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Capitulo II:
Estudio ACV – Impacto Ambiental
PREPARADO PARA: Banco Interamericano de Desarrollo (BID) –
Ministerio de Minas y Energía
ELABORADO POR: Consorcio CUE
FECHA: Enero 2012
CIUDAD: Medellín
Proyecto:
“Estrategias de energía sostenible y biocombustibles
para Colombia ATN/JC-10826-CO y ATN/JF-10827-CO"
“Evaluación del ciclo de vida de la cadena de producción de
biocombustibles en Colombia”.
BID Banco Interamericano de Desarrollo MME Ministerio de Minas y Energía MADR Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural MAVDT Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Territorial DNP Departamento Nacional de Planeación
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental i
TABLA DE CONTENIDO
1 OBJETIVO .................................................................................................................................................................. 1
2 METODOLOGÍA – ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA .............................................................................................. 2
2.1 ALCANCE .............................................................................................................................................................. 3
2.1.1 Unidad funcional ........................................................................................................................................... 3
2.1.2 Límites del sistema ........................................................................................................................................ 4
2.1.3 Método de asignación ................................................................................................................................... 5
2.2 INFORMACIÓN PARA EL INVENTARIO ........................................................................................................................ 5
2.2.1 Tipos y fuentes de datos ................................................................................................................................ 6
2.2.2 Modelos de emisión - Campo ...................................................................................................................... 7
2.2.3 Cambio del uso del suelo .............................................................................................................................. 8
2.2.4 Análisis del cambio indirecto en el uso del suelo (iLUC) ............................................................................. 9
2.3 EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL .................................................................................................................. 10
2.4 INTERPRETACIÓN ................................................................................................................................................. 11
2.5 LIMITACIONES DEL ESTUDIO .................................................................................................................................. 11
3 ANÁLISIS DE INVENTARIO .................................................................................................................................. 13
3.1 CULTIVO DE CAÑA DE AZÚCAR .............................................................................................................................. 13
3.1.1 Introducción ................................................................................................................................................. 13
3.1.2 Selección del sitio de estudio ...................................................................................................................... 14
3.1.3 Sistema de producción agrícola .................................................................................................................. 16
3.1.4 Productividad .............................................................................................................................................. 19
3.1.5 Caracterización del sistema ........................................................................................................................ 20
3.1.6 Materias primas y auxiliares ....................................................................................................................... 21
3.1.6.1 Plántulas .......................................................................................................................................................................... 21
3.1.6.2 Aplicación de fertilizantes ............................................................................................................................................ 21
3.1.6.3 Control biológico y aplicación de pesticidas ............................................................................................................ 23
3.1.6.4 Irrigación y drenaje ....................................................................................................................................................... 23
3.1.7 Uso de maquinaria y energía ..................................................................................................................... 26
3.1.8 Transporte.................................................................................................................................................... 29
3.1.9 Cambio del uso del suelo ............................................................................................................................ 29
3.1.10 Absorción de carbono y energía de la biomasa .................................................................................... 30
3.1.11 Emisiones a la atmósfera ........................................................................................................................ 30
3.1.12 Vertidos al agua ...................................................................................................................................... 31
3.1.13 Residuos al suelo ..................................................................................................................................... 32
3.2 INGENIO DE AZÚCAR Y PRODUCCIÓN DE ETANOL ..................................................................................................... 33
3.2.1 Introducción ................................................................................................................................................. 33
3.2.2 Descripción del sistema............................................................................................................................... 34
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental ii
3.2.3 Ingenio de azúcar ........................................................................................................................................ 36
3.2.3.1 Entrada de material y energía ..................................................................................................................................... 39
3.2.3.2 Generación de energía y consumo ............................................................................................................................ 39
3.2.3.3 Infraestructura ................................................................................................................................................................ 42
3.2.3.4 Transporte ...................................................................................................................................................................... 42
3.2.3.5 Productos y sub-productos del ingenio .................................................................................................................... 43
3.2.3.6 Emisiones a la atmósfera ............................................................................................................................................. 44
3.2.3.7 Disposición de residuos ............................................................................................................................................... 45
3.2.4 Producción de etanol .................................................................................................................................. 45
3.2.4.1 Introducción ................................................................................................................................................................... 45
3.2.4.2 Materias primas y energía de entrada ....................................................................................................................... 48
3.2.4.3 Infraestructura ................................................................................................................................................................ 49
3.2.4.4 Transporte ...................................................................................................................................................................... 49
3.2.4.5 Productos y sub-productos ......................................................................................................................................... 50
3.2.5 Tratamiento de aguas ................................................................................................................................. 50
3.2.5.1 Balance de masa ............................................................................................................................................................ 51
3.2.6 Compostaje .................................................................................................................................................. 53
3.2.6.1 Balance de masa ............................................................................................................................................................ 54
3.2.6.2 Transporte y Maquinaria .............................................................................................................................................. 56
3.2.6.3 Infraestructura ................................................................................................................................................................ 57
3.2.6.4 Salida de materiales ...................................................................................................................................................... 57
3.2.7 Visión general del inventario y asignación ................................................................................................ 57
3.2.7.1 Flujo de masa de la cadena de valor del Etanol ...................................................................................................... 57
3.2.7.2 Factores de asignación ................................................................................................................................................. 58
3.2.7.2.1 Valores económicos ................................................................................................................................................. 59
3.2.7.2.2 Valores energéticos.................................................................................................................................................. 61
3.3 CULTIVO DE LA PALMA DE ACEITE........................................................................................................................... 61
3.3.1 Introducción ................................................................................................................................................. 61
3.3.2 Selección de sitios de estudio ...................................................................................................................... 63
3.3.3 Sistema Agrícola .......................................................................................................................................... 65
3.3.4 Productividad .............................................................................................................................................. 66
3.3.5 Características del Sistema ......................................................................................................................... 67
3.3.6 Materias primas y auxiliares ....................................................................................................................... 68
3.3.6.1 Fertilizantes minerales .................................................................................................................................................. 68
3.3.6.2 Fertilizantes orgánicos .................................................................................................................................................. 69
3.3.6.3 Pesticidas ........................................................................................................................................................................ 70
3.3.7 Transporte y Maquinaria ............................................................................................................................ 71
3.3.8 Cambio en el uso del suelo ......................................................................................................................... 73
3.3.9 Absorción de carbono y energía de la biomasa ......................................................................................... 74
3.3.10 Emisiones a la atmósfera ........................................................................................................................ 74
3.3.11 Vertidos al agua ...................................................................................................................................... 75
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental iii
3.3.12 Residuos al suelo ..................................................................................................................................... 76
3.4 EXTRACCIÓN DE ACEITE DE PALMA Y PRODUCCIÓN DE BIODIESEL .............................................................................. 77
3.4.1 Introducción ................................................................................................................................................. 77
3.4.2 Descripción del sistema............................................................................................................................... 78
3.4.3 Extracción de aceite de Palma .................................................................................................................... 80
3.4.3.1 Caracterización del sistema ......................................................................................................................................... 80
3.4.3.2 Entrada de material y energía ..................................................................................................................................... 81
3.4.3.3 Productos, subproductos y residuos ......................................................................................................................... 82
3.4.3.4 Producción de energía ................................................................................................................................................. 82
3.4.3.5 Infraestructura y maquinaria ....................................................................................................................................... 84
3.4.3.6 Transporte ...................................................................................................................................................................... 84
3.4.4 Refinería y planta de Biodiesel ................................................................................................................... 84
3.4.4.1 Descripción del sistema ............................................................................................................................................... 84
3.4.4.2 Materias primas y demanda energética. ................................................................................................................... 86
3.4.4.3 Proceso de producción y subproductos ................................................................................................................... 86
3.4.4.4 Generación de energía ................................................................................................................................................. 87
3.4.4.5 Infraestructura y maquinaria ....................................................................................................................................... 87
3.4.4.6 Distancias de transporte .............................................................................................................................................. 87
3.4.5 Purificación de la Glicerina ......................................................................................................................... 88
3.4.5.1 Introducción ................................................................................................................................................................... 88
3.4.5.2 Materias primas y requerimiento de energía ........................................................................................................... 88
3.4.5.3 Productos y subproductos ........................................................................................................................................... 89
3.4.5.4 Infraestructura ................................................................................................................................................................ 89
3.4.5.5 Transporte ...................................................................................................................................................................... 89
3.4.6 Tratamiento de Aguas Residuales .............................................................................................................. 89
3.4.6.1 Introducción ................................................................................................................................................................... 89
3.4.6.2 Entrada ............................................................................................................................................................................ 90
3.4.6.3 Efluentes y emisiones ................................................................................................................................................... 91
3.4.6.4 Infraestructura ................................................................................................................................................................ 91
3.4.7 Aplicación en la tierra de los residuos ........................................................................................................ 91
3.4.8 Visión General del Inventario y asignación ............................................................................................... 91
3.4.8.1 Flujo de masa de la cadena de valor del biodiesel ................................................................................................. 91
3.4.8.2 Factores de asignación ................................................................................................................................................. 92
3.4.8.2.1 Asignación económica ............................................................................................................................................ 93
3.4.8.2.2 Asignación Energética ............................................................................................................................................. 94
3.5 TRANSPORTE A LA ESTACIÓN DE SERVICIO .............................................................................................................. 94
3.5.1 Transporte de etanol de caña de azúcar a la estación de servicio en Bogotá .......................................... 94
3.5.2 Transporte del biodiesel de palma hasta Bogotá ...................................................................................... 95
3.5.3 El transporte de etanol de caña de azúcar a California ............................................................................ 95
3.6 TRANSPORTE DEL BIODIESEL DE PALMA A CALIFORNIA ............................................................................................. 95
3.7 USO DE LOS COMBUSTIBLES EN VEHÍCULOS ............................................................................................................ 96
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental iv
3.7.1 Selección de los vehículos ........................................................................................................................... 96
3.7.2 El uso de combustible en un Renault Logan. ............................................................................................. 97
3.7.2.1 Descripción del sistema ............................................................................................................................................... 97
3.7.2.2 Vehículo para la comparación internacional (California) ..................................................................................... 101
3.8 COMBUSTIBLES FÓSILES ...................................................................................................................................... 103
3.8.1 Producción de gasolina y diesel en Colombia ......................................................................................... 103
3.8.2 Extracción de petróleo crudo .................................................................................................................... 103
3.8.3 Refinación .................................................................................................................................................. 105
3.8.4 Transporte a la estación de servicio ......................................................................................................... 106
3.8.5 Estudio de Ecopetrol sobre las emisiones de GEI de los combustibles fósiles ......................................... 107
3.8.6 Producción de gasolina y diesel en California ......................................................................................... 107
3.8.6.1 Extracción de petróleo crudo .................................................................................................................................... 108
3.8.6.2 Refinación ..................................................................................................................................................................... 109
3.8.6.3 Transporte a la estación de servicio ......................................................................................................................... 109
3.9 PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD .......................................................................................................................... 109
4 EVALUACIÓN DE IMPACTOS ............................................................................................................................. 111
4.1 COMBUSTIBLES FÓSILES ...................................................................................................................................... 111
4.1.1 Potencial de Calentamiento Global ......................................................................................................... 111
4.1.2 La demanda de energía acumulada......................................................................................................... 114
4.2 ETANOL DE CAÑA DE AZÚCAR. ............................................................................................................................ 115
4.2.1 Potencial de calentamiento global ........................................................................................................... 115
4.2.2 Demanda acumulada de energía ............................................................................................................. 118
4.3 BIODIESEL DE ACEITE DE PALMA ........................................................................................................................... 120
4.3.1 Potencial de calentamiento global ........................................................................................................... 120
4.3.2 Demanda acumulada de Energía ............................................................................................................. 123
4.4 CAMBIOS INDIRECTOS EN EL USO DEL SUELO (ILUC) .............................................................................................. 124
4.5 OPCIONES DE MEZCLA Y EXPORTACIÓN A CALIFORNIA ........................................................................................... 127
4.5.1 Potencial de calentamiento global ........................................................................................................... 127
4.6 COMPARACIÓN DE LOS BIOCOMBUSTIBLES COLOMBIANOS CON OTROS BIOCOMBUSTIBLES ...................................... 128
4.6.1 Potencial de calentamiento global ........................................................................................................... 128
5 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 131
5.1 ETANOL DE CAÑA DE AZÚCAR ............................................................................................................................. 131
5.2 BIODIESEL DE ACEITE DE PALMA ........................................................................................................................... 134
5.3 CONCLUSIONES ................................................................................................................................................. 137
6 REFERENCIAS ....................................................................................................................................................... 139
7 ANEXOS ................................................................................................................................................................. 145
7.1 FORMATO DE RECOLECCIÓN DE DATOS AGRÍCOLAS PARA CAÑA DE AZÚCAR ............................................................. 145
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental v
7.2 FORMATO DE RECOLECCIÓN DE DATOS AGRÍCOLAS PARA PALMA DE ACEITE .............................................................. 154
7.3 INVENTARIOS DE LOS VEHÍCULOS: RENAULT LOGAN .............................................................................................. 166
7.4 METODOLOGÍAS ACV ........................................................................................................................................ 169
7.4.1 Global Warming Potential – Potencial de Calentamiento Global .......................................................... 169
7.4.2 Cumulative Energy Demand – Demanda Acumulada de Energía .......................................................... 169
7.4.3 Indicadores de Punto Medio y Punto Final .............................................................................................. 170
7.4.3.1 Introducción ................................................................................................................................................................. 170
7.4.3.2 Metodología de Evaluación de Impactos CML (puntos medios) ........................................................................ 171
7.4.3.3 Metodología de Evaluación de Impactos Ecoindicador 99 (punto final) .......................................................... 173
7.4.3.4 Limitaciones del estudio ............................................................................................................................................ 175
7.4.3.5 Resultados - Combustibles fósiles ........................................................................................................................... 175
7.4.3.6 Resultados - Etanol de caña de azúcar. ................................................................................................................... 177
7.4.3.7 Resultados - Biodiesel de aceite de palma ............................................................................................................. 179
7.4.3.8 Resultados - Opciones de mezcla y exportación a California ............................................................................. 181
7.4.3.9 Resultados - Comparación de los biocombustibles colombianos con otros biocombustibles .................... 182
7.4.3.10 Discusión y conclusiones ........................................................................................................................................... 184
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental vi
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Emisiones de NH3- de fertilizantes minerales (% N emitido en forma de NH3). (Fuente: Agrammon (2009)) ..................... 8
Tabla 2: Compañías de producción de etanol (Asocaña 2011). ........................................................................................................................ 14
Tabla 3: Criterios de selección de las zonas agroecológicas (tipo de suelo y humedad). (Fuente: CUE, con base en
información de Cenicaña) ........................................................................................................................................................................................ 15
Tabla 4: Identificación final de los sitios específicos. (Fuente: CUE, con base en información de Cenicaña)..................................... 15
Tabla 5: Información general sobre selección del sitio de estudio. (Fuente: CUE, con base en información de Cenicaña) ......... 16
Tabla 6: Área y factor de peso de los sitios de estudio seleccionados. (Fuente: CUE, con base en información de
Cenicaña)........................................................................................................................................................................................................................ 16
Tabla 7: Ciclo de cultivo de caña de azúcar en el Valle geográfico del Río Cauca. (Fuente: CUE con base en estudio de
campo) ............................................................................................................................................................................................................................ 18
Tabla 8: Método de recolección de la caña de azúcar en el Valle Geográfico del Río Cauca. (Fuente: CUE con base en
estudio de campo) ...................................................................................................................................................................................................... 18
Tabla 9: Aplicación de fertilizantes en los sitios de estudio por hectárea y año. (Fuente CUE con base en estudio de
campo) ............................................................................................................................................................................................................................ 22
Tabla 10: Dosis recomendada de fertilizantes N-P-K. ........................................................................................................................................... 22
Tabla 11: Aplicación de pesticidas por año y hectárea. (Fuente CUE con base en estudio de campo) ............................................... 23
Tabla 12: Requerimiento de agua para caña de azúcar usando diferentes sistemas de irrigación (Cenicaña 2010) ...................... 24
Tabla 13: Requerimiento de agua y sistemas de riego (Fuente CUE con base en estudio de campo) ................................................ 25
Tabla 14: Caña de azúcar: Requerimientos de energía para la preparación de la tierra. (Fuente: CUE con base en estudio
de campo) ...................................................................................................................................................................................................................... 27
Tabla 15: Consumo de energía de la cosecha manual y mecánica. (Fuente: CUE, con base en estudio de campo y datos
por defecto de Ecoinvent) ........................................................................................................................................................................................ 28
Tabla 16: Distancias para el transporte de insumos de cultivo. (Fuente: CUE con base en estudio de campo) ............................... 29
Tabla 17: Transformación del uso del suelo y ocupación del cultivo de la caña de azúcar de los sitios de estudio. ..................... 30
Tabla 18: Emisiones a la atmósfera de la quema pre-cosecha. .......................................................................................................................... 30
Tabla 19: Emisiones a la atmósfera de la aplicación de fertilizantes. (Fuente: CUE con base en modelos de emisión) ................. 31
Tabla 20: Vertidos al agua de la aplicación de fertilizantes. (Fuente: CUE con base en modelos de emisión).................................. 31
Tabla 21: Residuos al suelo de la aplicación de pesticidas y fertilizantes. (Fuente: CUE con base en modelos de emisión) ....... 32
Tabla 22: Plantas de etanol en Colombia 2009. (Fuente: Asocaña) .................................................................................................................. 33
Tabla 23: Promedio ponderado de las diferentes compañías productoras de etanol. (Fuente: CUE con base en
entrevistas con expertos) ......................................................................................................................................................................................... 34
Tabla 24: Flujos másicos y tecnologías para las plantas de azúcar y etanol en Colombia. (Fuente: CUE con base en
entrevistas con expertos) ......................................................................................................................................................................................... 35
Tabla 25: Descripción de los pasos en el proceso de azúcar en el ingenio. (Fuente: Cenicaña) ............................................................ 37
Tabla 26: Material y consumo de energía de la fábrica de azúcar por cada 100 toneladas de caña (Fuente: CUE con base
en las visitas de campo) ............................................................................................................................................................................................ 39
Tabla 27: Propiedades del bagazo y de carbón. (Fuente: UPME 2003) ........................................................................................................... 40
Tabla 28: Resumen de los procesos de cogeneración de las diferentes compañías por 100 ton de caña de azúcar
procesada. (Fuente: CUE con base en las visitas de campo). ....................................................................................................................... 41
Tabla 29: Infraestructura del ingenio de azúcar, horno y turbina por 100 toneladas de caña de azúcar. (Fuente: CUE con
base en las visitas de campo) ................................................................................................................................................................................. 42
Tabla 30: Distancias de transporte por cada 100 toneladas de caña de azúcar. (Fuente: CUE con base en las visitas de
campo) ............................................................................................................................................................................................................................ 43
Tabla 31: Productos y los desechos de la planta de azúcar por la caña de azúcar de 100 toneladas. ................................................. 43
Tabla 32: Emisiones relacionadas con la combustión de 1 kg de bagazo y por cada 100 toneladas de caña de azúcar.
(Fuente: CUE con base en las visitas de campo) .............................................................................................................................................. 44
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental vii
Tabla 33: Residuos de caña de azúcar por cada 100 toneladas. (Fuente: CUE con base en las visitas de campo) .......................... 45
Tabla 34: Descripción del proceso de etanol (fuente: CUE)................................................................................................................................. 46
Tabla 35: Materias primas y energía empleada en el proceso de etanol (por kg de etanol 99,6%). (Fuente: CUE con base
en las visitas de campo) ............................................................................................................................................................................................ 48
Tabla 36: Distancias de transporte para la producción de etanol. (Fuente: CUE con base en las visitas de campo) ...................... 49
Tabla 37: Productos, co-productos y residuos del proceso de etanol. (Fuente: CUE con base en las visitas de campo) .............. 50
Tabla 38: Entrada de aguas residuales y la producción por 100 toneladas de caña de azúcar. (Fuente: CUE con base en
las visitas de campo) .................................................................................................................................................................................................. 52
Tabla 39: Composición de las aguas residuales y aguas residuales tratadas por m3 (Fuente: CUE) ..................................................... 52
Tabla 40: Emisiones de metano durante el tratamiento de aguas residuales. (Fuente: CUE con base en visitas de campo)....... 52
Tabla 41: Entrada de material para el compostaje por cada 100 ton de caña de azúcar. (Fuente: CUE con base en visitas
de campo) ...................................................................................................................................................................................................................... 54
Tabla 42: Balance de masa y compostaje por 100 ton de caña de azúcar (escenario promedio). (Fuente: CUE) ........................... 55
Tabla 43: Balance de masa de compostaje por 100 toneladas de caña de azúcar, (escenario optimizado). ..................................... 56
Tabla 44: Factores de asignación de la producción de etanol (Escenario: “Promedio"). (Fuente: CUE) ............................................... 58
Tabla 45: Factores de asignación de la producción de etanol (Escenario:"Optimizado"). (Fuente: CUE) ............................................ 59
Tabla 46: Valores económicos de los productos de la refinería de azúcar y de la planta de etanol. ................................................... 59
Tabla 47: Valores energéticos de los productos de la refinería de azúcar y de la planta de etanol ..................................................... 61
Tabla 48: distribución del área sembrada en palma de aceite por zonas (en hectáreas). (Fuente: Fedepalma 2010) .................... 64
Tabla 49: Área de las plantaciones de palma y áreas de muestreo en el oriente, norte y centro de Colombia. (Fuente:
CUE y Fedepalma) ....................................................................................................................................................................................................... 65
Tabla 50: Rendimientos anuales de la producción por zona [en toneladas por hectárea-año] (Fedepalma 2006;
Fedepalma 2009). ........................................................................................................................................................................................................ 66
Tabla 51: Entradas de fertilizantes minerales en kg por hectárea y año para las diferentes zonas de cultivo. (Fuente: CUE
con base en las visitas de campo) ......................................................................................................................................................................... 68
Tabla 52: Composición de nutrientes en la tusa en base húmeda y seca (Heriansyah 2008). ................................................................ 69
Tabla 53: Entradas de fertilizantes orgánicos en kg por ha y año para diferentes áreas de cultivo. (Fuente: CUE con base
en las visitas de campo) ............................................................................................................................................................................................ 70
Tabla 54: Agroquímicos aplicados en las diferentes áreas de cultivo por área de cultivo (en kg por kg RFF y año).
(Fuente: CUE con base en las visitas de campo). ............................................................................................................................................. 70
Tabla 55: Consumo de combustible de las diferentes áreas de cultivo de palma en ton.km per kg RFF. (Fuente: CUE con
base en las visitas de campo). ................................................................................................................................................................................ 72
Tabla 56: Parámetros para el cambio en el uso directo de la tierra para los diferentes sitios de cultivo de palma (Fuente:
CUE con base en las visitas de campo y los valores por defecto del IPCC). ........................................................................................... 73
Tabla 57: Emisiones a la atmósfera por la aplicación de fertilizantes (Fuente: CUE con base en modelos de emisión) ................ 75
Tabla 58: Vertidos al agua por el uso de fertilizantes (Fuente: CUE con base en modelos de emisión). ............................................ 75
Tabla 59: Residuos al suelo por la aplicación de pesticidas y fertilizantes (Fuente: CUE con base en modelos de emisión). ..... 76
Tabla 60: Plantas de biodiesel y capacidad instalada (MADR 2011). Las compañías marcadas con una estrella (*) son
parte de este estudio. ................................................................................................................................................................................................ 77
Tabla 61: Promedio ponderado de las diferentes empresas productoras de biodiesel (Fuente: CUE con base en las visitas
de campo y Cenipalma) ............................................................................................................................................................................................ 78
Tabla 62: Descripción del proceso de aceite de palma. (Fuente: CUE) ............................................................................................................ 80
Tabla 63: Entrada de materia y energía por 100 ton de RFF (Fuente: CUE con base en las visitas de campo) ................................. 81
Tabla 64: Salidas en la extracción aceite de palma por 100t RFF (Fuente: CUE con base en las visitas de campo). ....................... 82
Tabla 65: Propiedades de los RFF, fibra y cáscara (Fuente: Ecoinvent) ............................................................................................................ 82
Tabla 66: Emisiones al aire producto de la combustión de 1 MJ de fibra, 1 MJ de cáscara por cada 100 toneladas de RFF.
(Jungbluth, Dinkel et al. 2007). ............................................................................................................................................................................... 83
Tabla 67: Infraestructura del proceso del Molino de aceite de palma (Fuente: CUE con base en las visitas de campo) ............... 84
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental viii
Tabla 68: Descripción del proceso de refinación de aceite de palma y del proceso de biodiesel (Fuente: CUE con base en
las visitas de campo) .................................................................................................................................................................................................. 85
Tabla 69: Materias primas y requerimientos de energía de la refinería para producir 1ton biodiesel (Fuente: CUE con
base en las visitas de campo). ................................................................................................................................................................................ 86
Tabla 70: Materias primas y requerimientos de energía de la planta de biodiesel para producir 1ton biodiesel (Fuente:
CUE con base en las visitas de campo)................................................................................................................................................................ 86
Tabla 71: Salidas de la planta de refinación de aceite por 1 ton biodiesel (Fuente: CUE con base en las visitas de campo) ...... 86
Tabla 72: Salidas de la transesterificación de la planta por 1 ton biodiesel de Palma (Fuente: CUE con base en las visitas
de campo). ..................................................................................................................................................................................................................... 87
Tabla 73: Distancias de transporte para la refinación y transesterificación del aceite de palma en ton.km. (Fuente: CUE
con base en las visitas de campo). ........................................................................................................................................................................ 88
Tabla 74: Entrada al proceso de purificación de glicerina por ton biodiesel (Fuente: CUE con base en las visitas de
campo) ............................................................................................................................................................................................................................ 89
Tabla 75: Salida del proceso de purificación de glicerina por ton biodiesel de palma. ............................................................................ 89
Tabla 76: Aguas residuales totales y contenido de DQO por 100 ton FFB tratados (Fuente: CUE con base en las visitas de
campo). ........................................................................................................................................................................................................................... 90
Tabla 77: Cantidad de agua residual tratada y emisiones de metano por 100 ton FFB de 100 toneladas (Fuente: CUE con
base en las visitas de campo). ................................................................................................................................................................................ 91
Tabla 78: Factores de asignación para la producción de biodiesel (escenario: promedio). Fuente: CUE .......................................... 93
Tabla 79: Factores de asignación de factores para la producción de biodiesel (escenario: optimizado). Fuente: CUE ................. 93
Tabla 80: Valores económicos de los productos de los RFF de la palma. ...................................................................................................... 94
Tabla 81: Valores energéticos de los productos de los RFF de la palma. ....................................................................................................... 94
Tabla 82: Distancias de transporte desde las plantas de biodiesel hacia el puerto marítimo en Santa Marta (Fuente:
INVIAS 2006). ................................................................................................................................................................................................................ 96
Tabla 83: Especificación del Renault Logan (Fuente: www.renault.com, cálculos realizados por CUE) ................................................ 98
Tabla 84: Inventario de emisiones para los diferentes modelos de transmisión del Renault Logan a gasolina. (Fuente:
CUE, basado en Ecoinvent v2.3 y Renault) ......................................................................................................................................................... 99
Tabla 85: Inventario de emisiones para los diferentes modelos de transmisión del Renault Logan a diesel (Fuente: CUE,
basado en Ecoinvent v2.3 y Renault). ................................................................................................................................................................. 100
Tabla 86: Inventario de emisiones de los vehículos de referencia en California, la gasolina y diesel (Fuente: Ecoinvent
v2.2)................................................................................................................................................................................................................................ 102
Tabla 87: Producción de combustibles fósiles en 1000 toneladas, 2007, Colombia (Fuente: (IEA 2007). ......................................... 103
Tabla 88: Especificaciones del combustible del estudio Ecopetrol. ................................................................................................................ 107
Tabla 89: Composición petróleo crudo de California (incluyendo transporte y suposiciones de proceso de Ecoinvent).
(Fuente: CUE) .............................................................................................................................................................................................................. 108
Tabla 90: Mezcla de electricidad para Colombia, de IEA (IEA 2008). ............................................................................................................. 109
Tabla 91: Factores de emisión para la producción y transmisión de electricidad utilizada en este estudio. Fuente: CUE
con base en las visitas de campo). ...................................................................................................................................................................... 109
Tabla 92: Emisiones de CO2 de combustibles fósiles de diferentes estudios.............................................................................................. 112
Tabla 93: Potencial de emisiones GEI de diferentes escenarios de etanol de caña de azúcar por vehículo-km y relativo a
gasolina fósil (100%). Fuente: CUE. ..................................................................................................................................................................... 132
Tabla 94: Potencial de emisiones GEI de diferentes escenarios de biodiesel de palma por vehículo-km y relativo a diesel
fósil (100%). Fuente: CUE. ....................................................................................................................................................................................... 135
Tabla 95: Inventario del chasis (‘glider’). .................................................................................................................................................................. 166
Tabla 96:Inventario del árbol de transmisión con motor gasolina(‘drivetrain petrol’) ............................................................................. 167
Tabla 97: Inventario del árbol de transmisión con motor diesel (‘drivetrain diesel’). ............................................................................... 168
Tabla 98: Indicadores de punto medio empleados en este estudio .............................................................................................................. 172
Tabla 99: Indicadores de impactos punto medio y punto final de etanol de caña de azúcar por vehículo-kilómetro ................ 179
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental ix
Tabla 100: Impactos de punto medio y punto final de biodiesel de palma por vehículo-kilometro ................................................. 180
Tabla 101: Impactos ambientales de punto medio del etanol de caña de azúcar comparados con combustible fósil
(Verde: Impacto menor. Naranja: impacto mayor). Fuente; CUE. ............................................................................................................. 185
Tabla 102: Impactos ambientales de punto medio del biodiesel comparados con combustible fósil (Verde: Impacto
menor. Naranja: impacto mayor). Fuente; CUE. .............................................................................................................................................. 187
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Cuatro fases principales de un ACV según la norma ISO 14040 ........................................................................................................ 2
Figura 2: Izquierda: Zonas de estudio para caña de azúcar (verde) y aceite de palma (azul). Derecha: Sitios de estudio
para las plantas de etanol (naranja) y plantas de biodiesel (morado). Fuente: CUE, con base en información de
Cenicaña y Cenipalma). ................................................................................................................................................................................................ 3
Figura 3: Visión general de los sistemas a comparar. (Fuente: CUE) ................................................................................................................... 4
Figura 4: Fuente de los datos de inventario para procesos específicos. (Fuente: CUE) ................................................................................ 6
Figura 5: Vista esquemática del cambio indirecto en el uso del suelo (Fuente: CUE) ................................................................................... 9
Figura 6: Área de cultivo de caña de azúcar (izquierda) y la topografía de la región (derecha) (Cenicaña 2001) ........................... 13
Figura 7: Ciclo de cultivo de la caña de azúcar (Netafim 2011). ........................................................................................................................ 17
Figura 8: Productividad cronológica de caña de azúcar y azúcar en ton por ha en Colombia (Asocaña 2011) ............................... 19
Figura 9: Productividad de la caña de azúcar para los sitios estudiados en toneladas de caña por ha (Fuente: CUE con
base en estudio de campo) ..................................................................................................................................................................................... 20
Figura 10: Visión esquemática del inventario de caña de azúcar. (Fuente: CUE) ......................................................................................... 21
Figura 11: Precipitación (izquierda) y evaporación(derecha) en el Valle Geográfico del Río Cauca (Cenicaña 2001) .................... 24
Figura 12: Canal de irrigación en plantaciones de caña de azúcar (© Cenicaña). ....................................................................................... 25
Figura 13: Maquinaria utilizada para la preparación de la tierra, siembra y manejo. (Fuente: CUE con base en estudio de
campo) ............................................................................................................................................................................................................................ 27
Figura 14: Cosecha verde manual (izquierda) y carga de la caña cortada después de la quema previa a la cosecha
(derecha). (Fuente: EMPA) ........................................................................................................................................................................................ 28
Figura 15: Visión esquemática de producción de etanol en Colombia. (Fuente: CUE) ............................................................................. 34
Figura 16: Visión esquemática de producción de azúcar en Colombia (Cenicana 2004) ........................................................................ 36
Figura 17: Presentación esquemática sobre el sistema de co-generación de los ingenios azucareros. (Fuente: Cenicaña) ........ 40
Figura 18: Resumen esquemático de la producción de etanol de caña de azúcar. (Fuente: CUE con base en las visitas de
campo) ............................................................................................................................................................................................................................ 46
Figura 19: Tratamiento de Aguas Residuales (TAR) de los efluentes de la planta de etanol. (Fuente: CUE, figuras de
www.praj.net, www.usba.org, www.isu.edu). ...................................................................................................................................................... 51
Figura 20: Esquema general del proceso de compostaje (Fuente: CUE con base en visitas de campo). ............................................ 54
Figura 21: Flujo de masa de producción de etanol por 100 ton de caña de azúcar. (Fuente: CUE con base en las visitas
de campo) ...................................................................................................................................................................................................................... 57
Figura 22: Precios de azúcar refinado y blanco (ponderado según cantidad y precio del mercado local y de exportación)
y el precio de etanol (Fuente: CUE con base en Asocaña y Precios del Merado de Azúcar de Londres). .................................... 61
Figura 23: Plantaciones de palma de aceite en Colombia (Fuente: CUE). ...................................................................................................... 62
Figura 24: Principales zonas de cultivo de palma de aceite en Colombia 2008 (Fedepalma 2009). ..................................................... 63
Figura 25: Plantación de palma con diferentes edades en Colombia. ............................................................................................................. 65
Figura 26: Productividad de la palma de aceite en los sitios de estudio en el Oriente (azul), Norte (naranja)
y Centro (verde) de Colombia en toneladas de RFF por hectárea y año. Los colores claros reflejan la productividad
de las fincas muestreadas y los colores oscuros reflejan el valor promedio de la región. La barra negra indica la
productividad nacional promedio y la barra gris representa la productividad suministrada por Fedepalma. (Fuente:
CUE y Fedepalma 2009) ............................................................................................................................................................................................ 67
Figura 27: Presentación esquemática sobre el inventario de palma de aceite (Fuente: CUE) ................................................................. 68
Figura 28: Recolección de fruta de Palma (izquierda), embalaje para el transporte (centro) y carga (derecha) (Fuente:
CUE y www.reportage-enviro.com. ....................................................................................................................................................................... 72
Figura 29: Transporte de RFF por animal (izquierda), tractores (centro) y camiones (derecha) desde el campo hasta la
planta de extracción. (Fuente: CUE) ...................................................................................................................................................................... 72
Figura 30: Cantidad relativa de tierra transformada debido a los cultivos de palma desde el 200 al 2009. (Fuente: Pincon
2008). ............................................................................................................................................................................................................................... 73
Figura 31: Visión esquemática general sobre el sistema de biodiesel. (CUE con base en las visitas de campo) .............................. 79
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental xi
Figura 32: Procesos de la extracción de aceite de palma (Fuente: Adaptado de Fedepalma 2010). .................................................... 80
Figura 33: Resumen esquemático sobre el proceso de refinación de aceite de palma y la producción de biodiesel
(fuente: www.manuelita.com) ................................................................................................................................................................................. 85
Figura 34: Proceso de purificación de la glicerina (fuente: www.manuelita.com)........................................................................................ 88
Figura 35: Sistema de tratamiento de aguas de laguna abierta (izquierda) y su superficie (derecha). (Fuente: CUE) .................... 90
Figura 36: Flujo de masa en la producción de biodiesel por cada 100 toneladas de RFF. (Fuente: CUE con base en las
visitas de campo)......................................................................................................................................................................................................... 92
Figura 37: Distancia desde Buenaventura a Los Ángeles, 4903 km. (Fuente: http://www.searates.com) ............................................ 95
Figura 38: Distancia desde Santa Marta a Los Ángeles, 5314 km. (Fuente: http://www.searates.com) ............................................... 96
Figura 39: Renault Logan (Fuente: www.renault.com) ........................................................................................................................................... 97
Figura 40: Presentación esquemática sobre el ciclo de vida de los combustibles fósiles. (Fuente: CUE) .......................................... 103
Figura 41: Reservas y producción colombiana de petróleo (Ecopetrol 2008)............................................................................................. 104
Figura 42: BCM (izquierda) e imagen de satélite (derecha) de la quema de gas en Colombia (NOAA 2009) ................................. 104
Figura 43: Cargas de las refinerías de Colombia (izquierda) y refinería de Barrancabermeja (derecha) (Ecopetrol 2009). ......... 105
Figura 44: Contenido de azufre del diesel en Bogotá y el resto del país (Ecopetrol2009). .................................................................... 106
Figura 45: Suministro de petróleo crudo a las Refinerías de California (Sheridan2006). ........................................................................ 108
Figura 46: Factores de emisión de electricidad en Colombia en 2009 (izquierda) y2010 (derecha) en kg de
CO2 equivalentes por kWh (XMexpertos 2010). ............................................................................................................................................ 110
Figura 47: Emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de combustibles fósiles en g de CO2 equivalentes por MJ
combustible. (Fuente: CUE) .................................................................................................................................................................................... 112
Figura 48: Emisiones de gases de efecto invernadero (GHG) de combustibles fósiles en kg equivalentes de CO2
por vehicle.km. (Fuente: CUE) ............................................................................................................................................................................... 113
Figura 49: Demanda acumulada de energía no renovable por MJ de combustible fósil. (Fuente: CUE). .......................................... 114
Figura 50: Demanda acumulada de energía no renovable por vehículo.km. (Fuente: CUE) .................................................................. 114
Figura 51: Potencial de calentamiento global de etanol de caña de azúcar en kg CO2 equivalentes por v.km. (Fuente:
CUE) ............................................................................................................................................................................................................................... 115
Figura 52: Potencial de calentamiento global de etanol de caña de azúcar por proceso en g CO2 equivalentes por
MJ combustible. (Fuente: CUE) ............................................................................................................................................................................. 116
Figura 53: Potencial de calentamiento global del cultivo de caña de azúcar en kg CO2 equivalentes por kg de caña
de azúcar. (Fuente: CUE y Ecoinvent para Brasil). .......................................................................................................................................... 116
Figura 54: Potencial de calentamiento global de procesamiento de la caña de azúcar dividido por proceso en kg CO2
equivalentes por v.km. (Fuente: CUE) ................................................................................................................................................................. 117
Figura 55: Análisis de sensibilidad del método de asignación para la producción de etanol en Colombia en kg de CO2 el
equivalentes por vehicle.km. (Fuente: CUE). .................................................................................................................................................... 118
Figura 56: Demanda acumulada de energía de etanol de caña de azúcar en MJ de energía no renovable por
MJ.de combustible. (Fuente: CUE). ...................................................................................................................................................................... 119
Figura 57: Demanda acumulada de energía de etanol de caña de azúcar en MJ de energía no
renovable por vehículo.km. (Fuente: CUE)........................................................................................................................................................ 119
Figura 58: Potencial de calentamiento global dl biodiesel de palma en kg CO2 equivalente per v.km. (Fuente: CUE) ................ 120
Figura 59: Potencial de calentamiento global de biodiesel a partir de aceite de palma por proceso en g CO2 en
equivalente por MJ de combustible. (Fuente: CUE) ..................................................................................................................................... 121
Figura 60: Potencial de calentamiento global del cultivo de palma de aceite en kg CO2 equivalentes por kg de RFF. Los
sitios de cultivo en Colombia evaluados en el oriente (Verde), Norte (Azul) y centro (rojo) se presentan de acuerdo al
impacto del cultivo (barras oscuras) y al cambio en el uso de la tierra (barras claras). El impacto promedio se
muestra como una línea negra. (Fuente: CUE y Ecoinvent v2.3 para Malasia) .................................................................................... 121
Figura 61: Potencial de calentamiento global de procesamiento del biodiesel dividido por proceso en kg de CO2
equivalentes por v.km. (Fuente: CUE) ................................................................................................................................................................. 122
Figura 62: Potencial de calentamiento global del escenario promedio y optimizado comparado con los combustibles
fósiles en kg CO2eq por vehicle.km. (Fuente: CUE) ...................................................................................................................................... 122
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental xii
Figura 63: Análisis de sensibilidad del método de asignación para la producción de biodiesel en Colombia en kg CO2
eq. por vehículo.km. (Fuente: CUE) ..................................................................................................................................................................... 123
Figura 64: Demanda de energía acumulada de biodiesel de palma en MJ de energía no renovable por MJ de
combustible. (Fuente: CUE) .................................................................................................................................................................................... 124
Figura 65: Demanda acumulada de energía de biodiesel de palma en MJ de energía no renovable por vehiculo.km.
(Fuente: CUE) .............................................................................................................................................................................................................. 124
Figura 66: Impactos indirectos potenciales del uso de la tierra en el cultivo de palma en Colombia. (Fuente: CUE)................... 125
Figura 67: Impactos potenciales del uso indirecto de la tierra en el cultivo de caña se azúcar en Colombia. (Fuente: CUE) ... 126
Figura 68: Potencial del calentamiento Global del etanol promedio colombiano (E100 and E10) empleado en Bogotá y
California. (Fuente: CUE) ......................................................................................................................................................................................... 127
Figura 69: Potencial de calentamiento global del biodiesel promedio colombiano (B100 y B10) usado en Bogotá
y California. (Fuente: CUE) ...................................................................................................................................................................................... 128
Figura 70: Potencial de calentamiento global de los biocombustibles comparados con otras cadenas de valor de
biocombustibles. (Fuente: CUE, biocombustibles colombianos adaptados para un vehículo estándar de Ecoinvent,
otros biocombustibles basados en Zah et al., 2007) .................................................................................................................................... 129
Figura 71: Potencial de calentamiento global del etanol colombiano de caña de azúcar relativo a la gasolina fósil (100%
del impacto). (Fuente: CUE). .................................................................................................................................................................................. 132
Figura 72: Potencial de calentamiento global del Biodiesel de palma colombiano comparado con el diesel fósil (100%
del impacto).Fuente: CUE. ...................................................................................................................................................................................... 135
Figura 73: Presentación esquemática de los indicadores de impacto utilizados en este estudio. (Fuente: CUE)........................... 170
Figura 74: Visión esquemática sobre el modelo de daño del Eco-indicador 99. (Fuente: VROM 2000) .......................................... 174
Figura 75: Comparación del vehículo estándar de pasajeros en Colombia y California (por vehicle.km). (Fuente: CUE). ........... 176
Figura 76: Impacto ambiental total medido como puntos de Eco-indicador 99 del vehículo estándar de Colombia y
California (por vehiculo.km) (Fuente: CUE). .................................................................................................................................................... 177
Figura 77: Impactos ambientales del etanol de caña de azúcar por vehículo.km especificados por etapa de producción.
(Fuente: CUE). ............................................................................................................................................................................................................. 177
Figura 78: Impacto ambiental total (medido en puntos de Eco-indicador 99) del etanol de la caña de azúcar por
vehiculo.km especificado para la etapa de producción. (Fuente: CUE) .................................................................................................. 178
Figura 79: Los impactos ambientales del biodiesel de palma por vehiculo.km especificados por etapa de producción.
(Fuente: CUE) .............................................................................................................................................................................................................. 179
Figura 80: Impacto ambiental total (medido como puntos de Ecoindicador 99) del biodiesel por vehículo.km específico
para la etapa de producción. (Fuente: CUE). ................................................................................................................................................... 180
Figura 81: Impacto ambiental agregado del etanol promedio colombiano (E10 y E100) empleado en Bogotá y California.
(Fuente: CUE) .............................................................................................................................................................................................................. 181
Figura 82: Impacto ambiental agregado del biodiesel promedio colombiano (B100 y B10) empleado en Bogotá y
California. (Fuente: CUE) ......................................................................................................................................................................................... 182
Figura 83: Impacto ambiental agregado (método de Eco indicador 99) de los biocombustibles colombianos
comparados con otras cadenas de valor de biocombustibles. (Fuente: CUE) ..................................................................................... 183
Figura 84: Representación en dos dimensiones de las emisiones de GEI y el impacto ambiental total (Eco indicador 99)
para caña de azúcar (azul) y palma de aceite (rojo)...................................................................................................................................... 184
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental xiii
GLOSARIO
ACV Análisis de Ciclo de Vida
AGB Biomasa por encima del suelo
AR Agua residual
BGB Biomasa por debajo del suelo
BID Banco Interamericano de Desarrollo
CED Demanda de Energía Acumulada
CML Instituto de Ciencias Ambientales de la Universidad de Leiden
CUE Consorcio de autores del estudio (CNPML-UPB-EMPA)
DALY Disability Adjusted Life Years
DQO Demanda Química de Oxigeno
EI99 Eco indicador 99
EICV Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida
EtOH Etanol
FAO Food and Agriculture Organization of United Nations
GBEP Global Bioenergy Partnership
GEI Gases de Efecto Invernadero
GWP Potencial de calentamiento global
ICV Inventario de Ciclo de Vida
IDEAM Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales
IEA Agencia Internacional de Energía
IGAC Instituto Geográfico Agustín Codazzi
iLUC Cambios indirectos del uso del suelo
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
LUC Cambio del uso del suelo
LUC Cambio en el uso del suelo
MADR Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural
MDL Mecanismo de Desarrollo Limpio
MOD Materia Orgánica Descompuesta
MP Material Particulado
PAH Hidrocarburos aromáticos policíclicos
PDD Documento de Diseño del Proyecto
PST Partículas Sólidas Totales
RED Renewable Energy Directive
RER Clasificación Ecoinvent para promedio europeo
RFF Racimos de Fruto Fresco
RSB Mesa Redonda sobre Biocombustibles. Sostenibles
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental xiv
SD Desviación estándar
SOC Carbono orgánico del suelo
SQCB Sustainability Quick Check for Biofuels
TAR Tratamiento de Aguas Residuales
UCTE Union for the coordination of Transmission of Electricity (Europe)
UNFCCC United Nations Framework Convention on Climate Change
VGRC Valle Geográfico del Río Cauca
VOC Compuestos orgánicos volátiles
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental 1
1 Objetivo
El principal objetivo del Análisis de Ciclo de Vida – ACV - es analizar los impactos ambientales de los
biocombustibles Colombianos, etanol de caña de azúcar (EtOH) y biodiesel de aceite de palma, sobre
el ciclo de vida completo, y su comparación con los combustibles fósiles de referencia para
Colombia (gasolina y diesel). Además, identificar el potencial de optimización para producir
biocombustibles más amigables con el medio ambiente y recolectar datos específicos necesarios para
la herramienta web desarrollada para el ACV del SQCB (Chequeo Rápido de Sostenibilidad de
Biocombustibles).
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental 2
2 Metodología – Análisis del ciclo de vida
Con el fin de evaluar el desempeño ambiental de los diferentes biocombustibles, se llevó a cabo un
Análisis del Ciclo de Vida (ACV) conforme a las normas ISO 14040 y 14044 (ISO 2006). La
metodología ACV es un enfoque holístico para estimar los impactos ambientales relacionados
con todo el ciclo de vida de un producto o servicio. Los límites del sistema del estudio son alrededor
de las cadenas de biocombustibles y se extiende desde la producción agrícola hasta el uso final de
biocombustible en un vehículo, incluyendo los pasos intermedios. Además, el estudio se realiza de
acuerdo con las directrices de la Asociación Mundial de Bioenergía (GBEP 2009)1. En la Figura 1 se
presentan las fases principales del estudio de ACV.
Figura 1: Cuatro fases principales de un ACV según la norma ISO 14040
La definición del objetivo y el alcance es el primer paso de un ACV. En este se define claramente el
esquema del estudio. Donde los resultados finales del estudio son válidos únicamente para el objetivo
y alcance definido.
1 Las directivas de la AMBE (GBEP, por sus siglas en inglés) serán completadas después de la aprobación final de este estudio.
Definición del objetivo y alcance
Análisis de inventario
Evaluación de impactos
Concepto de Análisis de Ciclo de Vida
Interpretación
Aplicaciones directas:
•Desarrollo y mejoras de producto.
•Planeación estratégica.•Formulación de políticas públicas•Mercadeo•Otras
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental 3
2.1 Alcance
En este estudio se evaluó el impacto promedio ambiental de los combustibles en Colombia. Por lo
tanto, los resultados no reflejan el rendimiento de las plantaciones individuales o instalaciones de
procesamiento, reservando la confidencialidad de la información individual.
Con el fin de tomar en cuenta el contexto local, se recolectó información primaria en los sitios más
representativos (como se muestra en la Figura 2 ).
Figura 2: Izquierda: Zonas de estudio para caña de azúcar (verde) y aceite de palma (azul). Derecha: Sitios de estu-
dio para las plantas de etanol (naranja) y plantas de biodiesel (morado). Fuente: CUE2, con base en información de
Cenicaña y Cenipalma).
2.1.1 Unidad funcional
Los biocombustibles puros (B100, E100), y las mezclas (E10, B10) son comparados con los
combustibles fósiles (gasolina y diesel, para especificaciones ver Tabla 88 ) por:
Una unidad energética (1 MJ) al punto de distribución
Un kilómetro recorrido en un vehículo promedio en Colombia (Renault Logan) y en los
Estados Unidos de América (un vehículo de pasajero promedio).
El objetivo del estudio es comparar los diferentes combustibles en lugar de comparar los diferentes
vehículos. Tal comparación sólo es posible si las propiedades de los vehículos son idénticas en cuanto
2 Todas las figuras y tablas establecidas en este estudio son referenciadas como CUE (Consocio CNPML-UPB-EMPA)
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental 4
a aerodinámica, peso y consumo de energía. El mejor caso es escoger un tipo de vehículo del cual se
pueda tener información de su fabricación y desempeño con motores de gasolina, diesel y mezclas de
biocombustibles. , En Colombia, el Renault Logan es un vehículo ampliamente utilizado que se puede
conducir con diferentes unidades motrices.
2.1.2 Límites del sistema
Una visión general sobre los procesos a comparar se presenta en la Figura 3. En este estudio los límites
del sistema comprenden la cadena completa de los biocombustibles, desde la producción de
las materias primas agrícolas hasta el uso de los biocombustibles en un automóvil, incluyendo
los pasos intermedios. Además, se incluye la construcción, mantenimiento y reciclaje / disposición de
infraestructura, incluyendo los edificios y carreteras.
Figura 3: Visión general de los sistemas a comparar. (Fuente: CUE)
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental 5
Alcance temporal
En este estudio el año de referencia para las consideraciones de cambio de uso de la tierra es el año
2000 y para tecnología de procesos se consideró el año 2009. El año 2000 fue seleccionado debido a
la disponibilidad de los mapas de uso del suelo en Colombia (usados en el estudio SIG), y a que el año
de referencia para el cambio de uso del suelo se define unos años atrás, evitando la deforestación o el
reemplazo de coberturas naturales vegetales para nuevos proyectos. Dado que a la empresa privada
no le era permitido establecer plantas de procesamiento de biocombustibles, la producción de estos
no conducía a ningún cambio en el uso de la tierra más allá del año 2000, lo cual justifica aún más el
año de vida seleccionado.
Con el fin de demostrar el potencial de optimización, se consideran dentro de este estudio las
tecnologías que pueden ser implementadas en un futuro cercano. Para este caso se empleó el estudio
de ACV de Ecopetrol sobre combustibles fósiles, el cual fue realizado para el esquema de refinación
del año 2008 en la refinería de Barrancabermeja.
Alcance geográfico
Este estudio es de alcance nacional como se mencionó en el objetivo del estudio, los conjuntos de
datos son representativos para las condiciones de Colombia. No obstante, es necesario tener presente
que los resultados reflejan el promedio nacional y no pueden ser asociados con plantaciones
individuales o plantas de procesamiento.
2.1.3 Método de asignación
En las cadenas de valor de los biocombustibles no solo se producen biocombustibles, sino también
varios subproductos (por ejemplo, torta de palmiste, compost, electricidad, entre otros). Por lo tanto,
como las cargas ambientales (ej. DQO, Kwh, CO2, MP, Residuos, etc.) no están registradas
específicamente para cada producto y subproducto (ej. residuos de corte, bagazo, vinazas, azúcar, miel
B, etc.) se hace necesario distribuir dichas cargas entre los diferentes productos y subproductos en
cada etapa de la cadena de valor, lo que se conoce como asignación. Ahora bien, debido a que los
productos y subproductos que generan la cadena de valor de los biocombustibles poseen diferentes
funciones (por ejemplo, algunas son usadas energéticamente y algunas para reciclaje de nutrientes), el
método de asignación económica se consideró el más adecuado. Sin embargo, se llevó a cabo una
asignación energética para analizar la sensibilidad del método de asignación.
2.2 Información para el inventario
En el análisis del Inventario de Ciclo de Vida (ICV) se cuantifican los flujos de materia y energía de los
procesos del sistema. Mediante la evaluación de todas las entradas y salidas, se pueden analizar los
intercambios de los sistemas comparados con el ambiente, y de esta manera sus impactos.
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Sostenibilidad de Biocombustibles en Colombia - Capitulo II: Estudio ACV – Impacto Ambiental 6
Dentro de este estudio, se considera el consumo de todas las materias primas, insumos,
energía, emisiones y residuos. Adicionalmente, se incluye el transporte, la infraestructura y los
requerimientos de tierra.
2.2.1 Tipos y fuentes de datos
En general, el inventario de los datos empleados se puede dividir en datos primar