Anne-Marie Boulay, M.Sc.A. CIRAIG – Ecole Polytechnique de Montreal Huella Hídrica en el contexto de la evaluación del impacto ambiental del ciclo de vida (ACV) Anne-Marie Boulay, M.Sc.A. Candidata a Doctorado Agua y Ciclo de Vida CIRAIG – Ecole Polytechnique de Montreal

Plan 1- Introducción y definiciones 2- PNUMA / SETAC - Grupo de Trabajo sobre el Uso del Agua en la ACV 3- Marco 4- 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

Cafe como ejemplo de ACV 1 taza de cafe en casa © Quantis

emisiones de gases DE efecto invernadero(CO2, N2O, etc.) CH4 CFC © Quantis

Uso de agua © Quantis

InclusiÓn del uso del agua indirecta Agua evaporada Irrigación Huella hidrica indirecta desde los ingredientes crudos Huella hidrica indirecta de la producción electrica Contaminación del agua Water pollution © Quantis

Definiciones Uso consumante Uso degradativo Uso de agua “in-stream” Proceso Uso degradativo Uso de agua “in-stream” Uso de agua “off-stream”

Definiciones Agua verde (humedad del suelo) Lluvia Agua superficial (agua azul) Agua subterránea renovable (agua azul) Agua subterránea fósil (no-renovable)

Definiciones Calidad del agua conjunto 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 agua relación física y dependencia de los ecosistemas del agua dulce Tasa de renovabilidad del agua tasa natural en la que se recarga el recurso. Mecanismos de compensación uso 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 Inventario « Que ? » « Donde ? » « Cuanto? » Punto medio - problemas « Es un problema potencial? » « Existe escasez en el área? » Punto final – Daño « Impactos sobre humanos, ecosistemas y recursos ? » Informes y Comunicación « Una nota en litros equivalente? » © Quantis

Modelización ambiental certidumbre significación Inventario Modelización

Iniciativa de ciclo de vida PNUMA/SETAC 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)

Cambio de la disponibilidad de agua para MARCO PNUMA/SETAC Inventario Sujeto a proteger Punto Medio Punto final Todas las categorias de impactos Compensación 1 6 Privación del agua para usos humanos 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. Salud humana 4 Cambio de la disponibilidad de agua para Usos humanos 1 Privación del agua para ecosistemas Uso de agua Ecosistemas Calidad de los ecosistemas 5 8 4 1 Privación del agua para generaciones futuras Recursos naturales Generaciones futuras 1 2

MetodologÍas: clasificaciÓn Ecoinvent Bayart Chapagain Hoekstra GaBi Inventario (contabilidad) WBCSD Peters Boulay Vince Mila-I-Canals Quantis Databases Methods WFN Salud humana Ecosistemas Recorsos Frischknecht Punto Medio (problemas) Ridoutt Pfister Mila-I-Canals Hoekstra Veolia Pfister Bayart Boulay Salud humana Ecosistemas Recorsos Boulay Maendly Humbert Boesch Van Zelm Punto Final (daño) Pfister Motoshita Verones Verones (ground) Payet Kounina et al, 2011

Inventario 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

métodos de inventario 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)

Recomendaciones Inventario 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

Inventario – Categorias de agua (Boulay et al, 2011a) 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 Dom 2 Dom 3 Agri 1 Agri 2 Fisheries Industry Cooling Recreation Transport Hydro : Functional X: Non-functional

Inventario – Categorias de agua (Boulay et al, 2011a) Parameter Units 1 2a 2b 2c 2d 3 4 5 General parameters   Faecal coliforms UFC/100ml 20 200 2000 10000 20000 Suspended solids mg/l 25 100 40 300 Total dissolved solids 500 40000 … Inorganics Arsenic 0.01 0.1 Cadmium 0.003 0.03 Organics Benzene Atrazine 0.002 0.02

Inventario – Categorías de agua (Boulay et al, 2011a) Calidad del agua entrando – Clasificación mundial Basado en base de datos Gemstat

Recomendaciones - Inventario 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

bases de datos 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  Evalúa juegos completos de los flujos de inventario Base de datos Full and neutral inventory 4’000+ procesos Inventario cubriendo todas las categorias de agua Cubre operaciones directas, upstream y downstream Regionalisado This Water DataBase will enable to: assess a large number of products easily assess the supply chain and indirect water consumption of materials and energy for corporate reporting, water management and risk assessment. Make possible for the researchers to apply and develop further the environment and risk impact methods Be consistent with other indicators of environment impact, e.g., Carbon footprint Make it possible to widen the scope of actual “water footprint” (at inventory and impact level) …Released in summer 2011 Integra data de empresas Cross-benefits from different sectors Datos de sectores especificos Plataforma de intercambio A la vanguardia en el agua

Cambio de la disponibilidad de agua para Marco PNUMA/SETAC Inventario Sujeto a proteger Punto Medio Punto final Todas las categorias de impactos Compensación 6 Privacion de agua para usos humanos Salud humana Cambio de la disponibilidad de agua para Usos humanos 1 Privacion de agua para ecosistemas Uso de agua Ecosistemas Calidad de los ecosistemas 1 Privacion de agua para generaciones futuras Recursos naturales Generaciones futuras 1

Punto MEdio 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

Métodos de punto medio 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).

Metodos de punto medio 2- Indicadores específicos del punto medio Vías de impacto:  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). Distanbce to target for Gery water, potential midpoint when summed with blue and green, freshwater availability inventory method, water footprint stress index – not yet published , now its only inventory – and only for water availability

Métodos de punto medio 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)

Recomendaciones – Punto medio 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

Cambio de la disponibilidad de agua para MARCO PNUMA /SETAC Inventario Sujeto a proteger Punto Medio Punto final Todas las categorias de impactos Compensación 1 Privación del agua para usos humanos Salud humana 4 Cambio de la disponibilidad de agua para Usos humanos Privación del agua para uso en ecosistemas Uso de agua Ecosistemas Calidad de los ecosistemas 5 Privación del agua para generaciones futuras Recursos naturales Generaciones futuras 2

Punto final 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

¿Qué es la compensación? Cambio de la disponibilidad de agua para Inventario Sujeto a proteger Punto medio Punto Final Todas las categorías de impactos Compensación $ £ € Privación del agua para usos humanos Salud humana Cambio de la disponibilidad de agua para Usos humanos Privación del agua para ecosistemas Uso de agua Ecosistemas Calidad de los ecosistemas Privación del agua para generaciones futuras Recursos naturales Generaciones futuras

Salud humana 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)

Cadenas causa-efecto abordadas Métodos Salud humana 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)

Ecosistemas 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)

Métodos Ecosistemas 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)

Recorsos 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

Métodos RecUrsos 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).

recomendaciones – punto final 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

diferenciación espacial 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

UNEP/SETAC Recomendaciones Criterios 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:  Valor ecológico del agua Vías de impactos de punto medio y final para la categoría Recursos tiene que incluir: Tasa de renovación Kounina et al, 2011

Ejemplos Generales

escasez de agua vs evaluación completa CH DE CH DE CH All impacts CH: less efficient production CH: no gas, therefore more in the fridge CH: lower WSI than DE CH: more hydropower  turbined water impacts © Quantis

regionalización de los impactos Risks associated with water use: Water pollution Ground water over exploitation Reduced availability for nutrition Risks associated with water use: Water rights Water pollution Ground water over exploitation Risks associated with water use: Water pollution Ground water over exploitation River drying Risks associated with water use: Water pollution On peut regionaliser, sur GHG, c’Est amerique du nord a cause du charbon, mais pour l’eau, en utilisant le stress, c’Est le pakistan, puis en utilisant les ecosystems, c’Est l’Australie… How to orient your enegagment en fonction de la region, et que le scarcity index n’est pas suffisant… Greenhouse gases emissions Greenhouse gases emissions (from deforestation) Water use (inventory) (m3) Scarcity weighted water use (using water stress index) (m3-eq) Impacts on human health (DALY) Impacts on ecosystem quality (PDF-m2-y) © Quantis In process of being published. Please contact Quantis before citing any results from this method.

Estudio de caso: Huella hídrica de Intel © Quantis

Importancia de evaluar los impactos/riesgos  Site’s direct water consumption  What about indirect water consumption (i.e., the supply chain and product life cycle) and their related risks ?? To calculate water inventory and perform water risk or impact assessment, one should have access to various information about water linked to processes. Like the water consumption use, the water use related to its supply chain and product life cycle, its indirect water consumption linked to energy consumption, etc. Whatever the method you use to calculate the risk or impact, you need an access to good quality data easily. © Quantis

Intel estudio de caso: fabricación - uso directo de agua © Intel and Quantis

Ejemplo Cálculos

Ejemplo completo: Producción de cartón en Cape town (SA) Tipo de agua Volumen por 1 tonelada de carton Surfacia 50.81 m3 Subtarreana 0.32 Descarga (agua de refrigeración) 13.70 Descarga (proceso) 36.43 Emisiones al agua Masa Concentración BOD5, Biological Oxygen Demand 3.4 kg 93 mg/l COD, Chemical Oxygen Demand 12 329 TOC, Total Organic Carbon 1.9 52 Nitrogen 0.2 5.5 Phosphorus 0.038 1.04 Suspended solids, unspecified 2.3 63 Inventario: Proceso: “Corrugated board base paper, kraftliner, at plant” Datos de inventario:

Punto Medio Water Stress Indicator (WSI) 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 2d 13.70 Saliendo - proceso 5 36.43 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

Punto Final Otros métodos no incluidos en ecosistemas: 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 Entrando Superficial Local (2d) 50.81 2.76 x 10-5 Saliendo - refrigeración 2d 13.70 Saliendo - proceso 5 36.43 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)

CÁlculos Salud Ecosistemas Recursos 0.001 DALY / tonelada carton 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

Resultados Impactos de produccion de 1 tonelada de carton

ConclusiÓn 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 Doctorado CIRAIG – École Polytechnique de Montréal anne-marie.boulay@polymtl.ca

Una camiseta - Ejemplo de Switcher Etiquetado ambiental de los productos Switcher  huella de carbono - el cambio climático  Huella hidrica – consumo de agua e impactos asociados 921 vient de sans eau verte, eau bleu et eau grise (env 1/3 vs 2/3) © Quantis

Switcher Cultivation Factory © Quantis