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UNAM-PINCC17-21 Octubre 2011
Evaluación de la disponibilidad de agua y los costos asociados a la producción de cultivos
para la manufactura de biocombustibles
Estimación de la huella hídrica de la caña de azúcar en México
María Eugenia Haro, Inés Navarro, Blanca Jiménez
1. Disminución de biodiversidad
2. Suelo: erosión, pérdida fertilidad, compactación
3. Agua: alto consumo, cambios en escurrimiento e infiltración, competencia por el recurso, contaminación
4. Aire: emisiones por quema antes de cosecha de caña
5. Pérdida de suelo agrícola para la producción de alimentos
IMPACTOS DE LA ALTERNATIVA ENERGÉTICA DE BIOCOMBUSTIBLES
Conagua. Subdirección General de Programación. 2010. Elaborado a partir de: Conagua. Subdirección General Técnica. 2010 | Conagua. Subdirección General de Administración del Agua. 2010
Grado de presión sobre el recurso hídrico 2009
Grado de presión:Sin presión < 10%Medio 20% - 40%Muy alto > 100%
EVALUACIÓN DEL IMPACTO EN EL RECURSO AGUA
Demanda de agua en la producción agrícola de caña de azúcar
Demanda de agua en la producción de etanol
Disponibilidad de agua renovable
Otros (≤ 2 %)38%
Trigo15%
Arroz13%
Maíz10%
Cultivos p/forraje
9%
Soya5%
Caña de azúcar
4%
Algodón3%
Cebada3%
Contribución de cultivos a la huella hídrica total
Mekonnen & Hoekstra, 2010
DEMANDA DE AGUA VIRTUAL o HUELLA HÍDRICA – CULTIVOS 1996-2005
Agua virtual
Cultivo m3/Ton Caña de azúcar 200 Vegetales 300 Raíces y tubérculos 400 Frutas 1,000 Cereales 1,600 Aceites 2,400
ESTIMACIÓN DE LA HUELLA HÍDRICA DE LA CAÑA DE AZÚCAR
HHca = CWU Y
CWU = 10 ET0
HHca = Huella hídrica caña de azúcar (m3/ton)
Y = Rendimiento (ton/ha)
CWU = Requerimiento de agua (m3/ha)
ET0 = Evapotranspiración (mm/d)Hoekstra et al. 2009Penman-Monteith - FAO-56 (Allen et al., 2006)
AD = [P – E] x A x f
PE = ------------------------ [0.9 + [(P/L)2]0.5
L = 300 + 25 T + 0.05 T3
AD : Agua disponible (m3/año) P : Precipitación acumulada anual (mm/año)E : Evapotranspiración (mm/año)T : Temperatura (°C)A : Superficie (km2)f : Factor conversión (1000)
DISPONIBILIDAD DE AGUA RENOVABLE
Índice de uso intensivo
Iescasez = DAtotal
AD
Iescasez > 20% estrés hídrico
AD = Agua disponible (m3/año) DA = Demanda total de agua (m3/año)
Municipio de Tamazula de Giordiano, Jal
Ingenio Tamazula
Superficie sembrada = 15,500 ha
Área de Riego:Inundación (rodado) = 50 %Aspersión = 25 % Goteo = 25 %
Periodo: Febrero – SeptiembreAño: 2010
Precipitación: 0.2 – 32 mm/d
Sequía: Octubre – Junio (c/lluvias aisladas)Eventos extraordinarios: 6 (35-89 mm/d)
SITIO DE ESTUDIO
Evapotranspiración: 6 – 10 mm/dTemperatura: 13 – 25 °C/d
RESULTADOS
0
5
10
15
20
25
30
0
2
4
6
8
10
12
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec
Ave
rage
tem
pera
ture
[°C]
Evap
otra
nspi
rati
on [
mm
/d]
Evapotranspiration Temperature
Mes
Evapotranspiración Acumulada ET0
[mm]
HHca
[m3/ton]
HHca Acumulada
[m3/ton]
Febrero 203 18.5 18.5
Marzo 458 23.2 41.7
Abril 729 24.6 66.3
Mayo 1019 26.4 92.7
Junio 1178 13.7 103.4
Julio 1468 26.3 132.7
Agosto 1750 25.7 158.4
Septiembre 2005 23.2 181.6
104 m3/ton < HHca =182 m3/ton < 200 m3/tonMekonnen & Hoekstra, 2010
RESULTADOS
HHca =182 m3/ton ≈ 20,020 m3/ha
Y = 110 ton/ha
DAinundación = 155 Mm3 A = 50%
DAaspersión = 54.3 Mm3A = 25% y 30% ahorro
DAgoteo = 43.4 Mm3 A = 25% y 44% ahorro
DAriego = 253 Mm3
Narayanamoorthy, 2004 & 2005
RESULTADOS
DAriego = 253 Mm3
DAmunicipal = 4.5 Mm3 P = 126,246 hab
DATotal = 257.5 Mm3
Agua Disponible = 367 Mm3
Índice de intensidad de uso = 86%
Estrés hídrico en la región
RESULTADOS
ZONA CAÑERA DE TAMAZULA EJEMPLO ATÍPICO
Tecnificación 2º. Lugar nacional en rendimiento Incremento de áreas de riego por goteo Experimentación con nuevas variedades Manejo de la distribución de agua Estaciones agroclimáticas Valor agregado a subproductos de la producción de azúcar
REGIONES CAÑERAS
Unión Nacional de Cañeros A.C. 2000-2010 http://www.caneros.org.mx/centro.html
ESTADOS PRODUCTORES
Estados con mayor superficie cultivada, mejores rendimientos y ubicación de ingenios
Producción promedio: 51% de Temporal 49% de RiegoRendimiento promedio: Temporal ≈ 66 Ton/ha Riego ≈ 88 Ton/ha
Estado
Promedio 2000 - 2010
Vulnerabilidad Superficie
(ha) Rendimiento
(Ton/ha) Puebla (2) 15,622 111 Δ demanda Morelos (2) 14,070 107
Chiapas (2) 28,949 89 Jalisco (6) 6 4,962 88 Δ demanda + estrés hídrico
Michoacán (3) 15,973 85 estrés hídrico Sinaloa (3) 24,910 82
Veracruz (22) 278,597 69 Δ demanda Tamaulipas (2) 31,241 67
Oaxaca (3) 45,611 61 San Luis Potosí (4) 70,893 57 estrés hídrico
CONCLUSIONES – RETOS PARA LA VIABILIDAD DE ETANOL
Prácticamente todo está por evaluar en materia de agua:
HHca ≈ Condiciones climáticas
Prácticas de irrigación y rendimiento Demanda de otros usos de agua Disponibilidad de agua local-regional en zonas cañeras Competencia en uso del agua a nivel local-regional
Política energética: Precio competitivo de Etanol vs. Caña de azúcar
Modernización de prácticas locales de producción de caña Necesaria modernización de infraestructura para la producción de etanol (ingenios)
Investigación: viabilidad de opciones de biocombustibles de 2a. generación
CONCLUSIONES – RETOS PARA LA VIABILIDAD DE ETANOL