Escenarios de emisiones y medidas de mitigación de gases de efecto invernadero en sectores clave (Transporte y Desechos).

Transcripción

1 invernadero en sectores clave (Transporte y Desechos). SECTOR DESECHOS Área Proponente: Dirección General de Investigación sobre Cambio Climático INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA Responsable Técnico: Biól. Julia Martínez Fernández. Dirección General de Investigación sobre Cambio Climático INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA Área Ejecutora: Dirección de Seguridad y Medio Ambiente INSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEO. Responsable Técnico: Moisés Magdaleno Molina. Dirección de Seguridad y Medio Ambiente INSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEO. Octubre de

2 ÍNDICE 1. ANTECEDENTES JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS PARTICULARES AREA DE ESTUDIO METODOLOGÍA IDENTIFICACIÓN DEL AÑO BASE ACTUALIZACIÓN DEL INVENTARIO DE EMISIONES DE METANO DEL SECTOR DESECHOS SÓLIDOS ACTUALIZACIÓN DEL INVENTARIO DE EMISIONES DE METANO AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES ACTUALIZACIÓN DEL INVENTARIO DE EMISIONES DE METANO AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES ESCENARIOS DE EMISIONES DE METANO (CH 4 ) PARA EL SECTOR DESECHOS ANÁLISIS COSTO BENEFICIO RESULTADOS ESCENARIOS GLOBALES INVENTARIO DE EMISIONES DE GAS METANO EN DESECHOS SÓLIDOS INVENTARIO DE EMISIONES DE GAS METANO EN AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES INVENTARIO DE EMISIONES DE GAS METANO EN AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES ESCENARIO TENDENCIAL DE EMISIONES DE GAS METANO (CH 4 ) EN EL AÑO ESCENARIO SUSTENTABLE DE EMISIONES DE GAS METANO (CH 4 ) EN EL AÑO ESCENARIO TENDENCIAL DE EMISIONES DE GAS METANO (CH 4 ) EN EL AÑO ESCENARIO SUSTENTABLE DE EMISIONES DE GAS METANO (CH 4 ) AÑO ESCENARIO TENDENCIAL DE EMISIONES DE GAS METANO (CH 4 ) EN EL AÑO ESCENARIO SUSTENTABLE DE EMISIONES DE GAS METANO (CH 4 ) EN EL AÑO ANÁLISIS COSTO BENEFICIO ESCENARIO TENDENCIAL ANÁLISIS COSTO BENEFICIO DE ESCENARIOS SUSTENTABLE COMPARACIÓN DE ESCENARIOS CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA PARTICIPANTES ANEXOS

3 1. ANTECEDENTES. El Instituto Nacional de Ecología, a través de la Dirección General de Investigación sobre Cambio Climático, contrató en agosto de 2005 a la Dirección de Seguridad y Medio Ambiente del Instituto Mexicano del Petróleo, para llevar a cabo el estudio: Escenarios de emisiones y medidas de mitigación de gases de efecto invernadero en sectores clave (Transporte y Desechos). En este informe se presenta la metodología a seguir para llevar a cabo este trabajo, incluyendo la identificación de los años base para cada subsector, la actualización de los Inventarios de Emisiones, los Escenarios seleccionados, los resultados obtenidos, y finalmente, el análisis costo-beneficio para cada uno de ellos 2. JUSTIFICACIÓN. De acuerdo con el Inventario Nacional de Gases de Invernadero (INE, SEMARNAT, 2000), el porcentaje conjunto de las emisiones nacionales de Gases de Efecto Invernadero (GEI) del Sector Transporte y Desechos es del 23.7% conforme al Inventario de Emisiones de GEI DE Para el sector desechos, corresponde el 8.9 %. Estos resultados identifican al este sector como fuente clave de emisiones de GEI de nuestro país, siendo prioritario realizar la construcción de posibles Escenarios de las emisiones de estos sectores al año 2020, así como identificar medidas de mitigación para prevenir sus posibles impactos. Lo anterior permitirá planificar las líneas de acción para que sean incluidas en la política nacional 3. OBJETIVOS Objetivo General Construir posibles Escenario de emisiones de GEI para el sector Desechos al año 2020 e identificar con base a estos resultados las medidas de mitigación mas adecuadas para nuestro país Objetivos Particulares. Identificar el año base para la actualización del Inventario de Emisiones del Sector Desechos. Actualizar los Inventarios de Emisiones de los Subsectores: Residuos Sólidos, Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales y Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Industriales. Seleccionar Escenarios de emisiones de gas del Sector Desechos para el año Realizar un análisis costo-beneficio para cada uno del Escenario seleccionado. Proponer medidas de mitigación para cada Escenario seleccionado. 3

4 4. AREA DE ESTUDIO El área de estudio considerada para este trabajo es todo el Territorio de Los Estados Unidos Mexicanos. La figura presenta el área de estudio de manera esquemática. Figura Área de Estudio del Sector Desechos. 4

5 5. METODOLOGÍA Identificación del año base. De acuerdo con el Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero (INE, 2000), el sector desechos comprende tanto a las emisiones de proveniente de la disposición de residuos sólidos, como a la del Tratamiento de Aguas Residuales Municipales e Industriales. De acuerdo con el Inventario mencionado, en 1998, se emitieron 3,363 Gigagramos (Gg) de por año, de los cuales 1981 provienen de los residuos sólidos (59 % del total del sector desechos), 552 de Aguas Residuales Municipales (16.4 %) y 829 de Aguas Residuales Industriales (24.6 %), por lo que, es importante el estudio de los dos subsectores considerados. Se identificaron las siguientes fuentes de información: Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero (INE, 2000). Informe de la Situación General en Materia de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (Comisión Nacional de Ecología, 1991) Informe de la Situación General en Materia de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (SEDESOL, INE, 1993) Informe de la Situación General en Materia de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (SEDESOL, INE, 1994) Informe de la Situación General en Materia de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (INE, 1997). Programa Nacional de Desarrollo Urbano y Ordenación del Territorio (SEMARNAT, 2001). Segunda Comunicación Nacional ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. (INE, 2001). Avances de México en materia de Cambio Climático / Patricia Osnaya (compiladora); (compiladora); Adrián Fernández y Julia Martínez (coordinadores). (INE- SEMARNAT, 2003). Estadísticas e indicadores de inversión sobre residuos sólidos municipales en los principales centros urbanos de México. (INE, 1997). Indicadores de Desarrollo Sustentable en México (INEGI, 2000) Algunas experiencias exitosas en el control de los residuos sólidos en México. (Fundación ICA, 2001). La basura en el limbo: Desempeño de Gobiernos Locales y Participación Privada en el Manejo de Residuos Urbanos. (Comisión Mexicana de Infraestructura Ambiental. Agencia de Cooperación Alemana, 2003). Situación actual de los Rellenos Sanitarios en México. (Gustavo Rosiles, SEDESOL, 2001) Estadísticas del Instituto Nacional de Geografía, Estadística e Informática (INEGI) del Tema Estadísticas Ambientales. Subtema: Residuos, en (consultada en octubre de 2005). Panorama actual del agua en México. (CNA, 1998). Compendio básico del agua en México. (CNA, 1999) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a Diciembre (CNA, 1999) 5

6 Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a Diciembre (CNA, 2000) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a Diciembre (CNA, 2001) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a Diciembre (CNA, 2002) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a Diciembre (CNA, 2003) Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento a Diciembre (CNA, 2004) Programa Nacional Hidráulico (CNA, 2001) Estadísticas del agua en México (CNA, 2004). Estadísticas del agua en México (CNA, 2005). Agenda estadística de los Estados Unidos Mexicanos. Edición 2003 (INEGI, 2003) Compendio de Estadísticas ambientales en México. (SEMARNAT, 2003) Informe de la Situación del Medio Ambiente en México 2002 (SEMARNAT, 2003). Anuarios estadísticos 1994 a 2004 de cada uno de los 31 estados del País (INEGI, varios años, de 1994 a 2004). Programa Sectorial de Energía (SENER, 2001) Energías Renovables para el Desarrollo Sustentable en México (SENER, 2004). Acuerdo por el que se crea el Comité Mexicano para Proyectos de Reducción de Emisiones y de Captura de Gases de Efecto Invernadero. DOF. 23 de enero de El papel de SENER en materia de promoción y fomento de Energías Renovables. Dirección General de Investigación, Desarrollo Tecnológico y Medio Ambiente. (SENER, 2004) Programa Medioambiental del Sector Energía. (SENER, 2003) Prospectiva del Sector Eléctrico (SENER, 2002). Prospectiva del Sector Eléctrico (SENER, 2003). Prospectiva del Sector Eléctrico (SENER, 2004). Prospectiva Tecnológica del Sector Energía para el siglo XXI. Visión al (SENER, 2003) Programas Hidráulicos de Gran Visión para cada una de las 12 regiones en las que se divide el país. (CNA, 2001). Programas Hidráulicos regionales para cada una de las 12 regiones en las que se divide el país. (CNA,2001) Con la información anterior, se determinó tomar como año base a 2004 para actualizar las emisiones de desechos sólidos, ya que es el año más reciente para el que se cuenta con información a escala nacional para la disposición de los residuos sólidos. Se procedió a incluir la clasificación de la manera en que son depositados los residuos sólidos en los Rellenos Sanitarios, lugares de entierro de residuos sólidos y tiraderos a cielo abierto. En la tabla 5.1.1, se presenta la cantidad de basura que es depositada a cada uno de estos tipos de disposición final de 1998 a 2004, conforme a información del INEGI. 6

7 Para el caso de plantas de tratamiento de Aguas Residuales Municipales se determinó al año 2003 como el año de actualización del Inventario, ya que se es el año más reciente para el cual se dispone de información de los volúmenes de agua residual que se genera a escala nacional, que cantidad es canalizada al alcantarillado, que procesos son utilizados para la remoción de materia orgánica y que volúmenes de agua son enviados sin tratamiento, así como de su Demanda Bioquímica de Oxígeno. Tabla Disposición final de residuos sólidos en México. (Miles de toneladas/año) Año Rellenos Sanitarios Rellenos de Tierra Controlados Sitios no Controlados (Tiraderos a Cielo Abierto) Disposición Final de Residuos Sólidos Urbanos (Total) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , : Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática En la tabla 5.1.2, se presentan las cantidades de Demanda Bioquímica de Oxígeno para 5 días (DBO 5 ), para provenientes de Aguas Residuales Municipales en el país de acuerdo con los Informes de la Comisión Nacional del Agua. Los valores reportados para el año 2003, sirvieron como base para la realización del Inventario. Tabla Carga Orgánica en México proveniente de Aguas Residuales Municipales. DBO 5 Municipal (Millones de toneladas por año) Año Generada Enviada a Alcantarillado Removida por Tratamiento Removida como Lodos en el Tratamiento No removida : Elaboración propia con datos de la Comisión Nacional del Agua para varios años. 7

8 En lo que se refiere a las Aguas Residuales Industriales se tomó como año base al 2002 debido a que este año dispone de la mayor información por este rubro y de esta manera, es posible realizar este informe de la manera más actualizada posible, ya que para años posteriores a 2002, la Comisión Nacional del Agua, no reporta la distribución por Actividad Industrial de la Demanda Bioquímica de Oxígeno. En el año 2002, se generaron 6.3 millones de toneladas de DBO 5 industrial, de las cuales, solamente 1.1 fueron removidas por tratamiento y las restantes 5.2 fueron enviadas a los cuerpos de agua nacionales (lagos, ríos y mares). En la tabla se presentan los valores de DBO 5 para el sector industrial en el año Tabla Carga Orgánica en México proveniente de Aguas Residuales Industriales. DBO No Sector Industrial 5 Generada (Miles de toneladas por año) 1 Acuacultura Azúcar 1, Petrolero 1, Servicios Industria Química Celulosa y papel Agropecuario 1, Industria Alimenticia Cerveza y Malta Minero Textil Destilería y Vitivinicultura Beneficio de Café Curtiduría Hierro y Acero Otros Giros Total 5, : Comisión Nacional del Agua. Estadísticas Agua en México Actualización del Inventario de Emisiones de del Sector Desechos Sólidos. La información contenida en la tabla sirvió de base para suministrarla al Software del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), para el cálculo de emisiones de. Se consideraron tres casos: Residuos manejados, que es el caso de los Rellenos Sanitarios, residuos no manejados, pero depositados a más de 5 metros, es decir, los rellenos de tierra controlados con residuos depositados a más de 5 metros de profundidad, y finalmente, los residuos no manejados, es decir, para los residuos depositados a menos de 5 metros de profundidad. 8

9 Se consideraron los valores por defecto que proporciona el IPCC para el Factor de Corrección de (MCF): 1.0 para Rellenos Sanitarios, 0.8 para rellenos de tierra controlados y 0.4 para tiraderos a cielo abierto. La fracción de Carbono orgánico degradable (DOC), fue obtenida a partir del análisis publicado por Rosiles en En la Tabla 5.2.1, se presenta esta información, así como el valor de la fracción de DOC, obtenida por la metodología del IPCC (IPCC, 1997). Tabla Composición de los residuos para su uso en la metodología del IPCC (Fracción en relación al total) y Fracción de Carbono Orgánico Degradable (DOC). Material Frontera Norte Norte Centro Sur DF Papel + textiles Jardín Comida Madera Total Fracción DOC Fracción DOC Promedio : Elaboración propia con Datos de Rosiles (2001) La fracción del Carbono orgánico total que se degrada fue tomada como 0.77 (IPCC, 1997). La fracción de Carbono liberada como contenida en los residuos sólidos fue considerada como de Esto se justificó de la siguiente manera: Se cuenta con un análisis del contenido en el biogás liberado en el Relleno Sanitario de Salinas Victoria en Nuevo León (SEISA, 2005). Dicho análisis se muestra en la tabla El factor resultante es de 0.61, sin embargo, y ya que no se cuenta con análisis de biogás para mayor cantidad de lugares en el país, se decidió utilizar un valor más conservador, que es el recomendado por el IPCC (IPCC, 1997). La cantidad de recuperado en el año base (2004), fue obtenida a partir de la empresa operadora del Relleno Sanitario de Salinas Victoria, Nuevo León, que es el único Relleno Sanitario en el que se recupera en México actualmente. (SEISA, 2004). Tabla Análisis de biogás en el relleno Sanitario de Salinas Victoria, Nuevo León. Componente Volumen (%) Fracción mol Peso Molecular (Kg/kmol) Masa del componente (Kg comp) Fracción masa (Kg comp/kg gas) Masa de Carbono (g C) Relación masa de Carbono/masa total (gc/gtotales) CH CO H O Azufre total Total : Elaboración propia con datos de SEISA (2005). 9

10 5.3. Actualización del Inventario de Emisiones de Aguas Residuales Municipales Para llevar a cabo la actualización de este Inventario al año base (2003), se utilizó la metodología del IPCC (IPCC, 1997), a partir de los valores oficiales de DBO 5 reportados por la Comisión Nacional del Agua para el año 2003 a escala nacional en lugar de realizar la proyección per cápita propuesta por IPCC, ya que dichos datos son integrados por el organismo rector en materia de agua en México. Además, se utilizaron datos del Consejo Nacional de Población (CONAPO) para determinar la fracción de la población no cubierta por alcantarillado, y se utilizó la misma nomenclatura que el CONAPO, en la que se divide la población en la que cuenta con alcantarillado, la que envía sus desechos a barrancas y grietas, y la que los envía a fosas sépticas. La distribución de la DBO 5 tratada para el 2003 quedó como se presenta en la tabla Tabla Destino final de la Carga orgánica de Aguas Residuales Municipales en Destino final de la DBO 5 municipal (Millones de toneladas por año) Generada Enviada a Fosas Sépticas Enviada a Barrancas y Grietas Enviada a Mares, Ríos y Lagos Removida a Tratamiento : Elaboración propia con datos de CNA y CONAPO para el año Los procesos con los que se trata a las Aguas Residuales Municipales y su proporción en relación al total tratado, se obtuvieron de las Estadísticas del Subsector Agua Potable y Alcantarillado para el 2003 (CNA, 2004). Se incluyó al agua no tratada y la enviada a fosas sépticas, barrancas y grietas y a los cuerpos de agua nacionales (lagos, ríos y mares). Se consideró, de acuerdo con el valor sugerido en la literatura (Australian Greenhouse Office Programs, 2004) que en promedio, se distribuye el 71 % de la DBO 5 en el agua residual y el restante 29 % es arrastrado por los lodos. En la tabla 5.3.2, se muestran los valores utilizados para la fracción de DBO 5 tratada tanto en las aguas residuales municipales, como en los lodos, así como el Factor de Conversión de utilizado (MCF) para cada uno de los procesos considerados. Para el tratamiento de las aguas residuales, los factores de conversión de para cada proceso (MCF) fueron considerados como de valor cero si el proceso es aerobio, o como de valor 1 si es anaerobio, a excepción de la degradación en mares, ríos y lagos en donde se consideró que solamente el 1 % se degrada de manera anaerobia. Esto último se justificó de la siguiente manera: La degradación en Ríos, Lagos y Costas de México ocurre de manera aerobia, a excepción de algunos sectores muy localizados en los Lagos en donde es anaerobia, de acuerdo a consulta con especialistas del IMP. 10

11 Tabla Fracciones de DBO 5 tratadas por cada proceso en y Factores de Conversión de (MCF) para las Aguas Residuales y los Lodos. Proceso Aguas Residuales Municipales Fracción de la DBO 5 tratada por el proceso Factor de conversión de para el proceso (MCF) Lodos residuales municipales Fracción de la DBO 5 tratada por el proceso Factor de conversión de para el proceso (MCF) Biodiscos Dual Filtros Biológicos Lagunas de Estabilización Lagunas Aireadas Lodos Activados Primario Primario Avanzado R.A.F.A Reactor Enzimático Tanque Imhof Tanque Séptico Wetland Zanjas de Oxidación Digestor Anaerobio Biológico Anaerobio Otros Barrancas y Grietas Fosas Sépticas, Letrinas Mar, Ríos, Lagos Total : Elaboración propia con datos de CNA y CONAPO (2005) Para el tratamiento de los lodos, se consideró que todos se degradan de manera anaerobia, ya que en general, son enviados a Rellenos Sanitarios, por lo que su MCF vale 1. La excepción la constituye la degradación anaerobia en los cuerpos de agua nacionales, en los que utilizó un valor de No existe información para México, sin embargo, la degradación anaerobia de los sedimentos ocurre sobre todo en Lagos y Costas. A escala mundial, y de acuerdo con datos del ciclo del 11

12 Carbono, solamente 7 de cada 34 unidades de Carbono Orgánico Degradable pasan hacia los sedimentos en las costas, es decir, 20 % (McKenzie, 2004), y, la degradación anaerobia ocurre solamente en aquéllos sedimentos que se depositaron hace más de 20 años. Por lo anterior, se consideró que el límite superior es 0.05 de degradación anaerobia en sedimentos, valor que es una cuarta parte del límite máximo degradable (0.2). La cantidad de recuperado se obtuvo considerando las capacidades autorizadas para las dos Plantas de Tratamiento de Aguas que recuperan y generan energía en Monterrey y operadas por Agua y Drenaje de Monterrey (10 MW) de acuerdo a los permisos otorgados por la Comisión Reguladora de Energía (CRE, 1997) y considerando un factor de recuperación de de 1.8 Gg de por cada MW instalado, obtenido a partir de la información de la Planta de Cogeneración de Energía instalada en el Relleno Sanitario de Salinas Victoria, N.L Actualización del Inventario de Emisiones de Aguas Residuales Industriales Para la actualización del Inventario de emisiones de de Aguas Residuales Industriales, se utilizó también la metodología del IPCC, en la cual se consideró también, de acuerdo con el valor sugerido en la literatura (Australian Greenhouse Office Programs, 2004) que en promedio, se distribuye el 71 % de la DBO 5 en el agua residual y el restante 29 % en los lodos. Se utilizó la DBO 5 reportada por la CNA para cada sector industrial, y toda la DBO 5 que no fue removida durante el Tratamiento de Aguas Industriales, fue incluida en la enviada a los cuerpos de agua nacionales (Ríos, Lagos y Mares). Debido a su alta carga de materia orgánica, se consideró que el Factor de Conversión de MCF, para la degradación en los cuerpos de agua nacionales, es del doble que el de las aguas residuales y lodos municipales, es decir, vale 0.02 para las Aguas Residuales Industriales y de 0.10 para los lodos de esta agua. En la tabla se presentan los valores utilizados para la fracción de materia orgánica removida en cada una de las actividades industriales tanto en las Aguas Residuales Industriales como en sus lodos, así como el Factor de Conversión de (MCF) para cada proceso. Se modificaron las Tablas del IPCC, para obtener las emisiones de, debido a que, no se cuenta con información agregada a escala nacional para los procesos utilizados en el tratamiento de aguas provenientes de actividades industriales. Por esta razón, en lugar de incluir los procesos, se incluyeron las actividades industriales, para las que si se conoce la fracción de materia orgánica generada en cada una de ellas. A cada una de estas actividades industriales se les asignó un factor de conversión de Se consideró que la mayoría de los procesos son aerobios, a excepción de tratamientos anaerobios en los siguientes sectores industriales: Azucarero, Celulosa y papel, Alimenticia y Vitivinicultura. De acuerdo con el documento Azúcar publicado por el Colegio de Postgraduados de la Universidad Veracruzana (U.V., 2003), las lagunas de Estabilización son utilizadas en los ingenios para el tratamiento de aguas residuales, y conforme a los establecido en el Inventario de Gases de Invernadero 2003 de EUA (USEPA, 2005), dichas lagunas son 1.4 % anaerobias, por lo que consideró un valor de MCF de 0.02 para cada uno de ellos. 12

13 Cerveza y malta. Al menos desde el año 1999, se reportan en los Balances Nacionales de Energía (SENER, 2000 a 2004) que se utiliza este combustible para generar Energía Eléctrica, y se conoce de la existencia de Plantas de recuperación de biogás en 4 Plantas ubicadas en el D.F., Tuxtepec, Oaxaca, Tecate, B.C. y Navojoa, Son. Las dos principales industrias cerveceras del país tienen 13 plantas de fabricación, por lo que se considera que un 30 % de los desechos líquidos es tratado anaerobiamente y por lo tanto el MCF es de 0.30 Ya que la Comisión Nacional del Agua reporta la DBO 5 y no la Demanda Química de Oxígeno (DQO), como lo requiere el software del IPCC, se convirtió la DBO 5 en DQO multiplicando la primera por 2.5 como se establece en los procedimientos del IPCC. La cantidad de removido por la generación de Energía Eléctrica con biogás, fue obtenida para la industria de la cerveza, que es el único sector, en el cual se remueve, a partir de los Balances Nacionales de Energía. Tabla Fracciones de DBO 5 tratadas por cada proceso y Factores de Conversión de (MCF) para las Aguas Residuales y los Lodos Industriales. Aguas Residuales Industriales Lodos residuales industriales Actividad Industrial Fracción de la DBO 5 removida en la actividad Industrial Factor de conversión de para la actividad industrial (MCF) Fracción de la DBO 5 removida en la actividad Industrial Factor de conversión de para la actividad industrial (MCF) Acuacultura Azúcar Petrolera Servicios Química Celulosa y papel Agropecuaria Alimenticia Cerveza y Malta Minera Textil Destilería y Vitivinicultura Beneficio de Café Curtiduría Hierro y Acero Otros Giros Mar, Ríos, Lagos : Resultados de este estudio. 13

14 5.5. Escenarios de Emisiones de (CH 4 ) para el Sector Desechos. Para el manejo de residuos sólidos, los documento prospectivos nacionales oficiales que existen, son la Prospectiva Tecnológica del Sector Energía para el siglo XXI. Visión al (SENER, 2003), y la Prospectiva del Sector Eléctrico de la Secretaría de Energía, así como las políticas que fija el Comité Mexicano para Proyectos de Reducción de Emisiones y de Captura de Gases de Efecto Invernadero. Por esta razón, se utilizaron estos documentos como base para este trabajo para la construcción de Escenario al 2020, para lo cual se consideraron los siguientes casos: Escenario Tendencial: Considera las tendencias actuales de Generación de Energía Eléctrica a partir de biogás de Rellenos Sanitarios y aguas residuales, tal y como lo establece la Prospectiva del Sector Eléctrico (SENER, 2005) y el Plan Nacional Hidráulico Se considera en este Escenario la instalación de canalizaciones para el biogás en Rellenos Sanitarios del país y su recuperación conforme a la tendencia actual De acuerdo con los documentos mencionados, en el país, se pueden generar 150 MW a partir de biogás en el año La tendencia establece que para el año 2020 se generarán 73 MW, es decir, un 48 % de este potencial. De éstos 44 MW provendrán de Rellenos Sanitarios, y 29 de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales. Este Escenario considera que se incremente el volumen de desechos sólidos promedio per cápita generados en México desde una cantidad de Kg/habitante-día en el 2003 hasta Kg/habitante-día en el año La cantidad que es depositada en Rellenos Sanitarios aumentará de 64.22% en el 2003 a % en el Las condiciones de cobertura de agua y alcantarillado permanecerán en los mismos niveles que las actuales (76%). Se considera que la industria tendrá la misma participación en el Producto Interno Bruto que en la actualidad, lo que justifica que se utilicen los mismos porcentajes de Aguas Residuales generadas para cada uno de los Sectores Industriales, aunque con un incremento en la Demanda Bioquímica de Oxígeno generada. Las aguas residuales domésticas e industriales incrementarán la cantidad de DBO 5 removida hasta 52 % para el año Las medidas de mitigación consisten en incrementar el aprovechamiento del biogás en Rellenos Sanitarios y en Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales conforme a la Prospectiva del Sector Energético. Escenario Sustentable. El Escenario fue construido a partir de información contenida en el Plan Nacional Hidráulico (CNA, 2000) y la Prospectiva del Sector Eléctrico en México (SENER, 2005). En este Escenario permanecen iguales que en el Escenario Tendencial la población, la cantidad de residuos sólidos generados, así como su generación per cápita, el porcentaje de residuos depositados en Rellenos Sanitarios y la DBO 5 generada por las Aguas Residuales Municipales e Industriales. 14

15 En este Escenario se plantea una recuperación del 90 % del potencial de 150 MW en el año 2025, a partir del biogás de Rellenos Sanitarios y Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales. Esto equivale a generar 135 MW en el año 2025 o 110 MW en el año 2020 a partir del biogás extraído de las aguas residuales y de la descomposición en los Rellenos Sanitarios. Las medidas de mitigación son más ambiciosas, ya que plantean una mayor recuperación de para su conversión en Energía Eléctrica y un porcentaje mayor de tratamiento del agua residual, el cual crece hasta alcanzar 75 % para las Aguas Residuales Municipales y 76 % para las Aguas Residuales Industriales. En la tabla se presenta un resumen de las condiciones para cada uno de los Escenarios planteados. Tabla Escenarios al 2020 Parámetro Situación Actual* Escenario Tendencial 2020 Escenario Sustentable 2020 Población (Habitantes) 104,213, ,639, ,639,160 Generación Per cápita de Residuos Sólidos (Kg/hab-día) (Promedio nacional) Residuos Sólidos Generados (Miles de ton/año) Cantidad de Residuos Sólidos Depositado en Rellenos Sanitarios. (Porcentaje) Energía Generada por Biogás de Rellenos Sanitarios (MW) DBO 5 de Aguas Residuales Domésticas (Millones de Ton/año) DBO 5 de Aguas Residuales Industriales (Millones de Ton/año) Cobertura de Alcantarillado (Porcentaje) Porcentaje de Aguas Residuales Tratadas Municipales Expresadas como % de DBO 5 removida Porcentaje de Aguas Residuales Tratadas Industriales Energía Generada por Biogás de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (MW) *Nota: Los datos actuales presentados son al año 2003, excepto en lo que se refiere a Aguas Residuales Industriales, en que se presentan a s: Elaboración propia con datos de: Proyecciones de la Población de México CONAPO, Estadísticas del Agua en México. CNA, Plan Nacional Hidráulico CNA, Prospectiva del Sector Eléctrico en México. SENER,

16 5.6. Análisis Costo Beneficio. Para llevar a cabo el análisis costo-beneficio, se utilizó la información técnica y económica que se encuentra incluida en el Reporte del Banco Mundial: México Methane Gas Capture and Use at a Landfill - Demonstration Project Project Appraisal Document (Banco Mundial, 2001), el cual contiene la información del Proyecto de Relleno Sanitario instalado en el Municipio de Salinas Victoria en Nuevo León. Cabe mencionar que en México hay dos Plantas en Monterrey que aprovechan biogás de Aguas Residuales Municipales para producir Energía Eléctrica y una Planta para aprovechar el biogás de residuos depositados en el Relleno Sanitario de Salinas Victoria en Nuevo León. No se encontró información para Las Plantas que aprovechan las aguas residuales, a excepción de los permisos otorgados por la Comisión Reguladora de Energía (CRE, 1997). La Planta de Salinas Victoria, Nuevo León, es la única instalada en México para aprovechar biogás de Rellenos Sanitarios y se encuentra incluida la documentación técnica y económica en el horizonte del proyecto de recuperación de Energía Eléctrica en el reporte mencionado (20 años) tanto para el caso de solamente operar el Relleno Sanitario sin recuperación de biogás, como para el caso con recuperación y producción de Energía Eléctrica. Por esta razón, se utilizó la información reportada para este proyecto con el fin de obtener costos unitarios en función de la cantidad de generada cuando no se aprovecha el biogás y en función de la cantidad de recuperada cuando se aprovecha el biogás. La Planta de Salinas Victoria tiene una vida útil de 20 años, y obtiene el biogás con una concentración estimada de 50 % de a partir de la degradación de 7,698 miles de toneladas de desechos depositados en el Relleno Sanitario. La cantidad de que se estima que producirá durante su vida útil es de 313 millones de metros cúbicos, de los cuáles se podrá recuperar el 70 %, y el resto será emitido a la atmósfera. La eficiencia de la planta medida en función de la conversión de Energía Térmica en Eléctrica es de 30.6 % y la eficiencia global de aprovechamiento de la Energía Térmica considerando todo el gas que es emitido por el Relleno Sanitario es de %. En la tabla 5.6.1, se presentan las características técnicas de dos alternativas para el Relleno Sanitario de Salinas Victoria Nuevo León. La primera de ellas consiste en operar solamente de Relleno Sanitario sin instalar una Planta de Generación de Energía, y sin recuperar biogás. La segunda incluye a la Instalación de la Planta y sus costos asociados. Los costos unitarios fueron obtenidos a partir de los costos de Inversión, Operación y Mantenimiento reportados por el Banco Mundial, así como, a partir de los ingresos generados por la Energía Eléctrica generada durante la vida útil del Proyecto (20 años) y los bonos de Carbono que pagará el Banco Mundial por evitar emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. El precio del Bono de Carbono se estableció como USD 4.99, de acuerdo a lo reportado por el Banco Mundial para este Proyecto. En la Tabla se presentan tanto los costos asociados a cada una de las dos alternativas consideradas como los costos unitarios por Gigagramo de emitido en el caso de la primera alternativa (Operación del Relleno Sanitario sin generar biogás) y los costos por Gigagramo de recuperado para la segunda alternativa (Generación de Energía Eléctrica a partir de biogás). 16

17 Los costos unitarios así obtenidos (Tabla 5.6.2) fueron aplicados a escala nacional y se presentan en el capítulo de Resultados de este informe, es decir, se consideró a partir de esta tabla, que cada Gigagramo emitido de en los Rellenos Sanitarios y en las Plantas de Tratamiento de Aguas, se encuentra asociado a un costo de USD 17,702.86, cuando solamente se opera y mantiene el Relleno o la Planta de Tratamiento, y cada Gigragramo de recuperado está asociado a USD , cuando se instalan Plantas que conviertan la Energía Térmica contenida en el en Energía Eléctrica. Tabla Parámetros de operación de la Planta de Generación de Energía Eléctrica en a partir de biogás en Salinas Victoria, Nuevo León. No Parámetro Alternativa 1. Operación del Relleno Sanitario sin Generar Biogás Alternativa 2 Generación de Energía Eléctrica a Partir de Biogás 1 Desechos sólidos depositados en el relleno ( ) 7,698, ,698, (Mg) 2 Vida útil (Años) Potencial de Generación de Gas de Relleno Sanitario (m 3 ) 626,000, ,000, Puro Generado (50 % del Gas de Relleno) 313,000, ,000, (m 3 ) 5 Gas de Relleno Sanitario Recuperado (m 3 ) ,000, Puro Recuperado Para Generar Energía ,000, (m 3 ) 7 Eficiencia de Recuperación de (%) 8 Poder Calorífico del Gas de Relleno Sanitario (MJ/m 3 ) 9 Emisiones de a la atmósfera (Gg) 10 Poder Calorífico Total contenido en el biogás del Relleno 11, , Sanitario (TJ) 11 Poder Calorífico Total contenido en el biogás del Relleno 3,295, ,295, Sanitario (MWh) 12 Poder Calorífico Recuperado Contenido en Gas de , Entrada a la Planta (TJ) 13 Poder Calorífico Recuperado Contenido en Gas de ,305, Entrada a la Planta (MWh) 14 Energía Eléctrica Generada por la Planta , (MWh) 15 Eficiencia de la Planta de conversión de Energía Térmica NA a Eléctrica (%) 16 Eficiencia Global de Conversión de Energía contenida en el biogás de entrada a la planta a Energía Eléctrica (%) Nota: NA: No aplica. : Elaboración propia a partir de información de: México Methane Gas Capture and Use at a Landfill -Demonstration Project. Project Appraisal Document (World Bank, 2001). GEMIS Model, v.4.2. Öko-Institut,

18 Tabla Costos Asociados a cada una de las dos alternativas consideradas para el Relleno Sanitario de Salinas Victoria, N.L: No. Tipo de costo Alternativa 1. Operación del Relleno Sanitario sin Generar Biogás Alternativa 2 Generación de Energía Eléctrica a Partir de Biogás Costos de Inversión (USD) Costos de Operación y Mantenimiento durante la vida útil (USD) Ingreso por Electricidad generada durante la vida útil (USD) Bonos por Reducción de Carbono Equivalente durante la vida útil (USD) Costo Total durante la vida útil (USD) Costos Unitarios de Inversión (USD/Gg de emitido) Costos Unitarios de Operación y mantenimiento (USD/Gg de emitido) Ingreso Unitario por Electricidad Generada (USD/Gg emitido) Bono Unitario por Reducción de (USD/Gg CH 4 emitido) Costo Unitario Total (USD/Gg CH 4 emitido) Costos Unitarios de Inversión (USD/Gg de aprovechado) Costos Unitarios de Operación y mantenimiento (USD/Gg de aprovechado) Ingreso Unitario por Electricidad Generada (USD/Gg aprovechado) Bono Unitario por Reducción de (USD/Gg CH 4 aprovechado) 950, ,450, ,740, ,570, ,600, ,933, ,690, ,486, , NA 13, NA 0.00 NA 0.00 NA 17, NA NA 85, NA 58, NA 86, NA 26, Costo Unitario Total (USD/Gg CH 4 aprovechado) NA 30, Nota: NA: No aplica. : Elaboración propia a partir de información de: México Methane Gas Capture and Use at a Landfill -Demonstration Project. Project Appraisal Document (World Bank, 2001). GEMIS Model, v.4.2. Öko-Institut,

19 6. RESULTADOS Escenarios Globales. La tabla presenta las los resultados para el Escenario Nacional Tendencial de Emisiones de (CH 4 ) en el Sector Desechos en Gigagramos por año. Año Tabla Escenario Nacional Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) en el Sector Desechos(Gg) Rellenos Sanitarios Residuos Enterrados Tiraderos a Cielo Abierto Subtotal Residuos Sólidos Aguas Residuales Municipales Aguas Residuales Industriales Subtotal Aguas Residuales Base 1, , , Total , , , , , , , , , Nota: El año base es 2004 para los residuos sólidos, 2003 para las Aguas Residuales Municipales y 2002 para las Aguas Residuales Industriales. La tabla presenta el Escenario Nacional Sustentable de Emisiones de (CH 4 ) en el Sector Desechos en Gigagramos. Tabla Escenario Nacional Sustentable de Emisiones de Gas (CH 4 ) en el Sector Desechos(Gg) Año Rellenos Sanitarios Residuos Enterrados Tiraderos a Cielo Abierto Subtotal Residuos Sólidos Aguas Residuales Municipales Aguas Residuales Industriales Subtotal Aguas Residuales Base 1, , , Total , , , , , , , , , , , , Nota: El año base es 2004 para los residuos sólidos, 2003 para las Aguas Residuales Municipales y 2002 para las Aguas Residuales Industriales. Como se puede observar en las tablas anteriores y en la figura 6.1.1, que presentan un resumen de las emisiones de a escala nacional por el sector Desechos, es en el Escenario Sustentable, en el que se producen las mayores emisiones de. La razón de esto es que si bien las emisiones de se reducen en el Escenario Sustentable 19

20 comparado con el Tendencial para los desechos sólidos, debido a la instalación de una mayor capacidad de Generación de Energía Eléctrica, aumentan en el caso de las emisiones de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales e Industriales. Aunque en ambos Escenarios se conserva la proporción de procesos utilizados para el tratamiento de aguas, aumenta el porcentaje de DBO 5 removida de las aguas residuales ya que se considera un incremento de remoción del 23 al 52 % en el año 2020 para las Aguas Domésticas y del 17 al 52 % para las Aguas Industriales. Por otro lado, también aumenta la Demanda Bioquímica de Oxígeno total a ser tratada. Aunque se conserve la proporción de aguas tratadas anaerobiamente, aumenta la generación de, por los mayores volúmenes tratados de aguas residuales y porque la reducción de las emisiones de por conversión a Energía Eléctrica, no compensa el aumento en el generado por los factores mencionados. La actividad que representa el aporte más importante a la generación de en México para el Sector Desechos es la de la disposición final de los residuos sólidos, con 73 % de los aportes en el año 2020 en ambos Escenarios. En el Escenario Sustentable, para la generación de residuos sólidos, la reducción de las emisiones de es marginal, ya que las emisiones totales en el año 2020 disminuyen de 3900 a 3863 Gg, es decir, es de solamente 37 Gg. Para el caso de las Aguas Residuales, Municipales e Industriales, el aumento en la generación de es espectacular en ambos Escenarios, ya que pasa de 550 Gg en el año 2002 a 1482 Gg en el año 2020 para el Escenario Tendencial y a 1878 Gg en el Sustentable. Figura Escenarios de Emisones de Gas (CH 4 ) Sector Desechos 20

21 6.2. Inventario de Emisiones de Gas en Desechos Sólidos 2004 La tabla presenta el Inventario Nacional de emisiones de (CH 4 ) en el Sector Desechos Sólidos por tipo de fuente para el año Tabla Inventario de Emisiones de en el Sector Desechos Sólidos(Gg/año) Producción Bruta de Recuperación de Producción Neta de Emisión Neta de Rellenos Sanitarios 1, , , Residuos Enterrados Tiraderos a Cielo Abierto TOTAL 2, Inventario de Emisiones de Gas en Aguas Residuales Municipales 2003 La tabla presenta el Inventario Nacional de emisiones de (CH 4 ) en Aguas Residuales Municipales para el año Tabla Inventario de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Municipales Agua Tratada Carga Orgánica Total (Kg DBO 5 /año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DBO 5 ) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisiones Netas (Gg CH 4 ) 1,555,985, ,567, ,031, Lodos 614,014, ,592, ,968, Total: Cabe mencionar, en este inventario, que comparado con las emisiones de aguas residuales reportadas en el Inventario Nacional de Gases de Invernadero 1998 del Sector Desechos para el rubro de Aguas Residuales Municipales, el valor obtenido en ésta actualización es 56% menor que el reportado para La razón de esto, es que en el inventario 1998, se consideraron valores globales de MCF de 0.14 para aguas residuales y de 1.15 para los lodos de estas aguas, comparados contra 0.02 y 0.48 respectivamente en éste informe. Esto es originado principalmente porque los valores reportados para el Factor de Conversión de (MCF), que representa a la degradación anaerobia en mares, ríos y lagos en México, son anormalmente altos en 1998: 0.2 para las aguas residuales y 0.4 para sus sedimentos contra 0.01 y 0.05 en este inventario. Por otro lado, este inventario considera la distribución de los procesos de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales, reportados oficialmente por la Comisión Nacional del Agua, por lo que se considera, que refleja mejor las emisiones de. 21

22 6.4. Inventario de Emisiones de Gas en Aguas Residuales Industriales 2002 La tabla presenta el Inventario de emisiones de aguas de residuales Industriales para el año Tabla Inventario de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Industriales Agua Tratada Carga Orgánica Total (Kg DQO/año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DQO) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisiones Netas (Gg CH 4 ) 13,661,500, ,395, , Lodos 2,098,500, ,563, ,333, Total: Al igual que en el inventario anterior, las emisiones de pronosticadas para las Aguas Residuales, en el caso de las industriales, son menores que las reportadas en el año 1998 en el Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero. El caso es similar al anterior, la razón de la discrepancia es que el Factor de Conversión de para el Inventario 1998, fue de 0.65 tanto para la degradación de las aguas residuales, como para la de sus lodos, mientras que en este inventario se utilizó un valor de 0.02 para las aguas y de 0.1 para los lodos, aún y cuando la carga orgánica manejada expresada en Kg DQO/año es mayor 6.5. Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) en el año 2010 La tabla presenta el Escenario Tendencial Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) proveniente de Desechos Sólidos para el año Tabla Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) proveniente de Desechos Sólidos. Año 2010 (Gg/año) Producción Bruta de Recuperación de Producción Neta de Emisión Neta de Rellenos Sanitarios 2, , , Residuos Enterrados Tiraderos a Cielo Abierto TOTAL 3,

23 La tabla presenta el Escenario Tendencial Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Aguas Residuales Municipales para el año Tabla Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Municipales. Año Agua Tratada Carga Orgánica Total (Kg DBO 5 /año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DBO 5 ) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisiones Netas (Gg CH 4 ) 1,877,319, ,965, , Lodos 823,940, ,845, ,340, Total: La tabla presenta el Escenario Tendencial Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Aguas Residuales Industriales para el año Tabla Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Industriales Agua Tratada Carga Orgánica Total (Kg DQO/año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DQO) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisiones Netas (Gg CH 4 ) 18,543,096, ,949, ,775, Lodos 3,599,650, ,127, ,712, Total: Escenario Sustentable de Emisiones de Gas (CH 4 ) en el año 2010 La tabla presenta el Escenario Sustentable Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Desechos Sólidos para el año Tabla Escenario Sustentable de Emisiones de Gas (CH 4 ) provenientes de Desechos Sólidos en el año (Gg/año) Producción Bruta de Recuperación de Producción Neta de Emisión Neta de Rellenos Sanitarios 2, , , Residuos Enterrados Tiraderos a Cielo Abierto TOTAL 3,

24 La tabla presenta el Escenario Sustentable Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Aguas Residuales Municipales para el año Tabla Escenario Sustentable de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Municipales. Año Carga Orgánica Total (Kg DBO 5 /año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DBO 5 ) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisión Netas de (Gg CH 4 ) Agua Tratada 1,828,328, ,256, ,122, Lodos 872,931, ,937, ,525, Total: La tabla presenta el Escenario Sustentable Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Aguas Residuales Industriales para el año Tabla Escenario Sustentable de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Industriales. Año Carga Orgánica Total (Kg DQO/año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DQO) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisiones Netas (Gg CH 4 ) Agua Tratada 18,084,137, ,732, Lodos 4,058,608, ,339, Total: Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) en el año La tabla presenta el Escenario Tendencial Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Desechos Sólidos para el año Tabla Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) proveniente de Desechos Sólidos. Año (Gg/año) Producción Bruta de Recuperación de Producción Neta de Emisión Neta de Rellenos Sanitarios 2, , , Residuos Enterrados Tiraderos a Cielo Abierto Total 3,

25 La tabla presenta el Escenario Tendencial Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Aguas Residuales Municipales para el año Tabla Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Municipales. Año Agua Tratada Carga Orgánica Total (Kg DBO 5 /año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DBO 5 ) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisiones Netas de (Gg CH 4 ) 2,089,081, ,050, ,154, Lodos 986,630, ,087, ,284, Total: La tabla presenta el Escenario Tendencial Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Aguas Residuales Industriales para el año Tabla Escenario Tendencial de Emisiones de Gas (CH 4 ) en Aguas Residuales Industriales. Año Agua Tratada Carga Orgánica Total (Kg DQO/año) Factor de Emisión (Kg CH 4 /Kg DQO) Emisiones de sin Recuperación/Quemado Recuperado y/o Quemado (Kg CH 4 ) Emisiones Netas (Gg CH 4 ) 19,904,357, ,854, ,661, Lodos 4,396,960, ,486, ,435, Total: Escenario Sustentable de Emisiones de Gas (CH 4 ) año 2015 La tabla presenta el Escenario Sustentable Nacional de Emisiones de Gas (CH 4 ) de Desechos Sólidos para el año Tabla Escenario Sustentable de Emisiones de Gas (CH 4 ) proveniente de Desechos Sólidos. Año (Gg/año) Producción Bruta de Recuperación de Producción Neta de Emisión Neta de Rellenos Sanitarios 2, , , Residuos Enterrados Tiraderos a Cielo Abierto Total 3,