Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable. Dra. Liliana Alzate Gaviria Dr. Oscar Alberto Moreno Valenzuela

Transcripción

1 Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable Dra. Liliana Alzate Gaviria Dr. Oscar Alberto Moreno Valenzuela

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3 Centro de Investigación Científica de Yucatán CICY

4 PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN UNIDADES ACADÉMICAS Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Biotecnología Recursos Naturales Materiales Unidad de Energía Renovable Unidad de Ciencias del Agua

5 PROGRAMA DE DOCENCIA Maestría en Ciencias Maestría y Doctorado en Ciencias Programa Nacional de Posgrados de Calidad PNPC

6 Definición Desarrollo Sustentable "Es el desarrollo que satisface las necesidades actuales de las personas sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer las suyas." cita del Informe de la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (Comisión Brundtland): Nuestro Futuro Común (Oxford: Oxford University Press, 1987)

7 Triángulo de Sustentabilidad Sociales Equidad Participación Autodeterminación Movilidad Social Preservación de la Cultura Económicas Servicios Necesidades de los Hogares Crecimiento Industrial Crecimiento Agrícola Uso Eficiente de la Mano de Obra Ambientales Diversidad Biológica Recursos Naturales Capacidad Máxima Admisible Integridad de los Ecosistemas Aire y Agua Limpios

8 Evolución EN LA producción de petróleo Teoría de Hubbert El factor limitante de la extracción del petróleo es la energía requerida y no su costo económico. Teoría es aceptada entre la comunidad científica y la industria petrolera. El debate no se centra en si existirá un pico del petróleo sino cuándo ocurrirá, el petróleo es un recurso finito y no renovable

9 Gas natural Nuclear, Geotérmica, Mareas Nuclear 16% Carbón 65 M.años de Sol (hace 300 M. años) Petróleo Microorg. Marinos de hace M. años Energía solar Fotovoltaica Térmica Biomasa Sol reciente en conserva y procesos de fermentación anaerobia Hidroeléctrica Eólica Vigoroso clima cuyo motor es el Sol Fósil 82% Renovables 2%

10 Consumo de Energía fuente mundo (2004) México (2003) fósil 85.8% 92.9% carbón gas natural petróleo Nuclear Renovables 6.1% 6.0% biomasa * hidroeléctrica geotérmica eólica solar total 100% 100% * con 2.6% de leña y 0.9% de bagazo de caña

11 Prestaciones sistema energético Pasado Presente Futuro El motor de combustión - interna impulsó la industria petrolera Transición compleja Biocombustibles Las celdas de combustible pueden llevarnos a una economía sostenible de H 2 / metanol 2020 Tiempo

12 Demanda Energética Nacional eficiencia petróleo ER Fuente: SENER, 2005

13 Retos actuales para las energías ALTERNAS Ayudar a resolver los graves problemas ambientales Mitigación del cambio climático Restauración y conservación de recursos locales (contaminación, disposición de desechos, etc ) Apoyar al desarrollo rural y regional El campo es uno de los grandes puntos pendientes en el Tercer Mundo Necesidad de creación de fuentes de empleo y de valor agregado a la producción a nivel local/micro Apoyo a las pequeñas y medianas industrias locales Diversificar oferta energética por razones geopolíticas: (petróleo concentrado biomasa No)

14 Energías alternas en el sureste Región rica en materia energética Además del petróleo Dispone de energía hidroeléctrica Potencialidad en energía solar, biomasa y eólica

15 Biomasa Es toda la materia orgánica de origen vegetal, animal y humana Cultivos Energéticos Agricultura para producir energía Residuos Orgánicos Urbanos, Agrícolas, Forestal, Aguas Microalgas Maíz Caña Jatropha Sorgo dulce Colza

16 Estados con Potencial productivo de cultivos energéticos El sureste mexicano tiene una extensión aproximada de 277,434 km 2 de extensión. Las zonas de cultivos agrícolas y perennes ocupan una extensión de 20,493 km 2, sin embargo, se espera que para el 2012 existan 3,000 Km 2 cultivos energéticos

17 Biomasa Residual México genera 105 mil Ton/día 1 5,000 Toneladas/día 52% Relleno Sanitario 47% a Cielo Abierto 1 SEMARNAT 2008

18 Biomasa Residual MEXICO 12 millones m 3 /día de Aguas Residuales 320 mil m 3 /día ARD

19 Problemas al turismo

20 Potencial Bioenergético de la Península de Yucatán: Subproductos de origen municipal Se generan 120 m 3 de biogás/tonelada de residuos orgánicos urbanos % CH4 75%

21 Que tipo de Biocombustible? Primera generación actual Segunda generación en desarrollo Tercera generación futuro origen de cultivos energéticos: bioetanol, E5, E85 biodiesel, B20, B100 metano, biogás de desechos orgánicos: etanol lignocelulósico biodiesel biogás, etc. mayor eficiencia biohidrógeno modificación genética aplicación combustión combustión celdas de combustible combustión

22 1ª Generación Se basa en biomasa cultivada para energía: cultivos energéticos Tecnología desarrollada Implementada en varios países

23 Biodiesel Por transesterificación de aceites vegetales De cultivos oleoginosas: colza (canola), girasol, soya, jatropha, higuerilla Aplicación en transporte En mezclas con diesel fósil (B5, B20) o puro (B100) Excelente lubricante Bajas emisiones, sin SO x Actualmente implementada en Europa, EEUU

24 Bioetanol Por fermentación de cultivos de alto contenido azucares o almidones: caña de azúcar, maíz, sorgo, switchgrass Aplicación en transporte en mezclas con gasolina (E25, E85) o puro (requiere modificación motor) Bajas emisiones de NO x y CO, hidrocarburos Usado en Brasil (desde 79), EEUU, Europa

25 Conflicto alimentos Utilización de materia prima alimenticia para producción biocombustibles da conflicto directo Ej: maíz Utilizar cultivos no aptos para alimentos?

26 Conflicto tierra Reemplazar gasolina por bioetanol 1ª generación: Gasolina para autotransporte (Mx, 2007): 1240 PJ Energía por combustión del bioetanol: 21.5 MJ/l Producción de etanol: 3.2 t/ha Se requieren: 18.5 millón Ha Reemplazar diesel por biodiesel: Diesel para autotransporte (Mx, 2007): 435 PJ Energía por combustión del biodiesel: 35.6 MJ/l Producción: 1.4 t/ha Se requieren: 10 millón Ha Total: 28 millón Ha Territorio nacional destinado a agricultura: 30 millón Ha (México, 2007, INEGI)

27 Requerimientos de agua Para producir maíz: entre 300 y 900 m 3 agua/t maíz (datos para EEUU, UNESCO) Por litro de etanol Irrigación: 925 litros Refinación: 3-6 litros Escasez de agua? Costo?

28 Balance de CO 2 Producción de CO 2 menor que para fósil Energía para producción de donde? Reemplazar selva virgen por cultivos? Balance negativo! kgoe = kilogram oil equivalent 41,868 MJ/kg (EtOH 26,9 MJ/kg) References: 1)WSP Report )BioScience 55/ )BioScience 55/ )Neste Oil 5)Concave, Shell, WTW )BioScience 55/ )Concawe/ Eucar WTW 2004

29 2ª Generación A partir de Residuos Orgánicos: Biocombustibles a partir de materiales lignocelulósicos Bioetanol celulósico Biodiesel a partir de grasas animales, aceites reciclados Explotación de fuentes específicas

30 Degradación Lignocelulosa - Tratamientos ácidos - Explosión de vapor - Enzimas

31 Celulásas Celulosa cristalina Celulosa amorfa Susceptible a hidrólisis enzimática

32 Biocatalizadores Existe un gran interés en encontrar nuevas enzimas con propiedades especiales: Alófilos Extremófilos

33 3ª Generación Tecnologías del Hidrógeno Modificaciones genéticas: Materias primas modificadas genéticamente Empleo de microorganismos modificados genéticamente

34 Producción del Hidrógeno 1. De hidrocarburos fósiles: reformación descomposición térmica oxidación parcial gasificación (carbón) 2. De agua: electrolisis con energía renovable (solar, eólico), fotólisis termólisis 3. De biomasa o biocombustibles BIOHIDRÓGENO Reformación de biocombustible Gasificación Biológico: Fotobiológico (algas, cianobacterias) Fermentaciones Fotofermentación

35 Aplicaciones de Tecnología del H 2 Tecnología modular Flexible Amplio rango de aplicaciones De mw a MW!

36 Celdas de Combustible Microbianas Usar microorganismos como catalizadores Combustible: residuos orgánicos, aguas residuales, etc. Microorganismos en ánodo oxiden al combustible, generando protones y electrones En cátodo: reducción de oxígeno con protones y electrones del ánodo

37 Proyectos actuales de bioenergía Rembio, 2009

38 NASA 2004 Efecto de los Gases Invernaderos El MDL (Mecanismo de Desarrollo Limpio) fue diseñado para ayudar a los países industrializados a cumplir en 2012 emisiones de Carbono por ej. Atrapamiento CH 4 en Rellenos Sanitarios en países vías de Desarrollo. Previsto Protocolo de Kyoto, que entró en vigencia el 16 de febrero GAS Tiempo de Vida (años) Contribución Calentamiento CO CH

39 Proyectos MDL México Hasta mediados de octubre de 2008 los proyectos del COMEGEI, con cartas de Aprobación: Tipo de Proyectos MANEJO DE RESIDUOS EN GRANJAS PORCÍCOLAS MANEJO DE RESIDUOS EN ESTABLOS DE GANADO VACUNO METANO DE RELLENOS SANITARIOS Num. Proyectos Ubicación Aguascalientes, Chihuahua, Chiapas, Coahuila, Durango, Edo. México, Guanajuato, Jalisco, Michoacán, Nuevo León, Nayarti, Puebla, Querétaro, Sinaloa, San Luis Potosí, Sonora, Oaxaca, Tamaulipas, Veracruz, Yucatán. Aguascalientes, Baja California, Chihuahua, Coahuila, Guanajuato, Durango, Jalisco, Nuevo León, Puebla, Querétaro, Sinaloa, Sonora, Tlaxcala Aguascalientes, Chihuahua, Durango, Edo. México, Morelos, Jalisco Reducciones de CO2 equivalente (Ktons/año) MANEJO DE AGUAS RESIDUALES 1 Sonora 10 ENERGÍA EÓLICA 8 Baja California, Oaxaca 2,216 HIDROELÉCTRICOS 4 Guerrero, Jalisco, Michoacán, Oaxaca 161 INCINERACIÓN HFC-23 1 Nuevo León 2,155 MITIGACIÓN DE N2O EN LA INDUSTRIA QUÍMICA COGENERACIÓN Y EFICIENCIA ENERGÉTICA 2, ,110 1 Veracruz Edo. México, Hidalgo, Michoacán, Sinaloa, Sonora, Tabasco, Tamaulipas, Quintana Roo, Veracruz EMISIONES FUGITIVAS 2 Coahuila, Veracruz 665 TRANSPORTE 1 Distrito Federal 24 TOTAL ,

40 SIIDETEY Financiamiento estratégico para la investigación e innovación tecnológica Infraestructura compartida de alto nivel Redes de colaboración entre las instituciones del Sistema, sus grupos de investigación y empresas de base tecnológica Sistema de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico Instituciones de educación superior Programas educativos compartidos entre las instituciones del Sistema Parque Científico y Tecnológico Centros de investigación Empresas de base tecnológica

41 INSTITUCIONES FUNDADORAS

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44 Banco de Germoplasma Parque Científico Tecnológico de Yucatán

45 FOSA SÉPTICA FOSA SÉPTICA CON CELDA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Y TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL Número: MX/E/2011/ Fecha de Presentación: 9 de diciembre de 2011 Inventores: Liliana María Alzate Gaviria. Unidad de Energía Renovable.

46 CICY INSTITUCIÓN DE CARBONO NEUTRAL Reducir en un 50 % las emisiones de CO 2 generadas por CICY en un período de 5 años. Generar conocimiento, metodologías o tecnología que contribuyan a la reducción de las emisiones de CO 2. Difundir los resultados alcanzados y promover su utilización fuera de CICY.

47 Estimación del inventario estatal de gases de efecto invernadero SEDUMA Yucatán Programa Estatal de Acciones ante el Cambio Climatico (PEACC) Compromiso federal (COP 16) Metodología del INE (IPCC) $ 971,000 (837,000 más iva) para 4 meses (nov feb 2012) Unidad de Servicios Ambientales Huella de carbono determinado para individuo, CFE, KUOSOL Certificación EMA en preparación

48 Unidad de Servicios Ambientales TORRE PARA LA MEDICIÓN DE FLUJOS DE CARBONO, AGUA Y ENERGÍA EN UNA SELVA MEDIANA DE LA PENINSULA DE YUCATÁN julio 2011 Coordinadores: Juan Manuel Dupuy, José Luis Hernández Stefanoni y José Luis Andrade

49 Metodología de Eddy covariance (covarianza de vórtices) Anemómetro sónico Analizador de gases en el infrarrojo

50 Torre Orestes Kiuic, Yucatán

51 Al utilizar teledetección, mediciones dasométricas y respiración del suelo, podremos tener una medida completa del uso del carbono del bosque SISTEMA DE REGISTRO, REPORTE Y VERIFICACIÓN DE CRÉDITOS DE CARBONO PARA LA REDUCCIÓN DE LA DEFORESTACIÓN Y DEGRADACIÓN DE LOS BOSQUES EN CONCORDANCIA CON LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO

52 GRACIAS