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La Huella de Carbono en la Fabricación y Uso de los Fertilizantes.
Particular referencia a los fertilizantes N
Frank Brentrup, Yara InternationalLuis Angel López F. Yara Iberian, S.A.
Contenido de la Presentación
� El papel esencial de los Fertilizantes Minerales en una agricultura sostenible.
� Cambio climático – La contribución de la Agricultura, en general, y de los Fertilizantes Minerales, en particular.
� Alta intensidad en producción de cultivo – ¿Problema o Solución?
� Opciones para mejorar la Huella de Carbono de los fertilizantes en la producción del cultivo.
� Conclusión.
Palabras clave
� Huella de Carbono: Conjunto total de emisiones de gases invernadero GHG causadas directa e indirectamente por un individuo, organización, evento o producto. (Carbon Trust, 2007).
� GHG: Gases efecto invernadero: CO2 , N2O , NOx , CH4 .
� LCA: Evaluación Ciclo de vida desde materia prima hasta aportación del fertilizante.
� The International Panel on Climate Change (IPCC) es una red global de científicos independientes que aporta la mayoría de los datos aceptados sobre el Calentamiento Global.
El papel esencial de los Fertilizantes Minerales en una Agricultura
Sostenible
Los Nutrientes son esenciales para el desarrollo del cultivo
� El desarrollo de la planta depende de la disponibilidad de nutrientes, además de agua y clima apropiado.
� Cada nutriente tiene su función fisiológica específica y no puede ser reemplazado por ningún otro nutriente.
Los Fertilizantes Minerales reemplazan los nutrientes exportados con la cosecha
Materia Orgánica,
Humus
Suelo
N
P
K
S Mg
…
Mineralización
Exportación de nutrientes con la cosecha
Aporte de restos de cultivoy fertilizantes orgánicos
El Suelo queda exhausto sin Fertilizantes Minerales
Hoy
Los Fertilizantes Minerales son necesarios
0
2
4
6
8
2008
M Millones de personas
Source: adopted from Erisman et al. (2008), Nature Geoscience
48%
Hoy, casi el 50% de la población mundialse alimenta a través del uso de Fertilizantes
Minerales
Personas alimentadas por
el uso de Frtilizantes Minerales
SinFertilizantes Minerales
Con fertilizanteSin fertilizante
Desarrollo de la Producción de Cereal, Población Mundial, Uso de los Fertilizantes y Suelo Arable
Producción de cereal(+ 50%)
Población (+ 40%)Uso de Fertilizantes(+ 37%)
Suelo Arable (+ 7%)
100
110
120
130
140
150
160
1995 2030
Incr
emen
to R
elat
ivo.
%
Año
Source: FAO (2003): World Agriculture: towards 2015/2030. An FAO Perspective. Ed. Jelle Bruinsma, Earthscan Publications Ltd, London.
Una Población Mundial creciente ha de alimentarse de un área cultivable decreciente
�La Población Mundial crece hasta 8,27 MM en 2030.
�Al mismo tiempo, la superficie arable puede extenderse sólo un 7%.
�Por tanto, la Superficie Arable por persona decrece rápidamente
2015 20301998
Superficie arable(Ha por persona)
Población Mundial(M Millones)
Source: FAO (2003): World Agriculture: towards 2015/2030. An FAO Perspective. Ed. Jelle Bruinsma, Earthscan Publications Ltd, London.
Efectos medioambientales del uso de los Fertilizantes Nitrogenados
Impactos
� Eutrofización� Lixiviación de Nitratos� Volatilización de Amoníaco
� Off-site acidification� Volatilización de Amoníaco
� Calentamiento Global� CO2 emisiones� N2O emisiones
Beneficios
� Incremento de la producción de biomasa� Alimentos, Forrajes, Energía
� Potencial de conservación del suelo� Uso efieciente del suelo
� Fijación del Carbono
Cambio Climático – Contribución de la Agricultura, en general
y de los Fertilizantes, en particular
Contribución de los diferentes sectores a la emisiones globales de gases invernadero en 2004
Suministro Suministro Suministro Suministro energéticoenergéticoenergéticoenergético
26%26%26%26%
TransporteTransporteTransporteTransporte13%13%13%13%
Edificios y Edificios y Edificios y Edificios y Tratamiento de Tratamiento de Tratamiento de Tratamiento de
ResíduosResíduosResíduosResíduos11%11%11%11%
IndustriaIndustriaIndustriaIndustria19%19%19%19%
AgriculturaAgriculturaAgriculturaAgricultura14%14%14%14%
ForestalForestalForestalForestal17%17%17%17%
Source: 4 th IPCC Assessment Report (2007)
The International Panel on Climate Change (IPCC) es una red global de científicos independientes que aporta la mayoría de los datos aceptados sobre el Calentamiento Global.
Desglose de la emisón global de gases invernadero, GHG, en 2004
Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), * 2 own calculation
Transporte
Suministro energético
26%
Transporte13%Edificios y
Tratamiento de Resíduos
11%
Industria19%
*1 Agricultura14%
Forestal17%
*1 Agricultura (13.5%):
�GHG Agrícolas GHGs excluyendo N2O de suelos (principalmente, CH4) (8.4%)
�Suelo: N2O de fuentes orgánicas N (3.8%)
�Suelo: N2O de fertilizantes minerales N (1.3%) *2
Suministro energético
26%
Transporte13%Edificios y
Tratamiento de Resíduos
11%
Industria19%
*1 Agricultura14%
Forestal17%
Desglose de la emisón global de gases invernadero en 2004
Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), * 2 own calculation
Producción de Fertilizantes N, (0.8%) *1 Agricultura (13.5%):
�GHG Agrícolas GHGs excluyendo N2O de suelos (principalmente, CH4) (8.4%)
�Suelo: N2O de fuentes orgánicas N (3.8%)
�Suelo: N2O de fertilizantes minerales N (1.3%) *2
Suministro energético
26%
Transporte13%Edificios y
Tratamiento de Resíduos
11%
Industria19%
*1 Agricultura14%
*2 Forestal17%
Desglose de la emisón global de gases invernadero en 2004
Emisión total de GHG relacionado con la agricultura : 26% (17-32%)
Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), * 3 own calculation
Producción de Fertilizantes N, (0.8%) *1 Agricultura (13.5%):
�GHG Agrícolas GHGs excluyendo N2O de suelos (principalmente, CH4) (8.4%)
�Suelo: N2O de fuentes orgánicas N (3.8%)
�Suelo: N2O de fertilizantes minerales N (1.3%) *3
*2 Forestal (17.4%):
�Cambio de uso del suelo a agricultura (12%)
�Forestal (5,4%)
Alta Intensidad en Producción de Cultivos
¿ Problema o Solución ?
Respuesta en rendimiento a la aportación de N en un ensayo a largo plazo sobre Trigo
Rendimiento(Tm/Ha)
Long term trial: Rothamsted, UK
Dosis óptimo económico
0% intensidad
50% intensidad
100% intensidad
Dosis de Nitrógeno (kg N/Ha)
0% intensidad100% intensidad
Perspectiva del Ciclo de Vida en el uso de los Fertilizantes
Producción Logística Aplicación Absorción
N2 CO2, N2O, …
Gas NaturalFuelMinerales
Fuel
CO2, NOx, …
Fuel
NH3, NO3, N2O, N2 …
Luz solarCO2Suelo
Biomasa
La Huella de Carbono en la producción de Trigo se incrementa con la dosis de aplicación de N
Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha
De otro lado, el balance positivo de los GHG “en el campo” se incrementa por el uso de los Fertilizantes
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Sin N Óptimo al 50% Dosis óptima de N
Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha
GHG, emisiones
GHG fijados en biomasa(grano + paja)
Si el cultivo se utiliza como alimento o forraje, la fijación de CO2 es sólo a corto plazo
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25000
30000
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Sin N Óptimo al 50% Dosis óptima de N
Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha
GHG, emisiones
GHG fijados en biomasa(grano + paja)
La fijación de CO 2 puede considerarse como un ahorro real de CO 2, sólo si la biomasa cosechada se usa como bio-fuel y por tanto, reemplaza a los combustibles sólidos.
Para conseguir el mismo rendimiento, una menor intensidad en la producción necesita más suelo e incrementa las emisiones GHG
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Sin N Óptimo al 50% Dosis óptima de N
CO2 liberado debido al uso adicional del suelo necesario para compensar rendimientos más bajos
Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha
Opciones para mejorar la Huella de Carbono de los Fertilizantes en la
producción de cultivos
Contribución de las emisiones individuales de los GHG a la Huella de Carbono total por Ha.
N2O
N2O
Hot-spots
Basado en un ensayo a largo plazo sobre Trigo (UK), Fuente de N = Nitrato Amónico
Diferentes fertilizantes tienen diferentes impactos
0
2
4
6
8
10
12
Urea CAN *
0
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Urea CAN *
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Urea CAN *
* La producción de CAN icluye la catálisis de N2O.
Kg CO2 eq/Kg N
Prespectiva Ciclo de VidaProducción y Aplicación
Una perspectiva del Ciclo de Vida de los fertilizan tes es importante(de otro modo, los reguladores pueden favorecer equ ivocadamente a la urea)
Producción de Fertilizantes Aplicación al suelo
Datos actualizados sobre las emisones de GHG en la producción de Fertilizantes (y uso)
� Un resumen de las emisiones de GHG y consumo de energía en la producción Europea de fertilizantes minerales puede encontrarse en Brentrup & Palliere (2008). Proceedings No 639 de la International Fertiliser Society.
� Datos actualizados y revisados LCI dataset sobre la producción de fertilizantes (“cradle-to-gate”) estarán pronto disponibles en la website EU LCA como parte de la base de datos ELCD.� Los datos sobre fertilizantes son aportados por Fertilizers Europe (former
EFMA) y revisados por Fraunhofer (Stuttgart)� Fecha de publicación: fin de Junio, 2010� Website: http://lca.jrc.ec.europa.eu/lcainfohub/datasetArea.vm
Mejoras en la producción de Ácido Nítrico
Planta de Ácido Nítrico Óxido Nitroso (N 2O)catalizador de reducción
La tecnología se basa en un único proceso catalíti co a alta temperatura con pellets de Cobalto y Óxido de Ceri o. Los pellets tiene una duración mínima de tres años y no tiene e fectos adversos sobre el proceso de producción. Los Óxidos Nitrosos se descomponen en Nitrógeno y Oxígeno y no contienen s ubstancias perjudiciales .
La Huella de Carbono del Nitrato Amónico y Urea en la planta de fabricación
3,42,2 1,7
2,5
4,1
4,6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
AN AN AN Urea
t CO
2-eq
uiva
lent
s / t
N N2O
CO2
Source: Jenssen & Kongshaug (2003), Yara data (2007)
La fijación de CO2 en la producción de Urea no se considera como un crédito, porque la misma cantidad de CO2 que se fija será liberada despuiés de aplicación en el campo (hidrólisis de la Urea)
30 añosold tech.
Promedio Europa2003
con de-N 2O catálisis
Tecnología Moderna
0.7 - 1.3
Impacto de la catálisis de-N2O en la Huella de Crabono de la producción de cultivos
0
500
1000
1500
2000
2500
3000H
uella
de
Car
bono
(K
g C
O2-
eq. /
Ha)
N2O Campo
CO2 Campo
CO2 Transporte
N2O Producción
CO2 Producción
conde-N2O catálisis
sin de-N2O catálisis
Trigo producido con la dosis óptima económica de N
Basado en un ensayo a largo plazo con Trigo (UK). Fuente N = Nitrato Amónico
Emisiones N2O del Nitrógeno del suelo
� El Óxido Nitroso se libera durante la Nitrification del Amonio (NH4+) a Nitrato
(NO3-) y durante la Denitrificación de Nitrato (NO3
-) a gas Nitrógeno (N2).
NH4+
Amonio
N2O
NO2-
NitritoNO3
-
Nitrato
Nitrificación
N2O
Denitrificación
NO2-
NitritoN2Gas
Reducción controlada porLa disponibilidad de NO 3y C y por la deficiencia de O 2
Oxidación controlada porla disponibilidad de NH 4 y O2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
default IPCC factor
Urea UAN AS AN CANEm
isió
n N
2O-N
(%
of N
apo
rtado
)
El promedio de las emisiones de N2O son menores de los Nitratos que de la Urea y los Fertilizantes amoniacales
� Hasta ahora, las emisiones de N2O de los Fertilizantes N se estimaban independientemente de la forma de N (default IPCC factor general promedio; barra en rojo del gráfico)
� Pero en un nuevo análisis de unas 900 medidas en campo de 139 experimentos muestra diferencias en las emisiones de N2O en diferentes fertilizantes N.
Source: Bouwman et al. (2002)
Impacto del suelo y el clima sobre la Huella de Carbono en la producción de cultivos
Drenaje:Textura:Clima:
buenolimotemp
pobrelimotemp
pobrearcillatemp
pobrearcillatrop
0.84%1.28%
2.05%
4.67% del N total como N2O. Campo *
Otros factores importantes:
- Carbono orgánico del suelo- pH del suelo
* Calculated according to Bouwman model (Bouwman et al., 2002), uncertainty range –40% to +70%
Conclusiones
� Los Fertilizantes minerales N son esenciales para soportar rendimientos óptimos que son necesarios para satisfacer las crecinetes necesidades de alimentos, forrajes y bio-energía.
� La contribución de la Agricultura al Cambio Climático global es substancial, con el cambio de uso del suelo (deforestación), ganadería (metano), y emisiones de N2O procedentes de inputs orgánicos y fertilizantes being the major sources.
� Producir cultivos agrícolas sobre la superficie agrícola existente, a una intensidad óptima mantiene la conservación de los ecosistemas naturales con alto potencial de secuestración de Carbono.
� La mejora en la tecnología de producción de fertilizantes (energía, N2O) y las mejores prácticas agrícolas permiten una significativa reducción de la Huella de Carbono en la producción de cultivos.
LAL / Yara Iberian, S.A.
¡ Gracias !