NUEVAS FRONTERAS INGENIERÍA INGENIERÍA AMBIENTAL

NUEVAS
NUEVAS FRONTERAS
DE LA
INGENIERÍA
INGENIERÍA AMBIENTAL
R d lf LACY
Rodolfo
febrero 2012
En este siglo se
ha detonado una
nueva revolución
tecnológica, para
encontrar fuentes
y tecnologías
limpias, que
materialicen el
paradigma global
del
Desarrollo
Sustentable
Ilustración del Scientific American, 2006
EL PLANETA TIENE LÍMITES
Zonas de
Seguridad
Situación de
Riesgo
FUENTE: Rockström et all. 2009. A safe operating space for humanity. NATURE Vol. 461, 24.
EL PLANETA TIENE LÍMITES
“Si una de las fronteras planetarias es transgredida
planetarias es transgredida, las demás fronteras se verán gravemente amenazadas” Cambio
Climático
Johan Rockström
FUENTE: Rockström et all. 2009. A safe operating space for humanity. NATURE Vol. 461, 24.
CO2 equivalente
Watts/m2
350
387
280
1
1.5
0
CAMBIO CLIMATICO …mediciones recientes
Desde que se firmó el Acuerdo Marco de Cambio Climático en las
Naciones Unidas
Unidas, las tasas de incremento de CO2 se duplicaron; la
concentración global de CO2 alcanza ya las 391.57 ppm
380
360
Charles D. Keeling
1928-2005
Límite de
Sustentabilidad
340
1970
FUENTE: NOAA, febrero 2011.
1980
320
Δa=2.39
Δp=1.3
1992
UNFCCC
2000
2011
OPCIONES
Emisiones de CO2 vs Temperatura
E
Emisiones Gt CO2
4°C
FUENTE: IPCC, 2007
3°C
3
C
2°C
MIT
Ronald Prinn
EL VALOR DE LAS POLÍTICAS CLIMÁTICAS
BAJO INCERTIDUMBRE
¿Qué se conseguiría con la estabilización del CO2 a 550 ppm?:
U
Una nueva rueda con probabilidades de cambios extremos más bajas
d
b bilid d d
bi
t
á b j
Si POLÍTICAS
Sin POLÍTICAS
FUENTE: Prinn R., 1997/2009. Climate Change: State of the Science and Implications for Policy. MIT.
Con POLÍTICAS
Con POLÍTICAS
COP 15: OFERTA VOLUNTARIA
DE REDUCCION DE EMISIONES …insuficiente
Rango
EMISIONE
ES GLOBA
ALES DE G
GEI
Gt CO
O2 equivaleentes/año
>5oC
Promedio ofrecido
4 a 5oC
3 a 4oC
Reducción necesaria
FUENTE: UNEP, 2010.. The Emission Gas Report..
2 a 3oC
2 a 2.5oC
<2oC
Gt C
Carbón
3,500
¿Qué tanto
más se
puede
emitir?
3,000
,
2,500
2,000
1,500
Recursos y resrevas
NO convencionales
Recursos convencionales
(estimación alta)
Reservas convencionales
1,000
Petróleo
Gas
500
Carbón
0
Gas
Petróleo
RESERVAS y RECURSOS
FUENTE: IPCC, TAR, 2001
EMISIONES
1860-1998
¿QUIÉN PUEDE EMITIR?
¿
Gt de carbón equivalente
225 21 85
Rusia
Rusia 291 17 12
Europa
258 16 11
Norteamérica
111 6 3
China
55 25 21
África
22 25 11
Sudamérica
84 1 1
India
2 179 110
Medio Oriente
Medio
Oriente
94 6 17
Asia y Oceanía
y
Carbón Petróleo Gas
FUENTE: World Coal Institute, 2005
PRECIO IMPLÍCITO DEL CARBONO
De acuerdo con The
Climate Institute*, ya
existe un precio implícito
d l carbono
del
b
all generar
electricidad, según las
políticas regulatorias que
se apliquen y la cobertura
sectorial de las mismas
*FUENTE: Vivid Economics, 2010.The implicit price
of carbon in the electricity sector of six major
economies. Preparado para The Climate Institute
RGGI. Regional Greenhouse Gas Initiative, incluye a 10 estados del Noreste y costa Atlántica de EUA
$0
0.50
(US dlls por tonelada de CO2)
EMISIONES DE CO2 POR QUEMA DE
COMBUSTIBLES FÓSILES
E
Emision
es de CO
O2 GtC/a
año
2.71%
2.42%
1.63%
1
63%
2.13%
1.79%
1.61%
Tasa de
Crecimiento Observada
2000‐2006
3.3%
FUENTE: UNSW Climate Change Research Center, 2009. Copenhagen Diagnosis.
FUENTE: Nature Geoscience/University of Exeter, 2010.
Las empresas han transitado del uso irrestricto de los recursos y ecosistemas naturales a muy diversos y
y
paradigmas de protección y responsabilidad ambiental…
El reto es evitar el g
greenwashing
g
…
…existe una gran variedad de normas, criterios, métodos y procedimientos para certificar que una empresa, un servicio o un producto son ambientalmente responsables:
Sectoriales
Internacionales
Nacionales
ESQUEMAS
VOLUNTARIOS
de certificación
y calificación
y calificación
ligados al
cumplimiento de
normas ambientales
ISO 14040
ENVIRONMENTAL MANAGEMENT
LIFE CYCLE ASSESSMENT
ENFOQUES Y FRONTERAS DE LA
GESTIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE
ENFOQUE INDIVIDUAL
DE BURBUJA
ENFOQUE REGIONAL
POR CUENCA ATMOSFÉRICA
ENFOQUE GLOBAL
por acuerdo internacional
y “responsabilidades
p
diferenciadas”
…la
l certificación
tifi
ió ambiental
bi t l más
á completa
l t
sería la de Ciclo de Vida a escala Global
CAPTURA Y ALMACENAMIENTO
Ó
GEOLÓGICO
DE CO2
El IPCC y el MIT han
concluido que el uso de
combustibles fósiles “no
es sustentable en el
largo plazo, a menos que
exista una amplia
aplicación
li
ió de
d las
l
tecnologías que
actualmente se están
desarrollando de captura
y almacenamiento
g
g
geológico
del bióxido de
carbono.”
Panel Intergubernamental
de Expertos en Cambio Climático
Tercer Reporte de Mitigación, 2007
Instituto Tecnológico de Massachusetts
The Future of Coal. Options for a carbon-constrained world. An
interdisciplinary MIT study. 2007
CAPTURA POST-COMBUSTIÓN
LIMPIEZA
DE GASES
CAPTURA DE CO2
SO2, NOX, Partículas
Fuente: CSLF, 2009. Carbon Sequestration Leadership Forum Technology Roadmap . Imagen pág. 5 cortesía del Imperial College, London y el RWE Group
COORDINACION CIENTIFICA
Captura
Post ‐ Combustión
Pre ‐ Combustión
Oxígeno
í
C Disponible comercialmente
P Escala Piloto
L Escala Laboratorio/Concepto Oxy ‐ Combustión
OPCIONES DE CAPTURA DE CO2
TIPO DE
PLANTAS
NGCC
CARBOELÉCTRICAS
TERMOELÉCTRICAS
(a combustóleo)
CEMENTERAS
REFINERÍAS
IGCC
gasificación de carbón, coque de petróleo o biomasa
OXY‐FUEL
CAPTURA
ALMACENAMIENTO
ESQUEMA CCS+EOR
PROPUESTO POR EL CMM
Captura de CO2
Recuperación secundaria de petróleo
Central Termoeléctrica
Inyección de CO2 a un yacimiento maduro
Recuperación y recirculación de CO2
Almacenamiento geológico
final de CO2
COMBUSTIBLES VEHICULARES
La opción es diversificar
La opción es diversificar…..
Hidrógeno
 HIDROCARBUROS
~ AGUA
Electricidad
Combustibles
Fósiles
Electrólisis
 GASOLINA
 DIESEL
 GAS NATURAL
HIDROGENO
Nuclear
 ELECTRICIDAD
• comprimido
• licuado
 GLP Gas Licuado de Petróleo
~ CARBON
 METANOL
Fósil
Renovable
AIRE
 ETANOL
 BIODIESEL
BIOMASA
Biocombustibles
TRANSPORTE SUSTENTABLE
Emisiones Vehiculares Controladas y No Controladas
y No Controladas
CO2
OBD II
Garantía de emisiones
≥160 mil km
directas e
Indirectas del AC
Rendimiento de combustible Km/l
HFC’s
Hollín negro
(Black Carbon)
Black Carbon)
R134a
NOx
N2O
Partículas
Part
ículas
finas
CH4
CO
COV’s
COV’s
Características a regular
RELEVANCIA DE LOS COMPUESTOS
DE EFECTO INVERNADERO
DE EFECTO INVERNADERO
92.8%
CO2 eq = CO2 + 298 N2O
O+25
25 CH4 + 460 BC+ CO2 A/C+ 1,300 HFC
HFC-134a
134a
88.9%
2.7%
0.2%
?
3.9%
4.3%
8.2%
Sistema de aire acondicionado
EVOLUCION TECNOLÓGICA
… existen aún múltiples opciones en la tecnología de la combustión interna
g CO2 e/milla
g CO
EVOLUCION TECNOLÓGICA
H i l hí l “CERO” EMISIONES
Hacia el vehículo “CERO” EMISIONES
EMISIÓN CERO… ¿la última
EMISIÓN CERO
¿la última frontera?
*
NISSAN Leaf 2011
45 km/l en ciudad
autonomía de 117 km
GM Chevy Volt 2011
plug‐in hybrid
98 km/l en ciudad
65 km de autonomía eléctrica
65
de auto o a e éct ca
* EURUS Granja Eólica en Oaxaca, México
Foto de Ivonne Sánchez
EVOLUCION TECNOLÓGICA
V hí l “CERO” EMISIONES
Vehículos “CERO” EMISIONES
HEV. Hybrid Electric Vehicle
PHEV. Plug‐in Hybrid Electric Vehicle
FPBEV. Full Performance Battery Electric Vehicle
CEV. City Battery Electric Vehicle
NEV. Neighborhood Electric Vehicle
FCEV. Fuel Cell Electric Vehicle
H2ICV. Hydrogen Internal Combustion Vehicle
NEV
De barrio
CEV
2015
2010
Citadino
2050
FPBEV
PHEV
Eléctrico
Plug‐in
2005
H2ICV
HEV
Híbrido
Hidrógeno
g
FCEV
Celda de combustible
MODOS ELÉCTRICOS
La necesidad de un enfoque de Ciclo de Vida
486
gr CO2/kWh, CFE‐Zona Centro
≈40‐
≈40
40‐180 gr CO2/kWh
Ciclo de Vida del panel solar*
86 gr CO /kWh, Francia
+
2
≈35‐‐100 gr CO2/kWh
≈35
Ciclo de Vida de una planta nuclear*
2011
DF, México
≈6‐10 gr CO2/kWh
Ciclo de Vida de un generador eólico*
2011
Paris, Francia
2008
Melbourne, Australia
*FUENTE: Fthenakis V. M. y Chul‐Kim H., 2007. Greenhouse‐gas Emissions from Solar Electric‐ and Nuclear Power: A Life‐cycle Study. Energy Policy.
BIOCOMBUSTIBLES
…¿etanol como opción?
Sugar Cane (BRAZIL)
18
gCO2/MJ
FUENTE: http://www.dft.gov.uk/pgr/roads/environment/rtfo/govrecrfa.pdf
PRODUCCIÓN DE ETANOL
EN BRASIL
1991‐2007
PREPARACION
DEL SUELO
SIEMBRA DE LA
CAÑA DE AZÚCAR
APLICACIÓN
DE AGROQUÍMICOS
CICLO DE VIDA
DEL ETANOL
DISTRIBUCION Y USO DE ETANOL
COSECHA
DE LA CAÑA
GENERACION DE
VAPOR Y
ENERGÍA
ELÉCTRICA
É
ALMACENAMIENTO
Y TRANSPORTE
DEL ETANOL
MANEJO
DE
VINAZAS
Bagazo
PRODUCCION INDUSTRIAL
DE ALCOHOL
PRESAS
EXTENSION DE LAS
EXTENSION
DE LAS
FRONTERAS DEL
ANALISIS DEL
CICLO DE VIDA
CICLO DE VIDA
CANALES Y DRENES
PETROQUIMICAS
DEFORESTACION
FABRICACION DE AUTOS,
DUCTOS, BOMBAS, etc.
TERMOELECTRICAS
EXTENSION DE LAS FRONTERAS DEL
ANALISIS DEL CICLO DE VIDA…
… modelo Searchinger et. al
+50%
GEI
PRODUCCION
COMPENSATORIA
DE ALIMENTOS
Y BOSQUES
PERDIDOS
FUENTE: Searchinger, T. et al., 2008. Use of U.S. Croplands for Biofuels Increases Greenhouse Gases Through Emissions from Land‐Use Change. Vol.319 Science

EXTENSION DE LAS FRONTERAS DEL
ANALISIS DEL CICLO DE VIDA…
… modelo Searchinger et. … estimaciones del Dr. Crutzen
N2 O
PRODUCCION
COMPENSATORIA
DE ALIMENTOS
Y BOSQUES
PERDIDOS


3 a 5veces
más N
á 2O
FUENTE: Crutzen P. et al., 2008. N2O release from agro‐biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels. 8, 389–395 Atmospheric Chemistry and Physics.
¿CUÁNDO OPTAR POR
BIOCOMBUSTIBLES?
Hay rutas tecnológicas donde los Hay
rutas tecnológicas donde los
biocombustibles tienen sentido, un ejemplo es la producción integral de biodiesel mediante el cultivo de jatropha asociado a granjas porcícolas
en la Península de Yucatán, México
Plantación OPICHEN de jatropha en Yucatán, México
La tendencia regulatoria mundial
es all consumo cero de
d energía
í de
d origen
i
fó il
fósil
y de emisiones de gases de efecto invernadero
Casa habitacional
prototipo en GB,
emisión cero de CO2
FUENTE: CMM, 2010. Elaborado con base en las políticas vigentes de los países referidos
CICLO DE VIDA
enfoque indispensable
Refinería
Termoeléctrica
Siderúrgica
Transporte
Materiales
y Combustibles
Transporte
Materias
Primas
CASA
Cementera
Calera
Demolición
Bosque
DISEÑO, MATERIALES Y
EQUIPAMIENTO SUSTENTABLE
EQUIPAMIENTO SUSTENTABLE
Lighthouse Zero Emission House, UK
¡GRACIAS
GRACIAS !
[email protected]
l
@
t
i
li
www.centromariomolina.org