Integración de ACV y técnicas de optimización. Caso de estudio: Bioetanol a partir de maíz.

CARLA PIERAGOSTINI; MIGUEL MUSSATI; PÍO AGUIRRE

Mendoza

Workshop; Doctoral Workshop CILCA 2013; 2013

Facultad Regional Mendoza, Universidad Tecnológica Nacional

El grupo de trabajo posee una vasta experiencia en métodos de optimización y simulación y sus aplicaciones. Sin embargo, la incorporación formal del criterio ambiental en el esquema de optimización no ha sido considerada para la toma de decisiones. Para abordar este aspecto, se ha investigado el estado de arte de técnicas de optimización de procesos y herramientas basadas en la metodología de análisis de ciclo de vida (ACV). Se recopilaron diferentes métodos de evaluación de impacto clasificándolos en función de (a) su origen, (b) su base de modelado, (c) si aplican las dos últimas instancias: normalización y valoración, y (d) cómo las realizan. En este análisis se han encontrado falencias de la metodología: como la no disponibilidad de bases de datos públicas para América Latina, la falta de evaluación de efectos sinérgicos en la etapa de caracterización y una componente subjetiva en varios aspectos, como los límites del sistema, la definición de alcances y objetivos y los métodos de evaluación de impacto escogidos. También se recopilaron diferentes trabajos referidos a la combinación de la metodología ACV y la optimización de procesos publicados en el período 1999-2011, observándose la formulación de problemas multi-criterios como la alternativa más utilizada para la inclusión de los aspectos ambientales. Como en la mayoría de los casos las funciones objetivo económicas se encuentran en conflicto con las ambientales, se ha observado que si bien esta formulación permite hallar la mejor relación de compromiso, el resultado depende fuertemente del criterio de los tomadores de decisiones ya que se hallan un conjunto de soluciones óptimas y no una única solución. A propósito, en la mayor parte de los casos, la función objetivo ambiental utilizada consistió en un único índice generado en la etapa de valoración de los métodos de ACV, cuya aplicación no es recomendada por ISO para estudios públicos. Como caso de estudio se escogió la optimización económica y ambiental del sistema de producción de bioetanol a partir de maíz considerando diferentes zonas del país, con el objetivo de identificar  opciones sustentables  para la integración de los biocombustibles en el sector del transporte. Se realizaron los ACVs correspondientes a las distintas zonas considerando desde la producción de materia prima hasta la biorefinería y el uso del co-producto (DDGs) como alimento para ganado. Se tuvieron en cuenta dos escenarios principales: sin y con el uso de los residuos del cultivo para los requerimientos energéticos de la planta, manteniendo la cantidad necesaria para la conservación del suelo. En primer lugar se escogió el método de evaluación de impacto Eco-indicator 99 (ya que resultó el más utilizado en el análisis previo), sin embargo, posteriormente se compararon los resultados con el método ReCiPe 2008 debido a que éste último es más completo y permite una normalización mundial además de la europea. La asignación  de cargas ambientales entre el producto principal (etanol) y el co-producto (DDGS) se realizó teniendo como referencia el caso de Estados Unidos disponible en la base de datos de ECOINVENT: asignación económica para las etapas comunes y asignación según el balance de carbono para las emisiones de CO2. Si bien la expansión de límites para evitar cualquier tipo de asignación ha resultado de gran interés, un ACV de todos los procesos relacionados al co-producto como sugiere la bibliografía, es decir, la molienda húmeda, el sistema de producción de urea y la molienda de la soja demanda un tiempo superior al disponible en el plan de tesis. En relación al uso indirecto del suelo, si bien no se ha encontrado una metodología estándar para su evaluación, se considera necesario un análisis. Una alternativa podría ser realizar un cálculo de las áreas cultivables disponibles en el país, evaluar los cultivos existentes y analizar distintos escenarios según los cultivos desplazados por el maíz. Las tareas futuras corresponden a relacionar los ACVs realizados con el modelo de optimización con el fin de identificar regiones y tecnologías sustentables y comparar con el combustible fósil equivalente. Para ello será necesario extender los límites del sistema para considerar  la distribución del biocombustible y su uso. Para la implementación de ambos métodos de ACV se utiliza el software SimaPro versión Phd, mientras que el software General Algebraic Modelling System (GAMS) es usado para resolver los modelos de optimización.