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ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 1                       PROYECTOFINALDECARRERA  “ESTUDIOPRELIMINARDELANÁLISISDECICLODEVIDADEL CICLOINTEGRALDELAGUAURBANAENZARAGOZA”  AUTOR FélixSáez‐BenitoDíaz   DIRECTORES  JavierUcheMarcuello  AmayaMartínezGracia   ESPECIALIDAD  Mecánica  CONVOCATORIA  Septiembre2011 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 2  ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 3 RESUMEN El presente PFC pretende presentar de forma preliminar el análisis de ciclo de vida (ACV) del ciclo urbano de la ciudad de Zaragoza, con el fin de que sea utilizado como herramienta de gestión medioambiental en la toma de decisiones de nuevas actuaciones en la ciudad. El análisis es parcial en el sentido de que evalúa el impacto asociado a la obra civil (etapa de montaje) de las infraestructuras y a los consumos energéticos y de materiales (etapa de procesos) en el ciclo de urbano del agua de la ciudad de Zaragoza. Queda pendiente incluir la etapa de desmantelamiento final de las infraestructuras tras su vida útil. Se trata de un estudio pionero en este ámbito, ya que incorpora la etapa del ciclo correspondiente a la construcción, lo que supone una novedad importante en relación con los trabajos existentes, dada la ingente cantidad de datos necesarios para realizar esta etapa (en el inventario). En general, en estudios similares de ACV sólo se incluyen los impactos asociados a la etapa de proceso. El capítulo 1 constituye la introducción y motivación de este PFC. En el capítulo 2 se explica de forma general el ciclo integral del agua urbana con el fin de definir convenientemente las distintas partes del mismo. Para la mejor comprensión de este proyecto, en el capítulo 3, se explica la metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV), identificando las distintas etapas. Finalmente, en el capítulo 4, el más amplio de todos y donde se concentra la mayor carga de trabajo, se muestra el caso de estudio desarrollado: el ACV del ciclo integral del agua en Zaragoza. El Análisis de Inventario asociado a este estudio se componía de una cantidad masiva de datos, entre los cuales aparecían numerosas bombas, tanto en abasto y distribución como en saneamiento de las que no se ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 4 disponían datos concretos. Para ello, se han realizado unas curvas en función de la potencia que permiten estimar el peso de los materiales de bombas de similares características. También se han desagregado los materiales de composición de las mismas mediante este tipo de estimaciones para el ACV. En el punto 4.6 se presentan los resultados obtenidos con el SimaPro (el software utilizado para realizar el ACV del ciclo del agua). Dichos resultados se alimentan del Análisis de Inventario (ICV) previo requerido. Los resultados se han obtenido mediante tres métodos: ReCiPe Midpoint (E), Eco-Indicador 99” y IPCC a 100 años. El estudio se ha centrado en el ReCiPe Midpoint (E), porque es el más actual y su base de datos ofrece menos incertidumbre. En segundo lugar, se ha valorado el Eco-Indicador 99, puesto que se centra en categorías de impacto sobre la salud humana y permite la comparación con estudios similares (que utilizaron sólo este método). En tercer lugar, el IPCC, se halla en el anexo B, ya que incluye una categoría de impacto conocida universalmente, aunque en este estudio no de gran cantidad de información relevante. Las comparativas se han llevado a cabo a nivel general, agrupando todas las partes del ciclo (captación, potabilización, red de abasto, red de uso urbano, red de saneamiento y depuración) y a nivel local de cada etapa del ciclo integral del agua. Los resultados muestran que la etapa del uso urbano, que incluye el consumo energético para producir ACS en las viviendas, es la etapa más impactante del ciclo. No obstante, hay que tomar con mucha cautela los resultados obtenidos en el ACV de todo el ciclo: hay pendientes de introducir en el software el consumo de ciertos recursos naturales como el uso de la tierra y el consumo físico de agua, que pueden afectar a los resultados finales sobre todo en las instalaciones de uso intensivo de espacio físico (captación en embalses, por ej.). También reseñar que la etapa de desmantelamiento (y destino final de dichos materiales) final tampoco está todavía incluida en el software. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 5 La comparativa a nivel particular, en este caso la comparativa se localiza entre las 2 depuradoras (EDAR) y la potabilizadora (ETAP) por un lado, y entre los distintos procesos de captación por otro. En este nivel, es posible apreciar el efecto del factor de escala de las instalaciones en cuanto a su impacto ambiental global menor. Por último, la información adicional recogida en el anexo A incluye los datos técnicos de las bombas reales que han servido para caracterizar el resto de bombas, y el anexo C se incluye los materiales y procesos seleccionados de la base de datos de SimaPro (v7.2) para realizar el ACV en este proyecto. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 6   AGRADECIMIENTOS Quiero agradecer, los logros de este trabajo en primer lugar, a mis directores de proyecto Javier y Amaya, por su labor e implicación a lo largo de la realización del proyecto. Este trabajo me ha aportado un conocimiento que realmente me interesaba. Para realizar este proyecto ha sido necesario obtener una gran cantidad de información proveniente de los responsables del Ciclo Integral del Agua en Zaragoza (Área de Infraestructuras del Ayuntamiento, Utedeza y DAM). Sin la ingente información suministrada por su personal, no habría sido posible realizar el inventario que es la base de este proyecto fin de carrera. También quiero agradecer el apoyo técnico en cuestiones relacionadas con el software SimaPro a Maider Gómez, investigadora del grupo BERA (Biomasa, Evaluación Recursos y Aprovechamiento) del área de Recursos Naturales de CIRCE (Centro de Investigación de Recursos y Consumos Energéticos), experta en ACV. A nivel personal, también a mis amigos/as de infancia y Universidad, con los que he vivido grandes momentos en estos maravillosos años. A mi novia Ana, con la que llevo compartidos momentos que jamás olvidaré. A mi tío Venancio, autor de los libros del célebre Doctor Escarpinosa, por realizar la corrección sintáctica y gramática de este proyecto. Y por último, y no menos importante, a mi madre Lucia, sin la cual y gracias a su perseverancia en momentos difíciles, he podido llegar hasta aquí. A mi padre ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 7 Félix; él me enseñó el significado de la palabra honor y amistad. Y por ultimo mi hermano Lucas; gracias a él, nunca he estado solo en esta vida.  ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 8 ÍNDICE 1INTRODUCCIÓN. OBJETO Y ALCANCE DEL PFC .............................14 1.1REVISION BIBLIOGRÁFICA..............................................................16 2CICLO INTEGRAL DEL AGUA..............................................................23 2.1DESCRIPCIÓN DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA.........................25 2.1.1CAPTACIÓN ................................................................................25 2.1.2POTABILIZACIÓN........................................................................26 2.1.3RED DE ABASTECIMIENTO .......................................................27 2.1.4RED DE DISTRIBUCIÓN .............................................................30 2.1.5RED DE SANEAMIENTO.............................................................31 2.1.6DEPURACIÓN .............................................................................33 2.1.7REUTILIZACIÓN..........................................................................34 2.1.8VERTIDO .....................................................................................34 3ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA .............................................................36 3.1ASPECTOS GENERALES DEL CICLO DE VIDA..............................36 3.1.1INTRODUCCIÓN..........................................................................37 3.1.2DEFINICIÓN DE OBJETIVOS......................................................40 3.1.3ANÁLISIS DE INVENTARIO ........................................................41 3.1.4EVALUACIÓN DE IMPACTOS.....................................................42 3.1.5INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.......................................44 3.1.6ELABORACIÓN DEL INFORME FINAL.......................................45 3.1.7REVISIÓN CRÍTICA.....................................................................45 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 9 3.2MÉTODOS DE CÁLCULO .................................................................46 3.2.1ReCiPe MidPoint (E) ....................................................................47 3.2.2Eco-Indicador 99”.........................................................................49 3.2.3IPCC 100 AÑOS...........................................................................51 3.2.4BASE DE DATOS DEL ACV ........................................................52 3.3CATEGORIAS DE IMPACTO.............................................................55 4CASO DE ESTUDIO: CICLO INTEGRAL DEL AGUA EN ZARAGOZA 60 4.1CICLO DEL AGUA EN ZARAGOZA...................................................60 4.1.1CAPTACIÓN ................................................................................60 4.1.2POTABILIZACIÓN........................................................................61 4.1.3ALMACENAMIENTO....................................................................63 4.1.4DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE...............................................65 4.1.5RED DE SANEAMIENTO.............................................................67 4.1.6TANQUES DE TORMENTA.........................................................67 4.1.7BALSAS DE LAMINACIÓN ..........................................................69 4.1.8DEPURACIÓN .............................................................................70 4.2DESCRIPCIÓN DE LAS PLANTAS Y DATOS TÉCNICOS ...............71 4.2.1PLANTA POTABILIZADORA DE CASABLANCA ........................71 4.2.2PLANTA DEPURADORA DE LA CARTUJA ................................74 4.2.3PLANTA DEPURADORA DE LA ALMOZARA .............................79 4.3CONSUMO.........................................................................................84 4.3.1PARQUES Y JARDINES..............................................................85 4.4APLICACIÓN DEL ACV AL CICLO DEL AGUA EN ZARAGOZA ......86 4.4.1DEFINICIÓN DE OBJETIVOS......................................................86 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 16 • Agrupación por etapas y ejecución del ACV del ciclo del agua en Zaragoza mediante varios métodos de cálculo (ReciPe, Eco-99, IPCC). • Análisis e interpretación de resultados. • Identificación de futuras líneas de trabajo para mejorar el trabajo realizado. La unidad funcional elegida es el m3 de agua tratada que entra en cada etapa del ciclo, y el alcance del ACV desarrollado incluye todas las etapas del ciclo: captación (con tres orígenes distintos en Zaragoza: Yesa, Ebro y Canal Imperial), potabilización (ETAP Casablanca), red de abasto, uso urbano, red de saneamiento, depuración (EDAR La Cartuja y EDAR La Almozara), y devolución final al cauce del río Ebro. En todas las etapas, salvo en el Canal Imperial, se ha contabilizado el inventario de materiales en su construcción y los consumos de materiales, reactivos y energía en su operación. En el caso del Canal Imperial no se ha incluido la obra civil, al ser una obra considerada amortizada (se construyó a finales del siglo XVIII). La limitación existente para realizar este estudio tan amplio radica esencialmente en la falta de datos en todas las etapas, que ha sido necesario estimar o ajustar en algunas fases del proyecto. 1.1 REVISION BIBLIOGRÁFICA Este apartado pretende recopilar los estudios referentes al objeto de este PFC, con el objetivo final de constatar la carencia de un estudio global de todo el ciclo integral de una ciudad, y establecer comparaciones (parciales) de los estudios existentes. EVALUACIÓN AMBIENTAL DE LA INTEGRACIÓN DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CON SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA • Rosa Gemma Raluy Rivera (2009) Tesis Doctoral ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 17 Departamento de Ingeniería Mecánica. Centro Politécnico Superior (UZ) El objetivo fundamental de esta tesis consiste en evaluar las principales cargas ambientales asociadas a los diferentes tecnologías de producción de agua potable con objeto de determinar, de forma lo más objetiva posible, la tecnología que podría resultar, con la información actualmente disponible, menos perjudicial para el medio ambiente. En definitiva, se pretende determinar de la forma más racional cuál es la tecnología del agua de entre las analizadas, que cuente con menor impacto ambiental, a través de la evaluación de las principales cargas ambientales en cada una de ellas. En esta tesis se evalúan: 1. Evaluación de impactos de tecnologías de desalación. 2. Evaluación de impactos de depuración y aguas residuales, Considerando diferentes formas de integración y suministro energético posible a dichas plantas de tratamiento, obteniendo de esta forma la reducción del impacto global asociado a cada tecnología según su fuente energética utilizada. PROYECTO SOSTAQUA • Aguas de Barcelona Centro para el Desarrollo Técnico Industrial (CDTI) Programa CENIT (Consorcios dependiente del Ministerio de industria) Este estudio se realiza con el fin de elaborar una herramienta de gestión medioambiental para evaluar el impacto ambiental asociado al consumo eléctrico en el ciclo de abastecimiento y saneamiento del agua. Los indicadores obtenidos se aplican a determinadas unidades del ciclo urbano del agua aplicado a los principales puntos de consumo de, en este caso, al Área de Barcelona. Se han realizado dos escenarios analíticos cuya finalidad es establecer el impacto ambiental generado por KWh consumido. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 18 Escenario A En este apartado se calculará el impacto que se genera al consumir un KWh en el ciclo urbano del agua en Zaragoza (Captación (rios, IDAM…), potabilización, red de abasto, red de uso, red de saneamiento y depuración). Actualmente la electricidad consumida se produce y distribuye en una gran proporción a través del sistema eléctrico español, conformado por el “mix” eléctrico de generación y la red eléctrica de distribución y transporte. Escenario B Impacto ambiental generado por kWh consumido, aplicado a las energías renovables en el ciclo urbano del agua. La cuantificación y evaluación de los impactos ambientales se realiza mediante la particularización del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) del kWh para los dos escenarios, en las diferentes unidades de consumo eléctrico en el ciclo del agua (desalinizadoras, potabilizadoras, depuradoras y transporte de fluidos). Las herramientas para la elaboración del ACV son el programa SimaPro© y la base de datos Ecoinvent v.1.3 y v.2©. Los resultados obtenidos en el ACV por kWh y la cuantificación de las mejoras ambientales por m3 que se produciría mediante la implantación de energías renovables establecen la base para la toma de decisiones junto a los posteriores análisis de viabilidad tecnológica y económica. Las líneas de desarrollo que deberían priorizarse en el futuro atendiendo únicamente a criterios medioambientales resultado del ACV sería; energía eólica, pequeñas instalaciones fotovoltaicas, cogeneración con biogás y cogeneración con biomasa por este orden. • Elena Benedi Tesis Doctoral (2008) UNESCO-IHE INSTITUTE FOR WATER EDUCATION ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 19 SELECTION OF SUSTAINABILITY INDICATORS THROUGH AN ITERATIVE LIFE CYCLE ANALYSIS PROCEDURE FOR THE ZARAGOZA URBAN WATER SYSTEM En esta tesis se investiga la sustentabilidad del agua, y para ello encontramos cuatro elementos clave: 1. Presentar las necesidades de agua. 2. La capacidad de carga del sistema natural, tanto en términos de cantidad como en calidad de la fuente de agua. 3. La conservación o mejora de la integridad operativa de la población urbana del sistema (agua potable, tratamiento de aguas residuales, los residuos tratamiento, y el consumo de energía), considerada esta como un todo. 4. Las necesidades futuras proyectadas sobre la base de la población urbana y su crecimiento. El reto de la sostenibilidad del sistema urbano de agua es considerable, debido a que se enfrenta a múltiples presiones naturales, sociales y económicas. Algunos de los transductores de presión para el sistema de agua en zonas urbanas son el crecimiento de la población, cambio de la urbanización, el clima, el agotamiento de recursos, y la falta de financiación, entre otros. Por ejemplo, la escasez de agua es un tema de actualidad en muchas ciudades debido al crecimiento de la población, dando lugar a conflictos entre los usuarios. Además, otro factor que agravará aún más la sostenibilidad de los sistemas urbanos de agua (UWS) es el cambio climático. Este controvertido fenómeno tiene el potencial de afectar los patrones de precipitación, aumentando el riesgo de inundaciones y sequías. En el presente estudio, los indicadores han sido utilizados para evaluar la sostenibilidad del Sistema de agua Urbano de Zaragoza (España), dentro del proyecto SWITCH del VI Programa Marco de la UE. En el objetivo y el alcance de este estudio, la caracterización se ha escogido para evaluar el impacto ecológico. El método utilizado ha sido el Eco-indicador 99. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 20 Si bien la interpretación de la redes útil en la identificación de las cargas y las contribuciones del sistema, el análisis LCIl dará una evaluación cuantitativa más detallada del análisis de las contribuciones de los flujos de energía, insumos químicos, y las emisiones sobre la base de Eco-punto de las unidades. Se evalúa mediante eco-puntos: 1. El impacto producido por la etapa de operación del ciclo urbano del agua en Zaragoza (consumo de energía y reactivos). 2. Se ha evaluado el tratamiento de residuos de las EDAR de La Cartuja y La Almozara. 3. Comparativa de impacto entre la generación del carbón, generación nuclear y cogeneración (notar que es incorrecto el mix energético utilizado en este análisis). SYSTEM ANALYSIS OF ZARAGOZA URBAN WATER SYSTEM (SPAIN): A PRELIMINARY ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY • Master Thesis de Guillermo Penagos (2007) UNESCO-IHE INSTITUTE FOR WATER EDUCATION Este estudio tiene como objetivo analizar el desempeño ambiental del Sistema de Agua de Zaragoza Urbana en España con respecto a la utilización de los recursos naturales y las cargas de contaminantes al medio ambiente. El uso de los recursos naturales se evalúa en relación con la extracción de agua, así como el consumo de energía y productos químicos. Se consideran las cargas contaminantes como emisiones atmosféricas, las demandas de oxígeno del río, nitrógeno, fósforo y metales pesados. Este trabajo de investigación sólo se refiere a los aspectos operativos de la UWS y no incluye la construcción, rehabilitación y demolición de infraestructuras. La presente investigación se incluye en el marco del proyecto SWITCH, un programa que tiene como objetivo evaluar la capacidad de ajuste de los sistemas de ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 21 agua en zonas urbanas a las presiones del cambio global desde un enfoque estratégico basado en la sostenibilidad y la evaluación de riesgos. No utiliza el SimaPro como herramienta para cálculos. El fin de esta tesis es complementar estudios posteriores. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 22 Capítulo 2 CICLO INTEGRAL DEL AGUA ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 23 2 CICLO INTEGRAL DEL AGUA El ciclo hidrológico en resumen, consiste en los cambios de estado del agua en función de su temperatura, dando como resultado nubes, lluvias o nieves. Al caer el agua a la superficie de la tierra se dispersa y se almacena en ella en diferentes formas como nieve, ríos, acuíferos, que antes o más tarde llegará a grandes masas de agua en diferentes zonas del planeta o será recogida por la cubierta vegetal, volviendo a la atmosfera mediante su evaporación (Martínez Lorente, F. 2003). El ciclo integral del agua no debe confundirse con el ciclo del agua o ciclo hidrológico, porque en este último no existe interacción humana. El agua existe en la Tierra en estado sólido (hielo), líquido o gaseoso (vapor de agua). Su distribución es bastante variada, ya que muchas regiones la tienen en abundancia, mientras que en otras su disponibilidad es escasa. En la Tierra, el agua está en continuo movimiento en sus diferentes estados. De hecho, los océanos, los ríos, las nubes y la lluvia, que contienen agua, están en frecuente proceso de cambio (el agua de superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se infiltra en el suelo, etc.). Sin embargo, la cantidad total de agua no cambia. La Tierra es esencialmente un "sistema cerrado". Esto significa que el planeta, como un todo, ni gana ni pierde materia, tampoco agua. De toda el agua del planeta, sólo el 3 % es agua dulce, y el 2,997 % es de muy difícil acceso, ya que es subterránea o se encuentra en los casquetes polares y en los glaciares, lo que no facilita su utilización. Es decir que sólo el 0,003 % del volumen total de agua del planeta es accesible para el consumo de los seres humanos. Gracias al ciclo del agua o ciclo hidrológico, este líquido vital se mueve de un lugar a otro y de un estado a otro continuamente. Un conocimiento profundo de los elementos de este ciclo es esencial, tanto para entender el impacto de las actividades humanas como para planificar el uso racional y eficiente del agua disponible. (Ministerio de educación, ciencia y tecnología, 2010) ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 24 El conocimiento del ciclo integral del agua consiste en utilizar los diferentes recursos hídricos que existen a nuestro alrededor para ser utilizados por el ser humano en diferentes usos cómo: agrícolas, industriales, municipales, energéticos, recreativos y ecológicos. Para el estudio se comienza con la fase de captación de las distintas fuentes de las que podemos obtener agua, como los embalses, ríos, lagos, pozos, manantiales, agua de mar y agua salubre. Luego se transporta hasta las plantas de tratamiento de agua potable, mediante canales o tuberías, para después ser tratadas física y químicamente cumpliendo sanitariamente los requisitos exigidos. Después se envía desde los depósitos de servicio hasta los diferentes tipos y lugares de consumo, y una vez usada, se evacua mediante una red de alcantarillado que la lleva a la depuradora, en donde una parte de ella se reutiliza de nuevo, y la otra, se vierte a un medio natural o se destina a un nuevo uso (AGA,2010). [Figura 1] Imagen del ciclo integral del agua urbano. (www.aqualia.es) ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 25 [Figura 2] Esquema partes del ciclo integral del agua. (Martínez A., 2009) 2.1 DESCRIPCIÓN DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA 2.1.1 CAPTACIÓN La captación es el punto de partida del sistema de abastecimiento, entendiendo por ello, un conjunto de elementos y procesos técnicos que garantiza que el agua llegue desde el lugar de captación al punto de consumo en condiciones correctas tanto en calidad como en cantidad. Todo ello respetando la legislación vigente y los recursos hídricos disponibles, tanto como la garantía de utilización de estos. Quedando asegurada la adecuada protección sanitaria de los acuíferos, cauces y zonas de captación. En la captación del ciclo integral del agua, se obtiene el agua de fuentes superficiales (embalses, lagos, ríos y mares) y subterráneas (pozos y manantiales). Estas últimas se estiman que son mucho más abundantes que las superficiales pero debido a que se encuentran a una profundidad muy elevada solo se pueden aprovechar las menos profundas, aun así dichas aguas comprenden el 22% de la ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 32 evitar los problemas que se derivan del transporte de los mismos a largas distancias, fermentaciones, contaminación de cauces receptores, problemas sanitarios....(Ciclo del agua 2008, Zaragoza). Los objetivos básicos de la red de saneamiento son recoger, transportar y depurar antes de que se produzca la depuración prematura y espontánea dentro de las redes. Para ello se deberá verter las aguas en el menor tiempo posible y ventilar la red adecuadamente con chimeneas de ventilación. Para la utilización de sistemas de saneamiento sostenibles se hace una distinción entre: - Aguas negras con un alto contenido de residuos biológicos. - Aguas grises, procedentes de lavadoras, duchas, lavabos, fregaderos, etc. - Aguas pluviales producidas por escorrentías. (Ciclo del agua 2008, Zaragoza). Las aguas residuales urbanas se originan a causa de: excretos, residuos domésticos, infiltraciones y residuos industriales. Según la distinción realizada para la ejecución de sistemas de saneamiento sostenibles, dentro de las aguas residuales nos vamos a encontrar con aguas negras y grises. Las aguas pluviales producidas por escorrentías también son un tipo de agua residual urbana. Con la captación del agua de lluvia se consigue una reducción en el consumo de agua y se evita la sobrecarga de las depuradoras por aguas pluviales y los desbordamientos por aguas torrenciales. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 33 2.1.6 DEPURACIÓN Una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) tiene como objetivo disminuir la carga de contaminantes del vertido para convertirlo en inocuo para el medio ambiente. En la EDAR se realiza de forma artificial la depuración de aguas. Para realizar este proceso el vertido pasa por varias etapas. El pre-tratamiento de una EDAR, consiste en el desbaste y eliminación por mediación de medios físicos de componentes del agua residual que se han ido añadiendo a la red de saneamiento. Para ello se utilizan diferentes sistemas de cribas y rejillas que retienen diferentes tamaños de sólidos flotantes. También se retienen grasas y aceites con desengrasadores que hacen flotar las grasas y aceites, y arenas mediante los desarenadores que sedimentan para posteriormente evacuar todos estos sobrantes. En el tratamiento primario se pretende eliminar la materia en suspensión sedimentable, usando decantadores en donde sedimenta, por la acción de la gravedad. Este proceso físico se potencia con reactivos siendo un proceso físicoquímico que se divide en dos etapas. En la primera se produce la coagulación del agua en tanques de mezcla rápida y en la segunda se produce la floculación. Todo ello para mejorar el proceso de sedimentación y los sólidos queden en suspensión, aunque en algunos casos especiales es mejor separarlos por flotadores de aire disuelto. En el tratamiento secundario se eliminan las partículas coloidales y disueltas, así como la retención de sólidos en suspensión, para ello se lleva el efluente obtenido en el tratamiento primario a tanques en los que se mezcla con agua cargada de lodos activos y mediante sistemas de agitación y burbujeo, crezcan microorganismos que puedan separarse mejor por sedimentación. Y por último el tratamiento terciario, que complementa en algunos casos a la depuración de las aguas residuales para obtener la regeneración de las mismas teniendo como objetivo la eliminación de nutrientes como el fósforo y el nitrógeno, la mayoría de la DBO y DQO solubles, sólidos en suspensión, detergentes o tóxicos no ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 34 biodegradables, minerales y metales pesados entre otros (Bernaus, V., 2007) (Santos, J. A., 2001). 2.1.7 REUTILIZACIÓN La reutilización consiste en utilizar el agua residual tratada para determinados usos, ya que aunque el agua depurada puede ser devuelta al medio sin causar daños ambientales, hay casos en los que esa misma agua para otro uso no es apta, y por eso se somete a tratamientos terciarios como se ha comentado anteriormente. De esta forma se garantiza la calidad y la seguridad de las personas y del medio ambiente (La Razón, 2006). 2.1.8 VERTIDO Consiste en devolver el agua depurada al medio natural, con unas condiciones mínimas fijadas por ley para no poner en peligro la salud de las personas y no provocar daños ambientales en el medio natural en sí (La Razón, 2006). ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 35 Capítulo 3 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 36 3 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA 3.1 ASPECTOS GENERALES DEL CICLO DE VIDA Los estudios de ACV se iniciaron prácticamente en los años setenta de forma global y, en concreto en el sector energético, como consecuencia de la reducción de recursos disponibles en el mercado a causa del embargo del petróleo. La mayoría de los estudios realizados durante este periodo todavía estaban localizados por sectores de producción nacional y no a productos concretos. En los años ochenta, en la mayoría de los estudios los balances de energía, materia y residuos todavía se aplicaban de forma separada. En este período, las primeras mejoras metodológicas fueron aportadas por el Programa de Inventario de descargas de tóxicos aplicado en Estados Unidos y por los trabajos de la SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry), relativos a los métodos internacionales de mejora de los efectos ambientales y el desarrollo de la metodología ACV. A la ya mencionada SETAC se unieron otros organismos como la U.S. Environmental Protection Agency (EPA) y la International Standards Organization (ISO). En la década de los noventa se desarrolló la metodología de ACV siendo destacables las nuevas orientaciones de la SETAC respecto a sus diferentes fases. En la primera década del siglo XXI las acciones se han centrado en la aplicación generalizada mediante la gestión del ciclo de vida de los productos. Las mejoras en las herramientas de análisis ambiental de los productos han favorecido el cambio de una visión de análisis sectorial de los problemas a una integración general ("Ecobalance"). Este cambio está favoreciendo la aplicación de nuevos procedimientos en las empresas; por ejemplo, antes de iniciar un programa de mejora de los problemas ambientales necesario disponer de toda la información para poder cuantificar la magnitud de éstos y definir las soluciones con mayor seguridad. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 37 En España el desarrollo de proyectos en el campo del ACV se ha incrementado en los últimos años. La iniciativa de la Red Española y las diferentes redes autonómicas de ACV, son claves para la expansión de esta herramienta. La finalidad es la de difundir estos estudios de ACV y relacionarlos con otros proyectos. Las empresas realizan estudios comparativos de los impactos ambientales asociados a la unidad funcional a estudiar, ya sea KWh, m3… Se estudiaron los sistemas energéticos utilizados en el “mix” nacional del año 1997: mini hidráulicos, nuclear, lignito, carbón, petróleo, eólico y solar fotovoltaico (estos dos últimos con datos de Suiza, ya que España no poseía grandes instalaciones). El marco nacional eléctrico ha variado, y los datos incluidos en ICV, de ahora en adelante Inventario de Ciclo de Vida, datan de 1990 a 1995 quedando desfasados. Dicho estudio contenía limitaciones debidas a la falta de información para realizar el ICV. 3.1.1 INTRODUCCIÓN Las empresas se centran en la investigación de cómo con las energías y los materiales se pueden minimizar el impacto del medioambiente, la conservación de los recursos naturales, una reducción en nuestra dependencia energética con el medio y mejorar la calidad de vida de la sociedad. El concepto de ecoeficiencia nos habla de minimizar los recursos consumidos y los residuos producidos pudiendo así reducir el impacto medioambiental y combatir los costes económicos de la empresa con un plan estratégico en consonancia con el medioambiente otorgando a la empresa un hándicap respecto a sus competidoras. Una empresa se denomina o se considera ecoeficiente cuando es capaz de producir más con menos y satisfacer las condiciones enumeradas anteriormente ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 38 para respetar el entorno que nos rodea. Todo ello se debe realizar mediante procesos limpios y un consumo sostenible. (El análisis de ciclo de vida,2006). [Figura 3] Esquema ecodiseño. (Dr.Joan Rieradevall i Pons, 2007) Para evaluar la calidad de un producto o servicio utilizamos una metodología llamada ACV (análisis de ciclo de vida). El ACV estudia los aspectos ambientales y los impactos más significativos a lo largo de la vida del producto o servicio, desde el principio hasta el final, ya que el ACV analiza y examina todos los procesos que realiza la materia prima desde que se recoge hasta que es devuelta al medioambiente en forma de residuo. De esta manera el estudio de ACV permite detectar situaciones en las que un sistema industrial puede pareces más limpio que otro sin serlo desde un punto de vista global. Entre los usos del ACV hay que destacar: (El análisis de ciclo de vida,2006). -La identificación de posibles mejoras en los aspectos ambientales de productos o servicios en varias etapas de su ciclo de vida. -Interviene en la toma de decisiones a la hora de escoger proveedores y materias primas para poder establecer estrategias de gestión de residuos, políticas tributarias, programas de I+D… ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 39 -En el marketing, incluyendo declaraciones ambientales asociadas a un producto, proceso o servicio a la legislación medioambiental vigente. La SETAC (Society of Enviromental Toxicology and Chemistry) define el análisis de ciclo de vida como un proceso objetivo para evaluar cargas ambientales asociadas a un producto, proceso identificando y cuantificando el uso de materia y energía y sus vertidos al entorno, para determinar su impacto en el medio ambiente para así evaluar y poner en práctica la mejor estrategia medioambiental. Tal y como se refleja en la norma ISO 14040:1997, la metodología del ACV consta de cuatro fases fundamentales: (El análisis de ciclo de vida,2006). [Figura 4] Imagen ACV .(Dr. Joan Rieradevall i Pons, 2007). • Definición de objetivos y alcance: Se establece la finalidad del estudio, los límites del sistema, datos… • Análisis de inventario: Se cuantifican los flujos energéticos y materiales utilizados, tanto de entrada como de salida durante toda su vida útil hasta que son emitidos hacia el medio ambiente. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 40 • Evaluación de impactos: Se realizará una clasificación y evaluación de los resultados obtenidos en el análisis de inventario, relacionando sus efectos ambientales y clasificándolos en categorías dependiendo del impacto que producen. • Interpretación: Se evalúa en consonancia los resultados obtenidos en las fases anteriores con los objetivos definidos en el estudio para poder obtener las conclusiones finales. Para comprender mejor lo que estamos relatando, profundizaremos en estos cuatro objetivos ya que estos son los que nos van a guiar a la hora de realizar un ACV. 3.1.2 DEFINICIÓN DE OBJETIVOS En la definición de objetivos y alcance lo más importante es indicar claramente los objetivos que se persiguen, por qué se hace dicho estudio y qué tipo de utilidad va a tener. El alcance del estudio abarcará las funciones del sistema del producto, la unidad funcional, las categorías de impacto y la metodología de evaluación de impacto, los requisitos iniciales, hipótesis y limitación y el formato de informe final. Todo debe de estar definido para asegurar que la amplitud, profundidad y detalle del estudio sean compatibles y así alcanzar el objetivo pronosticado. Al ser el ACV una técnica iterativa el alcance está sujeto a posibles cambios en el caso de que se ampliara dicho estudio. La función del sistema consiste en estudiar las características de operación del sistema a analizar, por ello si tenemos dos sistemas que queremos comparar deben cumplir la misma función, en el caso de que no cumplan la misma funcionalidad se adecuara un sistema al otro. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 41 El sistema tendrá una unidad funcional cuyo objetivo será proporcionar una referencia de todos los datos de entrada y salida, el cual servirá para el análisis de inventario. Hay dos tipos: Físico o funcional. Un ejemplo del físico seria un palet de ladrillos, en cambio un ejemplo del funcional seria un servicio de bebida en una conferencia. Los límites del sistema se definen como un conjunto de procesos que conectados entre sí energéticamente dan como consecuencia la presencia del producto estudiado en el mercado. Estos enlazan los procesos del sistema y por ello en este nivel se deberían tomar decisiones sobre que procesos serán modificados, porqué y para qué se harán dichos cambios. 3.1.3 ANÁLISIS DE INVENTARIO La segunda fase sería el análisis de inventario de ciclo de vida (ICV). Su misión consiste en la obtención de datos y procedimientos de cálculo, cuantificando las entradas y salidas relevantes del sistema analizado. En términos más específicos realizaremos un balance de los flujos energéticos y de materiales que entran y salen del sistema a lo largo de toda su vida útil. Para ello se debe indicar su origen y destino. Hay dos vías identificables, la naturaleza o la tecnosfera (medio no natural construido por el hombre); un ejemplo del mismo sería una central eléctrica, ya que se realiza un proceso para obtenerla; el carbón, crudos, agua serían entradas de la naturaleza. El ICV se utiliza en el ACV para: • Ayudar a las empresas a que dispongan de una visión sistemática de lo que fabrican. • Identificar procesos unitarios donde se concentran la mayor cantidad de flujos energéticos, materia prima y emisiones al medio. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 48 [Figura 5] Ejemplode un sistema armonizadode cambioclimático ala salud humana yel daño al ecosistema desde un punto medio hasta un punto final. (http://www.lciarecipe.net/) La siguiente figura proporciona la estructura general del método: ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 49 [Figura 6]Esquema indicadores 3.2.2 Eco-Indicador 99” El Eco-Indicador 99 es una ciencia basada en el método de evaluación del impacto de LCA y un método de diseño ecológico. Ofrece una forma de medir los efectos ambientales y muestra el resultado final en una sola puntuación. Para calcular los Eco-indicadores es necesario dar tres pasos: 1. Inventario de emisiones relevantes, la extracción de recursos y el uso del suelo de todos los procesos incluidos en el Ciclo de Vida de un producto. Es un procedimiento estándar de los LCA. 2. Cálculo de los daños que pueden causar esos flujos a la salud humana, a la calidad del ecosistema y a los recursos. 3. Ponderación de los tres categorías de daño. PONDERACIÓN Es el paso más crítico y controvertido en una metodología. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 50 En el método tradicional LCA, las emisiones y las extracciones de recursos se expresan en forma de 10 o más categorías diferentes, como la acidificación, la disminución de la capa de ozono, la ecotoxicidad y la extracción de recursos. Para un grupo formado por expertos y no expertos es muy difícil establecer factores significativos para un número tan grande y tan abstracto de categorías de impacto. El problema consiste en que los miembros de ese grupo tienen problemas para comprender realmente la seriedad de esas categorías de impacto. En este método solo se evalúan tres categorías de impactos: 1. Daño a la salud humana: Expresado como el número de años de vida perdidos y el número de años en que se ha sufrido una enfermedad. Se combinan bajo el nombre de “anos de vida sometidos a una discapacidad” (DAILYs), término utilizado también por el banco mundial y la OMS. 2. Daño a la calidad del ecosistema: expresado como la pérdida de especies en una área determinada durante un tiempo determinado. 3. Daño a los recursos: expresados como el exceso de energía que se necesitará para extraer minerales y combustibles fósiles en el futuro. Caracterización de los 3 métodos empleados: Perspectiva de tiempo Razonabilidad Nivel de evidencia necesario J (Jerárquico) Balance entre plazos largos y cortos de tiempo Una política apropiada puede evitar muchos problemas Inclusión basada en el consenso I (Individualista) A corto plazo La tecnología puede evitar muchos problemas Sólo efectos probados Ig (Igualitario) A muy largo plazo Los problemas pueden llevar a la catástrofe Todos los efectos posibles [Tabla 2] Métodos eco-indicador 99” ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 51 Estos “arquetipos” están tomados del marco de Teoría Cultural (Thompson 1990 y Hofstetter 1998) y se utilizan frecuentemente en ciencias sociales. Por supuesto, esta teoría no implica que necesariamente haya tres tipos de personas: los arquetipos son modelos conceptuales, la mayoría de la gente emplea las tres perspectivas en su vida diaria. Sociedad Pública Gestión Ambiental IHOBE Manual práctico del ecodiseño (Mark Goedkoop, Suzanne Effing y Marcel Collignon,2006). 3.2.3 IPCC 100 AÑOS El IPCC 2007 es el sucesor del método IPCC 2001, que fue desarrollado por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático. Este método analiza los factores de caracterización del calentamiento global y emisiones a la atmosfera. Las directrices del IPCC han sido concebidas para estimar las emisiones y remociones antropogénicas de los gases de efecto invernadero y preparar los inventarios nacionales correspondientes. En términos generales, por “antropogénicas” se entienden aquellas emisiones y remociones de gases de efecto invernadero que son resultado directo de actividades humanas, o de procesos naturales que se han visto afectados por las actividades humanas. Los usuarios pueden incluir en su inventario todo tipo de emisiones y remociones debidas a actividades humanas siempre y cuando éstas puedan cuantificarse y documentarse claramente. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 52 as PCG (IPCC 2001) CO2 1 CH4 23 N2O 296 HFC-23 12 HFC-125 3,4 HFC-134a 1,3 HFC-143a 4,3 HFC-152a 120 HFC-227ea 3,5 HFC-236fa 9,4 PFCs (CF4 ) 5,7 (C2F6) 11,9 (SF6) 22,2 [Tabla 3] Comparación de los potenciales de calentamiento global para un horizonte temporal de 100 años calculados por el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) según el Segundo (1996) y Tercer (2001) informe de análisis.[IPCC 2001] 3.2.4 BASE DE DATOS DEL ACV La siguiente tabla muestra las principales bases de datos que se pueden utilizar en los estudios de ACV. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 53 Base de datos (año) Contenido Entidad desarrolladora Nº de procesos ELCD core database v.II (2009) Materiales, transformación de energía, transporte y gestión de residuos Diversas entidades, asociaciones y organizaciones europeas <http://lca.jrc.ec.europa.eu/lcainfohu b/datasetCategories.vm> 316 U.S. Life- Cycle Inventory database v.1.6.0 (2008) Flujos de energía y materiales para los procesos unitarios más comunes National Renewable Energy Laboratory (Estados Unidos) <www.nrel.gov/lci/database> 355 US IO database (2003) Datos Input-Output para Estados Unidos CML, University of Leiden (Países Bajos) <www.leidenuniv.nl/interfac/cml> 481 Danish IO database (1999) Datos Input-Output para Dinamarca 793 LCA Food DK (2003) Datos de alimentación 2.0 LCA Consultants (Dinamarca) <www.lca-net.com> 671 Ecoinvent v1.2 (2005) 2.700 Ecoinvent v2.0 (2007) v1.2 (2005) Gran variedad de procesos incluyendo energía, transporte, materiales de construcción, productos químicos, agricultura, gestión de residuos, etc. de Suiza y Alemania Ecoinvent centre (Suiza) <www.ecoinvent.ch> 4.000 IVAM LCA Data v.4.06 (2004) Datos holandeses sobre materiales, transporte, energía y tratamiento. IVAM Environmental Research (Holanda) <www.ivam.uva.nl/index.php?id=16 4&L=1> 1.350 Boustead Model v.5.0.12 (2006) Amplia base de datos de materiales, producción de combustibles y energía Boustead Consulting Limited (Reino Unido) <www.boustead-consulting.co.uk> - ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 54 Athena database v.4 (2009) Consumos energéticos y emisiones de productos de la construcción a lo largo de su vida útil Athena Institute (Canadá) <www.athenasmi.org/tools/database/ index.html> 1.200 Industry data (2001) Diversos datos publicados por asociaciones industriales Varios asociaciones internacionales, como la asociación PlasticsEurope <www.plasticseurope.org> 74 Idemat (2001) Base de datos holandesa, compilada a partir de distintas fuentes Delft Technical University (Países Bajos) <www.io.tudelft.nl> 508 Buwal 250 (1997) Materiales generales, energía, transporte, residuos, etc Swiss Institute of Packaging (Suiza) <www.umweltschweiz. ch/buwal/eng/index> 248 ETH-ESU (1996) Amplia base de datos suiza centrada en energía, transporte y residuos ETH-ESU (Suiza) <www.uns.ethz.ch> 1.200 GEMIS 4.5 (2009) Base de datos gratuita que engloba procesos energéticos y de transporte, materiales, procesos de reciclaje y de tratamiento de residuos Öko-Institut (Alemania) <www.gemis.de> - Franklin (1996) Base de datos estadounidense sobre energía, transporte y materiales generales Franklin Associates Ltd (EEUU) <www.fal.com> 78 Banco Bedec (2009) Coste energético y emisión de CO2 de elementos de edificación, urbanización, ingeniería civil, etc ITEC (España) <www.itec.es/nouBedec.e/presentaci obedec.aspx> - LCA_sostenipr a v.1.0 (2007) Producción de biomasa, uso de madera, reciclaje, arquitectura sostenible SosteniPrA - Universitat Autònoma de Barcelona (España) <www.sostenipra.cat> - [Tabla 4] Bases de datos para ACV (Zabalza, 2010) ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 55 Para el desarrollo del proyecto se ha utilizado la base de datos Ecoinvent v2.0 (2007). ECOINVENT v2.0 Es una base de datos desarrollada por el centro suizo del mismo nombre, creada a partir de una iniciativa conjunta del Instituto suizo de investigación ETH y diversas Oficinas Federales Suizas (PSI,EPFL,EMPA,ART). En su versión 2.0 de 2007 se incluyen 4.000 procesos de sistema con una amplia documentación justificativa. En los inventarios se engloban datos internacionales sobre el suministro de energía, extracción de recursos, distintos tipos de materiales, productos químicos, metales, procesos agrícolas, servicios de gestión de residuos y servicios de transporte. De acuerdo con la norma de estandarización ISO 14044:2006, los indicadores de categoría que van a utilizarse en aseveraciones comparativas previstas para su divulgación al público deben ser como mínimo, válidos científica y técnicamente, es decir utilizando un mecanismo ambiental diferenciado, identificable y/o observación empírica reproducible. (Zabalza, 2010). 3.3 CATEGORIAS DE IMPACTO RECURSOS: 1. agotamiento de recursos bióticos. 2. agotamiento de recursos abióticos. 3. agotamiento de recursos hídricos. 4. energía adicional para extraer minerales y combustibles fósiles. 5. uso del terreno. 6. Factor de uso de recursos. 7. demanda de exergía acumulada. CONTAMINACIÓN DEL AIRE 1. potencial de calentamiento global 2. potencial de disminución de la capa de ozono. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 56 3. acidificación potencial. 4. niebla de invierno. 5. formación de oxidantes fotoquímicos. 6. olor. CONTAMINACIÓN DEL AGUA 1. eutrofización potencial. 2. ecotoxicidad acuática. CONTAMINACIÓN DEL SUELO Y RESIDUOS 1. ecotoxicidad terrestre. 2. cantidad de residuos sólidos. 3. cantidad de residuos radiactivos. DAÑOS, SALUD Y BIODIVERSIDAD 1. toxicidad humana. 2. metales pesados. 3. sustancias cancerígenas. 4. perdida de años de vida ajustados en función de la discapacidad (DALY) 5. radiación ionizante. 6. agotamiento de recursos bióticos. 7. impacto del uso del terreno. 8. fracción potencialmente desaparecida. Agotamiento de recursos abióticos: se utilizan datos relativos a materias primas o las reservas de combustible, sobre los que existe una gran incertidumbre. Uso del terreno: El uso de la Tierra tiene impacto sobre la diversidad de las especies. Dicha diversidad depende del tipo de uso de la misma y del tamaño de área local. Su daño de expresa en PDF m2 año/m2. Demanda de energía acumulada: incluye la energía de origen renovable. Se debe hacer una distinción entre los tipos de energías que se utilizan. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 57 Agotamiento de recursos hídricos: exige definir el tipo de agua que se contabiliza (agua potable, agua de ríos, aguas subterráneas, etc.), o por el contrario si solo se contabiliza el consumo de agua neta considerando que una parte del agua que se devuelve es residual para su tratamiento o directamente se vierte al río. Acidificación-Eutrofización: La acidificación es causada por la emisión de protones en los ecosistemas terrestres y acuáticos. En el ecosistema terrestre se manifiesta con la disminución de los bosques y su posterior desaparición. En el acuático se presenta como lagos ácidos sin ningún tipo de vida silvestre. La eutrofización es el exceso de nutrientes. El proceso sufre una nitrificación, causada por el nitrógeno, fósforo y sustancias orgánicas degradables. Combustibles fósiles: Energía para extraer MJ, kg… implica el descenso del combustible fósil y por lo tanto la calidad de los recursos. El alcance geográfico es global. Potencial del calentamiento global: En este caso para su evaluación se pueden considerar diversos horizontes temporales. En estudios aplicados a la edificación se suele aplicar un factor a 100 años. Sin embargo otra perspectiva afirma que los efectos a corto plazo podrían tener más influencia, causando una evolución más rápida del clima. No tiene en cuenta la localización de emisiones de CO2 a pesar de que es cuestionable el lugar donde se emita, ya que no es lo mismo que se emita en un lugar más cálido que en un lugar más frío. Cambio climático: Factores basados en el IPCC a 100 años. Se han dividido en tres grupos distintos de gases: los que tienes una vida atmosférica menor de 20 años, como el metano. Los que se comprenden entre 20 y 100 años como el CO2 y lo que superan los 100 años con el N2O. Capa de ozono: El factor que afecta a este indicador son los CFC (hidrocarburos que contienen cloro). Este indicador ha sido creado por la WMO (World Metereological Organization). El daño viene ligado a las radiaciones UV como resultado de emisiones reductoras de ozono al aire. El alcance es global. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 64 Tanto los depósitos apoyados en el suelo como los enterrados pueden llegar a tener grandes dimensiones, hasta varios miles de metros cúbicos. Los depósitos elevados, también llamados torres de agua tienen la función de asegurar en la red la presión adecuada, en los períodos de pico de consumo. Es importante que se cubran los depósitos a fin de evitar la evaporización. Los depósitos abastecidos desde la planta potabilizadora de Casablanca son las cabeceras de red existente y permiten dotar de agua potable a la población. La ubicación está planificada de tal manera que se aprovechan las cotas topográficas para conseguir distintas presiones, con las que la distribución se efectúa por gravedad desde los depósitos situados a una cota adecuada.(Ciclo de agua 2008, Zaragoza). La ciudad de Zaragoza almacena el agua en depósitos situados en la misma ciudad y cercanías. En esta tabla se adjuntan los depósitos con sus respectivas capacidades. Depósito abasto (etapa abasto) Capacidad, m3 Casablanca ACESA superior 150000 Casablanca ACESA inferior 30000 Casablanca ACESA lúdico (entrada Canal) 15000 Casablanca (fuera de uso) 180000 Casablanca actual 150000 Canteras (cerrado, no en GE) 14400 Los Leones (fuera de uso, 2) 4000 Academia (2x66/50 m diametro) 15000 Valdespartera (Montecanal, no en GE) 8000 Valdespartera nuevo (Romareda) 41875 Villamayor (no GE) 150 Peñaflor bajo (no GE) 2400 Peñaflor alto (no GE) 200 Garrapinillos elevado (no GE) 100 Villarrapa* (560 m3 en GP, no en GE) 900 Alfocea (no en GE) 8 Ecociudad Valdespartera (2, cerrados) Impulsión Canteras (no depósito) Rosales del Canal Valdefierro (fuera de uso, torre) Barrio Oliver (fuera de uso, torre) ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 65 Pignatelli (fuera de usom, abierto) 82000 Puerto Venecia Empresarium [Tabla 5] Capacidad de los depósitos de abasto de Zaragoza (Ayuntamiento de Zaragoza, GP y ACESA) El mantenimiento óptimo de estas instalaciones es fundamental ya que cualquier tipo de deficiencia o deterioro provoca pérdidas de volumen de agua. Por ello la revisión, mantenimiento y actualización de estos depósitos es importante con el fin de evitar esta pérdida de volumen. Para el control del caudal se utilizan medidores colocados en las distintas salidas de cada depósito, en puntos de impulsión y en distintos puntos a lo largo de la red.(Ciclo del agua 2008, Zaragoza). 4.1.4 DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE La red de distribución se inicia en el tanque de agua tratada, consta de: - Estaciones de bombeo - Tuberías principales, secundarias y terciarias. Las estaciones de bombeo son estructuras destinadas a elevar el agua desde un nivel energético inicial a un nivel energético mayor. En general, las estaciones de bombeo constan de las siguientes partes: - Rejas - Cámara de succión - Bombas ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 66 - Línea de impulsión - Servicios auxiliares: _ Dispositivos de protección contra el golpe de ariete _ Línea de alimentación de energía eléctrica o combustible _ Sistema de monitoreo y telecomunicaciones Las tuberías son elementos de diferentes materiales que cumplen la función de permitir el transporte de agua de forma eficiente. La red de distribución de Zaragoza es mixta, es decir conjuga red mallada y ramificada. La red mallada, que se encuentra en el casco urbano de la ciudad, ofrece ciertas ventajas que influyen para un uso sostenible del agua. La red de distribución comienza a ser ramificada al dirigirse hacia la periferia. (Ciclo de agua 2008, Zaragoza). La ciudad cuenta con una red de distribución de agua potable de más de 1.300 kilómetros de longitud. Los materiales utilizados en la red son: Chapa de acero, fibrocemento, fundición dúctil (más utilizado), fundición gris, hormigón armado con camisa de chapa, polietileno, polipropileno, PVC y PRFV (Poliéster con fibra de vidrio). Uno de los principales problemas es el deterioro de la red, ocasionando pérdidas importantes de agua. Este problema es ocasionado por la antigüedad de algunas tuberías y por el material con el que están fabricadas. (Ciclo de agua 2008, Zaragoza). El Plan de Mejora de la Gestión y Calidad del Abastecimiento de Agua del Ayuntamiento de Zaragoza, entre sus actuaciones, contempla la renovación de la red de distribución. Actuación que se lleva a cabo según los objetivos marcados e incluso por encima. La renovación de tuberías se lleva a cabo con aquellas que tienen agravante especial, como son las tuberías de fibrocemento. Sobre éstas se produce el mayor ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 67 número de fugas y de roturas ya que soportan peor la carga. Actualmente la red cuenta con 366 kilómetros de tubería de fibrocemento. Los materiales que se consideran adecuados son la fundición dúctil y el polietileno, ya que conjugan idoneidad sanitaria con unas buenas condiciones para la conducción del agua (Ciclo de agua 2008, Zaragoza). En cuanto al control del consumo en Zaragoza, se está instalando el control volumétrico sectorizado (90 sectores), con una cantidad que oscila entre los 5.000 y los 10.000 usuarios por sector. Cada sector se alimenta por un punto único, en el cual se controlan los caudales y presiones de modo preciso. 4.1.5 RED DE SANEAMIENTO La red de saneamiento de la ciudad cuenta con unos 1.200 kilómetros de longitud, cuya fabricación ha sido realizada por estos materiales: Fibrocemento, fundición, gres, hormigón+ladrillo, hormigón, ladrillo, material plástico, polipropileno. Sus secciones son diversas, ya que se pueden encontrar en forma circular, abovedada, rectangular, visitable, ovoidea… 4.1.6 TANQUES DE TORMENTA Los tanques de tormenta son dispositivos de control de la red de saneamiento destinados minimizar y controlar los impactos de episodios climatológicos torrenciales que aportan gran cantidad de agua en momentos puntuales, limitando así el caudal producido en los períodos de lluvia cuando los colectores reciben más caudal del que pueden transportar. Los tanques tormenta pueden colocarse en línea o en paralelo respecto a la red de saneamiento. La elección de una tipología u otra de tanque depende de la importancia del tanque (volumen a retener) y de las posibilidades de ubicación. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 68 Un tanque tormenta cuenta con cuatro partes principales: - Una cámara central, que recibe el agua residual desde la entrada al tanque hasta el elemento regulador del caudal. - Una cámara de retención donde se almacena la primera fase de la tormenta una vez se ha superado la capacidad de la cámara central. - Una cámara de alivio por la que se drenan los excesos de la tormenta al medio receptor. - Y cámara seca donde se ubica el elemento regulador de caudal. (Ciclo de vida 2008, Zaragoza). [Figura 8] Ciclo del agua 2008; (UGT Aragón) En la siguiente tabla se muestran los distintos tanques de tormenta existentes en Zaragoza, que se han incluido en la etapa de saneamiento. Tanques tormenta (etapa saneamiento) Valdespartera-BB1-Lagos (incluye E.B.) Valdespartera-BB4-Ferias Valdespartera-pluviales unifamiliares Valdespartera-Colector P1-Ofic. Tranvia (zona este) Valdespartera-Emisario E1-rotonda Avda. Casablanca-N330 Rotonda MAZ (incluye caseta aspiración y arqueta depósito) San Juan de La Peña (2) Expo 2008 Interpeñas (pluviales, 3) Expo 2008 Parque del Agua-Restaurantes (fecales) Expo 2008 Torre del Agua (fecales) Cámara de retención Cámara central Cámara de alivio ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 69 Expo 2008 Anfiteatro (fecales, pozo kit, foto) Expo 2008 Entrada Ranillas (fecales) Garrapinillos (clapeta) [Tabla 6] Tanques de tormenta de Zaragoza 4.1.7 BALSAS DE LAMINACIÓN Las balsas de laminación se encuentran en la zona del Barranco de la Muerte con este conjunto de balsas se pretende amortiguar los efectos de las avenidas, generándose una balsa final con agua permanente que servirá como elemento estético y como aljibe de agua de riego para la zonas reforestadas.(Ciclo del agua 2008, Zaragoza) [Figura 9] Esquema de ordenación de la zona (UGT Aragón) El lago situado en la zona de Montecanal de gran funcionalidad estética cuenta además de gran importancia para el almacenamiento de aguas pluviales. El agua de lluvia es recogida mediante una red de saneamiento que va a parar al lago para después ser utilizada en el riego de los jardines. En las viviendas de la zona ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 70 existen dos bocas de agua, una para el consumo humano (agua de boca) y otra para el riego de los jardines. 4.1.8 DEPURACIÓN En Zaragoza existen dos instalaciones municipales de depuración, la de La Cartuja y la de La Almozara, que realizan prácticamente el total tratamiento de las aguas residuales que utiliza la red municipal con independencia de su origen doméstico o industrial. Sólo algunas urbanizaciones periféricas o industrias de cierta importancia tienen su propia red de saneamiento para su depuración. El 98% de la carga contaminante de las aguas residuales es tratada adecuadamente, sólo un 2% relacionado con los barrios rurales está en proceso, pendiente de solución (Entralgo, J.R., 2010). La planta de La Cartuja es la principal, y tiene una capacidad operativa de tratamiento de vertidos para una población aproximada de un 1.000.000 de habitantes equivalentes. En ambas plantas EDAR existen dos líneas de actuación, la línea de fangos y la línea de agua. La línea de fangos se encarga del tratamiento de los mismos para diferentes fines (construcción, agricultura, energía…). Los fangos pueden proceder tanto del tratamiento primario como del secundario. En La Cartuja a diferencia de en La Almozara, se realiza un tratamiento terciario final para la eliminación de fósforo mejorando así la calidad del vertido (UGT-Aragón, 2008), y los fangos son desecados y posteriormente incinerados. En La Almozara, los fangos generan biogás en un digestor anaerobio. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 71 4.2 DESCRIPCIÓN DE LAS PLANTAS Y DATOS TÉCNICOS 4.2.1 PLANTA POTABILIZADORA DE CASABLANCA La planta potabilizadora de Casablanca en Zaragoza, tiene una capacidad teórica de 520.000 m3 equivalentes a un servicio teórico para 1.7 millones de habitantes, aunque diariamente se suelen potabilizar alrededor de 213.550 m3. La superficie disponible entre las cubiertas de los depósitos y el de la planta es de 104.000 m2 (Ayto. Zaragoza, 2009). El proceso de potabilización de la potabilizadora de Casablanca está constituido por diferentes fases, las cuáles se describen a continuación del esquema general de la planta. [Figura 10] Esquema de proceso de potabilización ETAP Casablanca en Zaragoza. (Ayto. Zaragoza, 2005) Desbaste: la línea de tratamiento de la potabilizadora empieza por el proceso de desbaste mediante una reja de eliminación de sólidos flotantes de unos ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 72 100 mm de paso entre barrotes para posteriormente ser sometido a dos rejas auto-limpiantes posteriores de 20 mm de paso entre barrotes. Precloración y coagulación: Cuando las condiciones de calidad lo demandan, se añade cloro en forma de hipoclorito sódico para oxidar la materia orgánica que está en el agua y disminuir su concentración (precloración).Se le añade sulfato de alúmina como agente coagulante de las materias en suspensión (coagulación). Floculación y decantación: La floculación es un proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta manera su decantación. La decantación es un proceso físico de separación por gravedad de las partículas en suspensión que transporta el agua, donde las partículas más densas sedimentan al fondo del decantador y las menos densas flotan y quedan en la superficie. Al final de estos procesos, se han eliminado virus, bacterias, el 99% de la materia en suspensión, 90% de turbiedad coloidal y el 60% de la materia orgánica. Estos procesos se ejecutan en los decantadores “Accelator” de recirculación de fangos. Como floculante se utiliza habitualmente polielectrolito aniónico dosificado en la entrada de los decantadores. Filtración sobre arena: Este proceso sirve para separar los sólidos en suspensión del agua, que quedan retenidos en la arena. En el proceso de filtración el agua se filtra a través de un lecho de arena silícea de 60 cm de altura y granulometría de 0,7 mm. La superficie unitaria de cada lecho es de 96 m2. La recogida del agua se realiza mediante toberas colectoras de 0,3 mm de paso de ranuras roscadas sobre un falso fondo. El lavado de los filtros se realiza inyectando agua y aire por el fondo a contracorriente. Actualmente se está introduciendo la filtración sobre carbón activo granular. Este proceso es más caro pero su rendimiento y eficacia es superior. Filtración sobre arena: en este proceso el agua decantada pasa a través de un lecho de arena silícea de 60 cm de altura y de 0,7 mm de granulometría, ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 73 para después filtrarse mediante 34 filtros en una superficie única de 96 m2. El agua filtrada es recogida mediante unas toberas colectoras. La filtración es constante mediante reguladores de nivel en lazo de control con el actuador de las válvulas de regulación de caudal a la salida de cada filtro. Carbón activo: Se dosifica carbón activo en polvo para reducir la tasa de orgánicos disueltos y producir un agua de mejor calidad organoléptica (sabor y olor). Actualmente, se ha eliminado la adición inicial antes de la floculación al incluirse este compuesto en 22 de los 34 filtros de arena. Bombeo a depósitos: aquí se produce el bombeo a los depósitos, los cuales tienen una capacidad de almacenamiento de 180.000 m3 y cuya cota de altura es de 8.5 m superior a la cota a la que está el agua filtrada. Esta elevación se lleva a cabo mediante 6 grupos motobomba de 180 CV y a 1 m3/s y por 2 grupos de 100 CV a 0.5 m3/s. Desinfección final: en ella se produce la desinfección dosificando cloro gas de modo que exista siempre un contenido en cloro residual en el agua dentro del rango de 0.5 a 1.6 ppm. Esto se lleva a cabo en varios depósitos y estaciones elevadoras secundarias que refuerzan las concentraciones de cloro residual automáticamente con hipoclorito sódico y bombas dosificadoras cuando es necesario. De esta forma se garantiza la potabilidad del agua almacenada en los depósitos, así como también el agua que circula por la red municipal de distribución (Ayto. Zaragoza, 2010). ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 80 La EDAR de La Almozara está dimensionada para tratar vertidos de unos 100000 habitantes y unas 100 hectáreas de zona industrial. Sirve para la depuración de los vertidos de los barrios de Miralbueno, Oliver, Valdefierro, Montecanal, parte de las Delicias y Universidad. La ciudad de Zaragoza depura sus aguas además con la EDAR de La Cartuja, que es 10 veces más grande que la de La Almozara. El funcionamiento de la Estación Depuradora de Aguas de La Almozara se compone de los siguientes procesos (Ayuntamiento de Zaragoza, 2010): • Línea de tratamiento de agua, que depura las aguas para devolverlas al cauce natural en el mejor estado posible. • Línea de tratamiento de fangos, que depura los fangos que surgen de la depuración de las aguas, y que los trata hasta su transporte para ser utilizados como abono agrícola. • Línea de producción de biogás, que sirve para abastecer casi al 70% de las necesidades energéticas de la estación depuradora. La línea de agua de la EDAR de La Almozara consta de un sistema de pretratamiento, un tratamiento primario y un tratamiento biológico mediante fangos activados. Los pasos que se siguen en este proceso son los siguientes: Medida de caudal: Cuando las aguas entran, se procede a la medición del caudal. Esto tiene lugar en un primer pozo seco, que se encuentra al inicio de la EDAR, mediante un sistema de ultrasonidos. Separación de sólidos gruesos: Las aguas pasan a un pozo de gruesos provisto de una doble reja extraíble. Los primeros, mas grandes, pasan a un contenedor de residuos (Una cuchara bivalva de hacinamiento electrohidráulico y actuada por un polipasto eléctrico permite la extracción de los sólidos retenidos). Elevación de agua: La elevación se realiza mediante tres tornillos de Arquímedes con una capacidad unitaria de 400 l/s y accionados por motores de 44 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 81 kW. Cada tornillo dispone de una compuerta de accionamiento manual y batiente antirretorno. Se efectúa una elevación de 6,5 m. Pretratamiento: A continuación se efectúan dos etapas: • Desbaste: Los sólidos más grandes se eliminan filtrando el agua por rejas de diferente tamaño. Las rejas tienen 50 y 15 mm de luz y están provistas de un sistema de limpieza automática. La evacuación se realiza mediante cintas transportadoras que dirige los residuos a un compactador y posteriormente a un contenedor. El edificio está provisto de un sistema de filtros de carbón para eliminar los olores producidos. • Desarenado y desengrasado de las aguas: Elimina gravas y arenas, así como grasas y espumas. Hay dos desarenadoresdesengrasadores de flujo espiral de 144 m3 de volumen unitario, donde gracias al aire aportado a través de difusores porosos, por dos soplantes, flotan las grasas y otras materias orgánicas que son recogidas por rasquetas y enviadas a un separador y posteriormente a un depósito. Decantación primaria: Es un proceso en el que los sólidos en suspensión se sedimentan por gravedad en dos decantadores primarios. Los tanques tienen un volumen unitario de 1800 m3. Cada uno dispone de un vertedero perimetral y de un puente radial de accionamiento periférico, que recoge y conduce los fangos sedimentados mediante un sistema de rasquetas hacia una arqueta donde se realiza la purga de los mismos. Tratamiento biológico: El proceso se realiza con fangos activos en los que crecen microorganismos que se alimentan de esa materia orgánica. Se realiza en dos cubas de 4350 m3 totales con tres aireadores superficiales de 37 kw de potencia. Cada cuba está provista de un vertedero regulable que, a través del autómata y de las señales de los cuatro sensores de oxígeno disuelto, regula el nivel del agua y de la aportación de oxígeno. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 82 Recirculación de fangos: Se efectúa a través de un canal provisto de un sistema de aforo por vertedero Parshall y medidor de lámina de aguas por ultrasonidos. Los fangos son elevados 2,5 m mediante tres tornillos de 200 l/s de caudal unitario. Decantación secundaria: Aquí el agua vuelve a pasar por un último proceso de sedimentación para eliminar los fangos generados en el tratamiento biológico, y dejar el agua lo más limpia posible. La decantación secundaria se realiza en dos cubas circulares de 2886 m3 de volumen unitario. Cada una dispone de un vertedero perimetral simple y de un puente radial de accionamiento periférico, que recoge los fangos sedimentados mediante un sistema de succión por sifón. Desinfección: El agua ya ha sido depurada y puede ser desinfectada añadiéndole cloro. La desinfección se produce a partir de cloro gas en tres cloradores con una capacidad unitaria de 10 kg/h. De la línea de depuración del agua, se ha obtenido agua limpia y unos fangos. Los fangos resultantes del proceso de depuración siguen el siguiente proceso: Espesamiento: Se espesan los fangos por gravedad y se utiliza un sistema de eliminación de olores con carbón activo. Bombeo y acondicionamiento del fango: Desde el espesador se envían los fangos al digestor primario mediante bombas de tornillo, acondicionándolos con cloruro férrico para evitar la presencia de sulfuro de hidrógeno en el biogás que se produce. Tamizado de fangos: Los fangos se tamizan mediante dos rejillas circulares autolimpiantes para eliminar aquellos productos que favorecen la formación de costra en los digestores. Digestión primaria: Los fangos se digieren en un proceso anaerobio en un digestor primario, calorifugado. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 83 Digestión secundaria: el digestor secundario realiza una función mixta de apuramiento del proceso de digestión y de almacenamiento de fango para el proceso de secado. Deshidratación: Los fangos se secan y una vez deshidratados se transportan por un sistema de cintas a un contenedor, para su posterior uso como abono agrícola. Una parte de la materia orgánica que forma parte de los fangos obtenidos en el proceso de la depuración, se transforma en biogás con un contenedor de entre 65-70% de metano. En esta línea de producción de energía renovable, la EDAR de La Amozara dispone de estos elementos: Almacenamiento de biogás: La depuradora cuenta con un gasómetro de doble esfera de material plástico con capacidad para el biogás de 8 h. • Sistema de calorifugado del digestor de fangos: Permite reducir las necesidades de calor para mantener en su interior la temperatura óptima. Consta de dos calderas mixtas para gasóleo y gas, con una potencia unitaria de 150000 Kcal/h. • Grupo motogenerador: Es un motor de combustión interna que utiliza como combustible el biogás para producir corriente alterna. Esta energía la utilizan los motores eléctricos de la instalación. Es un motor Caterpillar de 287 kW de potencia capaz de producir el 60% de las necesidades de la EDAR aproximadamente. • Intercambiadores de calor: Para el aprovechamiento de la energía térmica disponible en el aceite y agua de refrigeración y en los humos de escape. • Torre de refrigeración: Sirve para disipar el exceso de calor. • Sistema de compresión: para que el biogás se introduzca en el motor a la presión requerida. • Sistema de acoplamiento: entre la red eléctrica y el sistema de producción de energía. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 84 . [Figura 15] Imagen aérea de la EDAR La Almozara en Zaragoza. (http://hispagua.cedex.es) 4.3 CONSUMO Actualmente se viene produciendo un descenso en el volumen de agua captada desde el valor máximo alcanzado en 1979 de 106 hm3/año hasta el que existe en la actualidad de 64,1. Los factores que han influido en la disminución de este consumo han sido el volumen consumido en la potabilización, el aumento de los precios hasta niveles próximos al coste de prestación del servicio, la extensión de la facturación por medición del agua consumida a la práctica totalidad de los usuarios, el riego de las grandes zonas verdes de nueva creación mediante pozos, la eliminación de las cámaras de descarga para la limpieza del alcantarillado, las mejoras en la conservación de la red de distribución , etc. Para la conservación del agua durante su consumo son necesarios programas de educación y de información ciudadana, políticas de estructura tarifaria, preparación de la legislación entorno a características de las instalaciones domiciliarias, a la obligatoriedad de instalar dispositivos de bajo consumo, ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 85 reglamentos para jardines, control estricto de las fuentes de contaminación y acondicionamiento de los efluentes y el reciclaje y reutilización de la aguas residuales. La evolución tecnológica en varios campos se puede aprovechar también para la reducción del consumo de agua. Por ejemplo los dispositivos de bajo consumo que se pueden instalar, parques y jardines que requieren poco agua, uso de métodos mecánicos para lavar de calles, introducción de tecnologías industriales de bajo consumo. 4.3.1 PARQUES Y JARDINES La creación y mantenimiento de parques, jardines y zonas verdes en el entorno urbano cumple un papel fundamental en la calidad de vida de los ciudadanos y la salud de estos y del medio ambiente. En primer lugar son puntos de oxigenación de la ciudad, tanto por el efecto beneficioso ante la contaminación atmosférica y la fijación de CO2 frente al cambio climático, como por ser espacio de ocio y esparcimiento de los ciudadanos. Contribuyen a suavizar el clima local equilibrando las temperaturas gracias a la humedad del suelo y zonas de sombra, refrescando en verano y mitigando el frío del invierno. Desde el punto de vista medioambiental además suponen una continuidad del medio natural frente a la ocupación del terreno por las infraestructuras urbanas, favoreciendo los ecosistemas, la biodiversidad y la recarga de acuíferos. El privilegio de disfrutar de estos entornos, debe conjugarse con el ciclo urbano del agua puesto que supone un foco de consumo importante de recursos hídricos para el que caben alternativas de eficiencia, ahorro y reutilización, asociados a la mejora de parámetros ambientales y de gestión de aguas residuales. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 86 4.4 APLICACIÓN DEL ACV AL CICLO DEL AGUA EN ZARAGOZA 4.4.1 DEFINICIÓN DE OBJETIVOS Los principales objetivos planteados son los siguientes: – Realizar el análisis del ACV del ciclo integral del agua en Zaragoza, tomando el m3 de agua tratada en cada etapa como unidad funcional, para comparar entre si las distintas etapas del mencionado ciclo. – Llevar a cabo la comparación de forma global (inventario de materiales en la construcción más consumos en operación) y también de forma desagregada (impacto de las obras por un lado y consumos en la operación y gestión por otro). – Identificar las fases con mayor impacto ambiental 4.4.2 ANÁLISIS DE INVENTARIO El inventario de cada etapa del ciclo, imprescindible para la realización del ACV, se ha desarrollado dentro del área de Recursos Naturales de la Fundación CIRCE, de forma paralela a este PFC. Los datos han sido obtenidos de los distintos gestores y responsables gracias a la coordinación y contactos proporcionados por el Servicio de Ciclo Integral del Agua del Ayuntamiento de Zaragoza. La inclusión de las numerosas bombas existentes en las distintas etapas suponía un problema importante, dado que no existían datos completos sobre los equipos, especialmente sobre los de menor potencia. Es por ello que como parte del presente PFC se obtuvieron a partir de datos de catálogo una serie de curvas en las que se relacionó la potencia y tipo de bomba con los materiales utilizados en su construcción. En aras de la claridad en la exposición de las fases de ACV realizado, ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 87 el procedimiento seguido y los resultados obtenidos se resumen en el apartado 4.5.1 y se complementan con la información del anexo A. Los siguientes puntos de la metodología del ACV indicados de forma generalista en el capítulo 3.1, se desarrollan en los siguientes apartados donde se desarrolla el ACV del ciclo integral del agua en Zaragoza como caso de estudio y se presentan los resultados más relevantes que se han obtenido. En los anexos a este PFC pueden encontrarse resultados adicionales que por cuestión de espacio no se han incluido en la memoria. 4.4.3 EVALUACIÓN DE IMPACTOS Tras analizar los distintos métodos de evaluación existentes y sus correspondientes categorías de impacto, (ver los más aplicados en estudios relacionados y previa discusión con algunos expertos en ACV), se optó por llevar a cabo el análisis con tres métodos: ReciPe, Eco-99 y IPCC. Finalmente se presentan de forma detallada los resultados obtenidos con ReciPe, por tratarse del método más completo. Igualmente se razonó qué categorías de impacto tenía más sentido considerar. 4.4.4 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Los valores obtenidos en las distintas categorías de impacto son comentadas y justificadas en el correspondiente apartado de resultados. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 88 4.5 CARACTERIZACIÓN DE LAS BOMBAS Y TRAFOS DEL CICLO. OBTENCIÓN DE LAS CURVAS QUE RELACIONAN EL TIPO Y POTENCIA DEL ELEMENTO CON LOS MATERIALES UTILIZADOS EN SU CONSTRUCCIÓN Tras el estudio del ICV se ha visto convenientemente realizar el dimensionado de los bombeos realizados en el ciclo del agua de Zaragoza. Para ello se ha recurrido a una estimación de los materiales utilizados en su construcción. 4.5.1 BOMBAS Para realizar el dimensionado de las bombas se ajustaron los valores impuestos en el ICV a catálogos de bombas y trafos como: Grundfos (Bombas de gran caudal), ABB (Trafos de baja, media y alta tensión), Bombas KBS (Normalizadas), Bombas RLDO. (ANEXO A) Para determinar la distribución de pesos de las distintas bombas se opera de la siguiente forma. De la tabla A.7.1 del anexo A del Proyecto Fin de Carrera de Rodríguez Martín (1999) se puede determinar el porcentaje en peso de cada material que compone los motores eléctricos en función de la potencia del motor. De esta forma, conocida la potencia de nuestros motores (igual a la de las bombas que mueven) y el peso, se puede determinar la distribución en peso de cada uno de los materiales que los componen. Así por ejemplo, para el caso del modelo Enorm 50- 160 de 15 cv, entramos en la tabla con la potencia de 11 kW (la equivalente a 15 CV) y con el peso de nuestro motor (128 kg) tendríamos los kg de peso de cada material que compone el motor. Para los casos en los que nuestra potencia no coincide con las de la tabla, se interpola. (BECOSA, 2007). ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 89 Modelo Nº uds. Bomba + Motor (kg) Bomba (kg) Motor (kg) Bancada (kg) Enorm 50-160 15cv 4 1,66E+02 3,80E+01 1,28E+02 4,81E+01 Enorm 50-250 40cv 4 3,21E+02 5,60E+01 2,65E+02 9,30E+01 Enorm 100-200 40cv 2 3,36E+02 7E+00 2,66E+02 9,74E+01 Enorm 80-160 30cv 4 2,43E+02 4,60E+01 1,97E+02 7,05E+01 EVMG 30-3F/5.5 7,5cv 2 1,13E+02 7,55E+01 3,70E+01 3,26E+01 CTVLX 55-4/366 2 5,10E+01 67% * 33% * 1,48E+01 Enorm 65-160 25cv 2 1,83E+02 4,10E+01 1,42E+02 5,30E+01 EVM 4-11/2.2 3cv 1 6,02E+01 2,45E+01 3,57E+01 1,75E+01 SG 6-42/3 7,5cv 2 7,50E+01 41% * 59% * ---- ** [Tabla 7] Datos de partida de las bombas * Representan los porcentajes en peso que corresponden a la bomba y al motor por separado, Provienen de modelos similares. ** Se trata de un modelo de bomba sumergible, por lo que no va montada sobre bancada. Se procede a interpolar sobre esta gráfica los valores obtenidos en los catálogos mencionados anteriormente. Tras la interpolación se ha obtenido este gráfico: ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 96 5750 910 5750 900 0,78 6 39900 34500 6000 308,68 6000 273 1,04 4 25092 24000 237259,31 194943,37 [Tabla 13] Datos sobre pesos Peso (Kg) Potencia C.V Peso bomba Cobre (Tn) Hierro (Tn) Silicio (Tn) Aluminio (Tn) Acero (Tn) 310,6 2 0,13 0,026 0,067 0,002 0,001 0,085 A lfocea (pozo+sobrepresión) 310,6 3 0,13 0,026 0,067 0,002 0,001 0,085 V illarapa (pozo+sobrepresión, toma 3601,7 87 1,50 0,299 0,782 0,024 0,009 0,983 Los Leones-Academia 672,3 15 0,28 0,056 0,146 0,005 0,002 0,184 Peñaflor (Las Flores, 226) 504,2 15 0,21 0,042 0,109 0,003 0,001 0,138 G arrapinillos (219) 474,2 20 0,20 0,039 0,103 0,003 0,001 0,129 Peñaflor (250) 711,2 20 0,30 0,059 0,154 0,005 0,002 0,194 Montañana (212) 474,2 20 0,20 0,039 0,103 0,003 0,001 0,129 Elevación Oliver 997,9 41 0,42 0,083 0,217 0,007 0,003 0,272 Elevación Oliver 1136,2 30 0,47 0,094 0,247 0,008 0,003 0,310 V illamayor (209) 1578,3 75 0,66 0,131 0,342 0,011 0,004 0,431 C asablanca-Valdefierro (fuera de 1818,6 18 0,76 0,151 0,395 0,012 0,005 0,496 T ornillos recirculación fangos 1624,6 85 0,68 0,135 0,353 0,011 0,004 0,444 Las Canteras impulsión 4972,0 36 2,07 0,413 1,079 0,033 0,013 1,357 Elevación de aguas Almozara 6655,2 88 2,78 0,552 1,444 0,045 0,017 1,817 Bombas elevación aguas MI del 4230,4 100 1,76 0,351 0,918 0,028 0,011 1,155 C asablanca-ETAP (nueva) 5860,0 180 2,44 0,486 1,272 0,039 0,015 1,600 V aldespartera actual 8791,5 270 3,67 0,730 1,908 0,059 0,023 2,400 V aldespartera actual 14445,3 180 6,02 1,199 3,135 0,097 0,038 3,944 Bombeo recirculación de fangos La 12375,0 430 5,16 1,027 2,685 0,083 0,032 3,378 Bombeo parque (Canteras ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 97 18400,0 270 7,67 1,527 3,993 0,123 0,048 5,023 C asablanca-Valdespartera futura 19000,0 150 7,92 1,577 4,123 0,127 0,049 5,187 C asablanca-ETAP vieja (fuera de 28500,0 180 11,88 2,366 6,185 0,191 0,074 7,781 C asablanca-ETAP (nueva) 34823,5 375 14,52 2,890 7,557 0,233 0,091 9,507 Elevación de aguas La Cartuja 39900,0 910 16,64 3,312 8,658 0,267 0,104 10,893 Ebro-Casablanca (etapa captación) 6,4 2,67 0,531 1,388 0,043 0,017 1,746 Motogenerador Caterpillar 25092,0 1495 10,46 2,083 5,445 0,168 0,065 6,850 Bombeo la Loteta-Fuempudia 102 101,60 20,22 52,873 1,632 0,634 66,518 243,4847513 [Tabla 14] Datos sobre los materiales 4.5.2 TRAFOS Para determinar el peso de los distintos materiales que componen toda la instalación de alta y media tensión se recurre a la Tesis Doctoral de Adolfo González (2000). En ella, el autor estima el peso de los distintos materiales que componen la instalación de alta-media tensión, y los transformadores de potencia y reducción, a partir de la metodología del ETH (Instituto Tecnológico Federal de Zurich) donde se desarrolla un inventario de ciclo de vida de sistemas de energía. Según esta metodología, se parte del presupuesto de toda la instalación, considerándose que el 30% de ese presupuesto se debe a los materiales, y el resto al montaje. Seguidamente se establece una relación entre presupuesto de materiales de una instalación eléctrica y su peso. Finalmente, este peso se distribuye entre los distintos materiales siguiendo el criterio de la tabla A1.3. Donde además, aparece el peso final de los materiales de nuestra instalación. Los cálculos realizados para llegar a esos valores de la tabla son los siguientes: 0,30 x 178817,74 € ≈ 53645,32 € 53645,32 € / 63,11 €/kg ≈ 850 kg ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 98 (ec. A1.1) Para determinar el peso y distribución de materiales se utiliza el mismo método. (BECOSA, 2007) Instalación eléctrica de AT y MT Material % Peso Cobre 5,76 Estaño 0,88 Hierro 46,55 Plomo 0,41 Niquel 0,18 Zinc 0,14 Aluminio 0,08 Platino 0,001 Polietileno 42 PVC 4 [Tabla 15] Datos inventario trafos • El trafo dimensionado para la potabilizadora de Casablanca se ha obtenido de un catálogo de la empresa ALKARGO. Sus características son: Tensión = 52 Kv Potencia = 8 MVA Peso en aceite = 2750 Kg ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 99 Peso a desencubar = 8300 Kg Peso total = 14800 Kg Material Peso(Ton) Cobre 0,85248 Estaño 0,13024 Hierro 6,8894 Plomo 0,06068 Níquel 0,02664 Zinc 0,02072 Aluminio 0,01184 Platino 0,0148 Polietileno 6,216 PVC 0,592 [Tabla 16] Datos sobre pesos de los trafos • El trafo dimensionado para la depuradora de La Almozara se ha obtenido de un catálogo de la empresa ALKARGO. Sus características técnicas son: Tensión<= 24 Kv Potencia = 800 KVA Peso del líquido aislante = 460 Kg Peso total = 2240 Kg ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 100 Esta tabla representa el % de peso distribuido en una instalación de baja tensión: Material % Peso Cobre 20,69 Fundición 51,72 Acero 27,59 [Tabla 17] Datos sobre pesos (2) Material Peso (Ton) Cobre 0,463456 Fundición 1,158528 Acero 0,618016 [Tabla 18] Materiales del trafo de La Almozara • La Almozara tiene una subestación transformadora de estas características: Potencia = 200 KVA Peso del líquido aislante = 115 Kg Peso total = 560 Kg ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 101 Material Peso (Ton) Cobre 0,115864 Fundición 0,289632 Acero 0,154504 [Tabla 19] Datos materiales 4.5.3 TANQUES DE TORMENTA Para el dimensionado de las bombas de los tanques de tormenta se ha recurrido a las tablas y gráficos de las bombas de distribución, ya que se trata de bombas de pequeña potencia. En esta tabla se adjuntan todas las bombas con sus respectivos tanques: Tanques tormenta (etapa saneamiento) Bombas fecales Pot (Kw) Bombas achique Pot (Kw) B.F. (2) Pot (kW) Valdespartera-BB1-Lagos (incluye E.B.) 2 3 2 1,7 Valdespartera-BB4-Ferias 2 3 Valdespartera-pluviales unifamiliares 3 46,2 1 1,4 Valdespartera-Colector P1-Ofic. Tranvia (zona este) 2 2,8 Valdespartera-Emisario E1-rotonda Avda. Casablanca- 2 6,2 Rotonda MAZ (incluye caseta aspiración y arqueta 3 18 2 1 2 22 San Juan de La Peña (2) 3 22 2 2,2 2 0,75 Expo 2008 Interpeñas (pluviales, 3) 1 5 Expo 2008 Parque del Agua-Restaurantes (fecales) 3 7,5 Expo 2008 Torre del Agua (fecales) 2 2,1 Expo 2008 Anfiteatro (fecales, pozo kit, foto) 2 2 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 102 Expo 2008 Entrada Ranillas (fecales) 2 2 Garrapinillos (clapeta) [Tabla 20] Tanques de tormenta Con el mismo procedimiento aplicado anteriormente en el dimensionado de bombas se realiza este apartado: Bombas fecales Tanques tormenta (etapa saneamiento) Peso (Ton) Peso bomba (Fundición) Cobre Hierro Silicio Aluminio Acero Valdespartera-BB1-Lagos 0,12 0,050 0,010 0,026 0,001 0,0003 0,033 Valdespartera-BB4-Ferias 0,12 0,050 0,010 0,026 0,001 0,0003 0,033 Valdespartera-pluviales 1,16 0,484 0,096 0,252 0,008 0,003 0,317 Valdespartera-Colector P1-Ofic. 0,12 0,050 0,010 0,026 0,001 0,000 0,033 Valdespartera-Emisario E1- 0,12 0,050 0,010 0,026 0,001 0,000 0,033 Rotonda MAZ (incluye caseta 0,39 0,163 0,032 0,085 0,003 0,001 0,107 San Juan de La Peña (2) 0,39 0,163 0,032 0,085 0,003 0,001 0,107 Expo 2008 Interpeñas (pluviales, 0,06 0,025 0,005 0,013 0,000 0,000 0,016 Expo 2008 Parque del Agua- 0,18 0,075 0,015 0,039 0,001 0,000 0,049 Expo 2008 Torre del Agua 0,12 0,050 0,010 0,026 0,001 0,000 0,033 Expo 2008 Anfiteatro (fecales, 0,12 0,050 0,010 0,026 0,001 0,000 0,033 Expo 2008 Entrada Ranillas 0,12 0,050 0,010 0,026 0,001 0,000 0,033 [Tabla 21] Información bombas fecales ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 103 Bombas achique Tanques tormenta (etapa saneamiento) Peso (Ton) Peso bomba (Fundición) Cobre Hierro Silicio Aluminio Acero Valdespartera-BB1- Lagos (incluye E.B.) 0,12 0,050206 0,0099 0,02612 0,00080 0,000313 0,0328 Valdespartera-pluviales unifamiliares 0,06 0,025103 0,0049 0,01306 0,00040 0,000156 0,0164 Rotonda MAZ (incluye caseta aspiración y 0,12 0,050206 0,0099 0,02612 0,00080 0,000313 0,0328 San Juan de La Peña (2) 0,12 0,050206 0,0099 0,02612 0,00080 0,000313 0,0328 [Tabla 22] Información bombas de achique B.F (2) Tanques tormenta (etapa saneamiento) Peso (Ton) Peso bomba (Fundición) Cobre Hierro Silicio Aluminio Acero Rotonda MAZ (incluye caseta aspiración y arqueta depósito) 0,261 0,109 0,022 0,057 0,002 0,001 0,071 San Juan de La Peña (2) 0,120 0,050 0,010 0,026 0,001 0,000 0,033 [Tabla 23] Información bombas fecales (2) 4.6 RESULTADOS, ANÁLISIS Y REVISIÓN CRÍTICA Para el cálculo de resultados se ha utilizado el método ReCiPe MidPoint (E), ya que es el método más actual y por consiguiente el más actualizado en referencia con los factores de impacto, así pues su incertidumbre será menor. En estos resultados se muestran los valores obtenidos tras analizar un m3 de agua por cada etapa. Los resultados calculados serán siempre a corto plazo, ya que a largo plazo demuestran una gran incertidumbre en sus resultados. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 104 Los resultados obtenidos han sido factorizados mediante la caracterización. CARACTERIZACIÓN Implica la aplicación de modelos para obtener un indicador ambiental en cada categoría de impacto, unificando a una única unidad de referencia todas las sustancias clasificadas dentro de cada categoría mediante el empleo de factores de peso o equivalencia. La explicación de los resultados se dividirá en dos apartados: 1. Daños a nivel general (ReCiPe MidPoint (E)) • Comparativa etapas • Comparativa subetapas (Captación y depuración) 2. Daños de salud humana (Eco-Indicador 99”) Los resultados analizados se han englobado en 3 categorías: • Comparativa global (Incluye obra civil y explotación energética) • Obra civil • Explotación energética En primer lugar se ofrece un gráfico en el cual se puede observar como se ha desarrollado el ciclo mediante el SimaPro. Aquí se puede ver la distribución de cada proceso y como se va agregando al ciclo. Es necesario recordar que la aplicación SimaPro utiliza criterios de corte en función de la peso total de cada impacto en el total (los > al 1%), porque de otro modo el número etiquetas del árbol generado sería ilegible en este ACV que contiene todo del ciclo integral del agua. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 105 [Figura 18] Esquema general de árbol del ACV del ciclo integral del agua en Zaragoza ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 112 Comparativa obra civil de las etapas: Cambio climático: Como se puede apreciar en la gráfica, el proceso más reseñable vuelve a ser el proceso urbano. Desde este punto se puede comparar, qué obra civil es la que menos emisiones de CO2 emite a la atmosfera. Un dato a tener en cuenta es la considerable disminución en las estaciones potabilizadora y depuradora. Este hecho nos indica que es su proceso energético el que le otorga la mayor cantidad de contaminación. Ocupación de tierras agrícolas: En este apartado se puede apreciar cómo, prácticamente, sólo se valora la magnitud de la obra civil. Como ejemplo pondremos el proceso de captación. GLOBAL =0,044250819 m2a; OBRA CIVIL =0,041388 m2a. Toxicidad humana: Como se puede observar la toxicidad va altamente ligada a los materiales que se han utilizado en cada proceso. El uso urbano vuelve a ser el predominante. En el caso de la ETAP y EDAR es necesario puntualizar que en su construcción el factor de toxicidad no tiene relativa importancia en consonancia con la explotación energética de las mismas. Agotamiento fósil: Tras la construcción de la obra civil del ciclo se puede concluir que el gasto de transporte de material, no es comparable con el gasto energético del que se abastece el ciclo. Nuevamente vuelve a ser la etapa del uso urbano la que mayor índice ostenta. Ocupación del terreno urbano: Esta categoría de impacto está relacionada directamente con la obra civil de cualquier proyecto. En este caso la etapa más importante será la de captación puesto que la captación de Yesa está compuesta ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 113 por una gran obra civil (la obra de La Loteta) y una gran ocupación terrenal derivada. Los factores energéticos no tienen prácticamente aplicación en esta categoría. 4.6.1.1.3 COMPARATIVAEXPLOTACIÓNENERGÉTICA(CORTOPLAZO) [Figura 21] Comparativa entre etapas, explotación Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración Climate change kg CO2 eq 0,12977043 0,22404709 0,07184784 0,27895934 0,04543326 0,40219385 Ozone depletion kg CFC-11 eq 8,00284E-09 2,0679E-08 4,4308E-09 1,7244E-08 2,8018E-09 1,1466E-07 Human toxicity kg 1,4-DB eq 0,191969888 0,59716887 0,10628478 0,4126452 0,06720959 0,74773384 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 114 Photochemical oxidant formation kg NMVOC 0,000544432 0,00070925 0,00030143 0,00117033 0,00019061 0,00155258 Particulate matter formation kg PM10 eq 0,000331996 0,00060531 0,00018381 0,00071364 0,00011623 0,0009528 Ionising radiation kg U235 eq 0,02505642 0,04950169 0,01387257 0,05385919 0,00877237 0,08165877 Terrestrial acidification kg SO2 eq 0,001197569 0,0021699 0,00066304 0,00257424 0,00041927 0,0033576 Freshwater eutrophication kg P eq 2,14292E-07 4,6317E-06 1,1864E-07 4,6063E-07 7,5025E-08 8,4959E-06 Marine eutrophication kg N eq 0,000177627 0,00020701 9,8344E-05 0,00038183 6,2188E-05 0,00050754 Terrestrial ecotoxicity kg 1,4-DB eq 4,97472E-05 0,00017744 2,7543E-05 0,00010693 1,7417E-05 0,00032149 Freshwater ecotoxicity kg 1,4-DB eq 2,91401E-05 0,00052179 1,6134E-05 6,2638E-05 1,0202E-05 0,00011405 Marine ecotoxicity kg 1,4-DB eq 0,077624529 0,20268119 0,04297708 0,16685705 0,02717673 0,29519429 Agricultural land occupation m2a 0,002862002 0,0046681 0,00158456 0,00615193 0,001002 0,01185852 Urban land occupation m2a 0,000584825 0,00125164 0,00032379 0,00125711 0,00020475 0,00242144 Natural land transformation m2 2,06581E-05 3,5985E-05 1,1437E-05 4,441E-05 7,2325E-06 6,5696E-05 Water depletion m3 0,000821337 0,01262205 0,00045474 0,00176549 0,00028755 0,00336253 Metal depletion kg Fe eq 0,001070141 0,01389853 0,00059249 0,0023006 0,00037466 0,02153307 Fossil depletion kg oil eq 0,040090664 0,07552622 0,02219633 0,08618221 0,01403594 0,12324092 [Tabla 26] Tabla comparativa entre la explotación de las distintas etapas ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 115 Cambio climático: Tras analizar la explotación energética, se observa que el resultado obtenido es totalmente distinto a los anteriores. Esto es debido a que solo se comparan los procesos energéticos. En el mix español que se ha utilizado, se contabiliza la energía producida por carbón, gas natural, energía nuclear… Estos parámetros son los que nos darán los índices obtenidos. Como la depuración es el proceso energético con más consumo, esta será la que más peso tendrá en esta comparativa. Ocupación de tierras agrícolas: En este apartado no tiene mucho sentido analizar este aspecto ya que la obra civil es la parte más significativa. Toxicidad humana: Como se observa en la gráfica, el proceso de uso urbano deja de ser el que ostenta el mayor valor, eso es debido a que al solo interferir los procesos energéticos, el valor más significativo es para el proceso de la depuración, que es el más elevado. Agotamiento fósil: Como antes se ha comentado, el proceso eléctrico mix español, contiene aportaciones de transformaciones como carbón, gas natural, entre otro minerales fósiles, así pues es muy representativo el consumo de cada etapa. La depuración es la etapa con mayor índice. Ocupación del terreno urbano: Como antes se ha mencionado con la ocupación de tierras agrícolas, esta categoría no es relevante en esta comparativa. Tras realizar la comparativa global entre todas las etapas, se analizan a continuación las comparativas particulares que se han considerado más interesantes: entre las distintas captaciones y entre las dos depuradoras existentes en la ciudad. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 116 4.6.1.2 COMPARATIVA SUBETAPAS: CAPTACIÓN (CAPTACIÓN EBRO, CAPTACIÓN YESA) Método: ReCiPe Midpoint (E) 4.6.1.2.1 COMPARATIVAGLOBAL(CORTOPLAZO) [Figura 22] Gráfica global comparativa entre la captación de Yesa y la del Ebro ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 117 Categoría de impacto Unidad proceso captación ebro Proceso Captación Yesa Climate change kg CO2 eq 0,12121883 0,29638886 Ozone depletion kg CFC-11 eq 7,178E-09 3,5706E-08 Human toxicity kg 1,4-DB eq 0,19273358 0,3771974 Photochemical oxidant formation kg NMVOC 0,00049173 0,00146927 Particulate matter formation kg PM10 eq 0,00029869 0,00054903 Ionising radiation kg U235 eq 0,02157639 0,04076736 Terrestrial acidification kg SO2 eq 0,00104831 0,00148204 Freshwater eutrophication kg P eq 2,3892E-06 8,0085E-06 Marine eutrophication kg N eq 0,00015976 0,00083685 Terrestrial ecotoxicity kg 1,4-DB eq 6,3666E-05 0,00025205 Freshwater ecotoxicity kg 1,4-DB eq 2,8395E-05 0,0002052 Marine ecotoxicity kg 1,4-DB eq 0,08385685 0,14520268 Agricultural land occupation m2a 0,0030245 0,04122632 Urban land occupation m2a 0,00080979 0,14101584 Natural land transformation m2 2,2844E-05 0,0027049 Water depletion m3 0,00085603 0,06590973 Metal depletion kg Fe eq 0,00641537 0,03737247 Fossil depletion kg oil eq 0,03552321 0,10835718 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 118 [Tabla 27] Comparativa global entre la captación del Ebro y la de Yesa En términos generales se puede confirmar que el impacto de la captación de Yesa es muy superior al del Ebro. Esto es debido a que la magnitud de la obra civil de Yesa es demasiado elevada para competir con la obra realizada a orillas del Ebro. Sin embargo, la captación de Yesa entre muchas otras cosas, se realizó para mejorar la calidad del agua que actualmente se consume en Zaragoza. 4.6.1.2.2 COMPARATIVAOBRACIVIL(CORTOPLAZO) [Figura 23] Comparativa obra civil Categoría de impacto Unidad proceso captación Ebro Proceso captación Yesa Climate change kg CO2 eq 0,01244685 0,27539041 Ozone depletion kg CFC-11 eq 4,7013E-10 3,4411E-08 Human toxicity kg 1,4-DB eq 0,03182678 0,34613431 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 119 Photochemical oxidant formation kg NMVOC 3,5395E-05 0,00138117 Particulate matter formation kg PM10 eq 2,0412E-05 0,00049531 Ionising radiation kg U235 eq 0,00057441 0,03671293 Terrestrial acidification kg SO2 eq 4,4521E-05 0,00128826 Freshwater eutrophication kg P eq 2,2095E-06 7,9738E-06 Marine eutrophication kg N eq 1,0871E-05 0,0008081 Terrestrial ecotoxicity kg 1,4-DB eq 2,1969E-05 0,000244 Freshwater ecotoxicity kg 1,4-DB eq 3,9698E-06 0,00020048 Marine ecotoxicity kg 1,4-DB eq 0,01879293 0,13264208 Agricultural land occupation m2a 0,00062561 0,04076321 Urban land occupation m2a 0,0003196 0,14092121 Natural land transformation m2 5,5287E-06 0,00270155 Water depletion m3 0,00016759 0,06577682 Metal depletion kg Fe eq 0,00551839 0,03719931 Fossil depletion kg oil eq 0,0019197 0,10187002 [Tabla 28] Tabla comparativa entre la obra civil de las distintas captaciones Como antes se ha mencionado, aquí se puede apreciar la comparación de la obra civil. Como dato se puede decir que las categorías más relevantes en estos dos apartados serían tanto la ocupación agrícola como la urbana. El impacto de las mismas viene relacionado en el entorno en el que se encuentra el objeto a analizar. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 120 4.6.1.2.3 COMPARATIVAEXPLOTACIÓNENERGÉTICA(CORTOPLAZO) [Figura 24] Comparativa entre las explotaciones energéticas Categoría de impacto Unidad proceso captación Ebro Proceso Captación Yesa Climate change kg CO2 eq 0,10877198 0,02099845 Ozone depletion kg CFC-11 eq 6,7079E-09 1,295E-09 Human toxicity kg 1,4-DB eq 0,1609068 0,03106309 Photochemical oxidant formation kg NMVOC 0,00045634 8,8096E-05 Particulate matter formation kg PM10 eq 0,00027827 5,3721E-05 Ionising radiation kg U235 eq 0,02100198 0,00405444 Terrestrial acidification kg SO2 eq 0,00100379 0,00019378 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 121 Freshwater eutrophication kg P eq 1,7962E-07 3,4675E-08 Marine eutrophication kg N eq 0,00014888 2,8742E-05 Terrestrial ecotoxicity kg 1,4-DB eq 4,1698E-05 8,0497E-06 Freshwater ecotoxicity kg 1,4-DB eq 2,4425E-05 4,7152E-06 Marine ecotoxicity kg 1,4-DB eq 0,06506393 0,0125606 Agricultural land occupation m2a 0,0023989 0,00046311 Urban land occupation m2a 0,00049019 9,4632E-05 Natural land transformation m2 1,7315E-05 3,3427E-06 Water depletion m3 0,00068843 0,0001329 Metal depletion kg Fe eq 0,00089698 0,00017316 Fossil depletion kg oil eq 0,0336035 0,00648716 [Tabla 29] Tabla comparativa entre la explotación en las distintas captaciones En esta comparativa se aprecia un dato totalmente significativo. El consumo del Ebro es muy superior en comparación con el de Yesa. Eso es debido a que gran parte del bombeo de Yesa se abastece por gravedad, sin necesidad de la aportación de un bombeo auxiliar. Este dato es muy relevante, ya que abastecer con coste energético mínimo disminuiría el impacto y abarataría su coste y mantenimiento. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 128 4.6.2 DAÑOS DE SALUD HUMANA (Método Eco-Indicador 99) 4.6.2.1 COMPARATIVA ETAPAS 4.6.2.1.1 COMPARATIVAGLOBAL(CORTOPLAZO) [Figura 28] Tabla comparativa entre etapas ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 129 Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap_Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración Carcinogens DALY 1,75E-07 3,6446E-08 1,58E-08 4,39E-07 6,013E-09 3,94E-08 Respiratory organics DALY 3,18E-10 8,1328E-11 7,17E-11 3,37E-10 5,085E-11 1,43E-10 Respiratory inorganics DALY 3,54E-07 2,4039E-07 1,55E-07 1,21E-06 8,596E-08 3,86E-07 Climate change DALY 9,16E-08 4,9046E-08 3,28E-08 1,35E-07 2,466E-08 9,42E-08 Radiation DALY 1,3072E-09 1,0402E-09 4,2181E-10 1,673E-09 2,96676E-10 1,7545E-09 Ozone layer DALY 4,12E-11 2,1131E-11 8,30E-12 4,39E-11 5,897E-12 1,84E-10 Ecotoxicity PAF*m2yr 0,076591 0,04556957 0,038089 1,432190 0,01753990 0,080984 Acidification/ Eutrophication PDF*m2yr 0,011373 0,00528039 0,003302 0,017311 0,00242823 0,010486 Land use PDF*m2yr 0,031302 0,00209344 0,000426 0,008524 6,549E-05 0,004773 Minerals MJ surplus 0,020727 0,03027254 0,006589 0,587668 0,00401281 0,018764 Fossil fuels MJ surplus 0,462710 0,23197594 0,136141 0,65016 0,08450733 0,4251129 [Tabla 33] Tabla comparativa entre etapas En esta comparativa el método se centra más en los daños que se producen a la salud humana. Aparecen nuevas categorías de impacto como: daños cancerigenos, daños respiratorios inorgánicos y orgánicos. Con este estudio se trata de obtener ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 130 información sobre los factores más importantes que perjudican la salubridad del entorno, así como la del consumidor. Las categorías de impacto que se tratarán serán: 1. daños cancerígenos 2. daños respiratorios inorgánicos 3. daños respiratorios orgánicos Daños cancerígenos: El alcance de este indicador es global y local. Su daño se expresa en DALY/Kg emisión. Tras estudiar los resultados, se puede estimar que el proceso de captación y el proceso de uso urbano representan un daño más elevado que el resto de etapas. En esta categoría de impacto se tienen muy en cuenta las emisiones de gases orgánicos. En este caso, la cantidad de material utilizado es la más representativa, ya que luego se analizarán las dos partes por separado para la mejor comprensión de los resultados. Daños respiratorios orgánicos: Esta categoría de impacto analiza los efectos respiratorios como el resultado de emisiones de sustancias orgánicas al aire. El indicador de esta categoría es el Potencial de Creación de Ozono Fotoquímico (POCP). El alcance de este indicador es global y local. El daño se expresa en DALY/Kg emisión. Como estas dos categorías están relacionadas con respecto a sus factores de representación, las gráficas nos vuelve a mostrar una pequeña similitud con respecto a la anterior, se ha potenciado el proceso de captación, pero la base de los resultados vuelve a ser determinante con respecto a las demás etapas. De nuevo los materiales representados en el inventario vuelven a ser el objeto de la magnitud del resultado. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 131 Daños respiratorios inorgánicos: El alcance de esta categoría también es global y local. Su unidad es el DALY/kg emisión. Se contabilizan en particular las emisiones de SOx y NOx. Tras el análisis el proceso de uso urbano prevalece como indicador referencia, debido a las emisiones de sus materiales, ya que producen un alto contenido en dióxidos de carbono. Las EDAR (sulfato de sodio y ácido sulfúrico) y ETAP (sulfato de alúmina) contribuyen al impacto con sus reactivos. 4.6.2.1.2 COMPARATIVAOBRACIVIL(CORTOPLAZO) [Figura 29] Gráfico comparativa etapas, obra civil Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración Carcinogens DALY 1,66E-07 2,6668E-10 1,09E-08 4,20E-07 2,8949E-09 6,65E-09 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 132 Respiratory organics DALY 2,8681E-10 1,3271E-12 5,42E-11 2,69E-10 3,9796E-11 3,33E-11 Respiratory inorganics DALY 2,29E-07 1,6248E-09 8,58E-08 9,40E-07 4,1916E-08 2,16E-08 Climate change DALY 6,35E-08 5,0355E-10 1,73E-08 7,53E-08 1,4829E-08 7,23E-09 Radiation DALY 7,81E-10 2,2458E-12 1,30E-10 5,44E-10 1,1276E-10 4,24E-11 Ozone layer DALY 3,356E-11 8,8141E-14 4,0348E-12 2,7361E-11 3,1998E-12 5,2085E-12 Ecotoxicity PAF*m2yr 0,067249 0,00073647 0,032917 1,412110 0,0142694 0,011074 Acidification/ Eutrophication PDF*m2yr 0,007859 3,075E-05 0,001356 0,009757 0,0011979 0,000534 Land use PDF*m2yr 0,030236 6,8147E-05 -0,00016 0,006231 -0,0004389 0,000561 Minerals MJ surplus 0,0201922 0,00028756 0,006293 0,586516 0,0038252 0,003027 Fossil fuels MJ surplus 0,339382 0,00423978 0,067860 0,385050 0,0413295 0,0493762 [Tabla 34] Tabla comparativa obra civil, etapas Daños cancerígenos: Como dato reseñable habría que destacar el escaso índice de contaminación por parte de las EDAR y ETAP. Daños respiratorios orgánicos: La aportación de la tabla Excel indica en este caso que la obra civil de la captación es más perjudicial que la de uso. Un dato destacable es que la obra civil de la captación es superior al proceso de uso urbano, realmente es un parámetro a estudiar. Las primeras reflexiones indican que esto es debido a la gran cantidad de emisiones de dióxidos que se producen a la hora de trasladar todo el material a la ubicación. Daños respiratorios inorgánicos: En esta categoría la obra civil y la explotación energética aportan unos datos semejantes. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 133 4.6.2.1.3 COMPARATIVAEXPLOTACIÓNENERGÉTICA(CORTOPLAZO) Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración Carcinogens DALY 8,90E-09 3,618E-08 4,93E-09 1,91E-08 3,1186E-09 3,28E-08 Respiratory organics DALY 3,15E-11 8E-11 1,74E-11 6,79E-11 1,1062E-11 1,09E-10 Respiratory inorganics DALY 1,25E-07 2,3877E-07 6,9E-08 2,70E-07 4,405E-08 3,64E-07 Climate change DALY 2,81E-08 4,8542E-08 1,55E-08 6,04E-08 9,8384E-09 8,69E-08 Radiation DALY 5,25E-10 1,0379E-09 2,90E-10 1,12E-09 1,8391E-10 1,71E-09 Ozone layer DALY 7,70E-12 2,1043E-11 4,26E-12 1,66E-11 2,6977E-12 1,79E-10 Ecotoxicity PAF*m2yr 0,009341 0,0448331 0,005171 0,020079 0,00327051 0,069910 Acidification/ Eutrophication PDF*m2yr 0,003514 0,00524964 0,001945 0,007554 0,00123032 0,009951 Land use PDF*m2yr 0,00106657 0,00202529 0,000590 0,002292 0,00037341 0,004212 Minerals MJ surplus 0,00053573 0,02998498 0,000296 0,001151 0,00018756 0,015737 Fossil fuels MJ surplus 0,12332821 0,22773616 0,068281 0,265118 0,04317781 0,3757367 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 134 [Tabla 35] Tabla comparativa explotación [Figura 30] Gráfico comparativo etapas, explotación energética Daños cancerígenos: Los datos obtenidos en comparación con la obra civil aportan poco peso. Daños respiratorios orgánicos: Comparativamente con los daños cancerígenos, éstos tampoco aportan un gran peso. Daños respiratorios inorgánicos: En esta categoría la obra civil y la explotación energética aportan unos datos semejantes. PONDERACIÓN Permite determinar, cualitativa o cuantitativamente, la importancia relativa de las distintas categorías de impacto con la finalidad de obtener un resultado único o índice ambiental. La valoración o ponderación entre categorías es un paso difícil y controvertido debido a la subjetividad envuelta en el proceso (juicios de valor, razones políticas…) y por ello pocas veces se realiza. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 135 4.6.2.1.4 COMPARATIVAGLOBAL(CORTOPLAZO) [Figura 31] Gráfico comparativo etapas, puntuación única Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap_Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración Total Pt 0,03325082 0,01632242 0,00950432 0,09277036 0,00564663 0,02732833 Carcinogens Pt 0,00340015 0,00070742 0,00030836 0,00852605 0,00011672 0,00076604 Respiratory organics Pt 6,1804E-06 1,5786E-06 1,3927E-06 6,5466E-06 9,8715E-07 2,7771E-06 Respiratory inorganics Pt 0,00688849 0,00466604 0,00301763 0,02349513 0,00166859 0,00750165 Climate change Pt 0,00177857 0,00095198 0,00063791 0,00263515 0,0004788 0,00182848 Radiation Pt 2,5373E-05 2,0189E-05 8,1872E-06 3,2478E-05 5,7585E-06 3,4054E-05 Ozone layer Pt 8,0104E-07 4,1016E-07 1,6112E-07 8,5329E-07 1,1447E-07 3,5798E-06 Ecotoxicity Pt 0,00074677 0,0004443 0,00037137 0,01396385 0,00017101 0,0007896 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 136 Acidification/ Eutrophication Pt 0,00110896 0,00051484 0,00032199 0,00168784 0,00023675 0,00102241 Land use Pt 0,00305201 0,00020411 4,1565E-05 0,00083112 -6,3858E-06 0,00046545 Minerals Pt 0,00069646 0,00101716 0,00022141 0,01974566 0,00013483 0,00063049 Fossil fuels Pt 0,01554707 0,00779439 0,00457435 0,02184568 0,00283945 0,01428379 [Tabla 36] Comparativa entre etapas, puntuación única Esta gráfica nos permite localizar visualmente cuales son los parámetros que más afectan a cada etapa. COMPARATIVA ENTRE EDARs El fin de este apartado es el de visualmente con la ponderación ver como en las EDAR hay una total sincronía en sus índices de impacto. [Figura 32] Gráfico comparativo EDARs, puntuación única ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 137 Los valores se miden en mPt y aunque la EDAR de La Cartuja sea superior se aprecia que los resultados de las categorías de impacto son prácticamente equitativos. 4.7 CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS En este trabajo se ha llevado a cabo una primera aproximación al análisis de Ciclo de Vida del Ciclo Integral del Agua en Zaragoza. Los estudios previos existentes hasta la fecha abordan el ciclo del agua de la ciudad de una forma parcial, por lo que el trabajo realizado supone una contribución tanto novedosa como enriquecedora a la ya de por si extensa cultura del agua en la región de Aragón en general y en la Universidad de Zaragoza en particular. Se trata de un trabajo novedoso generalmente no abordado por el consumo de recursos necesario para obtener el inventario de materiales de todo el ciclo integral de una ciudad de 700.000 habitantes. Ello permite obtener resultados completos de todas las etapas del ciclo del agua e incluso comparar entre si las distintas formas de captación o las diferentes tecnologías utilizadas en el tratamiento de agua en la ciudad, en el caso de opciones múltiples de abasto o depuración de aguas. Tras el estudio realizado y la reflexión de la analítica de resultados se someten a estudio dos grandes aseveraciones. Por una parte, los resultados se analizan englobados en la categoría de impacto de “salud humana” y por la otra se completaría con la categoría de impacto de “movimiento de tierras”. A continuación se explican estas dos perspectivas: • Salud Humana: Esta categoría engloba, “cambio climático, “pérdida de ozono”, “toxicidad humana”, “agotamiento de minerales fósiles” .Sin lugar a dudas el proceso más perjudicial del ciclo seria el uso urbano, puesto que el inventario de materiales indica datos irreprochables a la hora de factorizar las categorías de impacto y en segundo lugar, su ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 144 Bomba utilizada: BOMBA DE IMPULSOR DE CANAL ; GAMA 78 Nº10 (Grundfos). • Requerimientos : 1. H= 50 m 2. Q= 0,78 m3/s 3. Peso instalación sumergida= 5400-6100 kg ; base= 900 kg 4. Peso instalación en seco= 5400-6100 kg 5. Pn[KW]= 250-520 CASABLANCA-ETAP (nueva) Bomba utilizada: BOMBA DE IMPULSOR DE CANAL ; GAMA 74 Nº 1 (Grundfos). • Requerimientos: 1. H= 10 m 2. Q= 1 m3/s 3. Peso instalación sumergida= 3200-3900 kg ; base= 1200 kg 4. Peso instalación en seco= 3200-3900 kg 5. Pn[KW]= 35-250 Bomba utilizada: BOMBA AXIAL DE IMPULSOR DE CANAL; GAMA 70 E,L,M (Grundfos). • Requerimientos: 1. H= 10 m 2. Q= 0,5 m3/s 3. Peso bomba= 1250-2030 Kg 4. P[Kw]= 65-130 VALDESPARTERA ACTUAL Bomba utilizada: BOMBA DE IMPULSOR DE CANAL; GAMA 74 Nº 5 (Grundfos). • Requerimientos: 1. H=40 m 2. Q=0,270 m3/s ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 145 3. Peso instalación sumergida= 2500-2700 kg ; base= 330 kg 4. Peso instalación en seco= 2500-2700 kg 5. P[KW]= 200-315 BOMBEO PARQUE (canteras gravedad) Bomba utilizada: BOMBA DE IMPULSOR DE CANAL ; GAMA 74 Nº 2 (Grundfos). • Requerimientos: 1. H= 30 m 2. Q= 0,861 m3/s 3. Peso instalación sumergida= 3300-3400 kg ; base= 900 kg 4. Peso instalación en seco= 3300-3800 kg 5. P[KW]= 160-315 Bomba utilizada: BOMBA KBS OMEGA V ; GAMA 350-510 . • Requerimientos: 1. H= 30 m 2. Q= 0,861 m3/s 3. Peso bomba= 865 kg ; contenido de agua= 160 kg 4. A)MIN =>(MOTOR 315L)= 1200 kg 5. B)MAX=>(MOTOR 400)= 3200 kg BOMBEO LA LOTETA-FUEMPUDIA (..dudas..) Bomba utilizada: BOMBA DE CÁMARA PARTIDA RDLO V 600-705. • Requerimientos: 1. H= 59 m 2. Q= 1,04 m3/s 3. Peso bomba= 4700 kg ; volumen de agua= 1300 kg ; Placa de base= 273 kg( si está sumergida ) 4. P[KW]= 1495 C.V. (Dimensionado) LOS LEONES-ACADEMIA ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 146 Bomba utilizada: BOMBA CENTRIFUGADORA NORMALIZADA DIN 80/250B. • Requerimientos: 1. H= 100 m 2. Q= 52 l/s 3. Peso= (¿podría tratarse de un equipo de presión EPI o una bomba para pozos?) 4. P[KW]= 66,4-75 MONTAÑANA Bomba utilizada: BOMBA MONOBLOC CON MOTOR DE EJE PROLONGADO ; SERIE NBC 65/200/22. • Requerimientos: 1. H= 30 m 2. Q= 40 l/s 3. Peso bomba= 148 kg 4. P[KW]= 22 ; HP= 30 kw ALFOCEA (pozo + sobrepresión) + VILLARRAPA Bomba utilizada: BOMBA SUMERGIBLE PARA POZOS PROFUNDOS A PARTIR DE 6”, 8”. SERIE XS855 01. • Requerimiento: 1. H= 80 m 2. Q= 2 l/s 3. Peso= 26,6 kg 4. P[Kw]= 4,6 Max Bomba utilizada: BOMBA PARA POZOS PROFUNDOS, SERIE DPU (6” MINIMO) DPU17-09. • Requerimiento: 1. Hmáx= 90 m 2. Qmáx= 10 m3/h 3. Peso bomba= 67 kg (Acero inoxidable) 4. P[Kw]= 5,5 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 147 CASABLANCA ETAP vieja ( fuera de uso ) Bomba utilizada: BOMBA DE IMPULSOR DE CANAL ; GAMA 74 Nº1 (Grundfos). • Requerimientos: 1. H= 10 m 2. Q= 0,901 m3/s 3. Peso instalación sumergida= 3200-3900 kg ; base= 1200 kg 4. Peso instalación en seco= 3200-3900 kg 5. P[Kw]= 35-250 CASABLANCA-VALDESPARTERA futura (en ejecución) Bomba utilizada: BOMBA DE IMPULSOR DE CANAL; GAMA 74 Nº4 (Grundfos). • Requerimientos: 1. H= 40 m 2. Q= 0,406 m3/s 3. Peso instalación sumergida= 3100-3200 kg ; base= 330 kg 4. Peso instalación en seco= 3100-3600 kg 5. P[Kw]= 160-315 PEÑAFLOR (250) Bomba utilizada: BOMBA MONOBLOC CON MOTOR DE EJE PROLONGADO ; SERIE NBC 65/200/22. • Requerimientos: 1. Qmáx= 108 m3/h 2. Hmáx= 53,3 m 3. Peso bomba= 148 kg 4. P[Kw]= 22 ; HP= 30 Kw VILLAMAYOR (209) ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 148 Bomba utilizada: BOMBA MONOBLOC CON MOTOR DE EJE PROLONGADO ; SERIE NBC 65/250/30. • Requerimientos: 1. Hmáx= 65 m 2. Qmáx= 108 m3/h 3. Peso bomba= 239 kg 4. P[kW]= 30 ; HP= 40 Kw ELEVACIÓN OLIVER Bomba utilizada: BOMBA MONOBLOC CON MOTOR DE EJE PROLONGADO ; SERIE NBC 80/160/30 (1) ; SERIE NBC 80/200/30 (2) . • Requerimientos (1): 1. Hmáx= 32,4 m 2. Qmáx= 156 m3/h 3. Peso bomba= 152 kg 4. P[Kw]= 22 ; HP= 30 Kw • Requerimientos (2): 1. Hmáx= 47,7 m 2. QMáx= 156 m3/h 3. Peso bomba= 233 kg 4. P[Kw]= 30 ; HP= 40 Kw CASABLANCA-VALDEFIERRO (fuera de uso) Bomba utilizada: BOMBA IL MODELO 200/330 ( SERIE IL , con acoplamiento semielástico con distanciador entre bomba y motor) • Requerimientos: 1. Hmáx= 35 m 2. Qmáx= 780 m3/h 3. Peso bomba(sin motor)= 386 kg 4. P[Kw]= () ; 1450 r.p.m CANTERAS IMPULSIÓN (sobrepresión) Bomba utilizada: BOMBA IL; MODELO 200/330 ( SERIE IL , con acoplamiento semielástico con distanciador entre bomba y motor) ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 149 • Requerimientos: 5. Hmáx= 35 m 6. Qmáx= 780 m3/h 7. Peso bomba(sin motor)= 386 kg 8. P[Kw]= () ; 1450 r.p.m Bomba utilizada: BOMBA KBS OMEGA V ; GAMA 200-320 . • Requerimientos: 6. H= 30 m 7. Q= 0,170 m3/s 8. Peso bomba= 450 kg ; contenido de agua= 80 kg 9. A)MIN =>(MOTOR 180L)= 180 kg 10. B)MAX=>(MOTOR 280M)= 660 kg GARRAPINILLOS (219) Bomba utilizada: BOMBA MONOBLOC CON MOTOR DE EJE PROLONGADO ; SERIE NBC 50/250/15. • Requerimientos: 1. Hmáx= 61,5 m 2. Qmáx= 60 m3/h 3. Peso bomba= 125 Kg 4. P[kW]= 15 ; HP= 20 Kw PEÑAFLOR (Las Flores, 226) Bomba requerida: BOMBA MONOBLOC CON MOTOR DE EJE PROLONGADO ; SERIE NBC 65/160/15. • Requerimientos: 1. Hmáx= 37,7 m 2. Qmáx= 96 m3/h 3. Peso bomba= 120 Kg 4. P[Kw]= 15 ; HP= 20 Kw ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 150 ANEXO B: ANALÍSIS REALIZADOS MEDIANTE EL MÉTODO IPCC A 100 AÑOS Aquí se muestran los resultados obtenidos tras analizar el ciclo mediante el método IPCC a 100 años. El motivo por el cual se han englobado en los anexos, es debido a que solo justifica la categoría de impacto “cambio climático”. Los métodos ReCiPe MidPoint (E) y Eco-indicador 99” son mucho más completos para este ciclo ya que analizan otras categorías de impacto. COMPARATIVA ETAPAS COMPARATIVA GLOBAL Comparativa etapas, global ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 151 Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap_Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0,43718273 0,23508313 0,15641736 0,64871683 0,11788977 0,45140995 Comparativa etapas, global COMPARATIVA OBRA CIVIL Comparativa etapas, obra civil ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 152 Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap_Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0,30243421 0,00244364 0,08181339 0,35905524 0,07071365 0,03429852 Comparativa etapas, global COMPARATIVA EXPLOTACIÓN ENERGÉTICA Comparativa etapas, explotación energética ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DEL CICLO INTEGRAL DEL AGUA URBANA EN ZARAGOZA Félix Sáez-Benito Díaz 153 Categoría de impacto Unidad Proceso Captación Etap_Casablanca proceso red de abasto proceso uso urbano Proceso red de Saneamiento Proceso depuración IPCC GWP 100a kg CO2 eq 0,1347485 0,23263949 0,074603978 0,289661594 0,047176114 0,417111 Comparativa etapas, explotación energética COMPARATIVA SUBETAPAS COMPARATIVA CAPTACIÓN COMPARATIVA GLOBAL Comparativa captación, global