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Evaluación del ciclo de vida de la cadena de producción
de biocombustibles en Colombia
Bogotá, 08 de mayo 2012
1
Energía Sostenible para Colombia
Marcel Gauch, Empa
Representante del consorcio CUE:
Introducción
2
es contratado por el gobierno de Colombia y el Banco Interamericano de Desarrollo BID
es elaborado por el consorcio CUE: Centro Nacional de Producción Más Limpia CNPML,
Universidad Pontificia Bolivariana UPB, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and
Technology Empa y expertos nationales y internacionales.
se basa en valores investigados por el consorcio CUE: datos de visitas de campo, entrevistas,
literatura, consulta de expertos, comparaciónes con inventarios existentes de ciclo de vida
los datos fueron validados por expertos del consorcio y expertos de las partes interesadas
(especialmente Cenicaña y Cenipalma)
refleja la opinión del consorcio CUE y no necesariamente la opinión de las partes interesadas
El estudio …
BID, Terminos de Referencia, ATN/JF-10826-CO
BID Banco Interamericano de Desarrollo
MME Ministerio de Minas y Energía
MADR Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural
MAVDT Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Territorial
DNP Departamento Nacional de Planeación
Contexto
4
Colombia tiene 7 millones de hectáreas de tierra
potencialmente disponible para la siembra de cultivos
energéticos.
Consecuentemente, el Gobierno de Colombia ha
aprobado leyes que obligan la mezcla de biodiesel (B5) y
etanol (E10).
Las exportaciones de biocombustibles a Estados Unidos
y a la Unión Europea, bajo un tratado de libre comercio
son vistas como un reto y una oportunidad enorme.
Zonas principales de producción de biocombustibles en Colombia
Contexto
El estudio…
debe suministrar al Gobierno de Colombia una base de
información y decisión para facilitar inversiones en
projectos de biocombustibles
debe suministrar herramientas que faciliten la
introducción de biocombustibles Colombianos en los
mercados internacionales principales (EU,US,Canada)
debe preparar un toolkit para la promoción de
inversiones en el sector de los biocombustibles
se basa en análisis del ciclo de vida ACV de
biocombustibles a partir de aceite de palma y caña
de azúcar y sus cadenas de producción
equivalentes de combustibles fósiles
incluye
(A1) un análisis de la cadena actual de producción
de biocombustibles y
(A2) un análisis espacial de las oportunidades y
riesgos de expandir las áreas de cultivo.
(A3) Los impactos ambientales son puestos en un
contexto socio-económico.
(A4) Además, el análisis entrega herramientas para
facilitar la penetración de los biocombustibles
colombianos en los principales mercados mundiales,
con énfasis en la Unión Europea y América del
Norte.
Proyecto
Estudio GIS Potencial de expansion
espacial con criterios de
sostenibilidad
Estudio ACV Impactos ambientales en
el ciclo de vida total
Estudio de sostenibilidad Implicaciones socio-económicos
y legislativos
Toolkit Colombiano Integración de resultados ACV
y GIS basado en internet
Diseminación Comunicación nacional y
internacional
Reporte
A1 A2
A3
A4 A5
Resumen Ejecutivo
El estudio… Estructuración
Resultados principales
6
Resultado principal ACV
El análisis de la producción actual
existente de biocombustibles mostró
buenos resultados en comparación con
otros productos del mercado
internacional
En comparación con sus equivalentes
fósiles, una reducción de 83% es
posible para biodiesel de palma y una
reducción de 74% es posible para
bioetanol de caña.
-83%
-74%
GEI Calentamiento global
100%
Resultado principal ACV
tanto en CO2 como en el
impacto ambiental global
(EI99) los impactos son más
bajos que otros productos
internacionales comparables
sobre todo para biodiesel de
palma el potencial de
mejoramiento es
impresionante considerando
los escenarios de tecnología
optimizada
CO2: -83% CO2: -74%
EI99: impacto global más bajo
de los biocombustibles
industriales
GEI y EI99 en 2 dimensiones
Ref. fósil
CO2: 100%
Resultado principal Potencial Expansión
La expansión de la producción de manera sostenible es posible para palma y caña
Aptitud de la palma de aceite excluyendo las áreas protegidas y
no aptas, areas de alta prioridad
para la biodiversidad, áreas con
menos de 40% en ahorros de GEI y
zonas de agricultura actual
Aptitud de la caña de azúcar excluyendo las áreas protegidas y
no aptas, areas de alta prioridad
para la biodiversidad, áreas con
menos de 40% en ahorros en
gases efecto invernadero (GHG) y
zonas de agricultura actual
2.948 mio. ha moderadamente apto
1.053 mio. ha altamente apto 3.400 mio. ha moderadamente apto
1.518 mio. ha altamente apto
Resultado principal Potencial Expansión
Potenciál de expansión de la producción por zona para palma y caña
A1
Análisis del Ciclo de Vida ACV
11
Análisis del ciclo de vida ACV
Objetivo:
Analizar el impacto ambiental promedio de la cadena de
producción de biocombustibles actuales en Colombia.
(La meta no es comparar vehículos ni cultivos
individuales)
Combustibles comparados:
Bioetanol E100 y E10 a partir de caña de azúcar
Biodiesel B100 y B5 a partir de aceite de palma
Combustibles fósiles: gasolina 87 y diesel 50ppm
Unidad funcional:
1 MJ al punto de distribución
1 vehículo-kilómetro
Límites del sistema:
El sistema incluye todos los procesos relacionados con el
cultivo, el procesamiento , el transporte y el uso de
biocombustibels y combustibles fósiles en Colombia.
Está incluida la producción, mantenimiento, reutilización
y disposición de la infraestructura, incluyendo
construcciones y vías.
Año de referencia:
Para las consideraciones de cambio de uso del suelo el
año 2000, para tecnología de procesos se considera el
año 2009.
Inventario:
Recopilación de información primaria sobre el cultivo y
procesamiento de biocombustibles en campo
La información secundaria (background data) se extrae
de la base de datos ecoinvent v2.2.
Evaluación del impacto:
GEI calentamiento global GWP [kg_CO2-eq.]
Demanda de energía CED [MJ]
Acidificación ACID [kg SO2-eq]
Eutrofización EUTRO [kg PO4-eq.]
Oxidación fotoquímica SMOG [kg C2H4-eq.]
Enfermedad respiratoria de inorgánicos PM [pt.]
Ecotoxicidad ETOX [pt.]
Eco-Indicador 99 impacto global EI99 [pt.] (en el
anexo CapII ACV)
Objetivo y Alcance (1)
Análisis del ciclo de vida ACV
Alcance geográfico:
Sitios de producción y plantas de procesamiento existentes en Colombia
Método de asignación:
El impacto ambiental se asigna a las diferentes subproductos (p.ej. torta
de palmiste, compost, electricidad etc.) del biocombustible según su
valor económico (sensibilidad: valor energético)
Representatividad caña:
Dato primario proveniente de la evaluación de
9 cultivos (7 consolidados) de caña, cubriendo 32’000ha o 20% del
área de producción del etanol
4 destilerías o >80% de la capacidad de procesamiento
Representatividad palma:
Dato primario proveniente de la evaluación de
10 cultivos de palma (4norte, 3centro, 3 oriente) cubriendo 26% del
área de producción para biodiesel
5 extractoras
4 refinadoras
4 transesterificadoras 80% de la capacidad de procesamiento
Objetivo y Alcance (2)
Vision general de los sistemas comparados
Cultivo Caña
Producción EthanolProducción
Methylester
Uso Local:
Transporte hasta estación en
Bogotá
Export:
Transporte hasta estación en
California
Servicio de transporte de un
Renault Logan en BogotáServicio de transporte de un
carro estandar en California
Cultivo Palma
Transporte, km_vehículo
Servicio de transporte de un
Renault Logan en Bogota
Producción
Diesel fósil,
Colombia
Producción
Gasolina fósil,
Colombia
Caña Azúcar Palma
Referencia fósil
Servicio de transporte de un
carro promedio en California
Producción
Diesel fósil,
California
Producción
Gasolina fósil,
California
1MJ 1MJ
1MJ 1MJ
1 v.km
<- Producción agrícola
<- Procesamiento
<- Distribución
<- Uso de biocombustibles
<- Uso de combustibles fósiles
<- Producción de combustibles fósiles
Análisis del ciclo de vida ACV
Vision general de los sistemas comparados
Cultivo Caña
Producción EthanolProducción
Methylester
Uso Local:
Transporte hasta estación en
Bogotá
Export:
Transporte hasta estación en
California
Servicio de transporte de un
Renault Logan en BogotáServicio de transporte de un
carro estandar en California
Cultivo Palma
Transporte, km_vehículo
Servicio de transporte de un
Renault Logan en Bogota
Producción
Diesel fósil,
Colombia
Producción
Gasolina fósil,
Colombia
Caña Azúcar Palma
Referencia fósil
Servicio de transporte de un
carro promedio en California
Producción
Diesel fósil,
California
Producción
Gasolina fósil,
California
1MJ 1MJ
1MJ 1MJ
1 v.km
Palma promedio
16.9 t/ha RFF
(min: 13.0; max. 23.5 t/ha RFF)
Proceso optimizado
incluye purificación de
glicerina y PTAR con captura
y quema del biogas.
22% reducción en
comparación con el
promedio.
Caña promedio
118 t/ha
(min 91, max. 142 t/ha)
70/30% quema/no-quema
66/34% manual/mechanico
6 cortes, 12.7 meses
Proceso optimizado
con 100% uso bagasso,
tratamiento vinaza,
compostaje
Análisis del ciclo de vida ACV
promedios y variaciones
Caña Azúcar Palma
Resultado principal ACV: Palma
Producción actual: Reducción de GEI posible de 83%
Incluyendo el cambio de uso de tierra indirecto (expansión de la producción) sólo la expansión a
matorral ahorra GEI. Sino el impacto GEI es major comparando con diesel fósil
-83%
Resultado principal ACV: Caña de Azucar
Producción actual: Reducción de GEI posible de 74%
Incluyendo el cambio de uso de tierra indirecto (expansión de la producción) sólo la expansión
a matorral ahorra GEI. Sino el impacto GEI es major comparando con diesel fósil
-74%
ACV – Uso del suelo
Cambio del uso del suelo: Efecto directo e indirecto
La presión en la tierra puede ser directa (LUC)
o indirecta (iLUC).
LUC: Uso de tierra antes/después.
p.ej uso anterior: palma (alimento), pastoreo o agricultura
iLUC: Efectos de desplazamiento de la producción
existente en otra zona, porque la demanda sigue para los
productos reemplazados.
El área productiva perdida puede ser compensada a
través de
a) intensificación ó
b) expansión hacia áreas naturales, por ejemplo a
selva húmeda tropical, bosque húmedo, matorrales
Vista esquemática del cambio indirecto en el uso del suelo
Ejemplo: Intensificación de la ganadería extensiva, más animales por
hectárea sin necesidad de expansión en área natural
ACV – Uso del suelo
Desafío: Cambio del uso del suelo
Método propuesto por el IPCC 2006:
El cambio de carbono se calcula como la diferencia de
carbono en la biomasa superficial del suelo (AGB above
ground biomass), biomasa por debajo del suelo (BGB below
ground biomass), relación tallo/raiz RS_R, materia orgánica
descompuesta (MOD) y carbono orgánico del suelo (COS)
antes y después de la plantación.
Los cambios en las reservas de carbono son analizados
sobre un período de 20 años (estándar IPCC/EU).
El año de referencia es el 2000 y por lo tanto no se consideró
el cambio de uso del suelo de las plantaciones establecidas
antes del Milenio.
Zona vegetales
Biomasa encima del
suelo (Toneladas de
dm ha-1)
Tallo / raíz
tasa
Biomasa Total
(Toneladas de C ha-1)
Bosque Tropical 300.0 0.37 193.2
Bosque húmedo caducifolia 220.0 0.24 128.2
Bosque tropical seco 210.0 0.28 126.3
Matorral tropical 80.0 0.40 52.6
Sistema montañoso tropical 145.0 0.27 86.6 Carbono total de la biomasa del uso del suelo de referencia en
Colombia (en toneladas de carbono por hectárea)
20
(Zah & Gmünder )
ACV – Uso del suelo
Ilustración de la metodología del IPCC
Resultados ACV
Etanol, indicadores punto medio
Impactos ambientales del etanol de caña de azúcar por vehículo.km
especificados por etapa de producción.
Resultados ACV
Biodiesel, indicadores punto medio
Los impactos ambientales del biodiesel de palma por vehiculo–km
especificados por etapa de producción.
Resultados ACV
Gases efecto invernadero GEI
(método IPCC 2007 100a) de los
biocombustibles Colombianos
comparados con otras cadenas de
valor de biocombustibles. Combustibles Colombianos adaptados para
el vehículo estándar de Ecoinvent, otros
combustibles basados en Zah et al., 2007)
Reducciones de 83% (palma) y
74% (caña) son posibles en
comparación con diesel o gasolina
fósil
Gases de efecto invernadero GEI – Comparación internacional
-83%
-74%
palma COL
caña COL
colza Europa
palma Malaysia
trigo Europa
mais US
caña BR
Resultados ACV
Impacto ambiental global (método
Ecoindicador 99) de los
biocombustibles Colombianos
comparados con otras cadenas de
valor de biocombustibles. Combustibles Colombianos adaptados para
el vehículo estándar de Ecoinvent, otros
combustibles basados en Zah et al., 2007)
(se encuenta en el anexo del
Cap.II ACV)
Impacto ambiental global EI99 – Comparación internacional
palma COL
caña COL
colza Europa
palma Malaysia
trigo Europa
mais US
caña BR
Resultados ACV – comparación internacional
Potencial de calentamiento global del impacto ambiental total de los biocombustibles relativo a la gasolina fósil (100%).
-83% -74%
caña COL:
comparable en CO2 con BR
impacto global casi la mitad de BR
caña de BR:
fuerte reducción de CO2
impacto global aprox. 3x de gasolina
colza de Europa:
menos 20% en CO2
impacto global aprox. 4x de gasolina
maiz de USA:
menos 10% en CO2
impacto global > 2x de gasolina
palma COL:
muy bajo en CO2
impacto global bajo
palma MY:
menos 40% en CO2
impacto global 1.5x de gasolina
GEI y Impacto ambiental global EI99 – Comparación internacional
A2
Estudio GIS
32
Cual es el potencial de expansión sostenible para la
producción de biocombustibles en Colombia?
Sostenible = Se incluyen las oportunidades y riesgos en
todos los niveles (social, económico y ambiental).
El objetivo fue la creación de capas GIS que permiten la
identificación de regiones aptas y críticas.
El objetivo no fue la realización de un análisis de expansión
detallado por cada punto del mapa.
Objectivo del estudio GIS
33
Factores espaciales para analizar
Biofisico – aptitud general
43 Palma Caña
Ejemplo palma: Rendimientos anuales asumidas por cada clase de aptitud en ton
de RFF/FFB por hectárea
Del mapa de aptitud biofísica al mapa de
productividad
APTITUD PRODUCTIVIDAD
(TON/HA)
N2 No apto permanentemente 0
N1 No apto condicional 10
S3 Apto con restricciones severas 14
S2 Apto con restricciones
moderadas 20
S1 Apto 25
>1000m
excluído
productividad bajo
condiciones
biofísicas locales
Ejemplo caña: Rendimientos anuales asumidas por cada clase de aptitud en ton de
caña por hectárea
Del mapa de aptitud biofísica al mapa de
productividad
productividad bajo
condiciones
biofísicas locales
APTITUD PRODUCTIVIDAD
(TON/HA)
N2 No apto permanentemen-
te: 0
N1 Apto condicional: 50
S3 Apto con restricciones se-
veras 65
S2 Apto con restricciones mo-
deradas 90
S1 Apto 120
>2500m excluido
Factores espaciales para analizar
Limitaciones legales
47
Factores espaciales para analizar
Mapa de emisiones GEI
49
Emisiones GEI:
cual es el contenido de carbono antes? Suma de carbono en el
suelo, en las raíces y en la masa verde por encima del suelo?
cual es el contenido de carbono 20 años después de empezar con
el cultivo de los biocombustibles?
la diferencia es el cambio del uso del suelo
cual es el rendimiento teórico de los cultivos y las emisiones CO2
de su producción bajo las circunstancias locales?
como se comparan las emisiones CO2 de biocombustible con
emisiones del combustible fósil?
Metodo: Calculo de la reserva de carbono (Trabucco)
Metodo: Calculo del mapa de
emisiones (Zah, Gmünder,
Trabucco)
-> ahorro neto posible de GEI?
-> en cuantos años se repaga la deuda de carbono?
Mapa de emisiones GEI
51
Metodo: Calculo del mapa
de emisiones
(Zah, Gmünder, Trabucco)
Metodo: Cambio en la reserva de carbono (IPCC, Zah, Gmünder)
Emisiones netas de GEI
54 Palma Caña
-> emisiones netas de GEI
Deuda de carbono
55 Palma Caña (Fargione et al. 2008)
-> en cuantos años se
repaga la deuda de
carbono?
Factores espaciales para analizar
Construcción sobre mapas existentes (IGAC, Fedepalma, otros)
Combinación con mapas propios sobre infraestructura
Mapas socio-económicos
60
Seguridad Acceso a mercados Acceso a infraestructura
Factores espaciales para analizar
Aptitud biofisica
Potencial de sostenibilidad: Palma
63
Aptitud biofisica
- areas protegidas (limitaciones
legales)
Potencial de sostenibilidad: Palma
64
Aptitud biofisica
- areas protegidas
- menos de 40% ahorro de GEI
Potencial de sostenibilidad: Palma
65
Aptitud biofisica
- areas protegidas
- menos de 40% ahorro de GEI
- áreas de biodiversidad
prioritarias (limit. ambientales)
Potencial de sostenibilidad: Palma
66
Aptitud biofisica
- areas protegidas
- menos de 40% ahorro de GEI
- áreas de biodiversidad
prioritarias
- áreas agrícolas
Potencial de sostenibilidad: Palma
67
Aptitud biofisica
- areas protegidas
- menos de 40% ahorro de GEI
- áreas de biodiversidad
prioritarias
- áreas agrícolas
- áreas sin acceso a vías
(limitaciones socio-económicas)
Potencial de sostenibilidad: Palma
68
Resultado principal Potencial Expansión
La extensión de la producción de manera sostenible es posible para palma y caña
Aptitud de la palma de aceite excluyendo las áreas protegidas y
no aptas, areas de alta prioridad
para la biodiversidad, áreas con
menos de 40% en ahorros de GEI y
zonas de agricultura actual
Aptitud de la caña de azúcar excluyendo las áreas protegidas y
no aptas, areas de alta prioridad
para la biodiversidad, áreas con
menos de 40% en ahorros en
gases efecto invernadero (GHG) y
zonas de agricultura actual
2.948 mio. ha moderadamente apto
1.053 mio. ha altamente apto 3.400 mio. ha moderadamente apto
1.518 mio. ha altamente apto
Resultado principal Potencial Expansión
Potenciál de expansión de la producción por zona para palma y caña
A4
Toolkit basado en la Web
,
Toolkit: Biocombustibles sostenibles Colombianos
GIS / Potencial de
expansión
• dato de alta calidad en zonas de
producción acutal
• dato global en calidad reducida
SQCB • dato específico Colombiano
• dato global estandar está para
comparaciones
• comparación integrada con
requerimientos internacionales de
exención de impuestos
Resultados del estudio
• conclusiones para inversionistas
• Resumen del estudio
• Resultados principales representados en form agráfica
• Resultados del análisis socio-economico
Integracion de resultados
Colombianos en SQCB
Toolkit: estructura
La herramienta web SQCB (Sustainability Quick Check for Biofuels) está diseñada para realizar cálculos
simplificados de ACV para biocombustibles. Se combinan factores clave de la producción individual de
biocombustibles con datos de referencia de ecoinvent.
Los datos de los inventarios de este estudio se han integrado en el SQCB. Esto permite calculos para Colombia a
un grado de precisión razonable para tener primera información sobre la viabilidad de un proyecto.
El Toolkit es un sitio web con resultados del estudio y informaciones útiles para inversionistas
Link Toolkit – Resultados
Toolkit Informaciones y Resultados
Link Toolkit – WebGIS
Toolkit WebGis: Potencial de expansión en Colombia Se pueden generar mapas de este estudio y buscar
datos de la región de interés
Link Toolkit – SQCB
Toolkit SQCB: Calculos simplificados
del impacto ambiental
Gracias
