Tesis doctoral. Potential savings of resources and greenhouse gas emissions from waste management: a case study of Spain in a global economy

Transcripción

1 Tesis doctoral Potential savings of resources and greenhouse gas emissions from waste management: a case study of Spain in a global economy Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia Ambientals (RD 1393/2007) Eva Sevigné Itoiz Dirigida por: Carles M. Gasol Joan Rieradevall i Pons Xavier Gabarrell i Durany Bellaterra, 15 de julio de 2014

2 Índice S1- Marco global Capítulo 1-Introducción general Capítulo 2-Motivación y objetivos Capítulo 3-Metodologías S2- Huella carbono RSU Capítulo 4-CO2ZM: Carbon footprint tool for municipal solid waste management for policy options in Europe: inventory of Mediterranean countries S3- Impacto reciclaje residuos Capítulo 5-Methodology of supporting decision-making of waste management with MFA and CLCA: case study of waste paper recycling Capítulo 6-Environmental consequences of recycling aluminium old scrap in a global market Capítulo 7-The contribution of plastic waste recovery to resource efficiency and greenhouse gases (GHG) savings in Spain: quality, technological and market constraints S4- Recapitulación Capítulo 8-Conclusiones Capítulo 9-Pasos futuros 2/78

6 SECCIÓN I Introducción y marco general 6/78

7 Capítulo 1 Introducción general 7/78

8 Índice 1-Introducción 1.1 El problema de los sistemas lineales Consumo creciente de recursos Sociedades cazadoras: 1 t per cápita año [1] Actualidad: t per cápita año [1] 2050: 140 billones de toneladas [2] Sistemas lineales y generación creciente de residuos Actualidad: 17 billones de toneladas [2] 2050: 27 billones de toneladas [2] Actualidad: 1.3 billones toneladas RSU [2] [1] Kernegger L, Giljum S, Overconsumption?: Our use of the world s natural resources. Becky Slater and Michael Warhurst. Sustainable Europe Research Institute (SERI), Austria and GLOBAL 2000 (Friends of the Earth Austria) [2] Laurent A, Bakas I, Clavreul J, Bernstad A, Niero M, Gentil E, Hauschild MZ, Christensen TH. Review of LCA studies of solid waste management systems Part I: Lessons learned and perspectives. Waste Manage 2014; 34(3): Sección I: Introducción y marco metodológico 8/78

9 Índice 1-Introducción 1.2 Búsqueda de soluciones a través de sistemas circulares Recursos Eficiencia de recursos Desacoplamiento (Decoupling) Residuos Sistemas circulares Recursos RESIDUO = RECURSO=AHORRO AMBIENTAL Residuos Sección I: Introducción y marco metodológico 9/78

10 Índice 1-Introducción 1.3 La contribución de la gestión de residuos al cambio climático Gestión y tratamiento de residuos genera emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) Materias primas Etapa de ciclo de vida Emisiones Beneficios Extracción material Secuestro C Evitadas Energía Uso Energía Indirectas Fuente: Adaptado de [3] Reciclaje Compostaje Incineración Vertedero Directas Ahorro fuentes fósiles Secuestro C Secuestro C Secuestro C Ahorro fuentes fósiles [3] U.S. Environmental Protection Agency (US EPA), Solid Waste Management and Greenhouse Gases. A Life Cycle Assessment of Emissions and Sinks Sección I: Introducción y marco metodológico 10/78

11 Índice 1-Introducción 1.4 Algunos retos en la cuantificación de emisiones Discusión metodológica ACV Dispersión materias primas y residuos Transporte internacional Ineficiencia tecnologías [4] Zils M, Towards a Circular Economy. 11 th Workshop on Waste Prevention. Barcelona Fuente: [4] Sección I: Introducción y marco metodológico 11/78

12 Capítulo 2 Motivación y objetivos 12/78

13 Índice 2-Motivación y objetivos 2.1 Motivación RESIDUOS Ahorro GEI RSU Ahorro recurso Se necesitan herramientas precisas con datos locales Se necesitan considerar los efectos de mercado Sección I: Introducción y marco metodológico 13/78

14 Índice 2-Motivación y objetivos 2.2 Objetivos Calcular las emisiones de GEI de la gestión de residuos en España con especial atención a las cuantificaciones de GEI de los procesos de reciclaje mediante la utilización de herramientas ambientales de Ecología Industrial. I-Presentar una herramienta para el cálculo de las emisiones de GEI de RSU con datos locales para España. II-Proponer un marco metodológico que incluya los efectos de mercado y el comercio internacional en las cuantificaciones de GEI del reciclaje. III-Verificar su aplicabilidad mediante la evaluación de tres sectores: papel-cartón, aluminio y plástico. IV-Cuantificar la generación futura de residuos y el potencial ahorro de recursos y de emisiones de GEI. Sección I: Introducción y marco metodológico 14/78

15 Capítulo 3 Metodologías 15/78

16 Índice 3-Metodologías 3.1 Metodología de cálculo de las emisiones de GEI directas IPCC LCA Compostaje Incineración Eliminación Todas etapas ciclo de vida Perspectivas diferentes para las emisiones del vertedero Capítulo 4 Sección I: Introducción y marco metodológico 16/78

17 Índice 3-Metodologías 3.2 Análisis de flujo de materiales (MFA) MFA: evaluación sistemática de los flujos y stocks de materiales dentro de un sistema definido en el espacio y el tiempo [5] Software Datos Capítulo 5 Capítulo 6 Capítulo 7 [5]: Bringezu S, Moriguchi Y, Material Flow Analysis, in Ayres RU, Ayres LW (eds.), A Handbook of Industrial Ecology. Edward Elgar, Cheltenham, UK and Northamption MA, USA 6Sección I: Introducción y marco metodológico 17/78

18 Índice 3-Metodologías 3.3 Análisis de ciclo de vida (LCA) LCA: recopilación y evaluación de entradas, salidas e impactos ambientales potenciales de un productos, proceso o servicio a lo largo de toda su vida útil [6] Software Datos Categorías de impacto ambiental Global Warming Potential (kg CO 2 eq.) Cumulative Energy Demand (MJ) Capítulo 4 Capítulo 5 Capítulo 6 Capítulo 7 [6]: ISO, ISO International Standard. In: Environmental Management. Life Cycle Assessment. Principles and Framework. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland Sección I: Introducción y marco metodológico 18/78

19 Índice 3-Metodologías ACV atribucional (ALCA) versus ACV consecuencial (CLCA) ALCA CLCA Multifunción Allocation Expansión del sistema Inventario (LCI) Datos promedios Datos marginales Efectos de mercado NO SI Incertidumbre Baja-media Media-alta Fuentes energéticas Carbón Fuel Gas natural Nuclear Solar térmica Solar fotovoltaica Biomasa Eólica Hidráulica Capítulo 4 Capítulo 5 Capítulo 6 Capítulo 7 Mix eléctrico marginal Mix eléctrico atribucional Sección I: Introducción y marco metodológico 19/78

20 SECCIÓN II Emisiones de GEI de la gestión de residuos sólidos municipales 20/78

21 Capítulo 4 CO2ZM: Carbon footprint tool for municipal solid waste management for policy options in Europe: inventory of Mediterranean countries Eva Sevigné Itoiz, Carles M. Gasol, Ramón Farreny, Joan Rieradevall and Xavier Gabarrell (2013). CO2ZW : Carbon footprint tool for municipal solid waste management for policy options in Europe: inventory of Mediterranean countries. Energy Policy, 56, /78

22 Índice 4-CO2ZW 4.1 Objetivos Objetivos Presentar y describir la herramienta CO2ZW Llevar a cabo un análisis de sensibilidad para analizar sus incertidumbres y detectar parámetros críticos Evaluar la gestión de RSU en España y evaluar escenarios alternativos de gestión 4.2 Metodologías CO2ZW Caso de estudio España Análisis sensibilidad Excel -: IPCC, ISO 14040, PAS 2050 Escala local, regional o nacional Valores por defecto Recogida y transporte Tratamientos Infraestructuras Opción A (IPCC): cumulativa Vertedero Opción B (LCA): futuras Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 22/78

23 Índice 4-CO2ZW 4.2 Metodologías CO2ZW Análisis sensibilidad 4.2.3Caso de estudio España CARACTERÍSTICAS RESIDUOS Y COMPOSICIÓN Composición fracción RESTO Composición fracción rechazo Impureza materia orgánica Poder calorífico TRATAMIENTOS RESIDUOS Recuperación materiales Rechazo generado Consumo energético Captación de biogás RECOGIDA Y TRANSPORTE Recogida Transporte RECICLAJE Créditos materiales Créditos energéticos 1. ±20%-Datos bibliográfico Opción A-Opción B 2. Datos defecto España Opción A-Opción B Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 23/78

24 Índice 4-CO2ZW 4.2 Metodologías CO2ZW Análisis sensibilidad Caso de estudio España ESCENARIO BASE: gestión de RSU en 2008 FRACCIÓN RESTO Tasa reciclaje Captura biogás TMB Incineración Vertedero 30% 17% 46% 9% 45% Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 24/78

25 Índice 4-CO2ZW 4.2 Metodologías CO2ZW Análisis sensibilidad Caso de estudio España ESCENARIO BASE: gestión de RSU en 2008 FRACCIÓN RESTO Tasa reciclaje Captura biogás TMB Incineración Vertedero 30% 17% 46% 9% 45% ESCENARIO A Tasa reciclaje TMB Incineración 56% 90% 9% FRACCIÓN RESTO Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 25/78

26 Índice 4-CO2ZW 4.2 Metodologías CO2ZW Análisis sensibilidad Caso de estudio España ESCENARIO BASE: gestión de RSU en 2008 FRACCIÓN RESTO Tasa reciclaje Captura biogás TMB Incineración Vertedero 30% 17% 46% 9% 45% ESCENARIO B FRACCIÓN RESTO Tasa reciclaje TMB Incineración 45% 46% 54% Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 26/78

27 Índice 4-CO2ZW 4.2 Metodologías CO2ZW Análisis sensibilidad Caso de estudio España ESCENARIO BASE: gestión de RSU en 2008 FRACCIÓN RESTO Tasa reciclaje Captura biogás TMB Incineración Vertedero 30% 17% 46% 9% 45% ESCENARIO C FRACCIÓN RESTO Tasa reciclaje Captura biogás TMB Incineración 55% 30% 68% 32% Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 27/78

28 Índice 4-CO2ZW 4.3 Resultados Herramienta Caso de estudio España Análisis sensibilidad Intervalo de variación Opción A Opción B Datos residuos y composición Composición fracción RESTO (%) ±20% <1 <2 Composición fracción rechazo (%) ±20% <1 <2 Impurezas materia orgánica (%) ±20% <1 <1 Poder calorífico (MJ kg -1 ) ±20% <2 <1 Recogida y transporte Recogida (tkm) ±20% <3 <2 Transporte (tkm) ±20% <3 <2 Tratamiento de residuos Recuperación materiales (%) ±20% <2 <1 Generación rechazo (%) ±20% <1 >10 Consumo energético (kwh kg -1 ) ±20% <1 <1 Captura de biogás vertedero (%) 53%-70% <3 >30 Créditos reciclaje <2%-3% 5-30% Papel-cartón (kg CO 2 eq. t -1 ) 3,872 kg CO 2 eq. t -1 >30 >20 Metales mezclados (kg CO 2 eq. t -1 ) 3,595 kg CO 2 eq. t -1 <5 <5 Vidrio (kg CO 2 eq. t -1 ) 323 kg CO 2 eq. t -1 <1 <1 Mix eléctrico (kg CO 2 eq. kwh -1 ) kg CO 2 eq. t -1 <3 >30 Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 28/78

29 Índice 4-CO2ZW 4.3 Resultados Herramienta Caso de estudio España Análisis sensibilidad Emisiones directas Emisiones indirectas Emisiones evitadas Escenario C GEI total: 6,514,778-64% Escenario B GEI total: 7,797,250-57% Escenario A GEI total: 9,841,579-45% Escenario Base GEI total: 18,094, toneladas CO 2 eq Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 29/78

30 Índice 4-CO2ZW 4.5 Conclusiones La calculadora permite la evaluación de diversas opciones de gestión de residuos en función de las infraestructuras de gestión conjuntamente con la evaluación de las emisiones de GEI. Existe un potencial de reducción de las emisiones de GEI para España y los escenarios analizados entre el 45% (escenario A) y el 64% (escenario C) si se incrementa los materiales reciclados (55%), la captura de biogás (30%) y se elimina el depósito en vertedero. Los créditos de CO 2 y la captura de biogás en el vertedero son los parámetros más sensibles para los cálculos de las emisiones de GEI (5-30%). Los créditos de CO 2 del reciclaje deben calcularse para España con datos locales. Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU 30/78

31 SECCIÓN III Beneficios de GEI de los procesos de reciclaje en España 31/78

32 Índice Integración MFA y CLCA Marco metodológico MFA dinámico 1 Evaluar tendencias pasadas Evaluar comercio internacional 3 Proyectar escenarios realistas para evaluar futuras consecuencias Evaluar consecuencias pasadas 2 CLCA 4 5 Cuantificaciones GEI reciclaje 32/78

33 Capítulo 5 Methodology of supporting decision-making of waste management with MFA and CLCA: case study of waste paper recycling Eva Sevigné Itoiz, Carles M. Gasol, Joan Rieradevall and Xavier Gabarrell. Methodology of supporting decision-making of waste management with MFA and CLCA: case study of waste paper recycling. In press, in Journal of Cleaner Production 33/78

34 Índice 5- GEI papel-cartón 5.1 Objetivos Proponer un marco metodológico para la cuantificación de las emisiones de GEI de las actividades de reciclaje que integre las dinámicas de mercado de materias primas y residuos mediante la integración de MFA y CLCA Aplicar la metodología propuesta al sector del papel y cartón en España 5.2 MFA Metodología Resultados Alcance MFA dinámico para el sector del papel y cartón en España de 2006 a 2011 Cálculo Estadísticas Combinación estadísticas con coeficientes Deducido del balance de masas Datos Indicadores Tasa de recogida residuo generado productosconsumidos Tasa de utilización productoreciclado consumido productosfabricados Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 34/78

35 Índice 5- GEI papel-cartón 5.2 MFA % 47% Metodología Resultados 90% BEKP 70% Eucalyptus 30% Pino 1º exportador a Europa BEKP Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 35/78

36 Índice 5- GEI papel-cartón 5.2 MFA % Metodología Resultados 14% 62% 11% Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 36/78

37 Índice 5- GEI papel-cartón 5.2 MFA Metodología Resultados 4% 90% 50% 46% de los PC consumidos fueron recirculados para la producción de nuevos papeles y cartones 41% Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 37/78

38 Índice 5- GEI papel-cartón 5.2 MFA Metodología Resultados Crisis Producción Consumo Importación Exportación Pulpa virgen -3% -8% +5% +14% Residuos papel -12% -23% +4% +104% Tasa recogida +16% Tasa utilización - -11% - - Mejoras sistema de gestión China Aumento en el suministro de residuo de papel y cartón debido a un aumento de la importación de productos de packaging y mejoras en la recogida selectiva, junto con un aumento de las exportaciones de residuos papel a China debido al descenso en el consumo. Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 38/78

39 Índice 5- GEI papel-cartón 5.3 CLCA Metodología Resultados Suposiciones Pulpa virgen Fibras cortas 1 ton residuo= 0.8 ton pulpa virgen Marginal BEKP Brasil: Reinhard et al., 2010 [7] Mercado global y creciente: más competitivo Escenarios A-Marginal Brasil-GLOBAL España-LOCAL B-Exportación para reciclar España Países Bajos/China 95% 5% 50% 50% [7]: Reinhard J, Weidema BP, Schmidt JH. Identifying the marginal supply of pulp wood LCA consultants, Aalborg, Denmark, 2010 Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 39/78

40 Índice 5- GEI papel-cartón 5.3 CLCA Metodología Resultados Unidad funcional El incremento de una tonelada de recogida de residuo de papel y cartón para reciclar en España e internacionalmente que sustituye a 0.8 toneladas de BEKP Inventario Impactos ambientales IPCC 2007 GWP 100a (kg CO 2 eq.) Cumulative Energy Demand (MJ) Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 40/78

41 Índice 5- GEI papel-cartón 5.3 CLCA Metodología Resultados A-Efecto marginal kg CO 2 eq. t -1 ESCENARIO GLOBAL 5% 15% 25% 50% Gestión residuos Recogida Selección Transporte nacional Transporte internacional Reciclaje España China Países Bajos Pulpa virgen Brasil BEKP Transporte nacional Transporte internacional TOTAL (kg CO 2 eq. t -1 ) B-Efecto exportación kg CO 2 eq. t -1 ESCENARIO LOCAL 5% 15% 25% 50% Gestión residuos Recogida Selección Transporte nacional Transporte internacional Reciclaje España China Países Bajos Pulpa virgen España Pulpa virgen Brasil TOTAL (kg CO 2 eq. t -1 ) Eficiencia Transporte Mix eléctrico Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 41/78

42 Índice 5- GEI papel-cartón 5.4 Conclusiones La integración de MFA y CLCA es un método efectivo para la evaluación de los flujos de papel y cartón junto con la estimación de las emisiones de GEI en un contexto de mercado. Evitar la producción de BEKP brasileña ahorra 317 kg CO 2 eq. t -1 y si se evita la producción española el ahorro disminuye hasta 74 kg CO 2 eq. t -1. Las diferencias se deben a la eficiencia de los procesos y al mix eléctrico marginal de cada país. Incrementar la exportación hasta un 50% de los residuos de papel disminuye los beneficios a -83 kg CO 2 eq. t -1 en el escenario brasileño (283%) y hasta -36 kg CO 2 eq. t -1 (106%) en el escenario español. Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 42/78

43 Capítulo 6 Environmental consequences of recycling aluminium old scrap in a global market Eva Sevigné Itoiz, Carles M. Gasol, Joan Rieradevall and Xavier Gabarrell. Environmental consequences of recycling aluminium old scrap in a global market. Resources, Conservation & Recycling (2014) 43/78

44 Índice 6- GEI aluminio 6.1 Objetivos Aplicar la metodología anteriormente propuesta para la cuantificación de las emisiones de GEI de las actividades de reciclaje de los residuos de aluminio post-consumo (old scrap) Cuantificar el stock acumulado debido al consumo pasado y calcular la generación futura de residuos de aluminio una vez que los productos en uso alcancen su vida útil 6.2 MFA Alcance Cálculos Metodologías Resultados MFA dinámico para el sector del aluminio en España de 1995 a 2010 Estadísticas Combinación estadísticas con coeficientes Deducido del balance de masas Datos Stock acumulado Stock Consumo stock añosanteriores residuos Residuos futuros Distribución normal Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 44/78

45 Índice 6- GEI aluminio 6.2 MFA Metodologías Resultados 100% 40% Guinea Países Bajos Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 45/78

46 Índice 6- GEI aluminio 6.2 MFA Metodologías Resultados 30% 45% Residuo post-industria = New scrap Residuo post-consumo = Old scrap Rusia/ África Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 46/78

47 Índice 6- GEI aluminio 6.2 MFA Metodologías Resultados 74% 16% 13% del aluminio consumido fue recirculado para la producción de nuevos productos de aluminio Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 47/78

48 Índice 6- GEI aluminio 6.2 MFA Metodologías Resultados 85% 12 años de suministro Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 48/78

49 Índice 6- GEI aluminio 6.2 MFA Metodologías Resultados Crisis Rusia Europa Producción Consumo Importación Exportación Aluminio primario -7% -2% +52% +918% Aluminio secundario +438% +1,163% +386% +33% Transporte New scrap +190% +599% +1,195% -22% Old scrap +261% +156% +204% +862% Mejoras sistemas y legislación Principal exportador europeo De Europa a China Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 49/78

50 Índice 6- GEI aluminio toneladas 6.2 MFA Metodologías Resultados Recogida residuos post-consumo Proyección recogida 100% Proyección recogida 50% % % Aumento en el suministro de residuo de aluminio debido al stock acumulado al final de su vida útil junto con un aumento de importaciones de aluminio primario y de las exportaciones de residuos a China debido a la creciente demanda. Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 50/78

51 Índice 6- GEI aluminio 6.3 CLCA Metodologías Resultados Suposición Aluminio primario 1 ton residuo= 0.95 ton aluminio primario Marginal MIX: Schmidt and Thrane, 2010 [8] Producción aluminio primario Mercado global y creciente: más competitivo PRODUCCIÓN MARGINAL GLOBAL Bauxita Alúmina Aluminio primario CHINA AUSTRALIA BRASIL CHINA AUSTRALIA BRASIL CHINA RUSIA MEDIO ESTE Extracción marginal Producción marginal Producción marginal [8]: Schmidt JH, Thrane M, Life cycle assessment of aluminium production in new Alcoa smelter in Greenland. 2-0, LCA Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 51/78

52 Índice 6- GEI aluminio 6.3 CLCA Metodologías Resultados Escenarios A-Marginal MIX: GLOBAL España: LOCAL B-Exportación para reciclar España Europa/China 100% 0% 0% 100% Unidad funcional El incremento de una tonelada de recogida de residuo de aluminio para reciclar en España e internacionalmente que sustituye a 0.95 toneladas de aluminio primario Inventario Impactos ambientales IPCC 2007 GWP 100a (kg CO 2 eq.) Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 52/78

53 Índice 6- GEI aluminio 6.3 CLCA Metodologías Resultados A-Efecto marginal ESCENARIO GLOBAL (kg CO 2 eq. t -1 ) ESCENARIO LOCAL (kg CO 2 eq. t -1 ) Gestión residuos 1,085 1,085 Recogida y selección Transporte nacional Transporte internacional Reciclaje España Europa China Aluminio primario -19,225-9,512 Fundición -16,774-7,299 Alúmina -1,732-1,634 Ánodo Bauxita Transporte internacional TOTAL (kg CO 2 eq. t -1 ) -18,140-8,427 Mix eléctrico Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 53/78

54 Cuantificación GEI (kg CO2 eq./t) Índice 6- GEI aluminio 6.3 CLCA Metodologías Resultados B- Efecto exportación Escenario LOCAL Escenario GLOBAL Percentaje exportación (%) Transporte El reciclaje internacional evita la producción mix global Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 54/78

55 Índice 6- GEI aluminio 6.4 Conclusiones Evitar la producción de aluminio global conlleva unos ahorros de 18,140 kg CO 2 eq. t -1 mientras que evitar la producción de aluminio local de 8,427 kg CO 2 eq. t -1. Las diferencias se deben al mix eléctrico marginal de cada país en la etapa de fundición. La exportación de residuos de aluminio disminuye los ahorros de GEI si la producción global es evitada y los aumenta si la producción local es evitada hasta en un 250%. Existe un stock acumulado de 9,688,798 toneladas que supondrá una generación de residuos de 464,380 toneladas de residuos de aluminio post-consumo (294%). Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 55/78

56 Capítulo 7 The contribution of plastic waste recovery to resource efficiency and greenhouse gas (GHG) savings in Spain: quality, technological and market constraints based on a manuscript by Eva Sevigné Itoiz, Carles M. Gasol, Joan Rieradevall and Xavier Gabarrell 56/78

57 Índice 7- GEI plástico 7.1 Objetivos Evaluar opciones de gestión de residuos plásticos para identificar las limitaciones y oportunidades teniendo en cuenta la recuperación material y energética, la calidad, la aplicabilidad y el mercado Cuantificar el stock acumulado y calcular la generación futura de residuos plásticos Determinar la opción con mayor ahorro de emisiones de GEI 7.2 MFA Metodología Resultados Alcance Cálculos MFA dinámico para el sector del plástico en España de 1999 a 2011 Estadísticas Combinación estadísticas con coeficientes Deducido del balance de masas Datos Stock acumulado Stock Consumo stock añosanteriores residuos Residuos a 2020 Distribución normal Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 57/78

58 Índice 7- GEI plástico 7.2 MFA Metodología Resultados 100% Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 58/78

59 Índice 7- GEI plástico 7.2 MFA Metodología Resultados 45% 47% Europa Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 59/78

60 Índice 7- GEI plástico 7.2 MFA Metodología Resultados 9% Packaging: 46% 16% 28% Residuo Packaging: 64% 52% China Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 60/78

61 Índice 7- GEI plástico 7.2 MFA Metodología Resultados 86% 14% 12% de los plásticos consumidos fueron recirculados para la producción de nuevos productos plásticos Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 61/78

62 Índice 7- GEI plástico 7.2 MFA Metodología Resultados 8 años de suministro Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 62/78

63 7- GEI plástico 7.2 MFA Resultados Metodología Producción Consumo Importación Exportación Plásticos virgen +33% +17% -14% +12% Residuo plástico +66% 48% +89% +1,579% 5º exportador CHINA % 16% 56% Reciclaje Incineración % 7% 81% 16% Vertedero 7% 28% Ley 11/1997 Real Decreto 1383/2000 Real Decreto 208/ % Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 63/78

64 Índice 7- GEI plástico toneladas 7.2 MFA Resultados Metodología Recogida residuos post-consumo Proyección recogida 100% Proyección recogida 70% % Si las tendencias permanecen igual, en los próximos años podemos esperar un incremento de la oferta de residuo plástico debido al stock acumulado al final de su vida útil junto con un aumento de las aplicaciones no plásticas, la incineración con recuperación de energía y la exportaciones de residuos a China. Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 64/78

65 Índice 7- GEI plástico 7.3 CLCA Metodología Resultados Suposiciones Plástico virgen Madera Electricidad Marginal Plástico virgen Promedio Europa: Hischier, 2007 [9] Madera Sathre, 2007 [10] Electricidad Sevigné et al., 2014 [11] Escenarios MFA 2011 Ges tión Calidad A plicabilidad Merc ado Reciclaje (Man1) Incineración (Man2) Baja (Qua1) Plástico virgen (App1) Otros productos (App2) Regional (Exp1) Global (Exp2) [9]: Hischier R, Life cycle inventories of packaging and graphical papers. Ecoinvent report Nº 11, Swiss Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf, Switzerland [10]: Sathre R, Life-cycle energy and carbon implications of wood-based products and construction. Thesis for the degree of Doctor of Philosophy, Mid Sweden University, Ôstersund, Sweden [11]: Sevigné et al., Environmental consequences of recycling aluminium old scrap. Resources, Conservation & Recycling Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 65/78

66 Índice 7- GEI plástico 7.3 CLCA Metodología Resultados Unidad funcional El incremento de una tonelada de recogida de residuo de plástico postconsumo para reciclar en España e internacionalmente y para enviar a recuperación energética Inventario Impactos ambientales IPCC 2007 GWP 100a (kg CO 2 eq.) Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 66/78

67 Índice 7- GEI plástico 7.3 CLCA Metodología Resultados EMITIDAS Escenario base (kg CO 2 eq. t -1 ) Gestión residuos (1000 kg) 128 Recogida y selección 101 Transporte internacional 27 Reciclaje (520 kg) 141 España (369 kg) 21 Reciclaje < incineración Europa (15 kg) 3 China (136 kg) 117 Incineración (210 kg) 497 EVITADAS Plástico virgen (398 kg) -788 Madera (44 kg) -3 Electricidad (-) -315 TOTAL -342 Mix eléctrico GEI por tonelada -1,920 y -3,453 kg CO 2 eq. -77 kg CO 2 eq. -1,502 kg CO 2 eq. Reciclaje plástico >>reciclaje madera Reciclaje > incineración Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 67/78

68 Índice 7- GEI plástico 7.3 CLCA Metodología Resultados +60% <+116% -81% <-24% Mayores ahorros GEI Menores ahorros GEI Reciclaje 90% 100% plástico virgen 100% exportación 50% incineración 0% exportación 50% no plástico Baja calidad Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 68/78

69 Índice 7- GEI plástico 7.4 Conclusiones El reciclaje de residuos para sustitución de plásticos vírgenes es la mejor opción de gestión para los residuos plásticos (-620 kg CO 2 eq. t -1 ) La incineración disminuye los beneficios de GEI (-27 kg CO 2 eq. t -1 ) pero es mejor opción que el reciclaje para aplicaciones no plásticas (54 kg CO 2 eq. t -1 ) La exportación de residuos plásticos disminuye los beneficios de GEI (-138 kg CO 2 eq. t -1 ) Existe un stock acumulado de 27,034,083 toneladas que en los próximos años incrementará la oferta de residuos plásticos y en función de los procesos de selección los beneficios asociados a su gestión aumentarán o disminuirán Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España 69/78

70 SECCIÓN IV Conclusiones y pasos futuros 70/78

71 Capítulo 8 Conclusiones 71/78

72 Índice 8- Conclusiones generales Contribución de RSU al cambio climático El vertedero se ha confirmado como la etapa de la gestión de RSU que genera mayores emisiones de GEI debido a la degradación de la materia orgánica. La eliminación del vertido sin tratamiento previo es clave para la mitigación del cambio climático Para la fracción RESTO, los tratamientos mecánico-biológicos permiten una mayor recuperación material en comparación con la incineración pero generan más emisiones de GEI debido a la degradación del rechazo en el vertedero Incrementar la tasa de reciclaje (56%) y la captura del biogás (30%) en los vertedero contribuye a incrementar la recuperación material y a disminuir las emisiones de GEI (64%) Las herramientas para el cálculo de las emisiones son fundamentales para la toma de decisiones. La CO2ZW es una herramienta útil y completa para orientar las políticas de gestión de residuos y la evaluación conjunta de estrategias de gestión y emisiones de GEI Sección IV: Recapitulación 72/78

73 Índice 8- Conclusiones generales Cuantificaciones GEI reciclaje La integración de MFA y CLCA ha demostrado ser un método efectivo para la evaluación de los flujos materiales y la estimación de emisiones de GEI en un contexto de mercado y comercio internacional Existen diferencias significativas en los beneficios ambientales si el proceso afectado por el reciclaje se identifica en el mercado global o en el mercado local: Papel-cartón < 77% Aluminio <53% Eficiencia procesos Mix eléctrico marginal Las exportaciones de residuos disminuyen el potencial beneficio de GEI y además debe considerar que son una pérdida de recursos: Papel-cartón < -102% / -108% Aluminio <-6% / +250% Plástico <-68% Mix eléctrico marginal Transporte internacional Sección IV: Recapitulación 73/78

74 Índice 8- Conclusiones generales Cuantificaciones GEI reciclaje El MFA permite la evaluación de las tendencias y flujos pasados y el cálculo de la acumulación de productos a través del consumo que es esencial para la proyección de escenarios futuros Existe un potencial de generación de residuos de aluminio post-consumo de 464,381 toneladas de residuos y de residuos de plástico post-consumo de 2,755,242 toneladas que implicaría un ahorro de 9,366,146 toneladas de GEI La calidad de los residuos plásticos es fundamental para incrementar el ahorro de emisiones de GEI y el reciclaje de plásticos se presenta como mejor opción ambiental (-620 kg CO 2 eq. t -1 ) que la incineración (-27 kg CO 2 eq. t -1 ) Las estrategias deben estar encaminadas a aumentar de la calidad de los plásticos recuperados y en la promoción del ecodiseño para asegurar y facilitar los procesos posteriores de clasificación y reciclaje. Sección IV: Recapitulación 74/78

75 Capítulo 9 Pasos futuros 75/78

76 Índice 9- Pasos futuros CO2ZW Residuos y cambio climático Introducir valores obtenidos cuantificaciones Incluir nuevas variables Incrementar la captura de biogás Registrar captura de biogás Cuantificaciones GEI reciclaje Calcular las cuantificaciones teniendo en cuenta otras categorías de impacto Realizar las mismas cuantificaciones para otros materiales Evaluar estrategias y escenarios en relación al stock acumulado Sección IV: Recapitulación 76/78

77 Índice Agradecimientos Assumpció Antón, Anna Petit, Cinzia Capitano, Charlie Spork, David Sanjúan, Davide Piscia, Elena Eijo, Esther Sanyé, Farah Ayuni, Jesús Rives, Joan Manuel F. Mendoza, Juan Ignacio Montero, Katherine Star, Marta Seda, Marta Torrelles, Montse Núñez, Mohammad Hoque, Pere Llorac, Pere Muñoz, Ramon Farreny, Raúl Garcia, Roberto Quirós, Sara Angrill, Sergio Monteiro, Tito Morales, Violeta Vargas Joan Rieradevall, Xavier Gabarrell y Carles M. Gasol 77/78

78 Tesis doctoral Potential savings of resources and greenhouse gas emissions from waste management: a case study of Spain in a global economy Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia Ambientals (RD 1393/2007) Eva Sevigné Itoiz Dirigida por: Carles M. Gasol Joan Rieradevall i Pons Xavier Gabarrell i Durany Bellaterra, 15 de julio de 2014

79 Índice 4-CO2ZW 4.3 Resultados Herramienta Comparación Análisis sensibilidad Caso de estudio España Ventajas Datos por defecto Gratis online Todos parámetros Desventajas Datos bibliografía Todas etapas IPCC+LCA Legal Sección II: Emisiones de GEI de la gestión de RSU

80 Índice Apéndice A- GEI papel-cartón 5.2 MFA Metodología CLCA Resultados Límites del sistema Mercado internacional MATERIALES AUXILIARES ASTILLADO ASTIILLAS PULPA VIRGEN PULPA VIRGEN PAPEL Y CARTÓN PAPEL Y CARTÓN PRODUCTOS DE PC PRODUCTOS PC USO (stock) MADERA CULTIVO FIBRA RECUPERADA RECICLAJE PAPEL RECUPERADO GESTION RESIDUOS RESIDUOS PAPEL Mercado nacional RESIDUO PAPEL FRACCIÓN RESTO Flujos comerciales Flujos pérdidas Flujos transformación Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España

81 Índice Apéndice A- GEI papel-cartón 5.3 CLCA Metodología Resultados Límites del sistema PRODUCCIÓN EVITADA 65% PRODUCCIÓN EVITADA 65% Pulpa virgen Cultivo madera Brasil Reciclaje Gestión residuos España Reciclaje China Pulpa virgen Cultivo madera Pulpa virgen Cultivo madera España Reciclaje Gestión residuos Reciclaje China Pulpa virgen Cultivo madera Reciclaje Brasil Reciclaje Brasil Países Bajos Países Bajos 35% 35% Escenario Global Escenario Local Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España

82 Índice Apéndice B- GEI aluminio 6.2 MFA Metodologías Resultados Límites del sistema Mercado internacional ALÚMINA ALÚMINA ALUMINIO PRIMARIO ALUMINIO PRIMARIO FUNDICIÓN FUNDICIÓN PRODUCTOS SEMIELABORADOS PRODUCTOS SEMIELABORADOS PRODUCTOS ELABORADOS BAUXITA BAUXITA ALUMINIO SECUNDARIO PRODUCTOS ELABORADOS ALUMINIO SECUNDARIO OLD SCRAP GESTION RESIDUOS USO (stock) Mercado nacional Flujos comerciales Flujos pérdidas Flujos transformación Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España

83 Índice Apéndice B- GEI aluminio 6.3 CLCA Metodologías Resultados Límites del sistema MIX global Gestión residuos España Reciclaje España PRODUCCIÓN GLOBAL MARGINAL ALUMINIO Reciclaje Europa China Bauxita marginal mix China Australi abrasil Alumina marginal mix China Australi abrasil Fundición marginal mix China CIS* Middle East Escenario GLOBAL Flujo material Flujo material evitado *CIS: Commonwealth of Independent Nations (principalmente Rusia) MIX España PRODUCCIÓN ESPAÑOLA MARGINAL ALUMINIO Gestión residuos España Reciclaje España Bauxita marginal mix China Australi abrasil MIX global Alumina marginal mix España Fundición marginal mix España Escenario LOCAL Reciclaje Europa China GLOBAL MARGINAL PRIMARY ALUMINIUM Bauxita marginal Alumina marginal mix mix China China Australi Australi abrasil abrasil Fundición marginal mix China CIS* Middle East Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España

84 Índice Apéndice C- GEI plástico 7.2 MFA Metodología Resultados Límites del sistema Mercado internacional PLÁSTICO VIRGEN PLÁSTICO VIRGEN PRODUCTOS PLÁSTICOS PRODUCTOS PLÁSTICOS USO (stock) RESIDUOS PLÁSTICOS GESTIÓN RESIDUOS MATERIA PRIMA MATERIA PRIMA RECICLAJE PRODUCTOS NO PLÁSTICOS PLÁSTICOS RECUPERADOS INCINERACIÓN CON RECUPERACIÓN Flujos comerciales Flujos pérdidas Flujos transformación Sección III: Emisiones de GEI de los procesos de reciclaje en España

85 Índice Discusión general Contenido carbón(%) Influencia mix eléctrico marginal 100% China Mix Europa Brasil 0% España 0 1,8 kg CO 2 eq. kwh -1 Reducir el contenido de carbón en el mix eléctrico para reducir las emisiones de la producción primaria Sección IV: Recapitulación