CUANTIFICACIÓN DE EMISIONES GASES DE EFECTO INVERNADERO DE NUEVE ESCENARIOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE Dr. Adalberto.

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1 CUANTIFICACIÓN DE EMISIONES GASES DE EFECTO INVERNADERO DE NUEVE ESCENARIOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE Dr. Adalberto Noyola Robles Dr. Juan Manuel Morgan Sagastume Dra. Patricia Güereca Hernández M. en C. Margarita Cisneros Ortiz M. en I. Flor Hernández Padilla M. en C. Alejandro Padilla Rivera M. en C. Chantal Carius Estrada

2 CONTENIDO  Introducción  Objetivo General del proyecto  Caso de estudio –Objetivo del estudio –Metodologías para la cuantificación de GEI –Escenarios –Resultados –Conclusiones y propuesta

3 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.

4 INTRODUCCIÓN PROYECTO IDRC – UNAM 105701-001 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. PROYECTO IDRC – UNAM 105701-001 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.

5 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.

6 PROYECTO ACV AMBIENTAL CAMBIO CLIMÁTICO Cuantificación de emisiones Gases de Efecto Invernadero ACV ENFOQUE 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. 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.

7 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

8 ESCENARIOS

9 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

10 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

11 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.

12 MDL REGISTRADOS Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático

13 METODOLOGÍAS PARA LA CUANTIFICACIÓN DE GEI

14 METODOLOGÍAS TAR SECTOR 13: Manejo de residuos y disposición final TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PEQUEÑA ESCALA Reducción < 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.

15 ACTIVIDAD DE MITIGACIÓN Captura o recuperación Combustión o la conversión catalítica DESTRUCCIÓN DE GEI Uso de energía renovables. Incluye la generación de energía del proyecto USO DE ENERGÍA RENOVABLE

16 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.

17 CÁLCULO DE LA LÍNEA BASE Línea Base Emisiones generadas en el Tratamiento de Aguas Residuales municipales

18 ECUACIONES LÍNEA BASE

19 FACTOR DE EMISIÓN LÍNEA BASE ELECTRICIDAD BE power, y =  Ce y * FE   CE = Consumo electricidad (kWh) al año.  Factor de emisión: 0.00063 tonCO 2 e/kWh - República Dominicana* *OLADE

20 ESCENARIOS LÍNEA BASE DE LOS

21 EMISIONES DE LOS ESCENARIOS DE LODOS ACTIVADOS ELECTRICIDAD 14 TRATAMIENTO AGUA DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO DESCARGA A CUERPO DE AGUA TRATAMIENTO DE LODOS ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE Criba Desarenador Aireación extendida Clarificador secundario Lechos de secado Cloro Filtro Bombeo E Residuos sólidos Lodo seco Agua tratada Bombeo Residuos sólidos E EE Agua residual Drenado E E Bombeo E Purga de lodos aerobios NaClO

22 ELECTRICIDAD EMISIONES DE LOS ESCENARIOS LA+PROCESOS ANAEROBIOS DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO DESCARGA A CUERPO DE AGUA TRATAMIENTO DE LODOS TRATAMIENTO AGUA ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE Clarificador primario Centrifugación Digestión anaerobia Espesado Criba Desarenador Proceso convencional de lodos activados Clarificador secundario Cloro Filtro Agua tratada E Residuos sólidos Bombeo E E E E E Agua residual Biogás quema E E E Bombeo E Lodo deshidratado Bombeo E E Sobrenadante Purga Lodos aerobios de retorno Polímero E Cl

23 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 258258 ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE Laguna de pulimento Laguna anaerobia Laguna facultativa Criba Desarenador Bombeo Residuos sólidos Agua residual Biogás Secado por evaporación dentro de la laguna Lodo seco Agua tratada E E

24 EMISIONES DE LOS ESCENARIOS UASB+PROCESOS ELECTRICIDAD TRATAMIENTO AGUA DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO DESCARGA A CUERPO DE AGUA TRATAMIENTO DE LODOS ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE Biogás quema UASB Filtros percoladores Criba Desarenador Bombeo Residuos sólidos Agua residual Lechos de secado Lodo seco Drenado Bombeo E Clarificador secundario Cloro Filtro Agua tratada Bombeo E E E Purga de lodos anaerobios E E Biopelícula

25 EMISIONES DE LOS ESCENARIOS UASB+PROCESOS ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE ELECTRICIDAD TRATAMIENTO AGUA DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO DESCARGA A CUERPO DE AGUA TRATAMIENTO DE LODOS Biogás quema UASB Laguna facultativa Criba Desarenador Bombeo Residuos sólidos Agua residual Lechos de secado Drenado Bombeo E Laguna de pulimento Cloro Filtro Agua tratada Bombeo E E E E E Purga de lodos anaerobios ENaClO ? Secado por evaporación dentro de la laguna Lodo seco

26 EMISIONES DE LOS ESCENARIOS UASB+PROCESOS ELECTRICIDAD TRATAMIENTO AGUA DISPOSICIÓN DE LODOS EN VERTEDERO DESCARGA A CUERPO DE AGUA TRATAMIENTO DE LODOS ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE Biogás quema UASB Lodos activados Criba Desarenador Bombeo Residuos sólidos Agua residual Centrifugado Lodo deshidratado Sobrenadante Bombeo E Clarificador secundario Cloro Filtro Agua tratada Bombeo E E E Purga de lodos aerobios E E E E E Polímero Purga de lodos anaerobios ECl

27 RESULTADOS DE LA LÍNEA BASE CUANTIFICACIÓN DE GEI

28 RESULTADOS EMISIONES Escenario Flujo Chico ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE 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.

29 RESULTADOS EMISIONES Escenarios Flujo Mediano ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE 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.

30 RESULTADOS EMISIONES Escenario Flujo Grande ESCENARIOS CHICO MEDIANO GRANDE 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.

31 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 m 3 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.

32 CONCLUSIONES

33  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.

34 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

35 ¡ GRACIAS ! http://proyectos.iingen.unam.mx/LACClimateChange