Download Huella del carbono de los fertilizantes nitrogenados

La Huella de Carbono en la
Fabricación y Uso de los Fertilizantes.
Particular referencia a los fertilizantes N
Frank Brentrup, Yara International
Luis Angel López F. Yara Iberian, S.A.
Contenido de la Presentación
El papel esencial de los Fertilizantes Minerales en una agricultura
sostenible.
Cambio climático – La contribución de la Agricultura, en general, y
de los Fertilizantes Minerales, en particular.
Alta intensidad en producción de cultivo – ¿Problema o Solución?
Opciones para mejorar la Huella de Carbono de los fertilizantes en
la producción del cultivo.
Conclusión.
Palabras clave
Huella de Carbono: Conjunto total de emisiones de gases invernadero
GHG causadas directa e indirectamente por un individuo, organización,
evento o producto. (Carbon Trust, 2007).
GHG: Gases efecto invernadero: CO2 , N2O , NOx , CH4 .
LCA: Evaluación Ciclo de vida desde materia prima hasta aportación del
fertilizante.
The International Panel on Climate Change (IPCC) es una red
global de científicos independientes que aporta la mayoría de los datos
aceptados sobre el Calentamiento Global.
El papel esencial de los Fertilizantes
Minerales en una Agricultura
Sostenible
Los Nutrientes son esenciales para el
desarrollo del cultivo
El desarrollo de la planta depende de la disponibilidad de nutrientes,
además de agua y clima apropiado.
Cada nutriente tiene su función fisiológica específica y no puede ser
reemplazado por ningún otro nutriente.
Los Fertilizantes Minerales reemplazan los
nutrientes exportados con la cosecha
Aporte de restos de cultivo
y fertilizantes orgánicos
Exportación de nutrientes
con la cosecha
Materia
Orgánica,
Humus
Mineralización
K
N
P
Mg
S
…
Suelo
El Suelo queda exhausto sin Fertilizantes
Minerales
Los Fertilizantes Minerales son necesarios
M Millones de personas
8
6
4
48%
2
Personas
alimentadas por
el uso de
Frtilizantes
Minerales
Sin
Fertilizantes Minerales
0
2008
Hoy
Source: adopted from Erisman et al. (2008), Nature Geoscience
Sin fertilizante
Hoy, casi el 50% de la población mundial
se alimenta a través del uso de Fertilizantes
Minerales
Con fertilizante
Desarrollo de la Producción de Cereal,
Población Mundial, Uso de los Fertilizantes y
Suelo Arable
Incremento Relativo. %
160
Producción de cereal(+ 50%)
150
Población (+ 40%)
Uso de Fertilizantes(+ 37%)
140
130
120
110
Suelo Arable (+ 7%)
100
1995
2030
Año
Source: FAO (2003): World Agriculture: towards 2015/2030. An FAO
Perspective. Ed. Jelle Bruinsma, Earthscan Publications Ltd, London.
Una Población Mundial creciente ha de
alimentarse de un área cultivable decreciente
Superficie arable
(Ha por persona)
Población Mundial
(M Millones)
La Población Mundial crece
hasta 8,27 MM en 2030.
Al mismo tiempo, la superficie
arable puede extenderse sólo
un 7%.
Por tanto, la Superficie Arable
por persona decrece
rápidamente
1998
2015
2030
Source: FAO (2003): World Agriculture: towards 2015/2030. An FAO
Perspective. Ed. Jelle Bruinsma, Earthscan Publications Ltd, London.
Efectos medioambientales del uso de los
Fertilizantes Nitrogenados
Beneficios
Incremento de la producción de
biomasa
Eutrofización
Alimentos, Forrajes, Energía
Potencial de conservación del
suelo
Impactos
Lixiviación de Nitratos
Volatilización de Amoníaco
Off-site acidification
Volatilización de Amoníaco
Uso efieciente del suelo
Fijación del Carbono
Calentamiento Global
CO2 emisiones
N2O emisiones
Cambio Climático – Contribución
de la Agricultura, en general
y de los Fertilizantes, en particular
Contribución de los diferentes sectores a la
emisiones globales de gases invernadero en 2004
The International Panel on Climate Change (IPCC) es una red global de científicos
independientes que aporta la mayoría de los datos aceptados sobre el
Calentamiento Global.
Agricultura
14%
Forestal
17%
Suministro
energético
26%
Industria
19%
Edificios y
Tratamiento de
Resíduos
11%
Source: 4th IPCC Assessment Report (2007)
Transporte
13%
Desglose de la emisón global de gases invernadero,
GHG, en 2004
*1 Agricultura (13.5%):
Forestal
17%
energético
26%
*1 Agricultura
14%
Industria
19%
GHG Agrícolas GHGs
excluyendo N2O de suelos
Suministro (principalmente,
CH4) (8.4%)
Suelo: N2O de fertilizantes
minerales N (1.3%) *2
Transporte
Edificios y
Tratamiento de
Resíduos
11%
Suelo: N2O de fuentes
orgánicas N (3.8%)
Transporte
13%
Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), *2 own calculation
Desglose de la emisón global de gases invernadero
en 2004
Producción de Fertilizantes N, (0.8%)
Forestal
17%
*1 Agricultura (13.5%):
GHG Agrícolas GHGs
excluyendo N2O de suelos
Suministro (principalmente,
CH4) (8.4%)
energético
26%
*1 Agricultura
14%
Suelo: N2O de fuentes
orgánicas N (3.8%)
Suelo: N2O de fertilizantes
minerales N (1.3%) *2
Industria
19%
Edificios y
Tratamiento de
Resíduos
11%
Transporte
13%
Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), *2 own calculation
Desglose de la emisón global de gases invernadero
en 2004
Producción de Fertilizantes N, (0.8%)
*1 Agricultura (13.5%):
GHG Agrícolas GHGs excluyendo N2O
de suelos (principalmente, CH4) (8.4%)
*2 Forestal
17%
*1 Agricultura
14%
Suministro
energético
26%
Suelo: N2O de fuentes orgánicas N
(3.8%)
Suelo: N2O de fertilizantes minerales N
(1.3%) *3
Industria
19%
Edificios y
Tratamiento de
Resíduos
11%
Transporte
13%
*2 Forestal (17.4%):
Cambio de uso del suelo a
agricultura (12%)
Emisión total de GHG relacionado con la agricultura: 26% (17-32%)
Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), *3 own calculation
Forestal (5,4%)
Alta Intensidad en Producción de Cultivos
¿ Problema o Solución ?
Respuesta en rendimiento a la aportación de N
en un ensayo a largo plazo sobre Trigo
Rendimiento
(Tm/Ha)
100% intensidad
50% intensidad
Dosis óptimo económico
0% intensidad
Dosis de Nitrógeno (kg N/Ha)
Long term trial: Rothamsted, UK
100% intensidad
0% intensidad
Perspectiva del Ciclo de Vida en el uso de los
Fertilizantes
N2
CO2, N2O, …
CO2, NOx, …
NH3, NO3, N2O, N2 …
Producción
Logística
Aplicación
Absorción
Gas Natural
Fuel
Minerales
Fuel
Fuel
Luz solar
CO2
Suelo
Biomasa
La Huella de Carbono en la producción de Trigo
se incrementa con la dosis de aplicación de N
Calentamiento Global: Kg CO2 eq. / Ha
De otro lado, el balance positivo de los GHG
“en el campo” se incrementa por el uso de los
Fertilizantes
Calentamiento Global: Kg CO2 eq. / Ha
35000
30000
25000
GHG fijados en biomasa
(grano + paja)
20000
15000
10000
5000
GHG, emisiones
0
Sin N
Óptimo al 50%
Dosis óptima de N
Si el cultivo se utiliza como alimento o forraje,
la fijación de CO2 es sólo a corto plazo
Calentamiento Global: Kg CO2 eq. / Ha
35000
30000
25000
GHG fijados en biomasa
(grano + paja)
20000
15000
10000
5000
GHG, emisiones
0
Sin N
Óptimo al 50%
Dosis óptima de
N
La fijación de CO2 puede considerarse como un ahorro real de CO2, sólo si la
biomasa cosechada se usa como bio-fuel y por tanto, reemplaza a los
combustibles sólidos.
Para conseguir el mismo rendimiento, una menor
intensidad en la producción necesita más suelo e
incrementa las emisiones GHG
Calentamiento Global: Kg CO2 eq. / Ha
12000
10000
CO2 liberado debido al uso adicional del
suelo necesario para compensar
rendimientos más bajos
8000
6000
4000
2000
0
Sin N
Óptimo al 50%
Dosis óptima de N
Opciones para mejorar la Huella de
Carbono de los Fertilizantes en la
producción de cultivos
Contribución de las emisiones individuales de los
GHG a la Huella de Carbono total por Ha.
Basado en un ensayo a largo plazo sobre Trigo (UK), Fuente de N = Nitrato Amónico
Hot-spots
N2O
N2O
Diferentes fertilizantes tienen diferentes
impactos
Producción de Fertilizantes
Aplicación al suelo
Prespectiva Ciclo de Vida
Producción y Aplicación
Kg CO2 eq/Kg N
12
10
8
6
4
2
0
12
10
8
6
4
2
0
Urea
CAN *
12
10
8
6
4
2
0
Urea
CAN *
Urea
CAN *
* La producción de CAN icluye la catálisis de N2O.
Una perspectiva del Ciclo de Vida de los fertilizantes es importante
(de otro modo, los reguladores pueden favorecer equivocadamente a la urea)
Datos actualizados sobre las emisones de GHG
en la producción de Fertilizantes (y uso)
Un resumen de las emisiones de GHG y consumo de energía en la
producción Europea de fertilizantes minerales puede encontrarse en
Brentrup & Palliere (2008). Proceedings No 639 de la International Fertiliser
Society.
Datos actualizados y revisados LCI dataset sobre la producción de
fertilizantes (“cradle-to-gate”) estarán pronto disponibles en la website EU
LCA como parte de la base de datos ELCD.
Los datos sobre fertilizantes son aportados por Fertilizers Europe (former
EFMA) y revisados por Fraunhofer (Stuttgart)
Fecha de publicación: fin de Junio, 2010
Website: http://lca.jrc.ec.europa.eu/lcainfohub/datasetArea.vm
Mejoras en la producción de Ácido Nítrico
Planta de Ácido Nítrico
Óxido Nitroso (N2O)
catalizador de reducción
La tecnología se basa en un único proceso catalítico a alta
temperatura con pellets de Cobalto y Óxido de Cerio. Los pellets
tiene una duración mínima de tres años y no tiene efectos adversos
sobre el proceso de producción. Los Óxidos Nitrosos se
descomponen en Nitrógeno y Oxígeno y no contienen substancias
perjudiciales.
La Huella de Carbono del Nitrato Amónico y
Urea en la planta de fabricación
8
t CO2-equivalents / t N
7
N2O
6
4,1
CO2
5
4,6
4
con de-N2O
catálisis
3
2
0.7 - 1.3
3,4
2,2
1
1,7
2,5
0
AN
AN
30 años Promedio Europa
old tech.
2003
AN
Urea
Tecnología Moderna
La fijación de CO2 en la producción de Urea no se considera como un crédito, porque la misma cantidad de CO2
que se fija será liberada despuiés de aplicación en el campo (hidrólisis de la Urea)
Source: Jenssen & Kongshaug (2003), Yara data (2007)
Impacto de la catálisis de-N2O en la Huella de
Crabono de la producción de cultivos
Basado en un ensayo a largo plazo con Trigo (UK). Fuente N = Nitrato Amónico
Huella de Carbono (Kg CO2-eq. / Ha)
3000
sin
de-N2O catálisis
con
de-N2O catálisis
2500
N2O Campo
2000
CO2 Campo
1500
CO2 Transporte
N2O Producción
1000
CO2 Producción
500
0
Trigo producido con la dosis óptima económica de N
Emisiones N2O del Nitrógeno del suelo
El Óxido Nitroso se libera durante la Nitrification del Amonio (NH4+) a Nitrato
(NO3-) y durante la Denitrificación de Nitrato (NO3-) a gas Nitrógeno (N2).
Reducción controlada por
La disponibilidad de NO3
y C y por la deficiencia de O2
Oxidación controlada por
la disponibilidad de NH4 y O2
N2O
N2O
NH4+
NO2-
NO3-
NO2-
N2
Amonio
Nitrito
Nitrato
Nitrito
Gas
Nitrificación
Denitrificación
El promedio de las emisiones de N2O son
menores de los Nitratos que de la Urea y los
Fertilizantes amoniacales
Hasta ahora, las emisiones de N2O de los Fertilizantes N se estimaban
independientemente de la forma de N (default IPCC factor general promedio;
barra en rojo del gráfico)
Pero en un nuevo análisis de unas 900 medidas en campo de 139 experimentos
muestra diferencias en las emisiones de N2O en diferentes fertilizantes N.
Emisión N2O-N (% of N aportado)
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
default
IPCC
factor
Source: Bouwman et al. (2002)
Urea
UAN
AS
AN
CAN
Impacto del suelo y el clima sobre la Huella de
Carbono en la producción de cultivos
4.67% del N total como N2O. Campo *
2.05%
1.28%
0.84%
Drenaje:
Textura:
Clima:
bueno
limo
temp
pobre
limo
temp
pobre
arcilla
temp
pobre
arcilla
trop
Otros factores importantes:
- Carbono orgánico del suelo
- pH del suelo
* Calculated according to Bouwman model (Bouwman et al., 2002), uncertainty range –40% to +70%
Conclusiones
Los Fertilizantes minerales N son esenciales para soportar rendimientos
óptimos que son necesarios para satisfacer las crecinetes necesidades de
alimentos, forrajes y bio-energía.
La contribución de la Agricultura al Cambio Climático global es substancial,
con el cambio de uso del suelo (deforestación), ganadería (metano), y
emisiones de N2O procedentes de inputs orgánicos y fertilizantes being the
major sources.
Producir cultivos agrícolas sobre la superficie agrícola existente, a una
intensidad óptima mantiene la conservación de los ecosistemas naturales
con alto potencial de secuestración de Carbono.
La mejora en la tecnología de producción de fertilizantes (energía, N2O) y
las mejores prácticas agrícolas permiten una significativa reducción de la
Huella de Carbono en la producción de cultivos.
¡ Gracias !
LAL / Yara Iberian, S.A.