Contribución a la evaluación de emisiones del transporte de etanol

Rev. Tecnol. – Journal of Technology • Volumen 9 No. 1
Contribución a la evaluación de las
emisiones del transporte de etanol,
en términos de CO2 en Colombia
A contribution to the assesment of emissions
in terms of CO2, in ethanol transportation
in Colombia
Juan Pablo Herrera Cerquera1, Pedro Claver, Augusto Morales Maciá1
RESUMEN
ABSTRACT
En el contexto nacional, este trabajo de investigación es la
primera aproximación a la determinación de emisiones de
CO2 en el transporte de etanol. Además, es un aporte a la
evaluación del análisis del Ciclo de Vida del etanol en
términos de emisiones de CO2 como mezcla en 10% vol.
con la gasolina. La metodología para el cálculo de las
emisiones de CO2 fue propuesta por las directrices del IPCC
llamada Bottom - Up. El transporte de etanol se realiza en
carrotanques, en el trayecto Bogotá - Valle del Cauca Bogotá y el combustible consumido es diésel, disponible
en las estaciones de servicio en Bogotá donde los vehículos
que transportan el etanol se abastecen. ECOPETROL S.A.
transporta el diésel desde la estación de bombeo Galán en
Barrancabermeja, hasta la estación Puente Aranda en Bogotá
por poliducto, de donde es trasportado en carrotanques a
las estaciones de servicio. De acuerdo con lo descrito, se
obtienen los datos del transporte de etanol carburante en
cada una de sus fases. En términos de emisiones de CO2,
desde su producción en las destilerías del Valle del Cauca
hasta los mayoristas de combustibles en Bogotá D.C., es
de 11.953,26 t /año de CO2.
In the national context, this research is the first approach
to determine CO 2 emissions in transportation of
denaturalized ethanol. Furthermore, is a contribution to
the ethanol Life Cycle Assessment (LCA) in terms of CO2
emissions as a mix 10% vol. with gasoline. The
methodology used for calculate the CO2 emissions, was
proposed by the International Panel of Climate Change
(IPCC) guidelines called Bottom-Up. The transport of
denaturalized ethanol is carried out in trucks, in the route
Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá, and the CO2 and the
consumed fuel is diesel; this should be found at the Bogotá
service station, where the trucks that carry the ethanol
get supply. ECOPETROL S.A. pumps the diesel from the
Galán Station in Barrancabermeja to Puente Aranda
Station in Bogotá by pipeline facility. Then, when diesel
is in Puente Aranda Terminal, it is transported by trucks
to the service station where supplies the diesel fuel to
truck that transport ethanol. Previous described items
provide data of ethanol transportation in each phase. As
a result: CO2 emissions in ethanol transportation from
whole alcohol production to retail (end customer)
distribution are 11.953,26 t/year.
Palabras clave: Emisiones de CO2, bomba, Ciclo de Vida
del Producto, combustible diésel, etanol, gasohol, IPCC,
poliducto, termoeléctrica.
Keywords: CO2 emissions, diesel fuel, ethanol, gasohol,
IPCC, LCA, pipeline, pump, thermoelectric.
1 Universidad El Bosque.
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A contribution to the assesment of emissions in terms of CO2, in ethanol transportation in Colombia
I. INTRODUCCIÓN
La cumbre sobre medio ambiente y desarrollo de 1992
realizada en Rio de Janeiro, aprobó cuatro documentos
de gran importancia para las aspiraciones sobre desarrollo
sostenible en el mundo entero, estos documentos son: la
agenda 21 o Plan de Acción, la declaración de Rio, el
convenio sobre diversidad biológica y la convención marco
de las Naciones Unidas sobre el cambio climático [1].
Este último reconoce que las emisiones de gases de efecto
invernadero, principalmente de los países desarrollados,
han tenido mayor incidencia en el cambio climático que
los países en desarrollo; también reconoce que las
emisiones de los países en desarrollo aun son reducidas,
pero que aumentará para permitir satisfacer necesidades
sociales y de desarrollo. Como producto de lo anterior,
se elaboró el Protocolo de Kyoto, donde se establecen
obligaciones para cada país dependiendo su grado de
desarrollo.
Los países con mayor responsabilidad histórica y actual
frente a las emisiones de gases de efecto invernadero,
son los llamados a liderar las acciones para contrarrestar
los efectos de cambio climático que se están presentando.
Colombia que hace parte de la convención y siendo un
país en desarrollo, no está obligada a reducir sus emisiones
de gases de efecto invernadero, por el contrario, tiene la
posibilidad de aumentar sus emisiones, esto no quiere decir
que no debamos hacer parte, ni contribuir en las acciones
que se están desarrollando.
Como estrategia para reducir emisiones de CO2 y como
alternativa de sustitución de los combustibles fósiles, el
Gobierno Nacional ha centrado sus esfuerzos para
producir, comercializar, exportar e implementar la
utilización de una mezcla del 10% vol. de etanol en la
gasolina. El análisis del ciclo de vida del etanol en términos
de emisiones de CO2 permite evaluar los aportes positivos
o negativos, de esta estrategia de mitigación adoptada por
el país. El ciclo de vida del etanol tiene varios escenarios,
entre los que encontramos: el cultivo, la producción, el
transporte, la distribución y la utilización. El transporte de
etanol se identificó, dentro de los demás escenarios, como
un factor crítico en término de emisiones de CO2.
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El etanol es transportado desde el Valle del Cauca a Bogotá
en vehículos con tanques especiales para tal fin, estos
vehículos cuentan con un sistema diesel de combustión
interna, donde el principio de funcionamiento es obtener
energía calórica del diesel para incrementar la presión en
la cámara de combustión y mover el pistón, obteniendo
así suficiente potencia, con la cual los vehículos se puedan
desplazar [2].
La reacción que se produce dentro de la cámara de
combustión involucra diesel y aire (principalmente oxígeno
- O2), el catalizador en esta reacción lo provee la presión
que ejerce el pistón para comprimir y calentar el aire,
provocando una combustión donde se generan emisiones
de CO 2 a la atmósfera. Por otro lado, las bombas
empleadas en el poliducto para trasportar el diesel desde
la estación Galán en Barrancabermeja hasta la estación
Puente Aranda en Bogotá, utilizan energía eléctrica, es
decir, no hay combustión y no hay emisiones de CO2,
pero la fuente de generación de la energía eléctrica
(termoeléctricas) sí lo hace. Las emisiones de CO 2
provenientes de las termoeléctricas, para transportar el
diesel que consumen los vehículos que transportan etanol,
hacen parte del ciclo de vida del etanol y forma parte de
esta investigación, es importante anotar que los vehículos
que transportan etanol se abastecen en Bogotá.
Con el presente trabajo se contribuyó a la evaluación del
ciclo de vida del etanol en término de emisiones de CO2
en el transporte de este combustible. El consumo de
combustible, en la reacción de combustión en los motores
de los vehículos que transportan etanol y en las
termoeléctricas, es el indicador de emisión, con ese valor
determinamos las emisiones de CO2 en el transporte de
etanol.
II. METODOLOGÍA
En seguimiento al objetivo del presente trabajo, determinar
las emisiones de CO2 en el transporte de etanol, se
construyó la metodología descrita a continuación y
esquematizada en la fig. 1, que compone de tres actividades
principales: revisión exhaustiva de la literatura, construcción
de información primaria y análisis de esta.
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Fig. 1: Metodología desarrollada para la determinación de emisiones de CO2 en el transporte de etanol
A. Revisión de literatura
Este trabajo implicó visitas a bibliotecas de las instituciones
del estado tales como el Ministerio de Ambiente, Vivienda
y Desarrollo Territorial (MAVDT), Ministerio de Transporte
(MT), Ministerio de Minas y Energía (MME) e Instituto
Nacional de Vías (INVIAS), la Empresa Colombiana de
Petróleos (ECOPETROL S.A.), la Comisión de Regulación
de Energía y Gas (CREG) ) y otras empresas como la
Corporación para el Desarrollo Industrial de la
Biotecnología (Corpodib), entre otras; además, revisión
de literatura en internet de aquellos aspectos relacionados
con el transporte, los efectos de cambio climático
generados por los gases de efecto invernadero, energías
alternativas, escasez del petróleo, con el fin de establecer
una línea base que permita al lector conocer el tema tratado
en esta investigación.
B.
Determinación de emisiones de CO2 en el
transporte de etanol
Para determinar emisiones de CO2 en el transporte de
etanol se dividió el transporte en dos trayectos:
a. Trayecto Barrancabermeja - Bogotá en poliductos
que transportan diesel.
b. Trayecto Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá en
vehículos que transportan etanol.
1) Trayecto Barrancabermeja - Bogotá en poliductos que
transportan diesel
Este primer trayecto también se dividió en dos partes:
a. Bombas eléctricas - Poliductos
b. Generadores - Termoeléctricas
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Bombas eléctricas - Poliductos
La Vicepresidencia de Transporte (VIT) de ECOPETROL
S.A. es la encargada del transporte de los derivados del
petróleo, entre los que se encuentran la gasolina motor
regular (GMR), gasolina motor extra (GME), diesel
corriente (ACPM), diesel ecológico (ACEM) y jet.
Para cumplir sus objetivos de entregar los derivados del
petróleo a los centros de almacenamiento y distribución
del país, cuenta con poliductos que los transportan.
Bombas eléctricas ubicadas estratégicamente a lo largo del
poliducto, permite impulsarlos derivados y hacerlo llegar
a su destino sin importar la topografía colombiana.
La ubicación, las características de las bombas eléctricas
para el transporte de los derivados del petróleo, las
características de los derivados de petróleo, las
características del poliducto, los volúmenes bombeados,
el consumo promedio por centro y las horas operadas de
cada bomba, es fundamental para el cálculo de la energía
eléctrica que necesita cada bomba.
Arribo del diesel a Bogotá y entrega a Mayoristas
El arribo del diesel corriente (ACPM) nombrado en todo
el documento como diesel, llega a Bogotá junto con los
demás derivados del petróleo ya mencionados
anteriormente y es entregado a los mayoristas ubicados
en Puente Aranda, para su posterior distribución a las
estaciones de servicio.
Consumo energético
El valor del consumo energético se calculó utilizando las
horas operadas y la potencia de cada bomba, para las
bombas que transportan todos los derivados del petróleo,
se calculó la potencia necesaria por pérdidas por fricción y
cambio de altura de cada bomba, para transportar diesel
desde la estación Galán en Barrancabermeja hasta la
estación Puente Aranda en Bogotá.
Generadores - Termoeléctricas
Las termoeléctricas en Colombia poseen una capacidad
instalada neta en MW, este valor y otros valores como su
eficiencia en MBtu/MWh, el tipo de combustible que
utilizan y las características de cada combustible, permiten
calcular la cantidad de energía eléctrica que genera cada
termoeléctrica.
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Generación de energía eléctrica
Con el valor de la eficiencia y el poder calorífico inferior
(LHV, es decir, en base seca) del combustible utilizado, se
determina la cantidad de combustible que utiliza cada
termoeléctrica para generar 1 MWh de energía eléctrica.
Consumo energético
El consumo energético de las bombas eléctricas del
poliducto que transporta diesel desde Barrancabermeja a
Bogotá, hace referencia a la cantidad de energía eléctrica
en MWh que se debe producir en las termoeléctricas para
el funcionamiento de las bombas que transportan el diesel;
con este valor se calcula la cantidad de combustible que
debe utilizarse en las termoeléctrica.
2) Trayecto Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá en
vehículos que transportan etanol
El segundo trayecto, también se dividió en dos partes:
a. Distribución de diesel a las estaciones de servicio
b. Motores diesel - Vehículos
Distribución de Diesel a las estaciones de servicio
Para desarrollar este segundo trayecto se formuló e
implementó una "Encuesta a los conductores que
transportan etanol desde las destilerías en el Valle del Cauca
a los distribuidores de combustibles en Bogotá". La
empresa Transportes Integrados de América Latina (TRIAL
S.A.), quien le transporta etanol a Chevron Petroleum
Company, permitió hacerles la encuesta a sus conductores
en tiempo real de cada uno de los recorridos hechos.
La distribución de diesel a las estaciones de servicio se
hace en vehículos con motores diesel, de esta forma las
dos partes de este trayecto se conectan entre sí, y la
metodología es común.
Motores diesel - Vehículos
Los vehículos utilizados para el transporte de etanol tienen
motores de combustión interna diesel, los datos necesarios
para el cálculo del consumo energético en el transporte
del etanol como kilómetros recorridos, etanol
transportado, diesel consumido, entre otros, se obtienen
con la encuesta que se hizo a los conductores para cada
recorrido hecho.
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Abastecimiento de combustible diesel
Los conductores de los vehículos de TRIAL S.A. abastecen
sus vehículos en las estaciones de servicio de la misma
empresa a la que le transportan el etanol (Texaco). La
información de la ubicación de la estación de servicio donde
se abastecen, la distancia con respecto a la planta del
mayorista, los volúmenes de diesel que se transportan a
las estaciones de servicio, entre otros, es fundamental para
el cálculo del consumo energético del transporte con
vehículos del diesel.
Descripción del recorrido
La descripción del recorrido como: Fecha en que se realizó
el recorrido, lugar y hora de salida donde cargo el etanol,
lugar y hora de llegada donde descargo y datos generales
de conducción como: velocidades promedio, cambio de
marcha y rpm., dependiendo de la topografía del recorrido,
también se obtienen con la encuesta, estos datos son
fundamentales para el análisis del desempeño de los
vehículos.
Consumo energético
El consumo energético de los vehículos que transportan
etanol y que transportan diesel, se determina con la
cantidad de diesel que consumen para hacer el recorrido,
este valor se obtiene llenando completamente los tanques
de diesel de los vehículos después de cada recorrido
realizado.
C. Cálculo de emisiones de CO2
Para el cálculo de las emisiones de CO2 se utilizó el método
propuesto por las directrices del IPCC llamado Botton Up. Los pasos para calcular las emisiones de CO2 se
dividieron en 2:
Paso 1: Los valores de consumo energético de los
Generadores - Termoeléctricas y el consumo energético
de los Motores diesel - Vehículos, se pasa a unidades
comunes de energía (TJ).
Paso 2: Los valores obtenidos se multiplicaron por el factor
de emisión de CO2 de los combustibles colombianos,
calculados por [3].
Los cálculos de los factores de emisión se fundamentaron
en las bases teóricas suministradas por la estequiometria
de cada uno de los combustibles, establecida a partir de
su composición elemental, para los combustibles líquidos,
sólidos y gaseosos [3].
III. RESULTADOS Y DISCUSION
La Vicepresidencia de Transporte (VIT) de ECOPETROL
S.A. es la encargada de transportar el diesel por poliductos
desde la estación Galán en Barrancabermeja hasta la
estación de Puente Aranda en Bogotá, el recorrido es de
405,52 km en total. El transporte se hace con bombas
eléctricas ubicadas en las siguientes estaciones de bombeo:
• Galán a 74,5 msnm
• Sebastopol a 114,35 msnm
• Salgar a 194 msnm
• Guadueros a 427 msnm
• Villeta a 820 msnm
• Albán a 2000 msnm
• Mansilla a 2640 msnm
Son 20 bombas con potencias de 1.000 y 2.010,7 HP,
sumadas dan un total de 33.139,41 HP o 24,72 MW; de
esta potencia solo se utilizan en promedio al año 10,545
MW. Es importante anotar que las 20 bombas no bombean
la misma cantidad de derivados del petróleo, en el
recorrido se desvían derivados del petróleo a otros
trayectos de poliductos con estaciones de bombeo
diferentes, también hay sitios de almacenamiento donde
se queda parte de los derivados del petróleo que se están
transportando para suplir la demanda de su zona de
influencia.
Las bombas aquí mencionadas son bombas utilizadas para
transportar derivados del petróleo, estos derivados poseen
propiedades particulares que permiten transportarlos con
mayor o menor facilidad, las características más
representativas son viscosidad y densidad. Se calculó la
potencia en MW que necesita tener una bomba para
asumir pérdidas por fricción y por diferencia de altura para
transportar diesel, gasolina y jet. Por proporcionalidad y
empleando la máxima potencia utilizada en cada estación
de bombeo, se calculó la potencia empleada para bombear
el diesel (Tabla 1).
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A contribution to the assesment of emissions in terms of CO2, in ethanol transportation in Colombia
Tabla 1. Consumo energético para transportar diesel
desde barrancabermeja a Bogotá
• Otras fuentes de energía como la eólica el 4%
restante
De estos generadores de energía eléctrica, solo las
termoeléctricas emiten CO2 a la atmósfera, ya que utilizan
combustibles fósiles en sus calderas como materia prima para
sus procesos de combustión y generación de la energía, a
partir de esa potencialidad para emitir CO2, evaluaremos las
emisiones en el transporte del diesel. Como se necesita 0,021
kWh/m3 (TABLA 1) en total para transportar el diesel desde
Barrancabermeja a Bogotá, se determinó el porcentaje de
esos 0,021 kWh/m3 que producen las termoeléctricas (32%),
dando como resultado 0,007 kWh/m3.
Como las bombas utilizan energía eléctrica, no hay
combustión en estas unidades de bombeo, es decir, no
hay emisiones de CO2. ECOPETROL S.A. se conecta a la
empresa de Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P. (ISA), la cual
cuenta con el 70% del sistema de transmisión nacional.
El análisis del ciclo de vida de las emisiones de CO2 del
etanol en el escenario de transporte, nos lleva a evaluar
las emisiones de CO 2 en el transporte de diesel,
combustible utilizado por los vehículos que transportan
etanol. Por ello, hay que determinar las emisiones de CO2
que se producen en la generación de la energía eléctrica.
En Colombia la energía eléctrica proviene de [4] :
• Hidroeléctricas 64%
• Termoeléctricas 32%
En Colombia hay 30 plantas o unidades térmicas que
generan energía eléctrica y se conectan al sistema de
transmisión nacional. La eficiencia de estas plantas esta dado
en MBtu/MWh y con el poder calorífico inferior (LHV) del
combustible, se determinó la cantidad de combustible fósil
que utiliza cada planta para generar la energía eléctrica en
m3/MWh para el gas natural y kg/MWh para los demás
combustibles (Tabla 2).
El porcentaje de participación de acuerdo con la capacidad
efectiva neta por tipo de combustible utilizado en las
unidades térmicas, nos permitió determinar la cantidad
de energía eléctrica que suministra cada tipo de
combustible (TABLA 2). Con la cantidad promedio de
combustible fósil que utilizan para generar un MWh, se
calculó la cantidad de combustible para producir 0,007
kWh necesarios para transportar un m3 de diesel desde
Barrancabermeja a Bogotá.
Tabla 2: Consumo energético por tipo de combustible para producir la energía eléctrica que necesitan
las bombas eléctricas que transportan diesel
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Al llegar el diesel por poliducto a las plantas de los mayoristas
en Puente Aranda, se procede a distribuirlo a las estaciones
de servicio de la ciudad. El transporte también se hace en
vehículos especiales para este fin. Los vehículos que
transportan etanol, en particular los de la empresa TRIAL
S.A., contratista de Chevron Petroleum Company, empresa
que permitió el acceso a la información necesaria para este
trabajo, abastecen su vehículo en la estación de servicio de
esta misma compañía, ubicada a 2 km aproximadamente,
la estación de servicio es la Texaco No. 3.
El abastecimiento de diesel es responsabilidad de cada
estación de servicio, según datos del señor Jaime Delgado
gerente de la Compañía Movitransporte Ltda., los cuales
abastecen a las estaciones de servicio ESSO de la ciudad de
Bogotá. El consumo de combustible en promedio es de
1.452,951 km/m3 y con la información del gerente de la
estación de servicio Texaco No. 3 , donde la estación de
servicio cuenta con un vehículo con capacidad para cargar
9,766 m3 de diesel, hacen un viaje diario para mantener
suministro suficiente para abastecer la demanda que es en
promedio de 302,832 m3 al mes. Como el trayecto desde
la planta de Chevron Petroleum Company a la estación de
servicio Texaco No. 3 son 2 km, tenemos un consumo de
combustible para transportar el diesel de 0,0014 m3.
Chevron Petroleum Company, Exxon Mobile, Petrobras,
Terpel y Brío son los 5 mayoristas en Bogotá que mezclan y
distribuyen gasolina con 10% vol. de etanol. Ellos compran
el etanol a las destilerías ubicadas en el Valle del Cauca y sus
contratistas se encargan de transportarlo hasta Bogotá.
TRIAL S.A. cuentan con 6 conductores a los que se les
realizo una encuesta por cada recorrido que realizado,
recopilando así información necesaria para determinar las
emisiones de CO2 durante el transporte de etanol.
El consumo energético de los motores diesel de los
vehículos que transportan etanol es igual al cantidad de
diesel que consumen para hacer el trayecto Bogotá - Valle
del Cauca - Bogotá, esto debido a que los vehículos salen
de Bogotá con el tanque vacio, cargan el etanol en el Valle
del Cauca y regresan a descargar el etanol a Bogotá. Los
factores más predominantes que intervienen en el
consumo son: el tráfico, las condiciones climáticas, el estado
de las vías, el estado del motor, las varadas a las que no
están exentos, entre otros.
Los motores obtienen energía calórica del combustible
que en promedio consumen 0,620 m3. El combustible
utilizado en los vehículos que transportan diesel y etanol,
incrementan la presión en la cámara de combustión, que
mueve los pistones para obtener potencia, con la cual los
vehículos se puedan desplazar [2] .
Con los datos del consumo de energía de las
termoeléctricas, de los vehículos que transportan diesel a
las estaciones de servicio y de los vehículos que transportan
etanol, se realizó el cálculo de las emisiones de CO2, con
los factores de emisión de cada combustible empleado en
cada una de las fases del transporte de etanol.
Para el cálculo de las emisiones de CO2 en el transporte
del diesel, se utilizó la cantidad de combustible que
necesitan las termoeléctricas para producir 0,007 MWh
necesarios en el transporte de un m3 de diesel desde
Barrancabermeja a Bogotá (Tabla 2), con la cual se
construyo la Tabla 3.
Tabla 3: Emisiones de CO2 de las termoeléctricas que producen energía eléctrica utilizada por las bombas
que transportan diesel en el trayecto Barrancabermeja - Bogotá
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Para trasportar un m3 de diesel desde Barrancabermeja a
Bogotá, de acuerdo con los tres tipos de combustibles
utilizados en las termoeléctricas, tenemos que se emite
un total de 4,408 kg de CO2 (Tabla 3). En promedio cada
vehículo que transporta etanol consume 0,620 m3 de
diesel; para llevar este combustible, las emisiones
provenientes del transporte del diesel por poliductos es
de 2,73 kg de CO2. Si simulamos un ciclo, los vehículos
que transportan etanol hacen en promedio 8 recorridos
al mes, es lo mismo que decir que hacen 96 recorridos al
año, las emisiones de CO2 para abastecer a un vehículo
todo el año es de 262,187 kg de CO2. Según datos
suministrados por el señor Javier Camacho (conductor),
cada mayorista en Bogotá tiene en promedio 15 vehículos
transportando etanol en el trayecto Bogotá - Valle del
Cauca - Bogotá, como son 5 mayoristas esto nos da un
total de 75 vehículos.
Las emisiones de CO2 de las bombas utilizadas en las
estaciones de bombeo y de reimpulso que transportan
diesel en el trayecto Barrancabermeja - Bogotá, para
abastecer los 75 vehículos que transportan etanol es de
19.664,01 kg de CO2 al año, esto es igual a decir 19,664
t de CO2 al año.
Para el transporte del diesel a las estaciones de servicio,
empleamos el valor del consumo de combustible para 2
km de recorrido, igual a 0,0014 m3 (Tabla 4).
Tabla 4: Transporte de diesel mayorista - estación de servicio
Las emisiones de CO2 provenientes del transporte de
diesel desde la planta del mayorista a la estación de servicio
donde se abastecen los vehículos de la empresa TRIAL
S.A., es de 3,71 kg de CO2, esto nos dice que por
kilómetro se emiten 1,86 kg de CO 2 . Si también
analizamos un ciclo, las emisiones de CO2 son iguales,
puesto que el transporte de diesel se hace diariamente;
para 8 recorridos al mes de un solo vehículo, se calculó
que las emisiones al año son de 356,31 kg de CO2.
Aunque no toda la flota de 75 vehículos que transportan
etanol se abastece en la estación de servicio Texaco No. 3
supondremos que sí, para luego poder dar un valor total
de cuanto CO2 se produce en el escenario del transporte
dentro del ciclo de vida del etanol. Las emisiones de CO2
en el transporte de diesel desde el mayorista hasta la
estación de servicio, para abastecer toda la flota de
vehículos que transporta etanol es de 26.723,36 kg de
CO2, es decir 26,72 t de CO2.
Para el cálculo de las emisiones de CO2 en el transporte
de etanol, también se utilizó el consumo de combustible
para el trayecto Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá. Para
cada recorrido se consumen en promedio 0,620 m3 de
diesel, los cálculos nos dan como resultado emisiones en
promedio de 1.670,55 kg de CO2 en cada recorrido, con
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estos datos podemos decir, que por cada metro cubico
(m3) de diesel consumido se están emitiendo 2.696,370
kg de CO2 a la atmósfera.
Cada uno de los recorridos registrados con la encuesta a
los conductores nos muestra como el consumo de
combustible cambia, así el lugar de carga sea el mismo o los
kilómetros recorridos sean parecidos; tenemos valores de
consumo entre 0,467 m3 y 0,704 m3, como las emisiones
de CO2 es el producto del consumo de combustible y su
factor de emisión, nos da una desviación estándar en emisión
de 147,469 kg de CO2, esto quiere decir que las emisiones
de CO2 de un vehículo que transporta de etanol en el
trayecto Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá se encuentra
entre 1.523,081 y 1.818,019 kg de CO2.
Como cada conductor hace 8 recorridos al mes con su
vehículo, decimos que las emisiones por año son en
promedio de 158.758,478 kg de CO2 por cada vehículo.
Si la flota total es de 75 vehículos, las emisiones al año del
transporte de etanol en el trayecto Bogotá - Valle del Cauca
- Bogotá son de 11'906.885,87 kg de CO2 al año, esto es
equivalente a 11.906,88 t de CO2 al año.
El transporte de etanol es una actividad que no lleva más
de 3 años, comienza en el año 2005 con la entrada en
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vigencia de la Ley 693 del 2001, esta ley hizo que se iniciara
una nueva cadena agroindustrial en el país con la
construcción y operación de plantas industriales, ubicadas
principalmente en el Valle del Cauca, donde se encontraba
parte de las tecnologías necesitadas para producir etanol a
partir de la caña de azúcar.
El beneficio de utilizar una mezcla de 10% vol. de etanol
en la gasolina trasciende más allá del sector energético,
involucra también sectores como el agrícola y el de
transporte. El transporte escenario dentro del ciclo de vida
del etanol el cual motivó esta investigación, es un factor
de gran importancia si queremos evaluar ese beneficio,
diversos autores han señalado este factor como crítico [6].
Pero, ¿cuál es el beneficio en términos de emisiones de
CO2 de transportar el etanol en vehículos con motores
de combustión interna diesel?; está comprobado que la
mayor cantidad de emisiones de CO2 en el mundo es
atribuida a la quema de combustibles fósiles, el transporte
es uno de los mayores consumidores y las cifras así lo
demuestran. Si comparamos el transporte de etanol en
vehículos y el transporte de diesel por poliducto
obtenemos una diferencia abrumadora, en definitiva, el
beneficio de transportar el etanol en vehículos para luego
utilizarlo como mezcla con la gasolina es negativo desde
el punto de vista ambiental.
Tabla 5: Emisiones totales de CO2 en un año
en el transporte de etanol
más de 500.00 habitantes, no son los suficientes para darle
rentabilidad al sistema.
El Gobierno Nacional con la utilización de la mezcla etanol
- gasolina, asegura reducir emisiones de CO2. Sin embargo,
alguna vez se sentaron a evaluar ¿cuánto y cómo se
reducirán?; con la utilización de la mezcla como ya
mencioné, se da comienzo a una nueva industria
inexistente en el país, parte de la infraestructura estaba
creada, pero no se consideró la generación de nuevas
entradas y salidas al sistema. El análisis del ciclo de vida de
un producto tiene tantas entradas y salidas que es difícil
evaluarlas todas, el etanol no es la excepción.
Esta investigación, al ser la primera aproximación en la
determinación de emisiones de CO2 en el transporte de
etanol, es un aporte a ese análisis del ciclo de vida que se
debió evaluar antes; ahora podemos decir que el
transporte de etanol en el trayecto Bogotá - Valle del Cauca
- Bogotá adiciona 11.953,26 t de CO2 al año (TABLA 5),
que antes no existían.
Este trabajo de investigación, aparte de los inventarios
nacionales de gases de efecto invernadero de los años
1990 y 1994 en Colombia, es la primera aproximación
de emisiones de CO2 en el sector transporte, en especial
en el ciclo de vida de un producto; debido a lo anterior,
no hay datos con los cuales podamos confrontar los
resultados obtenidos. Para la comparación fue necesario
evaluar otro tipo de información que se presenta a
continuación:
• Los conductores encuestados consumen en
promedio 0,620 m3 de diesel para transportar un
promedio de 42,632 m3 de etanol en el trayecto
Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá.
Diesel consumido:
0,620 m3*850 kg/m3=526,621 kg
Ahora aparece otra pregunta ¿por qué no transportar el
etanol por ducto, si en términos de emisiones de CO2 es
más benéfico?; En Brasil ya se está haciendo, pero hay
que considerar que todo el parque automotor del país
utiliza mezcla con diferentes concentraciones de etanol, y
algunos que se mueven con 100% vol. de etanol [7]. En
Colombia entran a jugar muchos factores que impiden
hacerlo, pero el principal es el costo económico que
generaría esta actividad, hay que construir todo el sistema
de tuberías y los volúmenes que son solo el 10% vol. de
etanol para mezclar con la gasolina en las ciudades con
Etanol transportado:
42,632 m3*789 kg/m3=33.636,445 kg
Evaluando la eficiencia energética de esta actividad por
medio del poder calorífico del combustible consumido
y el combustible transportado, vemos que:
Poder Calorífico
Etanol: 29,620 MJ/kg [8]
Diesel: 42,370 MJ/kg [3]
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Senderos Ambientales Contribución a la evaluación de las emisiones del transporte de etanol, en términos de CO2 en Colombia
A contribution to the assesment of emissions in terms of CO2, in ethanol transportation in Colombia
Unidades comunes de energía
Diesel consumido:
526,621 kg*29,620 MJ/kg =22.312,946 MJ
Etanol transportado:
33.636,445 kg*42,370 MJ/kg =996.311,499 MJ
El consume de diesel en promedio es de 2,24%
de la energía que se está transportando, esto quiere
decir, si se utilizará etanol para transportar etanol,
se llegaría con 0,955 m3 menos de etanol.
• Según el estudio de García [9] , el balance de
captura de CO2 de los cultivos de caña de azúcar
del Valle del Cauca es de 227,54 t de CO 2 /
Ha*13,9 meses, esto es igual a 196,44 t de CO2/
Ha*año, el balance es positivo. En el Valle del
Cauca las área sembrada de caña de azúcar son
de 201.384,9 Ha [10]. Con estos datos podemos
decir que la captura de CO2 de los cultivos de
caña de azucar en todo el Valle del Cauca es de
39'559.528,184 t de CO2/año.
Como en el escenario de transporte en el ciclo de
vida del etanol se está emitiendo en total 11.953,26
t de CO2/año, el balance de captura de CO2 de los
cultivos de caña de azúcar junto con el transporte
de etanol desde el Valle del Cauca será de
39'547.574,924 t de CO2 al año, esto nos dice
que los escenarios evaluados en el estudio de García
[9] y en este trabajo da como resultado un balance
positivo. Es importante mencionar que faltan por
evaluar varios escenarios del ciclo de vida del etanol,
para así tener un balance total de este ciclo de vida.
• Según datos de la UPME [4] en Colombia se
consumen 13.008,78 m3 diarios de diesel si
suponemos que todo este diesel se utiliza para
procesos de combustión, tenemos como resultado
emisiones de 12'802.911,79 t de CO2 al año. Las
emisiones de CO2 provenientes del transporte de
etanol equivaldrian al 0,093% de las emisiones totales
por utilización de combustible diesel en Colombia.
• El Ministerio de Transporte [11] realizó una encuesta
en el año de 2004 para conocer el flujo vehicular
de carga en las principales carreteras colombianas,
los viajes que se hacen cargados de Cali a Bogotá
son de 89.190 y los viajes que se hacen vacios de
Bogotá a Cali son de 9.426. Las emisiones de CO2
70
calculadas en este trabajo nos da como resultado
un promedio de 1,67 kg de CO2 por kilometro
recorrido, si decimos que el trayecto Bogotá - Cali
ó Cali - Bogotá es de 425 km, por el dato obtenido
de los kilometros recorridos con el GPS, tenemos
emisiones de 69.814,37 t de CO 2 al año por
concepto de transporte total de carga en el trayecto
Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá. Las emisiones
de CO2 provenientes del transporte de etanol
equivaldrian al 17,12% de las emisiones del
transporte total de carga en el trayecto Bogotá Valle del Cauca - Bogotá.
• Son pocos los estudios de análisis de ciclo de vida
del etanol en términos de emisiones de CO2 hechos
en el mundo, el CIEMAT [12] en España realizó
un análisis muy detallado de cada uno de los
escenarios del ciclo de vida de este oxigenado, el
escenario de transporte es llamado por ellos
"distribución" en donde se emite para distribución
de las mezclas:
• E85:
0,00572 kg CO2/km
• E5:0,00364 kg CO2/km
• E0:0,00353 kg CO2/km
El valor mas cercano al caso colombiano es la distrubución
de la mezcla E5, donde se emite 0,00364 kg de CO2/km
en Colombia estamos emitiendo 1,67 kg CO2/km un
457,7% más de emisiones de CO2 en comparación con
España.
IV. CONCLUSIONES
La gestión de la información en una investigación en
Colombia es la labor más complicada, puesto que su
acceso en empresas tanto públicas como privadas es
restringido.
La determinación de las emisiones de CO 2 en el
transporte de etanol en búsqueda de la evaluación del
análisis del ciclo de vida del oxigenado para el caso
colombiano, sin duda es una valiosa aproximación que
permite evaluar el desempeño ambiental de este proceso
agroindustrial.
El balance teórico de las emisiones de CO2 por concepto
de transporte de etanol es negativo (11.953,26 t de CO2
al año).
Rev. Tecnol. – Journal of Technology • Volumen 9 No. 1
La reducción de emisiones de CO2 con la utilización de
10% vol. de etanol con la gasolina nunca fue evaluada.
[2] A.Linero, R. Guzman, E. Algarra, "Controles de emisiones
en motores diesel". Bogotá.(sin fecha).
Al hacer el balance de las emisiones de CO 2 en el
transporte de etanol calculado en este trabajo con el
escenario parcial del cultivo, encontramos que el balance
es positivo. Aclarando que otros escenarios son altamente
contaminantes.
[3] ACCEFYN. "Factores de emision para los combustibles
colombianos". Bogotá. 2003.
Las emisiones de CO2 por el consumo de diesel en el
transporte de etanol en el trayecto Bogotá - Valle del Cauca
- Bogotá, representan el 0,093% de las emisiones
calculadas para el consumo total de diesel en Colombia.
Las emisiones de CO2 del transporte de etanol en el
trayecto Bogotá - Valle del Cauca - Bogotá representan el
17,12% de las emisiones totales del transporte de carga
que transita por esta misma vía.
No hay estudios comparativos en Colombia que permitan
valorar los resultados obtenidos con éste trabajo,
comparados con España nuestras emisiones en el
transporte de etanol son 457,7% más altas.
La metodología empleada en la evaluación de las emisiones
de CO2 en el transporte del etanol, permitió calcular la
cantidad emitida a la atmósfera suponiendo combustión
completa.
[4] UPME. "Boletín estadístico de minas y energía 1999 - 2005".
Bogotá: Milenio editores. 2006.
[5] CREG. "Declaración de parámetros para el cargo por
confiabilidad". Circular CREG No. 065. Bogotá. 2006.
[6] J. Mantilla, "Uso de mezcla gasolina - etanol en motores de
combustion interna". (J. Mantilla, Intérprete) Universidad
Nacional de Colombia, Bogotá, Cundinamarca, Colombia. 14
de Agosto de 2007.
[7] OLADE. "La experiencia de Brasil en etanol". Recuperado el
10 de agosto de 2007, de http://www.olade.org.ec/etanol.html.
2007.
[8] J. Torres, , D.Molina, , C. Pinto, , F.Rueda. "Estudio de la
mezcla de gasolina con 10% de etanol anhidro. Evaluación de
propiedades fisicoquímicas". Bucaramanga: CT&F. 2002.
[9] D.García, "Aporte al balance de CO2 en la producción y
uso de etanol como biocombustible en Colombia". Bogotá.
2007.
[10] SAP. "Informe de conyuntura por producto y grupo de
productos agrícolas para el departamento del Valle del Cauca".
Cali. 2005.
REFERENCIAS
[11] República de Colombia, Ministerio de Transporte. "Encuesta
origen - destino a vehículos de carga. Año 2004". Bogotá. 2006.
[1] IDEAM. "Primera comunicación nacional ante la convención
marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático".
Colombia: Trade Link Ltda. 2001.
[12] CIEMAT. "Análisis del ciclo de vida de combustibles
alternativos para el transporte. Fase I: Análisis de ciclo de vida
comparativo del etanol de cereales y de la gasolina. Energía y
cambio climático". Secretaría General Técnica. Ministerio de
Medio Ambiente. 2005.
Tipo de Artículo: Tipo I: Artículo de Investigación científica y tecnológica.
Los autores declaran que no tienen conflicto de interés.
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Senderos Ambientales Contribución a la evaluación de las emisiones del transporte de etanol, en términos de CO2 en Colombia
A contribution to the assesment of emissions in terms of CO2, in ethanol transportation in Colombia
Los autores
ablo Herrera Cerquera
Juan
uan PPablo
Ingeniero Ambiental, Universidad El Bosque. Universidad Nacional de Colombia, Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica.
[email protected] Carrera 7 B Bis 132-11, Edificio El Campito, Bogotá D.C. - Colombia. Tel: +57 3124233425.
Pedro Claver Augusto Morales Maciá
Profesor Asistente del programa de Ingeniería Ambiental, Universidad El Bosque. Químico, Universidad Nacional de Colombia - sede Bogotá.
Estudiante Maestría en Ingeniería - Énfasis Energías Alternativas, Universidad Libre - sede Bogotá, campus Bosque Popular.
[email protected]. Tel: +57 3002672659.
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