anne-marie boulay, m.sc.a. candidata a doctorado agua y ciclo de vida ciraig – ecole polytechnique...
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Anne-Marie Boulay, M.Sc.A.Candidata a Doctorado
Agua y Ciclo de VidaCIRAIG – Ecole Polytechnique de Montreal
1- Introducción y definiciones2- PNUMA / SETAC - Grupo de Trabajo sobre el Uso del Agua en la ACV3- Marco4- Inventario
- Definiciones- Métodos- Recomendaciones-Bases de Datos
5- Punto medio- Definiciones- Métodos- Recomendaciones
6- Punto final- Definiciones- Métodos- Recomendaciones
7- Ejemplos- Generales- Cálculos
8- Conclusión
1 taza de cafe en casa
© Quantis
Huella hidrica indirecta de la producción
electrica
Agua evaporada Irrigación
Contaminación del agua
Huella hidrica indirecta desde los ingredientes
crudos
Water pollution
© Quantis
7
Uso de agua “off-stream”
Uso de agua “in-stream” Uso degradativo
Uso consumante
Proceso
LluviaLluvia
Agua verde (humedad del suelo)
Agua verde (humedad del suelo)
Agua superficial (agua azul)
Agua superficial (agua azul)
Agua subterránea renovable (agua azul)Agua subterránea renovable (agua azul)
Agua subterránea fósil (no-renovable)Agua subterránea fósil (no-renovable)
• Calidad del aguaconjunto de parámetros considerados para caracterizar las propiedades químicas, físicas y biológicas del agua
• Funcionalidad del agua relaciona la calidad con los usuarios para quien el agua puede ser usado
• Valor ecológico del aguarelación física y dependencia de los ecosistemas del agua dulce
• Tasa de renovabilidad del aguatasa natural en la que se recarga el recurso.
• Mecanismos de compensaciónuso de las tecnologías backup por los usuarios humanos privados de agua para satisfacer sus necesidades (ex: desalinacion)
Kounina et al, 2011
Punto Medio vs Punto Final
Punto final – Daño
« Impactos sobre humanos, ecosistemas y recursos ? »
Punto medio - problemas
« Es un problema potencial? »« Existe escasez en el área? »
Inventario
« Que ? »« Donde ? »« Cuanto? »
Informes y Comunicación« Una nota en litros
equivalente? »
© Quantis
certidumbre significación
ModelizaciónInventario
• Initiaciva internacional para ACV• Grupo WULCA: Uso de agua en ACV• Fase 1: Propuesto un marco para evaluar el
agua en la ACV (Bayart et al., 2009)
• Fase 2: Revisión de los diferentes métodos (2011)
Recommendaciones para:– Científicos– Practicantes (incl. industria)
12
Source: Bayart et al (2009)
GENERACIONES FUTURAS
Privación del agua para generaciones futuras
ECOSISTEMASUso de agua
Privación del agua para ecosistemas
Privación del agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
Punto finalPunto MedioInventarioTodas las categorias de impactos
Compensación
Sujeto a proteger
USOS HUMANOS 1
1
1 2
5
4
1
6
NOTA: Esos impactos en los ecosistemas solo vienen del cambio de disponibilidad de agua funcional para ecosistemas. Los
impactos directos de los contaminantes estan incluidos en otros partes de los modelos ACV.
48
Quantis
Quantis
Databases Methods
WFN
14
Salud humanaSalud humana EcosistemasEcosistemas RecorsosRecorsos
Frischknecht
Punto Medio (problemas)Ridoutt Pfister
Mila-I-CanalsMila-I-Canals
Hoekstra
VeoliaPfister
Bayart
Boulay
Salud humanaSalud humana EcosistemasEcosistemas RecorsosRecorsos
Boulay
Maendly Humbert
BoeschVan Zelm
Punto Final (daño)
Pfister
Motoshita
Pfister
Pfister Verones
Motoshita
Motoshita
Verones (ground)
Payet
Kounina et al, 2011
Datos necesarios para evaluar los impactos asociados con el uso de agua
Volumen de agua usado Y que mas?
• Tiene que diferenciar 1- Retiros 2- Uso degradativo y 3- Uso consuntivo
Difieren en sus objetivos y nivel de detalle. Algunas: • Definen categorías de agua para considerar la calidad (
Vince 2007; Bayart 2008; Boulay et al. 2011a)• Son herramientas de inventario para organizaciones
(Hoekstra et al. 2011; WBCSD 2010)• Integran efectos del uso directo del agua y del uso del
suelo en la disponibilidad de agua (Milà i Canals et al. 2009)
• Proveen modelos hidrológicos detallados y clasificación de los datos de uso del agua en sectores específicos (por ejemplo, sector australiano de carne roja)(Peters et al. 2010)
• Pueden ser utilizados como indicador de inventario (Hoekstra et al 2011;. WBCSD 2010), pero la correlación entre los resultados del inventario y el impacto relacionado con el uso del agua no está probado y puede inducir a error
• Boulay et al. (2011a) ofrecen el método de inventario más extenso que puede ser aplicado directamente en los métodos de evaluación de impacto (excepto van Zelm,2010)
Kounina et al, 2011
Quality 1 2a 2b 2c 2d 3 4 5 Rain
Quality level Excellent Good Average Avg-Tox Avg-Bio Poor Very Poor
Un- usable
Contamina-tion
Low microbiallow toxic
low microbialmedium toxic
Medium microbialmedium toxic
Low microbialhigh toxic
High microbiallow toxic
High microbial medium toxic
High microbialhigh toxic
Other N/A
Dom 1 X X X X X X X Dom 2 X X X X X Dom 3 X Agri 1 X X X X X Agri 2 X X Fisheries X X X X X X Industry X X X X X Cooling X Recreation X X X X X Transport Hydro
: Functional X: Non-functional
Parameter Units 1 2a 2b 2c 2d 3 4 5General parameters
Faecal coliforms
UFC/100ml20 200 2000 200 10000 10000 20000
Suspended solids
mg/l25 25 100 25 40 100 300
Total dissolved solids
mg/l
500 500 500 2000 2000 2000 40000
… …Inorganics
Arsenic mg/l 0.01 0.01 0.01 0.1 0.1 0.1 0.1 Cadmium mg/l 0 0.003 0.003 0.03 0 0.03 0.03 …
Organics Benzene mg/l 0 0.01 0.01 0.1 0 0.1 0.1 Atrazine mg/l 0.002 0.002 0.002 0.02 0.02 0.02 0.02 …
Calidad del agua entrando – Clasificación mundial
Basado en base de datos Gemstat
• Volumen y calidad del agua entrando• Volumen y calidad del agua saliendo• Localización geográfica• Tipo de recurso (superficial, subterránea,...)• Tipo de descarga (superficial, mar, etc.)• Diferenciar recurso de agua subterránea
renovable o fósil
• Ecoinvent and GaBi– Bases de datos bien establecidos - flujos primarios de agua diferenciados
según su origen– Ecoinvent: extracción de agua, pero no descarga evalúa los retiros de
agua - no el consumo. Gabi: el agua de entrada y salida, pero sólo por sistema de primer plano, falta los de fondo (por ejemplo, la minería)
• Water Footprint database– Evalúa los flujos de inventario de consumo y de degradación de los cultivos y
los productos derivados de cultivos, animales de granja y productos de origen animal de acuerdo con el método WFN (Hoekstra et al. 2011)
• Base de dato de calidad de agua: Gemstat• Base de datos de Agua (Quantis 2011)
Crear una base de dato de agua
Full and neutral inventory
Inventario cubriendo todas las categorias de agua
Regionalisado
4’000+ procesos
Integra data de empresas
Cross-benefits from different sectors
Datos de sectores especificos
Plataforma de intercambio
A la vanguardia en el agua
Base de datos
Cubre operaciones directas, upstream y downstream
Evalúa juegos completos de los flujos de inventario
Source: Bayart et al (2009)
GENERACIONES FUTURAS
Privacion de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMASUso de agua
Privacion de agua para ecosistemas
Privacion de agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
Punto finalPunto MedioInventarioTodas las categorias de impactos
Compensación
Sujeto a proteger
USOS HUMANOS 1
1
1
6
• Punto medio general a las tres vías de impactos o específicos para una vía
• La mayoría de los métodos se relacionan con índice de escasez de agua sobre la base del consumo o la extracción de agua
Entrantes :Petrolum bruto
Madera Minerales
…
Sortants :CO2
PlomoDioxines
NOX...
Calentamiento globalAgotamiento de la capa de ozono
Uso de tierrasAgotamiento de recoursos
Acidificacion de aguaEutrophicacion des agua
Formacion de ozono fotocimicoToxicidad humana
Ecotoxicidad…
Salud Humana
Calidad de ecosistemas
Recoursos
• 1- Indices de escasez :– Razón retiro-a-disponibilidad (Pfister et al. 2009; Ridoutt and Pfister
2010b; Frischknecht et al. 2006; Veolia 2011) o– Razón consumo-a-disponibilidad (Boulay et al.2011b; Hoekstra et al.
2011).
Se utiliza como un factor de caracterización (CF) para el uso del agua en ACV para evaluar el impacto de– Extracción de agua (Pfister et al. 2009; Ridoutt and Pfister 2010b;
Frischknecht et al. 2006; Veolia 2011),– Consumo de agua (Boulay et al. 2011b; Hoekstra et al. 2011) – Degradación de agua (Hoekstra et al. 2011; Veolia 2010; Boulay et al.
2011b).
• 2- Indicadores específicos del punto medioVías de impacto:
GENERACIONES
FUTURAS
privación de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
privación de agua para ecosistemas
Privación de agua para uso humanoUSOS
HUMANOS
Cam
bio
de la
dis
poni
bilid
ad d
e ag
ua p
ara
Disminución de la disponibilidad de agua dulce para los usuarios humanos(Bayart 2008) Cambios en la disponibilidad de agua dulce para los ecosistemas que conducen a impactos en los ecosistemas de agua dulce (Milà i Canals et al. 2009) Cambios en la disponibilidad de aguas subterráneas que causan el agotamiento de agua dulce(Milà i Canals et al. 2009).
• Método de Huella Hídrica Hoekstra et al.’s (2011)– Marcos fácilmente transmisibles - que se utiliza para
sensibilización– Aborda un inventario limitado de tipos de agua ("verde,
azul y gris") y de usos– No provee la base necesaria para el inventario preciso
para todos los métodos de punto final en ACV– El nuevo método incluyendo la Evaluación de la
Sostenibilidad (sin aditionar) se puede utilizar como un método de punto medio (FC aún no disponible)
• Utilizar la información de los índices de escasez para:
1- identificar las prioridades ambientales relacionadas con el uso de consumo del agua, o
2- interpretar en paralelo con los indicadores de daño (punto final) para proveer una imagen completa de los impactos relacionados con el uso del agua.
Kounina et al, 2011
Source: Bayart et al (2009)
GENERACIONES FUTURAS
Privación del agua para generaciones futuras
ECOSISTEMASUso de agua
Privación del agua para uso en ecosistemas
Privación del agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
Punto finalPunto MedioInventarioTodas las categorias de impactos
Compensación
Sujeto a proteger
USOS HUMANOS
2
5
4
1
• Existen varios métodos que reportan resultados en unidades compatibles: se puede utilizar en combinación
• 3 categorias de punto final:– Salud humana– Ecosistemas– Recorsos
• Una via de impactos alternativa: compensación
GENERACIONES FUTURAS
Privación del agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
Privación del agua para ecosistemas
Privación del agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
Todas las categorías de impactos
Compensación
USOS HUMANOS
Source: Bayart (2008)
Punto FinalPunto medioInventario Sujeto a proteger
$$££€€
Uso de agua
• Depende del nivel de desarrollo humano y del bienestar económico(Boulay et al. 2011b; Bayart 2008).– Compensación – Privación para: uso doméstico (higiene e ingestión),
agricultura y pesca• depende de la cantidad de agua consumida y la escasez de
agua de la zona afectada
• El uso del agua en última instancia lleva a un impacto global sobre la salud humana, por lo general expresado en años de vida perdida (DALY)
GENERACIONES
FUTURAS
Privacion de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
Privacion de agua para ecosistemas
Privacion de agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
USOS
HUMANOS
• Cadenas causa-efecto abordadas– Falta de agua potable para higiene e ingestión
(propagación de enfermedades transmisibles) (Motoshita et al. 2010b; Boulay et al. 2011b)
– Escasez de agua para irrigación resultando en desnutrición (Pfister et al. 2009; Motoshita et al. 2010a; Boulay et al. 2011b)
– Escasez de agua para pesca de agua dulce resultando en pérdida de productividad y oferta de alimentos (Boulay et al. 2011b)
GENERACIONES
FUTURAS
Privacion de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
Privacion de agua para ecosistemas
Privacion de agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
USOS
HUMANOS
• Alcances de los métodos desarrollados son complementarios
• Evaluación completa: usando métodos de forma simultánea e identificar vías de impacto faltando
• Impacto final sobre la calidad del ecosistema se expresan en la fracción potencialmente de desaparición de las especies (PDF) en la superficie o volumen determinado durante un tiempo determinado (PDF•m2•y or PDF•m3•y)
GENERACIONES
FUTURAS
Privacion de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
Privacion de agua para ecosistemas
Privacion de agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
USOS
HUMANOS
• Disminución de la biodiversidad terrestre, debido a la reducción de la disponibilidad de agua dulce (Pfister et al. 2009)
• Disminución de la biodiversidad acuática debido a la generación de energía hidroeléctrica (Maendly and Humbert Submitted)
• Desaparición de especies de plantas terrestres debido a la extracción de aguas subterráneas y la reducción correspondiente de la tabla de agua (van Zelm et al. 2010)
• Efectos del consumo de agua en las especies de peces de agua dulce (Hanafiah et al. 2011)
• Efectos de la contaminación térmica en los ecosistemas acuáticos (Verones et al. 2010)
GENERACIONES
FUTURAS
Privacion de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
Privacion de agua para ecosistemas
Privacion de agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
USOS
HUMANOS
• El uso excesivo de las masas de agua renovable depende de la tasa de renovabilidad del agua
• Vía de impacto llevando al agotamiento del agua subterránea fósil todavía no está cubierta y debe ser abordado en los métodos futuros, así como incluida en el inventario
GENERACIONESFUTURAS
Privacion de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
Privacion de agua para ecosistemas
Privacion de agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
USOSHUMANOS
• Cuantifica el impacto en la disponibilidad futura de agua dulce
1- Cantidad de energía necesaria para la desalinización de agua de mar para compensar la fracción de agotamiento del agua dulce (Pfister et al. 2009)
• 2- Contenido de energía del recurso agua dulce(Boesch et al. 2007).
GENERACIONESFUTURAS
Privacion de agua para generaciones futuras
ECOSISTEMAS
Privacion de agua para ecosistemas
Privacion de agua para usos humanos
Salud humana
Calidad de los ecosistemas
Recursos naturales
USOSHUMANOS
• Salud humana: – Comparación de los métodos necesarios prevista para 2012– nuevo método de mecanismo de compensación comparación con métodos
consecuenciales más tradicional y expansión de sistema y evaluación de la inclusión de la adaptación / compensación en general en AICV
• Calidad del ecosistema– Alcances de los métodos son complementarios– Suma de los indicadores refleja el impacto total– Una evaluación completa debe utilizar todos los métodos al mismo tiempo e
identificar las vías de impactos que faltan
• Recursos– Vía de impacto para el agotamiento del agua subterránea fósil debe ser abordado en
futuros métodos – Impactos debido consumo de diferentes tipos de agua sobre la tasa de renovabilidad
debe ser distinguido en la evolución de método en el futuro
Kounina et al, 2011
• Diferentes escalas para:– Datos diferentes: la pertinencia y las bases de
datos– Diferentes vías de impacto
• Territorio político (para el desarrollo socio-económico) e hidrológico
• Como mínimo: Cuenca principal
Vias de impactos de punto medio y final para la categoría Salud Humana tiene que incluir:
• Escasez de agua• Funcionalidades del agua • Calidad del agua• Nivel de desarrollo humano• Mecanismos de compensación Vías de impactos de punto medio y final para la categoría Calidad de
ecosistemas tiene que incluir: • Escasez de agua• Calidad del agua• Valor ecológico del agua
Vías de impactos de punto medio y final para la categoría Recursos tiene que incluir:
• Tasa de renovaciónKounina et al, 2011
All impacts
DE CH DE CH DE CH
© Quantis
Water use (inventory) (m3)
Scarcity weighted water use (using water stress index) (m3-eq)
Risks associated with water use:Water rightsWater pollutionGround water over exploitation
Risks associated with water use:Water pollutionGround water over exploitationReduced availability for nutrition
Impacts on human health (DALY)
Impacts on ecosystem quality (PDF-m2-y)
Risks associated with water use:Water pollution
Risks associated with water use:Water pollutionGround water over exploitationRiver drying
Greenhouse gases emissions
Greenhouse gases emissions (from deforestation)
In process of being published. Please contact Quantis before citing any results from this method.© Quantis
© Quantis
© Quantis
© Intel and Quantis
CÁLCULOS
Ejemplo
• Inventario:Proceso: “Corrugated
board base paper, kraftliner, at plant”
Datos de inventario:
Tipo de aguaVolumen por 1 tonelada de carton
Surfacia 50.81m3Subtarreana 0.32m3Descarga (agua de refrigeración) 13.70m3Descarga (proceso) 36.43m3Emisiones al agua Masa ConcentraciónBOD5, Biological Oxygen Demand 3.4kg 93mg/lCOD, Chemical Oxygen Demand 12kg 329mg/lTOC, Total Organic Carbon 1.9kg 52mg/lNitrogen 0.2kg 5.5mg/lPhosphorus 0.038kg 1.04mg/lSuspended solids, unspecified 2.3kg 63mg/l
Typo Calidad Volumen (m3) α - indice de escasez(Boulay et al, 2011b)
Entrando - subterránea
Local (2a)0.32
1
Entrando Superficial Local (2d) 50.81 0.79
Saliendo - refrigeración
2d13.70
0.79
Saliendo - proceso 5 36.43 0
WSI = (0.32*1)+(0.79*50.81)-(0.79*13.70)-(36.43*0)
WSI = 29.6 m3 equi. de agua por tonelada de carton producida
• Otros métodos no incluidos en ecosistemas: – Maendley y Humbert – biodiversidad acuática/hidroelectricidad– Hanafiah – especies de peces – Verones – agua de refrigeración (datos de temperatura faltando)– Van Zelm – agua subterránea (poco volumen)
Tipo Calidad Volumen (m3)
CF Salud Humana(Boulay et al)
CF Ecosistemas (Pfister et al)
CF Recursos (Pfister et al)
Entrando - subterránea
Local (2a) 0.32
1.72 x 10-4 0.4282 0
Entrando Superficial
Local (2d) 50.81
2.76 x 10-5 0.4282 0
Saliendo - refrigeración
2d13.70
2.76 x 10-5 0.4282 0
Saliendo - proceso
536.43
0 0.4282 0
• Salud
– 0.001 DALY / tonelada carton
• Ecosistemas
– 0.4282 m2-a / tonelada carton
• Recursos
– R = 0 MJ / tonelada carton
SH (DALY) = (0.32*1.72 x 10-4)+(2.76 x 10-4 *50.81)-(2.76 x 10-4 *13.70)-(36.43*0)
E (m2-a) = (0.32*0.4282)+(0.4282*50.81)-(0.4282*13.70)-(0.4282*36.43)
R (MJ) = 0
• Impactos de produccion de 1 tonelada de carton
• El desarrollo de los métodos relacionados al agua en ACV ha progresado mucho últimamente y todavía está en evolución
• El ACV es una herramienta completa para evaluar impactos ambientales; impacto del uso del agua y deben ser incluidos
• En un indicador independiente, el pensamiento de ciclo de vida debe ser usado y los resultados de una huella de agua debe incluir los aspectos regionales, aspectos de calidad y caracterización de impacto
Anne-Marie Boulay, Candidata a DoctoradoCIRAIG – École Polytechnique de Montréal
Etiquetado ambiental de los productos Switcher huella de carbono - el cambio climático Huella hidrica – consumo de agua e impactos asociados
© Quantis
Switcher
Factory
Cultivation
© Quantis