Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento

Evaluación del Ciclo de Vida en la
Industria del Cemento
por el Dr. Fredy Dinkel, Carbotech AG & FHNW
Jérôme Laffely, Holcim Group
Módulo 8
Una Alianza Público-Privada GTZ-Holcim gestionada por
FHNW
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Objetivos de aprendizaje
Obtener una visión general de la metodología LCA.
Saber que existe una herramienta cuantitativa para
sustanciar las afirmaciones hechas en los otros módulos.
Conocer:
Ejemplos de posibilidades de aplicación.
Resultados al hacer la comparación entre escenarios con
uso de AFR y un escenario de referencia sin el uso de AFR.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Lista de contenidos
Introducción:
¿Qué significa LCA?
Impactos locales y globales.
Decisión racional con LCA.
Marco metodológico.
Aplicación de la metodología al cemento y AFR
(Combustibles y Materias Primas Alternativas).
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
¿Cuáles son los impactos más relevantes a considerar?
Emisiones tóxicas al agua
Cambio climático
Liberación de tóxicos al aire
Reducción de la fertilidad del suelo
Uso de recursos
.....
¿Cómo reducir los impactos sobre el medio ambiente?
¿Cuál es la forma más eficiente de hacerlo?
¿Cómo medir los impactos ambientales?
Introducción - ¿qué significa LCA?
En función de la evaluación de los impactos
ambientales, surgen muchas preguntas
¿Qué es relevante?
¿Cómo cuantificar los impactos ambientales para
correlacionarlos con los datos económicos cuantitativos?
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Problemas locales:
Sustancias problemáticas:
Problemas globales:
Problemas obvios:
Polvo,
metales pesados.
Químicos,
emisiones tóxicas.
Recursos energéticos,
calentamiento global.
Residuos,
agua,
ruido.
Introducción - ¿qué significa LCA?
Debido a la complejidad del sistema, a
menudo la evaluación se reduce a una cierta
selección de aspectos, como:
¿Es esto suficiente?
Veamos algunos ejemplos.
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Emisiones directas (en el sitio):
Dióxido de carbono:
Óxidos de nitrógeno:
Hidrocarburos:
......
CO2
NOx
Cm Hn
¡Sin emisiones directas!
Introducción - ¿qué significa LCA?
La energía obtenida de la quema de combustibles se
relaciona con muchos tipos de emisiones, las cuales
son tóxicas y pueden incrementar el cambio climático
Concluir que la electricidad es mejor para el medio
ambiente puede no ser verdad, ya que la producción de
electricidad también se relaciona con las emisiones.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
La producción de 1 MWh de electricidad, en una central
generadora que trabaje con lignito, se asocia con:
200 Kg. de residuos,
1200 Kg. de emisiones de dióxido de carbono,
10 Kg. de emisiones al agua, desde compuestos
orgánicos hasta metales pesados,
250 m3 de uso de agua.
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Introducción – impactos locales y globales
No es suficiente concentrarse en las
emisiones locales (directas)
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3000 litros de agua
1 Kg. de arroz
16000 litros de agua
1 Kg. de carne
1000 litros de agua
1 litro de leche
1350 litros de agua
1 Kg. de trigo
Para determinar los impactos ambientales, es importante
tomar en cuenta la totalidad del ciclo de vida.
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Introducción – impactos locales y globales
Nuestro impacto (huella) no es
solamente local
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Fuel oil pesado:
Carbón de antracita:
* Menores emisiones de
dióxido de carbono.
* Menores emisiones de
dióxido de azufre.
* El fuel oil es más escaso
que el carbón.
* El contenido de algunos
metales pesados es más alto
en el carbón que en el fuel
oil.
Para una decisión racional, se deben tomar en cuenta
diferentes aspectos ambientales.
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Introducción – decisión racional con LCA
¿Qué es mejor para el medio ambiente: producir
cemento usando fuel oil pesado o carbón?
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Co-procesamiento:
Reciclaje:
Reducción en las emisiones
de dióxido de carbono
debidas a la producción de
cemento.
¿Qué ocurre con el impacto
ambiental general del
reciclaje de neumáticos o el
uso de bio-lodos como
fertilizantes?
Para una decisión racional, se deben tomar en cuenta las
alternativas y los beneficios a lo largo del ciclo de vida.
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Introducción – decisión racional con LCA
La disposición de residuos es un problema
importante.
¿Es el co-procesamiento de residuos, en una
planta cementera, siempre la mejor opción?
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Tomar en cuenta la totalidad del ciclo de vida.
Tomar en cuenta una amplia variedad de impactos,
que van desde la necesidad de recursos hasta las
emisiones.
Valorar y ponderar los diferentes impactos.
Entregar indicadores cuantitativos clave.
El Análisis del Ciclo de Vida (Life Cycle Analysis / LCA) es el
método que permite desarrollar estas tareas.
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Introducción – decisión racional con LCA
Para una base de decisión racional, es necesario
contar con una metodología que cumpla las
siguientes tareas:
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¿Qué etapa del ciclo de vida genera el mayor impacto
ambiental?
¿Existen potenciales de reducción?
¿Qué tipos de impactos ambientales se vinculan con el
uso de este producto?
¿Existe la posibilidad de cuantificar los impactos
ambientales?
¿Existen otros productos que entreguen el mismo
servicio con impactos ambientales menores?
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Introducción – decisión racional con LCA
No solamente nos preguntamos cuál es
la mejor opción, sino también cuál es el
objetivo de las mejoras
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Introducción – decisión racional con LCA
Impactos de las diferentes etapas del ciclo
de vida sobre la producción de clinker
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¿Utilizar el transporte público en lugar del auto propio?
Ventajas y desventajas de los biocombustibles.
¿Consumo de vegetales de la temporada en lugar de los
importados o congelados?
¿Cuáles son los riesgos ecológicos de las nuevas tecnologías?
¿Reciclar los residuos de plásticos o utilizarlos como
combustible?
¿Tener un edificio construido en acero en lugar de concreto?
¿Cuál es la opción de optimización más eficiente?
Tener la mayor reducción por unidad monetaria invertida ?
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Introducción – decisión racional con LCA
Algunos ejemplos adicionales de
preguntas ambientales (I)
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¿Utilizar combustibles y materias primas alternativas
(AFR), en lugar de combustibles tradicionales?
Posicionar el co-procesamiento en la jerarquía de
residuos y co-procesar residuos en lugar de tomar otras
opciones, como:
Incineración
Depósito en rellenos
La Evaluación del Ciclo de Vida (LCA) ayudará a responder
todas estas interrogantes.
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Introducción – decisión racional con LCA
Algunos ejemplos adicionales de
preguntas ambientales (II)
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La Evaluación del Ciclo de Vida (LCA) es un método
cuantitativo que permite evaluar los impactos
ambientales de un producto o servicio, a lo largo de
todo su ciclo de vida.
LCA es una herramienta (que apoya el proceso de
toma de decisiones), la cual:
Marco metodológico
Definición de LCA
Toma en cuenta la totalidad del ciclo de vida.
Toma en consideración un amplio espectro de diferentes
impactos.
Tiene un fundamento científico.
Ha sido estandarizada bajo la norma ISO14040.
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La Organización Internacional para la Normalización
(International Standard Organisation / ISO) ha desarrollado normas
para la Evaluación del Ciclo de Vida (LCA).
Las normas ISO 14040:2006 e ISO 14044:2006 describen
los principios y el marco para la realización y reportes
de estudios de LCA.
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Marco metodológico
Estandarización para LCA
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1. Objetivos y
Alcances
2. Inventario del
Ciclo de Vida
3. Evaluación del
Impacto del
Ciclo de Vida
Marco metodológico
El método LCA se divide en cuatro pasos
4. Interpretación
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Definición del objeto de análisis, por ejemplo:
¿Cuál es la mejor manera de calentar un horno cementero?
¿Cuál es la forma más amigable con el medio ambiente de
producir cemento?
¿Donde existen posibles potenciales de optimización?
¿De donde vienen los impactos relevantes?
Marco metodológico
1. Objetivos y Alcances (I)
Definición de la función del sistema: unidad funcional.
La definición de las fronteras del sistema determina qué parte
del ciclo de vida será considerada.
Definición de los impactos sobre los cuales concentrarse.
Determinación de la necesidad de datos para alcanzar el
objetivo.
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La unidad funcional define la salida / función del
sistema, proceso o servicio en investigación.
Esta unidad es la base para la comparación, ya que
solamente serán comparables los sistemas que
cumplan la misma función. Ejemplos:
1.
Producción de 1 t de clínker o 1 t de cemento.
2.
Producción de 1 MW de energía en una planta generadora.
3.
Construcción, utilización y disposición de una casa dentro de cierta área.
4.
Transporte de 1 t a través de una distancia de 100 km.
Marco metodológico
1. Objetivos y Alcances: unidad funcional
Los resultados del estudio se relacionarán directamente con
la unidad funcional.
Por ejemplo, si la unidad funcional es 1 Kg. de un producto,
los resultados incluirían la cantidad de contaminantes
liberados por cada Kg. de producto.
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Marco metodológico
1. Objetivos y Alcances: fronteras del
sistema (I)
Proceso
unitario
Unit
process
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La definición de las fronteras del sistema determina qué
parte del ciclo de vida será considerada.
Las fronteras del sistema dependen del objetivo del
estudio y de la unidad funcional escogida.
1. Producir cemento:
=> Extracción, transporte, refinación de materias primas y
combustibles, infraestructura y emisiones en planta.
Marco metodológico
1. Objetivos y Alcances: fronteras del
sistema (II)
2. Calentamiento de un horno cementero.
=> Extracción, transporte, refinación y quema del
combustible.
3. Casa:
=> materiales utilizados, como acero, arena, cerámicas,
energía demandada en la fase de utilización, disposición,
etc.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
La frontera 1 del
sistema es adecuada
para la pregunta 1.
La frontera 2 del
sistema es adecuada
para la pregunta 2.
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Marco metodológico
1. Objetivos y Alcances: fronteras del sistema (III)
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Definición de los impactos sobre los cuales
concentrarse.
Sobre la base de otros estudios, se pueden determinar
los impactos relevantes.
Es importante tener claridad de que, durante el estudio,
nuevas perspectivas pueden llevar a tomar en cuenta
impactos adicionales.
Esto puede llevar a la revisión de los objetivos y
alcances.
Marco metodológico
1. Objetivos y Alcances (III)
Determinación de la necesidad de datos para alcanzar
el objetivo.
Dependiendo de las fronteras del sistema y los impactos
a examinar, se pueden determinar los datos necesarios.
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El inventario es un listado, para cada proceso unitario, de:
Recursos requeridos, como combustibles fósiles, minerales, tierra, agua.
Emisiones al aire, agua y suelo.
Los datos pueden:
Ser recolectados desde mediciones de primera fuente.
Ser extraídos desde bases de datos de LCA existentes.
Marco metodológico
2. Inventario del Ciclo de Vida (LCI)
El inventario contendrá datos como:
Energía utilizada por el proceso.
Emisiones al aire, agua y suelo.
Datos relacionados con aguas residuales o residuos sólidos.
Obtener y recolectar datos es demandante de tiempo, por lo cual a
menudo se comparten y recolectan los datos de inventario en una
base de datos de LCA.
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1 kg
Paper, w oodfree,
100%
0.0397 kg
Potato starch, at
4%
0.156 kg
Potatoes IP, at
3.68%
2.27 MJ
Electricity, medium
6.6%
2.78 MJ
Electricity, high
7.85%
2.81 MJ
Electricity, production
7.84%
5.8 MJ
0.761 kg
Natural gas, burned in
13.5%
Sulphate pulp,
68.1%
6.84 MJ
0.609 kg
Natural gas, high
14.5%
Sulphate pulp, ECF
44.6%
0.188 m3
0.0367 kg
Natural gas, at
14.4%
0.0523 m3
Natural gas,
3.56%
Heavy fuel oil, at
3.63%
0.07 m3
Natural gas,
6.08%
0.0391 kg
Heavy fuel oil, at
3.78%
0.000608 m3
Industrial w ood,
14.4%
0.000608 m3
Hardw ood,
11.8%
0.114 kg
Sulphate pulp, TCF
8.56%
1.31 tkm
Transport, lorry
11.2%
0.000879 m3
Industrial w ood,
20.2%
0.000908 m3
Softw ood,
17.3%
0.082 m3
Natural gas, at
5.81%
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186 m
Operation, lorry
9.15%
3.19 tkm
Marco metodológico
Inventario: modelamiento del sistema – árbol de
proceso
Transport, freight,
4.96%
3.19 tkm
Operation, freight
3.48%
0.0717 kg
Diesel, at regional
7.29%
0.0733 kg
Diesel, at
7.39%
v2.0, 30.07.2009
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
En una LCA, un proceso unitario denota la transformación,
transporte o almacenamiento de un bien.
Emisiones al aire
Materiales /
Bienes
Energías
Fabricación
Proceso
Sitio de producción
Marco metodológico
Definición de un Proceso Unitario
Salidas
Emisiones al agua y suelo
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Emisiones al aire, ruido, .....
Materias primas
Energías
Materiales auxiliares
Infraestructura
Fuerza de trabajo
Fabricación
Proceso
Sitio de producción
Productos
Co-productos
Residuos
Marco metodológico
¿Cómo obtener los datos requeridos?
Emisiones al agua y suelo
Esta
información se
encuentra en
los registros
Esta información se
tiene que medir o
calcular
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Esta
información se
encuentra en
los registros
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Mediciones:
pueden ser caras y demandantes de
tiempo, pero a veces resultan necesarias.
Cálculos:
en muchos casos, las emisiones se pueden
calcular a partir del flujo de materiales.
Uso de datos estándar: en muchos casos, por ejemplo, las emisiones
relevantes al aire son dadas por las centrales generadoras de
energía.
Marco metodológico
¿Cómo obtener información acerca de
las emisiones?
Existen bases de datos aceptadas internacionalmente, como
Ecoinvent.
En la mayoría de los casos, para obtener una primera
aproximación de valores promedio, es suficiente tener valores
calculados o estimados.
Junto con la información de los registros y una base de datos
como Ecoinvent, se puede realizar una LCA inicial.
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Evaluación de las consecuencias ambientales del inventario
recolectado.
Procedimiento estándar.
1. Clasificación y caracterización
2. Normalización
Marco metodológico
3. Evaluación del Impacto del Ciclo de
Vida (Life Cycle Impact Assessment / LCIA) (I)
3. Evaluación o ponderación
Los pasos 2 y 3 son ambos voluntarios, de acuerdo con la
norma ISO 14040ff.
Uso de diferentes métodos para describir impactos
ambientales, como el cambio climático, agotamiento de
recursos naturales, acidificación, agotamiento del ozono
estratosférico, etc.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
emisiones
en términos
clasificación
caracterización
determinación del
potencial relacionado
sustancia
ejemplo:
NOX
acidificación
SO2
del efecto
con una
principal
NOX
0,7
1
SO2
formación de ozono NOX
0,832
CO2
eutroficación
NOX
0,13
metano
ef. invernadero
metano
CO2
25
N2O
1
N2O
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Marco metodológico
Cómo determinar los impactos ambientales (I)
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Ejemplo:
Un proceso tiene las
siguientes emisiones:
¿Cuál es el potencial de aporte al
calentamiento global (índice
GWP) de este proceso?
CO2
1500 g.
1,5 kg
x
1
metano
100 g.
0,1 Kg.
x
25 = 2,5 Kg. CO2 Equiv.
N2O
10 g.
0,01 Kg. x 298 = 2,98 Kg. CO2 Equiv.
Total
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= 1,5 Kg. CO2 Equiv.
Marco metodológico
Cómo determinar los impactos
ambientales (II)
6,98 Kg. CO2 Equiv.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
140 %
120 %
Impactos relativos
100 %
80 %
Marco metodológico
Ejemplo: Impactos seleccionados para
sistemas de calentamiento
60 %
40 %
20 %
%
Gas
Recursos energéticos no renovables
Formación de ozono
Nitrificación
Petróleo
Biomasa
Calentamiento global
Acidificación
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Evaluación de las consecuencias ambientales del
inventario recolectado.
1. Clasificación
2. Caracterización
Pasos de cálculo
objetivo
Marco metodológico
3. Evaluación del Impacto del Ciclo de
Vida (LCIA) (I)
3. Evaluación de daños
1. Normalización
2. Ponderación
Pasos de cálculo
subjetivo
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Evaluación de las consecuencias ambientales del inventario
recolectado.
Existen diferentes métodos de Evaluación del Impacto del
Ciclo de Vida:
Tomando en cuenta un impacto único:
Marco metodológico
3. Evaluación del Impacto del Ciclo de
Vida (LCIA)
Potencial de aporte al calentamiento global IPCC [kg CO2 Eq]
Demanda Acumulada de Energía [MJ Eq]
Toxicidad Humana CML 2001 [kg 1,4-DCB Eq]
Tomando en cuenta diferentes impactos:
Escasez ecológica (UBP 06, Suiza)
Eco Indicador 99 [Puntual]
Huella Ecológica [m2a]
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Marco metodológico
Curso de acción
Toxicidad
…
NOx,NOx,
CO2CO2,
,
etc.
etc.
CO2
Radiación
Carcinogenicidad
Toxicidad
humana
1 kg
Paper, w oodfree,
100%
0.0397 kg
Potato starch, at
0.156 kg
Potatoes IP, at
3.68%
2.27 MJ
Electricity, medium
6.6%
2.78 MJ
Electricity, high
7.85%
2.81 MJ
Electricity, produc tion
7.84%
NOx, CO2,
etc.
5.8 MJ
NOx
0.761 kg
Natural gas, burned in
13.5%
Agotamiento de ozono
NOx,
NOx,CO2,
CO2,
NOx, CO2,
etc.
etc.
etc.
NOx, CO2,
etc.
NOx, CO2,
etc.
NOx, CO2,
etc.
6.84 MJ
0.609 kg
Natural gas, high
14.5%
Sulphate pulp, ECF
44.6%
0.188 m3
0.0367 kg
Natural gas, at
14.4%
0.0523 m3
Natural gas,
3.56%
Efectos respiratorios
Sulphate pulp,
68.1%
Heavy fuel oil, at
3.63%
0.07 m3
Natural gas,
6.08%
0.082 m3
Natural gas, at
5.81%
0.0391 kg
Heavy fuel oil, at
3.78%
0.000608 m3
Industrial w ood,
14.4%
0.000608 m3
Hardw ood,
11.8%
0.114 kg
Sulphate pulp, TCF
8.56%
1.31 tkm
Transport, lorry
11.2%
0.000879 m3
Industrial w ood,
20.2%
0.000908 m3
Softw ood,
17.3%
186 m
Operation, lorry
9.15%
3.19 tkm
Transport, freight,
4.96%
3.19 tkm
CFC
Uso de la tierra
Oil
Lluvia ácida
Operation, freight
3.48%
Eco
sistemas
0.0717 kg
Diesel, at regional
7.29%
0.0733 kg
Diesel, at
7.39%
Impactos
ambientales
generales
Eutroficación
Water
…
Calentamiento global
Recursos energéticos
Clima
Recursos
Recursos naturales
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Análisis de relevancia:
Relevancia e importancia de un ítem específico del
inventario, para el resultado total.
¿Qué procesos unitarios tienen influencias dominantes sobre
los resultados?
Análisis de sensibilidad:
Marco metodológico
4. Interpretación
¿Con qué sensibilidad reacciona el sistema a los cambios
en el inventario?
Mejoras:
¿Se requiere ajustar la calidad de los datos?
¿Existe la necesidad de datos adicionales?
Conclusiones.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Detectar la relevancia ecológica:
Determinar la relevancia ecológica de una decisión, una actividad, un
subsistema o un proceso.
Encontrar potenciales de mejora:
Identificar los puntos ecológicamente vulnerables y proponer medidas
paliativas.
Escoger la opción correcta:
Determinar aquellas variables que causarán el mínimo daño ambiental.
Marco metodológico
Usos de la LCA
Comparar dos sistemas que compiten entre sí.
Comparar un sistema existente con una nueva opción.
Comunicar las mejoras ecológicas:
Comunicar el desempeño ecológico.
Promover la conciencia:
Demostrar dónde están los problemas ambientales y mostrar lo que se
puede hacer para reducirlos.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Aplicar la metodología LCA al cemento y AFR.
Se muestra un ejemplo para reducir los combustibles y
materias primas tradicionales, de acuerdo con una
LCA ISO 14040ff.
1. Objetivos y Alcances.
2. Inventario del Ciclo de Vida.
3. Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida.
4. Interpretación.
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Aplicación del método al cemento y AFR
Teoría y práctica
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Definición del objeto de análisis.
¿Permite la sustitución de combustibles y materias primas
tradicionales, por AFR, tener un mejor desempeño
ambiental en la producción de clinker?
Caso base
Mezcla
tradicional de
materias primas
Carbón
Petcoque
Petróleo
Caliza
Marga
Arcilla
Tasa de sustitución
térmica (TSR)
Necesidad total de energía
Mezcla
tradicional
de
combustible
Caso alternativo
AFR
AFR
Mezcla
ajustada de
combustible
Mezcla
ajustada de
materias
primas
+ Lodos de
trat. de
aguas servidas
+ Neumáticos
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+ Cenizas volantes
+ Escoria de alto horno
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1. Objetivos y Alcances
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Combustible
Caso
base
Caso
alternativo
Carbón
79 %
35 %
Petcoque
21 %
21 %
AFR
0%
44 %
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1. Objetivos y Alcances: definición del
escenario a analizar
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
La unidad
funcional
es 1 Kg. de
clínker
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1. Objetivos y Alcances: diagrama de
flujo del proceso y unidad funcional
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Consumo total de recursos [por unidad funcional].
Emisiones totales [por unidad funcional].
Cadena de suministro de recursos y su modo de
operación.
Adicionalmente, para un análisis prospectivo.
Tipos de horno.
Coeficientes de transferencia.
Distribución de elementos a los compuestos emitidos (N, S,
polvo, COVs, …)
Producción y preparación de recursos.
Composición química de los combustibles.
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2. Inventario del Ciclo de Vida: datos requeridos
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Método: Potencial IPCC de aporte al calentamiento global.
Mejora: 11 %
El gráfico muestra el potencial de aporte al calentamiento global
para diferentes participantes.
11
%
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3. LCIA: resultados en cambios absolutos del
potencial de aporte al calentamiento global
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Método: Demanda
Acumulada de Energía
36
%
Mejora: 36 %
Método: Eco Indicador 99
5%
Mejora: 5 %
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3. LCIA: resultados de otros indicadores y
puntajes (I)
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Método: Huella Ecológica
10
%
Mejora: 10 %
Método: Toxicidad Humana
CML 2001
0%
Mejora: 0 %
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3. LCIA: resultados de otros indicadores y
puntajes (II)
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Los resultados muestran que:
Independiente de la metodología escogida, existe un
beneficio en sustituir los combustibles tradicionales por
combustibles alternativos. Pero, es necesario tener conciencia
de que algunas diferencias no son significativas.
La magnitud de la mejora depende del método escogido
para la Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (LCIA).
Diferentes participantes tendrán diferentes impactos, como función
del método LCIA (de acuerdo con la lámina anterior).
Las afirmaciones hechas en los otros módulos, acerca de los
impactos ambientales, pueden ser respaldadas con las cifras
duras.
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4. Interpretación
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Producción de cemento con carbón o fuel oil
pesado
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Fuentes de los impactos ambientales
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Tipos de impactos
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Carbón
Fuel Oil pesado
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Aplicación del método al cemento y AFR
Causas de los impactos ambientales
51
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Era el propósito de este proyecto realizar un estudio general de
la producción de cemento, con energía térmica obtenida de
carbón y petróleo, por lo cual utilizamos:
Datos específicos de sitios de operación, solamente para SOx,
NOx, polvo, CO y uso energético.
Todos los otros datos, como metales pesados y compuestos
orgánicos, han sido tomados de la literatura.
Lo anterior lleva a incertidumbres en los resultados, porque:
A veces, estos datos poseen un amplio espectro.
Se deben asumir diferentes presunciones.
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Significancia de los resultados
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
has
less
impacts
than
Oil - - Oil
has less
than
ElCoal
carbón
posee
menor
impacto que
el petróleo
El petróleo
poseeimpacts
menor impacto
quecoal
el carbón
1
Probability
Probabilidad
0.8
0.6
0.4
0.2
0
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Incertidumbre: Análisis de Monte Carlo
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
tratamiento de aguas servidas
100%
Infraestructura ARA
90%
Efectos ambientales relativos
Infraestructura de
alcantarillado
80%
70%
60%
Procesamiento de lodos
de trat. de aguas serv.
50%
Energía
40%
Prod. de sust. auxiliares
30%
Emisiones en el aire
20%
Emisiones en el agua
10%
0%
Efectos totales
Efectos operativos sin emisiones
al agua e infraestructura
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Uso de lodos del tratamiento de aguas servidas
como AFR - Impactos ambientales de una planta de
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Horno cementero:
En el horno cementero, la quema de lodos granulados deriva en una
menor utilización de combustibles fósiles, además de que la parte
mineral de los lodos es incorporada al clinker, reemplazando la marga
calcárea.
Incineración de lodos y utilización energética:
La energía residual de la planta de incineración de lodos (en inglés, Sludge
Incineration Plant / SIP) alimenta parcialmente a la red de calefacción zonal.
Esto permite el ahorro de combustibles fósiles (gas natural y petróleo
para calefacción), a nivel industrial y domiciliario.
Planta de incineración de residuos (en inglés, Waste Incineration Plant / WIP):
Los lodos granulados son incinerados en esta planta. Hasta un 70% de la
energía generada se puede utilizar en la red de calefacción zonal,
reemplazando a los combustibles fósiles, como es el caso de la planta
SIP.
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Procesamiento de lodos del tratamiento de
aguas servidas
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Procesamiento de lodos secos ( > 90% Sólidos Totales )
400
300
200
100
kUBP
0
-100
-200
-300
-400
-500
-600
Lodos secos -> horno cementero
Lodos secos -> planta tipo WIP
con uso energético
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Impactos ambientales del procesamiento de
lodos en el tratamiento de aguas servidas
Lodos secos -> planta tipo WIP
sin uso energético
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Secado de lodos
800
700
600
500
kUBP
400
300
200
100
0
Planta de secado de lodos,
gas natural (secado)
Planta de secado de lodos,
petróleo (secado)
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Planta de secado de lodos,
promedio (secado)
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Impactos ambientales del secado de lodos en
el tratamiento de aguas servidas
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Processing ofde
dehydrated
sludge ( > 20%
TS ) Sólidos Totales)
Procesamiento
lodos deshidratados
( > 20%
800
700
600
500
kUBP
400
300
200
100
0
average
sewage sludge
Disposal of
cement kiln
SDF average ->
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cement kiln
SDF gas ->
average
SDF -> WIP
energy utilisation
without
SDF -> WIP
energy utilisation
with
SDF -> WIP
20%
useful heat
SIP average +
20%
useful heat
SIP oil +
20%
useful heat
SIP natural gas +
-100
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Aplicación del método al cemento y AFR
Impactos ambientales del secado de lodos en el
tratamiento de aguas servidas
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Los efectos del procesamiento de lodos no se deberían
descuidar.
Existen diferencias significativas entre las diferentes
opciones de procesamiento.
El uso de lodos del tratamiento de aguas servidas, como
combustible en un horno cementero, posee el impacto
ambiental más bajo entre los métodos de tratamiento
evaluados.
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Aplicación del método al cemento y AFR
Resumen: plantas de tratamiento de aguas
servidas
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Cuantificación de los actuales impactos ambientales de la
compañía y sus procesos, a fin de:
Detectar la relevancia ecológica.
Encontrar los potenciales de mejora o reducción.
Escoger la opción correcta.
Identificación y reducción temprana de estimaciones
incorrectas.
Desarrollo de producto con mejores características de
desempeño ambiental.
La LCA es una poderosa herramienta para la toma de
decisiones y una base para la comunicación con entidades
externas, como el Gobierno y grupos de interés públicos.
Es un método reconocido globalmente.
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Aplicación del método al cemento y AFR
Beneficios de la LCA
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Discusión
Muchas gracias por vuestra atención.
Con gusto responderemos sus preguntas.
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61
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Ejercicio: cómo leer un estudio LCA
Por favor, discutan en grupos las siguientes
preguntas:
¿Cuáles son los elementos clave de una LCA?
¿Cuáles son los requerimientos de calidad que tiene
que cumplir una LCA?
¿Bajo qué condiciones la ‘salida’ de una LCA es
confiable?
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Elementos clave
Clara descripción de:
La pregunta a responder
El sistema bajo análisis
La unidad funcional y las fronteras del sistema
Fuente de los datos y los datos más importantes
utilizados.
Resultados de los diferentes impactos, y tal vez los
antecedentes de apoyo de los resultados.
Discusión de los resultados.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Requerimientos de calidad
Transparencia.
Una adecuada unidad funcional y adecuadas
fronteras del sistema.
Uso de más de una metodología para la determinación
de los impactos.
Mostrar las incertidumbres en los resultados.
Análisis de escenario para las presunciones principales,
a fin de mostrar la fortaleza de los resultados.
Revisión externa.
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64
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Condiciones para una LCA confiable
Que se cumplan los requerimientos de calidad.
Que el análisis sea:
Transparente, y
Comprensible
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65
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Fortaleza del método
Extensiva
La LCA no se concentra en sustancias
o problemas unitarios, sino que trata de cubrir un rango
extensivo de impactos.
Global
La LCA toma en cuenta la totalidad
del ciclo de vida, y “mira más allá de lo visible”.
Cuantitativa
La LCA cuantifica los impactos
ambientales. Por lo tanto, es posible integrar los
resultados para su uso en herramientas de gestión y
tomas de decisiones, es decir, mediante la
combinación con datos económicos.
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
¿Qué significa ‘extensivo’?
Limitaciones
Tomar en cuenta un gran número de
emisiones y recursos es importante, pero nunca será completo.
Puede haber brechas en los registros o valoración. Por lo tanto,
por ejemplo, los siguientes aspectos no se consideran o la
consideración es limitada :
Ruido
Biodiversidad
Uso de la tierra
Riesgos
Solución
Realizar un análisis crítico, si se han
considerado los aspectos y parámetros relevantes. Si es
necesario, replantear con otros métodos o análisis.
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v2.0, 30.07.2009
67
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
La visión global también puede ser una
debilidad
Limitaciones
Aunque la LCA es “buena”, con respecto a los
productos o servicios comparables, puede haber problemas
locales específicos de comparabilidad.
Por otra parte, es posible que una LCA valore de manera muy
alta una cierta emisión o recurso, incluso si éste podría ser un
problema menor en esta región.
Una LCA no nos indica si se cumplen umbrales legales, como
por ejemplo límites de emisión.
Solución
Realizar un análisis crítico donde
aparezcan los impactos ambientales relevantes. Si es
necesario, replantear con un análisis de riesgo, tomando en
cuenta la situación local, por ejemplo, una revisión de la
compatibilidad ambiental.
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v1.0, 10.11.2008
68
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
La cuantificación es buena, pero: ¿qué
ocurre con la calidad?
Riesgos
La valoración con una cifra puede dar
una precisión engañosa, la cual no se justifica.
Solución
Utilizar diferentes métodos.
Analizar si el método es adecuado para el problema
específico.
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v2.0, 30.07.2009
69
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
¡Los resultados de la LCA no dicen la verdad!
Los resultados de la LCA muestran, para un cierto sistema, los
aspectos ambientales y su relevancia.
La verdadera LCA no existe. Pero, “las LCAs entregan el mejor
marco analítico para evaluar los potenciales impactos
ambientales de los productos actualmente disponibles”, si se
aplica correctamente.
El criterio de calidad más importante para una LCA es su
transparencia y, por lo tanto, su comprensibilidad.
Para la transparencia, es importante mostrar:
El área de validez y las limitaciones
La incertidumbre
La sensibilidad
La elección del método utilizado
Las fronteras del sistema
La unidad funcional
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v2.0, 30.07.2009
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Anexo
Material adicional
Lecturas complementarias
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v2.0, 30.07.2009
71
Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Life Cycle Assessment – an introduction for the industry
Anexo
Material adicional
[Evaluación del Ciclo de Vida – una introducción para la industria]
What LCA can tell us about the cement industry
(WBCSD Document)
[Lo que la LCA nos puede decir acerca de la industria del cemento (Documento del
WBCSD)]
An Introducción to LCA
[Una introducción a la LCA]
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v2.0, 30.07.2009
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Módulo 8: Evaluación del Ciclo de Vida en la Industria del Cemento
Anexo
Lecturas complementarias
Comisión Europea:
http://lca.jrc.ec.europa.eu/lcainfohub/introduction.vm
Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos
[US Environmental Protection Agency / EPA]:
http://www.epa.gov/ORD/NRMRL/lcaccess/
Consultoría:
Carbotech: http://www.carbotech.ch
Ecobilan: http://www.ecobilan.com/uk_lca.php
Bases de datos:
ecoinvent: http://www.ecoinvent.ch
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v2.0, 30.07.2009
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