Evaluación ambiental de la producción de combustibles fósiles y renovables: avances y perspectivas

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1 Evaluación ambiental de la producción de combustibles fósiles y renovables: avances y perspectivas Environmental assessment of fossil and renewable fuels production: progress and prospects Yessith Aldair Alzamora Pupo, Pedro Claver Villar Florez, Ángel Darío González-Delgado* 1 Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño. Universidad de San Buenaventura, Calle Real de Ternera # , Cartagena, Colombia. Correo-e:yalzamora@outlook.com; petervillar92@gmail.com; *agonzalezd@usbctg.edu.co RESUMEN El aumento de la demanda energética mundial ha impulsado el desarrollo de procesos más eficientes tanto para la producción y utilización de combustibles fósiles, como de combustibles renovables. Sin embargo, existe un debate a nivel mundial acerca de su sostenibilidad y los impactos ambientales potenciales de estas tecnologías emergentes y de la utilización de diversas materias primas para la obtención de biocombustibles. En este artículo de revisión, se muestran estudios recientes enfocados en la evaluación ambiental de la producción de combustibles fósiles y renovables enfatizando en estudios que utilizan la metodología de Análisis del Ciclo de Vida, igualmente se identifican tendencias en la generación de producción científica en el tema a nivel global, por países y se discute el panorama latinoamericano, de la misma manera se identifican variaciones metodológicas desarrolladas como complemento de los ACV y se presentan perspectivas en el tema. Para los combustibles fósiles, se observó una tendencia a desarrollar ACV de su utilización más que en su producción, y se identifica potencial investigativo en las evaluaciones ambientales de la producción en yacimientos no convencionales, adicionalmente ratifica las menores emisiones que los combustibles renovables presentan con respecto a su referencia de origen fósil, así como la tendencia en países latinoamericanos de evaluar ambientalmente con mayor énfasis la producción de biocombustibles impulsada por los contextos regionales. Palabras clave: Evaluación ambiental, Análisis del Ciclo de Vida, Biocombustibles, Combustibles fósiles.

2 ABSTRACT The increase in global energy demand has driven the development of more efficient processes for both production and use of fossil and renewable fuels. However, there is a worldwide debate about sustainability and potential of these emerging technologies and environmental impacts of using different raw materials for biofuels production. In this review article, recent studies focused on the environmental assessment of the production of fossil and renewable fuels are shown, emphasizing on the methodology of Life Cycle Assessment. In addition, trends in generation of scientific production worldwide, and Latin American outlook are identified. In the same way, methodological variations developed as a complement to LCA and perspectives are presented and discussed. For fossil fuels, a tendency to develop strokes of use rather than production, and a research potential in environmental assessments of production in unconventional reservoirs were identified, revision confirms the coincidence of publications in the lower emissions of renewable fuels respect to the fossil reference, and the trend in Latin American countries to perform the assessment of biofuels production processes taking into account regional contexts. Keywords: Environmental assessment, Life Cycle Assessment, biofuels, fossil fuels. 1. INTRODUCCIÓN En un mundo con grandes diferencias en los precios de la energía y con una economía basada en la producción y comercialización de combustibles fósiles, es necesaria una enorme cantidad de petróleo para satisfacer la demanda de combustibles para el transporte. La demanda mundial energética a partir de esta fuente va en aumento, creciendo más de un 30% en un periodo entre 2011 y 2035, donde países de Oriente Medio representan aproximadamente un 10% de este incremento. No obstante, en países de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos), se esperaba una disminución del porcentaje de participación de los combustibles fósiles en la canasta energética debido al fortalecimiento de las energías renovables; sin embargo, para el 2014 se observó un leve aumento en la oferta de crudo con respecto a años anteriores [1], derivado principalmente del aumento en la explotación de yacimientos no convencionales en Estados Unidos, la desaceleración de la economía en China, quien es un gran consumidor de commodities, y el sostenimiento de la producción en Oriente Medio [2]. El desarrollo de sistemas energéticos cada vez menos dependientes del uso de combustibles fósiles es una de las vías de desarrollo sostenible en la actualidad, debido a la gran cantidad de contaminantes presentes en la atmosfera, a lo cual han contribuido los procesos de extracción, producción y uso del crudo y sus derivados [3], según información reportada por el Centro de Análisis de Información sobre Dióxido de Carbono de Oak Ridge (Tennessee, Estados Unidos), las emisiones de dióxido de carbono, principal causante del efecto invernadero, provienen en su mayoría de la quema de combustibles fósiles y de la industria cementera [4]. Asimismo, reportan un incremento de aproximadamente kt en las emisiones de CO 2 a la atmosfera en los últimos 9 años [5]. Expertos de las Naciones Unidas propusieron eliminar, para el año 2100, el uso de los combustibles fósiles

3 con el objetivo de evitar un cambio climático perjudicial. Además, señalaron que para el año 2050, gran parte de la electricidad a nivel mundial debería producirse a partir de fuentes renovables [6]. Pero no todo lo relacionado con los combustibles fósiles tiene un efecto negativo, ya que nuevas técnicas de explotación de estos hidrocarburos que buscan garantizar el desarrollo sostenible de la actividad industrial y buscan permitir un mayor aporte del sector petrolero a la economía global [7]. Tal es el caso de la producción de petróleo a nivel mundial por la explotación de yacimientos no convencionales (shale oil y shale gas), mediante técnicas como el fracking, que para el caso de países con reservas para pocos años como Colombia, podrían extender la seguridad energética, con el alto compromiso ambiental de garantizar el uso adecuado del recurso agua [8]. Los biocombustibles, cuya principal ventaja es que provienen de fuentes renovables [9], hacen parte de la paleta de soluciones a la problemática ambiental que representan los procesos relacionados con la producción y el uso de los combustibles fósiles, por ello han tenido una rápida expansión en los últimos años, logrando así que tecnologías convencionales se actualicen para permitir el uso eficiente de los mismos. Sin embargo, este gran aumento ha traído otra cantidad de inconvenientes en la etapa de cultivo de materia prima; entre ellos, emisiones de gases de efecto invernadero, uso de pesticidas, uso de terreno fértil para cultivos energéticos y agotamiento de otros recursos como el agua, lo cual deja la incertidumbre de si es factible la sustitución definitiva de los combustibles fósiles por los obtenidos a partir de fuentes renovables como la caña de azúcar, maíz, aceites vegetales, etc. [10]. Un estudio realizado por el Instituto de Ciencia y Tecnología del Medio Ambiente de la Universidad de Barcelona, España, muestra unos impactos negativos desde los puntos de vista económico, social y medioambiental generados por el uso de los biocombustibles. Para el caso del Biodiesel, se llevó a cabo un análisis detallado, del cual se concluyó que en su producción y uso el ahorro de energía y de CO 2 no es favorable, ya que la materia prima utilizada en su producción es obtenida mediante agricultura intensiva, implicando alto uso de fertilizantes, pesticidas y maquinaria; además, implica una gran demanda de combustibles fósiles (carbón y petróleo) durante su proceso de producción y transporte desde y hacia las plantas de procesamiento [11]. En otro estudio reportado por Russi [12], se muestra que la sustitución del combustible diésel con una mezcla de 5,75% de biodiesel, que es el valor estipulado en las directrices de la Unión Europea [13], conllevaría a la disminución de la concentración de hidrocarburos y monóxido de carbono (CO) en un 6% y 3% respectivamente. Otro problema que presentan los biocombustibles, específicamente los de primera generación, es la reducción en la disponibilidad de alimentos, trayendo como consecuencia el incremento en el precio de los mismos. Por ejemplo, el precio del maíz aumentó a su valor más alto en 10 años en Estados Unidos consecuencia de la gran demanda de etanol derivado de maíz, y México, el cual es el principal exportador de maíz a Estados Unidos, resultó aún más afectado pues sus habitantes debieron pagar hasta 30% por encima del precio promedio por un alimento característico de su canasta familiar [14]. En respuesta a esta discusión han surgido biocombustibles de segunda y tercera generación, cuya principal característica diferenciadora es la utilización de cultivos energéticos no comestibles para su

4 producción [15], otra alternativa estudiada por los investigadores es el aprovechamiento de todos los componentes de la biomasa disponibles después de la extracción de la fracción utilizable para producir el biocombustible, como materia prima para la obtención de otros productos, aplicando el concepto de biorrefinería, entendido como la utilización total de la biomasa para la obtención biocombustibles y productos de alto valor agregado que no necesariamente son obtenibles a partir del crudo [16]. De lo anterior, se puede denotar que tanto los combustibles fósiles como los renovables presentan ventajas y desventajas, por ello se ha hecho necesario desarrollar estudios para evaluar las alternativas de producción de los distintos tipos de combustibles, con el fin de analizar los impactos energéticos, económicos, sociales y ambientales que generan cada uno en sus cadenas de producción. Desde el punto de vista ambiental, es necesario monitorear los impactos ambientales que generan la explotación, refinación y utilización de los combustibles fósiles, así como aquellos generados por los procesos emergentes de cultivo y transformación de las materias primas utilizadas para la producción de biocombustibles, junto a su uso, con fines comparativos respecto a la referencia fósil [17]. Para este fin, las evaluaciones ambientales brindan información valiosa del desempeño ambiental de las tecnologías existentes y emergentes de producción y utilización de combustibles fósiles y biocombustibles. Este tipo de estudios se conocen como Evaluaciones de Impactos Ambientales (EIA), y consisten en un análisis de las repercusiones de determinados proyectos, sobre el medio ambiente; su importancia radica en que es el método más efectivo para concientizar acerca de las agresiones al medio ambiente y poder conservar los recursos naturales en la ejecución de estos [18]. Las evaluaciones ambientales se han derivado en análisis más detallados conocidos como los Análisis del Ciclo de Vida (ACV) que permiten la cuantificación de todas las consecuencias para el medio ambiente que lleva consigo un proyecto o un proceso productivo bajo categorías de impacto específicas [19], o en un alcance extendido, la distribución, uso, tratamiento, reciclado y disposición final de un producto obtenido [20]. Dado este alcance, metodologías como el ACV se utilizan como herramientas de cuantificación de la sostenibilidad ambiental de la producción y utilización de combustibles y biocombustibles [21]. El objetivo de este documento, es presentar los avances y perspectivas en la investigación del impacto ambiental de la producción de combustibles fósiles y renovables, haciendo énfasis en aquellas publicaciones con mayor relevancia de los últimos años y que utilizan la metodología de ACV. 2. METODOLOGÍAS UTILIZADAS PARA LA EVALUACION AMBIENTAL DE PROCESOS Una evaluación ambiental ofrece un análisis ordenado, replicable y multidisciplinar de posibles impactos ambientales de una actividad, proyecto u obra presente o futura con potencial para generar impactos ambientales significativos y cuyo objetivo es ofrecer una idea de las posibles soluciones para el desarrollo sostenible, dependiente de la protección de recursos naturales, en el proceso de toma de decisiones [22]. Algunas de las metodologías, herramientas y técnicas para desarrollar un análisis de los impactos ambientales de procesos

5 incluyen el algoritmo de reducción de residuos (WAR, por sus siglas en inglés), El método de minimización de impacto ambiental (MEIM, por sus siglas en inglés), La metodología AHI, la herramienta EFRAT, el Análisis de Ciclo de Vida, entre otros. La evaluación ambiental mediante algoritmo WAR permite cuantificar la generación de impactos ambientales potenciales producto de las actividades de la industria química [23]. Marulanda [23], desarrolló una evaluación ambiental implementando la metodología WAR con el fin de analizar posibles impactos ambientales de diferentes alternativas de producción de biodiesel a partir de grasa animal y seleccionar la de mejor desempeño ambiental. De acuerdo a los resultados obtenidos en este estudio, los bajos impactos ambientales que se presentaron en la reacción transesterificación pueden deberse a la reducción de consumo energético en comparación con otros aspectos evaluados como tasas de flujo másico y composición de vapor del proceso, y a la posible obtención de una mayor cantidad de combustibles en algunas alternativas de producción debido a la degradación de glicerol. Paz & Cardona [24], utilizaron algoritmo WAR para la evaluación ambiental del proceso de producción de etanol por fermentación continua en un biorreactor, demostrando la influencia de las regiones de estabilidad del biorreactor sobre los impactos ambientales potenciales del proceso, derivados principalmente de las características de los flujos de salida. La metodología AHI (Atmospheric Hazards Index), también puede ser utilizada como una herramienta para evaluar el potencial de impacto ambiental negativo de las emisiones al aire de un proceso de producción. En esta metodología, el punto de partida es detectar o asumir una falla de la planta y luego se evalúan posibles impactos en el medio ambiente atmosférico. Dichos impactos se estima son provocados por sustancias químicas implicadas en la ruta donde se presenta el fallo. Todos los impactos asociados a cada sustancia química se combinan para dar el peligro atmosférico químico (CAH, por sus siglas en inglés) y la suma de estos en una ruta es el valor de AHI [25]. Gunasekera & Edwards [26], evaluaron el desempeño ambiental de seis rutas de producción de metil metacrilato, determinando el AHI de cada una, con el fin de determinar la más amistosa con el ambiente atmosférico. Las categorías de impacto significativas en este estudio fueron la toxicidad, smog fotoquímico, acidificación y calentamiento global; teniendo en cuenta los componentes químicos involucrados en cada ruta. Los autores de este estudio concluyeron que la metodología AHI puede ser implementada en la evaluación de impacto ambiental de procesos químicos para fallas presentadas en el proceso y peligros que se puedan presentar en la operación diaria de la planta. EFRAT (Environmental Fate and Risk Assessment Tool), es una herramienta computacional de diseño de procesos que permite estimar impactos ambientales y a la salud de alternativas de diseño de procesos químicos combinando índices de evaluación de riesgo y detección de niveles de destino ambiental (disposición de un contaminante químico luego de ser liberado). EFRAT es usado para evaluar diagramas de flujo de procesos con simuladores como Aspen HYSYS, donde la información de utilidad es automáticamente transferida a EFRAT cuando el diagrama de flujo simulado se encuentre sintonizado con este [27]. Pawelzik & Zhang [28], hicieron uso de este software para calcular las emisiones de la producción de etanol a partir de biomasa celulósica a través de sacarificación y cofermentación simultanea; y ACV para cuantificar los impactos ambientales de este proceso

6 simulado con Aspen Plus. Las emisiones de este estudio fueron estimadas usando la Calculadora de Emisión al Aire de EFRAT donde se calcularon emisiones de etanol, CO 2, amonio y ácido acético donde para el año 2010 fueron 640,91, 8,72, 0,11 y 497,17 kg/h respectivamente. El método de minimización de impacto ambiental (MEIM) usa los principios de ACV agregando un marco de optimización de procesos químicos. Este método fue propuesto por Stefanis, Livingston & Pistikopoulos [29], para la producción de monómero de cloruro de vinilo a partir de etileno en 1995 y en 1996 [30] esta metodología se extiende para incluir términos de selección de solventes y rutas de síntesis de procesos químicos. Duque, Barbosa & Novais [31], a través de la MEIM, desarrollaron una EIA con el fin de optimizar la gestión de recuperación de residuos generados por plantas industriales específicamente asociados con los niveles de producción y transporte. Resuelto el modelo de optimización, los autores proponen rutas de transporte y procesamiento óptimas cuyo objetivo es que el diseño cumpla con las especificaciones y limitaciones ambientales. 3. ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA (ACV) DE COMBUSTIBLES FÓSILES Y RENOVABLES Los análisis de ciclo de vida (ACV) son una alternativa para el desarrollo de estudios que permitan la cuantificación del impacto ambiental de una actividad, pues representan una herramienta viable para determinar los aspectos ambientales asociados a un producto, evaluando los impactos potenciales relacionados a las entradas (energía, materias primas, etc.) y salidas (al aire, agua y suelo) y diversas etapas de un sistema de producción en el medio ambiente [20]. Un ACV se diferencia de la metodología WAR en el sentido de que esta última solo considera aspectos de elaboración en el ciclo de vida del producto, sin considerar otros procesos como obtención de materia prima, distribución, uso, deposición y reciclado que sí se tienen en cuenta al desarrollar un ACV [23]. Según sea el alcance del estudio, los ACV pueden ser desarrollados de la siguiente forma: - De la cuna a la puerta, donde la evaluación va desde la fabricación (cuna) a la puerta de la fábrica (antes de ser transportado a los consumidores) [32]. - De la puerta a la puerta, donde la evaluación se concentra en el aporte de una sola materia prima en los impactos [33]. - Del pozo a la rueda, especializado en combustibles utilizados en el transporte automovilístico [34]. - De la cuna a la tumba, desde la fabricación hasta disposición final (tumba) [35]. - De la cuna a la cuna, donde las corrientes de salida del fin de vida del sistema son consideradas materias primas y/o entradas al mismo sistema o a otro [36]. Recientemente se ha observado una tendencia a integrar estas evaluaciones ambientales con otras metodologías de evaluación social o económica, ya que permiten un estudio más amplio de las repercusiones, desde distintos puntos de vista, que tiene la producción de cualquier bien o servicio, ello dependerá de los objetivos y alcance del estudio [37]. Una de

7 Cantidad de publicaciones estas propuestas es el SBLCA (Stakeholder-Based Life Cycle Assessment) que pretende ser instrumento para implementar y planear proyectos, esta puede utilizarse para analizar estructuras de grupos interesados o involucrados en un proyecto brindando información de las consecuencias económicas, sociales y medioambientales asociados a estos. Por otra parte, está el Costo del Ciclo de Vida (CCV) que es un complemento al ACV donde se aprovecha el inventario realizado al final para calcular costos [38] y el Análisis del ciclo de vida exergético (ELCA, por sus siglas en inglés) que combina ACV con análisis exergético [39]. 3.1 PUBLICACIONES RELACIONADAS CON ACV DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLES La Figura 1 muestra el número de publicaciones por año relacionadas con ACV de la producción de combustibles tanto fósiles como renovables reportadas en la base de datos de resúmenes y citaciones Scopus, como se puede observar, el aumento de publicaciones en el tema ha sido exponencial, teniendo su mayor crecimiento entre los años 2006 y 2014, esto se puede atribuir al aumento en la preocupación por los impactos ambientales de los procesos de producción de combustibles, el desarrollo de energías alternativas, y el surgimiento de diferentes metodologías para evaluar impactos ambientales. En 2014, aparecen reportados un total de publicaciones en el tema, donde el 68% de ellas son artículos científicos. Año Figura 1. Numero de publicaciones reportadas en la base de datos Scopus en ACV de la producción de combustibles [40].

8 País Un consolidado de los países con mayor número de publicaciones de ACV se muestra en la Figura 2, donde se muestra que países como Estados Unidos, Italia y China son quienes encabezan la lista de publicaciones en esta área; se puede observar que Estados Unidos posee alrededor de 4 veces el número de publicaciones que Italia y China donde la cantidad de documentos publicados en estos países es similar. Por otra parte se aprecia que el país suramericano con mayor cantidad es Brasil que posee 4 veces el total de documentos que Colombia que es el segundo en esta región. Cantidad de publicaciones Figura 2. Publicaciones de ACV de la producción de combustibles entre 2004 y 2014 [40]. No obstante, Latinoamérica en general no cuenta con un número semejante a Estados Unidos de publicaciones, por lo que es pertinente desarrollar más estudios que permitan tener una base acerca de los impactos ambientales de la producción de combustibles tanto fósiles como renovables en esta región. Colombia en particular, se encuentra en el top 30 de países con mayor número de publicaciones en el ACV de la producción de combustibles, por lo tanto es oportuno observar su panorama investigativo el cual se expone en secciones posteriores de este artículo. Al observar el número de publicaciones sobre ACV de procesos de producción de combustibles por disciplina (Figura 3), se notó una gran participación por parte de disciplinas como las Ciencias Ambientales, Energía e Ingenierías las cuales tienen un rol muy importante en el surgimiento de tecnologías, mejoramiento de la eficiencia energética y desarrollo de procesos limpios. De la figura, se destaca que las Ciencias Ambientales y Energéticas, presentan el mayor porcentaje de las publicaciones en ACV de este tipo, lo cual es prueba de la creciente preocupación por los problemas de impactos ambientales y seguridad energética que enfrenta el mundo.

9 Figura 3. Porcentaje de publicaciones por disciplina [40]. 3.2 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA DE COMBUSTIBLES FÓSILES En la mayoría de los casos de estudio, las publicaciones recientes de ACV realizados a los procesos de producción de combustibles fósiles tienen como objetivo examinar los peligros potenciales que representan al medio ambiente la generación de energía a base de los mimos, enfocándose de esta forma en su uso y su producción [41]. Desde la generación de energía mediante la combustión de carbón para uso doméstico e industrial hasta el uso de gas de cocina y combustibles para impulsar automóviles, se han desarrollado evaluaciones ambientales con el fin de medir la huella ambiental que cada uno representa en esta etapa. Existen en la literatura científica estudios para comparar el desempeño ambiental de diferentes alternativas al gas natural, como combustibles para cocción, tales como el gas licuado de petróleo (GLP) y queroseno con carbón, residuos de cultivos y biogás para encontrar opciones adecuadas para el medio ambiente en zonas rurales y urbanas [42], mostraron que para el escenario evaluado, los combustibles sosteniblemente más adecuados para cocción son el biogás y GLP con los impactos ambientales del ciclo de vida más bajos, con valores de 10,5 kg CO 2eq por GJ para biogás, 9,75 kg CO 2eq por GJ para GLP, y 8,39 kg CO 2eq por GJ para gas natural [43]. Singh, Gundimeda & Stucki [44], evaluaron, con ayuda del software SimaPro, el efecto ambiental que tiene el uso de GLP frente al queroseno, mostrando que los impactos ambientales que representa el uso de GLP son alrededor de 15 a 18% menores que los correspondientes al queroseno. Elgowainy et al. [45], desarrollaron una metodología de ACV para calcular la intensidad de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), entre otra información como la eficiencia energética de cada uno de los productos obtenidos en distintas refinerías de petróleo estadounidenses. Mediante la técnica de programación lineal, analizaron 43 refinerías de las cuales obtuvieron un promedio ponderado de eficiencia energética del GLP

10 de 90,8% y cuya producción de GEI fue de 6,6 g CO 2eq por MJ, más alta que otros productos evaluados como el jet fuel y diésel que fueron de 2,3 y 4,9 respectivamente y el más alto índice lo obtuvo la gasolina el cual fue de 7,8 g CO 2eq por MJ. Messagie et al. [46], estudiaron el desempeño ambiental de diversas tecnologías vehiculares y combustibles, entre ellos, gasolina, diésel, gas natural y GLP mediante un enfoque del pozo a la rueda, cuyo fin fue observar las implicaciones que estos pueden tener en el cambio climático, efectos en la salud respiratoria, acidificación y daños en su extracción. Los resultados de esta investigación, muestran que el mayor índice de emisiones de CO 2 lo posee la gasolina con un rango de 129, 170 y 334 g CO 2 por km para normativa Euro 4 y 161, 167 y 290 para la normativa Euro 5 seguido por el GLP con un rango de 155, 218 y 227, diésel Euro 4 con 110, 139 y 255 y diésel Euro 5 116, 155 y 192 y con el menor índice el gas natural con un rango de 102, 145 y 187 g CO 2 por km. Teniendo en cuenta que la necesidad de transporte es la que representa la mayor demanda de combustibles alrededor del mundo, encabezada por aquellos de origen fósil, varias investigaciones se enfocan en el ACV bajo el paradigma del pozo a la rueda con el fin de observar el impacto ambiental de todas las etapas de producción del combustible hasta su disposición final que se toma como la combustión en el automóvil [47]. Un análisis detallado para medir las emisiones contaminantes en automóviles de la marca Renault de acuerdo al Nuevo Ciclo de Conducción Europeo (NEDC), con el fin de cumplir con normativas europeas de emisiones a la atmosfera, llegó a la conclusión de que la medición de las emisiones en automóviles de esta línea puede ser adecuada mediante un ACV del pozo a la rueda, además se observó una variabilidad significativa al cambiar de gasolina a etanol como combustible de estos automóviles [48]. De acuerdo con Gómez & Humphrey [49], alrededor del 28% del consumo de energía se deben al sector del transporte vehicular en conjunto y que el 17% de ese total es representado por carros y camiones de uso personal y que además el 20% de las emisiones anuales de CO 2 se deben al consumo de gasolina, en gran parte por estos últimos, en los Estados Unidos. Yan & Crookes [50], realizaron un ACV del pozo al tanque de combustibles convencionales y alternativos por automóviles en China; para este estudio se tomó como referencia a la gasolina, GLP, diésel, gas natural, E10 (90% gasolina convencional y 10% etanol) y B20 (80% diésel convencional y 20% biodiesel). Concluyendo que el diésel, GLP y B20 son las alternativas más atractivas en términos de reducción de emisiones de GEI, además de tener en cuenta otros factores como reducción de uso de combustibles fósiles y uso de petróleo en comparación con la gasolina y el E10 que ofrece reducciones limitadas. La Tabla 1, condensa los resultados del trabajo realizado por los autores anteriormente mencionados.

11 Tabla 1. Emisiones de GEI, uso de combustible fósil y uso de petróleo de algunos combustibles fósiles y biocombustibles. Modificado de [50]. Categoría de impacto ambiental Combustible Fuente Emisiones de GEI, g CO 2eq /MJ Uso de combustible a fósil, MJ F /MJ C Uso de petróleo, b MJ P /MJ C Gasolina Fósil 89 1,27 1,18 Diésel Fósil 89 1,20 1,13 GLP Fósil 77 1,14 1,09 Gas natural Fósil 80 1,16 0,006 Trigo 108 1,01 0,32 Etanol Maíz 94 0,88 0,13 Yuca 75 0,64 0,10 Caña de azúcar 50 0,48 0,14 Canola 25 0,28 0,03 Biodiesel Soya 30 0,31 0,06 a MJ de combustible fósil consumido por MJ de combustible. b MJ de petróleo consumido por MJ de combustible. Puesto que el uso de carbón produce emisiones indeseables como el CO 2 (gas de efecto invernadero), NO x (precursor de lluvia ácida y generador de smog), entre otros como cenizas, material volátil y vapor de agua, es de suma importancia reducir las huellas ambientales de la generación de energía a base de carbón [51]. Se ha estimado que la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles emite alrededor de 109 Mt de CO 2 y agota 16,6*10 11 MJ de energía fósil primaria al año 2011 [52]. Según Chui, Eddy & Gao [51], el 75% de la generación de energía eléctrica en China, más del 50% en los EE.UU. y casi el 40% en el mundo, dependen del carbón. Atilgan & Azapagic [53], desarrollaron un ACV de la producción de energía a base de lignito, hulla y gas natural, logrando demostrar que el gas natural posee los índices más bajos en impacto ambiental, pero las repercusiones que este trae a la capa de ozono son mayores que las otras dos fuentes, donde el agotamiento de la capa de ozono es 48 veces mayor que el lignito y 12 veces mayor que la hulla. Venkatesh et al [54], estimaron mediante un ACV que las emisiones de GEI provenientes de la producción de carbón son de aproximadamente 96 g CO 2 eq por MJ con un intervalo de confianza del 90% oscilante entre 89 y 106 g CO 2 eq por MJ, además se logró estimar que las emisiones por parte de la gasolina obtenida a base de carbón por el proceso Fischer- Tropsch, pueden ser mayores con una probabilidad del 80% que la gasolina producida a base de petróleo. Gandrik & Utgikar [55], llevaron a cabo una evaluación técnico-económica y ambiental utilizando Aspen Plus y ACV, con el fin de maximizar la integración energética para reducir las emisiones a la atmosfera de una planta productora de hidrocarburos pesados como diésel, nafta y GLP a partir de los gases de síntesis, compuestos de CO y H 2 provenientes de carbón, mediante reacción Fischer-Tropsch. El estudio consistió en determinar el impacto ambiental del diésel sintético (producto de los gases de síntesis del carbón) y el diésel de petróleo mediante un análisis enfocado en su producción y uso (del

12 pozo a la rueda) el cual mediante su comparación, mostró que la integración del secuestro de CO 2 y la co-alimentación de biomasa al proceso, disminuía las emisiones incluso por debajo de las producidas por el diésel de petróleo, pero la incorporación de estas técnicas causa una ligera reducción en la tasa de retorno, sin contar que la incorporación de biomasa necesita de un aumento en el tamaño de los equipos y disminuye la producción del combustible debido a su menor contenido calórico y mayor contenido de humedad. Dincǎ, Badea & Apostol [56], realizaron una minuciosa evaluación ambiental basada en ACV de carbón, gas natural y petróleo, tanto en su extracción, tratamiento, transporte y combustión teniendo en cuenta todas aquellas posibles emisiones que se pudieran llevar a cabo tanto a la atmosfera, como CO 2, CH 4, NO 2, CO y SO 2, entre otros, como en el suelo y agua en estos procesos. De acuerdo la Tabla 2, para el año 2020 la participación del carbón en la producción de energía aumentará, mientras que para la de gas natural se mantendrá constante y la del petróleo disminuirá significativamente [56]. También se puede ver, que el combustible fósil con menores emisiones de GEI es el gas natural, seguido por el carbón y por último el petróleo quien peor desempeño ambiental presenta; además, las etapas de su ciclo de vida que mayores emisiones presentan son la combustión seguido por los procesos de extracción a diferencia del carbón que le sigue el transporte. Tabla 2. Nivel de producción de energía eléctrica en 2007 y pronóstico para el año 2020 y producción de CO 2 de los distintos tipos de combustibles fósiles. Modificado de [56]. Fuente (Proyección) Producción de CO 2, t/fu TWh % TWh % Extracción Tratamiento Transporte Combustión Carbón 20,86 54,90 34,90 76, , , , ,26 Gas natural 9,61 25,30 9,50 20, , ,00 440, ,00 Petróleo 7,53 19,80 1,50 3, , , , ,00 Los procesos de producción de combustibles a partir de distintas fuentes pueden ser comparados mediante ACV. En estos estudios, la producción de ambos tipos de combustibles es contrastada con el fin de medir los efectos ambientales que cada fuente representa en su cadena [57], sobre todo en este producto que actualmente se comercializa como mezclas de combustible fósil y renovable [58]. Chua, Lee & Low [59], con el fin de comparar el desempeño ambiental del biodiesel derivado de aceite usado de cocina y del diésel de bajo azufre, desarrollaron un ACV en términos de calentamiento global, eficiencia energética del ciclo de vida y razón de energía fósil utilizada en el transporte, procesamiento de la materia prima y uso del biodiesel y producción de petróleo crudo, refinación, transporte y uso del diésel de bajo azufre, para determinar las emisiones por parte de estos dos combustibles en su ciclo de vida y en el tubo de escape de un vehículo de prueba. Los resultados obtenidos fueron que para el diésel y biodiesel las emisiones totales de CO 2 fueron de 9, y 4, kg CO 2 por km respectivamente con una reducción de aproximadamente 95,42% y en el tubo de escape

13 5, kg CO 2 por km para el diésel y 5, kg CO 2 por km para el biodiesel con un aumento de 2,94%. En otras emisiones calculadas, en general el biodiesel presento una reducción significativa, como por ejemplo: 99,99% de reducción de SO 2, 97,95% en NO x, 96,08% en N 2 O, 90,54% en CO, 99,99% en material particulado PM 2,5 y PM 10, 91,52 en componentes orgánicos volátiles distintos al metano (NMVOC, por sus siglas en ingles) y 82,28% en CH 4 ; aunque presentó aumentos insignificantes en las emisiones de CO 2 y NO x que fue de 3,02% en el tubo de escape, el biodiesel es una alternativa ambientalmente beneficiosa a usar en el transporte automovilístico. González, García & Hospido [60], también desarrollaron un ACV del pozo a la rueda comparando el impacto ambiental del biodiesel, obtenido de la transesterificación del aceite de canola, con el diésel convencional, obteniendo que, utilizando B100 (biodiesel al 100%) en lugar de diésel a base de petróleo, se reduciría el uso de energía no renovable en un 20%, las emisiones de GEI un 74% y el agotamiento de la capa de ozono un 44% pero aumentaría la acidificación 59%, la eutrofización 214%, el smog fotoquímico en 119% y la competencia por tierra fértil. Luo, Van Der Voet & Huppes [61], realizaron un ACV comparativo entre el etanol, a base de caña de azúcar y bagazo, y la gasolina como combustibles independientes y en mezcla E10 (10% etanol y 90% gasolina) y E85 (85% etanol y 15% gasolina). Este análisis incluyó la producción de gasolina, caña de azúcar, etanol y de E10 y E85 y el uso de gasolina. Arrojando como resultado que al sustituir la gasolina por combustibles de etanol, las emisiones de GEI disminuyen en un 81%. A pesar de esto, las emisiones de GEI de la producción de etanol a partir de bagazo fueron muy elevadas, tanto así que los autores afirman que sería ambientalmente más rentable quemar el bagazo y producir energía del mismo, pues se estimó que mientras el etanol a base de caña de azúcar emitía alrededor de 0,06 kg de CO 2eq, el producido a partir de bagazo emitía 0,18 kg de CO 2eq aproximadamente casi el valor de la gasolina que fue de 0,24 kg de CO 2eq. Bai, Luo & Van Der Voet [62], por su parte aplicaron la misma metodología para evaluar el impacto de sustituir a la gasolina por etanol obtenido a partir de pasto varilla en una mezcla E10, E85 y etanol al 100%, consiguiendo como resultado que al conducir un automóvil de mediano tamaño con E85 reduce el potencial de calentamiento global en un 65%, mientras que con E10 se consigue una reducción de 5% en comparación con la gasolina. Sin embargo el etanol presentó altos rangos en cuanto a potencial de toxicidad humana (PTH), ecotoxicidad (PET), acidificación (PA) y eutrofización (PE), pues recorrer 1 km utilizando E100 como combustible produjo como PTH 3, kg de 1,4-Diclorobenzeno, PET 6, kg de 1,4-Diclorobenzeno, PA 7, kg de SO 2 y PE 2, kg de PO ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA DE COMBUSTIBLES RENOVABLES Investigaciones recientes en la evaluación ambiental de los combustibles renovables, muestran que en su mayoría estos análisis son realizados en la producción de biocombustibles usuales como el biodiesel y etanol de distintas fuentes y tecnologías de obtención [63]. Tal es el caso de un estudio realizado en España, cuyo fin era identificar las altas contribuciones a los impactos ambientales por parte de la obtención de

14 biocombustibles mediante tecnologías como la pirolisis rápida y el hidrotratamiento. Peters, Iribarren & Dufour [64], a partir de una simulación hecha en Aspen Plus, utilizando como materia prima biomasa lignocelulosica, y ACV, llegaron a la conclusión de que la mezcla de biocombustible obtenida, tiene un ahorro en los GEI de 54,5% frente a la gasolina y diésel convencionales. Amores et al [65], implementaron un ACV del proceso de obtención de etanol a partir de la caña de azúcar, con el objetivo de identificar los principales impactos ambientales en diferentes vías para producir el combustible. Estos estudiaron tres líneas de producción, donde se evaluaron categorías de impacto ambiental como potencial de calentamiento global, potencial de acidificación, potencial de eutrofización y oxidación fotoquímica, dando como mayor impacto el calentamiento global, obteniendo que para 1 kg de etanol producido se emiten 22,5 kg de CO 2 para la línea 1, 19,2 kg de CO 2 para la línea 2 y 15,0 kg de CO 2 para la línea 3. Rocha et al [66], evaluaron el impacto ambiental del ciclo de vida del sistema de producción biodiesel a partir de dos fuentes diferentes y lo compararon con el impacto ambiental del proceso de producción de etanol, ambos para el mismo uso y cuya base fue 1 MJ de energía liberada por su combustión. Mediante un enfoque de la cuna a la puerta utilizando la herramienta computacional SimaPro, cuantificaron el potencial de agotamiento de recursos abióticos (PAA), potencial de calentamiento global (PCG), de toxicidad humana (PTH), de acidificación (PA) y de eutrofización (PE) del proceso de producción de biodiesel a partir de soya y aceite de palma y de etanol a partir de caña de azúcar. La Figura 4 expone un promedio de los rangos de impactos ambientales, obtenidos en este estudio, para cada biocombustible en sus diferentes categorías, en esta se observa que la producción de biodiesel a partir de soya representa mayores impactos ambientales que su equivalente a partir de aceite de palma y que el etanol de caña de azúcar, quien mostró un mejor desempeño ambiental. Por otra parte, se aprecia que las categorías PA, PE y PAA son insignificantes en comparación con la categoría PCG en la cual se presentaron los mayores impactos ambientales. Por otra parte, en el caso del biodiesel existen ciertas diferencias entre sus fuentes de obtención, esto puede deberse a que lo procesos de tratamiento y acondicionamiento de la materia prima además de los requerimientos de estos cultivos son distintos; en cuanto a la soya, esta presentó mayor impacto ambiental que el aceite de palma.

15 Valor 0,06 0,05 0,04 Etanol/Caña Biodiesel/Soya Biodiesel/Palma 0,03 0,02 0,01 0 PAA, kg Sbeq/MJ ( 10^2) PCG, kg PTH, PTH, kg kg PA, PA, kg kg SO2eq PE, kg kg PO4-3 CO2eq/MJ ( 10^0) 1,4DCBeq/MJ ( 10^1) SO2/MJ ( 10^2) ( 10^2) 3/MJ ( 10^3) ( 10^3) Categorías de Impacto Figura 4. Impactos ambientales potenciales de la producción de etanol y biodiesel de distintas fuentes de obtención (Basada en información reportada por Rocha et al [66]). Spina et al [67] investigaron los impactos ambientales y humanos de la producción de biodiesel a partir de soya a través de la integración de ACV y análisis de riesgo (AR), con el objetivo de evaluar la aceptabilidad del proceso, concluyendo que los más altos índices de riesgo están asociados a las emisiones de óxidos de nitrógeno y amoniaco al aire durante la fase de cultivo, por uso de fertilizantes o abono orgánico, además del amoniaco presente emisiones al agua, causando posibles impactos tóxicos a la salud humana. Winden et al [68], integraron la evaluación ambiental y con análisis económico, con el fin de valorar los daños ambientales y riegos a la salud humana asociados a la producción de etanol a partir de maíz y celulosa y comparándolo con la gasolina. Los resultados obtenidos de este estudio fueron que el suplir una mezcla E85 de almidón de maíz por gasolina, producen descensos en los costos ambientales y de salud de $1,23 USD por galón y que la basada en celulosa produce una disminución leve entre $0,04 y $0,06 USD por galón relacionado con la gasolina. Zhao, Wen & Rosentrater [69], complementaron un ACV con un análisis tecno económico a un sistema de producción hibrido de biomasa y biodiesel de alga, con el fin de proveer una guía para escoger los parámetros óptimos tanto económicos como ambientales para el tratamiento de la materia prima. El ACV desarrollado en este estudio sólo se enfocó en determinar el consumo y producción de energía y la cantidad de agua usada y el análisis tecno económico hizo énfasis en los costos totales y ganancias anualizadas y por galón de biodiesel producido. Los resultados de este análisis fueron que a gran escala la energía consumida fue de 58, MJ/año, la energía producida 35, MJ/año, el uso de agua fue 42, t/año, mientras los costos totales anualizados fueron $74, USD/año y las ganancias $20, USD/año para una tecnología de fermentación en continuo. Esta investigación concluyó que era más rentable utilizar un fermentador de perfusión ya que este presentó menor impacto ambiental y mayores ganancias.

16 Así mismo, la producción de biocombustibles a partir de diversas materias primas tales como soya [70], algas [71], jatrofa [72], microalgas [73], canola [60], palma africana [74], maíz [75], biomasa lignocelulosica [76], remolacha [77], entre otros, también han sido evaluados mediante ACV, coincidiendo todos en la alta demanda de recursos naturales como el agua [78], y en las discusión de algunos aspectos socio-económicos relacionados como la seguridad alimentaria [79]. Sin embargo, un caso de estudio particular en Argentina, consistente en la evaluación detallada del consumo de agua lo largo de la cadena de producción de biocombustibles integrada en un ACV, demostró que el consumo de este recurso no varía mucho en cultivos de remolacha y está aproximadamente en el mismo rango que los combustibles fósiles como la gasolina, pero su consumo se ve dominado por la etapa de riego. En el mismo estudio se muestra que por el contrario, en cultivos de canola, el impacto ambiental se duplicó debido a la escasez de agua en la zona evaluada, constituyéndose en un factor significativo del análisis [80]. 3.4 PANORAMA LATINOAMERICANO Los Países latinoamericanos se destacan como generadores de estudios de ACV en la producción y uso de biocombustibles de diferentes fuentes y tecnologías de obtención [81]. En Suramérica, Brasil y Colombia son quienes lideran las investigaciones en EIA de la producción de combustibles, donde la mayor parte de estos están dirigidos solamente a la producción de combustibles renovables [40]. Algunos estudios realizados en estos países están enfocados en la evaluación ambiental de distintas alternativas de producción de biodiesel y etanol a partir de diferentes cadenas de suministro agrícola, tal como el propuesto por Yañez et al [82], donde se realiza una evaluación ambiental centrada en los balances de energía de la producción de biodiesel a partir de aceite de palma en el contexto de Brasil y Colombia con el objetivo de generar una base sobre la sostenibilidad y el carácter renovable del biodiesel de aceite de palma. Obteniendo que en Colombia el consumo de energía es mayor en la etapa agrícola con un uso energético de 3,545 MJ/kg de biodiesel frente a Brasil con 2,936 MJ/kg de biodiesel, donde Colombia tiene mayor gasto en uso de fertilizantes, herbicidas y sistemas de riego mientras Brasil tiene mayor gasto en uso de combustible, mano de obra y equipamiento. Por otra parte, en la etapa de extracción de aceite, el uso de energía mayor para Brasil con 2,333 MJ/kg de biodiesel cuyos principales impulsores fueron infraestructura, equipos y uso de electricidad, mientras en Colombia fue de 0,915 MJ/kg de PME con mayor consumo en uso de vapor y transporte de combustible. Por último, los autores presentan el consumo en la etapa de producción del biocombustible como tal donde Brasil posee 5,861 MJ/kg de biodiesel y Colombia 5,857 MJ/kg de biodiesel. Valencia & Cardona [83], emplearon una evaluación ambiental a varios escenarios implicados en la producción de biocombustibles a partir de caña de azúcar, yuca, aceite de palma y jatrofa en Colombia, con el fin de determinar las emisiones de GEI y otros impactos ambientales potenciales utilizando un enfoque en ACV mediante el método del algoritmo WAR. Este estudio dio como resultados que el etanol obtenido a base de caña de azúcar presentó emisiones de 16,04g CO 2eq /MJ, mientras que las emisiones por parte del etanol a partir de yuca variaron entre 5 y 41 g CO 2eq /MJ, aunque los autores afirman que si se logra una integración energética adecuada entre las corrientes del proceso, las emisiones

17 podrían llegar a ser de 5 g CO 2eq /MJ implicando un 100% de energía, lo cual es imposible, por ello estos indican que el promedio en emisiones de GEI para este es de 23 g CO 2eq /MJ, un 31% más alto que el de caña de azúcar. Por otra parte, para el biodiesel de aceite de palma las emisiones fueron de 11,56 g CO 2eq /MJ y al el biodiesel de jatrofa le corresponden 29,16 g CO 2eq /MJ. Los autores concluyeron que en Colombia, las emisiones de estos biocombustibles, fueron más altas que las de combustibles fósiles como la gasolina y el diésel pues estos presentan un impacto ambiental de 10,3 y 10,5 g CO 2eq /MJ respectivamente y esto sin incluir su uso. Martínez, Acevedo & Kafarov [84], aplicaron ACV del pozo al pozo a la producción de biodiesel a partir de palma africana, cuyo proceso de producción incluía etanol lignocelulosico como agente en la reacción de transesterificación, el etanol es producto de los residuos celulósicos resultantes de la extracción del aceite de palma en Santander Colombia. Utilizando SimaPro, obtuvieron que la distribución y uso del biocombustible en cuestión representan mayores impactos ambientales que su producción, por ejemplo en la categoría de impacto ambiental, el uso del biocombustible representa un 70% de las emisiones de CO 2 mientras en las actividades de agricultura se reporta una disminución del 30% y en la formación de smog y uso de energía no renovable representa el 100%. Peralta et al [39], desarrollaron un análisis exergético del ciclo de vida aplicado a seis escenarios de extracción y transesterificación de aceite de microalgas para la producción de t/año de biodiesel, con el fin de calcular la pérdida de exergía, eficiencia del proceso y perfil ambiental, concluyendo que los biocombustibles de tercera generación son fuentes de energía potenciales, pero muestran que es necesario el empleo de mejoras técnicas en los procesos de producción para aumentar la eficiencia exergética y reducir los impactos ambientales. Pardo et al [85], compararon el desempeño ambiental de tres métodos de producción basados en tres tecnologías diferentes de extracción con solventes: método 1, hexano (HE); método 2, metanol/cloroformo (MCE) y método 3, etanol/hexano (EHE). El uso del software SimaPro ayudó a estimar las emisiones ambientales asociadas a estos procesos, obteniendo como resultado que en la producción de biodiesel, las emisiones de GEI se derivan normalmente al uso de combustible fósil en la etapa de extracción del aceite; estas fueron: HE, 0,75 kg CO 2 /kg de aceite extraído; MCE, 1,50 kg CO 2 /kg de aceite extraído y EHE, 3,00 kg CO 2 /kg de aceite extraído. Los autores concluyeron que el método 3 fue quien mayores emisiones de GEI presentó debido principalmente al uso de etanol con un porcentaje de contribución de 74,68%. En cuanto a las emisiones de GEI asociadas al consumo de energía no renovable (g CO 2-eq /MJ), los autores afirman que los métodos 1 y 2 son las técnicas más adecuadas según el Criterio de Sostenibilidad Europeo, pues estas presentan una reducción en las emisiones totales de 156% y 99% respectivamente, mientras el método 3 presentó una reducción del 14%. Ojeda et al [86], con el fin de evaluar el impacto ambiental de una materia prima potencial para la producción de etanol de segunda generación como es el bagazo de caña de azúcar, compararon el desempeño ambiental de cuatro tecnologías de biorrefinación (dependiendo de la composición química del bagazo) sobre una tasa de producción de t/día de etanol mediante ACV y análisis exergético. En general, los resultados mostraron que el mayor efecto está en el cambio climático, este principalmente se debe al consumo de

18 energía, de los casos el que menor impacto ambiental mostró, tenía un efecto negativo en la salud humana y efectos respiratorios altos. Para reducir estos impactos, los autores proponen la aplicación de tecnologías de tratamiento de residuos y reciclado de masa. Además, estos concluyen que el ACV combinado con el análisis exergético puede suministrar información tanto cuantitativa como cualitativa en cuanto a mejoras en el proceso e impactos ambientales de la producción de biocombustibles de segunda generación. Souza, de Ávila & Pacca [87], llevaron a cabo tres estudios de ACV del pozo a la puerta en paralelo, uno para un sistema de producción de etanol a partir de caña de azúcar, otro para biodiesel de aceite de palma y el ultimo para un sistema de producción conjunta de etanol y biodiesel de las mismas fuentes mencionadas considerando las condiciones productivas de Brasil esto con el fin de comparar los impactos ambientales del sistema tradicional de producción de etanol con el sistema de producción conjunta. Esto dio como resultado que el consumo anual total de energía por hectárea de cultivo fue de 20 GJ/ha*año para el sistema tradicional 42% mayor que el consumo del sistema conjunto que fue de 11,6 GJ/ha*año. Además, las emisiones de GEI fueron de 3,23 Mg CO 2eq /ha*año o 428 kg/m 3 de etanol para el tradicional y 2,50 Mg/ha*año o 0,352 Mg/m 3 de etanol, la reducción en las emisiones de GEI fue aproximadamente del 23%. Los autores concluyeron que el integrar dos procesos de producción de biocombustibles, puede hacer que el impacto ambiental disminuya radicalmente. Caldeira et al [88], realizaron una caracterización de los impactos ambientales y económicos de la producción de etanol de caña de azúcar de primera y segunda generación, con el fin de medir la sostenibilidad de las biorrefinerías para la producción de combustible en Brasil. Para 1 kg de etanol producido, los resultados del ACV implementado arrojaron que la cogeneración de energía en la etapa de extracción de jugo de caña en la producción del combustible, fue la responsable del mayor impacto en PCG con 0,94 kg CO 2eq, sin embargo la etapa de cosecha posee los más altos rangos de emisiones de GEI que va desde 0,10 a 14,84 kg CO 2eq /kg de etanol producido. Rodrigues et al [89], implementaron la metodología de ACV con el objetivo de evaluar el balance de las emisiones de GEI tras el proceso de extracción de aceite de palma destinado a la producción de biodiesel al norte de Brasil, enfocándose en las etapas de cultivo de palma y extracción del aceite, encontrando que el mayor impacto en PCG está en la extracción del aceite con un 48,1% de incidencia, seguido por la etapa de agricultura con 47,0%, y los menores son la producción de biodiesel y la generación de energía con porcentajes de 0,3 y 0,1% respectivamente donde el total de CO 2 liberado fue de 595,15 kg por cada kg de aceite de palma producido. Cavalett et al [90], desarrollaron un análisis económico y ambiental de plantas de procesamiento de caña de azúcar para la producción de etanol, azúcar y bioelectricidad en Brasil utilizando simulación computacional y ACV con herramientas computacionales como Aspen Plus y SimaPro. En este estudio, los autores evaluaron 4 escenarios de producción de etanol, uno era una planta, anexados los procesos de producción de etanol, azúcar y bioelectricidad, la cual se evaluó normal y optimizada; y una planta autónoma, donde solo se producía etanol, también normal y optimizada. La evaluación ambiental, cuyo enfoque fueron los procesos de producción agrícola, transporte y conversión industrial