tesis para entrega-2-6 andrés andrade

5/12/2018 TESIS PARA ENTREGA-2-6 Andrés Andrade - slidepdf.com

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ANALISIS DEL CICLO DE VIDA DEL BIOETANOL OBTENIDO A PARTIR DE LACAÑA DE AZUCAR

Presentado por:Levis Andrés Andrade Cod. 0230217

UNIVERSIDAD DEL VALLEFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA DE RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTEÁREA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

SANTIAGO DE CALI2009



ANALISIS DEL CICLO DE VIDA DEL BIOETANOL OBTENIDO A PARTIR DE LACAÑA DE AZUCAR

Presentado por:Levis Andrés Andrade Cod. 0230217

PROYECTOTrabajo de grado presentado como requisito para optar al titulo de

Ingeniero Sanitario.

Director:Ing. Juan Pablo Silva V.

UNIVERSIDAD DEL VALLEFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA DE RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTEÁREA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

SANTIAGO DE CALI2009



TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN .................................................................................................................................. 11. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 2

RESUMEN

La discusión sobre los impactos o beneficios ambientales de la utilización del bioetanol comocombustible ha generado controversia, debido a que las opiniones al respecto de diferentessectores difieren y al momento no se tiene un estudio específico que contribuya a dirimir talsituación. Basados en tal dificultad, el presente trabajo de grado utiliza la herramienta delAnálisis del Ciclo de Vida, con el propósito de realizar una valoración de los potencialesimpactos ambientales que se pueden generar debido a la implementación de este combustibleen Colombia, lo que posteriormente, servirá como base para llevar a cabo análisiscomparativos con ACV de otros combustibles como es el caso de la gasolina o el biodiesel.

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En este estudio se analizaron los procesos actuales de producción de bioetanol en Colombia yse cuantificaron y valoraron sus impactos en el cambio climático y en el consumo de energíadel cultivo, producción y uso en términos de Un Galón (3,785 Litros) de Bioetanol anhidro puro, que fue lo que se definió como unidad funcional para el estudio. Los resultados no pueden ser más elocuentes, si producimos bioetanol en Colombia y lo utilizamos en nuestros

vehículos de transporte, ahorraremos emisiones de CO2 y energía fósil. Sin embargo estosmismos resultados nos advierten que el proceso de obtención de bioetanol, especialmente en laetapa de obtención de la materia prima (caña de azúcar), puede y debe ser mejorado, principalmente en la parte de cosecha.

Las categorías de impacto analizadas fueron desgaste de potencial abiótico, potencial decalentamiento global, potencial de desgaste de ozono, toxicidad humana, ecotoxicidadacuática, ecotoxicidad terrestre, oxidación fotoquímica, acidificación y eutrofización. Más del90% de los impactos potenciales de dichas categorías analizadas son responsabilidad directade las etapas de cultivo de la caña de azúcar y del uso final del bioetanol, que fue analizado puntualmente con un vehículo Mazda allegro modelo 2001 de motor 1.600 cm3, que podría ser

un auto de los más comunes en la zona de estudio.Se conto con la información de la opinión de un panel de expertos de la zona de estudio(Departamento del Valle del Cauca – Colombia), y con la ayuda de la misma se realizo unavaloración de los impactos estimados en términos del calentamiento global ya que es este elítem al que tales expertos prestan mayor atención para la zona de estudio; se obtuvo unimpacto positivo, es decir, que la cadena del ciclo de vida del bioetanol afecta directamente almedio ambiente en términos del calentamiento global.

Con esta publicación, que viene a sumarse a otras obras que han visto la luz recientementedeseamos poner en manos del público y de los expertos o estudiosos en la materia una obra

que no sólo es producto del resultado concreto y eminentemente práctico de una línea deinvestigación que relaciona los residuos agrícolas, las fuentes de energía alternativas y laintegración de las consideraciones medioambientales en el transporte, sino también de unobjetivo político muy definido para el que es imprescindible la coordinación entre los agentesimplicados, organismos y administraciones públicos.

Palabras Clave: Bioetanol, Análisis de Ciclo de Vida, Impacto Ambiental, Valoración de Impacto Ambiental.

1. INTRODUCCIÓN

A través de toda la historia de la humanidad y su evolución incesante, la demanda de energía para suplir las necesidades de la vida se ha incrementado y ha generado una dependencia hacialos recursos naturales no renovables, tales como los combustibles del petróleo y sus derivados.Infortunadamente, estos combustibles en la actualidad se encuentran escasos y ocasionanimpactos sobre el medio ambiente que amenazan la sustentabilidad del planeta y de la población mundial. Es conocido por ejemplo, que las emisiones gaseosas asociadas a la quemade este tipo de combustibles contribuyen apreciablemente al efecto invernadero y a la

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generación de gases y material particulado que afectan la salud de las personas principalmenteen los grandes centros urbanos.

Debido a lo anterior, existe una creciente necesidad de buscar fuentes alternativas decombustión para reducir dicha dependencia por medio de combustibles renovables como es el

caso del etanol derivado de la caña de azúcar. Este combustible, más conocido con el nombrede bioetanol, se está convirtiendo en la alternativa más atractiva que existe en la actualidad para sustituir la gasolina, ya que se ha planteado que el bioetanol emite menos emisiones degases y material particulado contaminante hacia a la atmósfera en comparación con lagasolina.

Los beneficios ambientales del bioetanol se han comprobado en países como Estados Unidos yBrasil con producciones de este de más de 4200 millones de galones anuales. En Colombia, eluso del bioetanol se está implementando desde finales del 2005 después de concretarse un proyecto promovido desde el año 2002, cobijado en la ley 693 de 2001 donde se dictaron lasnormas sobre el uso de los alcoholes carburantes y se crearon estímulos para su producción,

comercialización y consumo [POSADAS, Juan Carlos; 2008].Actualmente, el bioetanol a partir de la caña se produce en 7 de los 14 ingenios que existen enel país (Incauca, Providencia, Manuelita, Rio Paila, Mayagüez, Risaralda y Sicarare), y juntos producen 1.175.000 litros por día que se mezclan con gasolina para la combustión devehículos en una proporción 1:10.

Aunque la implementación técnica del bioetanol ha sido generalmente exitosa, aún se ciernendudas sobre sus potenciales impactos ambientales, particularmente cuando se utiliza el cultivode la caña de azúcar para generar dicho biocombustible. Por ejemplo, existe la duda sobre lasconsecuencias de la quema indiscriminada de caña de azúcar en las regiones donde esta se

cultiva y los impactos al suelo y a cuerpos de agua que podrían ocasionarse por la generaciónde vinazas que cuentan con valores altos de demanda bioquímica de oxigeno.

Es por ello, que en este proyecto de trabajo de grado se propone llevar a cabo el análisis delciclo de vida del bioetanol, basado en el enfoque de la cuna hasta la tumba, desde la obtenciónde la materia prima hasta la utilización de este, evaluando los impactos ambientales que podrían ocasionarse durante dicho proceso.

2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN

El etanol o alcohol etílico, existe desde épocas remotas cuando el ser humano exploro deforma accidental, quizás con unas frutas abandonadas en el interior de una cueva que sefermentaron, el líquido resultante y apreció sus efectos relajantes, placenteros y tambiénintoxicantes. Este, se utilizo para el consumo durante casi toda la historia y solo hasta el año800 de nuestra era se comenzó a explorar en otros usos después de desarrollar procesos dedestilación [POSADAS, Juan Carlos; 2008].

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Como combustible automotor, el etanol se ha implementado prácticamente desde el origen delos automóviles. En 1894, mientras Louis Renault, Armand Peugot, Henry Ford, Karl Benz yotros intentaban adaptar el motor de combustión interna recientemente inventado en vehículos,simultáneamente en Francia y Alemania se investigaba como llevar a cabo la utilización deletanol en estos motores. Desde entonces y hasta nuestros días, el uso del etanol en vehículos

automotores ha tenido un considerable avance, principalmente porque su uso reduce ladependencia del petróleo, disminuye emisiones contaminantes y se amplían las fuentes deenergía alternativas para su uso automotor [POSADAS, Juan Carlos; 2008].

Cuando Henry Ford hizo el primer automóvil modelo T en 1908, esperaba que el combustiblede mayor uso fuera el etanol, fabricado a partir de fuentes renovables. De 1920 a 1924, laStandard Oil Company comercializo un 25% de bioetanol en la gasolina vendida en el área deBaltimore, pero los altos precios del maíz junto a las dificultades para su almacenamiento ytransporte, hicieron concluir el proyecto. A finales de la década de 1920 y durante los años 30,en estados Unidos, se hicieron subsecuentes esfuerzos para reavivar un programa decombustibles con bioetanol, basado en la legislación federal y estatal, particularmente en las

áreas donde se cultivaba maíz, pero este no tuvo éxito. Entonces, Henry Ford y varios expertosunieron fuerzas para promover el uso del etanol, y se construyo una planta de fermentación enAtchison, Kansas, para fabricar 38000 litros diarios de este, específicamente para combustiblede motores. Durante la década de 1930 más de 2000 estaciones de servicio en el Oeste de losEstados Unidos vendieron este bioetanol obtenido del maíz al cual llamaron “gasohol”. Los bajos precios del petróleo llevaron al cierre de la planta de producción de bioetanol en los años40, llevándose consigo el negocio de los granjeros Estadounidenses; el gasohol fueremplazado por el petróleo [POSADAS, Juan Carlos; 2008].

La explotación indiscriminada del oro negro (petróleo), logró que en octubre de 1973 sedisparara una alarma a nivel mundial sobre las reservas de este recurso, del cual se dijo que

acabaría en el año 2000. Esto implicó la investigación masiva sobre nuevas fuentes desuministro de energía y solo hasta 1979 el bioetanol volvió a ser tenido en cuenta, cuando secomenzó a comercializar la mezcla entre este y la gasolina por parte de las grandes empresasEstado Unidenses como la American Oil Company [POSADAS, Juan Carlos; 2008].

Entonces, sumado a los Estados Unidos, países como Filipinas y Brasil comenzaron a explorar con la implementación de este biocombustible, al cual se le comprobaron beneficiosambientales mediante estudios de su ciclo de vida, aunque en los Estados Unidos se lecuestiono su balance energético del cual se dijo que presentaba un déficit de energía neta (masenergía se requiere para obtener el bioetanol que pudiera ser recuperada de su combustióneventual) [RAYMOND R. Tan and CULABA, Alvin B; 2002].

Acorde con las estadísticas, para el año 2006 Brasil era el mayor productor y consumidor deetanol como combustible del mundo. Desde los años 80, Brasil ha desarrollado una extensaindustria doméstica del etanol como combustible a partir de la producción y la refinación de lacaña de azúcar, produciendo aproximadamente 19 millones de m³ de etanol por año. Lasfábricas del etanol en el Brasil mantienen un balance energético positivo (del +34%) al quemar la parte que no produce azúcar de la caña. Desde 2003, muchos automóviles han incorporadola tecnología de motor flexible, que permite mezclar etanol y gasolina en el tanque y poder funcionar con cualquier mezcla de ambos [POSADAS, Juan Carlos; 2008].

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http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1980

http://es.wikipedia.org/wiki/2003

http://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vil

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Motor_flexible&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1980


http://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vil

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El programa para etanol como combustible en Colombia comenzó en el 2002, año en que elgobierno aprobó la ley 693 de 2001 que obligaba al enriquecimiento en oxígeno de la gasolina.Esto se hizo inicialmente para reducir las emisiones de monóxido de carbono de los autos, yregulaciones más recientes eximieron al etanol elaborado a partir de biomasa de algunos

impuestos que gravan la gasolina, haciendo así más barato el etanol que la gasolina. Estatendencia se vio reforzada cuando los precios del petróleo subieron a principios de 2004 y conél, el interés en combustibles renovables (al menos para los coches). En Colombia el precio dela gasolina y del etanol es controlado por el gobierno [WIKIPEDIA ENCICLOPEDIA; 2006].

Al principio todo el interés en la producción del etanol venía de la industria de azúcar existente, ya que es relativamente fácil añadir un módulo para desarrollar etanol al final de unafábrica de azúcar y las necesidades energéticas son similares a las que se necesitarían para producir el azúcar. El gobierno alienta a convertir gradualmente las fuentes de combustible delos automóviles a una mezcla del 10 por ciento de etanol y de 90 por ciento de gasolina. Las plantas del etanol están siendo incentivadas por tratos fiscales. Ha habido interés en plantas de

etanol de yuca (mandioca) y de nuevas plantaciones de la caña de azúcar, pero aún no se haconseguido producir carbohidratos a bajo precio [WIKIPEDIA ENCICLOPEDIA; 2006].

La primera planta de etanol (para usarlo como combustible) en Colombia comenzó a producir en octubre de 2005, con la salida de 300.000 litros al día en Cauca. Hasta marzo de 2006 cinco plantas, todas en el valle del Río Cauca (departamentos de Valle, Cauca y Risaralda), estánoperando con una capacidad combinada de 1.050.000 litros por día o de 357 millones de litros por año. En el Valle del Cauca el azúcar se cosecha durante todo el año y las destilerías nuevastienen una disponibilidad muy alta. La inversión total en estas plantas es $100 millones.Eventualmente, Colombia espera tener una capacidad de 2.500.000 litros por el día, que es lacantidad necesaria para agregar el 10% de etanol a la gasolina. El bioetanol producido se

utiliza actualmente en las principales ciudades cerca del Valle del Cauca, tales como Bogotá,Cali, y Pereira. Hasta el momento no hay suficiente producción para el resto del país[WIKIPEDIA ENCICLOPEDIA; 2006].

Acorde con lo anterior el uso del bioetanol obtenido a partir del grano de maíz y posteriormente de la caña de azúcar, ha tomado fuerza en muchos países y se perfila como unode los combustibles del futuro. Sin embargo, desde la perspectiva del medio ambiente seciernen algunas incertidumbres de sus potenciales impactos, de aquí que se han propuestodiferentes estudios donde se ha involucrado el concepto del análisis del ciclo de vida paraintentar establecer la verdadera huella ecológica de este biocombustible.

En años recientes se han realizado estudios sobre ACV del bioetanol obtenido de diferentesmaterias primas, y aquello en que se ha hecho más énfasis es en el gasto de energía y en lasemisiones de CO2. Algunos de dichos estudios han evaluado impactos de agotamiento derecursos, calentamiento global, agotamiento del ozono, acidificación, eutrofización, saludhumana y ecológica, smog fotoquimico, entre otras, pero cada uno de ellos emerge condistintas conclusiones; esto, debido a las diferentes maneras que cada estudio utilizo paraaproximarse a cada uno de los impactos evaluados [Blottnitz and Curran; 2006].

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http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Enriquecimiento_en_ox%C3%ADgeno&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Biomasa


http://es.wikipedia.org/wiki/Yuca

http://es.wikipedia.org/wiki/Cauca

http://es.wikipedia.org/wiki/Bogot%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Cali

http://es.wikipedia.org/wiki/Pereira


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Enriquecimiento_en_ox%C3%ADgeno&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Biomasa


http://es.wikipedia.org/wiki/Yuca

http://es.wikipedia.org/wiki/Cauca

http://es.wikipedia.org/wiki/Bogot%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Cali

http://es.wikipedia.org/wiki/Pereira



A nivel general se dice que tales estudios reportan para el bioetanol una disminución en elagotamiento del recurso y en el calentamiento global en comparación con los combustiblesfósiles; no obstante, para los demás impactos medidos se dice que fueron desfavorables[Blottnitz and Curran; 2006].

Estos estudios también recalcan que dichos impactos sobre agotamiento de recursos ycalentamiento global son menores si la materia prima para obtener el bioetanol es la caña deazúcar [Blottnitz and Curran; 2006].

Pese a la importancia que ha tomado el bioetanol en Colombia, no se conocen estudiosrigurosos de un ACV para este biocombustible. Conociendo lo anterior, se propone larealización de un análisis del ciclo de vida para el bioetanol obtenido a partir de la caña deazúcar, con el fin, de comprobar si los beneficios ambientales que se dice presenta este biocombustible en comparación con los combustibles fósiles son tan grandes, o por elcontrario no existen, partiendo de la teoría que para producir bioetanol en grandes proporciones se requiere quemar grandes cantidades de caña de azúcar que producen

calentamiento atmosférico y lluvias acidas junto a problemas de salud en personas y animales,sin dejar de mencionar si es posible a largo plazo, el manejo de los residuos del proceso dedestilación para la obtención del bioetanol (vinazas), que se generan en una proporción de1:12 (por cada litro de bioetanol obtenido se generan 12 litros de vinazas) y cuentan con altasdemandas bioquímicas de oxigeno (DBO) que podrían generar grandes impactos al medioambiente.

Este tipo de estudio se hace crucial en este momento para el país, porque con los resultadosobtenidos del mismo se tendrá una visión más global de la implementación de dichaalternativa a nivel territorial, pues estudios similares en otros lugares bajo condicionestotalmente diferentes no garantizan el éxito ambiental de este biocombustible en Colombia.

3. OBJETIVOS.

3.1. Objetivo general:

- Evaluar los impactos ambientales producidos por el bioetanol mediante un análisis delciclo de vida.

3.2. Objetivos específicos:

- Realizar un análisis de inventario relacionado con el ciclo de vida del bioetanol.

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- Estimar las emisiones de mayor impacto en cada una de las etapas del ciclo de vida del bioetanol.

- Estimar los impactos generados durante todo el ciclo de vida del bioetanol.

4. MARCO TEÓRICO

4.1. Análisis del Ciclo de Vida

La herramienta propuesta para analizar los impactos ambientales del bioetanol , como yase mencionó, es el análisis del ciclo de vida (ACV), el cual, tuvo sus comienzos a finales dela década de los sesenta cuando el Midwest Research Institute (MRI), realizo un análisis derecursos y medio ambiente para Coca-Cola (1969), con la finalidad de disminuir la cantidad dematerias primas y el impacto ambiental producido durante la generación de esta bebida. Estosanálisis de recursos y medio ambiente, conocidos como REPA’s por su nombre en ingles

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(Resource and Environmental Profile Analysis), fueron la raíz de lo que hoy se conoce con elnombre de análisis del ciclo de vida (ACV), y se implementaron para la realización de unsinnúmero de estudios a principios de los años setenta por parte del MRI, Franklin Associatesltd y la EPA en los Estados Unidos, y por parte de Land Boustead en Gran Bretaña, principalmente en procesos como la fabricación de envases para bebidas [ROMERO

RODRÍGUEZ, Blanca Iris; 2003].Más tarde, durante la década de los ochenta, estudios similares fueron realizados en losEstados Unidos por Gaines (1981) y Lundholm and Sundstrom (1985), con la intención dedesarrollar políticas de mercadeo; además, el método REPA se utilizo para comparar elimpacto ambiental entre productos, y los primeros estudios desarrollados fueron los análisis deimpactos entre el papel y la bolsa de comestibles plástica, y entre los pañales desechables y loslavables. Finalizando esta década, muchos grupos ambientalistas alrededor del mundo comoBlue Ángel, Green Cross, Green seal, entre otros, adoptaron dicha metodología con el propósito de evaluación y etiquetado de productos [SVOBODA, Susan; 1995].

La evolución de REPA a ACV, se da en los años noventa cuando la Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC), publica en 1991 el manual técnico delanálisis del ciclo de vida donde propone una metodología que consta de una definición deobjetivos, un análisis de inventario, una valoración de impactos y unas propuestas de mejora,en el cual, se extiende este proceso mas allá de la cuantificación de materiales y energía queeran los ejes centrales en un proceso REPA. Posteriormente, la International Organisation for Standardisation (ISO), pública entre 1997 y el año 2000, la serie ISO 14040 como un adjunto alas normas de dirección medioambiental (ISO 14000), basándose en el documento de laSETAC [RAYMOND R. Tan and CULABA, Alvin B; 2002].

Actualmente se dice que el ACV se encuentra en desarrollo, y los principales usos que se le

atribuyen son el ecoetiquetado, la indicación de performance ambiental, el desarrollo deestrategias de mercadeo, de políticas y regulaciones, entre otros [IGLESIAS, Daniel H; 2005].

4.1.1. Definición de análisis del ciclo de vida.

El concepto de análisis del ciclo de vida (ACV) de productos, es también conocido comoevaluación del ciclo de vida (ECV) o más comúnmente en la bibliografía internacional comolife cycle assessment (LCA). Aunque existen varias definiciones para este proceso, la másadoptada es la provista por la SETAC1 (1991) [IGLESIAS, Daniel H; 2005], y es la siguiente:

“ El ACV, es un procedimiento objetivo de evaluación de cargas energéticas y ambientalescorrespondientes a un proceso o a una actividad, que se efectúa identificando los materiales yla energía utilizada junto a los descartes liberados en el ambiente natural. La evaluación serealiza en el ciclo de vida completo del proceso o actividad, incluyendo la extracción y

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tratamiento de la materia prima, la fabricación, el transporte, la distribución, el uso, el reciclado, la reutilización y el despacho final ”.

La siguiente figura ilustra el proceso:

RECURSOS

UTILIZADOS:Insumos.Energía.Tierra.

T T T T

T: Transporte.EMISIONES:

Al aire.Al suelo.Al agua.

Fig. 1. ACV.Fuente: http://www.eumed.net/ce/.

1SETAC: Sociedad profesional no lucrativa a nivel mundial, cuya misión es apoyar el desarrollo de principios para la protección integral de los ecosistemas.

4.1.2. Metodología del ACV.

Se puede desarrollar un análisis de ciclo de vida para un proceso, un servicio o una actividad,

considerando todas las etapas que constituyen su vida útil. El ACV, comprende cuatro etapasque son:

4.1.2.1. Definición de objetivos y alcance.

En esta etapa se indica cual es la aplicación pretendida, el propósito del estudio, las razones para realizar el estudio y el destinatario previsto, es decir, a quien se van a comunicar losresultados [CAPUZ RIZO, Salvador y GOMEZ NAVARRO, Tomas; 2004].

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Producción demateria prima

Transformaciónde la materia p.

Consumo del producto

Desecho oresiduo

Distribucióndel producto



Más concretamente dentro del alcance del estudio se consideran y se describen:

- La unidad funcional: Cuantificación de las salidas funcionales de un sistema del producto.

- El sistema de producto y sus límites: El producto a investigar, la escala geográfica, susfunciones, el horizonte temporal, etc.- Los tipos de impacto y la metodología de evaluación del impacto: Normalmente

impactos medioambientales como emisiones de CO2, SO2, NOx, etc.- Las hipótesis y las limitaciones: Inevitables en todo estudio, se deben definir con total

claridad porque condicionan tanto la validez del estudio, como la aplicación de losdatos obtenidos.

- Los requisitos de los datos: Condicionan la calidad de los datos utilizados como suámbito temporal, su ámbito geográfico, su precisión, la fuente de donde se obtienen,etc.

- El tipo de revisión crítica: Consiste en verificar si el estudio de ACV ha cumplido los

requisitos de la norma (ISO-14040) en cuanto a metodología, obtención y presentaciónde datos. Se debe especificar cuando y quien la realizara.- El tipo y formato del informe final: Se debe indicar el tipo y formato del informe final,

así como sus contenidos (las hipótesis, la metodología utilizada, las conclusiones, etc.).

4.1.2.2. Análisis de inventario.

El análisis de inventario según la ISO 14040 comprende la obtención de datos y los procedimientos de cálculo para cuantificar las entradas y salidas relevantes de un sistema de producto. Esas entradas y salidas normalmente incluirán el uso de recursos (materias primas,agua, energía, etc.), las emisiones al aire, agua y suelo que se produzcan asociadas con el

sistema. Para realizar el inventario hay que definir el ciclo de vida del producto, esto es, producción y transporte de materias primas, producción del producto, su distribución,transporte uso y retiro [CAPUZ RIZO, Salvador y GOMEZ NAVARRO, Tomas; 2004].

A la hora de realizar el inventario es importante definir y considerar cuales son los límites delsistema, es decir, que componentes, materiales, etc., se estudian y cuáles no, que procesos productivos se incluyen y cuáles no, etc. La obtención de los datos de inventario es unaactividad laboriosa, y en ocasiones la exactitud no es posible. Se debe reflejar en elcorrespondiente informe las limitaciones prácticas que se hayan encontrado al realizar elinventario.

Los datos necesarios para un estudio de ACV irán en función del objetivo marcado por elestudio. En ocasiones, es posible recoger estos datos de las instalaciones productivasvinculadas a los procesos unitarios en los límites del sistema.

Las principales categorías para las entradas y salidas que se cuantifican para cada procesounitario enmarcado dentro de los límites del sistema son:

- Entradas de energía, entradas de materia prima, entradas auxiliares, otras entradasfísicas.

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- Productos.- Emisiones atmosféricas, emisiones al agua, emisiones a los suelos y otros aspectos

medioambientales.

Además, en el caso de que se disponga de datos mezclados correspondientes a varios

productos, se deben definir los procedimientos de asignación y los procedimientos de cálculo para separar y asignar cada dato a cada producto. Finalmente, y no obstante todo lo anterior, esimportante tener en cuenta que el análisis de inventario es un proceso iterativo en continuarevisión [CAPUZ RIZO, Salvador y GOMEZ NAVARRO, Tomas; 2004].

4.1.2.3. Evaluación de impactos.

En esta fase se evalúa la importancia de los potenciales impactos ambientales a partir de losresultados del análisis de inventario de ciclo de vida. En este proceso, para cada dato delinventario (emisiones gaseosas, vertidos, etc.), se evalúa el impacto ambiental potencial que se produce y se cuantifica.

Los potenciales impactos o cargas medioambientales más habituales son:

- El efecto invernadero, que puede provocar serios cambios climáticos.- La destrucción de la capa de ozono, causada por la emisión de gases que favorecen la

desaparición del ozono que se encuentra en la estratosfera.- El smog fotoquímico, que en ocasiones produce ozono a nivel de la troposfera,

causando problemas respiratorios.- La acidificación, que puede afectar la fauna en ríos y lagos.- La eutrofización, que perjudica a los cultivos, y en ríos y lagos produce el crecimiento

descontrolado de las algas.

- Los metales pesados, que son altamente tóxicos y bioacumulativos.Dentro de este periodo de evaluación se pueden identificar tres etapas que son la clasificación,la caracterización y la valoración.

La clasificación consiste en asignar los datos de inventario a cada una de las categorías deimpactos que se vayan a considerar. Se ha de identificar el área afectada por el impactomedioambiental. Por ejemplo las emisiones de óxidos de nitrógeno son toxicas, tienen efectoen la acidificación de las aguas y también en su eutrofización por ser un alimento para lasalgas.

La caracterización, que debe cuantificar los impactos ambientales. Para ello se suelen referir aun modelo, de esta forma estos valores pueden compararse entre si posteriormente. Por ejemplo, todas las emisiones clasificadas en la etapa anterior como causantes del efectoinvernadero se miden en Kg. equivalentes de CO2. De esta forma, referidas a este modelocomún, se pueden comparar emisiones de efecto invernadero de productos diferentes, unosemitiendo CH4 y otros emitiendo CO2, por ejemplo [CAPUZ RIZO, Salvador y GOMEZ NAVARRO, Tomas; 2004].

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La valoración integra los resultados medioambientales para cada producto objeto de estudio,de forma que se obtiene un juicio o valoración sobre la calidad medioambiental global del producto. Para ello se suma de forma ponderada los valores obtenidos en la etapa anterior paracada categoría de impacto ambiental. Este valor global ayudara a comparar la calidadmedioambiental de diferentes alternativas de sistemas del producto.

Es de gran importancia destacar, que la estructura científica y metodologica para la evaluaciónde impacto esta, hoy en día, en desarrollo. No existen metodologías generalmente aceptadas para asociar datos del inventario con potenciales impactos ambientales específicos de un modoconsistente y preciso.

4.1.2.4. Interpretación de resultados.

En esta fase se debe realizar un informe de resultados junto con su interpretación. El formatode este informe debe adecuarse a lo indicado en la fase del alcance del estudio ya explicada.Los resultados deben estar reflejados de forma detallada, completa y precisa para el

destinatario.El informe puede quedar en una simple relación de recomendaciones para ayudar a la toma dedecisiones, o puede llegar a seleccionar una alternativa entre varias. También, puedecuestionarse el alcance, naturaleza y rigor del ACV realizado, y proponer una revisión de partes o de la totalidad del mismo [CAPUZ RIZO, Salvador y GOMEZ NAVARRO, Tomas;2004].

El ACV no sigue una metodología fija, no hay una única manera de realizar una evaluación deeste tipo. Al contrario, tiene varias alternativas, y por lo tanto se debe estar familiarizado conlos métodos científicos de investigación y con la evaluación del sentido común de las

cuestiones complejas antes de realizar este tipo de estudio. El método del ACV es de carácter dinámico, y las cuatro etapas en las que se realiza están relacionadas entre ellas, como seesquematiza en la figura siguiente; por lo que a medida que se obtienen resultados, se puedenmodificar o mejorar los datos, las hipótesis, los límites del sistema o los objetivos, lo cualexige el recálculo. Este hecho, más la gran cantidad de datos históricos que se deben poseer para realizar un ACV, demuestra la necesidad de contar con un instrumento informático[IGLESIAS, Daniel H; 2005].

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Fig.2. Estructura del ACV.Fuente: ISO 14040, 1997.

4.1.3. Herramientas informáticas para el ACV.

En los últimos años y basados en la metodología del ACV se han desarrollado numerosos programas para facilitar su cálculo. La mayoría de estos programas incluyen bases de datosque pueden variar en extensión y calidad de dichos datos y por lo tanto en el precio. Las basesde datos de inventarios públicos vienen incorporadas en la mayoría de los programascomerciales [VALLEJO, Antón; 2004].

En ellos se introducen los datos que configuran el inventario para posteriormente realizar loscálculos propios de la fase de inventario, obteniéndose los resultados para las diferentescategorías de impacto elegidas. Algunos de estos programas realizan también análisis desensibilidad e incertidumbre.

Como ejemplos de software presentes en el mercado se pueden citar GaBi (IKP), LCAiT(Chalmers), Simapro (Pre consultants), uno de los más extendidos por su facilidad de manejo,TEAM (ecobilan group), Umberto (IFEU), entre otros. La siguiente tabla, presenta algunas delas herramientas existentes en el mercado actualmente.

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Definición deobjetivos.

Evaluación deimpactos.

Análisis deinventario.

Interpretación.



Tabla 1. Principales herramientas utilizadas en la realización de un ACV.Software Comp

añía País Observaciones Mas información

Gabi Stuttgart

University

GemanyEn contraste sonlas herramientas

clásicas del ACV;incluye además unanálisis económico.

www.gabi-software.com

Simapro Pre-consultants The Netherlands

Compara y analizacomplejos productos

descomponiéndolosen todos susmateriales y procesos.

www.pre.nl

Boustead Boustedconsulting UnitedKingdom

Aplicación

industria química, plástico, acero, etc.

www.bousted-

consulting.co.uk

LCAitChalmers

Industritenik Sweden

Balance de energíay materiales.Aplicación

principal en elsector envases y

productos de papel.

www.ekologik.cit.chalmers.se

Euklid Frauenhofer-institut

Germany Productosindustriales

www.ivv.fhg.de

KCLECO

Paper researchinstitute

Finland Industria papelera. www.kcl.fi/eco/

WISARD PricewaterhouseCoopers

FranceAnálisis del

impacto económicoy ambiental delresiduo sólido

municipal.

www.pwcglobal.com

Umberto Ifeu-Institute GermanyPreparación de

ACV, ecobalancesempresariales.

www.ifeu.de/umberto.htm

TEAM Ecobilan France Muy completo, su base de datosincluye más de 500módulos dediferentes sectores.

www.pwcglobal.com

Fuente: http://www.tdx.cesca.es/TESIS_UPC/AVAILABLE/TDX-0420104-100039//04CAPITOL3.pdf.

14



4.1.4. Aplicaciones del ACV.

El valor real del ACV, es la articulación entre el criterio ambiental a través de todo el ciclo devida y las estrategias de una empresa, junto con la planificación para alcanzar beneficioscomerciales. El ACV puede proveer a una empresa valiosa información interna en el caso de

evaluar un sistema productivo sobre la eficiencia del uso de los recursos y manejo dedesperdicios, etc.; aunque no es apropiado por ejemplo, si se quieren analizar lasimplicaciones sobre el cliente acerca de efectos tóxicos sobre la salud. El ACV, puede ayudar a la empresa a ganar ventajas competitivas a través del ahorro de costos, incrementar ganancias y mejorar la imagen (de la empresa o de un producto determinado) [IGLESIAS,Daniel H; 2005].

En la siguiente tabla, se resumen las principales aplicaciones del ACV:

Tabla 2. Aplicaciones del ACV .APLICACIONES DEL ACV:

- Mejoramiento y desarrollo de productos (diseño).- Comparación de productos.- Ecoetiquetado.- Conocer indicadores de impacto ambiental.- Planeamiento estratégico.- Educación y comunicación.- Prevenir polución.- Evaluar y reducir riesgos potenciales.- Evaluar y mejorar programas ambientales.- Desarrollo de políticas y regulaciones.- Desarrollo de estrategias de mercadeo.

Fuente: http://www.eumed.net/ce/.

4.1.5. Fortalezas y debilidades del ACV.

Normalmente, el ACV no tiene en cuenta aspectos sociales o económicos de un producto,generalmente la información elaborada en un estudio de ACV debe ser usada como parte deun proceso de decisión más integrado (Comparación de resultados de diferentes estudios deACV solamente pueden ser hechos cuando los supuestos y el contexto de cada estudio soniguales. ISO, 1997). De acuerdo con Baumann (1998) el ACV ha sido muy útil paracomprender situaciones complejas, que reflejan los problemas del mundo real. Actualmente,algunos trabajos ya integran al ACV el análisis económico (Análisis de costos del ciclo de

vida) [IGLESIAS, Daniel H; 2005].

El ACV es la única herramienta de manejo ambiental que incluye todos los pasos del ciclo devida de un producto o servicio. En consecuencia es un valioso complemento de otros métodosen la industria, tal como el concepto de producción más “limpia” (Cleaner production) queenfoca su análisis en el desempeño del lugar de producción.

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Actualmente algunos autores abogan por el “análisis de efectos estresantes del ciclo de vida”(Life cycle stressor effects assesment, LCSEA), el cual clama por la integración del ACV conotras técnicas de análisis ambiental (SETAC, 1997). Pero solamente el ACV calcula elimpacto potencial ambiental de un sistema de producción. El propósito del concepto deLCSEA es tener en cuenta el destino de las emisiones, incluida la susceptibilidad del área local

a las sustancias emitidas (por Ej. la emisión ácida en un área ya sensitiva, debe ser consideradamás seria que la misma emisión en un área menos sensitiva a la acidificación) [IGLESIAS,Daniel H; 2005].

Otros profesionales del ACV abogan por métodos más simplificados, que lo hagan menoscostoso en tiempo y dinero (Christiansen et al., 1997) pero esto solo será alcanzado cuandohaya más datos genéricos disponibles en las bases de datos y si pueden ser formuladoscriterios de corte relevantes para todo lo relacionado con ese tópico. No obstante, existesiempre un riesgo de perder información ambiental importante cuando se simplifica[IGLESIAS, Daniel H; 2005].

Tabla 3. Fortalezas y debilidades del ACV.FORTALEZAS DEL ACV DEBILIDADES DEL ACV

- Enfoque conceptual holistico, sistémico.- Articulación entre el criterio ambiental através de todo el ciclo de vida y lasestrategias de la empresa para alcanzar beneficios comerciales.- Esta incorporado a las normas ISO 14000(14040-14043).

- Enfoque holistico.- Límites prácticos en su aplicación: insumemucho tiempo (inventario), que conlleva amayores costos y difícil interpretación derelacionar los inventarios a análisis deimpactos.

Fuente: http://www.eumed.net/ce/.

A pesar de su utilidad conceptual algunos autores manifiestan límites prácticos de laaplicación del ACV, ya que presenta dificultades en su aplicación al realizar detalladosinventarios, relacionar esos inventarios a un análisis de impacto y también trasladar losresultados a acciones apropiadas. El ACV consume mucho tiempo y dinero además de ser complejo. Pero esto puede variar sustancialmente de acuerdo con el tipo de producto y esdifícil estimar el costo del estudio; lo que encarece el costo es el tiempo de realización delestudio.

La elaboración y disponibilidad de bases de datos públicas ha reducido considerablementeestos costos y tiempos, pero estas bases de datos presentan a veces problemas de consistenciay credibilidad, no están homologadas y existe variabilidad geográfica (Por Ej. en loagroalimentario). El uso del ACV cae a lo largo de un amplio espectro, desde el estudiocompleto convencional (espacial y temporal, que en la práctica muchas veces no se realiza por la falta de información o por el tremendo esfuerzo de tiempo y dinero que requiere) hasta unenfoque informal con la filosofía del ACV, con varias alternativas en el medio (Ver figura).

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Enfoques del ACV

Calidad y cantidad de datos

c o s t o y t i e m

Fig. 3. Enfoques del ACV.Fuente: http://www.eumed.net/ce/.

4.2. Conceptos básicos sobre el bioetanol.

El alcohol etílico o bioetanol (CH3-CH2-OH) es el más común de los alcoholes y secaracteriza por ser un compuesto liquido, incoloro volátil, inflámame y soluble en agua.

El etanol puede utilizarse solo, como combustible para los automóviles o como añadido a lagasolina en cantidades variables para reducir el consumo de derivados del petróleo. Elcombustible resultante se conoce como gasohol (en algunos países, "alconafta"). Dos mezclas

comunes son E10 y E85 que contienen el etanol al 10% y al 85%, respectivamente.

El etanol también se utiliza, y cada vez más, como añadido para oxigenar la gasolina estándar,como reemplazo para el metil terbutil éter . Este último es responsable de una considerablecontaminación del suelo y del agua subterránea.

El etanol que proviene de los campos de cosechas ( bioetanol) se perfila como un recursoenergético potencialmente sostenible que puede ofrecer ventajas medioambientales yeconómicas a largo plazo en contraposición a los combustibles fósiles. Se obtiene fácilmentedel azúcar o del almidón en cosechas de maíz y caña de azúcar, por ejemplo. Sin embargo, losactuales métodos de producción de bioetanol utilizan una cantidad significativa de energía

comparada al valor de la energía del combustible producido. Por esta razón, no es factiblesustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles por bioetanol.

4.2.1. Fuentes y procesos de obtención.

Desde la antigüedad se obtiene el etanol por fermentación anaeróbica de azúcares conlevadura en solución acuosa y posterior destilación. La aplicación principal tradicional ha sidola producción de bebidas alcohólicas. Hoy en día se utilizan tres tipos de materias primas para

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Filosofía deacv.

Matriz.

Simplificado.

Convencional.

http://es.wikipedia.org/wiki/Etanol

http://es.wikipedia.org/wiki/Gasolina

http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gasohol&action=edit

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=E10&action=edit


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Metil_tert-butil_%C3%A9ter&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_del_suelo

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1nea

http://es.wikipedia.org/wiki/Bioetanol

http://es.wikipedia.org/wiki/Sostenible

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustibles_f%C3%B3siles

http://es.wikipedia.org/wiki/Az%C3%BAcar

http://es.wikipedia.org/wiki/Almid%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Ma%C3%ADz

http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%B1a_de_az%C3%BAcar

http://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Anaer%C3%B3bico


http://es.wikipedia.org/wiki/Levadura

http://es.wikipedia.org/wiki/Soluci%C3%B3n_acuosa

http://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Bebidas_alcoh%C3%B3licas

http://es.wikipedia.org/wiki/Etanol

http://es.wikipedia.org/wiki/Gasolina

http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gasohol&action=edit



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Metil_tert-butil_%C3%A9ter&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_del_suelo

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1nea

http://es.wikipedia.org/wiki/Bioetanol

http://es.wikipedia.org/wiki/Sostenible

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustibles_f%C3%B3siles


http://es.wikipedia.org/wiki/Almid%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Ma%C3%ADz

http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%B1a_de_az%C3%BAcar

http://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Anaer%C3%B3bico


http://es.wikipedia.org/wiki/Levadura

http://es.wikipedia.org/wiki/Soluci%C3%B3n_acuosa

http://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Bebidas_alcoh%C3%B3licas



la producción a gran escala de etanol de origen biológico (bioetanol), pero para este caso noscentraremos en el etanol obtenido a partir de la caña de azúcar.

4.2.1.1. Fermentación.

La fermentación de los azúcares es llevada a cabo por microorganismos (levaduras o bacterias) y produce etanol así como grandes cantidades de CO2. Además produce otroscompuestos oxigenados indeseables como el metanol, alcoholes superiores, ácidos yaldehídos. Típicamente la fermentación requiere unas 48 horas [WIKIPEDIAENCICLOPEDIA; 2006].

4.2.1.2. Purificación.

El método más antiguo para separar el etanol del agua es la destilación simple, pero la purezaestá limitada a un 95-96% debido a la formación de un aceótropo de agua-etanol de bajo punto

de ebullición. En el transcurso de la destilación hay que desechar la primera fracción quecontiene principalmente metanol, formado en reacciones secundarias. Aún hoy, éste es elúnico método admitido para obtener etanol para el consumo humano.

Para poder utilizar el etanol como combustible mezclándolo con gasolina, hay que eliminar elagua hasta alcanzar una pureza del 99,5 al 99,9%. El valor exacto depende de la temperatura,que determina cuándo ocurre la separación entre las fases agua e hidrocarburos.

Para obtener etanol libre de agua se aplica la destilación aceotrópica en una mezcla con benceno o ciclohexano. De estas mezclas se destila a temperaturas más bajas el aceótropo,formado por el disolvente auxiliar con el agua, mientras que el etanol se queda retenido. Otro

método de purificación muy utilizado actualmente es la adsorción física mediante tamices moleculares.

A escala de laboratorio también se pueden utilizar desecantes como el magnesio, quereacciona con el agua formando hidrógeno y óxido de magnesio [WIKIPEDIAENCICLOPEDIA].

El proceso completo de obtención del bioetanol en el que se centra el estudio, se presenta enlas siguientes dos graficas, y la descripción más detallada de cada uno de los subprocesosmostrados se encuentra más adelante:

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http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono


http://es.wikipedia.org/wiki/Metanol

http://es.wikipedia.org/wiki/Aze%C3%B3tropo


http://es.wikipedia.org/wiki/Benceno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclohexano

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Adsorci%C3%B3n_f%C3%ADsica&action=edit

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tamiz_molecular&action=edit


http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%93xido_de_magnesio&action=edit



http://es.wikipedia.org/wiki/Aze%C3%B3tropo


http://es.wikipedia.org/wiki/Benceno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclohexano

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Adsorci%C3%B3n_f%C3%ADsica&action=edit



http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%93xido_de_magnesio&action=edit



Figura 4. Obtención de la miel b, materia prima del bioetanolFuente: http://www.manuelita.com.co

Figura 4A. Obtención del bioetanolFuente: http://www.manuelita.com.co

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4.2.2. Usos generales del Etanol.

Su aplicación más importante es en el área de los combustibles, no obstante, se puede utilizar en otras actividades industriales.

Es un componente fundamental de las bebidas alcohólicas, se utiliza también como disolvente,limpiador, en la fabricación de acetaldehído, perfumes, pinturas, barnices y explosivos, ycomo intermedio en síntesis orgánica de diferentes compuestos (acido acético, éter, butadieno,etc.). Debido a que la molécula de etanol contiene oxigeno, es que ocurre una combustión mascompleta en el motor del vehículo, resultando esto en menores emisiones toxicas a laatmósfera.

El etanol posee también interés para la radioastronomía, ya que ha sido una de las primerasmoléculas detectadas en el espacio interestelar. Se calcula que el contenido de etanol de lanube galáctica W3 bastaría para dar de beber abundantemente a toda la población de la tierrahasta que el sol se consuma.

Además de su consumo como bebida, el etanol cuenta con numerosas aplicaciones tales comosu uso desinfectante, o también, su uso como disolvente de muchos compuestos orgánicosinsolubles en agua.

El etanol es el desinfectante de uso tópico mas conocido y universalmente aplicado,especialmente para desinfección de la piel. Se emplea a diferentes concentraciones en agua. Es poco eficaz frente a ciertos tipos de virus y la mayoría de esporas.

Por otra parte, estudios conducidos en México indican que el etanol funciona como insumoagroindustrial (como alcohol anhidro) dentro de los siguientes procesos: esteres, cadenas de

compuestos orgánicos, detergentes, pinturas, cosméticos, aerosoles, jabones, perfumería,medicina, mezcla de solventes, alimentos y otros. Ante la falta de oferta de alcohol anhidro encantidad suficiente para satisfacer la demanda potencial, algunas industrias mexicanas hanoptado por instalar pequeñas columnas deshidratadoras o importar el producto [POSADAS,Juan Carlos; 2008].

4.2.3. Mezclas combustibles con etanol.

Generalmente, cuanto mayor es el contenido de etanol en una mezcla de gasohol, más baja essu conveniencia para los motores corrientes de automóvil. El etanol puro reacciona o sedisuelve con ciertos materiales de goma y plásticos y no debe utilizarse en motores sinmodificar. Además, el etanol puro tiene un octanaje mucho más alto (116 AKI, 129 RON) quela gasolina común (86/87 AKI, 91/92 RON), requiriendo por tanto cambiar el cociente de compresión o la sincronización de la chispa para obtener el rendimiento máximo. Cambiar uncoche que utilice gasolina pura como combustible a un coche que utilice etanol puro comocombustible, necesita carburadores y cabales más grandes (un aumento de área de cerca del30-40%). (El metanol requiere un aumento uniforme más grande de área, aproximadamente50% más grande.) Los motores de etanol también necesitan un sistema de arranque en frío para asegurar la suficiente vaporización con temperaturas por debajo de 13°C (55°F) paramaximizar la combustión y reducir al mínimo la no combustión de etanol no vaporizado. Sin

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http://es.wikipedia.org/wiki/Goma

http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico

http://es.wikipedia.org/wiki/Octanaje

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=AKI&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/RON

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cociente_de_compresi%C3%B3n&action=edit


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sincronizaci%C3%B3n_de_la_chispa&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Carburador

http://es.wikipedia.org/wiki/Cabal

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Arranque_en_fr%C3%ADo&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Goma

http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico

http://es.wikipedia.org/wiki/Octanaje

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=AKI&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/RON



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sincronizaci%C3%B3n_de_la_chispa&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Carburador

http://es.wikipedia.org/wiki/Cabal

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Arranque_en_fr%C3%ADo&action=edit



embargo, una mezcla de gasolinas con un 10 a un 30% de etanol, no necesita en generalninguna modificación del motor. La mayoría de coches modernos pueden funcionar con estasmezclas sin ningún problema [POSADAS, Juan Carlos; 2008].

El gasohol E10, la variante más común, se ha introducido por toda Dinamarca, y en 1989,

Brasil produjo 12 mil millones litros de etanol para combustible a partir de la caña de azúcar,que fue utilizado para mover 9.2 millones de coches. También suele estar disponible en elmedio-Oeste de Estados Unidos y es el único tipo de gasolina que puede ser vendida en elestado de Minnesota. Las mezclas similares incluyen el E5 y el E7. Estas concentraciones songeneralmente seguras para los últimos motores de automóvil, sin modificar, y algunas regionesy municipios asignan por mandato los límites en la cantidad de etanol en los combustiblesvendidos. Un método para medir la cantidad de combustibles alternativos en EE.UU. esmediante “galones equivalentes de gasolina” (GEG), en España se suelen utilizar las toneladas equivalentes de petróleo(tep). En 2002, EE.UU. utilizaron como combustible una cantidad deetanol igual a 137 petajulios (PJ), la energía de 1,13 mil millones galones de EE.UU. (ó4.280.000 m³) de gasolina, lo que representa menos del 1% del total de combustible usado ese

año [POSADAS, Juan Carlos; 2008].El término "E85" se utiliza para la mezcla de un 15% de gasolina (por volumen) y de un 85%de etanol. Esta mezcla tiene un octanaje de cerca del 105. Lo cual es sensiblemente más bajoque el etanol puro, pero mucho mayor que el de la gasolina normal. La adición de una pequeñacantidad de gasolina ayuda a un motor convencional a arrancar al estar el motor (y elcombustible) frío. El E85 no contiene siempre exactamente un 85% de etanol. En invierno,especialmente en climas más fríos (se entiende que más fríos que España, Colombia, Brasil,etc.), se agrega una mayor proporción de gasolina (para facilitar el arranque en frío). Normalmente el E85 ha tenido un coste similar a la gasolina, pero con las grandes subidas del precio del petróleo de 2005 ha llegado a ser común ver E85 vendido hasta 0,15€ menos por

litro que la gasolina, haciéndolo altamente atractivo al pequeño pero creciente número deusuarios con coches capaces de quemarlo [WIKIPEDIA ENCICLOPEDIA; 2006].

Desde que apareció el modelo de 1999, va en aumento el número de vehículos en el mundoque se fabrican con motores que pueden funcionar con cualquier gasolina a partir del etanol dela 0% hasta el etanol del 85% sin modificación. Muchos coches comerciales ligeros (una claseque contiene monovolúmenes, todoterrenos y furgonetas) se diseñan como vehículos flexibles para utilizar varias combinaciones de combustible, pues pueden detectar automáticamente eltipo de combustible y cambiar el comportamiento del motor, principalmente la sincronizaciónde la ignición y la relación de compresión para compensar los diversos octanajes delcombustible en los cilindros del motor [POSADAS, Juan Carlos; 2008].

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http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Toneladas_equivalentes_de_petr%C3%B3leo&action=edit


http://es.wikipedia.org/wiki/Gal%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Invierno

http://es.wikipedia.org/wiki/Monovolumen

http://es.wikipedia.org/wiki/Todoterreno

http://es.wikipedia.org/wiki/Furgoneta

http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro_(motor)





http://es.wikipedia.org/wiki/Gal%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Invierno

http://es.wikipedia.org/wiki/Monovolumen

http://es.wikipedia.org/wiki/Todoterreno

http://es.wikipedia.org/wiki/Furgoneta

http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro_(motor)



5. METODOLOGIA

La metodología empleada en este proyecto se hizo en base a la recomendada para cualquier ACV por las normas ISO-14040 (ver numeral 5.2), y consto de las siguientes etapas:

5.1. Definición de objetivos y alcance.

Con el propósito de definir con claridad el objetivo y el alcance del estudio de análisis delciclo de vida para el bioetanol, se analizo primero que territorios dentro del Valle del Caucadan lugar al cumplimiento de todas las etapas del ciclo de vida para este producto y seestablecieron los límites geográficos de la investigación junto a los posibles destinatarioscomo los ingenios o las industrias productoras del combustible dentro de dicha zona. También,se definió una unidad funcional para el estudio después de analizar las diferentes salidasfuncionales de los sistemas del producto dentro de la zona de estudio, y se fijaron los tipos deimpactos ambientales a evaluar tomando como referencia los análisis del ciclo de vida sobre

este mismo biocombustible realizados en territorios de características medioambientalessimilares a las del Valle del Cauca, como es el caso de las investigaciones realizadas en Brasil.

5.1.1. Objetivo del Estudio.

Dentro del marco de este análisis del ciclo de vida, la primera y única fase está dedicada a larealización de un ACV para el bioetanol obtenido a partir de la caña de azúcar con el fin demedir los impactos ambientales de este combustible en cuanto a potenciales de desgasteabiótico, calentamiento global, desgaste de ozono, toxicidad humana, ecotoxicidad acuática,ecotoxicidad terrestre, oxidación fotoquímica, acidificación y eutrofización.

El motivo de la elección del bioetanol proveniente de la caña de azúcar se debe a la razónfundamental de que en Colombia todas las plantas para la producción de bioetanol usan cañade azúcar como materia prima. Se considerara el bioetanol en uso, en una mezcla directa conla gasolina en proporción del 10% bioetanol, 90% gasolina, lo que técnicamente se conocecomo E10. El horizonte temporal de este escenario será el año 2009.

Por lo tanto, el objetivo de este estudio es:

- Evaluar y cuantificar los impactos medioambientales del etanol obtenido a partir de

la caña de azúcar a lo largo de todo su ciclo de vida.

El estudio de este ACV se realizara según la metodología normalizada de Análisis de Ciclo de

Vida siguiendo para ello la serie de normas internacionales UNE-EN-ISO 14040-43.

La audiencia esperada para este ACV está conformada en principio por la academia engeneral, y por todos aquellos encargados de la producción y comercialización del bioetanol enColombia como los diferentes ingenios.

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Los resultados de este estudio sirven y servirán en cierta medida como herramienta para latoma informada de decisiones por parte de los productores y comercializadores del bioetanolen Colombia en relación a las distintas políticas y medidas relacionadas con la promoción delos combustibles alternativos al transporte.

5.1.2. Alcance del EstudioEl uso final del combustible influye en gran medida en la definición de este ciclo de vida. Es por ello, que se hizo énfasis en el uso del bioetanol para el transporte de pasajeros enautomóviles, que es el uso principal de este combustible en la actualidad del país.

5.1.2.1. Unidad Funcional.

La producción de bioetanol en Colombia es en promedio 1.175.000 litros/dia tal y como se puede apreciar en la siguiente tabla:

Tabla 4. Capacidad de Producción Bioetanol Ingenios en Colombia No INGENIO AREA

CULTIVAD

A

PRODUCCIO

N DE

BIOETANOL

Ha Litros/dia

1 Incauca 36 158 300 000

2 Providencia 23 314 250 0003 Manuelita 23 195 250 0004 Rio Paila 20 720 15 0005 Central Castilla 18 770 0

6 La cabaña 16 533 07 Mayagüez 13 308 150 0008 Pichichi 12 688 09 Risaralda 12 147 150 00010 San Carlos 7 472 011 Carmelita 7 037 012 Central Tumaco 3 681 013 María Luisa 2 541 014 Sicarare ? 60 000

TOTAL 197 565 1´175.000

Fuente: Cenicaña 2006.

Nota: La producción de bioetanol por hectárea cultivada de caña es aproximadamente de6.800 litros [CEPAL, 2008], y fue este el valor a utilizar para los cálculos correspondientesen cuanto a la unidad funcional del estudio se refiere.

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La unidad funcional es una medida del comportamiento de las salidas funcionales de unsistema y su propósito es proporcionar una referencia para las entradas y salidas del mismo.Para este caso particular de ACV, la unidad funcional seleccionada es Un Galón (3,785

Litros) de Bioetanol anhidro puro.

5.1.2.2. Sistema bajo estudioEl sistema bajo estudio comprende básicamente toda la cadena productiva para la obtención yel uso del bioetanol, comenzando desde el cultivo de la materia prima de este, el cual es lacaña de azúcar. De forma resumida, dicho estudio estará divido en tres procesos principales(ver figura 4), los cuales a su vez, estarán subdivididos por diferentes subprocesos que severán más adelante en detalle.

FIGURA 1. SISTEMA BAJO ESTUDIO

Fig. 5. Sistema bajo estudio.Fuente: El Autor.

5.1.2.2.1. Cultivo.

El cultivo, consiste en el desarrollo de las labores agrícolas necesarias para permitir lafructificación de las plantas de caña, y se consideraran en este, etapas tales como adecuaciónde tierras, preparación del suelo, siembra, control de malezas, riego, aplicación de fertilizante,aplicación de madurante, corte y cosecha, alce y transporte a fabrica.

Adecuación de tierras.

La adecuación de tierras es una de las labores más importantes en el cultivo de la caña deazúcar, pues con ella es posible suministrar agua para riego y drenar los excesos de esta en elsuelo, mejorar la eficiencia del riego, de los equipos y del personal involucrado en la laboresde campo, incrementar la productividad del cultivo y acondicionar las vías para el transporte

rápido y seguro de la caña hasta la fabrica [CENICAÑA; 1995].

Las emisiones principales que ocurren durante esta etapa se dan hacia el aire por el uso demaquinaria agrícola dentro de actividades como limpieza de terrenos, descepada, rastrillada posdescepada, nivelación con bulldozer, nivelación con traíllas, nivelación conmarconivelador, limpieza y desbarre de canales, y construcción de canales (ver anexo 1).

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CULTIVO FABRICA USO FINAL



Preparación del Suelo.

La preparación del suelo consiste en ejecutar las operaciones de campo necesarias para proporcionar un ambiente apropiado para la óptima germinación de la semilla y el buendesarrollo del cultivo. La semilla de caña requiere para su germinación una relación definida

suelo-aire-agua. De la misma manera, el desarrollo del cultivo requiere de condicionesadecuadas de disponibilidad de agua, aireación, drenaje y nutrimentos [CENICAÑA; 1995].

Principalmente, las actividades de preparación del terreno dentro de nuestra región de estudioson el subsolado, el arado, la rastrillada y la surcada (ver emisiones en el anexo 2).

Subsolado: Esta labor consiste en fracturar el suelo hasta una profundidad de 60 centímetros,con el fin de destruir las capas compactadas o impermeables y, de esta manera, mejorar laestructura y facilitar el movimiento del aire y el agua.

Los implementos más utilizados para esta labor son los subsoladores rectos y los curvos que

tienen mayor eficiencia y constan de 3 o 5 vástagos subsoladores de 60cm de longitud,separados de 0,75 a 1,5 m y dispuestos en la barra porta-herramientas del tractor de oruga de potencia 150HP que es equipo que se utiliza para esta labor con un rendimiento de 4,5horas/Ha.

Arada: Esta labor se realiza generalmente después del segundo pase del subsolado. Tienecomo objetivo fracturar y voltear el suelo hasta una profundidad entre 30 y 40 cm, con el finde favorecer la distribución de los agregados.

Los implementos para esta labor son rastro-arados, con dimensiones similares a los que seemplean para la descepada, que se acoplan a tractores de oruga de 150 a 165 HP. Elrendimiento de esta labor es de 3,5 Horas/Ha.

Rastrillada: Tiene como finalidad destruir los terrones grandes resultantes en las labores antesdescritas y garantizar, de esta manera, el buen contacto entre la semilla y el suelo. Comoimplementos para esta actividad se utilizan comúnmente rastrillos de tiro con un numero dediscos entre 20 y 92 y un diámetro entre 24 y 26 pulgadas, operados con tractores de oruga de150 HP, con un rendimiento de 1 horas/Ha.

Surcada: Consiste en hacer surcos o camas donde se coloca la semilla o material vegetativode siembra. Se hace con tractores enllantados de 120 a 150 HP y doble tracción para asegurar la uniformidad. El rendimiento en esta labor es de 3 horas/Ha.

Siembra

En el Valle Geográfico del Rio Cauca, el sistema de siembra más común es el manual y serealiza de la siguiente manera:

- Primero se hace un bandereo o colocación de banderolas cada 10 o 12 metros en formade hileras a lo largo de los surcos.

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- Posteriormente, los esquejes o semillas se colocan en el fondo del surco y sedistribuyen de manera uniforme quedando generalmente traslapados en longitudvariable según la distancia de bandereo.

- Finalmente, se cubre el material con una capa de suelo de 5 cm de tierra.

Los esquejes sembrados son traídos de semillero, y los procesos para la obtención y eltransporte de este no son tenidos en cuenta dentro de este ACV, por lo que se estima comonula la emisión al medio ambiente en el proceso de siembra.

Control de Malezas

En la actualidad existen varios herbicidas químicos que se utilizan con éxito en el cultivo decaña. El uso de estos productos hace parte de las labores normales del cultivo en la mayoría delos ingenios del Valle geográfico del Rio cauca [CENICAÑA; 1995].

Los métodos de control de malezas y las dosis de herbicidas varían en los diferentes ingeniosazucareros del valle geográfico del Rio Cauca [CENICAÑA]. En la Bibliografía estudiada secuenta con datos para tres ingenios diferentes sin especificar cuáles; Los herbicidas utilizadosson similares y a criterio propio se selecciono una de las dosificaciones utilizada por uno detales ingenios, y es la siguiente:

Tabla 5. Herbicidas Utilizados en el Cultivo de Caña de Azúcar Aplicación Dosis (/ha) Posemergente

(1)Ametrina.Diuron polvo2.4-D.A. (6).Surfactante.

(2) Ametrina.Diuron polvo.Tordon.Surfactante

(3) Ametrina.Diuron polvo.Ally.Surfactante.

2.5 lt.1.5 Kg.1.5 lt.0.2 lt.

2.5 lt.1.5 Kg.1.5 lt.0.2 lt

2.5 lt.1.5 Kg.15 lt.0.2 lt

Fuente: Cenicaña, 1995.

Riego

El cultivo de la caña de azúcar encuentra su zona óptima de adaptación donde la lluvia oscilaentre 1500 y 2000 milímetros por año, bien distribuidos. En zonas de precipitación por debajode los 1500 mm se necesita riego suplementario. Cuando sea necesario aplicar riegos, estos se

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deben realizar cada 15 días en épocas de sequia. El cultivo debe recibir un número aproximadode 10 riegos para variedades de 18 meses y cuatro a cinco riegos para variedades de 12 a 14meses. No se debe aplicar riego 3 meses antes de la cosecha [SANCHEZ Y NARANJO;1968].

En el Valle del Cauca el 95% de las tierras cultivadas con caña de azúcar recibe riegosuplementario y se estima que para producir una tonelada de caña de azúcar se requieren 17 deagua [AUPEC; 1997].

Aplicación de Fertilizante

Para la fertilización del cultivo es necesario aplicar fosforo (P) en el fondo del surco antes dela siembra y taparlo con una pequeña capa de tierra. El nitrógeno y el Potasio se puede aplicar en dos fracciones, siendo ellas la mitad a los 30 días de sembrada y la otra mitad a los 60 o 70días [CENICAÑA; 1995].

El P, es absorbido por las plantas en forma de H2PO4- y en menor proporción como HPO4

=. Enlas condiciones edáficas del valle geográfico del Rio Cauca, la dosis de P que se recomiendaaplicar, varía entre o y 22kg/ha (1 Kg de P = 2.29 Kg de P2O5). En términos generales, seconsidera que en los suelos con contenidos altos de Fosforo disponible (> 10 mg/Kg) no se justifica la aplicación de este nutrimento [CENICAÑA; 1995].

Las fuentes comerciales de Fosforo más utilizadas son el superfosfato triple (20% de P y 14%de Ca), el fosfato diamonico o DAP (20% de P y 18% de N) y la roca fosfórica (9.6% de P y28% de Ca). Esta última se aplica principalmente en suelos fuertemente ácidos del norte y delsur de esta zona azucarera. También se utilizan la cachaza y la “cenichaza”, dos fuentesorgánicas, que contienen además otros elementos mayores y menores [CENICAÑA; 1995].

El nitrógeno es adsorbido por las plantas en forma de NO-3 y NH+4. Aunque la aplicación deeste nutriente está relacionado directamente con el porcentaje de materia orgánica en el suelo,el drenaje del mismo y el nivel freático, generalmente se recomienda aplicar dosis entre 40 y140 Kg/ha. Las fuentes de Nitrógeno más utilizadas son la urea (46% de N), el sulfato deamonio (21% de N), el amoniaco anhidro (82% de N) y el fosfato diamonico o DAP (18% de N y 20% de P) [CENICAÑA; 1995].

El Potasio es adsorbido por las plantas en su forma más elemental (K +). Se considera que lacantidad de K que es necesario aplicar por hectárea varía entre 0 y 83 Kg (1 Kg de K = 1.2 kgde K2O), dependiendo de la respuesta diferencial de las variedades en producción de caña y enrendimiento [CENICAÑA; 1995].

El Cloruro de potasio (KCl) y el sulfato de potasio (K2SO4) son las fuentes comerciales de potasio más conocidas, sin embargo, la primera es de uso casi generalizado en los ingeniosazucareros [CENICAÑA; 1995].

(Nota: Los datos tenidos en cuenta para este proceso de pertenecen al cultivo en plantilla yaque es este el implementado en grandes áreas; además solo se tuvieron en cuenta los

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nutrimentos primarios ya que los secundarios en muchos casos para los suelos del valle geográfico del Rio Cauca no se justifican).

Aplicación de Madurante

Cuando las condiciones naturales no son favorables para la maduración de la caña de azúcar,es posible introducirla aplicando productos químicos conocidos como madurantes[CENICAÑA; 1995].

En el Valle Geográfico del Rio Cauca, el madurante conocido comercialmente con el nombrede Roundup es el más utilizado debido a que presenta buenos resultados en términos deefectividad, persistencia de su actividad y economía [CENICAÑA; 1995].

El ingrediente activo de dicho madurante es el Glifosato N (Fosfonometil) Glicina, y seaplican entre 0,75 y 1,5 lt/ha del producto comercial [CENICAÑA; 1995].

Se dice que dicho compuesto no es volátil y no produce vapores que puedan afectar plantas próximas; además, la molécula de glifosato se conforma como un catión en este caso, y debidoa sus cargas positivas se fija fuertemente en las partículas coloidales cargadas negativamente por lo que su lixiviación es nula. Simultáneamente, ocurre un proceso de degradación por parte de microorganismos que descomponen dicho ingrediente activo en compuestos naturalessimples como agua, CO2, N, y P. se considera que el “Roundup” se biodegrada totalmente alos 90 dias después de haber entrado en contacto con el suelo [CENICAÑA; 1995].

Corte y Cosecha

Cuando la plantación ha alcanzado su total desarrollo y el cañicultor decide cosecharla, procede a quemarla haciendo fuegos en el sentido contrario al viento para evitar que las llamas perjudiquen a las poblaciones vecinas [CENICAÑA; 1995].

El rendimiento promedio de caña de azúcar por hectárea cultivada para los ingeniosazucareros colombianos en el año 2003 fue de 123 toneladas, rendimiento superior al que sereporta para diferentes países y para el promedio mundial (65.29 ton/Ha) [CENICAÑA; 1995].Sin embargo el rendimiento promedio de caña en Colombia es de 84.1 ton/Ha [FAO], cifrainferior a la de los ingenios, ya que se incluye tanto la caña tecnificada como la tradicional demenor rendimiento. En Colombia, el corte de la caña se realiza en promedio cada 13 mesesdurante cuatro cosechas [CARDONA ET AL; 2007].

Las emisiones atmosféricas producidas en la quema ya mencionada son en promedio de 76

Kg/Ha de partículas PM10, 822 Kg/Ha de CO, y 121 Kg/Ha de Hidrocarburos [MOLINA;1998].

Alce

Solo se puede decir de este proceso que en algunos ingenios se realiza por medio demaquinarias y en otros de forma manual, donde posteriormente con el fin de reducir losresiduos se realizan quemas de estos tres días después de la cosecha [CENICAÑA; 1995].

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Suponiendo para este estudio un alce manual, y considerando la quema de residuos, lasemisiones atmosféricas son de 44 Kg/Ha de partículas PM10, 496 Kg/Ha de CO, y 70 deHidrocarburos [MOLINA; 1998].

Transporte a Fábrica

Mesa Orama y Gonzales Penichet (2003), estimaron que el consumo promedio de combustible para el transporte de la caña desde el campo hasta la fábrica es de 6 kg de petróleo equivalente por tonelada de caña. Si la composición del petróleo equivalente es 85,7% de C, 10,5% de H,0,92% de O, 2,8% de S en peso, se obtiene como formula empírica de este la siguiente.

- C7,15H10,5O0,06S0,09

Por lo tanto, se puede escribir la ecuación siguiente para la reacción de combustión:

- C7,15H10,5O0,06S0,09 + 9,91 O2 = 7,15 CO2 + 5,25 H2O + 0,09 SO3

A partir de estequiometria de la ecuación anterior, hay un aporte de CO 2 al medio de 3,15 kg por Kg de petróleo y un consumo de O2 de 3,17 Kg por Kg de petróleo. Dado que setransportan 597 toneladas de caña al día, el aporte de CO 2 es de 11,28 toneladas por día y elconsumo de O2 es de 11,35 toneladas por día.

5.1.2.2.2. Fabrica

La fábrica comprende todo lo relacionado al tratamiento que se le realiza a la caña de azúcar para obtener el bioetanol, y los procesos que abarca son la preparación y la molienda, laclarificación del jugo, la evaporación del jugo y la clarificación del jarabe, cristalización ycentrifugación, fermentación, destilación, deshidratación y despacho del bioetanol a puntos de

distribución.

Preparación y Molienda.

La preparación se realiza para transformar la caña en un material más homogéneo y con mayor densidad, a fin de favorecer la alimentación continua y uniforme de los molinos, facilitar laextracción del jugo y reducir las pérdidas de sacarosa en el bagazo [CENICAÑA; 2006].

Las estaciones de preparación en los ingenios colombianos están constituidas por diferentes

combinaciones de picadoras, niveladoras y desfibradoras que operan en línea. El grado de preparación depende entre otros de la cantidad de energía cinética que se entrega a la caña lacual está asociada con la velocidad tangencial y el número de elementos que la golpean(cuchillas, martillos), y la mayor o menor posibilidad de que todo el colchón de caña resulteimpactado [CENICAÑA; 2006].

La caña preparada es sometida a un proceso de extracción, pasando por un tándem de 6molinos. El resultado de la extracción de los molinos se llama jugo diluido, el cual es pesado

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para efectos de control de fábrica. El jugo se descarga en el tanque de Jugo encalado y se leagrega Lechada de Cal para evitar el proceso de Inversión (Transformación de Sacarosa aGlucosa y Fructosa); [INGENIO CASTILLA; 2007].

Clarificación de Jugo.

Para acelerar la reacción coagulante de la cal, se eleva la temperatura del jugo encalado de30°C a 105°C. Este calentamiento también pasteuriza el jugo, eliminando losmicroorganismos presentes. La elevación de la temperatura se realiza en 4 calentadores detubos. El jugo encalado caliente pasa por un tanque de expansión súbita (flacheo), en el cual seevapora parte del agua que contiene el jugo que se distribuye en tres clarificadores desedimentación, instalados en paralelo. En un proceso continuo de sedimentación se obtiene enlos niveles superiores de los clarificadores un jugo limpio y transparente, llamado jugoclarificado. Por el fondo de los clarificadores se extrae un jugo espeso y sucio similar al lodo,llamado cachaza, que se envía al área de filtración de lodos donde se obtiene jugo filtrado ycachaza [INGENIO CASTILLA; 2007].

Evaporación de jugo y clarificación de jarabe.

Con el objetivo de eliminar el 75 % del agua que contiene el jugo clarificado este se bombea aun sistema de evaporación compuesto de dos kestner (primer efecto), 3 evaporadores (tresefectos) y 2 concentradores (un efecto), operando el proceso en quíntuple efecto. Por mediodel vapor y vacío en los concentradores, el jugo pasa de 15 a 65 Brix. Al jugo concentrado sele llama meladura [INGENIO CASTILLA; 2007].

Cristalización y Centrifugación (Miel A y Miel B).

La meladura que viene de evaporación, pasa a la etapa de cristalización en los tachos al vacío,donde se forma el grano de azúcar, dando como resultado una masa densa denominadaTEMPLA [INGENIO CASTILLA; 2007].

Las diferentes templas se bajan luego a los mezcladores y desde éstos a las centrífugas de alta

velocidad. En las centrífugas se separa el cristal (azúcar) del líquido (miel) de las templas. Se producen así azúcares y mieles A y B. Las miel A se emplea en la elaboración de azúcar. Lamiel B llamada miel final, se envía a un tanque. Esta miel es el subproducto utilizado para ladestilación del bioetanol [INGENIO CASTILLA; 2007].

Fermentación.

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La fábrica de azúcar, además de proporcionar los servicios necesarios como vapor, agua yaire, entre otros, le entrega a la destilería las materias primas para producir alcohol, como sontoda la miel B y una parte del jugo clarificado y de la meladura clarificada.

La fermentación es el proceso de transformación de dicha materia prima a un vino rico enalcoholes (especialmente etanol), el cual ocurre en un proceso continuo de tanques donde lamezcla entre la miel B, el jugo y la meladora clarificados entran en contacto con una levadurallamada Sacharomyces Cerevisiae (cepa GR-X), con recirculación de levadura y vinaza.

Posteriormente, esta levadura especial es separada del vino por medio de un tanque separador,y se recupera nuevamente suministrándole aire, nutrientes, antibióticos, acido y azucaresfermentables para reactivarla e incorporarla nuevamente al proceso de fermentación[INGENIO MANUELITA; 2006].

Destilación.

La destilación puede definirse como una técnica para separar sustancias mezcladas en elestado líquido, considerando la diferencia entre sus puntos de ebullición. Este proceso consisteen la evaporación del líquido, condensación y recolección de las fracciones de los compuestoscon distintos puntos de ebullición. La destilación es uno de los métodos más usados en laseparación y purificación de líquidos [INGENIO MANUELITA; 2006].

Para obtener resultados satisfactorios en el uso de esta técnica debe considerarse lo siguiente:

a) La diferencia de las presiones de vapor de los componentes presentes, lo cual se manifiestaen las diferencias entre los puntos de ebullición.

b) Puesto que el proceso de destilación se basa en el hecho de que el vapor procedente de unamezcla líquida es más rica en el componente más volátil, una destilación simple no conduciránunca a la separación completa de dos sustancias volátiles o de dos sustancias que tengan puntos de ebullición muy cercanos entre sí. Si se sabe que una muestra contiene sólo uncomponente volátil, puede usarse una destilación simple para obtener un compuesto con una pureza adecuada [INGENIO MANUELITA; 2006].

Estas separaciones las realizamos en unos equipos que se denominan columnas de destilacióny son 3.

La primera columna, denominada Columna Destrozadora, recibe el alimento proveniente deun tanque cargador de mosto, que es bombeado a una tasa de 565,7 gpm (128,47 t/h) y cuyaconcentración en alcohol es del 7% (v/v). Este alimento es precalentado en el intercambiador de calor por vinazas diluidas (110 t/h al 15,22% sólidos y 0,08% etanol) que salen del fondode esta columna a 85º C. El 70% de estas vinazas (77 t/h) se recirculan y son enfriadas en unintercambiador antes de entrar a los fermentadores. El vapor que sale como producto decabeza de esta columna (18,43 t/h 45% (v/v) en etanol) es aprovechado para concentrar las

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vinazas que no se recirculan a la sección de fermentación (33 t/h). La concentración devinazas (de 15,22% a 35% de sólidos) se lleva a cabo mediante el evaporador Flubex,generando 345 t/día de este subproducto (Vinaza a 35 % que pasa al siguiente proceso deevaporación). El calentamiento de esta columna es proporcionado por el vapor de cabeza quesale de la parte superior de la siguiente columna, a través del intercambiador de calor

[INGENIO MANUELITA; 2006].El producto condensado que sale del evaporador Flubex, denominado flemaza, se recibe en untanque y se bombea hacia la segunda columna denominada Columna de Rectificación.

Las flemazas son precalentadas por las flemazas que salen del fondo de la columna derectificación en el intercambiador de calor. Las flemazas están conformadas por agua,alcoholes y ácidos orgánicos con una concentración en etanol del 0.03% (v/v).

Con el objeto de mejorar la calidad del alcohol, a esta columna se le hacen extraccioneslaterales continuas denominadas fusel alto y fusel bajo. El fusel alto es una mezcla de

alcoholes rica en propanol mientras que el fusel bajo es una mezcla de alcoholes isoamílicos.Dependiendo del control que se haga en la fermentación, se obtienen alrededor de 0.5% deletanol producido (1000 l /día ó 800Kg/día) de estos alcoholes [INGENIO MANUELITA;2006].

Aprovechando que el fusel es inmiscible con el agua, se recupera parte del etanol arrastrado por él, lavándolo en un separador. El agua con el alcohol recuperado se retorna a la columnarectificadora y el fusel se dispone como subproducto.

El producto que nos interesa, sale a ciertos platos por debajo de la parte superior de la columnaa una tasa de 6,98 t/h, con una concentración del 95% (v/v) y se condensa en el intercambiador

de calor antes de ser enviado a la sección de deshidratación [INGENIO MANUELITA;2006].

Deshidratación.

En este proceso lo que se realiza es la separación del agua que aun lleva el alcohol hastaobtener un producto de 99.5 de pureza (Alcohol deshidratado).

En los ingenios del Valle del Cauca la deshidratación por tamiz molecular es la que permiterealizar la separación del agua contenida en el alcohol por un método físico. En este sistemade trabajo se hace pasar la mezcla en fase vapor a través de un lecho empacado con zeolita; deesta manera, el tamiz solo deja pasar el alcohol y retiene toda el agua que esta mezcla lleva.

Los vapores alcohólicos hidratados y sobrecalentados pasan de la parte superior hacia la parteinferior de uno de los dos lechos del tamiz molecular y progresivamente el agua es adsorbida por el tamiz molecular. El objetivo es obtener el alcohol anhidro con una concentración del99.6% [INGENIO MANUELITA; 2006].

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A la salida de la torre, una válvula de control regula la presión de adsorción dentro de la torre.

Después de su expansión, los vapores de alcohol deshidratado son enfriados y condensadossucesivamente en los intercambiadores. El alcohol líquido deshidratado que sale de losintercambiadores se recoge en un tanque para luego enviarse mediante bombeo hacia el tanque

de almacenamiento de alcohol, previo enfriamiento en otro intercambiador [INGENIOMANUELITA; 2006].

El alcohol es almacenado en estos tanques y antes de cargar en los carros-tanques se mezclacon gasolina para impotabilizarse.

Despacho del Bioetanol.

El bioetanol es despachado de fábrica en camiones cisterna o carrotanques que tienen unacapacidad de transportar volúmenes de bioetanol de 11450 galones por viaje de 200 Km promedio, de los cuales, el 2% es gasolina que se adiciona para desnaturalizarlo por razonesde seguridad [INGENIO PROVIDENCIA; 2009].

Estos vehículos trabajan con gasolina, y son en su mayoría de modelo 2004, motor ISX 315 a3 ejes [TERPEL; 2009].

Las emisiones al medio ambiente de este proceso se calcularon por medio de la metodologíade factores de emisión, utilizando la base de datos de CORINAIR.

Tratamiento de Vinazas.

El tratamiento de la Vinaza se realiza en dos partes:

A. Evaporación: Es la etapa en la cual la vinaza que se obtiene en el proceso dedestilación (35 brix) se debe terminar de evaporarse hasta 60 de brix en evaporadoresflublex de 1 y 2 efecto, con sus respectivos separadores liquido-vapor.

La vinaza concentrada es rica en minerales como potasio, fósforo, aluminio, magnesio, boro y otros elementos muy útiles que pueden servir de abono en los campos desiembra.

La cantidad de vinaza generada en el proceso de destilación, con 55% de sólidos,estará en función de la producción de alcohol anhidro. La vinaza concentrada se utilizacomo abono orgánico en las plantaciones de caña (Ingenio Manuelita, 2006).

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B. Producción de Fertilizante Líquido: La vinaza proveniente de los evaporadoresflubex, es almacenada en una laguna donde se toman las cantidades requeridas segúnla programación de fertilización para las tierras recién cosechadas.

La vinaza se almacena en un tanque, con el fin de garantizar la temperatura de mezcla(temperatura ambiente) con urea bajo para obtener un fertilizante liquido [INGENIOMANUELITA].

5.1.2.2.3. Uso Final

El uso final abarca, como su nombre lo dice, la implementación de este biocombustible en eltransporte de pasajeros.

5.1.2.3. Limites del sistema

Límites Geográficos: El ACV realizado se limita al uso del bioetanol en el departamento delValle del Cauca (Colombia). Se usaron en medida de lo posible, datos nacionales de laliteratura y cuando fue posible datos de los procesos reales facilitados por los ingenios de laregión.

Límites temporales: El horizonte temporal considerado es el año 2009.

Etapas excluidas del análisis: Para este estudio, las cargas ambientales relativas a lafabricación de la maquinaria agrícola y las instalaciones de la transformación de la caña deazúcar en bioetanol quedan excluidas. Es importante señalar que en la producción agrícola los procesos de fabricación de la maquinaria si pueden tener una aportación algo significativa tal ycomo lo señalan Audsley et al (1997) y Delucchi (1993); sin embargo se excluyen al igual quelas cargas ambientales generadas en la fabricación de todos los productos químicos utilizadoscomo materia prima, debido a que van más allá del alcance de este estudio donde solo setendrá en cuenta la cadena productiva del bioetanol.

El suelo como parte del sistema productivo: En las etapas productivas de este ACV, el suelo productivo hasta la profundidad del nivel freático queda incluido dentro de los límites delsistema al considerarlo parte del sistema productivo y no parte del medio ambiente. Laimplicación de esta hipótesis es que como efluentes al medio ambiente se considerara soloaquella fracción de los agroquímicos aportados al suelo que alcanza las aguas subterráneas olas superficiales y no aquella parte que permanece en el mismo.

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En la figura 5, se han representado esquemáticamente las etapas principales del sistema bajoestudio y los limites para el mismo:

Vapor

Sulfato de Calcio

Vapor

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CULTIVO DECAÑA

CLARIFICACIONDE JUGO

EVAPORACION DEJUGO Y

CLARIFICACIONDE JARABE

CRISTALIZACIONY

CENTRIFUGACIO N. “MASA A”

CRISTALIZACIONY

CENTRIFUGACIO N. “MASA B”

FERMENTACION.(ENERGIA

ELECTRICA)

USO ENVEHICULOS

DESPACHO DEBIOETANOL

DESHIDRATACION

DESTILACION

BAGAZO CACHAZA

AZUCAR REFINADATRATAMIENTO

DE VINAZAS

REFINERIA

VINAZATRATADA

PREPARACION YMOLIENDA

AZUCAR CRUDO



Fig. 6. Limites del sistema Bajo EstudioFuente: http://www.manuelita.com.co

Los recuadros en color gris son los procesos de la obtención del bioetanol y serán estudiadosuno a uno durante todo proceso del ACV para este estudio; el recuadro naranja es un procesoderivado que también será tenido en cuenta, y los recuadros amarillos son los residuos másevidentes de algunos procesos.

El análisis del inventario, como ya se menciono, se dividirá en tres (3) etapas que son:1. El cultivo de la caña (letra naranja).2. El proceso de obtención del bioetanol (letras roja y morada)3. El uso en vehículos (letra verde).

5.2. Análisis de inventario.

Para concretar esta etapa que fue la más duradera del proyecto , lo primero que se hizo,fue definir el ciclo de vida del producto a nivel local; para esto, se realizaron visitas a lasindustrias productoras de este biocombustible en el departamento y se les solicito informaciónsobre los procesos empleados en ellas.

Posteriormente, con dicho ciclo de vida preestablecido para el bioetanol, se identificaron loslímites del sistema para el estudio de acuerdo al alcance ya definido, y con base a esto secomenzo la búsqueda de los datos necesarios para la investigación que fueron en su mayoríade fuentes secundarias como por ejemplo las instalaciones productivas vinculadas (Proceso delazúcar crudo y refinado) a los diferentes procesos unitarios de dichos límites.

Después, se descargaron desde la internet, bases de datos y software’s distribuidosgratuitamente con el fin de facilitar los procedimientos de cálculo para identificar y cuantificar todos los efectos ambientales adversos asociados a la unidad funcional, donde se incluyerontanto las emisiones de gases contaminantes, como los efluentes de aguas, residuos sólidos,consumo de recursos naturales, ruidos, olores, entre otros, que comprenden la parte másdispendiosa de todo el estudio.

5.2.1. Actividad Agrícola o Cultivo.

5.2.1.1. Principales hipótesis y limitaciones

Origen de la caña de azúcar

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El origen de la caña de azúcar utilizada como materia prima para la obtención del bioetanol es nacional, y su cultivo se realiza en tierras cercanas a los ingenios donde seencuentran las plantas productoras del bioetanol; aunque se dice que el impacto ambientalocasionado por el transporte y refino del crudo se desprecia por ser menor al 1%(SHEEHAN et al, 1998; DELUCHI, 1993), tanto las etapas del transporte de la caña a

fabrica como el transporte del bioetanol desnaturalizado a los puntos de distribución serántenidos en cuenta.

Escenario de Referencia

A la hora de determinar las cargas ambientales atribuibles a la producción de caña deazúcar para producir bioetanol es necesario determinar el destino alternativo de las tierrascultivadas. Con este objetivo, en el caso de que no existiera esta producción de bioetanol,se considera que la demanda de caña de azúcar permanece fija y que la instalación de plantas de bioetanol y la necesidad de mayor abasto de combustible producen unademanda adicional de caña, por lo que las tierras que antes eran dejadas en retirada son puestas en cultivo [INGENIO PROVIDENCIA; 2009].

Modelación de la fijación de CO2 por la biomasa

El crecimiento del cultivo supone un importante sumidero de CO2 atmosférico debido a lafijación de este gas en el proceso de fotosíntesis de la planta de caña para formar compuestos de carbono orgánicos utilizados en su crecimiento.

Estimando que la producción total de bioetanol de la tabla 1 para todo el país se da todoslos días del año, y considerando que la productividad de la caña es de 70 litros de bioetanol/Ton de caña [SANCHEZ Y CARDONA; 2005], entonces deben estar disponibles 16.786 toneladas diarias de caña aproximadamente.

Para la formación de esta masa de caña, con una composición de 12.5% de sacarosa, 2.5%de xilosa, 7% de celulosa y 2% de lignina, se requiere consumir CO 2 del medio y devolver O2 a este, en cantidades dictadas por las siguientes relaciones estequiometrias [MESA-ORAMA y GONZALES – PENICHET; 2003]:

- Para la sacarosa

12CO2 + 11H2O = C12H22O11 + 12O2

- Para la celulosa

6CO2 + 5H2O = C6H10O5 + 6O2

- Para la xilosa

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5CO2 + 4H2O = C5H8O5 + 4.5O2

- Para la lignina

10CO2 + 4.88H2O = C10H9.76O2 + 11.44O2

Las cantidades retiradas de CO2 y las cantidades aportadas de O2, para 16.786 ton caña/dia se presentan en la siguiente tabla:

Tabla 6. Cantidades Retiradas de CO2 y Cantidades Aportadas de O2 para la Formación de Biomasa a partir de 16.786 TON de CAÑA/DIA

Componente Relaciónestequiometrica

CO2 / Componente

Relaciónestequiometrica

O2 /Comp

onente

CO2 retirado(Ton/dia)

O2 aportado(Ton/dia)

Sacarosa 528/342 384/342 3239.4 2355.93

Celulosa 264/162 192/162 1914.85 1392.62Xilosa 220/148 144/148 623.8 408.31Lignina 440/161.8 366.1/161.8 912.96 759.62TOTAL 6691.01 4916.48

Fuente: Mesa-Orama y González – Penichet, 2003.

Como se puede apreciar, el proceso de formación de la biomasa consume 6691.01 Ton/dia deCO2, de acuerdo a la unidad funcional definida anteriormente, y este es el que se asume comofijado en el proceso de cultivo.

5.2.1.2. Descripción Cualitativa y Cuantitativa del Proceso.

Las practicas de cultivo o labores al cultivo son imprescindibles para lograr una buenacosecha. De su oportunidad y exactitud depende en gran parte el éxito o fracaso del cultivador de caña de azúcar [CENICAÑA; 2006]. El diagrama de flujo para este primer proceso dentrode la grande cadena para la producción del bioetanol es el siguiente:

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PREPARACION DEL SUELO SIEMBRA

RIEGO CONTROL DE MALEZAS

APLICACIÓN DE FERTILIZANTE APLICACIÓN DE MADURANTE

CORTE Y COSECHAALCE

TRANSPORTE A FÁBRICA MANEJO DERESIDUOS

ADECUACION DE TIERRAS



Fig. 7. Etapas del Proceso de Cultivo Tradicional para la Caña de Azúcar.Fuente: Saavedra y Vargas, 2000.

5.2.1.3. Emisiones Ambientales del Proceso de Cultivo de la Caña de Azúcar.

Las emisiones de toda la etapa de cultivo de la caña de azúcar con respecto a la unidadfuncional del estudio (1 galón de bioetanol) se encuentran esquematizadas en el anexo 3.

5.2.2. Obtención del Bioetanol (Proceso de Fabrica).

5.2.2.1. Principales Hipótesis.

Fuentes de Datos.

Se ha considerado el proceso de producción de etanol a partir de la caña de azúcar medianteun proceso de fermentación, destilación y deshidratación. El proceso está basado en eldesarrollado en las plantas de etanol del departamento de Valle del Cauca (Colombia), lascuales, utilizan como materia prima Miel B obtenida como un subproducto derivado de la

cadena de obtención del azúcar. El proceso de la obtención de dicha miel será tambiénincluido.

Los datos se han obtenido directamente de la literatura y de las visitas realizadas a un ingeniode la región.

5.2.2.2. Descripción Cuantitativa y Cualitativa del proceso.

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Una vez llega la caña a fábrica, los diferentes procesos por los que pasa para transformarse en bioetanol son los siguientes (ver figura 2):

- Preparación y Molienda.

- Clarificación de Jugo.

- Evaporación de Jugo y Clarificación de Jarabe.

- Cristalización y Centrifugación (Obtención Miel A).

- Cristalización y Centrifugación (Obtención Miel B).

- Fermentación.

- Destilación.

- Deshidratación.

- Despacho de bioetanol.

5.2.2.3. Emisiones al Ambiente del Proceso de Fabrica.

Desde la preparación y la molienda hasta el transporte a fábrica, ocurren una cantidad deemisiones al medio ambiente, las cuales, expresadas en la unidad funcional del estudio (1galón de bioetanol) dan las cantidades mostradas en el anexo 4 de este documento.

5.2.3. Uso Final del Bioetanol

5.2.3.1. Principales Hipótesis y Limitaciones.

40



Los datos de consumos de combustible del vehículo seleccionado usando la mezcla E10 seestimaron calculando primero las emisiones producidas por un vehículo Mazda Allegro demodelo 2001, seleccionado a criterio propio después de analizar los modelos vehiculares quetransitan por la ciudad principal de la región de estudio (Cali).

5.2.3.2. Descripción Cualitativa y Cuantitativa del Proceso.Primero se realizo el cálculo de emisiones para el vehículo utilizando gasolina pura con la base de datos de emisiones de CORINAIR (Tabla 8), y posteriormente, se estimo el cálculo deemisiones de la mezcla E10 tomando como referencia la siguiente tabla:

Tabla 7. Relación media de las emisiones de los combustibles alternativos (E10) de losvehículos a las emisiones procedentes de vehículos de gasolina, E10/Ebase.

Emisiones de gas

es de escape E10/Ebase

NOx 1,03 ± 0,20CO 0,82 ± 0,18

Formaldehido 1,43 ± 1,05Acetaldehído 2,43 ± 1,271,3-Butadieno 0,92 ± 0,12Benceno 0,87 ± 0,19

Fuente: Karman Deniz, 2003.

Los datos de entrada para el cálculo de factores de emisión fueron los siguientes:

- Tipo de vehículo: Mazda Allegro.

- Modelo del vehículo: 2001

- Cilindraje del vehículo: 1.600 cm3.

- Distancia promedio recorrida por galón de combustible: 30 Km.

- Contenido de azufre en la gasolina: 0,15%.

- Contenido de Plomo en la gasolina: 0,31 g/l

Tabla 8. Factores de Emisión CORINAIR para vehículos con velocidad promedio de 45

Km/hora.Categoría delVehículo

CO NOx COV TSP SO2 MET NOMET ALQ ARO AL

Autos < 1,41 8,16 1,76 1,36 0,04 0,008

0,131 0,452 0,218

0,534

0,2

1,41<Autos<2,01 8,16 2,22 1,36 0,06 0,010

0,131 0,452 0,218

0,534

0,2

Autos>2,01 8,16 2,34 1,36 0,08 0,00 0,131 0,452 0,21 0,53 0,2

41



7 8 4Buses 3,47 2,39 0,86 0,9 1,65

00,042 0,460 0,17

00,096

0,0

Camiones 2,65 8,72 1,42 0,9 1,650

0,068 0,756 0,280

0,156

0,

Motos 23,82 0,03 8,78 0,1 0,008 0,845 2,909 1,405 3,437 0,

Nota: Todos los factores están en g/KmFuente: GIA, 2001.

5.2.3.3. Emisiones al Ambiente del Proceso del uso Final.

Todas las descargas emitidas por un vehículo como el expuesto anteriormente tomando comoreferencia un galón de bioetanol que es la unidad funcional de este estudio se muestran en elanexo 5 de este documento.

6. RESULTADOS6.1. Evaluación de Impactos al Medio Ambiente.

En esta parte del proceso se evaluaron los potenciales impactos mediante su cuantificación bajo la unidad funcional predefinida en categorías que representan las consecuenciasambientales por los procesos o sistemas del producto, teniendo en cuenta la sensibilidad de lasáreas afectadas en cuanto a las consecuencias de cada uno de los efectos contaminantes en particular.

De acuerdo a las descargas ambientales emitidas por cada uno de los procesos en los que se

dividió el inventario, y clasificadas de esta manera, se calcularon los impactos ambientales para desgaste potencial abiótico, potencial de calentamiento global, potencial de desgaste deozono, toxicidad humana, ecotoxicidad acuatica, ecotoxicidad terrestre, oxidaciónfotoquímica, acidificación y eutrofización.

El cálculo de dichos impactos se realizo tomando como referencia los ecoindicadores de CML(Institute of Environmental Sciences - Leiden University) y los resultados obtenidos se presentan a continuación (Las tablas utilizadas para los cálculos se pueden ver con mayor detalle en los anexos 6, 7 y 8 respectivamente):

42



Tabla 9. Impactos Ambientales del Bioetanol A través de su Ciclo de Vida.IMPACTO AMBIENTAL DEL BIOETANOL EN TODO SU CICLO DE VIDA

IMPACTOVALOR

NORMALIZADOCULTIVO

VALOR NORMALIZADO

FABRICA

VALOR NORMALIZADO

USO

VALOR NORMALIZAD

IMPACTOSTOTALES

Unidad año-1*E-12 año-1*E-12 año-1*E-12 año-1*E-12

Desgaste potencialabiotico(Kg Antinomio

eq) 9,63E-09 8,28E-09 0,00E+00 1,79E-08Potencial de

calentamientoglobal

(Kg CO2 eq) 2,11E+00 4,13E-01 0,00E+00 2,53E+00Potencial de

desgaste de ozono(Kg CFC-11 eq) 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00

ToxicidadHumana(Kg 1,4-

diclorobencenoeq) 8,48E-02 4,46E-02 2,19E-02 1,51E-01

EcotoxicidadAcuatica(Kg 1,4-

diclorobencenoeq) 2,71E-01 5,67E-04 0,00E+00 2,72E-01

Ecotoxicidad

Terrestre(Kg 1,4-diclorobenceno

eq) 6,16E-02 2,56E-07 0,00E+00 6,16E-02Oxidacion

Fotoquimica(Kg etileno eq) 3,74E-01 3,09E-02 9,97E-01 1,40E+00

43



Acidificacion(Kg SO2 Eq) 3,48E-03 1,76E-01 1,44E+00 1,62E+00

Eutrofizacion(Kg PO4 eq) 2,28E-01 2,21E-02 5,65E-01 8,15E-01

Fuente: CML, 2008

Fig. 8. Impactos Ambientales del Bioetanol A través de su Ciclo de Vida por Proceso.Fuente: El Autor.

Impactos del Proceso de Cultivo de la Caña de Azúcar.

Impactos del Proceso de Fabricación del Bioetanol.

Impactos del Proceso de Uso del Bioetanol como Combustible de Autos.

44



Fig. 9. Impactos Ambientales Totales del Bioetanol A través de su Ciclo de VidaRestando el CO2 Fijado Durante el Cultivo de la Caña.

Fuente: El Autor.

1. Desgaste Potencial Abiótico (Kg de Antimonio eq).2. Potencial de Calentamiento global (Kg de CO2 eq).3. Potencial de desgaste de Ozono (Kg de CFC-11 eq).4. Toxicidad humana (Kg de 1,4-diclorobenceno eq).5. Ecotoxicidad Acuática (Kg de 1,4-diclorobenceno eq).6. Ecotoxicidad Terrestre (Kg de 1,4-diclorobenceno eq).7. Oxidación Fotoquimica (Kg Etileno eq).8. Acidificación (Kg de SO2 eq).9. Eutrofización (Kg de PO4 eq).

6.2. Interpretación de Resultados.

En esta fase se combinaron los resultados del inventario con los resultados de la evaluación deimpactos, para dejar un informe final de conclusiones y recomendaciones para la toma dedecisiones por parte de los destinatarios del estudio definidos previamente en la fase deobjetivos y alcances del ACV, y establecer comparaciones con resultados de ACV’s de lagasolina encontrados en la literatura para todas las categorías de impacto establecidas en lanorma ISO 14040.

Esta interpretación se realizo, analizando y especificando para cada una de las etapas del ciclode vida del producto los impactos más relevantes que estos puedan tener para de esta manerafacilitar la toma de decisiones y hacer más entendible los resultados a terceros.

6.2.1. Valoración de Impactos.

Cada tema ambiental puede ser medido para permitir una suma directa. Los factores demedida pueden diferir de un país a otro, o dentro de un país debido a condiciones locales. Las perspectivas políticas afectan tal proceso de medición de peso, debido a las opinionesdiferentes sobre la importancia relativa de temas locales o regionales; no obstante, cuando hay

consenso sobre los factores de medición del peso, el resultado de la valoración puede ser replicable (CML; 1994).

Para este caso en particular se realizo la valoración de los impactos de dos maneras diferentes;la primera asumiendo que todos los factores son iguales, y la segunda tomando en cuenta losresultados de un estudio o análisis de expertos sobre los impactos principales del bioetanoldonde reducen todo a calentamiento global por causa de la emisión de gases contaminantes yla desertificación de los suelos.

45



Para la primera forma de valoración realizada, como la cantidad tiene que ser 1 y tenemos 8impactos ambientales (inicialmente eran 9 pero como el valor de potencial de desgaste deozono dio cero no se toma en cuenta), entonces todos los factores de medición del pesoequivalen a 1/8 (0,125); el resultado de valoración con esta consideración fue el siguiente (ver

anexo 10):

Tabla 10. Valoración de Impactos ambientales del Bioetanol en términos de peso equivalentes.

IMPACTO AMBIENTAL DEL BIOETANOL EN TODASU CADENA PRODUCTIVA

IMPACTO VALORACIONDEL IMPACTO

Unidad año-1*E-12Desgaste potencial abiotico

(Kg Antinomio eq) 2,24E-09Potencial de calentamiento global

(Kg CO2 eq) 2,52E-01

Potencial de desgaste de ozono(Kg CFC-11 eq) 0,00E+00

Toxicidad Humana(Kg 1,4-diclorobenceno eq) 1,89E-02

Ecotoxicidad Acuática(Kg 1,4-diclorobenceno eq) 3,40E-02

Ecotoxicidad Terrestre(Kg 1,4-diclorobenceno eq) 7,70E-03

Oxidación Fotoquimica(Kg etileno eq) 1,75E-01

Acidificación(Kg SO2 Eq) 2,02E-01

Eutrofización(Kg PO4 eq) 1,02E-01

VALORACION DEL IMPACTO 8,56E-01

Fuente: El Autor.

46



Fig. 10. Valoración de Impactos ambientales del Bioetanol en términos de pesoequivalentes.Fuente: El Autor.

En el caso de la segunda consideración para la realización de la valoración de tales impactosse tuvo en cuenta el resultado de un análisis de expertos en la zona de estudio de este ACV, elcual presenta en resumidas cuentas lo siguiente:

Fig. 11. Análisis de Riesgo para el Medio Ambiente.Fuente: Vélez, 2008.

47



De acuerdo al grafico anterior, se clasificaron los impactos de este ACV y se obtuvo lasiguiente valoración de impacto (ver anexo 10):

Tabla 11. Valoración de Impactos ambientales del Bioetanol en términos del calentamiento Global

VALORACION DEL IMPACTO AMBIENTAL EN TERMINOS DELCALENTAMIENTO GLOBAL

CRITERIO DE EXPERTOS

PORCENTAJEDE PESO

AMBIENTALVALORACION (año-1*E-

12)EMISIONES

CONTAMINANTES 49,610% 2,573691516DESERTIFICACION DE

SUELOS 50,390% 0,578638891

TOTAL 3,405341407Fuente: El Autor.

Fig. 12. Valoración de Impactos ambientales del Bioetanol en términos del calentamientoGlobal

Fuente: El Autor.

Nota: La clasificación de cada uno de los impactos del ACV en relación con emisionescontaminantes y desertificación del suelo se puede ver claramente en el anexo 10.

48



6.2.2. Cuestiones Importantes

- El ACV es una herramienta que permite identificar cuáles son los impactosambientales más importantes y cuáles son los problemas ambientales que deben ser tratados con mayor urgencia.

- Tal y como se planteo al comienzo del estudio se evaluaron los impactos ambientalesdel bioetanol obtenido a partir de la caña de azúcar en el departamento del Valle delCauca en las categorías de impacto previamente mencionadas.

- El estudio se limito a los impactos ambientales del proceso productivo del bioetanol ysu uso, y las cargas ambientales relativas a la fabricación de la maquinaria agrícola ylas instalaciones de la transformación de la caña de azúcar en bioetanol fueronexcluidas (ver numeral 6.1.2.3).

- En el proceso de cultivo para el control de malezas se utilizan 6 diferentes tipos de

herbicidas, y para 4 de ellos no existen factores de emisión en las bases de datos por loque se asumieron valores similares a los de aquellos para los cuales existían talesvalores. Por lo cual, los impactos calculados para toxicidad humana, ecotoxicidadacuática y terrestre no son exactos.

- El potencial de calentamiento es un impacto relevante en los procesos de cultivo yfabrica (2,11 E-12/Año para el cultivo, y 4,13 E-1 .E-12/Año; Datos normalizados);mientras que la oxidación Fotoquimica, la acidificación y la eutrofización, los son en el proceso de uso en el transporte de pasajeros (ver anexo 8).

- El resultado final del estudio realizado, se presenta como una base para un análisis de

avance en el cual se podrán realizar comparaciones con ACV de otros combustibles, yasean de origen fósil o vegetal.

6.2.3. Evaluación de la integridad, la sensibilidad, y la coherencia de los datos.

6.2.3.1. Integridad de los datos del estudio.

Este estudio incluyo todas las etapas de un ACV a nivel general, es decir, comprendió ladefinición de objetivos y alcance, un análisis de inventario, una evaluación de impactos y unainterpretación de resultados. La integridad entre los resultados del estudio realizado y elobjetivo y alcance establecido para el mismo, se puede comprobar de forma general por mediode la siguiente tabla de verificación de los datos:

49



Tabla 12. Verificación de los datosÍtem de verificación Actividad agrícola o

cultivoProceso de

fabricaUso en

VehículosSe incluyeron todos losdatos relevantes de cada

uno de los subprocesos queabarcan los límites delsistema.

SI SI SI

Los datos incluidos en elinventario pertenecen a lazona de estudio.

SI. Excepto los de lasemisiones de lamaquinaria agrícola que pertenecen a un estudiorealizado en bogota para maquinaria queusa diesel comocombustible.

SI

SI. Los datosaca utilizadossirven paracualquier partedel mundo.

Fuente: El Autor.6.2.3.2. Sensibilidad de los datos del estudio.

El potencial de calentamiento global que es relevante en los procesos de cultivo y fabricarealmente podría ser mayor debido a que no se tuvieron en cuenta las cargas ambientalesrelativas a la fabricación de la maquinaria agrícola, las instalaciones de la transformación de lacaña de azúcar en bioetanol, y a que los datos de emisiones de dicha maquinaria no son deltodo confiables ya que se tomaron como ya se menciono las pertenecientes a un un tipo demaquinaria que tenía como referencia el uso de diesel para su combustión.

En cuanto al problema de los factores de emisión de los herbicidas, es necesario decir que esto

genera incertidumbre en cuanto a los posibles impactos que generan estos sobre todo enecotoxicidad terrestre que es donde se estima es el mayor impacto de estos.

Además, durante la asignación de los datos del análisis de inventario a las diferentescategorías de impacto seleccionadas (ver numeral 5.2.3), se pudieron cometer errores debido ala información deficiente que se pudiera tener sobre la sensibilidad de la zona de estudio, por lo que fue necesario contar con la opinión de un panel de expertos que sirvió de ayuda en esta parte del proceso.

6.2.3.3. Coherencia de los datos.

Con el fin de generar un alto grado de confianza con los resultados finales de este estudio, severifico la coherencia de los datos analizando diferentes categorías, que podemos ver endetalle en la siguiente tabla:

50



Tabla 13. Coherencia de los datos.Categoría descripción

Fuente de datos Los datos fueron en su totalidad de origensecundario; tomados de la literaturaespecializada y de los ingenios visitados

dentro de la zona de estudio.Precisión de datos Se utilizo un diagrama de flujo detallado del proceso productivo del bioetanol hasta su usofinal para la realización del inventario. Dichodiagrama fue característico de la zona deestudio (Valle del Cauca).

Edad de los datos Se utilizaron datos recientes y relativamenterecientes; los más antiguos correspondes alaño de 1998.

Representación tecnológica Fiándonos de la calidad de los datos (ya queno fueron medidos directamente por nosotros

si no que son de origen secundario), estosfueron medidos a escala total tanto enoperación real tanto de las maquinarias yvehículos como de las plantas.

Representación temporal La tecnología analizada dentro de la zona deestudio es la utilizada en la actualidad.

Representación geográfica Los datos corresponden en su gran mayoría ala zona de estudio; algunos fueron tomadosde estudios científicos especializados dediferentes lugares del mundo.

Sistema de límites, suposiciones y modelos Se utilizaron pesos equivalentes y potencial

de calentamiento global, considerándosefinalmente como más confiable la segundaopción por ser relacionada con la zona deestudio por medio de la opinión de un panelde expertos.

6.2.4. Conclusiones y Recomendaciones del Estudio.

- El balance ambiental de las descargas al medio ambiente medidas para todas y cadauna de las categorías de impacto nos dice que el bioetanol genera impactos negativossobre el medio ambiente y no positivos como se había presumido en un principio para

algunas, caso puntal para el potencial de calentamiento global. Esto debido principalmente a que en el cultivo se utilizan prácticas que emiten cantidadesconsiderables de CO2 y CH4 sumado a que la mezcla para la combustión solodisminuye un poco la emisión de la gasolina pura. Una reducción importante en elcalentamiento global se podría lograr con vehículos con motor de bioetanol, lo cual noes posible en el país por ahora.

51



- Se debe tener en cuenta que a largo plazo la manera como se está llevando a cabo laobtención y el uso de este “biocombustible”, generara un impacto alarmante sobre elcalentamiento global debido a que por la utilización indiscriminada de pesticidas yfertilizantes, lo más seguro es que las tierras donde hoy se cultiva la caña terminenconvertidas en desiertos y no hayan las suficientes plantas para consumir CO2.

- En el inventario se nota claramente que las descargas ambientales producidas durantetodo el ciclo de vida del bioetanol son en su gran mayoría emisiones atmosféricas. Es por ello, que los impactos de mayor relevancia son el potencial de calentamientoglobal, la oxidación Fotoquimica, la acidificación y la eutrofización. El potencial decalentamiento global es afectado en mayor proporción durante la etapa de cultivo, losotros tres impactos mencionados son causados principalmente por el uso en lacombustión de autos en mezcla con gasolina.

- De forma general, en lo referente al cultivo de la caña de azúcar, es este el procesodentro de la cadena del ciclo de vida del bioetanol que mayores impactos genera al

medio ambiente, siendo su mayor aporte al calentamiento global y todo debido en gran proporción a las emisiones producidas por la maquinaria agrícola, práctica que podríaser erradicada y reemplazada lo antes posible.

- La quema de la caña de azúcar para facilitar su cosecha es otra practica que se podríareemplazar pues es esta al igual que la utilización de maquinaria agrícola una actividadcritica que genera impactos ambientales tales como oxidación fotoquímica y toxicidadhumana que a la postre se podrían evitar pues la cosecha se puede realizar de formamanual.

- La valoración de impactos realizada en relación a la opinión del panel de expertos de la

zona de estudio nos muestra claramente que el bioetanol genera riesgo en cuanto alcalentamiento global se refiere debido ello principalmente a las emisiones atmosféricasde toda la cadena del ciclo de vida de este y al uso de pesticidas y fertilizantes.

- Debido a que en las guías de CML no existían valores para calcular impactos dedesgaste de energía y recurso hídrico, con los datos de consumo consultados se puedeconcluir de manera general que hay una afectación directa al recurso hídrico comorecurso renovable no recuperable.

- Sería ilustrativo estudiar el efecto en el uso de energía y emisiones de gases de efectoinvernadero de la utilización de biomasa residual como fuente de energía en el procesode transformación a etanol.

- Se considera asimismo importante evaluar el efecto de usar otros cultivos alternativos para la obtención de etanol que tengan altos rendimientos de bioetanol por ha y bajosrequerimientos de labores y fertilización.

- Si se utilizaran vehículos con motor para combustión con bioetanol se reducirían lasgrandes emisiones del uso, pero esto sería transportar el problema ya que producir tanto bioetanol ocasionaría sin duda alguna suelos desértic

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http://www.umich.edu/~nppcpub/resources/compendia/CORPpdf/CORPIca.pdf



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tesis para entrega-2-6 andrés andrade

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