cuantificaciÓn de emisiones gases de efecto invernadero de nueve escenarios de tratamiento de aguas...
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CONTENIDO
Introducción
Objetivo General del proyecto
Caso de estudio
– Objetivo del estudio
– Metodologías para la cuantificación de GEI
– Escenarios
– Resultados
– Conclusiones y propuesta
INTRODUCCIÓN
Tratamiento limitado, menos del 15% de las aguas residuales reciben algún tratamiento.
Necesidad de inversión.
El tratamiento de aguas residuales, contribuye a la emisión de GEI.
Oportunidad para identificar los procesos tecnológicos con una baja huella de carbono.
Contribuir a mitigar el cambio climático en la región de América Latina y el Caribe.
INTRODUCCIÓN
PROYECTO IDRC – UNAM
105701-001Reducción de las
emisiones de gases de efecto invernadero en el
tratamiento de aguas residuales de América Latina y el Caribe, al adoptar procesos y
tecnologías más sustentables.
OBJETIVO GENERAL
Contribuir a la gestión sostenible del agua y a la reducción
de los gases de efecto invernadero, mediante el
establecimiento de lineamientos técnicos para la definición
del procesamiento de aguas residuales en relación a las
emisiones de gases de efecto invernadero.
Asimismo, se apunta a contribuir a la generación de
energías limpias a nivel municipal, así como a promover el
desarrollo regional y la implementación de nuevas
tecnologías más sustentables.
PROYECTO
ACV AMBIENTAL
CAMBIO CLIMÁTICO
Cuantificación de emisiones Gases de Efecto Invernadero
ACVENFOQUE
SOCIAL
PROYECTO IDRC – UNAM
Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en
el tratamiento de aguas residuales de América Latina y el Caribe, al adoptar procesos y tecnologías más sustentables.
DEFINICIÓN DE ESCENARIOS
• 6 Países muestra: Brasil, Chile, Colombia, Guatemala, México y República Dominicana.
• 2,734 PTAR
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
• Tecnologías• Flujo• Calidad de agua:
entrada y salida
CARACTERIZACIÓN• 3 Flujos• 3 Tecnologías
principales y sus trenes de tratamiento
9 ESCENARIOS REPRESENTATIVOS
ESCENARIOS
ESCENARIO DESCRIPCIÓN CAUDAL
(l/s) CLAVE
1 Aireación extendida acoplado con lechos de secado, flujo chico.
13 1. AE
2 Lagunas de estabilización, flujo chico. 13 2. LE
3 UASB + filtros percoladores acoplado con lechos de secado, flujo chico.
13 3. UASB + F
4 Aireación extendida acoplado con lechos de secado, flujo mediano.
70 4. AE
5 Lagunas de estabilización, flujo mediano. 70 5. LE
6 UASB + Lagunas de estabilización, flujo mediano.
70 6. UASB + LE
7
Proceso convencional de lodos activados acoplado con espesado por gravedad, digestión anaerobia y centrifugado, flujo grande.
620 7. LA
8 Lagunas de estabilización, flujo grande. 620 8. LE
9 UASB + lodos activados acoplado con centrífuga, flujo grande.
620 9. UASB + LA
CASO DE ESTUDIO
CUANTIFICACIÓN DE EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO EN NUEVE ESCENARIOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE
OBJETIVO DEL ESTUDIO
Cuantificar las emisiones de Gases de Efecto
Invernadero* (GEI) emitidas por cada uno de los nueve
escenarios de Tratamiento de Aguas Residuales (TAR)
municipales, representativos de América Latina y el
Caribe; con el propósito de identificar las tecnologías
con mayor potencial de participación en proyectos de
Mecanismos de Desarrollo Limpio (MDL).
* Metano
MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO
Uno de los tres mecanismos establecidos por el Protocolo de
Kioto.
Facilitar la ejecución de proyectos de reducción de GEI
Esta definido en el Artículo 12 del Protocolo de Kioto
Permite beneficiarse a las Partes no incluidas en el anexo I
– De las actividades de proyectos que tengan por resultado
reducciones certificadas de emisiones.
Es un mecanismo de mercado.
– Los créditos resultantes de las reducciones de emisiones de GEI
se comercializan y quien los adquiere los contabiliza para el logro
de los compromisos de reducción asumidos.
MDL REGISTRADOS
Los demás87%
Otros Residuos10%
Tratamiento Aguas Residuales
3%
Tratamiento Aguas Residuales
Municipales0.06%
3%
MDL - SECTOR 13MANEJO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS
Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático
METODOLOGÍAS PARA LA CUANTIFICACIÓN DE GEI
METODOLOGÍASTAR
SECTOR 13: Manejo de residuos y disposición finalTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PEQUEÑA ESCALAReducción < 60,000 ton de CO2e/año.
AMS-III.H.: Recuperación de
metano.
AMS-III.I.: Evitar la producción de
metano. Reemplazo de los
sistemas anaerobios por
aerobios.
AMS-III.AO.: Recuperación de
metano (Digestión de
Biomasa).
GRAN ESCALA
AM0080.: Mitigación con
procesos aerobios.
ACM0014.: Mitigación en TAR
industriales.
ACTIVIDAD DE MITIGACIÓN
• Captura o recuperación• Combustión o la
conversión catalítica
DESTRUCCIÓN DE GEI
• Uso de energía renovables.
• Incluye la generación de energía del proyectoUSO DE
ENERGÍA RENOVABLE
LÍNEA BASE Y ESCENARIO PROYECTADO
La línea base representa la situación que se produciría en ausencia del proyecto.
El escenario del proyecto se refiere a la situación que se logra mediante la implementación del proyecto.
CÁLCULO DE LA LÍNEA BASE
Línea Base
CONSUMO DE ELECTRICIDAD EN
LA PTAR
TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
TRATAMIENTO DE LODOS
GENERADOS
DESCARGA A CUERPO DE AGUA
DE LAS AGUAS RESIDUALES TRATADAS
DISPOSICIÓN DE LOS LODOS FINALES EN VERTEDERO
Emisiones generadas en el Tratamiento de Aguas Residuales municipales
ECUACIONES LÍNEA BASE
FACTOR DE EMISIÓN LÍNEA BASE
ELECTRICIDAD
BEpower, y = Cey * FE
CE = Consumo electricidad (kWh) al año.
Factor de emisión:
0.00063 tonCO2e/kWh - República Dominicana*
*OLADE
ESCENARIOSLÍNEA BASE DE LOS
EMISIONES DE LOS ESCENARIOS DE LODOS ACTIVADOS
ELECTRICIDAD
1 4
TRATAMIENTO AGUA
DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO
DESCARGA A CUERPO DE
AGUA
TRATAMIENTO DE LODOS
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
Criba DesarenadorAireación extendida
Clarificador secundario
Lechos de secado
CloroFiltro
BombeoE
Residuos sólidos
Lodo seco
Agua tratada
Bombeo
Residuos sólidos
EE E
Agua residual
Drenado
EE
BombeoE
Purga de lodos aerobios
NaClO
ELECTRICIDAD
EMISIONES DE LOS ESCENARIOS LA+PROCESOS ANAEROBIOS
DISPOSICIÓN DE LODOS EN
VERTEDERO
DESCARGA A CUERPO DE
AGUA
TRATAMIENTO DE LODOS
TRATAMIENTO AGUA
7
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
Clarificador primario
CentrifugaciónDigestión anaerobia
Espesado
Criba Desarenador
Proceso convencional
de lodos activados
Clarificador secundario CloroFiltro Agua tratada
EResiduos
sólidosResiduos sólidos
BombeoE
BombeoEE
E EAgua residual
Biogás quema
E
EE
BombeoE
Lodo deshidratado
BombeoE
BombeoE
Sobrenadante
Purga
Lodos aerobios de retorno
Polímero
E
Cl
EMISIONES DE LOS ESCENARIOS DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN
ELECTRICIDAD
E. Electricidad solo en los escenarios mediano y grande (5 y 8)
TRATAMIENTO AGUA
DESCARGA A CUERPO DE
AGUA
TRATAMIENTO DE LODOS
DISPOSICIÓN DE LODOS EN
VERTEDERO
2 5 82 5 8
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
Laguna de pulimento
Laguna anaerobia
Laguna facultativaCriba Desarenador
Bombeo
Residuos sólidos
Residuos sólidos
Agua residual
Biogás
Secado por evaporación dentro de la laguna
Lodo seco
Agua tratada
E E
EMISIONES DE LOS ESCENARIOS UASB+PROCESOS
ELECTRICIDAD
TRATAMIENTO AGUA
DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO
DESCARGA A CUERPO DE AGUA
TRATAMIENTO DE LODOS
3
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
Biogás quema
UASB Filtros percoladores
Criba Desarenador
Bombeo
Residuos sólidos
Residuos sólidos
Agua residual
Lechos de secado Lodo seco
Drenado
BombeoE
Clarificador secundario CloroFiltro Agua tratada
BombeoE
E
E
Purga de lodos anaerobios
E
E
Biopelícula
EMISIONES DE LOS ESCENARIOS UASB+PROCESOS
6
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
ELECTRICIDAD
TRATAMIENTO AGUA
DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO
DESCARGA A CUERPO DE AGUA
TRATAMIENTO DE LODOS
Biogásquema
UASB Laguna facultativa
Criba Desarenador
Bombeo
Residuos sólidos
Residuos sólidos
Agua residual
Lechos de secado
Drenado
BombeoE
Laguna de pulimento CloroFiltro Agua tratada
BombeoE
E
E E
E
Purga de lodos anaerobios
E NaClO
?Secado por evaporación
dentro de la laguna
Lodo seco
EMISIONES DE LOS ESCENARIOS UASB+PROCESOS
ELECTRICIDAD
TRATAMIENTO AGUA
DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO
DESCARGA A CUERPO DE AGUA
TRATAMIENTO DE LODOS
9
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
Biogásquema
UASBLodos
activadosCriba Desarenador
Bombeo
Residuos sólidos
Residuos sólidos
Agua residual
Centrifugado
Lodo deshidratado
Sobrenadante
BombeoE
Clarificador secundario CloroFiltro Agua tratada
BombeoE
E
EPurga de lodos aerobios
E E
E
E
E
Polímero
Purga de lodos anaerobios
E Cl
RESULTADOS DE LA LÍNEA BASECUANTIFICACIÓN DE GEI
RESULTADOS EMISIONESEscenario Flujo Chico
1 2 3
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
-
50
100
150
200
250
300
350
tonC
O2e
/año
ESCENARIO
EMISIONES DE GEI (ESCENARIOS: CHICO) Factor de Emisión: 0.00063 tonCO2/kWh
ELECTRICIDADTRATAMIENTO DEL AGUATRATAMIENTO DE LODOSDESCARGA DE AGUADISPOSICIÓN DE LODOS
•El escenario 1 es el escenario que en conjunto genera mayores emisiones de GEI.•Por uso de electricidad el escenario 1 es el de mayor contribución, seguido del escenario 3. Debido a la energía requerida por la tecnología.•El escenario 2 es el mayor contribuyente de GEI en el proceso del tratamiento de agua residual.•En el vertedero el escenario 1 es el que más contribuye en emisiones de GEI.
RESULTADOS EMISIONESEscenarios Flujo Mediano
4 5 6
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
-200 400 600 800
1,000 1,200 1,400 1,600 1,800
tonC
O2e
/año
ESCENARIO
EMISIONES DE GEI (ESCENARIOS: MEDIANO) Factor de Emisión: 0.00063 tonCO2/kWh
ELECTRICIDADTRATAMIENTO DEL AGUATRATAMIENTO DE LODOSDESCARGA DE AGUADISPOSICIÓN DE LODOS
•En conjunto el escenario 5 genera mayores emisiones de GEI, seguido del 4.•El escenario 4 genera más emisiones por uso de electricidad y por la disposición de lodos en el vertedero; la tecnología de lodos activados requiere de grandes cantidades de electricidad para funcionar y es alta generadora de materia orgánica (lodos).•El escenario 5, tiene una mayor emisión de GEI debido a que es un proceso anaerobio y las emisiones se hacen directamente a la atmósfera.
RESULTADOS EMISIONESEscenario Flujo Grande
7 8 9
ESCENARIOSCHICO MEDIANO GRANDE
-
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
tonC
O2e
/año
ESCENARIO
EMISIONES DE GEI (ESCENARIOS: GRANDE) Factor de Emisión: 0.00063 tonCO2/kWh
ELECTRICIDADTRATAMIENTO DEL AGUATRATAMIENTO DE LODOSDESCARGA DE AGUADISPOSICIÓN DE LODOS
•El escenario 8, en conjunto es el mayor generador de GEI, seguido el escenario 7.•El escenario 7 genera más emisiones por uso de electricidad, seguido del 9.•En el vertedero el escenario 8 es el que genera mayores emisiones; el escenario 7 y 9 generan menos cantidad de lodos para su disposición.•El escenario 7 y 9 consideran la quema del biogás captado en el digestor anaeróbico de lodos.
EMISIONES
• El Factor de Emisión (FE) determina las emisiones de GEI generadas por el uso de electricidad• El FE depende del mix energético de la zona.• La Figura muestra la diferencia en emisiones por m3 tratado, que los escenarios de tratamiento
podrían presentar en República Dominicana (azul) y Brasil (rojo). • Los escenarios que consumen electricidad tienen menos emisiones en los lugares con un mix
energético menor, mientras que los escenarios con un bajo consumo de electricidad, muestran emisiones muy similares en ambos casos.
1.09 1.06
0.57
1.00
1.08
0.68
0.91
1.07
0.630.61
1.06
0.30
0.60
1.06
0.620.57
1.06
0.33
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1. AE 2. LE 3. UASB + F 4. AE 5. LE 6. UASB + LE 7. LA 8. LE 9. UASB + LA
kgCO
2e/m
3
ESCENARIOS
EMISIONES DE GEI POR METRO CÚBICO (1 m3)
FE 0.00063 tonCO2e/kWh FE 0.00005 tonCO2e/kWh
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
Los escenarios aerobios generan menores emisiones totales de GEI que los anaerobios, sin embargo los sistemas anaerobios tienen un alto potencial de mitigación ya que pueden recuperar y aprovechar el biogás; mientras que disminuir emisiones por el consumo energético puede ser más complejo y costoso.
La electricidad usada y el tratamiento del agua son los procesos unitarios con más aportación de emisiones.
El mix eléctrico del país juega un papel fundamental, por lo cual una misma tecnología de tratamiento, con el mismo caudal y las mismas características, puede ser ambientalmente buena para un lugar y no tan buena para otro.
PROPUESTAS
ESCENARIOS: 1 Y 4 Lodos Activados AE
– No hay cambio
ESCENARIOS: 2, 5 y 8 Lagunas de Estabilización
– Captura del biogás y generación de electricidad.
• Cubrir con geomembrana y un sistema de recuperación de biogás
• Unidad de cogeneración
ESCENARIOS: 3, 6, 7 y 9
– Generación de electricidad.
• Unidad de cogeneración
¡ GRACIAS !
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