SUSTENTABILIDAD DE CULTIVOS ENERGÉTICOS

Dr. Roque Fernando Caro, Ph. D Cátedra Cultivos Industriales, FAZ-UNT 2008

BIOCOMBUSTIBLES: SUSTITUTOS RENOVABLES PARA COMBUSTIBLES FÓSILES CULTIVOS ENERGÉTICOS: PRINCIPAL FUENTE DE BIOCOMBUSTIBLES BIOETANOL: CAÑA DE AZÚCAR, SORGO AZUCARADO, CEREALES (MAIZ, TRIGO, CEBADA) AMILÁCEAS. BIODIESEL: OLEAGINOSAS (SOJA, GIRASOL, COLZA, JATROPHA)

VENTAJAS DE LOS BIOCOMBUSTIBLES: • REDUCEN DEPENDENCIA COMBUSTIBLES FÓSILES • MENORES EMISIONES GEI (GASES EFECTO INVERN.) • ECONOMÍA LOCAL: INVERSIONES Y NUEVOS MERCADOS PRINCIPALES PREOCUPACIONES: • BALANCES ENERGÉTICOS Y AHORRO EMISIONES • AGOTAMIENTO DEL SUELO Y AGROQUÍMICOS • BIODIVERSIDAD • SEGURIDAD ALIMENTARIA (SUELO Y PRECIOS)

ALTERNATIVAS: • CULTIVOS QUE NO AFECTEN LA SEGURIDAD ALIMENTARIA • SISTEMAS PRODUCTIVOS SUSTENTABLES DE BAJOS INSUMOS • OPCIONES DE AUTOCONSUMO, EXPORTACIÓN O MERCADO INTERNO

REQUISITOS DE SUSTENTABILIDAD: • SALUD Y BIODIVERSIDAD • RENTABLES • EFICIENCIA ENERGÉTICA • MÍNIMAS EMISIONES Y DESHECHOS • SEGURIDAD ALIMENTARIA

HERRAMIENTAS PARA LA SUSTENTABILIDAD: LIFE CYCLE ANALYSIS (ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA) SERIE DE NORMAS ISO-IRAM 14040-14049 PARA BALANCE DE MASA Y ENERGÍA Y EMISIONES

EMERGY ANALYSIS (EA) EVALUACIÓN AMBIENTAL Y ECONÓMICA DE SISTEMAS PRODUCTIVOS Y CALCULAR SU SUSTENTABILIDAD MIDIENDO EL USO DE RECURSOS RENOVABLES/RECURSOS TOTALES

ECOLOGICAL FOOTPRINT (HUELLA ECOLÓGICA) SUPERFICIE DE TERRENO BIOLÓGICAMENTE PRODUCTIVO NECESARIO PARA SUMINISTRAR LOS RECURSOS UTILIZADOS Y ASIMILAR LOS RESIDUOS GENERADOS EN UNA CADENA PRODUCTIVA

ANALISIS DE CICLO DE VIDA (ACV) CUANTIFICA FLUJOS ENERGÉTICOS Y AMBIENTALES ASOCIADOS CON UN PRODUCTO A TRAVÉS DE TODAS LAS ETAPAS DESDE LA EXTRACCIÓN DE MATERIAS PRIMAS HASTA EL USO Y DISPOSICIÓN FINAL (DESDE LA CUNA HASTA LA TUMBA) INVENTARIO DE MATERIAS PRIMAS EXTRAÍDAS DEL AMBIENTE RECURSOS ENERGÉTICOS CONSUMIDOS EMISIONES GENERADAS AL AIRE, AGUA Y RESIDUOS SÓLIDOS. UTILIZA BASES DE DATOS Y SOFTWARE ESPECÍFICO CATEGORÍAS DE IMPACTO: CONSUMO ENERGÍA FÓSIL POTENCIAL DE EMISIONES DE GASES EFECTO INVERNADERO (GEI)

EJEMPLOS ACV EN BIOCOMBUSTIBLES CIEMAT (2003): ACV COMPARATIVO DE ETANOL DE TRIGO Y CEBADA VS. GASOLINA. UNIDAD DE ANALISIS: COMBUSTIBLE USADO POR UN AUTOMÓVIL PARA RECORRER UN KM. BALANCE ENERGÉTICO: 1,49 ETANOL – 0,85 GASOLINA MAYORES CONSUMOS: PRODUCCIÓN DE ETANOL Y DE GRANOS (FERTILIZANTES, LABORES Y TRANSPORTE) EMISIONES AHORRO DE CO2 Y CH4 - AUMENTO DE N2O AREAS DE MEJORA: PRODUCCIÓN DE ETANOL: USO DE BIOMASA PARA OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA FASE AGRÍCOLA: REDUCIR FERTILIZANTES Y LABORES, EPOCA DE APLICACIÓN DE PRODUCTOS NITROGENADOS, NUEVOS CULTIVOS DE MAYOR RENDIMIENTO DE BIOMASA Y BAJOS REQUERIMIENTOS DE FERTILIZANTES Y LABORES

EJEMPLO ACV (CONT.) MACEDO (2004): ACV ETANOL DE CAÑA DE AZÚCAR UNIDAD DE ANÁLISIS: TONELADA CAÑA DE AZÚCAR BALANCE ENERGÉTICO: 8,3 CONSUMO DE ENERGÍA: 80% EN ACTIVIDADES AGRÍCOLAS (FERTILIZANTES, TRANSPORTE, LABORES) Y 20 % EN PRODUCCIÓN DE ETANOL. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA: 92 % ETANOL Y 8 % BAGAZO EXCEDENTE. EMISIONES DE GEI 90 % EN FASE AGRÍCOLA (CAÑA QUEMADA, AGROQUIMICOS, TRANSPORTE Y LABORES). PERO SE EVITAN EMISIONES 6-7 VECES MAYORES EN EL USO DE ETANOL EN VEHÍCULO Y DE BAGAZO COMO COMBUSTIBLE INDUSTRIAL

EJEMPLOS ACV (CONT.) SHEEHAN (1998): ACV COMPARATIVO BIODIESEL DE SOJA Y DIESEL DE PETROLEO UNIDAD DE ANALISIS: ENERGÍA UTILIZADA PARA GENERAR UN HP/H EN EL MOTOR DE UN OMNIBUS URBANO BALANCE ENERGÉTICO: 3,1 BIODIESEL - 0,83 DIESEL PRINCIPALES USOS ENERGÍA FÓSIL EN PRODUCCIÓN DE BIODIESEL, OBTENCIÓN DE ACEITE Y FASE AGRÍCOLA. EMISION DE EFLUENTES LÍQUIDOS 4,7 VECES MAYOR EN DIESEL. REDUCCIÓN EMISIONES DE CO2, CO, SOx Y PARTÍCULAS TOTALES. AUMENTO NOx E HIDROCARBUROS

EJEMPLOS ACV (CONT.) CIEMAT (2006): ACV COMPARATIVO BIODIESEL DE ACEITES VEGETALES CRUDOS (SOJA, GIRASOL, COLZA Y PALMA) VS. DIESEL DE PETRÓLEO. UNIDAD DE ANÁLISIS: COMBUSTIBLE USADO POR UN AUTOMÓVIL PARA RECORRER UN KM. BALANCE ENERGÉTICO: 3,86 BIODIESEL* – 0,97 DIESEL *1,73 SIN SUSTITUCIÓN DE GLICERINA PRINCIPALES USOS DE ENERGÍA FÓSIL: OBTENCIÓN DE ACEITE Y PRODUCCIÓN DE GRANO (OBTENCIÓN DE BIODIESEL VALORES NEGATIVOS POR REEMPLAZO DE GLICERINA) EMISIONES: SE EVITAN LAS DE CO2 Y AUMENTAN LAS DE N2O Y CH4 MEJORAS: REDUCIR FERTILIZANTES Y LABORES. MEJORAR RENDIMIENTOS. USAR BIOMASA RESIDUAL. APLICACIÓN FRACCIONADA DE FERTILIZANTES NITROGENADOS

EJEMPLOS ACV (CONT.) PANICHELLI (2006): ACV DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL DE SOJA PARA EXPORTACIÓN UNIDAD DE ANALISIS PRODUCCIÓN DE UN KG DE BIODIESEL SISTEMAS DE CULTIVO ANALIZADOS: SOJA DE PRIMERA Y SEGUNDA Y SIEMBRA DIRECTA Y CONVENCIONAL LOS SISTEMAS DE SD CONSUMEN UN 40 % DE LA ENERGÍA CONSUMIDA EN SC PRODUCEN UN 70 % DE LAS EMISIONES PRODUCIDAS EN SC MAYORES CONSUMOS DE ENERGÍA EN SD SON EN COSECHA Y AGROQUÍMICOS EN SC SON EN COSECHA Y CULTIVO (LABRANZA) LOS IMPACTOS AMBIENTALES SE DAN BÁSICAMENTE EN FASE AGRÍCOLA LOS RENDIMIENTOS SON FUNDAMENTALES

RESUMEN ACV HERRAMIENTA UTIL PARA CUANTIFICAR IMPACTOS AMBIENTALES A LO LARGO DEL CICLO DE VIDA DE UN PRODUCTO E IDENTIFICAR OPORTUNIDADES DE MEJORA SU ALCANCE VA MÁS ALLÁ DEL SISTEMA PRODUCTIVO INCLUYENDO DISTRIBUCIÓN, UTILIZACIÓN Y DISPOSICIÓN FINAL MAYORES LIMITACIONES: LOS ANÁLISIS SE CENTRAN EN PRODUCTOS Y LAS CATEGORÍAS DE IMPACTO SON SÓLO USO DE ENERGÍAS FÓSILES Y EMISIONES DE GEI SENSIBLE A LA ASIGNACIÓN DE COPRODUCTOS Y A LOS RENDIMIENTOS (EN CASOS DE PRODUCTOS AGRÍCOLAS)

EMERGY ANALYSIS (EA) DESARROLLADO POR LA ECOLOGÍA DE SISTEMAS (ODUM 1998). UTILIZA DOS CONCEPTOS: ENERGÍA UTILIZADA DIRECTA O INDIRECTAMENTE PARA REALIZAR UN PRODUCTO O SERVICIO (EMERGY) SE MIDE EN UNIDADES DE MEMORIA DE ENERGÍA (emJ) SE EXPRESA EN EQUIVALENTES DE ENERGÍA SOLAR (seJ), QUE SE CALCULA USANDO TABLAS DE TRANSFORMACIÓN ENERGÍA ACTUAL DISPONIBLE EN UN PRODUCTO O PROCESO (ENERGY) QUE SE MIDE EN JOULES (J) EL COCIENTE EMERGY/ENERGY (seJ/J) ES LA INVERSA DE LA EFICIENCIA Y ES UNA MEDIDA DE INTENSIDAD DE UN SISTEMA DE PRODUCCIÓN. SE LLAMA TRANSFORMITY VALORA LA CONTRIBUCIÓN DE LA NATURALEZA EN LA PRODUCCIÓN DE BIENES Y SERVICIOS (NECESARIO PARA IMPLEMENTAR SISTEMAS SUSTENTABLES)

PARA UN SISTEMA PRODUCTIVO SE AGRUPAN LOS RECURSOS SEGÚN SU ORIGEN: NATURALES (I)

RENOVABLES (R) NO RENOVABLES (N)

ECONÓMICOS (F)

MATERIALES SERVICIOS EMERGIA TOTAL (Y) = I + F

(M) (S)

INDICADORES DE SUSTENTABILIDAD: RENOVABILIDAD % = 100 (R/Y) TASA CARGA AMBIENTAL: (N + F)/R TASA RENDIMIENTO: Y/F INDICE DE SUSTENTABILIDAD: TR/TCA UTILIZA HOJAS DE CÁLCULO Y TABLAS DE TRANSFORMACIÓN

EJEMPLOS EA: BRANDT-WILLIAMS (2002): ESTUDIO EMERGÉTICO DE LA AGRICULTURA DE FLORIDA. 22 PRODUCTOS AGRÍCOLAS Y 2 FERTILIZANTES. RECURSOS NATURALES: RENOVABLES: EVAPOTRANSPIRACIÓN NO RENOVABLES: PERDIDA DE SUELO AGRICOLA RECURSOS ECONÓMICOS: MATERIALES: COMBUSTIBLES, AGROQUÍMICOS, ELECTRIC. SERVICIOS: MANO DE OBRA, SERVICIOS TÉCNICOS, ETC. MAYORES INTENSIDADES: CRÍA DE LAGARTOS Y PRODUCCIÓN DE HUEVOS VALORES INTERMEDIOS: ALGODÓN, PRODUCCIÓN DE LECHE, PRODUCCIÓN EXTENSIVA DE CARNE VACUNA, Y MAÍZ PARA GRANO. MENORES NIVELES: CAÑA DE AZÚCAR, NARANJA Y SOJA

RECURSOS

INSUMOS

Renovables

SOL EVAPOTRANSPIRACION

Sej/ha/año E13 6 159

No Renovables

PERDIDA DE SUELO