Colección Documentos Ciemat ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA DE CULTIVOS ENERGÉTICOS EN ESPAÑA. BRASSICA CARINATA Y BRASSICA NAPUS COMO FUENTE DE BIOMASA PARA CALOR Y ELECTRICIDAD ISRAEL HERRERA CARMEN LAGO YOLANDA LECHÓN ROSA SÁEZ MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIÓN Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas GOBIERNO DE ESPAÑA
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Colección Documentos Ciemat
ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA DE CULTIVOS ENERGÉTICOS
EN ESPAÑA. BRASSICA CARINATA Y BRASSICA NAPUS
COMO FUENTE DE BIOMASA PARA CALOR Y
ELECTRICIDAD
ISRAEL HERRERACARMEN LAGO
YOLANDA LECHÓNROSA SÁEZ
MINISTERIODE CIENCIAE INNOVACIÓN
Centro de InvestigacionesEnergéticas, Medioambientales
y Tecnológicas
GOBIERNODE ESPAÑA
ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA DE CULTIVOS ENERGÉTICOS EN ESPAÑA. BRASICA CARINATA Y BRASSICA NAPUS COMO FUENTE DE BIOMASA
PARA CALOR Y ELECTRICIDAD
ISRAEL HERRERACARMEN LAGO
YOLANDA LECHÓNROSA SÁEZ
Es propiedad:
EDITORIAL CIEMAT Avda. Complutense, 22 28040-MADRID 2011
Depósito Legal: M-5245-2011ISBN: 978-84-7834-656-1NIPO: 471-11-001-4
El CIEMAT no comparte necesariamente las opiniones y juicios expuestos en este documento, cuya responsabilidad corresponde únicamente a los autores.
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ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA DE CULTIVOS ENERGÉTICOS EN
ESPAÑA. BRASSICA CARINATA Y BRASSICA NAPUS COMO FUENTE DE BIOMASA PARA CALOR Y ELECTRICIDAD.
Autores: Unidad de análisis de sistemas energéticos. CIEMAT
Israel Herrera Carmen Lago Yolanda Lechón Rosa Sáez
REF.: CIEMAT/ASE/1A105/01
Este trabajo desarrollado en la Unidad de Sistemas Energéticos del departamento de Energía del CIEMAT, ha sido realizado en el marco del proyecto “Proyecto Singular Estratégico (PSE) “Desarrollo, Demostración y Determinación de la Viabilidad de la producción de Energía en España a partir de Biomasa de Cultivos Energéticos” y específicamente en el subproyecto 9: “Evaluación económica y medioambiental de las cadenas energéticas de los cultivos “, parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN) y por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Nº Expediente PSS-120000-2007-45
Índice Introducción .................................................................................................................................. 1
1. Definición del objetivo y alcance............................................................................................... 3
1.1 Definición del objetivo ........................................................................................................ 3
1.2 Alcance del estudio ............................................................................................................. 3
1.2.1 Función de los sistemas en estudio............................................................................. 3
1.2.2 Unidad funcional ......................................................................................................... 3
1.3 Límites de los sistemas ....................................................................................................... 4
1.3.1 Límites geográficos. ..................................................................................................... 4
1.3.2 Límites temporales. ..................................................................................................... 4
1.4. Datos necesarios y requisitos de calidad ........................................................................... 4
1.4.1 Requisitos de calidad de los datos............................................................................... 5
1.5 Etapas excluidas del análisis ............................................................................................... 5
1.6 Metodología de la Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida ............................................. 6
1.7 Herramienta utilizada ......................................................................................................... 7
1.8 Tipo de interpretación ........................................................................................................ 8
1.9. Revisión crítica ................................................................................................................... 8
Teniendo en cuenta los criterios por los que la normativa vigente, aconseja o desaconseja el
desarrollo de la revisión crítica en los análisis de ciclo de vida. Se concluye que No es
necesario realizar revisión crítica para este análisis de ciclo de vida. ...................................... 8
2 Análisis de inventario del ciclo de vida ...................................................................................... 9
2.1 Metodología de análisis ..................................................................................................... 9
2.2 Descripción de los Sistemas/Escenarios estudiados......................................................... 10
2.2.1 Diagrama ................................................................................................................... 10
2.2.2 Labores agrícolas ....................................................................................................... 11
2.2.3 Etapas y procesos considerados................................................................................ 12
2.3 Vinculación con la unidad funcional ................................................................................. 17
2.3.1 Emisiones por uso maquinaria .................................................................................. 18
2.3.2 Emisiones por operación ........................................................................................... 20
3. Evaluación del impacto del ciclo de vida................................................................................. 33
3.1 Potencial de Calentamiento Global .................................................................................. 33
3.2 Agotamiento capa de ozono estratosférico...................................................................... 36
3.3 Formación de ozono troposférico..................................................................................... 38
3.4 Acidificación ...................................................................................................................... 39
i
ii
3.5 Eutrofización ..................................................................................................................... 40
3.6 Toxicidad humana............................................................................................................. 42
3.7 Ecotoxicidad en agua ........................................................................................................ 43
3.8 Balance energético ........................................................................................................... 44
4 Interpretación .......................................................................................................................... 47
4.1 Potencial de Calentamiento Global .................................................................................. 47
4.2 Agotamiento capa de ozono estratosférico...................................................................... 47
4.3 Formación de ozono troposférico..................................................................................... 47
4.4 Acidificación ...................................................................................................................... 48
4.5 Eutrofización ..................................................................................................................... 48
4.6 Toxicidad humana............................................................................................................. 49
4.7 Ecotoxicidad en agua ....................................................................................................... 49
4.8 Balance energético ........................................................................................................... 49
5 Conclusiones............................................................................................................................. 50
5.1 Análisis de inventario........................................................................................................ 50
5.2 Evaluación de impacto ...................................................................................................... 50
5.2.1 Brassica carinata........................................................................................................ 50
5.2.2 Brassica napus ........................................................................................................... 51
6 Referencias ............................................................................................................................... 53
Lista de Tablas Tabla 1. Indicadores de impacto aplicados ................................................................................... 6
Tabla 2. Características de los escenarios ................................................................................... 11
Tabla 3. Descripción de labores y maquinaria ............................................................................ 11
Tabla 4. Distancias regionales para el transporte de los insumos agrícolas ............................... 14
Tabla 5. Contribución por uso del tractor ................................................................................... 19
Tabla 6. Contribución por uso aperos ......................................................................................... 20
Tabla 7. Propiedades diesel......................................................................................................... 20
Tabla 8. Factores de emisión combustión diesel ........................................................................ 21
Tabla 9. Consumo de combustible en los diferentes escenarios ............................................... 22
Tabla 10. Consumo de combustible según laboreos y recolección ............................................ 23
Tabla 11. Factores de metales pesados en caucho..................................................................... 23
Tabla 12. Factores de conversión................................................................................................ 24
Tabla 13. Comparativa emisiones por volatilización................................................................... 25
Tabla 14. Comparativa emisiones NOx al aire............................................................................. 26
Tabla 15. Comparativa emisiones óxido nitroso ......................................................................... 27
Tabla 16. Comparativa emisiones al agua por lixiviación............................................................ 28
Tabla 17. Emisiones de CO2 procedentes de la urea .................................................................. 28
Tabla 18. Comparativa emisiones al agua por lixiviación............................................................ 29
Tabla 19. Comparativa emisiones al agua por escorrentía superficial ....................................... 30
Tabla 20. Emisiones al agua por erosión debida a aguas superficiales....................................... 31
Tabla 21. Potenciales de calentamiento global .......................................................................... 34
Tabla 22. Emisiones de GEI’s en el ciclo de vida en kgeq CO2eq................................................ 34
Tabla 23. Balance de GEI’s en el ciclo de vida (kg CO2eq/kg de biomasa seca) ......................... 35
Tabla 24. Agotamiento de la capa de ozono (kg FC11eq/kg biomasa) ....................................... 36
Tabla 25. Distribución porcentual la destrucción de la capa de ozono ...................................... 37
Tabla 26. Formación del Ozono Troposférico ............................................................................. 38
Tabla 27. Contribución a la Acidificación por las etapas agrícolas (kg SO2/kg biomasa) ............ 39
Tabla 28. Contribución por etapas para la Eutrofización (kg de PO4eq/kg de biomasa) ............ 41
Tabla 29. Toxicidad Humana para los diferentes escenarios (kg de 1,4‐DB/kgbiomasa) ........... 42
Tabla 30. Toxicidad Humana por etapas del ciclo de vida de los escenarios estudiados ........... 42
Tabla 31. Valores de eco toxicidad para los sistemas estudiados............................................... 43
Tabla 32. Contribución a la ecotoxicidad acuática por los distintos sistemas (Kg 1,4‐DB
eq/kgbiomasa)............................................................................................................................. 43
iii
iv
Tabla 33. Contribución del ciclo de vida de los sistemas agrícolas al consumo de energía fósil 45
Tabla 34. Balance energético del ciclo de vida de los escenarios evaluados.............................. 46
Lista de Figura Figura 1.Diagrama del proceso de producción y transporte la biomasa .................................... 10
Figura 2. Contribución de los distintos gases de efecto invernadero ......................................... 34
Figura 3. Emisiones de gases de efecto invernadero. Contribución por etapas ......................... 35
Figura 4. Emisiones de gases de efecto invernadero. Balance de GEI. ....................................... 36
Figura 5.Contribución fases agrícolas a la destrucción de la capa de ozono. ............................. 37
Figura 6.Contribución etapas significativas en la destrucción de la capa de ozono ................... 37
Figura 7. Formación de ozono troposférico en g C2H4/kg biomasa . ......................................... 38
Figura 8.Contribución etapas significativas en la Formación de ozono troposférico ................. 39
Figura 9. Contribución a la Acidificación mediante los cultivos de B. carinata y napus(kg SO2/kg
biomasa)...................................................................................................................................... 40
Figura 10.Contribución etapas significativas en la Acidificación................................................. 40
Figura 11. Eutrofización en los diferentes escenarios de producción en kg de PO4eq/kg de
biomasa ....................................................................................................................................... 41
Figura 12. Contribución a la Eutrofización .................................................................................. 41
Figura 13.Contribución del ciclo de vida de los sistemas agrícolas a la Toxicidad Humana. ...... 42
Figura 14. Contribución porcentual a la Toxicidad Humana ....................................................... 43
Figura 15.Contribución del ciclo de vida de los sistemas agrícolas a la Ecotoxicidad acuática .. 44
Figura 16. Contribución porcentaul a la EcoToxicidad en agua .................................................. 44
Figura 17.Contribución al consumo de energía fósil en MJeq/kgbiomasa ................................. 45
Figura 18. Distribución porcentual del consumo de energía fósil............................................... 45
Figura 19. Balance energético para los diferentes escenarios evaluados .................................. 46
v
Introducción
Se entiende como biomasa cualquier tipo de materia orgánica generada
recientemente, que haya tenido su origen como consecuencia del proceso de
fotosíntesis. Las moléculas orgánicas de la biomasa contienen energía acumulada en
sus enlaces, lo cual es liberada en los procesos de combustión. La energía química que
se almacena en las plantas se conoce como bioenergía.
El uso de biomasa como fuente de energía se conoce casi desde el momento en el que
el hombre descubrió el fuego. Sin embargo, su aplicación ha presentado diversas fases
a lo largo de la historia. Actualmente la biomasa cubre aproximadamente el 10% del
consumo de energía primaria global. El 60% es consumido en países no pertenecientes
a la OECD. El 38% es consumido con tecnologías modernas.
La generación de energía a partir de biomasa, no contribuye al efecto invernadero ya
que el dióxido de carbono liberado por la biomasa en la combustión, (directa o
indirectamente después de que se produzca un biocombustible) es igual al absorbido
por el material de la biomasa durante su crecimiento.
La combustión de la biomasa puede utilizarse para generar calor, electricidad y vapor.
El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefacción de hogares y
cocción de alimentos, o puede ser un subproducto de la producción eléctrica en
centrales de cogeneración. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para
accionar turbinas de vapor para la producción eléctrica, utilizarse como calor de
proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o utilizarse para mantener un flujo
de agua caliente.
Frente a la dependencia cada vez mayor que tiene Europa respecto de los
combustibles fósiles, la biomasa constituye una de las principales soluciones para
garantizar la seguridad de los abastecimientos y la sostenibilidad de la energía en el
Continente.
2
La Directiva sobre Energías Renovables de la Unión Europea (Directiva 2009/28/CE),
propone el aumento del uso de la biomasa con fines energéticos. Esta directiva
contempla un sistema de sostenibilidad para los biocarburantes y biolíquidos. En su
artículo 17, apartado 9, define la necesidad de emitir un informe que establezca los
requisitos de un sistema de sostenibilidad para los usos energéticos de la biomasa
distinta de los biocarburantes y biolíquidos (COM(2010) 11 final).
El objetivo general de dicho informe, consiste en garantizar un uso sostenible de la
biomasa con fines energéticos. Los objetivos específicos son velar por que los usos de
la biomasa en el sector del calor y de la electricidad se ajusten a las características
siguientes: 1) una producción sostenible, 2) un comportamiento adecuado respecto a
los gases de efecto invernadero (GEI), en comparación con los combustibles fósiles, y 3)
una conversión energética eficiente de la biomasa en electricidad, calefacción y
refrigeración.
La utilización de biomasa como fuente de energía presenta tres fases claramente
definidas: producción, transporte y transformación. Este estudio se centra en el
análisis de ciclo de vida de la generación de biomasa proveniente del cultivo de
Brassica carinata y Brassica napus en un contexto de producción nacional, y en él se
evalúan los impactos ambientales generados en dicha producción. Dicha evaluación
ambiental, es un paso necesario en el cumplimiento de los requisitos de sostenibilidad
en el uso de la biomasa en los sectores de la electricidad y la calefacción.
El análisis de ciclo de vida de la Brassica carinata y Brassica napus como fuente de
biomasa en España, ha sido desarrollado en seis parcelas de demostración, localizadas
en las provincias de Navarra y Soria, para las campañas agrícolas comprendidas entre
el año 2005 y el año 2008.
1. Definición del objetivo y alcance
La definición del objetivo y alcance, es la fase de un Análisis de Ciclo de Vida donde se
determina el tipo de información necesaria para agregar valor al procedimiento de
toma de decisión, la exactitud necesaria de los resultados y como deben ser
interpretados estos resultados para que sean significativos.
1.1 Definición del objetivo
El objetivo de este ACV, es llevar a cabo la evaluación ambiental de sistemas de
producción de biomasa de Brassica carinata y Brassica napus con aprovechamiento
global, a partir de seis (6) diferentes escenarios, partiendo de los datos obtenidos en
parcelas de demostración destinadas a estos cultivos (Subproyecto 2 del proyecto
On_Cultivos.
1.2 Alcance del estudio
1.2.1 Función de los sistemas en estudio
Los sistemas estudiados cumplen la función de generar biomasa como
combustible en plantas de generación eléctrica y calderas para generación de vapor. La
función del sistema es proveer biomasa como fuente de energía renovable.
1.2.2 Unidad funcional
La función del sistema analizado es la producción de biomasa como
combustible renovable para la producción de calor y electricidad. La unidad funcional
considerada para este ACV se ha definido como 1 kg de biomasa producida (en materia
seca), preparado para ser usado en la producción de energía (calor y electricidad).
3
1.3 Límites de los sistemas
Los límites del sistema permiten definir las etapas a ser tenidas en cuenta en la
evaluación y así mismo, las corrientes –de entrada y salida‐ que forman parte de los
procesos en estudio.
1.3.1 Límites geográficos.
El ACV realizado comprende etapas desarrolladas tanto a nivel nacional como
internacional, por lo que el ámbito geográfico se puede ver expandido de acuerdo con
el proceso estudiado.
1.3.2 Límites temporales.
El límite temporal de un cultivo, inicia con las labores de acondicionamiento y
termina con la recolección de la biomasa. Los cultivos analizados se corresponden con
las cosechas obtenidas en las campañas entre 2005‐2008. Como límite temporal se ha
considerado el periodo comprendido entre 2000‐2010, con el objeto de recoger las
tecnologías usadas en la fase agrícola (maquinaria, insumos).
1.4. Datos necesarios y requisitos de calidad
El grueso de los datos agrícolas, proviene de parcelas de demostración en las
dos provincias en estudio (Navarra y Soria) para las campañas comprendidas entre
2005 y 2008. Soriactiva ha suministrado los datos correspondientes a los agricultores
de Soria y Acciona los de Navarra
La información relacionada con las etapas agrícolas incluidas, en este estudio,
corresponde a los datos ofrecidos por los propios agricultores y en algunos casos a
información bibliográfica obtenida de literatura relevante y bases de datos
especializadas.
4
En el caso de los procesos de producción de los insumos utilizados, no se dispuso de
datos primarios por lo que se utilizaron datos de bibliografía teniendo en cuenta un
horizonte temporal menor a 5 años.
1.4.1 Requisitos de calidad de los datos.
Como hemos indicado anteriormente, el grueso de los datos proviene de
parcelas de demostración, reportado en los resultados del Subproyecto 2 del proyecto
On_Cultivos (www.oncultivos.es).
En el caso del transporte tanto de los insumos como de la biomasa producida, se han
asumidos distancias medias, teniendo en cuenta la ubicación de las parcelas y las
posibles centrales que recibirían la biomasa generada. En cualquier caso, todos los
datos aparecen referenciados bien como fuente propia o a través de la fuente de
origen.
A nivel internacional, con el objeto de facilitar el desarrollo de los ACV, diferentes
entes públicos, académicos y privados han desarrollado bases de datos que recopilan
los inventarios de los procesos extractivos y productivos más comunes (combustibles
fósiles, minerales, producción de metales y plásticos, etc.), así como otros de diversa
índole: transporte, producción de energía, gestión de residuos, etc. Las principales
bases de datos utilizadas en este ACV son:
ECOINVENT, IDEMAT, ETH‐ESU (base de datos Europeos)
USA Input Output Database; FLANKLIN (bases de datos Americanos)
1.5 Etapas excluidas del análisis
No se han tenido en cuenta en la evaluación de la fase agrícola ni la fabricación
de los camiones implicados en el transporte ni las operaciones de descarga de las
pacas una vez que llegan a la planta de producción de calor o electricidad.
5
1.6 Metodología de la Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida
La fase de evaluación de impacto ambiental del ciclo de vida (EICV) tiene como
objetivo principal conocer y evaluar la magnitud de los impactos ambientales en los
sistemas analizados. Los sistemas analizados corresponden a parcelas de demostración
en Navarra y Soria, para las campañas comprendidas entre 2005 y 2008.
De acuerdo con la norma ISO 14040/44 de 2006, los elementos obligatorios son:
• Selección de las categorías de impacto, indicadores de categoría y modelos de
caracterización
• Asignación de resultados del ICV a las categorías de impacto seleccionadas
(Clasificación)
• Cálculo de los resultados de indicadores de categoría (Caracterización).
Una vez consideradas las ventajas y las limitaciones de los diferentes métodos de
evaluación de impacto y las recomendaciones de la norma UNE‐EN ISO14044 se
propone:
Realizar en esta evaluación de impacto solamente las etapas de clasificación y
caracterización, debido al enorme grado de subjetividad que conllevan las dos
siguientes etapas: Normalización y Valoración.
Tabla 1. Indicadores de impacto aplicados
Tipo de impacto Categoría de impacto Método y fuente Recursos Energía Cumulative Energy Demand. Frischknecht. R, et al (2003)
Calentamiento global Lindfors et al (1995) en Cowell (1998) Destrucción de Ozono Lindfors et al (1995) en Cowell (1998) Formación de Ozono Heijungs et al (1997) Acidificación Hauschild M et al (2005) Eutrofización Hauschild M et al (2005) Ecotoxicidad Jolliet et al (1996)
Contaminación
Toxicidad humana Jolliet et al (1996)
6
1.7 Herramienta utilizada
El presente estudio de ACV se realizó utilizando una herramienta informática
comercial denominada SIMAPRO 7.1.
SimaPro es una herramienta desarrollada por Pré Consultants para el Análisis de Ciclo
de Vida que analiza y compara los aspectos medioambientales de un producto de una
manera sistemática y consistente siguiendo las recomendaciones de las normas ISO
serie 14040/44.
La primera versión de SimaPro data de 1990 y desde entonces ha sido utilizado por
empresas, consultoras, universidades y centros de investigación en multitud de
estudios lo cual avala su capacidad y potencial en este tipo de análisis.
La Base de Datos
Uno de los principales elementos del programa es la Base de Datos. Esta Base
de Datos puede contener varias librerías o proyectos que a su vez agrupan diferentes
procesos. Todas las entradas y salidas de un proceso están definidas en el registro de la
base de datos de ese proceso. Los procesos se separan en siete categorías: materiales,
energía, transporte, procesado, uso, escenario de residuos y tratamiento de residuos.
Además, la base de datos contiene datos de carácter general como son los nombres de
sustancias, las unidades de medida, referencias de la literatura, etc.
La base de datos por defecto contiene librerías de distintos autores con datos de
energía, industriales, materiales, transporte y métodos de evaluación de impacto.
Los indicadores de calidad de los datos
Otro elemento importante de SimaPro es el sistema de indicadores de calidad
de los datos basado en los requisitos expuestos en la ISO 14044. Este sistema evalúa la
idoneidad de los datos asignándoles una puntuación ponderada teniendo en cuenta el
7
8
perfil que se haya definido en el objetivo y alcance: periodo de tiempo, región del
estudio, tipo de tecnología, límites del sistema, etc.
La evaluación de impacto
SimaPro incluye varios métodos de evaluación de impacto reconocidos. Todos
utilizan el procedimiento de caracterización por el cual se calcula la contribución
relativa de una sustancia a una categoría de impacto determinada. Además algunos
métodos también utilizan otros procedimientos como la evaluación de daño (Eco‐
Indicator 99), la normalización o la ponderación. El programa también permite crear
propios métodos de evaluación de impacto. En el presente estudio de impacto se ha
utilizado la herramienta SIMAPRO para el montaje de los procesos de inventario y para
la realización de la evaluación de impacto.
1.8 Tipo de interpretación
En la fase de interpretación los resultados de Análisis de Inventario del Ciclo de
Vida y de la Evaluación de Impacto de Ciclo de Vida, se resumirán y someterán a
discusión para establecer conclusiones acordes con la definición del objetivo y alcance.
A partir de esta fase se identificaran las principales cargas ambientales y por tanto los
puntos del sistema evaluado que pueden o deben mejorarse así como las conclusiones
finales.
1.9. Revisión crítica
Teniendo en cuenta los criterios por los que la normativa vigente, aconseja o
desaconseja el desarrollo de la revisión crítica en los análisis de ciclo de vida, se
concluye que No es necesario realizar revisión crítica para este análisis de ciclo de vida.
2 Análisis de inventario del ciclo de vida
El análisis de inventario es un proceso de cuantificación de los flujos de energía y
materiales que entran y salen de una actividad durante su ciclo de vida. Un análisis del
inventario es fundamentalmente un balance de materia y energía del sistema, aunque
también puede incluir otros parámetros como: utilización de suelo, radiaciones, ruido,
vibraciones, biodiversidad afectada, entre otros aspectos.
Una estructura adecuada para el análisis de inventario se basa en las cuatro
etapas que se mencionan a continuación (Herrera, 2004):
1) diagrama de flujo,
2) plan de selección de datos
3) evaluación e
4) informe de resultados.
2.1 Metodología de análisis
La metodología desarrollada para el análisis de los sistemas agrícolas en España,
está fundamentalmente basada en los estudios desarrollados por Nemececk et Kägi,
2007 y Audsley 1997 y Williams & Audsley 2006. Dichos estudios desarrollan los
inventarios de actividades agrícolas a través de la creación de escenarios que simulan
las condiciones de cultivo en Europa.
La metodología para el análisis de inventario de la actividad agrícola, parte de la
modelización de los escenarios que representan los sistemas estudiados. Los
escenarios son modelados, utilizando información local, no sólo relacionada con la
práctica comúnmente seguida por los agricultores españoles, sino también, con los
consumos y distancias de transporte de los diferentes insumos aplicados.
9
2.2 Descripción de los Sistemas/Escenarios estudiados
2.2.1 Diagrama
El diagrama de flujo esquemático de las actividades consideradas en el análisis
de ciclo de vida de las dos especies de Brassicas se presenta en la Figura 1. Se incluyen
en los límites del sistema todas las etapas de la producción agrícola, la carga de las
pacas y el transporte de la biomasa hasta la planta de producción de calor o
electricidad. Fuera de los límites del sistema se ha establecido la producción de los
sistemas de transporte, así como las tareas de descarga una vez que las pacas llegan a
la planta.
Figura 1.Diagrama del proceso de producción y transporte la biomasa
Se han analizado los diferentes sistemas correspondientes a las distintas zonas
de cultivo distribuidas por campañas agrícolas. Los escenarios se han denominado
según inicial de ubicación e iniciales de cultivo más el año de la cosecha, así NBc06 se
corresponde con Navarra, cultivo de B. carinata y campaña 2005‐2006 mientras que
NBng08 se corresponde con cultivo de B. napus con recolección de planta completa en
Navarra durante la campaña 07‐08.
10
Tabla 2. Características de los escenarios
Escenarios NBc 06 NBc 07 NBc 08 NBng 08 SBc 07 SBc 08 Provincia Navarra Navarra Navarra Navarra Soria Soria
Campaña agrícola 05/06 06/07 07/08 07/08 06/07 07/08 Superficie recolectada (ha) 12.3 12.34 10.37 6.67 1.44 2.18 Productividad (kg /ha) 7521 5639 5714 6714 4812 2378 Semilla aplicada (kg/ha) 6.7 7 6.6 2.91 7.9 7.5 Fertilización nitrogenada (kg/ha) 553 556 560 530 193 260 Fertilización NPK (kg /ha) 303 330 Fertilización P (kg /ha) 130 155 Fertilización K (kg /ha) 222 Fertilización orgánica (kg /ha) 1500 Herbicidas Trifuralina (l/ha) 2.5 Herbicidas Galant (l/ha) 0.6 Consumo combustible (l /ha) 130.41 94.82 83.12 106.38 102.35 73.15
2.2.2 Labores agrícolas
Para la realización del inventario se han tenido en cuenta las labores agrícolas
realizadas y los procesos asociados a la producción y transporte de las materias primas
necesarias en el cultivo como las semillas, los fertilizantes y los herbicidas. Al margen
de la fase agrícola se ha analizado el transporte de la biomasa hasta la planta de
producción de calor o electricidad.
Las labores realizadas en los diferentes escenarios así como la maquinaria
agrícola utilizada se describen en las tablas 3.
Tabla 3. Descripción de labores y maquinaria
NBc06 NBc07 NBc08 Bng08 SBc07 SBc08
PR Vertedera AL Vertedera PR Vertedera AB Remolque AL Vertedera PR Semi‐chisel
PR Rastra PR Grada rotativa
PR Grada rotativa
PR Arado Vertedera PR Semi‐chisel AB Abonadora
SIM sembradora SIM Sembradora AB Abonadora PR Rastrón PR Cultivador PR Cultivador
RU rulo RU Rulo SIM Sembradora AB Abonadora AB Abonadora SIM Sembradora
AB Abonadora AB Abonadora RU Rulo HE Pulverizador AB Abonadora RU Rulo
AB Abonadora AB Abonadora AB Abonadora SIM Sembradora SIM Sembradora AB Abonadora
SIG Segadora SIG Segadora AB Abonadora HE Pulverizador RU Rulo SIG Segadora
EM+CA Empacadora HI Rastrillos SIG Segadora AB Abonadora SIG Segadora HI Rastrillo
EM+CA Empacadora EM+CA Empacadora AB Abonadora HI Rastrillo EM Empacadora
SIG Segadora EM Empacadora CA Equipo de carga
EM+CA Empacadora CA Equipo de carga
Dónde: AL Alzado HE Herbicida PR Prep. Terreno SIG Siega SIM Siembra HI Hilerado AB Abonado EM Empacado RU Rulado CA Carga
11
Las labores realizadas difieren ligeramente de unos escenarios de B. carinata a otros
fundamentalmente en la recolección donde en Soria se realiza separadamente el
empacado y la carga, mientras que en Navarra estos dos pasos se realizan a la vez. El
cultivo de B. napus con aprovechamiento global es el único que utiliza herbicidas.
2.2.3 Etapas y procesos considerados
Etapas consideradas:
Labores del terreno.‐ Incluye las tareas agrícolas de alzado y preparación del terreno
realizadas con vertedera, rastra, arado‐vertedera, semi‐chisel ó cultivador.
Fertilización.‐ Se incluyen la producción de los fertilizantes y las labores de abonado
realizado siempre con abonadora, excepto el abonado orgánico dónde se ha utilizado
un remolque.
Labores de cultivo.‐ Se han computado las labores de siembra, rulado y la producción
de la semilla.
Herbicidas.‐ Contempla la producción de los herbicidas utilizados y su aplicación en los
cultivos realizado siempre con pulverizadores.
Recolección.‐ Se incluyen las labores de siega e hilerado.
Empacado.‐ Se incluyen las labores de empacado y cargas tanto si se realizan
conjuntamente como por separado.
Transporte fase agrícola.‐ Se incluye el transporte local de los insumos: semillas,
fertilizantes y herbicidas (30 km de media). También se ha incluido el transporte de la
maquinaria agrícola desde la explotación agrícola hasta la parcela de cultivo, datos
aportados por los agricultores para cada parcela concreta.
Transporte biomasa.‐ Sólo computa el transporte de la biomasa desde la zona de
cultivo hasta la planta de transformación ó zona de almacenamiento intermedio. La
distancia media se ha calculado en 50 km (Herrera et al, 2008).
12
Procesos considerados
Producción de semilla. Esta etapa de proceso incluye los consumos energéticos de los
tratamientos de pre‐limpieza, limpieza, secado, tratamiento químico, empacado y
almacenaje (Naraihn and Singh, 1988 en Nemececk et Kägi, 2007). El inventario para la
producción de la semilla utilizado procede del proceso de producción de semilla de
colza en almacenamiento regional de la base de datos de Ecoinvent. El proceso
utilizado para la modelización de esta etapa es Rape seed IP, at farm.
El transporte desde las zonas de producción hasta los sitios de utilización se ha
modelado a partir de comunicaciones personales (Juan Carrasco‐ CIEMAT ‐ Oficina
Técnica PSE_OnCultivos, Jesús Fernández‐ETSIA y Alberto Lafarga ‐ ITGA,) y datos
bibliográficos (Nemececk et Kägi, 2007).
Producción de la maquinaria agrícola. La fabricación de los vehículos y los utensilios
agrícolas implica un consumo de recursos y energía asociado a los procesos de
extracción de las materias primas y su posterior ensamblaje.
El inventario tiene en consideración el uso de recursos y energía y las emisiones
producidas en la fabricación, mantenimiento y tratamiento de los residuos de la
maquinaría agrícola. La maquinaria agrícola se diferencia en:
Tractor: Se ha supuesto la producción de un kg. de tractor, para la adición de las cargas
ambientales atribuibles a la producción del tractor. El proceso utilizado para modelizar
la producción del tractor es Tractor Production. (ecoinvent V2, 2007).
Aperos: Se ha supuesto la producción de dos tipos de aperos: Maquinaria general y
maquinaria para labores pesadas. Para cada una de ellas, se ha supuesto la producción
de 1 kg de maquinaria, para la inclusión de las cargas ambientales atribuible a su
producción. Los procesos utilizados para modelizar la fabricación de la maquinaría
agrícola son: Agricultura machinery, general, production/CH/I U y Agricultura
machinery, tillage, production, de la base de datos Ecoinvent.
13
Producción de fertilizantes. Los datos del proceso de producción de los fertilizantes,
desde la obtención de las materias primas hasta la fabricación del producto final así
como la realización de las infraestructuras necesarias para su producción han sido
tomados de la base de datos de Ecoinvent. Los datos para el transporte desde la zona
de producción hasta la zona de almacenamiento también proceden de Ecoinvent. El
transporte a nivel regional ha sido calculado y adaptado a partir de los datos de
Nemececk et Kägi, 2007.
Tabla 4. Distancias regionales para el transporte de los insumos agrícolas
Material Tractor & trailer Camión (>ó < 16t) Tren
Semillas y pesticidas 15 NFertilizantes 15 100 100 PFertilizantes 15 100 100 KFertilizantes 15 100 100 Lime 15 120 120 NPK 15 100 100 PK 15 100 100
La producción de fertilizantes considera los diferentes tipos de productos
utilizados en las parcelas de demostración de nuestros cultivos: Nitrato amónico
cálcico, fertilizante mineral compuesto de nutrientes N/P/K en las proporciones 8‐24‐8,
urea, urea sulfato amónico, sulfato amónico, superfosfato y abono orgánico de oveja.
El proceso de producción considerado para el fertilizante mineral de nitrato
amónico cálcico al 27% es el producido por neutralización de amoniaco con ácido
nítrico. La solución resultante es evaporada y posteriormente granulada. El producto
final se obtiene al añadir dolomita o caliza (Davis & Haglund 1999 en Nemececk et
Kägi, 2007). El proceso utilizado para modelizar la etapa de producción procede de la
base de datos Ecoinvent: Calcium ammonium nitrate as N at regional storehouse.
El proceso de producción considerado para la producción del fertilizante
multinutriente (NPK) ha sido por la vía de mezcla ácida. (EFMA 2000). Para modelizar la
producción del fertilizante mineral compuesto se ha utilizado tres procesos:
• Ammonium nitrate phosphate as P2O5 at regional storehouse
• Potassium nitrate as K2O at regional storehouse y
14
• Ammonium nitrate as N at regional storehouse.
Todos los inventarios de proceso utilizados, proceden de la base de datos de
Ecoinvent y recogen la información sobre energía y emisiones del ciclo de vida de la
producción de fertilizantes recopilada por Davis & Haglund (1999) en Nemececk et Kägi,
2007.
El proceso de producción considerado para el fertilizante mineral de urea con
un contenido en N del 46% es el producido por la combinación de carbonato de
amonio con amoniaco y CO2 a elevada presión. Posteriormente el carbonato se
deshidrata obteniendose urea y agua. El proceso utilizado para modelizar la etapa de
producción procede de la base de datos Ecoinvent: Urea as N at regional storehouse.
Para el proceso de producción de urea sulfato amónico, proceso no disponible
ni en Ecoinvent ni en EFMA, se ha considerado el proceso de producción urea nitrato
amónico ya que en ambos casos se parte de amoniaco como materia prima y se
sustituye el nitrato amónico por ácido sulfúrico. El proceso utilizado para modelizar la
etapa de producción procede de la base de datos Ecoinvent: Urea ammonium nitrate
as N at regional storehouse.
El proceso de producción considerado para el fertilizante sulfato amónico con
un contenido en N del 21%, es el producido como subproducto en la fabricación del
precursor del nylon y algunas resinas ó como un componente de los procesos de
producción de fertilizantes. (Davis & Haglund 1999 en Nemececk et Kägi, 2007). El
proceso utilizado para modelizar la etapa de producción procede de la base de datos
Ecoinvent: Ammonium sulfate as N at regional storehouse.
El fertilizante superfosfato se obtiene de la reacción entre rocas fosfatadas y
ácido fosfórico. (Davis & Haglund 1999 en Nemececk et Kägi, 2007). El proceso
utilizado procede de Ecoinvent: Triple superphosphate, as P2O5 at regional storehouse
/ RER U. El porcentaje de P considerado es al 45%.
15
El abono orgánico utilizado en la producción de Brassica napus es fiemo de
oveja, producido de forma natural en las cercanías de las parcelas, por lo que no se le
computan cargas de procesos de producción.
Producción de herbicidas. Los datos del proceso de producción de los herbicidas,
desde la obtención de las materias primas hasta la fabricación del producto final, así
como la realización de las infraestructuras necesarias para su producción han sido
tomados de la base de datos de Ecoinvent. Los datos para el transporte desde la zona
de producción hasta la zona de almacenamiento también proceden de Ecoinvent. El
transporte a nivel regional ha sido calculado y adaptado a partir de Nemececk et Kägi,
2007. (Ver tabla 4).
Sólo en el cultivo de B. napus se han utilizado herbicidas, el resto de los
escenarios no han realizado ninguna aplicación. Trifluralina y Haloxifop‐metil son los
dos principios activos utilizados en los herbicidas aplicados en campo. Los factores de
emisión de los herbicidas aplicados han sido tomados de la Agencia de protección
ambiental de Estados Unidos (EPA, 1994).
Producción del Diesel. Esta etapa de proceso incluye la extracción de las primeras
materias, los procesos de refinamiento del petróleo y el transporte del producto de la
refinería hasta el usuario final. Así mismo se consideran las operaciones de
almacenamiento y las realizadas en gasolineras. También se considera las emisiones
procedentes de las evaporaciones y tratamiento de efluentes.
El proceso utilizado para la modelización de esta etapa es Diesel at refinery de
la base de datos Ecoinvent.
El transporte desde refinería hasta el sitio de uso se ha modelado a partir de
datos de disponibles para combustibles en España (Lechón et al, 2006).
Etapas y procesos no considerados en el estudio
Quedan fuera del sistema, los envases y embalajes de los agroquímicos aplicados en
las operaciones de fertilización y sus ciclos de vida asociados, debido a la gran variedad
16
de tipologías de envases detectadas y por considerar que su contribución relativa a las
diferentes categorías de impacto es mínima en el sistema estudiado (Martínez, 2006).
No se considera la gestión de los residuos producidos durante el proceso de
producción de los fertilizantes.
2.3 Vinculación con la unidad funcional
Este apartado presenta las entradas y las salidas del inventario de la etapa de
cultivo y su vinculación con la unidad funcional. Se han inventariado de forma
separada según el esquema presentado en la Figura 1, referente a los límites del
sistema, todos los procesos identificados para la etapa de cultivo.
El inventario de las labores agrícolas incluye la maquinaria (tractores y aperos agrícolas)
y el consumo de combustible, atribuibles a la realización de la labor, en una hectárea
de superficie agrícola.
Se han desarrollado escenarios de las labores agrícolas con base en la información
recabada de los agricultores, información procedente de las bases de datos Europeas e
información de diferentes fuentes:
• Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino
• Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético. IDAE
• Asociación de fertilizantes
• Asociación Española Agricultura de Conservación / Suelos Vivos
• Instituto Técnico y de Gestión Agrícola. ITGA
Los inventarios de los escenarios modelizados han sido complementados,
considerando las emisiones producidas, debidos a los insumos agrícolas (producción y
uso) una vez que éstos han sido aplicados.
17
2.3.1 Emisiones por uso maquinaria
Los impactos derivados de la operación de la maquinaria tienen en cuenta
tanto las emisiones debidas al uso del combustible como a la abrasión de los
neumáticos de los tractores en cada labor realizada.
La cantidad de maquinaria total requerida para la realización de las labores se
relaciona con los vehículos agrícolas utilizados en las diferentes labores agrícolas. Se
incluye la cantidad de material requerido en la fase de fabricación más el material
utilizado en las fases de mantenimiento y reparación.
Para todas las etapas de labores agrícolas se han considerado las entradas
generales de cantidad de tractor, cantidad de apero agrícola, y consumo de
combustible.
Contribución por uso del tractor
A las labores de campo se le debe atribuir la parte proporcional de maquinaria
empleada en cada labor. Para obtener este dato se ha utilizado la fórmula presentada
en la base de datos de Ecoinvent, dónde la contribución del tractor (CT) se define
como:
Tiempo de operación [horas/ha]
CT [kg/ha] = Peso [kg]* ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
Vida útil [horas]
El suplemento de materiales resultantes del mantenimiento y la reparación de los
vehículos agrícolas y utensilios agrícolas son calculados en base a los parámetros
propuestos por Ammann (2001), Frischknecht et. al. (1996) y Maibach et al. (1999)
todos en Nemececk et Kägi, 2007. Los datos de material necesario para la producción
de un tractor del proceso “Tractor production” están referidos a un tractor de 3000 Kg.
y 7000 horas de vida.
Los tractores utilizados en el estudio superan este peso, sin embargo, la contribución a
las cargas ambientales por el uso del tractor, se distribuyen de forma proporcional
respecto al peso y a las horas de vida de los tractores utilizados (a modo de ejemplo de
un escenario ver tabla 5).
18
Tabla 5. Contribución por uso del tractor
Maquinaria Potencia Peso (kg)
Vida útil (años)
Uso total(h)
Tiempo labor (h)
uso labor (h/ha)
CT (kg/ha)
Tractor 2 285 14300 12 6000 8,24 0,67 1,60
Tractor 1 170 10600 12 6000 4,92 0,40 0,71 Tractor 2 285 14300 12 6000 7,75 0,63 1,50 Tractor 3 115 4040 12 6000 8,73 0,71 0,48 Tractor 2 285 14300 12 6000 3,08 0,25 0,60 Tractor 2 285 14300 12 6000 3,08 0,25 0,60 Tractor 2 285 14300 12 6000 12,30 1,00 2,38 Tractor 2 285 14300 12 6000 15,99 1,30 3,10
Contribución por uso aperos
La cantidad total de apero (CA) para la realización de la labor en una hectárea
incluye el material necesario para la manufactura de la maquinaria y su reparación.
Para los utensilios utilizados se considera que no existe necesidad de
mantenimiento, solamente de reparación.
][]/[*][ ]/[
hVidautilUFhOperaciónTiempokgaperoPesoUFkgCA =
Se utilizaron dos procesos para modelizar la producción de utensilios:
• Agricultura machinery, general, production. Este proceso referencia los flujos
de materiales a un utensilio agrícola de 1000 Kg, 1000 horas de vida y un factor
de reparación del 0.54.
• Agricultura machinery, tillage, production. Este proceso referencia los flujos de
materiales a un utensilio agrícola de 800 Kg, 800 horas de vida y un factor de
reparación del 0.72.
Al igual que en el caso del tractor, los utensilios utilizados en el estudio superan
estos pesos, sin embargo, la contribución a las cargas ambientales por su uso, se
distribuyen de forma proporcional, respecto al peso y a las horas de vida de dichos
utensilios (ver tabla 6).
19
Tabla 6. Contribución por uso aperos
Utensilio Peso (kg) Vida útil (años)
Uso año (h)
Uso total(h)
Tiempo de labor (h)
uso en labor (h/ha)
CA (kg/ha)
Vertedera 2700 66,7 12 800 8,24 0,67 2,26
Rastra 2100 66,7 12 800 4,92 0,40 1,05 Sembradora 1400 83,33 12 1000 7,75 0,63 0,88 Rulo 600 66,7 12 800 8,73 0,71 0,53 Abonadora 3000 66,7 12 800 3,08 0,25 0,94 Segadora 660 66,7 12 800 12,30 1,00 0,82 Empacadora 8580 83,33 12 1000 15,99 1,30 3,90
2.3.2 Emisiones por operación
Los impactos derivados de la operación de la maquinaria tienen en cuenta
tanto las emisiones debidas al uso del combustible como a la abrasión de los
neumáticos de los tractores en cada labor realizada.
Consumo de combustible y emisiones asociadas
Los datos de consumo de combustible en cada labor han sido suministrados por
los agricultores participantes en el proyecto, en unidades de litros de combustible por
hectárea. Las emisiones asociadas a este consumo han sido calculadas de acuerdo con
la fórmula siguiente:
GR[g/ha]=CB[kgcombustible/ha]*FE[gGR/kgcombustible] [Nemececk et Kägi, 2007]
Dónde GR son los gases residuales, CB representa el consumo de combustible y
FE son los factores de emisión de los distintos gases. El poder calorífico inferior
utilizado en los cálculos procede de la norma UNE EN 590 para el diesel, cuyas
características principales quedan recogidas en la Tabla 7.
Tabla 7. Propiedades diesel PROPIEDADES DIESEL UNE EN 590 Densidad 20ºC (kg/m3) 820‐845 Viscosidad 40ºC (cSt) 2,0‐4,5 PCI (MJ/kg) 42,8 NC 51 (mín) POFF (ºC) ‐10…0 Azufre (ppm) 50 (máx) Residuo carbonoso 10% (%) 0,30 (máx) Punto inflamación (ºC) 55 (mín)
20
Los factores de emisión en la combustión del diesel se han tomado de
Nemececk et Kägi, 2007.
Tabla 8. Factores de emisión combustión diesel
Sustancia Formula Factor de emisión (g/Kg. de diesel) Contribución Dióxido de carbono CO2 3.12E+03 Calentamiento global Dióxido de sulfuro SO2 1.01 E+00 Acidificación/ Oxid. fotoquímica Metano CH4 1.29E‐01 Calentamiento global Benzeno C6H6 7.30E‐03 Toxicidad humana Partículas PM2.5 Ver fórmula cálculo.(A) Toxicidad humana Cadmio Cd 1.00E‐05 Ecotoxicidad Cromo Cr 5.00E‐05 Ecotoxicidad Cobre Cu 1.70E‐03 Toxicidad humana/ Ecotoxicidad Monóxido de dinitrógeno N2O 1.20E‐01 Calentamiento global Niquel Ni 7.00E‐05 Toxicidad humana/ Ecotoxicidad Zinc Zn 1.00E‐03 Ecotoxicidad Benzo(a)pyrene C20H12 3.00E‐05 Ammonia NH3 2.00E‐02 Acidificación/Eutrofización Selenium Se 1.00E‐05 Toxicidad humana/ Ecotoxicidad Benz(a)‐Anthracene 8.00E‐05 Benzo(b)‐Fluor anthracene 5.00E‐05 Chrysene 2.00E‐04 Dibenzo (a,h)‐Anthracene 1.00E‐05 Fluorantheno 4.50E‐04 Phenanthene 2.50E‐03
Toxicidad humana/ Ecotoxicidad
La fórmula de cálculo del factor de emisión de las partículas (A) procede de
SAEFL 2000, citado en Nemececk et Kägi 2007, es la siguiente:
FEPM2.5= 7.25 [gr/kgcombustible] ‐ 3.62 [gPM/(kgcombustible] *kW)]*potencia nominal 0.1
[kW].
Dónde FEPM2.5 es el Factor de Emisión de las partículas de tamaño menor de 2.5
micras.
El consumo de combustible en las labores es una fuente de cargas ambientales
en la fase agrícola de los cultivos energéticos. Puesto que el consumo depende de la
maquinaria utilizada, que es aquella que tiene disponible el agricultor, y que no
siempre coincide con la optimizada para cada labor, se ha llevado a cabo un análisis
comparativo para analizar las posibles desviaciones de nuestros escenarios con
respecto a los documentos de referencia (IDAE 2005 y 2006).
21
El primer análisis se ha realizado tomando como referencia el documento del
IDAE 2006, titulado “Ahorro y eficiencia energética y sistemas de laboreo agrícola”,
donde se analiza el sistema de laboreo desde preparación del terreno hasta la siembra.
El resto de labores desde rulado hasta la carga se comparan con el estudio IDAE 2005:
“Consumos energéticos de las operaciones agrícolas en España”. Comparando con los
rangos de IDAE, solamente NBc06 excede ligeramente el consumo total teniendo en
cuenta todas las labores. Este exceso en consumo es debido al tractor de elevada
potencia y peso utilizado en la siega.
Tabla 9. Consumo de combustible en los diferentes escenarios
SUMA SUMA SUMA l/ha LABORES LABORES LABORES AL+PR+SIM RU ‐CA TOTALES I.D.A.E 45‐75 24‐45 69‐120 NBc 06 40.80 80.61 121.41 NBc 07 47.58 39.70 87.28 NBc 08 39.63 6.62 86.26 NBng 08 57.99 44.27 102.26 SBc 07 68.00 35.57 103.57 SBc 08 38.00 32.57 70.57
También se ha realizado la comparación utilizando la publicación IDAE 2005
para todas las fases agrícolas, distribuyendo las labores agrícolas en tres grupos
principales:
• Laboreo suelo que incluye los trabajos antes de siembra, sin incluir abonado
• Laboreo cultivo que incluye siembra, abonado, aplicación fitosanitarios y rulado
• Trabajos recolección que incluye siega, hilerado, empacado y carga.
Los resultados muestran que en todos los escenarios el consumo de
combustible en las labores agrícolas se sitúa por debajo del límite superior del rango
suministrado por IDAE 2005, excepto para Navarra 06, donde el elevado consumo
realizado en la siega hace que se supere el límite máximo en el apartado trabajos de
recolección. En el resto de los escenarios el consumo total de combustible se sitúa en
los márgenes superiores recomendados por IDAE, ya que aunque en Soria en 2007 se
supere el consumo en el laboreo del suelo, sin embargo es compensado a nivel global
22
por un menor gasto en el laboreo cultivo y en la fase de recolección. De igual manera,
en la fase de laboreo de cultivo, los escenarios de Navarra superan lo máximo
recomendado, pero este exceso de consumo en esta fase es compensado por un
menor consumo en la fase de laboreo, lo que hace que el cómputo total se sitúe por
debajo de los límites máximos.
Tabla 10. Consumo de combustible según laboreos y recolección
SUMA SUMA SUMA SUMA l/ha Laboreo laboreo trabajos total suelo cultivo recolección I.D.A.E 22-50 9.5-28 20-34 51-112 NBc 06 24.42 37.19 59.80 121.41 NBc 07 31.33 37.11 18.84 87.28 NBc 08 23.60 36.14 21.46 81.20 NBng 08 32.13 32.68 37.44 102.26 SBc 07 55.00 18.00 24.57 97.57 SBc 08 28.00 18.00 24.57 70.57
Emisiones asociadas a la abrasión de los neumáticos
Las emisiones al suelo debidas a la maquinaria agrícola, se deben
exclusivamente a la abrasión sufrida por los neumáticos con el suelo. La abrasión
permite la liberación de los metales pesados contenidos en el caucho de los
neumáticos. Para el cálculo de metales pesados emitidos por abrasión se consideran
los factores de la tabla 11 (Nemececk et Kägi, 2007).
Tabla 11. Factores de metales pesados en caucho
Metal pesado Contenido de metales pesados en el caucho (g/kg de caucho)
Zinc (Zn) 16 Plomo (Pb 2.6 Cadmio (Cd) 0.6
Para determinar las emisiones de metales pesados al suelo agrícola hay que
determinar previamente la cantidad proporcional de caucho utilizable en las
operaciones agrícolas.
Los factores de conversión utilizados para obtener la cantidad de caucho
presente en los neumáticos de diferentes tipologías de maquinaria agrícola, son los
presentados en la Tabla 12 (Nemececk et Kägi, 2007).
23
Tabla 12. Factores de conversión
Tractor Maquinaria en general
Maquinaria para cultivo
Cosechadora
Tiempo de vida del neumático (horas) 2500 1080 800 1080 Peso de un juego de neumáticos (Kg. neumático / Kg. Maquinaria)
0.0975 0.0275 0.0275 0.0675
Caucho/goma por neumático (Kg. de caucho/ Kg. de neumático)
0.29 0.56 0.56 0.29
La fórmula aplicada, de Nemececk et Kägi, 2007, se describe a continuación:
[ ][ ]
[ ][ ]
[ ][ ]
[ ][ ]hakgCM
hoVUneumátichiaVUmaquinarEM *
caucho de kgmetal de gpesado metal *
neumático de kgcaucho de kgneumáticos losen caucho *
maquinaria de kgnumáticos de kg Peso*
][][
=
Donde EM son las emisiones de metales pesados, VU es la vida útil, y CM es la cantidad
de maquinaria agrícola requerida.
Aplicación de fertilizantes
La aplicación de fertilizantes a los suelos de cultivo implica la producción de
emisiones resultantes de la interacción entre los compuestos químicos y el propio
suelo. (Brentrup et al. 2001). La utilización de fertilizantes produce diferentes tipos de
emisiones a los diferentes medios las cuales han sido contabilizadas en este estudio.
Las emisiones producidas por la aplicación de fertilizante consideradas son:
• Emisiones al aire de NH3.
• Emisiones al aire de NOx.
• Emisiones al aire de óxido nitroso (N2O).
• Emisiones al agua de NO3
La agricultura juega un papel sustancial en el balance de los tres gases de
efecto invernadero (GEI) más significativos: dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso
(N2O) y metano (CH4). El potencial de calentamiento global (PCG) del N2O y el CH4 es
de 296 y 23 veces más grandes, respectivamente, que la unidad de CO2 (IPCC. 2001).
Entre estos tres gases, el N2O podría ser el más importante para el uso de los
fertilizantes debido a que presenta una mayor influencia en el PCG por unidad
equivalente de CO2.
24
Por lo tanto, como la fertilización, siempre se muestra como una de las etapas
con mayor impacto dentro de la fase agrícola, se han realizado diversos análisis
comparando diferentes metodologías aceptadas a nivel internacional, para averiguar si
la selección de una u otra metodología pueden modificar el impacto final obtenido.
Fertilización nitrogenada y emisiones debidas a su aplicación
En el balance del nitrógeno (N) en el suelo se han considerado y calculado las
entradas al sistema agrícola mediante el N aplicado en la fertilización; la deposición
atmosférica media en España, calculada a partir de datos bibliográficos en España
(Guerrero 1984 [21], Sanz et al 2001[42], Moreno & Gallardo 2002 [38], Soler Rovira et
al 2005 [43]) y el N contenido en la semilla aplicada (calculado a partir de datos para
colza de Pedro Urbano para el Mº Agricultura, 2005a).
Las salidas del sistema se verifican a través de los siguientes procesos:
• La extracción de N por parte de los cultivos, calculado a partir de datos
experimentales de las pacas de Bc recolectadas y cuya composición ha sido
analizada en los laboratorios del Ceder en Soria.
• La volatilización producida en la aplicación del fertilizante se ha calculado
usando diferentes metodologías, ya que los factores de volatilización difieren
de unas a otras y esto podría tener influencia en los resultados obtenidos.
Tabla 13. Comparativa emisiones por volatilización
Volatilización NH3 al aire kg N/kg biomasa Escenario
Fuente NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Ministerio de Agricultura, 2007 4.95E‐03 7.86E‐03 9.02E‐03 5.59E‐03 8.77E‐04 1.36E‐03Bowman et al, 2002a 5.38E‐03 8.60E‐03 8.57E‐03 6.16E‐03 8.55E‐04 4.84E‐03Audsley, 1997 3.25E‐03 5.59E‐03 6.76E‐03 3.65E‐03 4.18E‐04 2.28E‐03Nemececk et Kägi, 2007 3.25E‐03 5.58E‐03 6.76E‐03 3.65E‐03 4.18E‐04 2.28E‐03
Los resultados, aunque muestran diferencias, sin embargo éstas no son
significativas, manteniendo el mismo orden de magnitud en todas ellas. Ausdley y
Nemececk dan los mismos resultados ya que ambas metodologías se basan en los
factores de emisión de Asman (1992). Se ha decidido usar los datos de Nemececk et
Kägi, 2007, porque la mayor parte de la metodología usada está basada en datos de
Ecoinvent.
25
Las emisiones de NOx al aire se han calculado considerando dichas emisiones
como un porcentaje del N del fertilizante aplicado (Bowman et al, 2002b) y como un
porcentaje del N2O emitido al aire (Audsley, 1997 y Nemececk et Kägi, 2007).
Tabla 14. Comparativa emisiones NOx al aire
Emisiones NOx al aire kg N/kg biomasa Escenario
Fuente NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Bowman et al, 2002 1.98E‐04 2.92E‐04 3.16E‐04 2.06E‐04 1.11E‐04 2.38E‐04Audsley, 1997 4.98E‐05 7.29E‐05 7.88E‐05 4.73E‐04 2.74E‐05 5.89E‐05Nemececk et Kägi, 2007 5.77E‐05 8.60E‐05 9.30E‐05 5.80E‐05 3.16E‐05 7.13E‐05
Bowman et al presentan valores más altos de emisiones de NOx que los
obtenidos con las otras dos metodologías. Se decide también usar Nemececk et Kägi
por ser la más actualizada y porque de las tres analizadas, dos son más coincidentes
que Bowman.
Las emisiones de N2O al aire se han calculado también siguiendo las
metodologías de Audsley 1997, Bowman et al 2002b, IPCC 2006 (tanto para las
directas como para las indirectas) y Nemececk et Kägi 2007 y Bowman 2002b
consideran que el 0.9% del N aplicado se emite en forma de N2O, dicho porcentaje es
reducido al 0.4% por Ausdley.
El IPCC, en la revisión de 2006, distingue entre emisiones directas e indirectas.
Las directas se calculan como el 1% del N aplicado tanto en la fertilización orgánica (Fo)
como mineral (Fm) y de la fertilización debida al N contenido en el rastrojo y en las
raíces (Fcr).
(Fm+Fo+Fcr)*factor EF1, dónde EF1 = 0.01
Las emisiones indirectas se deben a la deposición atmosférica producida por el
N volatilizado al aplicar los fertilizantes.
N2O‐N = (Fm*0.10 + Fo*0.20)*0.010
26
El IPCC 2006, considera las emisiones indirectas debidas a lixiviación y
escorrentía superficial iguales a 0 para las zonas secas donde la precipitación es más
baja que la evapotranspiración a lo largo de la mayor parte del año, como ocurre con
nuestras zonas de estudio (Navarra y Soria).
Nemececk et Kägi 2007 calcula también las emisiones directas y las indirectas.
En las indirectas el N es primeramente emitido como NH3 ó NO3 y posteriormente
convertido en N2O. Las emisiones directas son consideradas sobre la base del N
disponible, cuyo porcentaje es del 100% para la fertilización mineral. . Se considera
que un 1.25% del N disponible y del N volatilizado se pierde en forma de N2O. Para las
indirectas considera un factor de 1% para el amoniaco y del 2.5% para los nitratos.
Tabla 15. Comparativa emisiones óxido nitroso
Emisiones N2O al aire kg N/kg biomasa Escenario
Fuente NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Bowman et al, 2002b 2.55E‐04 3.75E‐04 4.06E‐04 2.65E‐04 1.43E‐04 3.07E‐04
Audsley, 1997 1.13E‐04 1.67E‐04 1.80E‐04 1.18E‐04 6.35E‐05 1.36E‐04
IPCC 2006 directas + indirectas 4.98E‐04 7.29E‐04 7.88E‐04 4.73E‐03 2.74E‐04 5.89E‐04
Nemececk et Kägi, 2007 5.77E‐04 8.60E‐04 9.30E‐04 5.80E‐04 3.16E‐04 7.13E‐04
Las emisiones de N2O son bastante similares independientemente de la metodología
aplicada. Por coherencia con el resto de las emisiones debidas a fertilización
nitrogenada, se ha decidido utilizar los valores de Nemececk et Kägi, 2007.
La lixiviación al agua se ha calculado a partir de Bowman et al 2002b, Audsley 1997 y
Nemececk et Kägi 2007. En los tres casos se ha considerado que el N disponible para
poder lixiviar en el suelo depende del N aplicado en la fertilización, el suministrado por
la semilla y el procedente de la deposición atmosférica. A estas entradas de nitrógeno
en el suelo se le sustraen el nitrógeno extraído por los cultivos (sobre la base del
contenido calculado de las pacas de B. carinata analizadas en el Ceder‐Ciemat en Soria)
y el N remanente que queda en raíces y rastrojo calculado a partir de los datos de
Pedro Urbano en (Mº agricultura, 2005ba) (considerando que el 3.9% del N extraído en
la cosecha corresponde a rastrojos y raíces en el cultivo de colza). La volatilización, al
27
producirse en el momento de la aplicación del fertilizante se sustrae también ya que
esa parte volatilizada no queda disponible en el suelo.
Tabla 16. Comparativa emisiones al agua por lixiviación
Lixiviación NO3 al agua kg N/kg biomasa Escenario
Fuente NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Bowman et al, 2002b 2.77E‐03 5.92E‐03 6.96E‐03 2.90E‐03 5.18E‐04 5.22E‐03
Audsley, 1997 3.41E‐03 7.07E‐03 7.51E‐03 3.68E‐03 6.50E‐04 6.27E‐03
Nemececk et Kägi, 2007 3.52E‐03 6.76E‐03 7.44E‐03 3.36E‐03 5.74E‐04 5.83E‐03
Los datos obtenidos, se compararon con los resultados obtenidos por (Arregui et al
2005; Baez de Castro et al 2005 y Díez J. A et al 1997). Los resultados de la
comparación de emisiones debidas al fertilizante utilizando diferentes metodologías
muestran que los valores se mantienen dentro de los mismos órdenes de magnitud y
que las diferencias son escasas. Por coherencia con la metodología usada en el resto
de la fase de inventario se ha decidido aplicar la metodología de Nemececk et Kägi,
2007 también en las emisiones derivadas de la fertilización, debido a que es la
metodología más actualizada en inventarios de sistemas agrícolas.
También se han calculado las emisiones de CO2 procedentes de la aplicación de la urea,
de acuerdo con la metodología del IPPC.
Emisiones de CO2‐C = Urea aplicada (ton urea/ha) * FE (ton C per ton urea)
Dónde FE es un factor de emisión, cuyo valor por defecto es 0.20 para la urea.
La fertilización mineral con urea se ha usado en Navarra. Los resultados para nuestros
escenarios son:
Tabla 17. Emisiones de CO2 procedentes de la urea
Emisiones CO2 aplicación urea kg N/kg biomasa Escenario
Fuente NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 IPCC, 2007 2.08E‐05 3.06E‐05 3.31E‐05 1.99E‐05
Fertilización fosfatada y emisiones debidas a su aplicación
El fósforo (P) aplicado como fertilizante puede alcanzar las aguas, tanto
superficiales como subterráneas, provocando eutrofización. Tres son los sistemas por
28
los cuales se pierde P desde los suelos agrícolas: lixiviación, escorrentía superficial y
erosión del suelo con participación del agua como factor erosivo. En los países
mediterráneos las pérdidas debidas al drenaje del agua son generalmente pequeñas,
debido a que la lixiviación está limitada por la presencia de arcilla, óxidos de Fe y
calcita (Torrent et al, 2007y Delgado et al, 2008). Por lo tanto, en el sur de Europa, las
pérdidas de P significativas son debidas a la erosión y a la escorrentía superficial.
La fertilización fosfatada ha sido aplicada en Navarra durante 2008 tanto en la B.
carinata (Superfosfato 45%) como en B. napus (fertilizante NPK al 24% de P y fiemo de
oveja) y en Soria en 2007 y 2008 utilizando NPK al 24%.
La lixiviación ha sido calculada por tres vías: Torrent (se ha calculado la media
española a partir de la bibliografía citada por este autor), Audsley, 1997 y Nemececk
et Kägi, 2007. El valor de la media española calculada de pérdida de P en kg P/ha es
0.1045. Audsley, utiliza 0.1 como factor de pérdida y Nemececk considera como
cantidad media de pérdida 0.07 kg P/ha para los suelos de cultivo.
Tabla 18. Comparativa emisiones al agua por lixiviación
Lixiviación kg P/kg biomasa Escenario
Fuente NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Torrent et al, 2007 1.83E‐05 1.56E‐05 2.17E‐05 4.39E‐05
Audsley, 1997 1.23E‐05 1.04E‐05 1.45E‐05 2.94E‐05
Nemececk et Kägi, 2007 1.75E‐05 1.49E‐05 2.08E‐05 4.21E‐05
El P perdido por escorrentía en aguas superficiales se ha calculado también por los tres
métodos anteriores: media española, obtenida a partir de los estudios de Durán Zuazo
2004, Ramos & Martinez‐Casasnovas 2006 [40], Torrent et al 2007 (sin considerar el
dato extremo medido en NE España); Audsley, 1998 que considera el factor de pérdida
de 1kg P/ha y Nemececk et Kägi, 2007 que aplica la fórmula siguiente:
Pes = Pmed * Fes
dónde
29
Pes es la cantidad de P perdido por escorrentía superficial (kg/ha y año)
Pmed es la cantidad media de pérdida de P de acuerdo a la categoría de uso del suelo,
que para suelos cultivados es 0.175 kgP/ha y año y
Fes es el factor de corrección por fertilización fosfatada cuyo cálculo se corresponde
con la fórmula
Fes = 1+0.2/80* P2O5fm +0.7/80* P2O5ld +0.4/80 P2O5fos dónde
P2O5fm es la cantidad de P2O5 contenida en el fertilizante mineral aplicado (kg/ha)
P2O5ld es la cantidad de P2O5 contenida en los lodos de depuradora aplicados (kg/ha)
P2O5fos es la cantidad de P2O5 contenida en el fertilizante orgánico sólido aplicado en
(kg/ha)
En nuestros escenarios se realiza fertilización mineral fosfatada en los cultivos de
carinata en Navarra durante 2008 y en Soria en 07y 08 y, en el caso de colza, se
complementa con abonado orgánico.
Tabla 19. Comparativa emisiones al agua por escorrentía superficial
Escorrentía kg P/kg biomasa Escenario
Fuente NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Media España 4.36E‐04 3.71E‐04 5.17E‐04 1.05E‐03
Audsley, 1997 1.75E‐04 1.49E‐04 2.08E‐04 4.21E‐04
Nemececk et Kägi, 2007 3.51E‐05 3.38E‐05 3.62E‐05 3.12E‐05
Las emisiones de P asociadas a los procesos erosivos por aguas superficiales han sido calculadas con la metodología de Nemececk et Kägi, 2007
Per = 10000 * Ser * Phs * Fen * Fser Dónde: Per es la cantidad de P perdido por erosión de las aguas superficiales (kg P/ha y año)
Ser es la cantidad de suelo erosionado (kg/ha y año). Se ha calculado un valor medio
para España.
30
Phs es el contenido de P en el horizonte superficial. (Kg P/kg suelo). Se ha calculado un
valor medio para España.
Fen es un factor de enriquecimiento para el P, debido a que las partículas de suelo
erosionado contienen más P que el existente en la media de suelo. Su valor medio
considerado es 1.86 (Wilke & Schaub, 1996).
Fser es la fracción del suelo erosionado que alcanza los cursos fluviales. El valor medio
utilizado es 0.2.
Para el cálculo de la cantidad de suelo erosionado en España se han utilizado
los datos procedentes de estudios españoles (González, 2003; Ramos y Martínez‐
Casanova, 2006; Torrent et al, 2007; Comunicación personal de Giraldes, J.V. en
Torrent et al 2007; Gómez, 2004 en Torrent et al 2007 y Gonzalez, 2003).
Para el índice de P contenido en el horizonte superficial se ha realizado la
media de los datos publicados en los siguientes estudios: Herrera 2002, González, 2003,
García et al 2006 y Saavedra et al 2007.
Tabla 20. Emisiones al agua por erosión debida a aguas superficiales
Erosión kg P/kg biomasa Escenario
Fuente NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Nemececk et Kägi, 2007 5.86E‐02 4.99E‐02 6.96E‐02 1.41E‐01
Los resultados obtenidos muestran que la pérdida de P debido a la erosión es
mucho más importante que la producida por la escorrentía superficial. La cantidad de
suelo perdido anualmente en la España mediterránea es importante
fundamentalmente durante el otoño, cuando los suelos de cultivo están desprotegidos,
ya que son pocas las especies que consiguen sobrevivir al verano seco y caluroso, y las
primeras lluvias otoñales caen sobre el suelo desnudo provocando erosión y
escorrentía superficial. También se produce mucha erosión en suelos mojados o
31
32
incluso saturados de agua a finales del invierno o principios de la primavera cuando las
lluvias torrenciales impactan sobre los suelos sin cubierta vegetal.
En los tres casos de pérdida de P en los suelos agrícolas se ha decidido tomar
los valores de aplicar a Nemececk et Kägi, 2007, al igual que se ha hecho con la
fertilización nitrogenada.
3. Evaluación del impacto del ciclo de vida
La fase de evaluación de impacto tiene como misión evaluar la magnitud de los
impactos ambientales a partir de las cargas identificadas en el inventario de los
procesos implicados a lo largo todo el ciclo.
Considerando las recomendaciones de los diferentes métodos de evaluación de
impacto (normativa ISO 14040/44 de 2006) se acordó para la realización de la
evaluación de inventario:
• Realizar solamente las etapas de clasificación y caracterización, debido al
enorme grado de subjetividad que conlleva las dos siguientes etapas;
Normalización y valoración.
• Seleccionar las siguientes categorías de impacto y métodos de evaluación:
Como categorías de impacto evaluadas fueron consideradas:
Potencial de calentamiento global (PCG)
Agotamiento capa de ozono estratosférico (ACO)
Formación de Ozono Troposférico (FOT)
Toxicidad Humana en Aire (THA)
Ecotoxicidad en agua (ECTA)
Acidificación (ACD)
Eutrofización (EUT) y
Balance de energía
3.1 Potencial de Calentamiento Global
En cuanto a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) se presentan los
resultados del inventario realizado para el CO2, el óxido nitroso y el metano a lo largo
de todo el ciclo de vida. Para el cálculo de las emisiones de este tipo de gases en
equivalentes de CO2 se han utilizado los siguientes factores de caracterización, que
33
expresan el potencial de calentamiento global de cada una de las sustancias
consideradas. Los potenciales usados se muestran en la Tabla 21.
Tabla 21. Potenciales de calentamiento global
CO2 CH4 N2O 100 años 1 23 296 Fuente: IPCC 2006 La distribución porcentual de los diferentes gases que contribuyen al efecto
invernadero en los distintos escenarios puede observarse en la figura 2:
Figura 2. Contribución de los distintos gases de efecto invernadero
58,5554,58
62,4856,99
50,9158,09
40,3346,70
41,05 38,4134,92
42,77
1,96 2,39 3,03 2,65 1,58 2,60
0,0
25,0
50,0
75,0
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08
Dis
trib
ució
n po
rcen
tual
%
CO2
N2O
CH4
Las emisiones de gases de efecto invernadero originadas en la producción agrícola de
las Brassicas se han calculado para cada una de las etapas implicadas. Los resultados se
muestran en la Tabla 22 expresados en kg de CO2 /kg biomasa producida.
Tabla 22. Emisiones de GEI’s en el ciclo de vida en kg CO2eq/kg de biomasa seca
Labores Terreno
Fertilización
Labores Cultivo
Herbic.
Recolec
Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
NBc06 1.4E‐02 4.4E‐01 1.1E‐02 1.3E‐02 3.0E‐02 7.4E‐04 1.9E‐02 NBc07 2.5E‐02 4.7E‐01 1.7E‐02 3.8E‐03 1.3E‐02 8.2E‐04 1.5E‐02 NBc08 1.8E‐02 4.1E‐01 9.9E‐03 1.5E‐02 5.9E‐04 1.2E‐03 1.9E‐02 NBng08 1.8E‐02 3.9E‐01 2.6E‐03 5.5E‐03 1.4E‐02 1.7E‐02 3.4E‐03 1.9E‐02 SBc07 3.9E‐02 4.4E‐01 7.2E‐03 9.3E‐03 1.3E‐02 1.0E‐03 1.9E‐02 SBc08 4.6E‐02 5.0E‐01 7.4E‐03 1.9E‐02 1.3E‐02 2.5E‐03 1.9E‐02
De forma gráfica, la Figura 3 presenta la contribución de las diferentes etapas al
calentamiento global.
34
Figura 3. Emisiones de gases de efecto invernadero. Contribución por etapas
0,0E+00
1,0E-01
2,0E-01
3,0E-01
4,0E-01
5,0E-01
6,0E-01
7,0E-01
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08
Escenarios
kg C
O2
eq/k
g bi
omas
a
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolec
Herbic.
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
0,530,54
0,47 0,470,530,61
El balance de GEI considerando la contribución de las diferentes etapas y
sustrayéndole la captura de CO2 realizada por las plantas queda reflejado en la Tabla
23 y Figura 4.
Tabla 23. Balance de GEI’s en el ciclo de vida (kg CO2eq/kg de biomasa seca)
CO2 emitido total Captura de CO2 Balance de GEI
NBc06 5.29E‐01 ‐1.5E+00 ‐9.8E‐01
NBc07 5.41E‐01 ‐1.4E+00 ‐8.9E‐01
NBc08 4.69E‐01 ‐1.4E+00 ‐9.5E‐01
NBng08 4.69E‐01 ‐1.5E+00 ‐1.0E+00
SBc07 5.31E‐01 ‐1.6E+00 ‐1.1E+00
SBc08 6.10E‐01 ‐1.5E+00 ‐8.7E‐01
La tabla anterior nos muestra el balance positivo en cuanto a gases de efecto
invernadero de la etapa agrícola para todos los escenarios analizados. La captura de
CO2 por parte de la biomasa mediante la fotosíntesis supera el CO2 emitido en los
procesos involucrados en la fase agrícola (producción y transporte de maquinaria, de
fertilizantes y herbicidas y consumo de combustible en las diferentes labores agrícolas
en campo y en el transporte de la biomasa). El CO2 capturado por los cultivos se ha
calculado a partir del contenido en C medido a partir los cultivos de demostración. Este
cálculo se ha realizado en el CEDER de Soria.
35
Figura 4. Emisiones de gases de efecto invernadero. Balance de GEI.
-1,5E+00
-1,0E+00
-5,0E-01
0,0E+00
5,0E-01
1,0E+00
1,5E+00
2,0E+00
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08
Escenario
Kg
CO
2eq/
kg b
iom
asa
CO2 emitido to tal
Captura de CO2
Balance de GEI
0,86 0,93
0,890,97
1,03 1,07
El balance de CO2 entre lo emitido y lo secuestrado es claramente favorable en
la fase agrícola, contribuyendo a la reducción de los gases de efecto invernadero en la
atmósfera y por lo tanto ayudando a combatir el cambio climático.
La representación simplificada del balance de GEI mostrando únicamente el
cómputo global entre emitido y capturado se muestra en la Figura 4.
3.2 Agotamiento capa de ozono estratosférico (ACO)
Se ha calculado el potencial de destrucción de ozono estratosférico originado
en los sistemas analizados. Los resultados se muestran en la Tabla 24 y Figura 5.
Tabla 24. Agotamiento de la capa de ozono (kg FC11eq/kg biomasa)
Labores Terreno Fertilización
Labores Cultivo Herbicidas Recolección Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
Total
NBc06 1.57E‐09 3.15E‐08 1.54E‐09 1.55E‐09 2.79E‐09 1.15E‐10 2.49E‐08 6,39E‐08
NBc07 2.96E‐09 4.36E‐08 2.20E‐09 8.34E‐10 5.29E‐10 1.55E‐10 2.49E‐08 7,52E‐08
NBc08 2.02E‐09 5.10E‐08 5.29E‐10 2.45E‐09 4.25E‐11 1.90E‐10 2.49E‐08 8,12E‐08
Nbng08 2.19E‐09 3.68E‐08 3.08E‐10 8.20E‐10 1.72E‐09 1.06E‐09 5.35E‐10 2.49E‐08 6,84E‐08
SBc07 4.79E‐09 2.34E‐08 1.20E‐09 1.12E‐09 6.19E‐10 1.63E‐10 2.49E‐08 5,62E‐08
SbBc08 5.72E‐09 4.55E‐08 1.52E‐09 2.26E‐09 6.19E‐10 3.90E‐10 2.49E‐08 8,09E‐08
36
Figura 5.Contribución fases agrícolas a la destrucción de la capa de ozono.
0,0E+00
2,0E‐08
4,0E‐08
6,0E‐08
8,0E‐08
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
kg FC1
1eq/kg biomasa
Tpte, Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
Las fases agrícolas que contribuyen en mayor medida al agotamiento de la capa de
ozono son la fertilización y el transporte de la biomasa, tal como puede verse en la
Tabla 25 y Figura 6.
Tabla 25. Distribución porcentual en la destrucción de la capa de ozono
Fertilización Tpte. Biomasa NBc06 49.22 38.94 NBc07 58.00 33.10 NBc08 62.89 30.66 NBng08 53.90 36.41 SBc07 41.66 44.30 SbBc08 56.23 30.77
Figura 6.Contribución etapas significativas en la destrucción de la capa de ozono
0%
20%
40%
60%
80%
100%
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
Tpte, Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
37
3.3 Formación de ozono troposférico (FOT)
Se ha analizado la formación del ozono troposférico calculado en g. de etileno
para las distintas etapas agrícolas en los escenarios estudiados. Los datos se
representan en la tabla 26 y Figura 7.
Tabla 26. Formación del Ozono Troposférico
Labores Terreno Fertilización
Labores Cultivo Herbicidas Recolección Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
Total
NBc06 2.98E‐05 9.37E‐05 2.79E‐05 2.91E‐05 5.07E‐05 5.37E‐07 3.84E‐05 2,70E‐04
NBc07 5.62E‐05 1.20E‐04 1.95E‐05 7.51E‐06 2.34E‐05 7.21E‐07 3.84E‐05 2,66E‐04
NBc08 3.88E‐05 1.88E‐04 8.21E‐06 4.65E‐05 1.00E‐06 8.81E‐07 3.84E‐05 3,22E‐04
Nbng08 4.18E‐05 1.60E‐04 6.69E‐06 8.80E‐06 3.24E‐05 2.43E‐05 2.49E‐06 3.84E‐05 3,15E‐04
SBc07 9.18E‐05 1.00E‐04 2.06E‐05 1.16E‐05 1.60E‐05 7.56E‐07 3.84E‐05 2,79E‐04
SbBc08 1.10E‐04 2.38E‐04 2.47E‐05 2.34E‐05 1.60E‐05 1.81E‐06 3.84E‐05 4,52E‐04
Figura 7. Formación de ozono troposférico en g C2H4/kg biomasa .
0,0E+00
5,0E‐05
1,0E‐04
1,5E‐04
2,0E‐04
2,5E‐04
3,0E‐04
3,5E‐04
4,0E‐04
4,5E‐04
5,0E‐04
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
kg C2H
4 eq
/kgbiomasa
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
Las etapas que en mayor medida contribuyen a esta categoría de impacto son la
fertilización en primer lugar, seguido de las labores de preparación del terreno, del
transporte de la biomasa y de los procesos de recolección. El resto de las etapas tienen
una contribución menor.
38
Figura 8.Contribución etapas significativas en la Formación de ozono troposférico
0%
20%
40%
60%
80%
100%
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertil ización
Labores Terreno
3.4 Acidificación
Se ha calculado la acidificación generada en los sistemas agrícolas de
producción de biomasa. El cálculo se ha determinado en kg SO2eq. emitidos por kg de
biomasa producida. La Tabla 27 y la Figura 9 presentan la contribución de las
diferentes etapas en el ciclo de vida.
Tabla 27. Contribución a la Acidificación por las etapas agrícolas (kg SO2/kg biomasa)
Labores Terreno Fertilización
Labores Cultivo Herbicidas Recolección Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
Total
NBc06 9.43E‐05 6.46E‐03 1.03E‐04 9.42E‐05 1.47E‐04 4.00E‐06 1.32E‐04 7,04E+00
NBc07 1.78E‐04 1.04E‐02 1.43E‐04 2.59E‐05 6.66E‐05 5.38E‐06 1.32E‐04 1,10E+01
NBc08 1.22E‐04 1.32E‐02 4.42E‐05 1.41E‐04 1.69E‐06 6.58E‐06 1.32E‐04 1,37E+01
NBng08 1.04E‐04 8.04E‐03 2.68E‐05 3.79E‐05 1.32E‐04 6.21E‐05 1.86E‐05 1.32E‐04 8,55E+00
SBc07 3.01E‐04 2.72E‐03 9.13E‐05 6.85E‐05 5.13E‐05 5.65E‐06 1.32E‐04 3,37E+00
SBc08 3.61E‐04 6.54E‐03 1.27E‐04 1.38E‐04 5.13E‐05 1.36E‐05 1.32E‐04 7,37E+00
39
Figura 9. Contribución a la Acidificación mediante los cultivos de B. carinata y napus(kg SO2/kg biomasa)
0,0E+00
2,0E‐03
4,0E‐03
6,0E‐03
8,0E‐03
1,0E‐02
1,2E‐02
1,4E‐02
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08
Escenarios
kg SO2e
q/kgbiom
asa
Tpte, Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
La etapa que en mayor medida contribuye a esta categoría de impacto es la
fertilización. El resto de las etapas tienen una contribución netamente menor. La
contribución porcentual de las etapas en la acidificación se presenta en la Figura 10.
Figura 10.Contribución etapas significativas en la Acidificación
0%
20%
40%
60%
80%
100%
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertil ización
Labores Terreno
3.5 Eutrofización
Se ha calculado la eutrofización generada en los escenarios objeto de estudio.
La Tabla 28 y la Figuras 11 y 12 presentan la contribución de las diferentes etapas en el
ciclo de vida la producción de biomasa, expresados en kg de PO4eq/kg de biomasa.
40
Tabla 28. Contribución por etapas para la Eutrofización (kg de PO4eq/kg de biomasa)
Labores Terreno Fertilización
Labores Cultivo Herbicidas Recolección Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
Total
NBc06 1.94E‐05 1.37E‐03 2.90E‐05 1.97E‐05 3.07E‐05 8.65E‐07 2.34E‐05 1,49E‐03
NBc07 3.65E‐05 2.22E‐03 3.74E‐05 4.36E‐06 1.43E‐05 1.16E‐06 2.34E‐05 2,34E‐03
NBc08 2.50E‐05 6.15E‐02 1.96E‐05 2.79E‐05 2.53E‐07 1.42E‐06 2.34E‐05 6,16E‐02
NBng08 2.00E‐05 5.15E‐02 9.32E‐06 6.01E‐06 2.86E‐05 1.16E‐05 4.00E‐06 2.34E‐05 5,16E‐02
SBc07 6.38E‐05 7.01E‐02 3.33E‐05 1.43E‐05 1.03E‐05 1.22E‐06 2.34E‐05 7,03E‐02
SbBc08 7.69E‐05 1.42E‐01 5.35E‐05 2.89E‐05 1.03E‐05 2.92E‐06 2.34E‐05 1,42E‐01
Figura 11. Eutrofización en los diferentes escenarios de producción en kg de PO4eq/kg de biomasa
0,0E+00
1,0E‐02
2,0E‐02
3,0E‐02
4,0E‐02
5,0E‐02
6,0E‐02
7,0E‐02
8,0E‐02
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
kg PO4e
q/kgbiom
asa
Figura 12. Contribución a la Eutrofización
0%
20%
40%
60%
80%
100%
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertil ización
Labores Terreno
Tpte, Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
1,42E‐01
7,02E‐02
5,16E‐02
6,16E‐02
2,34E‐03 1,49E‐03
41
3.6 Toxicidad humana
La toxicidad humana en los diferentes sistemas analizados se ha calculado a
partir de los kg de 1,4‐DicloroBenceno (DB) equivalentes de las sustancias emitidas a
los diferentes compartimientos (aire, agua, suelo). Los resultados se muestran en la
Tabla 29.
Tabla 29. Toxicidad Humana para los diferentes escenarios (kg de 1,4‐DB/kgbiomasa)
Toxicidad Humana NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08 kg de 1,4‐DB eq 1,72E‐01 2,06E‐01 2,24E‐01 1,64E‐01 8,07E‐02 1,09E‐01
La contribución por cada una de las etapas que configuran el ciclo de vida de los
sistemas estudiados se puede observar en la Tabla 30, y Figuras 13 y 14
respectivamente.
Tabla 30. Toxicidad Humana por etapas del ciclo de vida de los escenarios estudiados (kg de
1,4‐DB/kgbiomasa)
Labores Terreno Fertilización
Labores Cultivo Herbicida Recolección Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
Total
NBc06 8,14E‐03 1,21E‐01 6,12E‐03 5,59E‐03 2,42E‐02 1,28E‐04 7,41E‐03 1,72E‐01
NBc07 1,52E‐02 1,62E‐01 8,62E‐03 3,68E‐03 9,21E‐03 1,71E‐04 7,41E‐03 2,06E‐01
NBc08 1,14E‐02 1,83E‐01 6,39E‐03 1,59E‐02 4,20E‐04 2,09E‐04 7,41E‐03 2,24E‐01
NBng08 9,23E‐03 1,25E‐01 1,95E‐03 3,16E‐03 8,85E‐03 7,46E‐03 5,85E‐04 7,41E‐03 1,64E‐01
SBc07 1,37E‐02 4,62E‐02 3,79E‐03 4,29E‐03 5,11E‐03 1,79E‐04 7,41E‐03 8,07E‐02
SbBc08 1,48E‐02 6,75E‐02 5,03E‐03 8,68E‐03 5,11E‐03 4,28E‐04 7,41E‐03 1,09E‐01
Figura 13.Contribución del ciclo de vida de los sistemas agrícolas a la Toxicidad Humana.
0,00
0,10
0,20
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
kg 1,4DB/kg biom
asa Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Ferti l i zación
Labores Terreno
42
Figura 14. Contribución porcentual a la Toxicidad Humana
0%10%
20%30%40%50%
60%70%80%
90%100%
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Ferti l i zación
Labores Terreno
3.7 Ecotoxicidad en agua
La toxicidad en agua dulce como categoría de impacto, ha sido evaluada en los
diferentes sistemas estudiados. Como unidad de medida para dicha categoría se ha
elegido los kg de 1,4‐DBeq/kg biomasa, emitidas a los diferentes compartimientos (aire,
agua, suelo). Los resultados se muestran en la Tablas 31 y 32.
Tabla 31. Valores de eco toxicidad para los sistemas estudiados
Ecotoxicidad en agua dulce NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Kg 1,4‐DB eq/kgbiomasa 1,09E‐01 1,39E‐01 1,45E‐01 1,24E‐01 1,55E‐01 3,05E‐01
La contribución por cada una de las etapas que configuran el ciclo de vida de los
sistemas estudiados se puede observar en la Tabla 32, y Figura 15 respectivamente.
Tabla 32. Contribución a la ecotoxicidad acuática por los distintos sistemas (Kg 1,4‐DB
eq/kgbiomasa)
Labores Terreno Fertilización
Labores Cultivo Herbicida Recolección Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
NBc06 1,12E‐03 1,00E‐01 3,74E‐03 5,90E‐04 2,72E‐03 2,57E‐05 1,09E‐03
NBc07 2,09E‐03 1,30E‐01 9,20E‐04 5,28E‐04 1,32E‐03 3,44E‐05 1,09E‐03
NBc08 1,64E‐03 1,35E‐01 4,93E‐03 2,61E‐03 5,97E‐05 4,19E‐05 1,09E‐03
Nbng08 1,21E‐03 1,18E‐01 1,73E‐03 5,65E‐04 1,07E‐03 9,26E‐04 1,18E‐04 1,09E‐03
SBc07 1,38E‐03 1,45E‐01 5,96E‐03 5,04E‐04 6,00E‐04 3,60E‐05 1,09E‐03
SbBc08 1,39E‐03 2,90E‐01 1,12E‐02 1,02E‐03 6,00E‐04 8,62E‐05 1,09E‐03
Gráficamente, la contribución de las diferentes etapas de la producción de biomasa en
ecotoxicidad acuática se presenta en la Figuras 15 y 16.
43
Figura 15.Contribución del ciclo de vida de los sistemas agrícolas a la Ecotoxicidad acuática
0,0
0,1
0,2
0,3
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
kg 1,4DB/kg biom
asa Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicidas
Labores Cultivo
Ferti l i zación
Labores Terreno
Figura 16. Contribución porcentual a la EcoToxicidad en agua
0%
20%
40%
60%
80%
100%
NBc06 NBc07 NBc08 Nbng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicida
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
3.8 Balance energético
El balance energético se obtuvo en base al cálculo de la energía total
consumida por los procesos. Dicha energía total incluye la energía no renovable (fósil y
nuclear) y la energía renovable (solar, eólica e hídrica) consumida. A continuación, se
presenta la contribución a la energía fósil consumida por cada una de las etapas de
ciclo de vida para los escenarios estudiados.
44
Tabla 33. Contribución del ciclo de vida de los sistemas agrícolas al consumo de energía fósil
(MJeq/kgbiomasa)
Labores Terreno Fertilización
Labores Cultivo Herbicida Recolección Empacado
Tpte Fase Agrícola
Tpte. Biomasa
Total
NBc06 2,02E‐01 4,54E+00 1,85E‐01 1,83E‐01 4,94E‐01 1,10E‐02 2,67E‐01 5,88E+00 NBc07 3,83E‐01 6,33E+00 2,66E‐01 1,05E‐01 2,57E‐01 1,48E‐02 2,68E‐01 7,62E+00 NBc08 2,62E‐01 7,51E+00 6,22E‐02 3,49E‐01 1,40E‐02 1,77E‐02 2,62E‐01 8,48E+00 NBng08 2,62E‐01 5,43E+00 3,90E‐02 1,06E‐01 2,09E‐01 2,91E‐01 4,93E‐02 2,59E‐01 6,65E+00 SBc07 5,40E‐01 3,46E+00 1,34E‐01 1,31E‐01 2,34E‐01 1,51E‐02 2,60E‐01 4,77E+00 SbBc08 6,23E‐01 7,12E+00 1,67E‐01 2,59E‐01 2,29E‐01 3,54E‐02 2,55E‐01 8,69E+00
Figura 17.Contribución al consumo de energía fósil en MJeq/kgbiomasa
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
MJeq/kgbiom
asa
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicida
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
Figura 18. Distribución porcentual del consumo de energía fósil
0%
20%
40%
60%
80%
100%
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SbBc08
Escenarios
Tpte. Biomasa
Tpte Fase Agrícola
Empacado
Recolección
Herbicida
Labores Cultivo
Fertilización
Labores Terreno
45
A partir de los datos de energía fósil consumida y la energía contenida en la biomasa
(se ha tomado como PCI de la biomasa 15,82 MJ/kg)1, se calcula el Ratio de Energía
Fósil (R.E.F), que como ha sido definido ya, relaciona la cantidad de energía contenida
en la biomasa, con la energía fósil consumida en su obtención.
El balance energético realizado sobre los sistemas estudiados se presenta en la Tabla
34. Los resultados se presentan en términos del consumo de energía fósil, la energía
primaria total y el ratio de energía fósil.
Tabla 34. Balance energético del ciclo de vida de los escenarios evaluados
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08 Unidades
Energía Fósil 5,88 7,62 8,48 6,65 4,77 8,69 MJ/ kg de biom
Energía primaría total 6,29 8,11 9,28 7,36 5,24 9,65 MJ / kg de biom
Ratio Energía Fósil (R.E.F) 2,70 2,08 1,88 2,39 3,33 1,84 MJ biomasa /MJfósil
Figura 19. Balance energético para los diferentes escenarios evaluados
0,0E+00
1,0E+00
2,0E+00
3,0E+00
4,0E+00
5,0E+00
6,0E+00
7,0E+00
8,0E+00
9,0E+00
1,0E+01
NBc06 NBc07 NBc08 NBng08 SBc07 SBc08
Escenarios
Energía (M
J eq
)
Energía Fósil
Energía primaría total
Ratio de energía Fósil
El escenario que presenta un mejor ratio de energía fósil es del desarrollado en
Soria durante la campaña 06/07 (SBc07) con un valor 3.3 MJ biomasa /MJfósil.
1 Este dato ha sido reportado por el la unidad de biomasa del CIEMAT.
46
4 Interpretación
4.1 Potencial de Calentamiento Global
Como puede apreciarse (Fig. 2) las emisiones de CO2 y N2O son las que más
influyen en el calentamiento global al considerar la fase agrícola de producción y el
transporte. Las emisiones de CH4 son, con diferencia, mucho más bajas, no superando
en ningún caso el 3.5% de contribución. Como puede apreciarse en la tabla 26, son las
emisiones debidas a la fertilización las que más contribuyen al calentamiento global.
Las emisiones de CO2 derivadas de la producción de los cultivos energéticos de
la B. carinata y B. napus provienen fundamentalmente de la etapa de fertilización,
variando su contribución entre el 82.5% de SBc08 al 86.5% de NBc08. Las siguientes
fases en importancia para este impacto son las labores de preparación del terreno y el
transporte de la biomasa. Las labores de preparación del terreno implican remover la
tierra a cierta profundidad y son intensivas en consumo de combustible. El resto de las
etapas tienen una contribución mucho menor (desde el 0.12% para la labor de
empacado en NBc08 al 5.6% de NBc06).
4.2 Agotamiento capa de ozono estratosférico
Las fases agrícolas que contribuyen en mayor medida al agotamiento de la capa
de ozono son la fertilización y el transporte de la biomasa. Dentro de la etapa de
fertilización es la producción del fertilizante la fase que genera el mayor impacto. La
contribución porcentual de las dos fases dominantes se detalla en la Tabla 25.
4.3 Formación de ozono troposférico
Las etapas que en mayor medida contribuyen a esta categoría de impacto son
la fertilización en primer lugar, seguido de las labores de preparación del terreno, del
47
transporte de la biomasa y de los procesos de recolección. El resto de las etapas tienen
una contribución netamente menor.
Las emisiones de hidrocarburos y compuestos orgánicos volátiles juegan un
papel esencial en la formación del ozono troposférico. Por eso, la producción de
fertilizantes al ser un proceso con un consumo intensivo de electricidad, contribuye de
una manera clara en este impacto. También aquellas etapas con elevado consumo de
combustible contribuyen a la formación del ozono troposférico a través de la
combustión del diesel consumido tanto en la maquinaría agrícola como en los
camiones de transporte.
4.4 Acidificación
La fertilización es claramente la etapa dominante en la acidificación de la fase
agrícola. La fluctuación varía entre el 80.71% de contribución en el escenario SBc07 y el
96.73% en NBc08. Las emisiones procedentes de la aplicación del fertilizante
contribuyen en mayor medida que la propia producción de los fertilizantes en todos
los escenarios mientras que la labor de abonado contribuye en mucha menor medida.
4.5 Eutrofización
La eutrofización producida en la fase agrícola de las Brassicas procede
fundamentalmente de la fase de fertilización (entre el 91.76% de NBc06 hasta el
99.86% en SBc08). Son las emisiones producidas por la aplicación del fertilizante las
dominantes, ya que prácticamente todo el impacto son generadas por ellas. Estas
emisiones se dividen a su vez en tres tipos según su origen: las debidas a la lixiviación,
a escorrentía y a erosión por aguas superficiales. Son las producidas por la erosión
debido a las aguas superficiales las que contribuyen mayoritariamente. De ahí la
importancia de minimizar los procesos erosivos para reducir la contribución de la fase
agrícola de los cultivos energéticos a este impacto.
48
49
4.6 Toxicidad humana
La mayor contribución a esta categoría de impacto en todos los escenarios
evaluados, se debe a la fase de Fertilización, el resto de etapas contribuye aunque de
manera menos importante. Vale destacar por una parte, que los valores encontrados
para los escenarios desarrollados en Soria son menores comparados con el resto de
escenarios. Así mismo, que de los escenarios desarrollados en Navarra, el escenario de
producción de Brassica carinata para la campaña 07‐08 (NBc08), es el que presenta un
mayor valor para esta categoría de impacto, esto puede ser explicado por el hecho de
que en dicho escenario se aplican fertilizantes fosfatados, y que la productividad, es
una de las más bajas.
4.7 Ecotoxicidad en agua
La etapa que da lugar a la mayor contribución para esta categoría es la
fertilización (entre el 91 y el 95%), y el escenario con el mayor valor para dicha
categoría es el desarrollado en Soria en la campaña 07/08 (SBc08). Este mayor valor se
debe sin lugar a dudas, a la baja productividad lograda para dicho escenario, a las
importantes cantidades de fertilizantes utilizadas y a la aplicación de fertilizantes
complejos (NPK).
4.8 Balance energético
Como era de esperar, la etapa que da lugar a la mayor contribución en el
consumo de energía fósil es la fertilización (entre el 72 y el 90%), y el escenario con el
mayor valor para dicha categoría es el SBc08.
5 Conclusiones
5.1 Análisis de inventario
El inventario de ciclo de vida para los dos sistemas en estudio, permite obtener
información relevante acerca de las cargas ambientales presentes en cada una de las
etapas involucradas y su contribución a las categorías de impacto. Para la elaboración
del inventario se ha contado con información real de campo procedente de los datos
de las parcelas de demostración suministrados por los propios agricultores en el
subproyecto 2 del proyecto On cultivos, donde se recogen todas las labores agrícolas
realizadas así como el combustible consumido en ellas. Además se especifica la
maquinaria utilizada en cada labor agrícola, dato imprescindible para una correcta
modelización de la contribución ambiental de la fabricación de la maquinaria agrícola y
su contribución a las emisiones de metales pesados procedentes del uso de los
neumáticos.
El análisis del inventario del ciclo de vida de los escenarios evaluados en este estudio,
permite avanzar en la estimación de la reducción de los gases de efecto invernadero,
generada por el uso de biomasa. En un contexto nacional, el cultivo de Brassica
carinata y Brassica napus, como fuente de biomasa para electricidad y calor, podría
jugar un papel relevante en la generación de energía, debido a dicha reducción. Para
esto es necesario evaluar dicha reducción, teniendo en cuenta el informe de la
Comisión Europea sobre los requisitos de sostenibilidad en el uso de fuentes de
biomasa sólida para la generación de electricidad, calor y frío.
5.2 Evaluación de impacto
5.2.1 Brassica carinata
El comportamiento positivo frente al cambio climático de la producción de
biomasa queda claramente recogido en el Análisis de Ciclo de Vida realizado. Es
necesario verificar la captura de CO2 mediante el proceso de fotosíntesis, puesto que
este CO2 fijado por las plantas, es el que se considera neutral en los procesos de
50
combustión posteriores cuando es liberado al quemarse en una planta de producción
de electricidad o en una caldera de biomasa para producir calor.
Respecto a la B. carinata, la evaluación de impactos confirma que es la fase de
fertilización como la de una mayor contribución al total.
Los valores más altos para acidificación y eutrofización están claramente
vinculados con el proceso de volatilización de NH3. La comparación entre los diferentes
tipos de fertilizantes, muestra a los fertilizantes tipo NPK como los principales
responsables de estos impactos.
Las labores agrícolas muestran una baja contribución en la mayor parte de las
categorías impacto. Sin embargo, para toxicidad humana, esta tendencia es contraria,
presentando una mayor relevancia, debido principalmente a las emisiones del uso de
maquinaria.
La promoción de la B. carinata como cultivo energético, debería estar
acompañada por la selección de variedades con bajas exigencias de fertilizantes
inorgánicos, dado que su alta exigencia de energía presenta una contribución muy
importante en todas las categorías de impacto. Además las emisiones asociadas a la
aplicación del fertilizante también tienen una contribución muy clara en el impacto
global, por lo que estudios adicionales sobre minimización de la volatilización,
momento óptimo para la aplicación del fertilizante y reducción de la cantidad aplicada
se ven como imprescindibles.
5.2.2 Brassica napus
El único escenario analizado de B. napus con aprovechamiento global no
permite sacar conclusiones globales, sin embargo, se puede concluir que el
comportamiento de los impactos ambientales en este escenario, es similar al de los
cultivos de B. carinata analizados. Este hecho, es importante puesto que en este
escenario se realizó una mayor fertilización mineral, y fertilización orgánica, la cual se
considera menos impactante en el medio que la mineral. La aplicación de herbicidas
51
52
tiene una baja contribución baja a los diferentes impactos en comparación con la
etapa de fertilización, que resulta dominante en casi todos los impactos.
Con respecto al cambio climático, su comportamiento positivo es también muy
similar al de la B. carinata.
5.3 Balance energético de los sistemas
El balance energético de los cultivos energéticos presenta características
bastante similares. La menor productividad y el mayor consumo de fertilizantes influye
negativamente en el ratio de energía fósil de tal manera que aquellas parcelas con
menor producción y mayor fertilización tienen un ratio menor ya que la energía fósil
consumida es la misma independientemente de que a final de la campaña la
producción conseguida sea mayor o menor.
A pesar de lo anteriormente expuesto, en todos los escenarios estudiados el ratio de
energía fósil es superior a 1 y en el peor de los casos es próximo a 2.
6 Referencias
1. DIRECTIVE 2009/28/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL
of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources
and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and
2003/30/EC. Official Journal of the European Union 5.6.2009
2. Report from the Commission to the Council and the European Parliament on
sustainability requirements for the use of solid and gaseous biomass sources in
electricity, heating and cooling. SEC(2010) 65 COM(2010) 11 final.
3. ISO 14040/44 2006. Environmental management ‐‐ Life cycle assessment ‐‐
Principles and framework. 2006
4. Frischknecht R., Jungbluth N., et.al. Implementation of Life Cycle Impact
Assessment Methods. Final report ecoinvent 2000, Swiss Centre for LCI.
Dübendorf, CH, www.ecoinvent.ch. 2003.
5. Lindfords, L‐G. K. Christiansen, L. Hoffman, Y. Virtanen, V. Jubtilla, O‐J Hanssen,
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