Yolanda Lechón Jefa de la Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos CIEMAT Seminario CEIGRAM

1. Análisis de Ciclo de Vida de cultivos y cómo reducir el impacto sobre el cambio climático Yolanda Lechón Jefa de la Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos CIEMAT Seminario CEIGRAM 1 octubre 2013

2. Esquema de la presentación • ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida (ACV)? • Objetivo y alcance • Unidad funcional. • Límites del sistema • Análisis de inventario • Producción y uso de combustibles • Producción y uso de fertilizantes • Análisis de impacto • Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados • Calculadora de emisiones CALCUGEI • Conclusiones

3. ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida? Análisis de Ciclo de Vida (UNE-EN-ISO 14040-46) • “El ACV es una técnica para evaluar los aspectos medioambientales y los potenciales impactos asociados con un producto mediante: • la recopilación de un inventario de las entradas y salidas de materia, energía y emisiones. • la evaluación de los potenciales impactos medioambientales asociados • la interpretación de los resultados.” • Todo ello a lo largo de la vida del producto “DE LA CUNA A LA TUMBA”

4. ENTRADAS SALIDAS Adquisición de materias primas Emisiones Atmosféricas Materias Primas Efluentes Líquidos Producción Uso/Reuso/ Mantenimiento Residuos Sólidos Energía Reciclado Gestión del Residuo Coproductos Otros Vertidos • Análisis de Ciclo de Vida (ACV)

5. Análisis de Ciclo de Vida. Etapas • Definición de objetivo y alcance del estudio: Se definen los objetivos globales del estudio y se establecen la finalidad del mismo, el producto a estudiar, la audiencia a la que se dirige y el alcance o magnitud del estudio, es decir, los límites del sistema. Asimismo se define la unidad funcional. • Análisis de inventario: En la fase de inventario se contabilizan todas las cargas ambientales asociadas al ciclo de vida de la unidad funcional. • Evaluación de los impactos del ciclo de vida: consiste en interpretar el inventario, analizando y evaluando los impactos producidos por las cargas ambientales. • Interpretación de los resultados obtenidos en el estudio.

6. Esquema de la presentación • ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida (ACV)? • Objetivo y alcance • Unidad funcional. • Límites del sistema • Análisis de inventario • Producción y uso de combustibles • Producción y uso de fertilizantes • Análisis de impacto • Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados • Calculadora de emisiones CLACUGEI • Conclusiones

7. Objetivo y alcance. Unidad funcional UF: Medida cuantitativa de las funciones del sistema • Es la unidad a la cual irán referidas las entradas y salidas del ACV • Sirve para comparar productos o sistemas con funciones equivalentes Definir la función del sistema en estudio: p.e. producción de grano de trigo para alimentación animal • La UF funcional puede ser • de tipo físico: p.e. 1 t de grano, 1 ha • de tipo funcional: p.e. 1 MJ de energía metabolizable

8. Objetivo y alcance. Límites del sistema

9. El suelo como parte del sistema productivo El suelo hasta la profundidad del nivel freático es parte del sistema agrícola Solo la parte de productos que sale de los límites del sistema (escorrentía, lixiviación, erosión..) es considerado como emisión o efluente al medio ambiente. Se tiene que considerar la diferencia en calidad y cantidad de suelo antes y después del cultivo: pérdida o aumento de stocks de carbono

10. 1 kg grano (17 MJ/kg; 2Euros/kg) Cultivo de cereal 4 kg paja (15 MJ/kg; 0.5 Euros/kg) Límites del sistema Asignación de cargas En procesos multifuncionales que originan varios productos es necesario repartir las cargas ambientales entre productos y co-productos.

11. Esquema de la presentación • ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida (ACV)? • Objetivo y alcance • Unidad funcional. • Límites del sistema • Análisis de inventario • Producción y uso de combustibles • Producción y uso de fertilizantes • Análisis de impacto • Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados • Calculadora de emisiones CLACUGEI • Conclusiones

12. Análisis de inventario. Producción y uso de combustibles en labores

13. Procesos de producción de combustibles Distribución de combustible hasta estaciones de servicio Exploración, extracción y transporte del crudo Uso final en tractores y maquinaria agrícola Refino de crudo

14. Emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de diesel • Emisiones producción diesel: • 15 g CO2 equiv/MJ • 89 g CO2 equiv/MJ incluyendo combustión • Vías de mejora: • Reducción de emisiones de antorchas y venteo en la etapa de extracción del crudo • Aumento de la eficiencia en refinería Diesel Gasolina Fuente: JEC - Joint Research Centre-EUCAR-CONCAWE collaboration, WELL-TO-TANK (WTT) REPORT – APPENDIX 2 VERSION 4, JULY 2013

15. Análisis de inventario. Producción de fertilizantes

16. Procesos de producción de los fertilizantes • Las cargas ambientales de la producción de fertilizantes provienen fundamentalmente de dos vías: • las emisiones de CO2 y otros contaminantes provenientes del uso de combustibles sólidos (fundamentalmente gas natural) como materia prima y como combustible en los procesos de síntesis de amoniaco • Las emisiones de N2O provenientes de la producción de ácido nítrico • Otras emisiones directas de los procesos

17. Emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de los fertilizantes • Vías de mejora: • Eficiencia energética • Control de las las emisiones de N2O provenientes de la producción de ácido nítrico mediante sistemas catalíticos (70-85% reducción) Fuente: Frank Brentrup and Christian Pallière GHG EMISSIONS AND ENERGY EFFICIENCY INEUROPEAN NITROGEN FERTILISER PRODUCTION AND USE The International Fertiliser Society at a Conference in Cambridge, on 11th December 2008

18. Emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de los fertilizantes Fuente: Frank Brentrup and Christian Pallière GHG EMISSIONS AND ENERGY EFFICIENCY INEUROPEAN NITROGEN FERTILISER PRODUCTION AND USE The International Fertiliser Society at a Conference in Cambridge, on 11th December 2008

19. Emisiones de gases de efecto invernadero del uso de los fertilizantes nitrogenados • Emisiones de óxido nitroso desde el suelo • Emisiones de CO2 por hidrólisis de la urea

20. Emisiones de gases de efecto invernadero del uso de los fertilizantes nitrogenados. Métodos estimación • Emisiones de óxido nitroso desde el suelo • Modelos mecanicistas de química del suelo (DNDC y otros) • Metodología del IPCC • Modelos paramétricos (Stehfest and Bouwman, 2006) • Emisiones de CO2 por hidrólisis de la urea • Metodología del IPCC

21. Modelos de química del suelo. Modelo DNDC (Li et al., 1992, 2000,2003)

22. Metodología del IPCC 2006. • Las emisiones de N2O desde el suelo agrícola pueden ser: • Directas • Indirectas: • Volatilización NH4+ o NO3- y posterior deposición • Lixiviación o escorrentia de NO3- • Emisiones directas: • Fuentes de N: • Fertilización mineral FSN • Fertilización orgánica FON • Deposiciones de ganado FPRP • N presente en los residuos agrícolas FCR • Mineralización de N orgánico por cambio de uso del suelo FSOM • Emisiones por cultivo de histosoles FOS

23. Herramienta GNOC del JRC (basada en Stehfest and Bouwman, 2006) (http://gnoc.jrc.ec.europa.eu/)

24. Emisiones de gases de efecto invernadero de la producción y uso de los fertilizantes Fuente: Frank Brentrup and Christian Pallière GHG EMISSIONS AND ENERGY EFFICIENCY INEUROPEAN NITROGEN FERTILISER PRODUCTION AND USE The International Fertiliser Society at a Conference in Cambridge, on 11th December 2008 IPCC

25. Esquema de la presentación • ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida (ACV)? • Objetivo y alcance • Unidad funcional. • Límites del sistema • Análisis de inventario • Producción y uso de combustibles • Producción y uso de fertilizantes • Análisis de impacto • Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados • Calculadora de emisiones CLACUGEI • Conclusiones

26. Fase 3: Evaluación del impacto del ciclo de vida Selección de categorías de impacto: Impactos Mid point y End point

27. Esquema de la presentación • ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida (ACV)? • Objetivo y alcance • Unidad funcional. • Límites del sistema • Análisis de inventario • Producción y uso de combustibles • Producción y uso de fertilizantes • Análisis de impacto • Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados • Calculadora de emisiones CALCUGEI • Conclusiones

28. Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados. Fuente: IDAE. Evaluación del balance de gases de efecto invernadero en la producción de biocarburantes.

29. Vías de reducción del impacto sobre el cambio climático. • Emisiones de óxido nitroso desde el suelo: • Optimización de la fertilización • Uso de fertilizantes con inhibidores de producción de N2O • Emisiones de la producción y uso de combustibles en labores: • Reducción del número de labores • Optimización consumo de combustible en maquinaria • Reducción de emisiones de producción de carburantes • Emisiones de la producción de fertilizantes: • Optimización de la fertilización • Producción de fertilizantes con BAT

30. Otros resultados. Huella de carbono UPA Emisiones de óxido nitroso desde el suelo Materias primas (fertilizantes) Maquinaria (labores)

31. Esquema de la presentación • ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida (ACV)? • Objetivo y alcance • Unidad funcional. • Límites del sistema • Análisis de inventario • Producción y uso de combustibles • Producción y uso de fertilizantes • Análisis de impacto • Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados • Calculadora de emisiones CALCUGEI • Conclusiones

33. http://www.idae.es/index.php/relcategoria.1037/id.686/relmenu.322/mod.pags/mem.detallehttp://www.idae.es/index.php/relcategoria.1037/id.686/relmenu.322/mod.pags/mem.detalle

35. Esquema de la presentación • ¿Qué es un Análisis de Ciclo de Vida (ACV)? • Objetivo y alcance • Unidad funcional. • Límites del sistema • Análisis de inventario • Producción y uso de combustibles • Producción y uso de fertilizantes • Análisis de impacto • Análisis de ciclo de vida de cultivos. Algunos resultados • Calculadora de emisiones CALCUGEI • Conclusiones

36. Conclusiones. • Los sistemas agrícolas tienen una contribución importante a las emisiones de gases de efecto invernadero y el ACV es una metodología eficaz para determinar las etapas de mayores emisiones • Desde una perspectiva de ciclo de vida, los procesos de producción y uso de fertilizantes son la causa mas importante de emisiones en los cultivos agrícolas. • Otra causa importante son los consumos energéticos en las labores • Existen vías de reducción de estas emisiones. Algunas residen en la mejora de los procesos de producción de los input agrarios y otras en la propia gestión agrícola. • Dentro de estas últimas destacan la optimización de la fertilización, el uso de productos con inhibidores de la formación de N2O, la optimización del número de labores y del consumo de combustible de la maquinaria.

37. Gracias por su atención yolanda.lechon@ciemat.es