Diferenciación espacial en la metodología de análisis del ciclo de vidadesarrollo de factores regionales para eutrofización acuática y terrestre

Resumo

Resumen En el capítulo 1 de esta memoria se describe el Análisis del Ciclo de Vida (ACV); esta es una metodología de gestión ambiental que se define como `un método objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas con un proceso, producto o servicio mediante la identificación y cuantificación de la energía y materiales consumidos y de los residuos generados al ambiente, para valorar el impacto de estos consumos y generaciones al ambiente y para evaluar e implementar mejoras ambientales. Este análisis considera el ciclo de vida entero del proceso, producto o servicio, incluyendo la extracción y procesado de las materias primas; transformación, transporte y distribución; uso, reutilización y mantenimiento; reciclado y eliminación final`. El sentido holístico de intentar analizar el ciclo de vida completo de un producto (una tarea tan compleja que no se puede realizar sin simplificar ciertos aspectos) y la relativa juventud de la metodología (se ha consolidado a partir de la década de 1990), son las responsables de que actualmente el ACV tenga ciertas limitaciones, entre las que destacan: la escasez de datos de calidad, la existencia de diversas metodologías de evaluación de impacto, la falta de valoración de la incertidumbre o la escasa sofisticación de las categorías de impacto. La presente memoria propone una mejora en este último aspecto, al plantearse como principal objetivo el cálculo de factores de caracterización para las categorías de impacto de eutrofización terrestre y eutrofización acuática con una diferenciación espacial mayor (escala regional) que la desarrollada hasta ahora. Dichos cálculos han sido realizados para la región de Galicia (NO de España), donde se han detectado importantes riesgos tanto de eutrofización terrestre como acuática. En el capítulo 2 se presenta el estado del arte para eutrofización acuática y terrestre en el ACV. Concretamente, la eutrofización acuática se define como el impacto provocado por el enriquecimiento excesivo de nutrientes en ambientes acuáticos. La llegada de importantes cantidades de nutrientes de origen antropogénico a ecosistemas acuáticos puede perturbar el balance natural de consumo de dichos nutrientes, llegando a provocar cambios en la estructura biológica del sistema. La mayoría de las metodologías de ACV incluyen la eutrofización acuática entre sus categorías de impacto; y, en concreto, las metodologías más avanzadas introducen factores de caracterización que tienen en cuenta el transporte de los nutrientes por tierra y aire hasta el agua y una relativa diferenciación para Europa (a nivel de país) y Norte América (amplias regiones). En el caso de la eutrofización terrestre, este impacto se produce por la llegada masiva de compuestos nitrogenados aéreos de origen humano a los ecosistemas terrestres; esto supone un excedente de nutrientes que genera efectos adversos para la vegetación como una menor tolerancia frente a enfermedades, sequías, nevadas, herbívoros o ataques de hongos. A nivel de comunidad, el desequilibrio en nutrientes puede causar cambios en el tipo de especies, proliferando especies adaptadas al nitrógeno que desplazan a las autóctonas. Aunque la inclusión de la eutrofización terrestre en las metodologías de evaluación de impacto dentro del ACV es más reciente, esta categoría ha alcanzado un importante desarrollo en los últimos años. Así, los factores de caracterización de las metodologías más avanzadas tienen en cuenta el máximo de nitrógeno que puede recibir cada ecosistema sin verse afectado (`carga crítica`) y han sido desarrollados al nivel de país en el caso de Europa. Los capítulos 3 y 4 describen el cálculo de los inventarios de NH3 y NOx (respectivamente) para Galicia y sus incertidumbres asociadas, empleándose una metodología específica que tiene en cuenta la calidad de los datos (desde las perspectivas geográfica, temporal y de fiabilidad) así como su incertidumbre intrínseca. Estos inventarios eran imprescindibles para el cálculo de los factores de caracterización regionales y no estaban disponibles. En el caso del inventario de NH3, las principales conclusiones fueron: El ganado es la principal fuente de emisiones de NH3, originando casi el 90%, y siendo el vacuno y los pollos de engorde las especies de mayor incidencia. La aplicación de fertilizantes nitrogenados, especialmente urea, también juega un importante papel en la generación de NH3. Las fuentes de origen no-agrícola son menos importantes, aunque se debe prestar especial atención a las fuentes móviles, bosques, industrias e incendios. Si se comparan con las de origen antropogénico, las fuentes naturales tienen una contribución insignificante. Basándose en las incertidumbres calculadas, se observó que las futuras investigaciones se deberían centrar en el cálculo de factores de emisión más adaptados a las condiciones de Galicia en el caso del ganado (vacuno y pollos de engorde, especialmente) así como en la aplicación de fertilizantes (urea). También sería muy beneficioso el desarrollo de factores de emisión más específicos para incendios, bosques, animales domésticos y humanos. En lo referente al inventario gallego de emisiones de NOx, las principales conclusiones fueron: Las fuentes móviles e industriales fueron identificadas como los principales focos de emisión, representando el 90% del total de emisiones de NOx. El transporte por carretera es responsable del 33% de las emisiones, principalmente debido a los turismos, camiones y autobuses. En el caso de la industria, las centrales térmicas y de cogeneración son los principales focos, con un peso del 24% y el 12%, respectivamente. Las fuentes agrícolas (uso de fertilizantes y quema de residuos agrícolas) y las emisiones de los suelos e incendios son focos menores de emisión (2%, 1,6% y 5%, respectivamente). ¿ Cuando se comparan emisiones antropogénicas con emisiones naturales, las primeras dominan claramente siendo responsables del 95% del total. Las fuentes móviles son los principales focos de incertidumbre, especialmente en el caso de las emisiones provocadas por maquinaria para agricultura, pesca y sector forestal y por el transporte marítimo y ferroviario, debido fundamentalmente a la falta de datos específicos. En el caso de las emisiones asociadas a suelos e incendios, la ausencia de una metodología más específica es la causa de la alta incertidumbre. En las regiones que se ven especialmente afectadas por incendios, como es el caso de Galicia, se debe prestar especial atención a la variabilidad interanual de este fenómeno a la hora de escoger el año de referencia puesto que su contribución puede alterar significativamente el total de emisiones de NOx. Una vez estimadas las emisiones, se procedió al cálculo de los factores de caracterización regionales para eutrofización terrestre (capítulo 5) y eutrofización acuática (capítulo 6). Para el cálculo de factores para eutrofización terrestre en el ACV se han venido utilizando diversos modelos (RAINS, EMEP o EcoSense), cuya principal limitación es el uso de datos nacionales. Esto hace imposible la obtención de resultados más detallados, que sería lo deseable, principalmente, en países extensos (como España), donde los factores de caracterización pueden variar de una región a otra. Por ello, usando como caso práctico Galicia, se han establecido los valores de exceso acumulado (que es uno de los indicadores de impacto más utilizados y que refleja la cantidad de nitrógeno acumulado por encima de la carga crítica) a partir de los niveles de deposición de compuestos nitrogenados y la sensibilidad de sus ecosistemas terrestres a la eutrofización. Los factores obtenidos fueron significativamente menores que los disponibles hasta ahora para España, lo que demuestra la importancia de calcular factores a nivel regional. Para disminuir la incertidumbre sería necesario: (i) incrementar el conocimiento sobre productividad de biomasa, capacidad de consumo de compuestos nitrogenados y distribución espacial de los distintos ecosistemas forestales gallegos; (ii) obtener, mediante métodos empíricos, valores específicos para Galicia de la tasa de desnitrificación y del valor crítico de nitrógeno en los procesos de lixiviación; (iii) incrementar el número de estaciones de muestreo; (iv) comprobar empíricamente la hipótesis de considerar Galicia como una `caja cerrada`. En el capítulo 6, se estableció una metodología para el cálculo de factores de caracterización regionales para eutrofización terrestre, teniendo en cuenta las principales fuentes de nutrientes (deposición atmosférica, aguas residuales y aportes de nutrientes al suelo (principalmente fertilizantes y estiércol)) y diferenciando, por primera vez en ACV, las características ecológicas de tres tipos de ecosistemas (océanos, aguas continentales y uno muy característico de Galicia, las rías). Asimismo se ha tenido en cuenta el transporte hasta dichos ecosistemas acuáticos de los nutrientes emitidos al aire y al suelo. La comparación de los resultados obtenidos con otros disponibles en la bibliografía permitió concluir que el uso de la diferenciación espacial y, especialmente, la aplicación de factores de transporte, proporcionaba una definición más realista de la categoría de impacto de eutrofización acuática. Se consideró que los principales focos de incertidumbre en el cálculo de dicho factores fueron: (i) los valores de nitrógeno y fósforo depositado en el suelo que alcanza los ecosistemas acuáticos; (ii) el cálculo de las fracciones de las emisiones aéreas de N-NOx y N-NHx que alcanzan aguas marítimas, continentales y el suelo; (iii) los valores locales de eliminación de nitrógeno y fósforo en estaciones depuradoras de aguas residuales. Por último, el capítulo 7 presenta un ACV de 13 estaciones de depuración de aguas residuales (EDARs) de núcleos pequeños de población (menos de 20.000 habitantes equivalentes) en Galicia, con el fin de observar los efectos de utilizar los factores regionales calculados frente a los valores incluidos en una metodología sin diferenciación espacial, así como analizar un proceso que se ha demostrado que tiene una importante incidencia en la eutrofización acuática. A nivel de resultados globales, la utilización de factores regionales afectó de manera significativa a los resultados de la categoría de eutrofización acuática. Sin embargo, el análisis pormenorizado de las principales sustancias responsables del impacto no se vio afectado en demasía ya que el factor de caracterización del contribuyente mayoritario (PO43- en el agua) no se vio influido por dicha regionalización. Por otro lado, se demostró que la utilización de factores de caracterización para tres ecosistemas diferentes (aguas continentales, rías y océanos) permite un análisis más detallado del impacto y una comparación más exhaustiva entre EDARs, ya que el aporte de cada planta varía significativamente de un ecosistema a otro. Del análisis ambiental de las EDARs se extrajeron las siguientes conclusiones: Los principales responsables del impacto global de las plantas estudiadas fueron el consumo de electricidad, la emisión de nutrientes y el uso de los lodos en agricultura. En cuanto a la comparación de tecnologías existentes para el tratamiento secundario, se dedujo que los tratamientos biodenipho y aeróbico-anóxico eran las opciones más favorables desde el punto de vista ambiental, ya que obtenían eficiencias de eliminación de NH4+ y PO43- mejores que las que se conseguían mediante aireación prolongada, consumiendo generalmente menos electricidad y generando cantidades similares de lodo. En las plantas que usaban biodenipho y tratamiento aeróbico-anóxico, la influencia del manejo no fue significativa. En cambio, en las plantas que usaban aireación prolongada, la operación de las mismas sí que influyó en el comportamiento ambiental, con variaciones en el consumo de electricidad y niveles de depuración que afectaron a los impactos ambientales asociados.