Taller de Capacitación del GCE sobre Inventarios de Gases de Efecto Invernadero SECTOR DE RESIDUOS - PowerPoint PPT Presentation

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Taller de Capacitación del GCE sobre Inventarios de Gases de Efecto Invernadero SECTOR DE RESIDUOS

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  1. Taller de Capacitacióndel GCE sobre Inventarios deGases de Efecto InvernaderoSECTOR DE RESIDUOS

  2. Contenido • Introducción • Directrices Revisadas 1996 del IPCC y Guias de Buenas Practicas 2000 del IPCC (GBP 2000) • Marco de Reporte • Análisis de categorías de fuentes y árboles de decisión • Estructura de Nivel, selección y criterios • Revisión de problemas • Cuestiones metodológicas • Datos de Actividad • Factores de Emisión • Evaluación por categorías de las Directrices Revisadas 1996 del IPCC y opciones de las Guias de Buenas Practicas 2000 del IPCC • Revisión y evaluación de Datos de Actividad y Factores de Emisión : estado actual de los datos y evaluación de opciones • Estimación y reducción de incertidumbres

  3. Introducción

  4. Introducción • COP2 adoptó directrices para la preparación de Comunicaciones Nacionales (CN) iniciales (Decisión 10/CP.2) • Directrices del IPCC usadas por 106 Partes no pertenecientes al Anexo I (NAI) para preparar CN. • Nuevas directrices de la CMNUCC adoptadas en la COP8 (Dec. 17/CP.8) suministraron directrices mejoradas para la preparación de inventarios de GEI • Manual del Usuario de la CMNUCC para Directrices sobre CN para apoyar a las Partes NAI en las directrices más recientes de la CMNUCC • La revisión y síntesis de inventarios de NAI resaltó varias dificultades y limitaciones del uso de las Directrices Revisadas de 1996 del IPCC (Directrices 1996 del IPCC) (FCCC/SBSTA/2003/INF.10) • Las Guias de Buenas Practicas 2000 del IPCC (GBP 2000) se han referido a algunas de las limitaciones y han proporcionado directrices para reducir incertidumbres

  5. Propósito del Manual • Los inventarios de GEI en la mayoría de los sectores biológicos tales como Residuos están caracterizados por: • limitaciones metodologicas • falta de datos o baja confiabilidad de datos existentes • alta incertidumbre • El manual apunta a ayudar a las Partes NAI en la preparación de inventarios de GEI usando las Directrices 1996, particularmente en el contexto de la decisión 17/CP.8 de la CMNUCC, enfocada a; • La necesidad de avanzar hacia la GBP 2000 y niveles/métodos más altos para reducir la incertidumbre • Completar la descripción de los instrumentos y métodos • Uso del software de inventarios del IPCC y la BDFE • Revisión de las opciones de DA y FE para reducir la incertidumbre • Uso de fuentes claves, metodologías y árboles de decisión

  6. Grupos objetivo • Expertos de inventarios de Partes NAI • Puntos focales nacionales de inventarios de GEI

  7. Ejemplos de países NAI • Fuentes de Información de CN: Argentina, Colombia, Chile , Cuba y Panamá • Los inventarios del sector Residuos muestran que este sector puede tener un impacto significativo en Partes NAI • Comúnmente una fuente significativa de CH4 • En algunos casos, una fuente significativa de N2O • Emisiones de CH4 de Sitios de Disposición de Residuos Sólidos son frecuentemente una fuente clave

  8. Definiciones • Emisiones del sector Residuos – Incluyen emisiones de GEI resultantes de actividades de la gestión de residuos (incluyendo gestión de residuos solidos y líquidos, exceptuando el dióxido de carbono de la incineración de materia orgánica y/o la incineración para propósitos energéticos). • Fuente – Cualquier proceso o actividad, que libera un GEI (tal como CO2, N2O y CH4) a la atmósfera.

  9. Definiciones (2) • Datos de Actividad– Datos sobre la magnitud de la actividad humana, resultante en emisiones que ocurren durante un cierto periodo de tiempo. Por ejemplo, datos sobre cantidad de residuos, sistemas de gestión y residuos incinerados. • Factor de Emisión– Un coeficiente que relaciona datos de actividad con la cantidad del compuesto químico que es la fuente de emisiones posteriores. Los factores de emisión están frecuentemente basados en una muestra de datos medidos, promediados para desarrollar una tasa representativa de emisión para un determinado nivel de actividad bajo un conjunto dado de condiciones operativas.

  10. Directrices Revisadas del IPCC 1996 y Guía de Buenas Prácticas 2000 Alcance y pasos

  11. Emisiones de gestión de residuos • Descomposición de materia orgánica en los residuos (carbono y nitrógeno) • Incineración de residuos (estas emisiones no son reportadas cuando los residuos se usan para generar energía)

  12. Descomposición de residuos • Descomposición anaeróbica por bacterias metanogénicas de residuos generados por el hombre • Residuos Sólidos • Sitios de disposición en tierra • Residuos Líquidos • Aguas residuales generadas por el hombre • Aguas residuales industriales • Emisiones de óxido nitroso de las aguas residuales son también producidas por descomposición proteica

  13. Sitios de disposición en tierra • Mayor forma de disposición de residuos sólidos en el mundo desarrollado • Produce principalmente metano a una tasa decreciente, demorando muchos años para descomponer los residuos completamente • También dióxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles • El dióxido de Carbono de la biomasa no es contabilizado o reportado en otro sector

  14. Procesos de Descomposición • Materia orgánica en pequeñas moléculas solubles (incluyendo azúcares) • Se descompone en hidrógeno, dióxido de carbono y diferentes ácidos • Ácidos son convertidos a ácido acético • Ácido acético junto con el hidrógeno y el dióxido de carbono son substratos para bacterias metanogénicas.

  15. Metano proveniente de la disposición en tierra • Volúmenes • Estimaciones para los rellenos: 20 -70 Tg/año • Total de emisiones humanas de metano : 360 Tg/año • De 6 a 20 % del total • Otros impactos • Daños a la Vegetación • Olores • Puede formar mezclas explosivas

  16. Características del proceso metanogénico • Altamente heterogéneo • Sin embargo, hay factores significativos : • Prácticas de gestión de residuos • Composición de los residuos • Factores físicos

  17. Prácticas de gestión de residuos • Tratamiento aeróbico de residuos • Produce compost que puede incrementar el carbono del suelo • No metano • Botaderos abiertos • Comunes en regiones en desarrollo • Superficiales, con pilas abiertas, poco compactados • No hay control de contaminantes, barrido frecuente • Evidencia anecdótica de producción de metano • Un valor arbitrario de 50% de relleno sanitario es usado

  18. Prácticas de gestión de residuos (II) • Rellenos sanitarios • Diseñados especialmente • Control de gas y lixiviados • Economía de escala • Producción contínua de metano

  19. Composición • La materia orgánica degradable puede variar: • Altamente putrescible en países en desarrollo • En países desarrollados menos putrescible debido a un alto contenido de papel y cartón • Esto afecta la estabilización y la producción de metano • Países en desarrollo: 10 - 15 años • Países desarrollados: más de 20 años

  20. Factores físicos • La humedad es esencial para el metabolismo bacterial • Factores: Contenido inicial de humedad, infiltración del agua superficial y subterránea, como también los procesos de descomposición • Temperatura: Entre 25-40 °C requeridos para buena producción de metano

  21. Factores físicos (II) • Condiciones químicas • Optimo pH para la producción de metano : 6,8 a 7,2 • Brusco descenso de la producción de metano debajo de 6,5 pH • Acidez puede demorar el inicio de la producción de metano • Conclusión • La disponibilidad de datos es muy pobre para usar estos factores para estimaciones nacionales o globales de emisiones de metano

  22. Emisiones de metano • Dependen de varios factores • Los botaderos abiertos requieren de otros métodos • Disponibilidad y calidad de datos son relevantes

  23. Tratamiento de aguas residuales • Produce metano, oxido nitroso y compuestos orgánicos volátiles diferentes al metano • Puede conducir al almacenamiento de carbono, a través de eutrofización

  24. Emisiones de metano provenientes del tratamiento de aguas residuales • Provenientes de procesos anaeróbicos sin recuperación de metano • Volúmenes • De 30 - 40 Tg/año • Alrededor de 8 - 11% de las emisiones antropogénicas de metano • Emisiones industriales estimadas de 26 - 40 Tg/año • Domesticas y comerciales estimadas en 2 Tg/año

  25. Factores para las emisiones de metano • Demanda Bioquímica de Oxígeno (+/+) • Temperatura (más de 15°C) • Tiempo de retención • Mantenimiento de lagunas • Profundidad de laguna (más de 2.5 m puramente anaeróbica, menos de 1 m no se espera que sea significativa, más comúnmente facultativa 1.2 a 2.5 m – 20 a 30 % DBO anaeróbicamente)

  26. Demanda bioquímica de oxígeno • Es el contenido orgánico de las aguas residuales (“carga”) • Representa el O consumido por las aguas residuales durante la descomposición (expresados en mg/l) • Mediciones estandarizadas son las “pruebas de 5 días” denominadas como DBO5 • Ejemplos para DBO5: • Aguas residuales municipales 110 - 400 mg/l • Procesamiento de alimentos 10 000 – 100 000 mg/l

  27. Principales fuentes industriales • Procesamiento de alimentos: • Plantas procesadoras (frutas, azúcar, carne, etc.) • Lácteos y cremas • Cervecerías • Otros • Pulpa y papel

  28. Incineración de residuos • Puede producir: • Dióxido de carbono, metano, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, óxido nitroso y compuestos orgánicos volátiles diferentes del metano • Sin embargo, es un pequeño porcentaje de los GEI del sector de Residuos

  29. Emisiones provenientes de la incineración de residuos • Sólo la porción fósil de los residuos es considerada para el dióxido de carbono • Otros gases son difícil de estimar • óxido nitroso principalmente de la incineración de lodos

  30. Directrices revisadas 1996 del IPCC • La base para la metodología de inventarios confía en: • Descomposición de materia orgánica • Incineración de material fósil de origen orgánico • No incluye cálculos concretos para el último • Descomposición de materia orgánica cubre: • Metano de materia orgánica en residuos sólidos y líquidos • Oxido nitroso de proteínas en aguas residuales humanas • Emisiones de COVDMs no son cubiertas

  31. Categorías por defecto del IPCC • Emisiones de metano de Sitios de Disposición de Residuos Sólidos • Emisiones de metano de tratamiento de aguas residuales • Aguas Residuales Domésticas y Comerciales • Aguas Residuales Industriales y Lodos • Oxido nitroso de aguas residuales humanas

  32. Preparación de Inventarios usando las Directrices revisadas 1996 del IPCC • Paso 1: Conducir el análisis de categorías de fuente clave para el sector Residuos, donde: • El sector es comparado con otros sectores tales como Energía, Agricultura, CUTS, etc. • Estimación de la contribución del sector Residuos respecto al inventario nacional de GEI • Identificación de las fuentes claves del sector adoptada por Partes que han ya preparado CN iniciales y tienen estimaciones de inventarios • Las Partes, que no han preparado CN iniciales pueden usar inventarios preparados bajo otros programas • Las Partes que no han preparado inventarios, pueden no ser capaces de realizar el análisis de fuentes claves • Paso 2:Seleccionar las categorías

  33. Preparación de Inventarios usando las Directrices revisadas 1996 del IPCC (2) • Paso 3: Colectar DA requeridos dependiendo del grado metodológico seleccionado, de bases de datos locales, regionales, nacionales y globales • Paso 4: Recolectar FE dependiendo del nivel de grado metodológico seleccionado de bases de datos locales, regionales, nacionales y globales, incluyendo la BDFE • Paso 5: Seleccionar el método de estimación basado en el grado metodológico y cuantificar las emisiones para cada categoría • Paso 6: Estimar la incertidumbre involucrada • Paso 7: Adoptar los procedimientos de GC/CC e informar resultados • Paso 8: Presentar informes de las emisiones de GEI • Paso 9: Presentar informes de todos los procedimientos, ecuaciones y fuentes de datos adoptados para la estimación de inventarios de GEI

  34. Cálculo del metano proveniente de la disposición de residuos sólidos • Para rellenos sanitarios hay varios métodos: • Balance de masa y producción teórica de gas • Metodologías teóricas de cinética de primer orden • Método de regresión • Modelos complejos no aplicables para regiones o países • En los botaderos abiertos se considera que se emite 50% , pero deberían ser reportados separadamente

  35. Balance de masa y producción teórica de gas • No hay factores temporales • Emisión inmediata de metano • Produce estimaciones razonables si la cantidad y composición de residuos han sido constantes o cambian lentamente, de otra manera se obtienen tendencias erróneas • Como calcular: • Usando formulas empíricas • Usando contenido orgánico degradable

  36. Formulas Empíricas • Asume que el 53% del carbono contenido es convertido a metano • Si la biomasa microbiana es descontada se reduce más la cantidad • 234 m3 de metano por tonelada de residuos sólidos municipales húmedos

  37. Usando el contenido orgánico degradable (base para el grado metodológico 1) • Calculado a partir del promedio ponderado del contenido de carbono de varios componentes del flujo de residuos • Requiere conocimiento de: • Contenido de carbono de las fracciones • Composición de las fracciones en el flujo de residuos • Este método es la base para el método de calculo de grado 1

  38. Ecuación • Emisión de metano = (Total de residuos sólidos municipales (RSM) generados (Gg/año) x Fracción depositada en rellenos x Fracción COD en RSM x Fracción de COD no asimilada x Fracción de CH4 en el gas del relleno (0.5) x Tasa de Conversión (16/12) ) - CH4 Recuperado)

  39. Supuestos • Sólo poblaciones urbanas en países en desarrollo. Poblaciones rurales no producen cantidades significativas • La fracción no asimilada fue asumida a partir de un modelo teórico que varia con la temperatura: 0.014T + 0.28, considerando una constante de 35°C para la zona anaeróbica de un relleno, esto da 0.77 de COD no asimilado • No se incluyen procesos de oxidación o aeróbicos

  40. Ejemplo • Residuos generados 235 Gg/año • % depositado 80 • % COD 21 • % COD no asimilado 77 • Recuperación 1.5 Gg/año • Metano = (235*0.80*0.21*0.77*0.5*16/12) - 1.5 = 19 Gg/año

  41. Limitaciones • Principales: • No hay factor temporal • No se considera la oxidación • COD no asimilado demasiado alto • La emisión retrasada de metano bajo condiciones de creciente cantidad de residuos depositados conduce a significativas sobrestimaciones de emisiones • La oxidación puede alcanzar hasta 50% de acuerdo a algunos autores, un 10% de reducción está para ser contabilizada

  42. Método por defecto – Grado metodológico 1 • Incluye un factor de corrección de metano de acuerdo al tipo de sitio (factor de corrección de gestión de residuos). Los valores por defecto están en el rango de 0.4 para sitios de disposición superficiales no manejados (< 5 m), 0.8 para sitios profundos no manejados (> 5m) y 1 para sitios manejados. Para los sitios no categorizados se tiene un valor de 0.6 • El carbono orgánico degradable no asimilado fue reducido de 0.77 a 0.5 - 0.6 debido a la presencia de lignina

  43. Método por defecto – Grado metodológico 1 • La fracción de metano en el gas de relleno fue revisada de 0.5 a un rango entre 0.4 y 0.6, de acuerdo a varios factores incluyendo la composición de los residuos • Incluye un factor de oxidación. El valor por defecto de 0.1 es apropiado para rellenos bien manejados • Es importante recordar sustraer el metano recuperado antes de aplicar un factor de oxidación

  44. Método por defecto – Grado metodológico 1Buenas prácticas • Emisiones de metano (Gg/año) = [(MSWT*MSWF*L0) -R]*(1-OX) Donde: MSWT= Total de residuos sólidos municipales MSWF= Fracción dispuesta en SDRS L0 = potencial de generación de metano R = Metano recuperado (Gg/año) OX = Factor de oxidación (fracción)

  45. Potencial de generación de metano L0 = (MCF*COD*CODF*F*16/12 (Gg CH4/Gg residuos)) donde: MCF = Factor de corrección de metano (fracción) COD = Carbono orgánico degradable CODF = Fracción de COD no asimilado F = Fracción en volumen de metano en el gas de relleno 16/12 = Conversión de C a CH4

  46. Otros metodos • Incluir una fracción de residuo seco en la ecuación • Considerar una tasa de generación de residuos (1 kg per capita por día para países desarrollados, la mitad de esto para países en desarrollo) • El producto bruto interno puede ser un indicador de tasas de producción de residuos

  47. Método de la GBP 2000

  48. Metodologia teórica de cinética de primer orden (Grado 2) • Considera el largo período de tiempo involucrado • Factores principales : • Generación y composición de los residuos • Variables ambientales (contenido de humedad, pH, temperatura y nutrientes disponibles) • Edad, tipo y tiempo desde el cierre del relleno

  49. Ecuación Base QCH4 = L0R(e-kc- e-kt) QCH4 = tasa de generación de metano en el año t (m3/año) L0 = carbono orgánico degradable disponible para generación de metano (m3/ton de residuos) R = Cantidad de residuos dispuestos (ton) k = Constante de la tasa de de generación de metano (año-1) c = tiempo desde el cierre del relleno (año) t = tiempo desde el inicio de la disposición de residuos (año)

  50. Ecuación de buenas prácticas • El tiempo t es reemplazado por t-x, el factor de normalización que corrige el hecho de que la evaluación para un solo año es un tiempo discreto en vez de un estimado de tiempo continuo • El metano generado en el año t (Gg/año) = Sx [(A*k*MSWT(x)*MSWF(x)*L0(x)) * e-k(t-x) ] para x = año inicial para t • Sumar los resultados obtenidos para todos los años (x)