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Titulo: Estimación, prospectiva y Estrategias de mitigación de
emisiones de GEI originadas por la quema de combustibles
comerciales de uso domestico.
Nombre (s): I.Q.I Jorge Eduardo Hidalgo Guerra
Sede Regional: IPN Zacatenco
Fecha: 22 Octubre 2014
Introducción • El cambio climáHco inducido por el incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmosfera, consHtuye junto con la degradación de los ecosistemas y la perdida de la biodiversidad, el problema ambiental mas trascendente de los úlHmos años y uno de los desaRos globales que enfrenta la humanidad.
Introducción • México en la actualidad cuenta con una población de más de 112 millones de habitantes que uHlizan como fuente de combusHble el uso del gas L.P., leña y gas natural en los hogares corresponde a la cocción de alimentos, calentamiento de agua y calefacción. La leña es el segundo combusHble más importante, por su uso en muchos hogares de bajos ingresos en el país.
Objetivos
• EsHmación nacional de emisiones originadas en el consumo de combusHbles comerciales de uso domesHco: Gas LP, Gas Natural y Biomasa (Leña).
• Modelación de emisiones (ProspecHva) en este sector (CombusHón domesHca) al 2026.
• IdenHficar estrategias de miHgación como medida para reducir impactos que causan al ambiente.
• EsHmación indirecta de Gases de Efecto Invernadero y par^culas de Carbono Negro, implementando metodologías de Inventarios de Emisión (EPA, IPCC, DGGCARETC).
Metodología.
Datos de Actividad.
• Consumo de Gas LP Nacional. • Cada año, cerca de 2 Millones de ton de gas LP son uHlizadas para la cocina y calefacción domésHca en la Ciudad de México.
• La Región Centro y La Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) es el mayor mercado de gas LP a nivel mundial, con un consumo de 78,900 barriles al día.
• El uso del gas LP para cocinar y en calentadores de agua en México es común en todas las regiones; de acuerdo con los datos del INEGI, aproximadamente el 70% de las casas habitación en este país usan gas para cocinar.
• En la ciudad de Monterrey, Nuevo León, el gas natural es el principal combusHble domésHco, mientras que en Chiapas y Oaxaca predominan la madera y el carbón.
• México ocupó el segundo lugar en el mundo en el consumo per cápita de gas LP, al ubicarse aproximadamente en 65 kg por habitante
186 187 188 189
2012
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mdbd
año
Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd) SENER 2014
Se espera que la demanda conjunta de gas natural de los sectores residencial y servicios crezca en promedio 4.2% anual durante el periodo prospecHvo. La demanda alcanzará un volumen de 198.2 MMpcd en 2026, lo que representará 18.2% de los hidrocarburos consumidos en estos sectores; gas LP y gas natural.
Consumo de Gas Natural
• La evolución de la demanda de hidrocarburos en los sectores residencial y servicios está directamente relacionada con el crecimiento de la población.
• El total de habitantes del país, que para 2011 se esHmó en 113.2 millones, será de 123.5 millones en 2026. Con ello, el crecimiento de la población promediará 0.6% anual.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
2011
2012
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2026
Mpcd
Año Serie1
Consumo Total Nacional de Gas Natural en Millones de pies cúbicos diarios SENER 2014
• Algunos estudios señalan que la biomasa desHnada a la producción de carbón vegetal en México, representa 35% del consumo para el uso residencial; y que el uso de la leña se concentra principalmente en el centro-‐ sur del país.
• El 89% de la población rural en México (25 millones de personas) generan calor a parHr de la leña, principalmente para la cocción de alimentos y como combusHble en pequeñas industrias como ladrilleras, panaderías, torHllerías, entre otras, por lo que representa una opción viable para el desarrollo de la energía renovable.
Consumo de Leña
• Respecto del potencial de aprovechamiento de la leña, se considera al potencial energéHco de la biomasa como una de las principales fuentes de bioenergía, y señala que, del total de la producción técnica potencial, son los combusHbles de madera los que Henen un mayor alcance, con un promedio de 1,800 PJ/año.
• El Gobierno Federal, organizaciones sociales y agencias de desarrollo han llevado a cabo acciones que han tenido como consecuencia una disminución en el consumo de leña de 0.9% anual.
• Para el cálculo del consumo de leña se emplearon los consumos por macro-‐región ecológica, así como la población urbana y rural a nivel municipal. Para la validación del dato esHmado se dividió la población entre el consumo esHmado por municipio y se observó que las áreas urbanas el consumo per cápita era menor que en los municipios rurales. Cabe señalar que el consumo de leña esHmado se realizó para el INEM 2008, por lo que se tomaron dichas proporciones de consumo por municipio para la esHmación de los consumos correspondientes a 2011.
14.52% 2.44%
4.25%
4.25% 57.3%
Proporción de consumo de leña por Región de acuerdo a la Distribución del Modelo de Usuarios Mixtos (SEMARNAT 2011)
Centro-‐ Occidente Noroeste Noreste Centro Sur-‐ Sureste
Distribución Geográfica de las Regiones.
Región centro Distrito Federal
Hidalgo México Morelos Puebla Tlaxcala
Región Noreste Coahuila chihuahua Durango
Nuevo León Tamaulipas
Región Sur-‐ sureste Campeche Chiapas Guerrero Oaxaca
Quintana Roo Tabasco Veracruz Yucatán
Región Centro -‐ occidente Aguascalientes
Colima Guanajuato
Jalisco Michoacan Nayarit
Queretaro San Luis Potosi
Zacatecas
Región Noroeste Baja California
Baja California Sur Sinaloa Sonora
• El método de esHmación basado en los factores de emisión es probablemente el mas uHlizado, especialmente en el caso de Gases de Efecto Invernadero y par^culas de fracción respirable. En si, el método es muy sencillo y se resume en la siguiente ecuación:
• 𝑬=𝑨 𝒙 𝑪 𝒙 𝑭 • Donde E representa las emisiones esHmadas, A es un dato de acHvidad, C un factor de corrección y F el factor de emisión. A conHnuación se discute el significado parHcular de los tres componentes en la ecuación
anterior.
Factores de Emisión
El carbono negro se encuentra formando parte de las PM2.5, caracterísHca que hace de estas un contaminante peligroso para la salud de las personas debido a su elevada toxicidad. Además el CN juega un importante papel en el proceso de cambio climáHco, ya que absorbe la radiación solar, contribuyendo al calentamiento global del planeta.
EsYmación de emisiones de carbono negro (CN) a parYr de las PM2.5
• Según un estudio presentado en el año 2010 al INE, llamado “Temas emergentes en cambio climáHco: metano y carbono negro, sus posibles cobeneficios y desarrollo de planes de invesHgación”, la esHmación de emisiones de CN en México se realiza mediante dos métodos que a conHnuación se presentan. Factores de emisión y Razón CN/PM2.5
• Esta especiación da a conocer la fracción o el porcentaje de CN presente en las PM2.5 para diversos Hpos de fuentes emisoras, es decir, uHliza el método de correlación de CN/PM2.5, siguiendo la siguiente ecuación:
• Emisión CN(t) = Emisión PM2.5 (t) * Fracción de CN en PM2.5
Categoría de fuente CN/PM2.5 (%)
Moderado Alto Plantas de generación de electricidad 6.7 15
Refinación de petróleo y otros combusYbles fósiles 0.3 0.4
Manufactura y otros procesos industriales 7.4 13 Otros servicios 14 24 CombusYón industrial de combusYbles 7.4 13 Otros usos de combusYbles 6.7 15 Incendios y quemas 7.2 12 Otras fuentes de área 7.4 15 Vehículos automotores en circulación 43 60
Fuentes móviles que no circulan por carreteras 43 60
Emisiones PM2.5 (Mg/año) Emisiones CN (Mg/año)
Moderado Alto 62884.7 4213.1 9432.7 13043.7 39.1 52.2 107560.5 7959.5 13982.9
14.7 2.1 3.5 11231.4 831.1 1460.1 219218.1 14687.6 32882.7 53627.7 3861.2 6435.3 9012.9 667 1351.9
18844.9 8103.3 11306.9 36122.9 15532.8 21673.7
• E s t o s f a c t o r e s s e e x p r e s a n normalmente como el peso del contaminante dividido por una unidad de peso, volumen, distancia, o la duración de la acHvidad de emisión de contaminante (por ejemplo, kilogramos de par^culas emiHdas por megagramo de carbón quemado).
Combust. Unidades Carbono Negro
CO2 CH4 N2O
Gas Natural kg/106 m3 gCN=0.067 PM2.5 a1,440.00 a0.28 a0.26
Leña kg/Mg gCN=0.061 PM2.5 a1,542.21 e4.35 e0.06
Gas LP kg/m3 gCN=0.067 PM2.5 f1,629.60 f0.02 f0.11
Factores de Emisión utilizados en este sector (Combustión domestica)
a EPA, 2000. b SEMARNAT, 2012a c INE-‐SEMARNAT, 2006. d INE, 2010 e INE, 2007
f SEMARNAT, 2012b. Los factores de emisión fueron calculados con base en la Tabla 1.5-‐1, del AP-‐42, tomando en cuenta la proporción de propano y butano g CARB, n. d.
• En años recientes la comunidad cien^fica se ha interesado en el carbono negro pues pasó de ser un contaminante del aire a un factor determinante en el calentamiento global.
• Según el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), el carbono negro es un factor que contribuye al forzamiento radiaYvo posiYvo el cual causa el calentamiento global.
Caracterización del Carbono Negro
• El carbono negro es responsable de 0.34 wars por metro cuadrado (W/m2) de forzamiento radiaHvo promedio a nivel mundial, de los cuales 0.22 W/m2 se deben al uso de combusHbles fósiles y 0.12 W/m2 a la quema de biomasa y otras fuentes (IGSD, 2009).
• De acuerdo con el Internacional Coucil on Clean TransportaHon (ICCT) el efecto de calentamiento puede incrementarse cuando el carbono negro se mezcla con otras par^culas, como los sulfatos.
• El IPCC sitúa al carbono negro como el tercer agente más importante de forzamiento radiaHvo posiHvo, después del CO2 y del CH4.
• Algunos modelos consideran que el calentamiento global debido a este contaminante es de 0.3 a 0.4 °C, incluso menor, por lo que existe controversia a cerca de reducir el carbono negro como estrategia para miHgar el calentamiento global (Andreae y Gelencsér 2006).
El carbono negro se encuentra en todo el mundo , pero su presencia e impacto son particularmente fuerte en Asia. El carbono negro , una partícula vida corta, está en perpetuo movimiento en todo el mundo . Imagen: National Oceanic and Atmospheric Administration
. Imagen: National Oceanic and Atmospheric Administration
• RESULTADOS
45,086,365.1160 39,050.4460
2,199.5523
41,249.9983
Emisiones de Gases de Efecto Invernadero (Mg/año)
CO2 CH4 N2O
EsHmación para el INEM 2011, DGGCARETC -‐SEMARNAT
Se esHma que a nivel nacional este sector emite aproximadamente 45 millones de toneladas de Dióxido de carbono (CO2), 39 mil toneladas de Metano (CH4) y 2,200 toneladas de Oxido Nitroso (N2O) en esta acHvidad.
Se esHma que a nivel nacional las emisiones de par^culas de fracción respirable originadas en la quema de combusHbles comerciales de uso residencial que incluye al Gas Licuado de Petróleo, al Gas Natural y Leña las par^culas de carbono negro con 16, 479.47 Mg anuales.
PM10, 280,498.30
PM2.5, 270,068.56
BC, 16,479.47
Emisiones Totales de ParYculas de la CombusYón DomesYca (Mg/año)
PM10 PM2.5 BC
EsHmación para el INEM 2011, DGGCARETC -‐SEMARNAT
• La región sur-‐suroeste aporta la mayor canHdad de par^culas a la atmosfera debido a que se concentran los grupos de la población más vulnerables lo cual hace diRcil la adquisición de GLP y Gas Natural y se sigue consumiendo en grandes proporciones Biomasa, Carbón, y Leña, empleando métodos tradicionales de calefacción. La Región Noroeste es la que menos emite par^culas, después la región centro que comprende la zona metropolitana con mayor población como la Ciudad de México, seguida de la Región Centro Occidente que incluye a Guadalajara.
0
5000
10000
Centro Occidente Noroeste
Noreste Centro
Sur Sureste
Mg
Emisión Regional de Parhculas de Carbono Negro (Mg/año)
CN
EsHmación para el INEM 2011, DGGCARETC –SEMARNAT 2014
• La Organización Mundial de la Salud, en un reciente ar^culo publicado el pasado mes de abril de 2014, reportó que en México las ciudades con mayor contaminación por par^culas suspendidas son la Ciudad de Monterrey, seguida de Toluca, Ciudad de México, Irapuato, Salamanca y Puebla, por otra parte la ciudad de Guadalajara Hene los mejores niveles de calidad del aire entre las metrópolis analizadas. Este ar^culo de la OMS señala que la contaminación provoca cerca de 14,000 muertes anuales.
0.0000
10.0000
20.0000
30.0000
40.0000
50.0000
60.0000
Mg
Emisión de CN de las Principales Ciudades de México (Mg/año)
CN
Es importante conocer de manera local en las ciudades metropolitanas, donde se concentran este Hpo de par^culas, ya que en conjunto con las fuentes móviles son las que inciden en mayor proporción en la mala calidad del aire. La distribución de par^culas en la ZMVM se presenta de forma radial, actualmente se mejora la distribución de Gas Natural en el D.F, sin embargo los municipios que conforman la Zona Metropolitana carecen de este energéHco, e incluso en algunos sectores vulnerables se sigue uHlizando medios tradicionales de quema de leña.
0.0000
1.0000
2.0000
3.0000
4.0000
5.0000
6.0000 Ecatepec de Morelos
Naucalpan de Juárez
Nezahualcóyotl
Tlalnepantla de Baz
Valle de Chalco Solidaridad
Azcapotzalco
Coyoacán
Cuajimalpa de Morelos
Gustavo A. Madero
Iztacalco Iztapalapa La Magdalena Contreras
Milpa Alta
Álvaro Obregón
Tláhuac
Tlalpan
Xochimilco
Benito Juárez
Cuauhtémoc
Miguel Hidalgo
VenusHano Carranza
Emisión de Parhculas de CN en la ZMVM (Mg/año)
CN
De acuerdo a los modelos propuestos en las prospecHvas del consumo de combusHbles comerciales de uso residencial realizadas y publicadas por la SENER 2012 -‐2026, e implementando los modelos estadísHcos y econométricos por la misma metodología, se presenta a conHnuación los siguientes resultados.
En lo que respecta a las emisiones de par^culas hay una reducción del 2.61 % promedio anual, a nivel nacional [implementando las estrategias de miHgación de estas emisiones, que generalmente inciden en la implementación de programas para susHtución de estufas que usan leña para calefacción, y mejorando la distribución de gas LP en la región sur-‐suroeste.
14600 14800 15000 15200 15400 15600 15800 16000 16200 16400 16600
2011
2014
2020
2026
Mg
Año
Emisión de Parhculas de CN de la combusYón domesYca (Mg/año)
BC
Esto se debe a la disminución en el consumo residencial de gas LP, al mejorar la distribución y a un mayor acceso al gas natural en zonas urbanas, así como a la mejora gradual en la eficiencia de los calentadores convencionales; al cambio gradual a encendido electrónico en las estufas; a los cambios en los hábitos de consumo del gas LP, como efecto de una mejor administración en el ingreso monetario del consumidor; y a la susHtución de leña por gas LP en zonas rurales, principalmente en la región Sur-‐Sureste. Asimismo y de acuerdo con la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE), se espera que la eficiencia de diseño de los disHntos Hpos de calentadores aumente en el largo plazo, lo que tendrá un impacto negaHvo en el consumo del sector residencial.
Por otro lado, en el ámbito del fortalecimiento y ampliación de la normalización en la eficiencia energéHca de equipos para calentamiento de agua a gas LP, el Programa Nacional para el Aprovechamiento Sustentable de la Energía (PRONASE) idenHfica oportunidades para lograr el ópHmo aprovechamiento de la energía y generar ahorros sustanciales para el país, estableciendo líneas de acción concretas en la actualización de las normas de estándares de eficiencia de calentadores de agua y promoción de calentadores solares.
En lo que respecta a Gases de Efecto Invernadero se pretende que estas emisiones logren una reducción del 1.67 % promedio anual. Siendo el CO2 el principal gas de efecto invernadero y el que se emite en mayor p ropo r c i ón en l a c ombusHón domesHca , aproximadamente 90.9 % de las emisiones en esta categoría.
42000000 42500000 43000000 43500000 44000000 44500000 45000000 45500000
2011
2014
2020
2026
Mg
año
Emisión de GEI de la combusYón domesYca (Mg/año)
CO2
CH4
N2O
Dentro del sector rural, el gas LP seguirá representando una opción viable en términos de los beneficios ambientales, económicos y sociales, a pesar de la relaHva dificultad en la distribución del combusHble, el costo de la inversión en estufas y calentadores de agua, y el precio del energéHco. Se espera que el consumo de gas LP aumente gradualmente su parHcipación en los hogares que uHlizan leña para cocinar. Beneficios Reducción de la deforestación y emisiones de CO2 por la quema de leña; Ahorro en Hempo por la recolección de leña, y Disminución en el número de afectados por enfermedades respiratorias, producto de la inhalación de humo por quema de leña.
Asimismo, con la estrategia integral de infraestructura se busca desarrollar mercados potenciales, mediante el transporte de gas natural por ruedas y por barco. Con ello, se atenderán mercados que cuentan con poca demanda energéHca o que se encuentran alejados de la infraestructura de ductos.
Medidas de acción
Por una razón éYca así como social: En la actualidad, el 28% de la población mundial consume un 77% de la energía total producida, en tanto que el otro 72% vive sólo con el 23% restante.
Por una razón económica: El costo anual de la factura de energía es en este momento uno de los problemas más importantes de los hogares.
En décadas futuras, las medidas en eficiencia energéYca pueden traer mayores ventajas con menores costos.
La calefacción domésHca, junto con el consumo de electricidad, contribuye significaHvamente a las emisiones de dióxido de carbono (CO2).
Hoy es posible intervenir para mejorar la eficiencia energéHca en nuestras casas y en nuestros sistemas de calefacción, a fin de ahorrar energía, reduciendo la contaminación y los gastos.
México ha transitado hacia una matriz energéHca más limpia, disminuyendo el consumo de combusHbles de alto impacto mediante la migración a gas natural, implementando programas que han dado resultados favorables
Las estrategias y medidas orientadas hacia la reducción en la quema de combusHbles y biomasa tendrá un impacto directo en la disminución de carbono negro. Este sector contribuye aproximadamente entre 7 -‐ 8 % de emisiones de GEI del total Nacional, siendo uno de los principales 8 aportadores después de las fuentes móviles , las fuentes fijas, y la generación de energía eléctrica. .
¡Gracias!