por las etapas relevantes en el proceso de obtención de biocombustibles.

Ver anexo 4, donde se muestra el reporte de la metodología de evaluación de impacto Eco Indicador 99.

Indicador Daños a las fuentes minerales y fósiles [MJ energía excedente] Daños a la calidad del ecosistema [% especies de plantas vascular *km2 *año] Daños a la salud humana [años de vida ajustados por discapacidad (DALY)]

Energía excedente para extracción futura Energía excedente para extracción futura

Efectos regionales en especies de plantas Efectos locales en especies de plantas vasculares Acidificación/eutrofización (ocurrencia en especies) Ecotoxicidad: estrés tóxico (PAF)

Cambio climático (enfermedades y desplazamiento) Agotamiento de la capa de ozono (cáncer y Radiación ionizante (casos y tipo de cáncer) Efectos respiratorios (casos y tipo) Carcinogenesis (casos y tipo de cáncer)

Concentración de minerales

Disponibilidad de combustible fósil (por tipo)

Cambio en el tamaño del hábitat

Cambio en el pH y disponibilidad de nutrientes Concentración de suelo agrícola, urbano y Concentración de gases de efecto invernadero Concentración de gases que agotan ozono Concentración de radionucleidos Concentración de MPS y COVs Concentración en aire, agua y alimentos

Extracción de minerales y combustibles fósiles Uso de tierra: ocupación y transformación NOX SOX NH3 Plaguicidas Metales pesados CO2 CFC Nucleidos (Bq) MPS COVs HPAs Normalizació n y Análisis de daños Exposición y análisis de efectos Análisis de recursos Análisis del uso de tierra Análisis de disposición

Tabla 20: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas B100 en puntos EI99 por categoría de impacto Palma B100 Jatropha B100 B os q ue pri m a ri o Ti e rra s de gra d a da s B os q ue pri m a ri o Ti e rra s de gra d a da s C o s ta D iesel Carcinógenos 0.008 0.008 0.010 0.009 0.010 0.000 Resp. orgánicos 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Resp. inorgánicos 0.011 0.003 0.016 0.004 0.006 0.003 Cambio climático 0.002 0.001 0.005 0.002 0.000 0.001 Radiación 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Capa de ozono 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Ecotoxicidad 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 Acidificación/ Eutrofización 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.000 Minerales 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 Combustibles fósiles 0.004 0.004 0.005 0.005 0.008 0.010 Total 0.027 0.018 0.038 0.022 0.027 0.016

Tabla 21: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas E100 en puntos EI99 por categoría de impacto C añ a E 100 S orgo E 100 G 97 G 84 G as na tur a l Carcinógenos -0.007 -0.001 0.000 0.000 0.000 Resp. orgánicos 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Resp. inorgánicos 0.006 0.005 0.002 0.003 0.001 Cambio climático 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 Radiación 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Capa de ozono 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Ecotoxicidad 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 Acidificación/ Eutrofización 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Minerales 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Combustibles fósiles 0.005 0.003 0.012 0.012 0.008 Total 0.008 0.009 0.016 0.017 0.011

Tabla 22: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas B100 en puntos EI99 por fase Palma B100 Jatropha B100 B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s B os q ue pri m a ri o P urm a 15 añ o s C o s ta D iesel Fase agrícola 0.020 0.011 0.032 0.015 0.021 0.000

Producción del combustible 0.004 0.004 0.004 0.004 0.003 0.011

Uso energético 0.003 0.003 0.002 0.003 0.003 0.005

Total 0.027 0.018 0.038 0.022 0.027 0.016

Tabla 23: Evaluación del impacto ambiental para los sistemas E100 en puntos EI99 por fase

La categoría de impacto más relevante es el uso de suelos. Ésta involucra la ocupación y transformación de los suelos y depende del terreno previo y en qué se está transformando el mismo. Al utilizar esta metodología, no fue posible asignar una categoría de uso de suelo adecuada a los escenarios de terrenos forestales degradados ni a los terrenos eriazos costeros. Dada la relevancia de la categoría de impacto y la incertidumbre de los resultados por una pobre aproximación de la categoría del uso previo del suelo se ha considerado necesario mostrar los resultados sin incluir dicha categoría. Los impactos en milipuntos EI 99 se muestran en la Ilustración 23 y en la Ilustración 24. C añ a E 100 S orgo E 100 G 97 G 84 G as na tur a l Fase agrícola 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000

Producción del combustible 0.005 0.005 0.012 0.012 0.007

Uso energético 0.003 0.003 0.004 0.005 0.004