WORKSHOP BIOFUEL TECHNOLOGIES AND THEIR IMPLICATIONS FOR WATER AND LAND USE Implicancias de la producción de biodiésel sobre el uso del agua Water use implications of biodiesel production Víctor Pochat Atibaia-SP, 10 Agosto 2009
IMPLICANCIAS DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL SOBRE EL USO DEL AGUA ETAPA AGRÍCOLA ETAPA INDUSTRIAL CANTIDAD * * CALIDAD
REQUERIMIENTOS DE AGUA PARA BIOENERGÍA (1) El reemplazo de energía fósil por bioenergía genera la necesidad de información detallada sobre los requerimientos de agua para esta nueva fuente de energía. Un concepto para el cálculo de las necesidades de agua para productos de consumo es la HUELLA HÍDRICA definida como el volumen total anual de agua dulce utilizada para producir bienes y servicios para el consumo
REQUERIMIENTOS DE AGUA PARA BIOENERGÍA (2) La cuestión a investigar es entonces cuál es la Huella hídrica por unidad de bioenergía [m 3 /gigajoule (GJ)] para los combustibles para el transporte (en particular el biodiésel, en este caso) por cultivo y por país?
HUELLA HÍDRICA (1) La HUELLA HÍDRICA (HH) de un producto se define como el volumen de agua dulce utilizado en la producción en el lugar donde realmente fue producido. En general, el contenido real de agua de los productos es despreciable comparado con su huella hídrica. El uso del agua en los ciclos de vida de los productos está dominado por la etapa de producción agrícola.
HUELLA HÍDRICA (2) La HH consta de tres componentes: La HH verde: agua de lluvia que se evapora durante la producción, principalmente durante el crecimiento del cultivo. La HH azul: agua superficial y subterránea para el riego, que se evapora durante el crecimiento del cultivo. La HH gris: volumen de agua que se contamina durante la producción, definido como la cantidad de agua que se necesita para diluir los contaminantes descargados al sistema natural, de manera que la calidad del agua ambiente se mantenga sobre ciertos estándares acordados.
HUELLA HÍDRICA PARA BIOENERGÍA
HUELLA HÍDRICA DEL BIODIÉSEL La Huella Hídrica (HH) del biodiésel derivado de colza, soja y jatropha muestra diferencias entre los principales países productores: Cultivos Menor HH Mayor HH Colza Soja Europa Oriental Italia Paraguay Argentina Asia (especialmente India, con gran HH azul) India Jatropha Brasil India
ARGENTINA MAPA FÍSICO
HIDROLOGÍA ARGENTINA 800 mm 500 mm PLUVIOMETRÍA RED DE DRENAJE
ARGENTINA. OFERTA HIDRICA 1 Oferta Hídrica (Valor Medio Anual 26.000 m 3 /s) Distribución Espacial Cuenca del Plata 84% Vertiente Atlántica 10% Vertiente Pacífica 5% Cuencas sin derrame al mar 1% 4 5 9 12 13 6 7 8 14 2 3 11 10 18 19 15 16 17 Caudal Medio Anual (m 3 /s) 1. Río Bermejo 320 2. Río Juramento 15 3. Río Tercero 30 4. Río Jachal 10 5. Río San Juan 60 6. Río Tunuyán 30 7. Río Diamante 35 8. Río Atuel 35 9. Río Neuquén 300 10. Río Colorado 130 11. Río Negro 1000 12. Río Limay 700 13. Río Chubut 50 14. Río Santa Cruz 700 15. Río Paraná 11800 16. Río Iguazú 920 17. Río Uruguay 2300 18. Río Paraná 16000 19. Río Uruguay 4700 CUENCAS Y VERTIENTES RED HIDROLÓGICA
HIDROLOGÍA ARGENTINA 800 mm 500 mm PRODUCCIÓN DE SOJA PLUVIOMETRÍA
IMPLICANCIAS DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL SOBRE EL USO DEL AGUA ETAPA AGRÍCOLA ETAPA INDUSTRIAL CANTIDAD CALIDAD *
IMPLICANCIAS SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA ETAPA DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Cambio de uso del suelo Uso de fertilizantes Afectación dinámica hídrica/erosión/ Sedimentación Arrastre de nitrógeno y fósforo hacia cuerpos de agua/proliferación de algas y disminución del oxígeno disponible (eutrofización) Lixiviación de nitratos y fosfatos hacia acuíferos de abastecimiento de poblaciones/problemas de salud Uso de pesticidas Contaminación del suelo, agua y biota en procesos de bio-acumulación/problemas de salud
IMPLICANCIAS SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA ETAPA DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA El impacto ambiental de los agroquímicos depende de: capacidad de asimilación del medio, corrección en la aplicación (dosis, momento), tipo de producto utilizado, existencia y cumplimiento de normativa sobre uso de agroquímicos.
IMPLICANCIAS SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA ETAPA DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Los cultivos presentan diferentes grados de eficiencia ante el uso de macronutrientes del suelo (nitrógeno, fósforo y potasio). Ello se traduce en distintas necesidades de fertilización y en situaciones de pérdida progresiva de nutrientes y de fertilidad del suelo cuando no se proporcionan los requerimientos nutricionales mínimos.
EXTRACCIÓN DE NUTRIENTES POR UNIDAD DE ENERGÍA GENERADA SEGÚN CULTIVO Cultivo N (g/mj) P 2 O 5 (g/mj) K 2 O (g/mj) Rendimiento (t/ha) litros/t MJ/t Soja 8,3 3,0 13,0 3 133 4 389 Colza 4,7 2,0 6,3 3 351 11 600 Girasol 4,0 2,0 8,0 3 304 10 032 Palma 0,3 0,2 1,1 25 342 11 286 Fuente: Gómez, J.J. y otros, 2008 MJ: Megajoule Nota: Si bien la soja presenta requerimientos muy elevados de nitrógeno (N),una gran parte de estos son cubiertos vía la Fijación Biológica del Nitrógeno (FBN). En el cuadro se ha considerado que la mitad de los requerimientos nutricionales se cubren de esta forma.
EXTRACCIÓN DE NUTRIENTES POR UNIDAD DE ENERGÍA GENERADA SEGÚN CULTIVO Un estudio más detallado* respecto al uso de agroquímicos comparando entre etanol a partir de maíz y biodiesel a partir de soja muestra mejores resultados en el caso del segundo cultivo. Por cada unidad de energía ganada, el biodiesel de soja usa solo el 1,0% del nitrógeno, el 8,3% del fósforo y el 13% del pesticida (en peso) del que requiere el etanol de maíz. Este estudio considera los balances netos de energía incluyendo subproductos y la energía utilizada en los procesos agrícola e industrial. *Morton y otros (2006) Cropland expansion changes deforestation dynamics in the southern Brazilian Amazon, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, PNAS, vol. 103, no. 39: 14637-14641.
IMPLICANCIAS DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL SOBRE EL USO DEL AGUA ETAPA AGRÍCOLA ETAPA INDUSTRIAL CANTIDAD CALIDAD *
ETAPA DE TRANSFORMACIÓN INDUSTRIAL IMPLICANCIAS SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA En la producción de biodiésel, se pueden distinguir los siguientes procesos: Obtención de aceites vegetales a partir de la materia prima vegetal (soja, girasol, colza, palma, etc.). Obtención de biodiésel, junto con glicerina, a partir de aceites vegetales.
ETAPA DE TRANSFORMACIÓN INDUSTRIAL IMPLICANCIAS SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA Los principales problemas ambientales asociados a la producción de aceites vegetales son la generación de residuos líquidos y sólidos con una alta Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y la presencia de malos olores. Pueden producirse situaciones diversas, dependiendo de la materia prima y del proceso utilizado, así como de los equipos (principalmente filtros) empleados para reducir las emisiones de efluentes (aceites y grasas minerales) a cuerpos de agua. La fabricación de biodiésel es en general un proceso que genera aguas aceitosas y jabonosas. Dependiendo de la eficiencia del separador de aceites, pueden producirse mayores o menores emisiones de aceites que afectarían la DBO. La aplicación y fiscalización de la normativa existente, y el funcionamiento del proceso de evaluación de impacto ambiental de los proyectos en cada país constituye un factor determinante.
BIBLIOGRAFÍA Gerbens-Leenes, W., Hoekstra, A.Y. y T.H. van der Meer, 2009. The water footprint of bioenergy, edited by David Pimentel, Cornell University, Ithaca, NY. Gómez, J.J., Samaniego, J. Y M. Antonissen, 2008. Consideraciones ambientales en torno a los biocombustibles líquidos, CEPAL/GTZ, Serie Medio Ambiente Nº 137, Publicación de las Naciones Unidas, Santiago de Chile.
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