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PROYECTO FIN DE CARRERA Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza Autor: Pedro Monge Hernández Directores: Javier Uche Marcuello Amaya Martínez Gracia En Zaragoza, septiembre de 2012 Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Resumen Con este Proyecto Fin de Carrera se acomete un Análisis de Ciclo de Vida centrado en el uso urbano del agua en la ciudad de Zaragoza., destinado a conocer los impactos ambientales generados por el mismo. El estudio se divide en diferentes comparativas que analizan los impactos de todos los aspectos que caracterizan este uso, tales como: tecnologías ACS, individual/comunitario, doméstico/comercial, uso de energía solar térmica para ACS y por último el uso urbano completo. Para realizar todos los análisis se ha utilizado el software SimaPro 7.2 siguiendo las directrices que proponen las normativas de referencia ISO para este tipo de trabajos. El calculo de los impactos se ha llevado a cabo con tres métodos: IPCC 2007, ReCiPe Midpoint y Eco-indicador 99. En la etapa de montaje se han tenido en cuenta todos los materiales relacionados de alguna manera con el agua (tuberías, tecnologías ACS, electrodomésticos, útiles de baño). Para la fase de operación se han incluido consumos energéticos para generar agua caliente (gas natural, gasoil, electricidad), el consumo eléctrico asociado a los electrodomésticos, así como el uso de detergentes y jabones. Los resultados de los diferentes estudios muestran que el uso urbano es la fase del ciclo integral del agua que mayor impacto genera y que, dentro de éste, la operación supone la mayor parte de la huella, muy por encima del montaje. Las tecnologías de generación de ACS más respetuosas con el medioambiente son las que utilizan como combustible gas natural, aunque el uso de electricidad también es muy válido debido a la gran participación de energías renovables en la producción eléctrica española. Del estudio de solar térmica, se extrae la conclusión de que se debe incentivar la instalación de este tipo de sistemas, ya que reducen en gran medida (~50%) los impactos. Por último, este trabajo se centra en la cuantificación de los impactos medioambientales del uso urbano del agua en Zaragoza, pero también debe servir como base para encontrar acciones que lleven a la reducción de esa huella en el entorno en la medida de lo posible, teniendo en cuenta que Zaragoza es una ciudad de tamaño medio y por lo tanto los impactos siempre van a ser elevados. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 Índice 1. OBJETO Y ALCANCE .........................................................................................................................5 2. INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................6 3. ESTUDIOS PREVIOS...........................................................................................................................8 3.1. C ICLO INTEGRAL DEL AGUA EN Z ARAGOZA .......................................................................................9 4. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA.......................................................................................................12 4.1. H ISTORIA DEL ACV.........................................................................................................................12 4.2. A NÁLISIS DE C ICLO DE V IDA . M ETODOLOGÍA Y ASPECTOS GENERALES ..........................................14 4.2.1. Metodología del ACV..............................................................................................................16 4.2.1.1. Definición y alcance del estudio......................................................................................................16 4.2.1.2. Análisis de inventario......................................................................................................................20 4.2.1.3. Análisis de impactos........................................................................................................................22 4.2.1.4. Interpretación de resultados.............................................................................................................24 4.2.2. Normas de referencia..............................................................................................................25 4.2.2.1. ISO 14040 .......................................................................................................................................25 4.2.2.2. ISO 14041 .......................................................................................................................................25 4.2.2.3. ISO 14042 .......................................................................................................................................25 4.2.2.4. ISO 14043 .......................................................................................................................................25 4.2.2.5. Otras normas ISO relevantes...........................................................................................................26 4.2.3. Métodos de cálculo .................................................................................................................26 4.2.3.1. IPCC 2007.......................................................................................................................................27 4.2.3.2. ReCiPe.............................................................................................................................................28 4.2.3.3. Eco-indicador 99 .............................................................................................................................30 5. CICLO INTEGRAL DEL AGUA.......................................................................................................33 5.1. C ICLO HIDROLÓGICO NATURAL DEL AGUA ......................................................................................33 5.2. C ICLO INTEGRAL DEL AGUA .............................................................................................................33 5.2.1. Etapas del ciclo integral del agua ..........................................................................................34 5.2.2. Ciclo integral del agua en Zaragoza ......................................................................................36 5.2.2.1 Fases.................................................................................................................................................36 5.2.2.1. Captación ...................................................................................................................................36 5.2.2.2. Potabilización.............................................................................................................................36 5.2.2.3. Transporte y distribución ...........................................................................................................37 5.2.2.4. Usos ...........................................................................................................................................37 5.2.2.5. Depuración.................................................................................................................................37 5.2.2.2. Uso urbano del agua en Zaragoza....................................................................................................40 6. APLICACIÓN DEL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA AL USO URBANO DEL AGUA EN ZARAGOZA.............................................................................................................................................44 6.1. D EFINICIÓN Y ALCANCE DEL ESTUDIO .............................................................................................44 6.2. A NÁLISIS DE INVENTARIO ................................................................................................................47 6.2.1. Montaje...................................................................................................................................47 6.2.2. Operación ...............................................................................................................................51 6.3. A NÁLISIS DE IMPACTOS ...................................................................................................................53 6.3.1. IPCC 2007 ..............................................................................................................................53 6.3.2. ReCiPe ....................................................................................................................................54 6.3.3. Eco-indicador 99 ....................................................................................................................54 6.4. I NTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ..................................................................................................54 6.4.1. Comparativa Montaje + operación / Proceso tipo .................................................................54 6.4.2. Comparativa Tecnologías ACS...............................................................................................56 6.4.3. Comparativa Individual / Comunitario...................................................................................60 6.4.4. Comparativa Doméstico / Comercial......................................................................................63 6.4.5. Uso urbano .............................................................................................................................67 6.4.6. Estudio solar térmica..............................................................................................................69 Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 7. CONCLUSIONES................................................................................................................................71 REFERENCIAS .......................................................................................................................................73 Anexos 1. Consumo de agua desagregado en Zaragoza. Año 2010. 2. Distribución de la cobertura de la demanda eléctrica en España. Año 2011. 3. Factores de ponderación para SimaPro. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1. Objeto y alcance El objeto de este proyecto es el estudio de los distintos impactos ambientales del uso urbano del agua en Zaragoza, y la comparación entre diferentes aspectos dentro de este uso (tecnologías ACS, individual/comunitario), así como con otras fases del ciclo integral del agua en Zaragoza, mediante la utilización de un Análisis de Ciclo de Vida. Diagrama de flujo del ciclo integral de agua en Zaragoza En el diagrama superior se observa claramente cual es el alcance de este estudio. Dentro de los tres usos principales del agua en Zaragoza, se analizan los impactos del uso urbano. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2. Introducción Con este proyecto se quiere analizar el ciclo de vida del uso urbano del agua en Zaragoza, estudiando los diferentes impactos ambientales derivados de este uso. Este tipo de estudios han sufrido una evolución y crecimiento muy rápido debido a la incipiente preocupación, por parte tanto de empresas como de organismos públicos, por conocer el impacto medioambiental que generan ciertas actividades y procesos, con la intención de realizar cambios y mejoras, dirigidos a reducir su huella medioambiental. Este proyecto forma parte de un trabajo mucho más detallado, dedicado al estudio del ciclo integral del agua en la ciudad de Zaragoza, donde se incluyen desde la captación, potabilización y usos, hasta la depuración. No solo se busca conocer de manera precisa el impacto total del uso urbano (incluyendo uso doméstico y comercial), sino poder comparar la eficiencia ambiental de las diferentes particularidades que caracterizan el uso urbano del agua en una ciudad, tales como: tecnologías para ACS y uso individual o comunitario del agua. El software utilizado para realizar este Análisis de Ciclo de Vida es SimaPro v. 7.2, realizando los cálculos mediante tres métodos distintos: IPCC 2007, ReCiPe y Ecoindicator 99. El proyecto está organizado de la siguiente manera: En primer lugar, el apartado 1 trata sobre el objeto y el alcance del proyecto, exponiendo los análisis que se han realizado y las fronteras del estudio. En el apartado 2 se expone una pequeña introducción al Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza y se explica la estructura utilizada en la realización de este proyecto. En el capítulo 3 se recopilan y comentan estudios previos existentes sobre Análisis de Ciclo de Vida relacionados con el ciclo integral del agua, o fases específicas de éste. Por otro lado, se explican y comentan los proyectos más relevantes vinculados al ciclo integral del agua en Zaragoza. Seguidamente, en el capítulo 4 se realiza una breve introducción al Análisis de Ciclo de Vida, exponiendo la metodología general necesaria para realizar estudios de esta índole. También se reseñan ciertos aspectos generales que rigen este tipo de trabajos, tales como las principales normas ISO que se deben seguir, o un pequeño resumen de los tres métodos de cálculo utilizados (IPCC 2007, ReCiPe y Eco-indicator 99). En el apartado 5 se exponen las principales fases del ciclo integral del agua, haciendo hincapié en el estudio de las diferentes etapas del de Zaragoza. En este mismo capítulo, al final, se recopila toda la información referida al objeto de estudio de este proyecto, el uso urbano del agua en la ciudad de Zaragoza. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 En el capitulo 6 se aplican todas las fases de la metodología general de los Análisis de Ciclo de Vida al objeto de estudio: Definición y alcance del estudio, análisis de inventario, análisis de impactos e interpretación de resultados. En el apartado 7, se exponen las principales conclusiones alcanzadas después de aplicar la metodología general de ACV al uso urbano del agua en Zaragoza. Por último, se listan las referencias utilizadas para la realización de este proyecto y una serie de anexos con información referente al estudio. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 3. Estudios previos Como se ha comentado anteriormente, son muchos los trabajos realizados en el ámbito del Análisis de Ciclo de Vida pero, normalmente, estos estudios se centran en productos o procesos muy concretos. Algunos ejemplos son “Life cycle assessment of solar PV based electricity generation systems” (A.F. Sherwani, J.A. Usmani, Varun, 2009), “Life cycle environmental impact assessment of a solar water heater” (Christopher J. Koroneos, Evanthia A. Nanaki, 2012) o “A possibilistic life-cycle assessment model for evaluating alternative transportation fuels” (Raymond R Tan, Alvin B Culaba, Michael R.I Purvis, 2003). Los Análisis de Ciclo de Vida referentes al ciclo integral del agua, en cambio, no están tan extendidos, aunque poco a poco se van publicando más estudios sobre el tema. La mayoría de estos documentos se centran en fases muy concretas del ciclo, tales como plantas de tratamiento o métodos de abastecimiento. Dentro de los estudios de diferentes métodos de abastecimiento de agua encontramos, los artículos “Environmental life cycle assessment of water supply in South Africa: The Rosslyn industrial area as a case study” (Landu Landu and Alan C Brent, 2006) y “Life Cycle Energy Assessment of Alternative Water Supply Systems” (Jennifer Stokes and Arpad Horvath, 2005). En el primero se analiza el abastecimiento de agua potable para su uso industrial, incluyendo captación, bombeo, uso, así como generación eléctrica y tratamiento de desechos. Los resultados más relevantes son que los aspectos que mayor huella generan es la extracción de agua del río y el consumo eléctrico (hecho muy común en la mayoría de ACVs ya que la generación eléctrica supone un gran impacto). Existen varias limitaciones en este estudio, las más relevantes son que la recogida de datos es complicada debido a la confidencialidad de las empresas, y por lo tanto, realizar la extrapolación a otros lugares no sería demasiado preciso. El trabajo de Jennifer Stokes and Arpad Horvath compara, en dos regiones de California, los impactos del abastecimiento urbano por desalación, importación o reciclaje. Las conclusiones a las que se llegan con este análisis son que el uso de agua reciclada debería fomentarse en contra de la desalación, pero debido a la dificultad de conseguir grandes cantidades de agua mediante ese método, propone un futuro análisis que estudiaría los efectos de utilizar agua reciclada para inodoros, riego y usos similares. Por otro lado, existen varios artículos que estudian o comparan métodos de tratamiento del agua, como “LCA of Drinking and Wastewater Treatment Systems of Bologna City: Final Results” (Mario Tarantini, Federica Ferri, 2001), que analiza el ciclo urbano del agua en la ciudad de Bolonia, centrándose en las plantas de tratamiento. Los resultados demuestran que la producción eléctrica para bombeo y la descarga del efluente tratado son los mayores responsables de los impactos. En cambio, los productos químicos Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 utilizados en los procesos de tratamiento y el transporte son muy poco importantes comparados con los anteriores. “Comparative environmental LCA on water treatment plants” (Christian Bouchard, Alexandre Bonton, Stéphane Jedrzejak Benoît Barbeau, 2009) compara el proceso convencional de tratamiento del agua con el método del nanofiltrado. Los datos obtenidos afirman que el proceso de nanofiltrado, donde el mayor impacto se produce en el consumo eléctrico, es mucho más amigable que el convencional, donde son los químicos los generadores de la huella medioambiental. Un aspecto reseñable, y que se repite en la mayoría de estudios, es que la operación genera mucho más impacto que la construcción o el desmantelamiento. “Enviromental impact of using different energy sources for family house heating” (Marcin Bukowski, Henryk Manteuffel Szoege, 2010) trata sobre nueve tipos diferentes de fuentes de energía para la generación de calor en viviendas. Las conclusiones más significativas son que, la generación de calor mediante combustión de carbón es la más dañina, mientras que la combustión de madera y el uso de bomba de calor son los métodos que dejan menos huella. El mayor inconveniente de todos los artículos revisados reside en que, a pesar de ser estudios muy exactos, son de procesos específicos del ciclo integral del agua, y ninguno entra en las fases de uso. Sin embargo, no son incompatibles, sino todo lo contrario, mediante la realización de diferentes Análisis de Ciclo de Vida de todas las etapas del ciclo integral del agua, su posterior estudio y puesta en común, se puede conseguir una imagen mucho más precisa que si se intenta realizar el estudio completo. 3.1. Ciclo integral del agua en Zaragoza Dentro del ámbito más concreto del ciclo integral del agua en Zaragoza existen diversos trabajos y proyectos muy interesantes. Uno de ellos es “Proyecto Zaragoza Ciudad Ahorradora de Agua” llevado a cabo por la Fundación Ecología y Desarrollo y el Ayuntamiento de Zaragoza. Con este trabajo se busca, a través de la aplicación de buenas prácticas en el uso del agua, conseguir un ahorro en el consumo de agua urbana en Zaragoza. El proyecto se ha coordinado a través de 5 etapas: • Pequeños pasos, grandes soluciones: dirigido a profesionales vinculados al consumo de agua. • 50 buenas prácticas: dirigido a grandes consumidores de agua. • Escuela para el uso eficiente del agua: extiende los modelos de actuación en la fase 2. • 100,000 compromisos con Zaragoza: certifica 100,000 compromisos ciudadanos destinados a un uso más correcto del agua. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 4.2.1. Metodología del ACV 4.2.1.1. Definición y alcance del estudio Esta fase del proceso de ACV es la que define el propósito y el método de estudio del análisis. En esta fase deben ser determinados los siguientes aspectos: 1. Definir del objeto de estudio. 2. Determinar que tipo de información es necesaria. 3. Determinar el grado de especificación requerida. 4. Determinar cómo deben ser organizados los datos y cómo deben mostrarse los resultados. 5. Definir el alcance del estudio. 6. Determinar las normas básicas para la realización del trabajo. Esta etapa determina el tiempo y los recursos necesarios, así como, guía el proceso en conjunto para asegurar que los resultados obtenidos sean consecuentes. Todas las decisiones tomadas en este punto afectarán a cómo el estudio es guiado o la importancia de los resultados finales. 1. Definir el objeto de estudio. El estudio ACV puede tener muy diversas aplicaciones, entre otras: • Valorar la contribución relativa de procesos separados. • Apoyar la certificación de productos. • Proporcionar información para toma de decisiones. • Guiar el desarrollo de productos y procesos. 2. Determinar que tipo de información es necesaria. Los estudios ACV pueden ayudar a responder importantes cuestiones. Se deben identificar esas cuestiones que ayudaran a definir los parámetros de estudio. Una vez establecidas las cuestiones a responder, se necesita determinar que información es necesaria para contestar a esas preguntas. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17 3. Determinar el grado de especificación requerida. En algunos casos el nivel de especificación es obvio, en otros, en cambio, pueden existir gran cantidad de opciones, desde un estudio muy genérico, hasta uno centrado en un producto en concreto. Normalmente, si el ACV se realiza para organizaciones de manera interna, el estudio es mucho más específico, ya que se cuenta con toda la información necesaria, que si se realiza para un propósito público. 4. Determinar cómo deben ser organizados los datos y cómo deben mostrarse los resultados. Una manera de organizar la información es con la unidad funcional, que describe apropiadamente la función del producto o proceso estudiado. Cuanto más cuidadosa sea la decisión de esa unidad funcional, se obtendrán mejores resultados y más útiles. Este concepto es muy importante ya que permite la comparación de dos o más productos equivalentes, sabiendo que esta comparación es correcta al utilizar la misma unidad. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 5. Definir el alcance del estudio. Como ya se ha explicado, los estudios ACV incluyen cuatro etapas: obtención de materiales, producción, uso y mantenimiento, y reciclado/tratado de residuos. Se debe determinar si todas estas etapas deben incluirse en el estudio, o si se puede prescindir de alguna. Obtención de materiales. El ciclo de vida comienza con la extracción de materiales y energía de la tierra. El transporte de estos materiales desde el punto de extracción al de proceso también debe estar incluido. Diagrama de flujo para la obtención de materiales [2] Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 Producción. Durante esta etapa, los materiales se transforman en un producto, repartido, posteriormente, al cliente. Se diferencian tres procesos: • Procesado de materiales. • Fabricación del producto. • Empaquetado y distribución. Diagrama de flujo en la etapa de fabricación [6] Uso y mantenimiento. Esta etapa incluye el uso y mantenimiento por parte del cliente. Involucra todas las actividades asociadas al producto una vez que es distribuido, tales como consumos energéticos, desechos,… Diagrama de flujo en la fase de uso final [2] Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 Reciclado/Tratado de residuos. Incluye la energía necesaria y los desechos asociados a esta etapa. Dentro de la etapa de definir el alcance del estudio es muy importante imponer los límites de éste. Es necesario incluir todos los pasos que puedan afectar a la interpretación general para el que ha sido realizado. Normalmente, solo cuando una fase es exactamente la misma en proceso y materiales para todas las alternativas, ésta puede ser excluida. 6. Determinar las normas básicas para la realización del trabajo. Antes de proceder a la realización del inventario es necesario definir algunos procedimientos para el estudio. • Documentar suposiciones. • Asegurar la calidad mediante procedimientos que permitan que el estudio cumpla el objeto y alcance esperados. • Definir qué debe ser incluido en el informe final. 4.2.1.2. Análisis de inventario El inventario de un ACV es un proceso de cuantificación de la energía, materiales, emisiones, residuos y otros desechos del ciclo de vida de un producto o proceso [3] . Sin el inventario no existen bases para evaluar o comparar impactos ambientales o mejoras potenciales. El nivel de precisión y detalle en esta etapa es crucial para la consecución de unos resultados finales óptimos. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 Según la EPA existen cuatro pasos necesarios para realizar un buen análisis de inventario: 1. Desarrollar un diagrama de flujo del proceso a estudiar. Consiste en crear un mapa con todas las entradas (inputs) y salidas (outputs) del producto o proceso evaluado. Diagrama de flujo [8] Los límites de este diagrama ya estarán definidos en la etapa de definición y alcance del estudio. Para una correcta recolección de información es apropiado ver el diagrama como una serie de subsistemas. Definido éste como un paso individual o proceso que forma parte del sistema de producción estudiado. Algunos pasos pueden ser agrupados en un solo subsistema si existe una falta de información específica de esos pasos. 2. Desarrollar un plan de recolección de información. Los puntos más importantes en este paso son: • Definir la calidad de la información necesaria. • Identificar fuentes de información con la calidad requerida. • Desarrollar una hoja de trabajo para organizar la información. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 3. Recoger información. Esta etapa del proceso de inventario se simplifica mucho si se utiliza un software de ACV, ya que solo es necesario encontrar información de los inputs y outputs del sistema. 4. Evaluar y documentar los resultados del análisis de inventario. Cuando se presenta el informe final es importante describir la metodología usada en el análisis de inventario. El informe debe definir los sistemas analizados y los límites impuestos. Todas las suposiciones realizadas durante el inventario tienen que estar explicadas, así como las bases de comparación entre sistemas y el uso de ratios equivalentes. 4.2.1.3. Análisis de impactos En el análisis de los impactos de un ACV se evalúa los potenciales impactos para la salud humana y el medio ambiente. Debe abordar tanto los efectos ecológicos y en la salud humana, como el agotamiento de los recursos. Los resultados de esta fase muestran las diferencias en los impactos ambientales para cada opción. Los pasos principales para realizar el análisis de impactos de manera correcta son: 1. Selección y definición de categoría de impacto. Identificar categorías de impactos relevantes, como: calentamiento global, acidificación, toxicidad terrestre,… 2. Clasificación. Clasificar los resultados obtenidos en el análisis de inventario en las diferentes categorías de impacto (por ejemplo: dióxido de carbono con calentamiento global). Impact Category Scale Examples of LCI Data (i.e. classification) Common Possible Characterization Factor Description of Characterization Factor Global Warming Global Carbon Dioxide (CO 2 ) Nitrogen Dioxide (NO 2 ) Methane (CH 4 ) Chlorofluorocarbon s (CFCs) Hydrochlorofluoroc arbons (HCFCs) Methyl Bromide (CH 3 Br) Global Warming Potential Converts LCI data to carbon dioxide (CO 2 ) equivalents Note: global warming potentials can be 50, 100, or 500 year potentials. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 Stratospheric Ozone Depletion Global Chlorofluorocarbon s (CFCs) Hydrochlorofluoroc arbons (HCFCs) Halons Methyl Bromide (CH 3 Br) Ozone Depleting Potential Converts LCI data to trichlorofluorometh ane (CFC-11) equivalents. Acidification Regional Local Sulfur Oxides (SOx) Nitrogen Oxides (NOx) Hydrochloric Acid (HCL) Hydroflouric Acid (HF) Ammonia (NH 4 ) Acidification Potential Converts LCI data to hydrogen (H+) ion equivalents. Eutrophication Local Phosphate (PO 4 ) Nitrogen Oxide (NO) Nitrogen Dioxide (NO 2 ) Nitrates Ammonia (NH 4 ) Eutrophication Potential Converts LCI data to phosphate (PO 4 ) equivalents. Photochemical Smog Local Non-methane hydrocarbon (NMHC) Photochemical Oxident Creation Potential Converts LCI data to ethane (C 2 H 6 ) equivalents. Terrestrial Toxicity Local Toxic chemicals with a reported lethal concentration to rodents LC 50 Converts LC 50 data to equivalents; uses multi-media modeling, exposure pathways. Aquatic Toxicity Local Toxic chemicals with a reported lethal concentration to fish LC 50 Converts LC 50 data to equivalents; uses multi-media modeling, exposure pathways. Human Health Global Regional Local Total releases to air, water, and soil. LC 50 Converts LC 50 data to equivalents; uses multi-media modeling, exposure pathways. Resource Depletion Global Regional Local Quantity of minerals used Quantity of fossil fuels used Resource Depletion Potential Converts LCI data to a ratio of quantity of resource used versus quantity of resource left in reserve. Land Use Global Regional Local Quantity disposed of in a landfill or other land modifications Land Availability Converts mass of solid waste into volume using an estimated density. Water Use Regional Local Water used or consumed Water Shortage Potential Converts LCI data to a ratio of quantity of water used versus quantity of resource left in reserve. Categorías de impacto más usadas en los análisis de impacto [5] Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 3. Caracterización. Modelar los impactos del análisis de inventario dentro de las categorías de impacto usando factores de conversión con base científica. 4. Normalización. Expresar los impactos potenciales de manera que puedan ser comparados (por ejemplo: comparar el efecto del dióxido de carbono y el metano en el calentamiento global) 5. Agrupación. Ordenar o clasificar los indicadores. Una manera de ordenarlos sería la localización: local, regional o global. 6. Ponderación. Hacer hincapié en los impactos potenciales más importantes. 7. Evaluación de los resultados del análisis de impactos. Proporcionar un mejor entendimiento de la fiabilidad de los resultados de esta etapa. 4.2.1.4. Interpretación de resultados Es la última fase del proceso de ACV. La interpretación de resultados es un proceso sistemático que identifica, cuantifica, comprueba y evalúa la información obtenida del análisis de inventario y del análisis de impactos. ISO define los siguientes objetivos para la interpretación de los resultados de un ACV: 1. Analizar resultados, llegar a conclusiones, explicar limitaciones y dar recomendaciones basadas en las fases anteriores del ACV, así como informar de los resultados de una manera clara. 2. Proporcionar los resultados del ACV de manera entendible, completa y consistente, acorde con la definición y el alcance del estudio. Cuando se realizan los análisis de inventario e impactos es necesario realizar suposiciones y estimaciones, todas estas decisiones deben ser incluidas en los resultados finales. En algunos casos, si el ACV se utiliza para la toma de decisiones, puede no dejar claro si una alternativa es mejor a otra, debido a la incertidumbre de los resultados. Pero aún así sirve para dar una visión y un mejor entendimiento de los impactos asociados a los productos o procesos estudiados, donde ocurren (local, regional o global) y la importancia relativa en comparación con otras alternativas. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 La normal ISO 14043 establece los pasos para una correcta interpretación de los resultados. 1. Identificación de las cuestiones más relevantes en los análisis de inventario e impactos. 2. Evaluación que considere integridad, sensibilidad y pruebas de consistencia. 3. Conclusiones y recomendaciones. 4.2.2. Normas de referencia Los estándares que guían los estudios de ACV son los establecidos por la Organización Internacional para la Estandarización ISO. 4.2.2.1. ISO 14040 Gestión medioambiental, ACV, Principios y estructura (1997) [9] . Proporciona una visión clara de la práctica, aplicaciones y limitaciones del ACV para un amplio rango de usuarios potenciales, incluidos aquellos con conocimientos limitados en el campo [10] . 4.2.2.2. ISO 14041 Gestión medioambiental, ACV, Definición del objetivo y alcance y el análisis del inventario del ciclo de vida (1998). Este documento pretende proporcionar directrices y requisitos para la preparación, desarrollo y revisión crítica del análisis de inventario. 4.2.2.3. ISO 14042 Gestión medioambiental, ACV, Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida; Environmental management LCA-LCIA/Life Cycle Impact Assessment (2000). Expone las reglas para una correcta realización de la fase de análisis de impactos. 4.2.2.4. ISO 14043 Gestión medioambiental, ACV, Interpretación del ciclo de vida. Environmental management, LCA-LCI (2000). En este documento se sientan las bases para la interpretación de los resultados del ACV en relación a la fase de objeto del estudio, incluyendo el alcance de éste, así como el origen y calidad de la información recopilada. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 • Uso del terreno: daño resultante de la conversión u ocupación de terreno. El daño está expresado en PAF*m2*year/kg emisión. • Minerales: excedente de energía por kg de mineral, como resultado de la disminución de éstos. • Combustibles fósiles: excedente de energía por MJ, kg o m 3 extraído de combustible fósil, como resultado del descenso en la calidad de los recursos [16] . Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 5. Ciclo integral del agua 5.1. Ciclo hidrológico natural del agua El ciclo del agua describe la presencia y el movimiento del agua en la Tierra y sobre ella [13] . Este movimiento es, principalmente, producido por la energía del sol, así como las fuerzas de gravedad y rotación de la Tierra. La interacción del ser humano con este ciclo, modificándolo, crea lo que se conoce como ciclo integral del agua. Ciclo del agua [12] 5.2. Ciclo integral del agua El ciclo integral del agua engloba todas las actividades relacionadas con el agua que hacen posible su uso por las personas. Comprende desde la captación y potabilización, hasta su depuración, reciclaje y retorno al medio natural. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 34 5.2.1. Etapas del ciclo integral del agua • Captación: es el proceso de obtención del agua de la fuente natural. Las fuentes naturales más habituales son las aguas subterráneas (pozos) y las aguas superficiales (ríos y lagos). • Potabilización: por el cual el agua es sometida a procesos físico-químicos y a la cloración para que pueda ser consumida con total garantía sanitaria. Esto es debido a que el agua captada que se transporta hasta la planta de tratamiento es de composición muy variable, especialmente la que proviene de fuentes superficiales, a menudo afectadas por actividades industriales, agrícolas y ganaderas. En algunos lugares el agua es obtenida del proceso de desalación del agua del mar. La desalinización es un proceso que permite separar la mayor parte de las sales presentes en el agua de mar, para producir agua dulce apta para el consumo humano. • Transporte: una vez tratada y apta para el consumo humano, el agua ha de ser distribuida al usuario final. Este proceso incluye la elevación del agua hasta los depósitos de almacenamiento y la distribución hasta cada punto de suministro a través de una red de tuberías que conducen el agua hasta los núcleos urbanos. • Distribución: etapa final del agua en su recorrido por la red de tuberías hasta llegar a cada usuario. Aunque el control de calidad del agua es una constante en todas las etapas, en esta fase cobra mayor relevancia por tratarse del último punto de control de sus características sanitarias y organolépticas antes de ser consumida. El agua distribuida puede tener diferentes usos: domésticos, industriales, comerciales, sistemas contraincendios, riego y baldeo, turísticos, deportivos, etc. • Alcantarillado: una vez utilizada, el agua residual va a parar a la red de alcantarillado, que facilita la recogida de las aguas residuales y pluviales, y las conduce hasta las estaciones depuradoras. • Depuración: las aguas residuales son sometidas a un proceso de depuración para reducir la carga contaminante del agua utilizada. Es el paso previo para poder retornarla al medio natural con los mínimos riesgos ambientales, o para destinarla a otros usos secundarios. • Reciclaje: este paso permite dar al agua usada usos secundarios, como el riego de jardines, de vías públicas o de fuentes ornamentales. Estos usos no necesitan de la calidad del agua potable y nos permiten reservarla para el consumo humano. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 35 • Retorno: El agua depurada que no se utiliza se retorna al río o al mar mediante conducciones especiales o emisarios submarinos, tratando de alterar lo mínimo posible los sistemas naturales [14] . Fases del ciclo integral del agua [15] Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 36 5.2.2. Ciclo integral del agua en Zaragoza 5.2.2.1 Fases 5.2.2.1. Captación Existen tres fuentes principales que realizan el abastecimiento de agua a la ciudad de Zaragoza. En primer lugar, el pantano de Yesa que recoge el agua de los Pirineos. Es principal suministrador de agua (en 2010, 40.6 hm 3 ). Situado en el noroeste de la provincia de Zaragoza, el agua llega hasta la capital mediante una tubería de 150 km y el pantano de La Loteta [23] . Por otro lado está el Canal Imperial, que conduce agua del propio río Ebro durante una distancia de unos 150 km (desde Tudela hasta El Burga de Ebro) [22] . Supuso en 2010 unos 21.6 hm 3 . En último lugar, y el que menor aportación supone, es el bombeo directo desde el río Ebro. Esto se debe a que esta fuente de agua solo se utiliza en casos en los que no es posible conseguir el agua necesaria del Canal Imperial, debido a operaciones de limpieza y mantenimiento de éste. En 2010, sólo 1.1 hm 3 fueron captados de esta forma. 5.2.2.2. Potabilización Las tres fuentes de captación anteriormente explicadas son transportadas hasta la planta potabilizadora de agua de Casablanca, situada en el barrio de Casablanca. El proceso que se sigue en la planta de Casablanca es el siguiente: • Desbaste: se eliminan sólidos, mediante filtrado por rejas. • Precloración y coagulación: se añade, en una primera etapa, clorar para oxidar la materia orgánica. A su vez, se agrega sulfato de alúmina como agente coagulante. • Carbón activo: para mejorar la calidad del agua se añade carbón activo en polvo. • Floculación y decantación: con el proceso floculación se aglutinan floculantes para, posteriormente, realizar su decantación. • Filtración sobre arena: el agua se filtra y se separan los sólidos en suspensión. • Bombeo a depósitos: se eleva el agua hasta una altura máxima de 8.5 metros mediante los grupos motobomba. • Desinfección final: se realiza con el método de cloración, y se eliminan los microorganismos existentes aún en el agua. • Estaciones de recloración: al pasar el tiempo, el cloro va desapareciendo, para ello se dispone de 10 estaciones que reponen el cloro perdido [24] . Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 37 5.2.2.3. Transporte y distribución Una vez realizado el proceso de potabilización, y el agua es apta para el consumo humano, se inyecta en la red de distribución, transportándola tanto al núcleo urbano de la ciudad de Zaragoza, como a zonas industriales. 5.2.2.4. Usos Los usos más relevantes a los que se dedica el agua en Zaragoza son (los consumos de industria y parques y jardines son estimados): • Uso urbano: es el objeto de estudio de este proyecto y será desarrollado más adelante. Es el más significativo de los tres. Incluye uso doméstico y comercial. • Uso industrial: en 2010 supuso un consumo de 16.5 hm 3 . Aglutina el agua utilizada por todas las industrias en la zona de Zaragoza y alrededores (polígonos industriales, etc.) • Uso en parques y jardines: en 2010 se consumieron 3.96 hm 3[32] en esta etapa. Incluye captación de agua del freático, del Canal Imperial y de la red de agua potable. 5.2.2.5. Depuración Después de los distintos usos, el agua se recolecta sin necesidad de bombeo y se redirige hacia las dos estaciones depuradoras de agua de Zaragoza. Estación depuradora de aguas residuales de La Almozara Situada cercana al barrio del mismo nombre en Zaragoza. Está dimensionada para dar servicio a una población equivalente de unos 100.000 habitantes. En el año 2010 trató 11 hm 3 . Con los fangos generados, la planta de La Almozara genera biogás usado para generación eléctrica en un motor de combustión interna de 287 kW, que supone el 70% de las necesidades eléctricas de la planta [25] . Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38 Las etapas del tratamiento del agua son: • Separación de sólidos gruesos: a través de una doble reja. • Elevación del agua: para que fluya por gravedad a lo largo de su tratamiento. • Pretratamiento: mediante una etapa de desbaste y otra de desarenado y desengrasado. • Decantación primaria: donde los sólidos se sedimentan por gravedad. • Tratamiento biológico: transformación de la materia orgánica disuelta en el agua a través de fangos activos. • Recirculación de fangos: los fangos se remueven para permitir que el proceso anterior se realice satisfactoriamente. • Decantación secundaria: similar a la decantación primaria, pero eliminando fangos. • Desinfección: una vez depurada, se añade cloro. El proceso de tratamiento de los fangos es: • Espesamiento: por gravedad. Se eliminan olores con carbón activo. • Bombeo y acondicionamiento del fango: se envían los fangos al digestor primario y se acondicionan con cloruro férrico para evitar el sulfuro de hidrogeno en el biogás obtenido. • Tamizado de fangos: se eliminan productos que entorpecen el proceso de digestión anaerobia mediante dos rejillas. • Digestión primaria: una primera digestión anaerobia en un digestor calorifugado. • Digestión secundaria: apura el proceso de digestión y almacena los fangos para el secado. • Deshidratación: se secan los fangos para su posterior uso en aplicación agrícolas. Depuradora de aguas residuales de La Cartuja Situada en el pueblo de La Cartuja, muy cercano a la ciudad de Zaragoza. Esta planta da servicio a una población equivalente de 1.000.000 de habitantes. Los fangos generados en el proceso de depurado siguen un tratamiento de secado y posterior combustión. En 2010 esta planta trató 55,7 hm 3 . Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 39 Las distintas etapas seguidas en el tratamiento del agua son: • Predesbaste. • Elevación de agua: hasta una altura de 10 metros. • Desbaste. • Desarenado y desengrasado. • Sistema de acondicionamiento de residuos. • Decantación primaria. • Tratamiento biológico: mediante un sistema de difusión del aire por burbuja gruesa. • Recirculación de fangos. • Decantación secundaria. • Cloración: se desinfecta el flujo mediante cloro gas y se elimina el fósforo por adición de cloruro férrico. Los elementos de la línea de fangos son: • Espesamiento. • Almacenamiento de fangos. • Deshidratación: mediante decantadoras centrifugas. • Secado: parte de los fangos se secan mediante el vapor del horno. • Incineración: quema de los fangos en dos hornos de lecho fluido. • Depuración: limpieza de los gases de escape de los hornos [26] . Ciclo integral y balance hídrico de 2010 en Zaragoza [21] En el esquema superior se presenta el balance hídrico de Zaragoza en el año 2010 con la sucesión de todas las etapas del ciclo integral anteriormente explicadas, así como la cantidad de agua correspondiente a cada una de ellas. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 40 5.2.2.2. Uso urbano del agua en Zaragoza De todos los usos del agua en la ciudad de Zaragoza, el uso urbano, entendido como el conjunto de uso doméstico y comercial, es el más representativo. Atendiendo al balance hídrico del 2010, se observa que supone más del 65% del agua consumida, muy por delante del uso industrial (~30%) o el dirigido a parques y jardines (~4%). Gracias a la colaboración del Ayuntamiento de Zaragoza al proporcionar la información relacionada con los consumos de agua (Anexo 1) es posible comprender un poco mejor las actividades que engloba el uso urbano. La separación más sencilla consiste en dividir el consumo total en uso doméstico (viviendas) y uso comercial (restauración, hoteles, comercios, oficinas,…). Existen muchos más uso, pero son poco representativos en comparación con los anteriores, tales como los dedicados a obras, incendios, hospitales o recogida de basuras entre otros. Uso doméstico Con los datos obtenidos del Ayuntamiento de Zaragoza se sabe que el consumo dedicado a fines domésticos, en el año 2011, estuvo situado por debajo de los 22 hm 3 . Dentro del uso doméstico cabe destacar que la vivienda habitada en la ciudad de Zaragoza ha pasado, en 10 años, de aproximadamente 225,000 (Datos INE) a 322,000 (Atlas Zaragoza), un aumento de casi 100,000 hogares. Lo mismo ha ocurrido con la población de la capital aragonesa. Se ha pasado de 613,433 habitantes en el año 2000, a que, en 2011, se haya tenido que dar suministro de agua potable, a una población total de 698,186 personas. Evolución de la población en la ciudad de Zaragoza 560000 580000 600000 620000 640000 660000 680000 700000 720000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Año Nº habitantes Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41 A pesar del aumento de población que debe ser abastecida, los estudios del Ayuntamiento de Zaragoza, muestran que, gracias a las campañas de concienciación, el consumo de agua es mucho más eficiente con el paso de los años. EVOLUCIÓN DEL CONSUMO MEDIO DE ZARAGOZA EN USOS DOMÉSTICOS POR HABITANTE Y DÍA 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 M³/HABITANTE/DÍA En 11 años se ha producido una reducción del consumo medio por habitante y día de, aproximadamente, un 25%, pasando de 136 a 101 litros / habitante y día. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 48 En los útiles de baño, consultando catálogos, estos son los pesos utilizados: • Inodoro (loza): 22.5 kg • Lavabo (loza): 7 kg • Bidé (loza): 17 kg • Bañera (chapa): 90 kg • Ducha (loza): 25 kg • Grifos (acero y latón): 2.5 kg Uso doméstico Según los datos del estudio “El uso del agua en los hogares de la ciudad de Zaragoza. Encuesta ACTUR” (Ramón Barberán Ortí y Manuel J. Salvador Figueras), todas las viviendas cuentan con lavadora, y el 72% cuenta con lavavajillas. Se ha considerado que, de media, las viviendas cuentan con 2 inodoros, 2 lavabos, 1.3 bidés, 1.5 duchas, 1.3 bañeras y 4 grifos, repartidos entre acero y latón a partes iguales. Caldera individual 7518346,5 714663,9 1629356,5 11909043,1 7598825,9 633235,5 17123057,3 16892054,9 721882,7 276369,3 Latón Acero Fibra vidrio Loza Chapa Polipropileno Aluminio Viviendas caldera indivivual < 2001 Hierro fundido Acero galvanizado Cobre 2465376,2 308172,0 392094,4 5135328,8 3318916,5 273059,1 7383677,2 7284066,1 311284,9 62200,4 40805,0 119173,9 Latón Fibra vidrio PVC Hierro fundido Acero galvanizado Cobre Acero Multicapa Polipropileno Aluminio Loza Chapa Viviendas caldera indivivual > 2001 Termo eléctrico 600345,2 1713268,2 540712,5 192502,1 3969681,0 2532942,0 211078,5 5707685,8 5630685,0 240627,6 92123,1 Acero Polipropileno Aluminio Loza Viviendas termo < 2001 Acero inoxidable Hierro fundido Cobre Espuma poliuretano Chapa Latón Fibra vidrio 738782,8 129660,5 83009,3 1711776,3 1106305,5 91019,7 2461225,7 2428022,0 103761,6 20733,5 13601,7 39724,6 Latón PVC Multicapa Fibra vidrio Chapa Acero Polipropileno Aluminio Loza Viviendas termo > 2001 Acero inoxidable Cobre Espuma poliuretano Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 49 Caldera comunitaria de gas 923192,2 75670,3 282947,4 2101595,8 1340969,3 111747,4 3021716,0 2980950,9 127391,1 48771,1Fibra vidrio Acero galvanizado Cobre Acero Polipropileno Aluminio Loza Chapa Latón Viviendas caldera comunitaria gas < 2001 Hierro fundido 261039,8 32630,0 67215,6 906234,5 585691,2 48186,9 1303001,9 1285423,4 54932,6 10976,5 7200,9 21030,7 Latón Fibra vidrio PVC Multicapa Cobre Acero Polipropileno Aluminio Loza Chapa Viviendas caldera comunitaria gas > 2001 Hierro fundido Acero galvanizado Caldera comunitaria de gasoil 307730,7 25223,4 94315,8 700531,9 446989,8 37249,1 1007238,7 993650,3 42463,7 16257,0 Polipropileno Fibra vidrio Hierro fundido Acero galvanizado Cobre Acero Latón Aluminio Loza Chapa Viviendas caldera comunitaria gasoil < 2001 87013,3 10876,7 22405,2 302078,2 195230,4 16062,3 434334,0 428474,5 18310,9 3658,8 2400,3 7010,2 Loza Fibra vidrio Chapa Latón PVC Multicapa Hierro fundido Acero galvanizado Cobre Acero Aluminio Viviendas caldera comunitaria gasoil > 2001 Polipropileno Uso comercial Restauración y hoteles Consultando las asociaciones HORECA y Asociación de Cafes y Bares Zaragoza, se ha llegado a la conclusión de que existen, aproximadamente, 1920 locales “grandes” (superan los 1000 m 3 /año) y 1280 locales “pequeños”. Para los locales grandes se ha supuesto una distancia media de 85 metros de tuberías (hierro/cobre), 2.5 calderas individuales, 4 lavavajillas domésticos, 8 inodoros, 4 lavabos y 8 grifos. En los locales pequeños, las conducciones ascienden a 40 metros de media (hierro/cobre), y se han utilizado para realizar los cálculos, 1 caldera individual, 2 lavavajillas domésticos, 4 inodoros, 2 lavabos y 3 grifos. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 50 En lo referente a los hoteles, sabiendo el número total de habitaciones (4922) se ha supuesto una media de 30 metros por habitación. A su vez, los valores medios por habitación han sido: 1 inodoro, 1 bidé, 1 lavabo, 1 bañera y 2 grifos. Como elementos comunes en los hoteles se han considerado 2 calderas comunitarias, 5 lavadoras y 5 lavavajillas. Hierro fundido 378623,1 Acero galvanizado 33244,2 Cobre 45046,5 Acero 516693,5 Polipropileno 329562,0 Aluminio 27463,5 Loza 761353,0 Latón 31505,0 Chapa 442980,0 Fibra vidrio 17289,2 Restauración y hoteles Oficinas Según el INE, existen en Zaragoza un total de 8587 locales dedicados a oficinas. Con los datos del Atlas de Zaragoza, que calcula una superficie útil de 900000 m 2 , se ha supuesto una distancia media de conducciones de 55 metros. Al ser datos del 2001, se han considerado tuberías de hierro y cobre. En el apartado de equipamiento, se ha supuesto que cada local cuenta con: 1 termo eléctrico, 4 inodoros, 4 lavabos y 5 grifos. Hierro fundido 148682,0 Acero inoxidable 344005,2 Espuma poliuretano 43000,7 Cobre 63353,8 Acero 54293,8 Loza 1025066,0 Latón 54293,8 Fibra vidrio 22815,3 Oficinas Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 51 Comercios y centros comerciales El ámbito de los comercios y centros comerciales es del que menos datos se han podido conseguir. Según el INE, en 2001, existían 12484 locales comerciales. Para ellos se han supuesto: 40 metros de tuberías (hierro/cobre), 1 termo eléctrico, 2 inodoros, 2 lavabos y 2 grifos. En los centros comerciales se ha utilizado un valor medio de 2000 metros de tuberías, teniendo en cuenta la distinción entre nuevos y antiguos. Así mismo, se han considerado 2.5 calderas comunitarias, 42 inodoros, 42 lavabos y 42 grifos. Hierro fundido 126942,5 Acero galvanizado 891,0 Cobre 52977,7 Acero 31735,0 Loza 748946,0 Latón 31735,0 Polipropileno 76,1 Multicapa 76,1 PVC 112,2 Fibra vidrio 18600,4 Espuma poliuretano 49936,0 Acero inoxidable 444430,4 Comercios 6.2.2. Operación Dentro de la fase de operación se han tenido en cuenta el consumo eléctrico (tanto de termo como de electrodomésticos), el de combustibles fósiles (gas natural y diésel) para la generación de ACS, así como el de detergentes y jabones. Hay que tener en cuenta que estos valores varían según el estudio o comparativa que se realice. Uso doméstico Para este uso se ha supuesto que el porcentaje de agua que se utiliza como ACS es del 21.83%, así mismo, el dedicado a lavadora es un 6%, y un 2% para el lavavajillas [35] . Caldera individual Para la caldera de individual se ha utilizado un rendimiento del 90% con una variación de temperatura de 40 grados. Consumo específico de gas (kWh/m 3 ) = 11,29 Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 52 Termo eléctrico En el caso del termo, el rendimiento es del 80% (ya que el efecto Joule no es tan efectivo) y una variación de temperatura de 50 grados, para compensar ese bajo rendimiento. Consumo eléctrico específico (kWh/m 3 ) = 15,88 Caldera comunitaria de gas Para los dos tipos de calderas comunitarias se han supuesto los mismos valores, un rendimiento del 95%, con una variación de 50 grados (es mayor que en la individual porque se han considerado las pérdidas debido a la conducción). Consumo específico de gas (kWh/m 3 ) = 13,37 Caldera comunitaria de diésel Consumo específico de diésel (kWh/m 3 ) = 13,37 Lavadora El consumo eléctrico se ha calculado tomando un valor medio de 100 litros/lavado y 1.02 kWh/lavado. Consumo eléctrico específico (kWh/m 3 ) = 0,66 Para el consumo de detergente se ha supuesto 35 gr/lavado. Consumo de detergente específico (kg/m 3 ) = 0,02 Lavavajillas En el caso del lavavajillas, los consumos son 35 litros/lavado, 1.05 kWh/lavado y 21 gr/lavado. Consumo eléctrico específico (kWh/m 3 ) = 0,54 Consumo de detergente específico (kg/m 3 ) = 0,01 Jabón Para el jabón, se ha calculado un consumo de 0,207 kg/mes. Consumo de jabón específico (kg/m 3 ) = 0,03 Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 53 Uso comercial Restauración y hoteles En restauración el porcentaje de agua dedicada a ACS supuesto es del 30%, para los hoteles, el 40%. Consumo específico de gas restauración (kWh/m 3 ) = 18,38 Consumo específico de gas hoteles (kWh/m 3 ) = 24,50 El consumo de agua que pasa por los electrodomésticos industriales se ha considerado que es un 25%. Consumo eléctrico específico por electrodomésticos (kWh/m 3 ) = 7,50 Consumo de detergente específico (kg/m 3 ) = 0,15 Oficinas En los sectores de oficinas y comercios, solo el 5% del agua se dedica a generación de ACS. Consumo eléctrico específico por termo (kWh/m 3 ) = 3,64 Comercios y centros comerciales Consumo eléctrico específico por termo (kWh/m 3 ) = 3,64 6.3. Análisis de impactos Para conseguir una mejor visión y contrastar los datos de impacto obtenidos, se ha decido utilizar tres métodos diferentes de cálculo. 6.3.1. IPCC 2007 Es un método muy interesante ya que reduce todo el Análisis de Ciclo de Vida a una única categoría de impacto, el cambio climático (kg de CO 2 equivalente). Las etapas de Clasificación y Caracterización han sido realizadas mediante el software SimaPro 7.2. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 54 6.3.2. ReCiPe Es el método de cálculo más actualizado, por lo tanto, su base de datos es la que menores incertidumbres presenta. El ReCiPe utilizado ha sido el Midpoints H/E. A diferencia de los demás métodos utilizados, éste va dedicado a audiencias con ciertos conocimientos de la metodología del Análisis de Ciclo de Vida, así como de las diferentes categorías de impacto. El programa utilizado en este proyecto (SimaPro 7.2) incluye la fase de Caracterización y de Normalización. En esta última, las distintas categorías de impacto se han ponderado por sus factores correspondientes para hallar el impacto final del estudio. 6.3.3. Eco-indicador 99 Este método de cálculo estudia los daños causados tanto a la salud humana, como al ecosistema y a los recursos. • Daños a la salud humana (DALY): Cancerígenos, orgánicos respirados, inorgánicos respirados, cambio climático, radiación y capa de ozono. • Daños al ecosistema (PDF*m 2 *año): Ecotoxicidad, acidificaron/eutrofización. • Daños a los recursos (MJ): Minerales y combustibles fósiles. Permite ponderar todas las categorías de impacto de las fases de Caracterización y Normalización en una única puntuación, haciendo las comparaciones de diferentes fases mucho más sencillas. 6.4. Interpretación de resultados 6.4.1. Comparativa Montaje + operación / Proceso tipo Con esta comparativa se ha querido comprobar que los datos obtenidos y las suposiciones hechas en la fase de Análisis de inventario fueron correctos. Para ello, se ha enfrentado el montaje (materiales) y la operación (consumo energético) de la caldera supuesta con el proceso tipo (Heat, at boiler), que incluye también tanto materiales como consumo de gas, de la base de datos de SimaPro. El estudio se realizó con los métodos IPCC 2007 y Eco-indicador 99, para poder comparar los resultados y asegurar la veracidad de éstos. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 55 Eco 99. Gráfico puntuación única. Comparativa Montaje + operación / Proceso tipo La columna de la izquierda representa el conjunto de datos obtenidos en la fase de Análisis de inventario, la de la derecha referencia al proceso tipo de la base de datos. Como se puede observar no solo la diferencia de puntuación es mínima (~7 mPt), sino que la distribución de los impactos es muy similar. En esta primera comparativa se observa lo que va a ser la tendencia en el resto de los estudios, el consumo de combustibles fósiles es, con mucha diferencia, el aspecto que mayor impacto genera. Esto se debe, en gran medida, al agotamiento de dichos combustibles (en este caso gas natural) en la fase de operación. Cabe destacar la importancia relativa de las categorías de Climate change y de Resp. inorganics. Es consecuencia del proceso de combustión del gas natural, ya que se produce CO 2 , NO x ,… Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 56 IPCC 2007. Comparativa Montaje + operación / Proceso tipo Al igual que con Eco 99, el proceso tipo de la base de datos genera prácticamente el mismo impacto (kg de CO 2 equivalente) que el montaje y la operación supuestos. La diferencia en este caso es de menos del 5%. 6.4.2. Comparativa Tecnologías ACS Este estudio se ha realizado para comprender que métodos generan mayor impacto en la generación de ACS. La unidad funcional en este caso es 1m 3 por cada tecnología (caldera individual de gas, termo eléctrico, caldera comunitaria de gas y caldera comunitaria de diésel). Al entrar en juego el consumo eléctrico, se tuvo que modificar el mix energético español de la base de datos, ya que estaba obsoleto (Anexo 2). Utilizando el mix energético de 2011, los datos obtenidos han sido los siguientes. Categoría de impacto Unidad Caldera individual Termo eléctrico Caldera com. gas Caldera com. gasoil Total Pt 0,330 0,506 0,355 0,613 Carcinogens Pt 0,009 0,018 0,008 0,009 Resp. organics Pt 0,000 0,000 0,000 0,000 Resp. inorganics Pt 0,053 0,174 0,053 0,084 Climate change Pt 0,023 0,038 0,024 0,033 Radiation Pt 0,000 0,001 0,000 0,000 Ozone layer Pt 0,000 0,000 0,000 0,000 Ecotoxicity Pt 0,009 0,032 0,009 0,011 Acidification/ Eutrophication Pt 0,003 0,012 0,003 0,005 Land use Pt 0,025 0,027 0,025 0,030 Minerals Pt 0,007 0,022 0,007 0,008 Fossil fuels Pt 0,201 0,180 0,226 0,433 Eco 99. Tabla puntuación única. Comparativa Tecnologías ACS Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 57 La tecnología que más impacto genera es el de caldera comunitaria de gasoil. Esto es consecuencia, sobretodo, del uso de diésel en la generación de ACS. Como se ha dicho anteriormente, la operación es siempre el aspecto que más huella deja. De ahí que la categoría Fossil fuels sea la que más contribuya. Dentro de eso, el diésel marca una gran diferencia al considerarse un combustible “sucio”. Eco 99. Gráfico puntuación única. Comparativa Tecnologías ACS Para poner de manifiesto la importancia de actualizar el mix energético, se realizó el mismo estudio con el predeterminado de la base de datos. Eco 99. Gráfico puntuación única. Comparativa Tecnologías ACS (mix ES antiguo) Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 64 En la fase de Caracterización de ReCiPe se observan ciertos aspectos relevantes de esta comparativa que se extienden a los análisis realizados con el resto de métodos de cálculo. ReCiPe. Gráfico caracterización. Comparativa Doméstico / Comercial En primer lugar, se observa que el uso en restauración y hoteles despunta en todas las categorías disponibles. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 65 Por otro lado, un hecho relevante es la gran contribución de comercios y centros comerciales a la categoría de Metal depletion. Se debe a la gran infraestructura (conducciones sobretodo) que, normalmente, disponen los centros comerciales en función a su consumo relativo de agua.. Para contrastar mejor estos resultados, se muestran a continuación los resultados obtenidos con el método Eco 99. Categoría de impacto Unidad Doméstico Restauración y hoteles Comercio y centro comercial Oficinas Total Pt 0,455 0,646 0,131 0,103 Carcinogens Pt 0,008 0,008 0,005 0,004 Resp. organics Pt 0,000 0,000 0,000 0,000 Resp. inorganics Pt 0,067 0,088 0,047 0,038 Climate change Pt 0,026 0,050 0,009 0,008 Radiation Pt 0,000 0,000 0,000 0,000 Ozone layer Pt 0,000 0,000 0,000 0,000 Ecotoxicity Pt 0,010 0,009 0,014 0,008 Acidification/ Eutrophication Pt 0,005 0,007 0,003 0,003 Land use Pt 0,026 0,073 0,001 0,001 Minerals Pt 0,007 0,005 0,012 0,006 Fossil fuels Pt 0,306 0,407 0,040 0,036 Eco 99. Tabla puntuación única. Comparativa Doméstico / Comercial Ocurre lo mismo que en el caso anterior, el uso en restauración y hoteles es superior al resto, seguido por el doméstico. La mayor contribución a la puntuación total es la categoría de impacto Fossil fuels. Tanto oficinas como comercios y centros comerciales son muy poco representativos. Hecho que se verá acentuado en el análisis del uso urbano total debido al poco consumo respecto a las otras categorías. En este caso, los comercios y centros comerciales también destacan en la categoría Minerals, equivalente a Metal depletion en ReCiPe. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 66 Por último, el análisis con IPCC 2007. IPCC 2007. Gráfico. Comparativa Doméstico / Comercial Como era de esperar, los resultados obtenidos siguen la misma tendencia que los estudios anteriores. La explicación a que el uso en restauración y hoteles sea tan elevado es por el gran consumo eléctrico que conlleva, y porque la mayor parte del agua consumida es utilizada en electrodomésticos de tamaño considerable (se han tenido en cuenta lavadoras y lavavajillas industriales). Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 67 6.4.5. Uso urbano En este análisis final se han juntado todos los usos urbanos, ponderados por sus consumos de agua según los datos del Ayuntamiento de Zaragoza (Anexo 1). Al ser el uso doméstico el más pesado de todos es entendible que éste sea el que mayor impacto genere. La unidad funcional es 1m 3 de agua para el total del uso urbano, repartido según la distribución de consumos. ReCiPe. Gráfico caracterización. Uso urbano Al haber tanta diferencia en los consumos de agua, el uso doméstico destaca en todas las categorías, muy por encima del resto de usos comerciales. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 68 Cabe destacar que, a pesar de la poca cantidad de agua en comercios y centros comerciales (~2% del total), sigue manteniendo una representación destacable en la categoría Metal depletion por las causas anteriormente citadas. Eco 99. Gráfico puntuación única. Uso urbano En el gráfico de puntuación única de Eco 99 se observa la mínima relevancia que tienen en el impacto total del uso urbano los dedicados a comercios y oficinas. Otro comentario derivado del gráfico es que, a pesar del alto consumo eléctrico en el uso de restauración y hoteles evidenciado en el análisis anterior, al ponderarlo por el agua dedicada a este tipo de negocios (~15% del total), su contribución se ve muy reducida. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 69 Categoría de impacto Unidad Total Doméstico Restauración y hoteles Comercio y centro comercial Oficinas IPCC GWP 100a kg CO2 eq 5,32 3,84 1,39 0,03 0,06 IPCC 2007. Tabla. Uso urbano Con el análisis mediante IPCC se puede afirmar que la huella generada por el uso urbano de agua en la ciudad de Zaragoza es de 5.3 kg CO 2 equivalente por metro cúbico de agua. 6.4.6. Estudio solar térmica Este estudio complementario analiza los cambios en el impacto del uso doméstico si el 70%, contribución solar mínima para la zona IV (Zaragoza), del consumo energético para ACS fuese obtenido mediante energía solar térmica. La única variación que se ha realizado es reducir el consumo de combustibles dedicado a ACS un 70%, y se ha añadido el proceso tipo de la base de datos de SimaPro de generación de calor mediante una instalación solar (Flat Plate Collector). Los resultados son muy clarificadores. Eco 99. Gráfico puntuación única. Estudio solar térmica Con la instalación de sistemas de energía solar térmica se produce una reducción total de más del 50% en el uso doméstico. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 70 Categoría de impacto Unidad Con solar Sin solar Total Pt 0,239 0,455 Carcinogens Pt 0,008 0,008 Resp. organics Pt 0,000 0,000 Resp. inorganics Pt 0,049 0,067 Climate change Pt 0,013 0,026 Radiation Pt 0,000 0,000 Ozone layer Pt 0,000 0,000 Ecotoxicity Pt 0,012 0,010 Acidification/ Eutrophication Pt 0,003 0,005 Land use Pt 0,025 0,026 Minerals Pt 0,011 0,007 Fossil fuels Pt 0,118 0,306 Eco 99. Tabla puntuación única. Estudio solar térmica La mayor parte proviene del consumo de combustible en la categoría Fossil fuels, ya que se reduce algo más de un 60%. Por otro lado, se observa un incremento considerable de la categoría de impacto Minerals debido a la instalación de estos sistemas (colectores, depósitos, conducciones, etc…) y porque se han conservado las tecnologías de ACS originales, manteniéndolas como apoyo auxiliar a la solar. Aunque ese aumento es despreciable frente al consumo energético. Categoría de impacto Unidad Sin solar Con solar IPCC GWP 100a kg CO2 eq 4,88 2,32 IPCC 2007. Tabla. Estudio solar térmica La huella de CO 2 se reduce casi un 50% con el uso de la energía solar. Como conclusión de este estudio complementario se puede decir que la instalación de estos sistemas es muy recomendable, pero los resultados de este estudio deben ser tomados como orientativos. Esto se debe a varios factores. En primer lugar, conseguir, a lo largo de todo el año, una contribución solar del 70% es prácticamente imposible, por lo que habría que utilizar los sistemas auxiliares, sobretodo en época invernal, y la reducción del impacto no sería tan notable. Por otro lado se encuentra el factor económico. Hay que tener en cuenta los gastos derivados de los colectores, la estructura y el resto de dispositivos de la instalación (acumulador, tuberías, vaso de expansión…), además del mantenimiento. Por ello, la rentabilidad de estos sistemas depende en gran medida del coste de la energía de los sistemas auxiliares (gas natural, electricidad,…). Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 71 7. Conclusiones Como se ha comentado anteriormente, el ámbito de estudio es muy heterogéneo por ello se ha analizado información de muy diversas fuentes (Ayuntamiento de Zaragoza, INE, profesionales del sector,…). Como consecuencia de esta cantidad de información se ha realizado una manipulación profunda de estos para conseguir datos contrastados y válidos. Otro aspecto a destacar es el hecho de haber realizado comparaciones sucesivas, modificando la unidad funcional, en todas las fases y partes del estudio para asegurar la coherencia y validez de los resultados. Como resultado de todo este trabajo se listan a continuación las conclusiones más importantes extraídas de este proyecto: • El urbano es el uso que mayor impacto genera de entre todos los consumos de agua en Zaragoza (urbano, industrial y parques y jardines). Dentro del ciclo integral del agua, esta fase también es la más impactante, por encima de procesos de potabilización o depuración de aguas. • De todos los estudios realizados se desprende que, aún en un ámbito con tal cantidad de materiales como es el de una ciudad de tamaño medio, la operación (consumos de combustible, eléctricos,…) son, con diferencia, los que crean la mayor huella medioambiental. • De la comparativa de las distintas tecnologías de generación de ACS, se observa que las más respetuosas con el medioambiente son las que utilizan como combustible el gas natural, tanto las individuales como las comunitarias. • Éstas ultimas deberían ser la opción de futuro, ya que, observando los resultados del estudio individual/comunitario, al ser comunitarias el impacto es menor y al utilizar gas natural la quema es menos “sucia”. • Sobre el termo eléctrico cabe decir que, gracias a la creciente participación de las energías renovables en la producción eléctrica española, esta tecnología también es una opción muy válida, aunque lo será aún más conforme el porcentaje de este tipo de energías limpias aumente. • En referencia al gran impacto generado por el consumo eléctrico de restauración y hoteles, la única recomendación sería hacer un uso responsable de los electrodomésticos, siguiendo los consejos que distintas instituciones (IDAE,…) proponen. • Otro aspecto a incentivar sería la instalación de sistemas de solar térmica para generación de ACS. Como se observa en el estudio realizado, el impacto, en el hipotético caso de que todas las viviendas de la ciudad tuvieran este tipo de sistemas, se reduce casi un 50%. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 72 • Como comentario final, el impacto de todo el uso urbano es elevado, pero hay que tener en cuenta que Zaragoza es una ciudad de tamaño considerable. Con este proyecto se han llegado a unas conclusiones que permitirían reducir esa huella medioambiental en el futuro. Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 73 Referencias [1] “Historia ampliada y comentada del análisis de ciclo de vida (ACV). Con una bibliografía selecta”. Autor: Jairo Raúl Chacón Vargas. Publicado por: Revista de la Escuela Colombiana de Ingeniería N° 72. Fecha: Octubre - Diciembre de 2008. [2] “Life-Cycle Assessment (LCA). What it is, How to perform one”. Autor: Thayer School of Engineering at Darmouth. [3] “Life Cycle Assessment: Principles, practice and prospects”. Autores: Ralph Horne, Tim Grant y Karli Verghese. Publicado por: CSHIRO Publishing. Fecha: 2009. [4] “SimaPro 7. Introduction into LCA”. Autor: PRé Consultants. Fecha: Noviembre de 2010. [5] “Life Cycle Assessment: Principles and practice”. Autor: Scientific Applications International Corporation (SAIC). Publicado por: National Risk Management Research Laboratory. U.S. Enviromental Protection Agency. Fecha: Mayo de 2006. [6] “Note on Life Cycle Analysis”. Autor: National Pollution Prevention Center for Higher Education. University of Michigan. Fecha: Marzo de 1995. [7] “El Análisis del Ciclo de Vida y la Gestión Ambiental”. Autor: Blanca Iris Romero Rodríguez. Publicado por: Boletín IIE. Fecha: Julio - Septiembre de 2003 [8] “Análisis del Ciclo de Vida (ACV)”. Autor: Ecoil. [9] “Análisis del ciclo de vida”. Autores: Natalia Rieznik Lamana y Agustín Hernández Aja. http://habitat.aq.upm.es/temas/a-analisis-ciclo-vida.html Fecha: Julio de 2005. [10] ISO 14000 Information zone http://www.iso-14001.org.uk/ Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 80 Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 81 ANEXO 3 Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 82 Estos factores de ponderación se utilizan en el software SimaPro para contabilizar la amortización de los materiales y su vida útil, en este caso de estudio, en relación al consumo de agua respectivo. Montaje Tecnologías Indiv./Com. Dom./Comercial Urbano Caldera individual < 2001 8,79793E-08 4,61891E-08 3,94252E-08 3,10099E-08 Termo eléctrico < 2001 2,63938E-07 4,61891E-08 3,94252E-08 3,10099E-08 Caldera individual > 2001 2,05285E-07 4,61891E-08 3,94252E-08 3,10099E-08 Termo eléctrico > 2001 6,15855E-07 4,61891E-08 3,94252E-08 3,10099E-08 Caldera com. gas < 2001 5,12805E-07 2,69223E-07 3,94252E-08 3,10099E-08 Caldera com. gasoil < 2001 1,53842E-06 2,69223E-07 3,94252E-08 3,10099E-08 Caldera com. gas > 2001 1,19655E-06 2,69223E-07 3,94252E-08 3,10099E-08 Caldera com. gasoil > 2001 3,58964E-06 2,69223E-07 3,94252E-08 3,10099E-08 Rest. / Hoteles - - 2,0462E-07 3,10099E-08 Comercios / Centro com. - - 1,68869E-06 3,10099E-08 Oficinas - - 7,12251E-07 3,10099E-08 Análisis de Ciclo de Vida del uso urbano del agua en Zaragoza ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 83 Para la operación, los siguientes factores se utilizan para poder realizar las diferentes comparaciones de manera correcta. Al igual que en el montaje, también están relacionados con sus consumos de agua correspondientes. Operación Tecnologías Indiv./Com. Dom./Comercial Urbano Caldera individual < 2001 1 0,75 0,6375 0,5017 Termo eléctrico < 2001 1 0,25 0,2125 0,1672 Caldera individual > 2001 1 0,75 0,6375 0,5017 Termo eléctrico > 2001 1 0,25 0,2125 0,1672 Caldera com. gas < 2001 1 0,75 0,1125 0,0885 Caldera com. gasoil < 2001 1 0,25 0,0375 0,0295 Caldera com. gas > 2001 1 0,75 0,1125 0,0885 Caldera com. gasoil > 2001 1 0,25 0,0375 0,0295 Rest. / Hoteles - - 1 0,152 Comercios / Centro com. - - 1 0,0184 Oficinas - - 1 0,044