wsi

1. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA EN PROYECTOS
DE BIOMASA Y BIOENERGÍA: HERRAMIENTAS
PARA UNS BIOECONOMÍA CIRCULAR
SOSTENIBLE EN IBEROAMÉRICA
“ EVALUACIÓN AMBIENTAL UTILIZANDO
ACV DE PRODUCCIÓN DE METANOL A
PARTIR DE RSU Y COMPARACIÓN CON
ELIMINACIÓN EN VERTEDERO E
INCINERACIÓN ”
Profe.: Cristiano Queiroz Cerqueira
Asesor : Profe. Dr. Electo Eduardo Silva Lora
(UNIFEI)
1

2. Objetivos
Propósito general del estudio:
➢ Evaluar y comparar los balances energéticos, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y
los impactos ambientales de la producción de metanol a partir de Residuos Sólidos Urbanos (RSU)
con la disposición de residuos en vertederos e incineración.
Objetivos específicos:
➢ Contextualizar la cuestión de la producción mundial de metanol y su importancia como insumo
necesario para la producción de biodiesel en Brasil;
➢ Obtener y poner a disposición Inventarios de Ciclo de Vida (LCI) con los impactos ambientales de
alternativas convencionales para el destino de RSU y su comparación con la producción de
Combustible Derivado de Residuos (CDR) y metanol, mediante el mapeo y cuantificación de sus
entradas y salidas de insumos y sus emisiones;
➢ Concluir sobre la mejor opción para la disposición de los RSU desde el punto de vista ambiental, con
el fin de causar un menor impacto en el medio ambiente, a través del Análisis de Ciclo de Vida
(ACV).
2

3. 1. Introducción
➢ Datos de generación de RSU en Brasil y en el mundo :
▪ 2010 / 2019: 67 -> 79 millones ton/ año (+19%)
▪ 2019 / 2050: aumento del 50% en residuos y el 12% en población
▪ 40,5% de los residuos recogido a basureros
▪ 4% es el promedio reciclaje nacional
(Fuente: Panorama de los Residuos Sólidos en Brasil 2020)
Según un informe de ISWA (2021), se espera que la generación de RSU aumente en todo el mundo en un
escenario de negocios como de costumbre, de alrededor de 2 mil millones de toneladas / año, generadas
en 2016, a 3,4 mil millones de toneladas en 2050.
➢ Política Nacional de Residuos Sólidos (PNRS - Ley nº 12.305, 09/2010): Sólo los residuos deben ser
enviados a rellenos sanitarios (vertederos), considerando la porción que puede ser reciclada y reutilizada en
energía, con el fin de aumentar la vida útil de los rellenos sanitarios y reducir el uso de los recursos
naturales y los combustibles fósiles.
3

4. 1. Introducción
➢ El tema del uso del suelo para la producción de biocombustibles ha sido objeto de discusión en los
últimos años, generando críticas al tema de la sustentabilidad de la bioenergía frente a la
competencia con la producción de alimentos, lo que corrobora la necesidad de valorizar y mejorar las
técnicas de aprovechamiento. de fuentes ya disponibles, como RSU.
4
22/03/2023

5. 2. Introducción
Fuente: EPE (2019), en base a ABIQUIM (2015) y ME (2019).
Producción de metanol :
➢ El Brasil importa 100% de metanol utilizado desde 2016 , cuando se extinguió la producción nacional.

6. 2. Introducción
6
Problemas de
destino de MSW
Necesidad de
reducir el efecto
invernadero
Importación de
metanol fósil
Competencia de
los
biocombustibles
con los alimentos
Grande generación
de RSU

7. 2. Introducción
7
Problemas de
destino de MSW
Necesidad de
reducir el efecto
invernadero
Importación de
metanol fósil
Competencia de
los
biocombustibles
con los alimentos
Grande generación
de RSU
SÍNTESIS DE
METANOL CON
RSU

8. 3. Metodología
8
Datos de entrada:
➢ La composición gravimétrica de los RSU considerados
se basa en el levantamiento realizado por Leme
(2010) para los RSU destinados al vertedero sanitario
Betim-MG en 2009.
➢ La composición elemental también se derivó de Leme
(2010).
Fuente: Adaptado de Leme, 2010)
Material
Composición Grav.
RSUBetim
(% )
Composición Grav.
RSUBetim
(kg)
Poliestireno 0,5% 5,00
Papel 10,3% 103,00
Cartón 1,7% 17,00
Plástico duro 9,2% 92,00
Plástico blando 6,4% 64,00
Tejido 4,4% 44,00
Envases de larga duración (Tetra Pak) 1,1% 11,00
Neumáticos 0,9% 9,00
Materia orgánica 53,5% 535,00
Vidrio 1,5% 15,00
Acero 0,5% 5,00
Cobre + alambre 0,3% 3,00
Aluminio 0,5% 5,00
Chatarra metálica 1,1% 11,00
Residuos inertes 8,4% 84,00

9. 3. Metodología
➢ Los Inventarios de Ciclo de Vida (LCI) se obtuvieron de la literatura científica y los estudios de LCA, para
relevar los impactos ambientales, se realizaron utilizando el software SimaPro, con la base de datos del sitio
web Ecoinvent y utilizando el método de CML-IA baseline (versión 3.07).
➢ El método CML-IA se diseñó con el objetivo de vincular los datos de Ecoinvent con los factores de
evaluación de impacto del enfoque (HISCHIER et al., 2009), orientándose hacia los impactos intermedios.
Este indicador presenta buenos resultados para evaluaciones con residuos sólidos (SILVA, 2005 y
HENRÍQUEZ, 2016) y fue seleccionado porque las categorías de impacto que tiene son consistentes con las
del problema abordado.
➢ Varios autores han utilizado el método CML para LCAs de destinos de RSU, teniendo en cuenta los
indicadores de impacto incluidos en el mismo. En Liu et al. (2020), se compararon los impactos de desechar
los RSU en métodos de incineración, vertederos y captura de carbono en China. Saheri et al. (2012)
compararon vertederos con vertederos en Malasia. Zaman (2010) evaluó comparativamente los escenarios
de disposición de RSU, considerando vertederos, incineración y gasificación-pirólisis. Mannheim (2022)
utilizó el método CML para examinar y comparar los impactos ambientales de la eliminación de RSU en
vertederos e incineración en la Unión Europea.
9

10. 3. Metodología
10
➢ Se seleccionó la metodología Atribucional, con el objetivo de mapear y computar las emisiones directas, el
consumo de insumos, productos y coproductos de un sistema durante el ciclo de vida de los productos
contenidos y describir los flujos físicos ambientalmente relevantes asociados a ellos.
➢ La selección de las categorías de impacto para la LCIA tuvo en cuenta los aspectos ambientales relacionados
con los escenarios:
- Agotamiento de Recursos Abióticos: evaluar el consumo evitado de recursos naturales abióticos, como
combustibles y minerales. La generación de electricidad en los escenarios proporciona costos ambientales
evitados con otros medios de generación de esta electricidad.
- Potencial de Calentamiento Global (GWP): evaluar la contribución de cada escenario al calentamiento
global, tanto por sus emisiones de CO 2 equivalentes como por el impacto ambiental evitado con la generación
de electricidad. Por ser un tema de gran relevancia en la actualidad, y por las conocidas emisiones
descontroladas de los vertederos, esta categoría se convierte en una de las más importantes en este
trabajo.
AICV

11. 3. Metodología
11
- Agotamiento de la Capa de Ozono (ODP): evaluar la liberación de emisiones de productos nocivos para la
capa de ozono en cada escenario y el impacto evitado con la generación de energía eléctrica.
- Toxicidad humana: fuertemente relacionada con las emisiones a la atmósfera, al agua y al suelo, esta
categoría se seleccionó principalmente para las emisiones de vertederos e incineración. Las emisiones de
dioxinas de vertederos, la contaminación del agua y del suelo por fugas de lixiviados y las emisiones
atmosféricas por incineración son temas controvertidos que requieren investigación.
- Acidificación: considerando el alto contenido de azufre y otros componentes en los RSU, se seleccionó esta
categoría para evaluar las emisiones a la atmósfera de sustancias que provocan lluvia ácida.
- Eutrofización: comparar las emisiones al agua y al suelo del vertedero, que se sabe que son elevadas, con las
de los demás escenarios.
AICV

12. 3. Metodología
12
Definición de Escenarios:
➢ La Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA) se llevará a cabo para los siguientes escenarios:

13. 3. Metodología
13
Unidad Funcional
➢ Para permitir la comparación entre los impactos generados, se definió una única unidad funcional y caudal
de referencia para todos los escenarios estudiados como una tonelada de RSU (1t de RSU) procesada.
Límites del sistema
➢ Los estudios de LCA normalmente se basan en una evaluación "de la cuna a la tumba", analizando todo,
desde el diseño del producto hasta la eliminación final. En esta obra se utilizó el enfoque “desde la puerta a
la tumba” , que van desde el ingreso de los residuos al sistema de tratamiento (después de su recolección)
hasta su disposición final. Así, no se consideraron datos indirectos relacionados con la producción de
materias primas, industrialización, distribución y consumo de bienes que generan RSU.
➢ Para permitir la comparación entre escenarios, es necesario que los límites del sistema sean similares. Así,
como producto final en la frontera del sistema tenemos la generación de energía en todos los escenarios.

14. 4. Análisis de Inventarios de Ciclo
de Vida ( LCI)
14
Escenario 1 - Vertedero
➢ En este escenario, se parte de una cantidad diaria
de RSU que ingresa al relleno sanitario,
considerando además como insumos (i) el
consumo interno de energía eléctrica, (ii) el
consumo de diésel para la compactación del
relleno sanitario y (iii) el suelo del relleno sanitario;
y como salidas las emisiones del vertedero a (iv) la
atmósfera, (v) el suelo y (vi) el agua. También
forman parte de la evaluación (vii) la generación
de energía a través de la recuperación de gas
metano del vertedero y (viii) la quema de parte del
biogás en antorcha chimeneas (flar ), ambas con
emisiones a la atmósfera.
➢ La vida útil del vertedero sanitario es un aspecto
importante desde el punto de vista ambiental y
urbano, pero no formará parte de los análisis de
ACV en este trabajo, ya que es un aspecto de largo
plazo.
Escenario 1

15. 4. Análisis de Inventarios de Ciclo
de Vida ( LCI)
15
Escenario 2 - Incineración
➢ Este escenario considera que todos los RSU
recolectados diariamente se transportan a la
planta incineradora, con entradas en los límites
del sistema (i) reactivos para el tratamiento de
gases efluentes (ii) diésel para el transporte de
subproductos sólidos, como cenizas y escorias, y
(iii) electricidad. Se consideran salidas (iv) la
generación de energía eléctrica, (v) las emisiones
a la atmósfera, (vi) las cenizas resultantes de la
incineración y (vii) el calor residual del proceso.
Escenario
2

16. 4. Análisis de Inventarios de Ciclo
de Vida ( LCI)
16
Escenario 3 - Producción CDR (Compuesto por 3
rutas)
➢ 1 - Producción de RDF: Selección de componentes
de RSU con poder calorífico adecuado; reciclaje,
compostaje y biodigestión de materia orgánica
con generación de energía eléctrica; disposición
de material inerte y no utilizado en el relleno
sanitario.
➢ 2 - Producción de metanol con CDR: producción y
tratamiento de syngas y síntesis de metanol;
➢ 3- Generación de electricidad a partir de metanol
en grupos electrógenos de motor .
Escenario
3

17. 4. Análisis de Inventarios de Ciclo
de Vida ( LCI)
17
➢ Ruta 1: Los insumos son (i) electricidad para
procesamiento de RDF y (ii) electricidad e insumos
para (iii) vertedero, (iv) biodigestor y (v) planta de
compostaje. Como salidas tenemos las emisiones
de estas rutas al (vi) aire, (vii) suelo y (viii) agua,
(ix) productos reciclados (x) biofertilizante y (xi)
electricidad generada por el biodigestor.
➢ Ruta 2: Los insumos son (i) CDR, (ii) lignito (para
homogeneización de combustible), (iii)
electricidad y (iv) insumos para la producción de
metanol. Las salidas son (v) metanol y emisiones
al (vi) aire, (vii) suelo, (viii) agua y (ix) residuos
varios.
➢ Ruta 3: Tiene (i) metanol como entrada y (ii)
emisiones al aire y (iii) electricidad a la red como
salida.
Escenario
3

18. 4. Análisis de Inventarios de Ciclo
de Vida ( LCI)
18
➢ En este Escenario se consideró el
siguiente destino para los materiales
de RSU:
▪ Producción de CDR: poliestireno,
papel, plásticos, telas, embalajes y
neumáticos;
▪ Reciclaje: vidrio y metales (acero,
aluminio, cobre y chatarra);
▪ Compostaje: materia orgánica;
▪ Relleno sanitario: fracción inerte y no
aprovechada en compostaje y reciclaje.
Escenario
3
Material
Composición Grav.
RSUBetim
(% )
Composición
Ponderada
(% )
PCIdel material
(kcal/kg)
PCIdel material
(kJ/kg)
PCITotal
p/ 1 t de RSU
(kJ/kg)
RESIDUOS P/ CDR: 34,5% 24.506,24
Poliestireno 0,5% 1,4% 9.170,00 38.367,28 556,05
Papel 10,3% 29,9% 3.780,00 15.815,52 4.721,73
Cartón 1,7% 4,9% 3.780,00 15.815,52 779,32
Plástico duro 9,2% 26,7% 7.830,00 32.760,72 8.736,19
Plástico blando 6,4% 18,6% 7.830,00 32.760,72 6.077,35
Tejido 4,4% 12,8% 4.170,00 17.447,28 2.225,16
Envases de larga duración (Tetra Pak) 1,1% 3,2% 3.780,00 15.815,52 504,26
Neumáticos 0,9% 2,6% 8.302,28 34.736,74 906,18
RESIDUOS P/ BIODIGESTOR: 53,5% 5.439,20
Materia orgánica 53,5% 100,0% 1.300,00 5.439,20 5.439,20
RESIDUOS P/ RECICLAGEMYVERTEDERO: 12,0% 200,83
Vidrio 1,5% 100,0% 48,00 200,83 200,83
Acero 0,5% - - - -
Cobre + alambre 0,3% - - - -
Aluminio 0,5% - - - -
Chatarra metálica 1,1% - - - -
Residuos inertes 8,4% - - - -
TOTAL: 100,0% - - - -

19. 4. Análisis de Inventarios de Ciclo
de Vida ( LCI)
19
Reciclaje:
➢ Se consideró que los materiales reciclables de bajo PCI, que no tienen potencial para la producción de CDR,
serán destinados al proceso de reciclaje. Para el inventario de estos materiales se consideraron los efectos
evitados de la producción de las respectivas materias primas . Estos efectos evitados se consideran efectos
ambientales beneficiosos.
➢ No toda la cantidad de material reciclable contenido en los RSU se recicla realmente, debido a las
impurezas que adquiere al mezclarse con otros residuos ya la ineficiencia en la clasificación de los RSU. Se
consideraron las siguientes eficiencias en el reciclaje de materiales (Henriquez , 2016):
47% de eficiencia de reciclaje (fracción reciclada)
80% de eficiencia de reciclaje (fracción reciclada)
Escenario
3

20. 4. Análisis de Inventarios de Ciclo
de Vida ( LCI)
20
➢ Destino de los residuos:
Escenario
3

21. 5. Resultados y discusiones ACIA
CATEGORÍA DE IMPACTO UNIDADE
ESCENARIO 1 -
VERTEDERO
ESCENARIO 2 -
INCINERACIÓN
ESCENARIO 3 -
SÍNTESIS DE
METANOL
Agotamiento de los recursos abióticos kg Sb eq -3,91E-05 2,38E-04 -9,36E-04
Potencial de calentamiento global (GWP100a) kg CO2 eq 348,61 415,77 80,60
Agotamiento de la capa de ozono (ODP) kg CFC-11 eq -1,91E-06 -2,19E-06 -4,70E-05
Toxicidad en humanos kg 1,4-DB eq 460,40 12,70 8,35
-
Acidificación kg SO2 eq 12,44 0,39 1,26
Eutrofización kg PO4--- eq 4,81 0,09 1,34
21

22. 5. Resultados y discusiones BALANCE DE
ENERGÍA
PROCESS
(CONSUMPTION/GENERATION
PROCESS
ELECTRIC
ENERGY
(MJ/t MSW)
PROCESS
ELECTRIC
ENERGY
(MJ/t MSW)
PROCESS
ELECTRIC
ENERGY
(MJ/t MSW)
Landfill facilities 8,4 Waste feed & exhaust 432,0 RDF processing 69,1
Biogas suction 6,3 RDF drying 138,0
Composting 0,1
Landfill facilities (inert material) 0,8
Biogas suction at landfill -
Biodigester 92,0
Syngas and methanol production 514,5
TOTAL 14,7 TOTAL 432,0 TOTAL 814,4
Biogas burning at ICEs 599,3 Generation with MSW incineration 1.437,0 Biodigester gas burning at ICEs 824,8
Methanol burning at ICEs 1.398,5
TOTAL 599,3 TOTAL 1.437,0 TOTAL 2.223,3
NET GENERATION 584,6 1.005,0 1.408,9
OUTPUT
INPUT
22
+140% +40%

23. 5. Resultados y discusiones
23
5.1 - Agotamiento de
Recursos Abiótico
➢ Todos los Escenarios presentaron valores muy
bajos.
➢ En los Escenarios 1 y 3, los resultados negativos
indican el consumo evitado de recursos naturales
para la generación de energía y metanol (impacto
positivo).
➢ En el Escenario 3, el costo evitado del consumo de
gas natural (por CDR), y el consumo evitado de
materiales con reciclaje mejoran el resultado.
➢ En el Escenario 2, a pesar de la gran generación de
energía eléctrica, el consumo de insumos para la
filtración de gases de escape genera un impacto
ambiental de agotamiento del recurso.

24. 5. Resultados y discusiones
24
5.2 - Potencial de
Calentamiento Global
(GWP
➢ El desempeño del Escenario 3 es mucho mejor
que los demás, con un impacto GWP 77% menor
que el impacto del vertedero y 81% menor que el
de la incineración.
➢ Los elementos que más contribuyen al
calentamiento global son el metano (CH4) y el
dióxido de carbono (CO2). Se considera que el
impacto del calentamiento global del metano no
fósil es 27,2 veces más grande que el impacto del
CO2 en un escenario de 100 años (IPCC AR6,
2021).

25. 5. Resultados y discusiones
25
5.2 - Potencial de
Calentamiento Global
(GWP
➢ Basado en datos de emisiones de CO2 eq y en los
valores de generación de energía, es posible
comparar la eficiencia de generación contra el
impacto ambiental.
➢ El valor más alto del índice energía/GWP indica el
mejor desempeño ambiental combinado con la
eficiencia energética de la ruta del proceso.
➢ La emisión de CO2 eq en el Escenario 2 es un 20%
más alto que en el Escenario 1, lo que indica una
desventaja del Escenario 2 desde el punto de vista
ambiental. Sin embargo, la generación de energía
del Escenario 2 es un 71% más alta, lo que da
como resultado una relación energía/GWP un 44%
más alta y hace que el Escenario 2 sea más
atractivo.
EMISSION / INDEX UNIT
SCENARIO 1 -
LANDFILL
SCENARIO 2 -
INCINERATION
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS
METHANE EMISSION (kg/t RSU) 13,4 0,0 0,1
CO2 EMISSION (kg/t RSU) 9,7 452,0 269,1
CO2 EQUIVALENT EMISSION (kg/t RSU) 374,2 452,0 272,3
GLOBAL WARMINGPOTENTIAL (GWP100a) kg CO2 eq 348,6 415,8 80,6
NET POWER GENERATION (MJ/t RSU) 584,6 1.005,0 1.408,9
POWER GENERATION / GWP (CO2 eq) (MJ/kg CO2 eq) 1,68 2,42 17,48

26. 5. Resultados y discusiones
26
5.2 - Potencial de
Calentamiento Global
(GWP
➢ El impacto de GWP más bajo se refiere al Escenario 3 y, asociado a su alta tasa de generación de energía, se
refleja en una alta tasa de uso de energía de RSU en relación con el impacto ambiental. Analizando solo las
emisiones de CO2 equivalente, tenemos una reducción absoluta del 40% en comparación con la incineración y
del 27% en comparación con el vertedero.
EMISSION / INDEX UNIT
SCENARIO 1 -
LANDFILL
SCENARIO 2 -
INCINERATION
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS
METHANE EMISSION (kg/t RSU) 13,4 0,0 0,1
CO2 EMISSION (kg/t RSU) 9,7 452,0 269,1
CO2 EQUIVALENT EMISSION (kg/t RSU) 374,2 452,0 272,3
GLOBAL WARMINGPOTENTIAL (GWP100a) kg CO2 eq 348,6 415,8 80,6
NET POWER GENERATION (MJ/t RSU) 584,6 1.005,0 1.408,9
POWER GENERATION / GWP (CO2 eq) (MJ/kg CO2 eq) 1,68 2,42 17,48

27. 5. Resultados y discusiones
27
5.2 - Potencial de
Calentamiento Global
(GWP
➢ Corbett (2018) evaluó el LCA de varias rutas de producción de metanol para uso en barcos y concluyó que, para el
GWP, el metanol se compara favorablemente con el combustible convencional y el GNL solo cuando se utilizan
materias primas renovables, como residuos forestales y gas natural en vertederos en su fabricación.
➢ de 2016 de la OMI (International Maritime Organization) sobre el uso de metanol en el sector naval señaló que el
metanol producido con gas natural tiene más grandes emisiones de GEI que los combustibles convencionales
(fuelóleos pesados). Sin embargo, el metanol producido a partir de biomasa tiene el potencial de reducir
significativamente las emisiones, siempre que la electricidad utilizada en su producción provenga de una fuente
relativamente sostenible.
➢ Las emisiones de NOx del ciclo de vida del metanol son aproximadamente el 45% de las emisiones de combustibles
convencionales, por unidad de energía, y las emisiones de SOx corresponden a aproximadamente el 8% (IMO, 2016).

28. 5. Resultados y discusiones
28
5.3 - Agotamiento de la
Capa de Ozono (ODP)
➢ Los resultados son muy bajos y negativos,
indicando un pequeño beneficio ambiental de los
escenarios de producción de energía/combustible
a partir de RSU, evitando la producción y consumo
de combustibles fósiles, que generan impacto
ODP.
➢ El escenario 3 mostró mejores resultados,
principalmente por el costo ambiental evitado con
la producción de metanol y la alta capacidad de
generación eléctrica.

29. 5. Resultados y discusiones
29
5.4 - Toxicidad humana
➢ El impacto más grande se observó en el Escenario
1, debido a las emisiones del vertedero a la
atmósfera, principalmente dioxinas, y las
emisiones al suelo y al agua, por la fuga de
lixiviados que contenían sustancias tóxicas, como
bario, amoníaco y cianuro.
➢ Los créditos ambientales por generación de
energía redujeron los impactos de los Escenarios 2
y 3.
➢ En el Escenario 2, el control de emisiones
mediante sistemas de filtrado, y la posterior
correcta disposición del material filtrado, reduce
los niveles de impacto. En el inventario se
computan los avances tecnológicos en el control
ambiental, con datos relativamente recientes
(JESWANI, 2016).

30. 5. Resultados y discusiones
30
5.5 - Acidificación
➢ El potencial más grande de Acidificación lo
presentó el Escenario 1, principalmente por la
emisión de dióxido de azufre (SO2), ya que el gas
emitido por el relleno sanitario tiene un alto
contenido de compuestos de azufre.
➢ En el Escenario 2, el impacto se debe a la
formación de SO2 y NOx en las reacciones de
incineración, pero parte de estos componentes
quedan retenidos en los filtros, minimizando
significativamente el impacto ambiental.
➢ En el Escenario 3, existe la emisión de dióxido de
nitrógeno (NO2) en el proceso de remoción de gas
ácido (Acid gas removal) para la formación de
syngas.

31. 5. Resultados y discusiones
31
5.6 - Eutrofización
➢ El impacto potencial en el Escenario 1 es mucho
más grande debido a las emisiones al agua de los
lixiviados de vertederos.
➢ En el Escenario 2, las emisiones al agua son el
resultado de las cenizas destinadas a los
vertederos, pero se trata básicamente de un
material inerte con una composición orgánica muy
baja.
➢ la producción de gas de síntesis hay emisiones al
agua y al suelo. En la gasificación de CDR y lignito
se emiten cenizas al suelo, en la etapa de “Cold
scrub” hay emisión de aguas residuales y ácido
clorhídrico ( HCl ) al agua y cenizas al suelo y en la
Reacción “ Shift ” también hay emisión de cenizas
al suelo.

32. 5. Resultados y discusiones 5.7 - Análisis Energético
del Ciclo de Vida (AECV)
➢ Además de la LCIA, también se realizó la AECV,
expresando la eficiencia general y el índice de
sostenibilidad de la producción de
biocombustibles, o energía, en cada escenario.
➢ Dado que todos los escenarios tienen el mismo
producto de entrada (1 t de RSU), es necesario
considerar la tasa de conversión de la energía
contenida en los RSU en energía eléctrica neta de
salida.
𝐺𝐶𝐸 =
(𝐸𝐵 + 𝐸𝐶𝑃)
(∑𝐸𝑇 +𝐸𝑅)
EB = Contained Energy in Biofuel
ECP = Energy Contained in the Co-products
ET = Total Energy Input (renewable + non-renewable)
ER = Energy Contained in MSW
32

33. 5. Resultados y discusiones
33
5.8 - Producción de
metanol fósil
➢ Comparación de rutas de producción de metanol
con RSU y con gas natural utilizando dos LCI :
- Chen et al. (2019), sustituyendo la electricidad de
China por la de Brasil;
- SimaPro – Base de datos Ecoinvent 3 (2021).
➢ El límite de frontera del sistema se definió
teniendo como producto final la producción de
metanol.
➢ El impacto potencial de calentamiento global de
los LCI de gas natural es más de un 400 % mas
grande que el uso de CDR como materia prima.
Los demás indicadores de impacto variaron hacia
arriba o hacia abajo en distintas proporciones por
diversas razones implícitas en sus inventarios.
IMPACT CATEGORY UNIT
RENEWABLE
METHANOL -
MSW
FOSSIL
METHANOL -
NG
(Chen et al., 2019)
METANOL
FÓSSIL - GN
(SIMAPRO)
Abiotic depletion kg Sb eq -8,38E-04 2,78E-05 4,97E-04
Global warming (GWP100a) kg CO2 eq 18,79 77,86 123,63
Ozone layer depletion (ODP) kg CFC-11 eq -4,18E-05 1,47E-06 3,62E-05
Human toxicity kg 1,4-DB eq 6,44 4,66 46,50
Acidification kg SO2 eq 1,10 0,15 0,43
Eutrophication kg PO4--- eq 1,28 0,03 0,08

34. 5. Resultados y discusiones
34
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Objetivo: Investigar cómo la variación en la salida
se puede atribuir a las variaciones de sus factores
de entrada, para la evaluación de la
incertidumbre, la calibración y evaluación del
modelo y la toma de decisiones.
➢ AS se llevó a cabo en este trabajo con el fin de
evaluar la influencia de la variación de los
siguientes factores en los impactos ambientales:
- Composición gravimétrica de los RSU (depende
de la región/IDH/cultivo, etc. );
- Eficiencia del proceso de síntesis de metanol
(depende de la tecnología).
5.9.1 - Influencia de la composición gravimétrica de
los RSU
➢ Para determinar el factor de variación, los datos de
composición gravimétrica recopilados por Spinola
et al. (2019), obtenido al segregar los municipios
del Estado de São Paulo con base en su IDH y la
disponibilidad de los respectivos PMGIRS. Los
municipios se dividieron en tres clases de valores
de IDH:
Clase 1: IDH de 0,600 a 0,700
Clase 2: IDH de 0,701 a 0,800
Clase 3: IDH de 0,801 a 0,900
Se consideró el IDH de Betim de 0,748 (IBGE, 2010).

35. 5. Resultados y discusiones
35
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ En los casos en que la distribución de datos esté
sesgada, la desviación estándar será más grande
que la mitad de la media aritmética. Se observa
que la afirmación es cierta para la distribución de
materiales reciclables en las clases 1 y 2, pero no
lo es para la materia orgánica. Así, los reciclables
siguen un patrón de distribución asimétrico,
mientras que la materia orgánica sigue un patrón
de distribución simétrico.
➢ El AS se realizó variando la participación de
materia orgánica en la composición en un 20%
hacia arriba y hacia abajo y, en consecuencia,
variando la participación de otros residuos en
sentido contrario, conservando la misma cantidad
total de 1t de RSU.
Origen de los RSU Metales
Papel, cartón y Tetra
Pak
Plásticos Vidrio Materia orgánica
Classe 2- SP (Spinola et al., 2019) 1,94+1,31 10,81 + 5,48 12,56+6,43 2,00 + 1,51 52,9+10,69
Betim - MG(LEME et al., 2010) 1,9% 13,1% 15,6% 1,5% 53,5%

36. 5. Resultados y discusiones
36
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Cambiar la porción orgánica en un 20% impacta el cambio en el PCI total de los RSU en la dirección opuesta en
aproximadamente un 10%, impactando el rendimiento de generación de energía de cada escenario.
Material Masa (kg)
PCI del material
(kJ/kg)
Energía
contenida (MJ)
Masa (kg)
Energía
contenida (MJ)
Masa (kg)
Energía
contenida (MJ)
Material para CDR 276,00 30.632,81 8.454,66 331,20 10.145,59 220,80 6.763,72
Materia orgánica 535,00 5.439,20 2.909,97 428,00 2.327,98 642,00 3.491,97
Vidrio 15,00 200,83 3,01 18,00 3,61 12,00 2,41
TOTAL: 826,00 - 11.367,64 777,20 12.477,18 874,80 10.258,10
Reducción del 20% de materia
orgánica
Aumento del 20% de la materia
orgánica
Composición gravimétrica de los
RSU en Betim

37. 5. Resultados y discusiones
37
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad del indicador EGC a la variación de la composición gravimétrica de los RSU

38. 5. Resultados y discusiones
38
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad del indicador EGC a la variación de la composición gravimétrica de los RSU
PRODUCT / INPUT / INDEX UNIT
SCENARIO 1 -
LANDFILL
SCENARIO 1 -
LANDFILL
(-20% RDF raw
materials)
SCENARIO 1 -
LANDFILL
(+20% RDF raw
materials)
SCENARIO 2 -
INCINERATION
SCENARIO 2 -
INCINERATION
(-20% RDF raw
materials)
SCENARIO 2 -
INCINERATION
(+20% RDF raw
materials)
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS
(-20% RDF raw
materials)
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS
(+20% RDF raw
materials)
BIOFUEL / POWER OUTPUT ELETRICITY ELETRICITY ELETRICITY ELETRICITY ELETRICITY ELETRICITY ELETRICITY ELETRICITY ELETRICITY
Energy Contained in Biofuel / Electricity (EB) (MJ) 599,3 719,1012 479,4008 1.437,0 1296,7 1577,3 1398,5 1118,8 1678,2
Energy Contained in the Co-products (ECP) (MJ) - - 824,8 989,8 659,9
Total Energy Input (ET) (MJ) 14,7 14,7 14,7 432,0 814,4 688,8 940,2
Energy Contained in MSW (ER) (MJ) 11.367,6 10.258,1 12.477,2 11.367,6 10.258,1 12.477,2 11.367,6 10.258,1 12.477,2
GLOBAL CONVERSION EFFICIENCY(GCE) - 0,05 0,07 0,04 0,12 0,13 0,13 0,18 0,19 0,17
VARIATION OF GCEFROMBASECASE - 33,0% -27,1% - 3,8% 3,8% - 5,5% -4,5%
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS

39. 5. Resultados y discusiones
39
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad del indicador EGC (Methanol yeld) a la variación de la composición gravimétrica de
los RSU

40. 5. Resultados y discusiones
40
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad del indicador EGC (Methanol yeld) a la variación de la composición gravimétrica de
los RSU
PRODUCT / INPUT / INDEX UNIT
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS
(-20% RDF raw
materials)
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS
(+20% RDF raw
materials)
BIOFUEL / POWER OUTPUT METHANOL METHANOL METHANOL
Energy Contained in Biofuel / Electricity (EB) (MJ) 3802,6 3042,0 4563,1
Energy Contained in the Co-products (ECP) (MJ) 824,8 989,8 659,9
Total Energy Input (ET) (MJ) 814,4 688,8 940,2
Energy Contained in MSW (ER) (MJ) 11.367,6 10.258,1 12.477,2
GLOBAL CONVERSION EFFICIENCY(GCE) - 0,38 0,37 0,39
VARIATION OF GCEFROMBASECASE - -3,0% 2,5%
SCENARIO 3 -
METHANOL
SYNTHESIS

41. 5. Resultados y discusiones
41
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad del impacto del GWP a la variación de la composición gravimétrica de los RSU

42. 5. Resultados y discusiones
42
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad del impacto del GWP a la variación de la composición gravimétrica de los RSU
➢ Todos los escenarios fueron significativamente sensibles a la variación en la composición de los RSU.
➢ El escenario 1 presenta una variación en las emisiones inversamente proporcional a la variación en los
componentes de CDR en los RSU, ya que sus emisiones están relacionadas con la cantidad de materia
orgánica depositada en vertedero, y la consiguiente generación y fuga de biogás.
➢ En el Escenario 2, la más grande concentración de materiales no orgánicos en los RSU provoca un
aumento de las emisiones de CO2 fósil en el proceso de incineración.
➢ El escenario 3 mostró una sensibilidad más grande debido al bajo orden de magnitud de sus
emisiones de GWP. La ruta en este escenario con más grande impacto en las emisiones es la
remoción de gases ácidos, con 1,4 kg de CO2 generado por kg de metanol. Con ello, cuanto más
grande sea la disponibilidad de materia prima para la producción de CDR en RSU, más grande será la
producción de metanol y, en consecuencia, más grande el impacto ambiental del potencial
calentamiento global.

43. 5. Resultados y discusiones
43
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Impactos del aumento de la proporción de materiales orgánicos en los RSU

44. 5. Resultados y discusiones
44
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
5.9.2 - Influencia de la eficiencia de síntesis de metanol
➢ Se evaluaron los impactos de variar la eficiencia del proceso de síntesis de metanol sobre el Potencial de
Calentamiento Global (GWP) y sobre el indicador EGC del Escenario 3, variando la eficiencia en un 20%.

45. 5. Resultados y discusiones
45
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad al impacto de GWP a la variación en la eficiencia de síntesis de metanol
➢ La emisión más alta con impacto GWP está asociada con la eficiencia más baja de la síntesis de metanol, porque
la contribución a las emisiones se refiere principalmente al proceso de producción de gas de síntesis . A medida
que el proceso de síntesis de metanol pierde eficiencia, se hace necesaria una cantidad más grande de gas de
síntesis para producir la misma cantidad de metanol, aumentando las respectivas emisiones.

46. 5. Resultados y discusiones
46
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
➢ Sensibilidad del índice EGC a la variación en la eficiencia de síntesis de metanol
➢ En cuanto al índice EGC, la reducción en la eficiencia de síntesis del metanol provoca una caída en la generación
eléctrica en el GMG debido a la disminución del combustible disponible, resultando, en consecuencia, en un
menor aprovechamiento de la energía contenida en los RSU.

47. 5. Resultados y discusiones
47
5.9 - Análisis de
Sensibilidad (SA)
5.9.3 – Conclusiones del Análisis de Sensibilidad
➢ El AS mostró que la variación en la composición de los RSU es el parámetro que más influye en el Potencial de
Calentamiento Global (GWP) del Escenario 3, mientras que la variación en la eficiencia del proceso de síntesis
de metanol tiene un impacto más significativo en su indicador de eficiencia de conversión global (EGC).
➢ Adicionalmente, se verificó que la variación en la composición de los RSU tuvo un impacto más significativo en
el Escenario 1, en cuanto al indicador EGC, y el Escenario 3 en cuanto a las emisiones de GWP.

48. 6. Conclusiones
48
➢ La LCIA mostró que la producción de un biocombustible líquido (biometanol) para la generación de electricidad
(Escenario 3) es una opción más favorable, desde el punto de vista ambiental, que el vertido (Escenario 1) y la
incineración de RSU (Escenario 2).
➢ En la categoría de impacto del Potencial de Calentamiento Global (GWP), el Escenario 3 presentó el resultado de
80,6 kg CO2 eq , 77% por debajo del resultado del Escenario 1 y 81% por debajo del Escenario 2, que presentó
impactos de 348,6 y 415,7 kg CO2 equiv , respectivamente.
➢ El escenario 3 también demostró ser la mejor alternativa en términos de generación eléctrica con RSU,
proporcionando 1.408,9 MJ netos de energía eléctrica saliente, aún considerando el bajo rendimiento global
(37%) del GMG. Las soluciones técnicas con eficiencia más grande en la conversión de metanol en energía
eléctrica podrían aumentar aún más las ganancias.
➢ Este resultado también indica la posibilidad de que los beneficios del biometanol producido a partir de RSU
puedan extenderse igualmente a su uso como un combustible más sostenible que los combustibles fósiles
tradicionales para el transporte.

49. 6. Conclusiones
49
➢ El Escenario 3 tuvo la más grande generación bruta de energía (2.223,3 MJ), con un consumo interno total de
814,4 MJ.
➢ Para permitir la comparación de la capacidad de cada escenario para convertir la energía total contenida en una
tonelada de RSU en electricidad, se propuso el cálculo de un indicador de conversión global (IGC).
➢ El indicador EGC apuntó a una eficiencia mucho más grande en la producción de electricidad a partir de RSU en
el Escenario 3 que en los Escenarios 1 y 2, lo que indica un mejor uso energético de los residuos. Esto sugiere un
gran potencial positivo del uso del biometanol para inyectar energía renovable a la matriz energética , al evitar
el consumo de electricidad de origen fósil.
➢ Las ganancias ambientales de la producción de metanol con RSU para reducir las emisiones de GEI también se
demostraron a través de un LCIA comparativo con dos inventarios de producción de metanol a partir de fuentes
fósiles (gas natural). Los impactos ambientales de estos dos inventarios para la categoría GWP resultaron ser
mucho más grandees que el impacto del metanol producido con RSU.

50. 6. Conclusiones
50
➢ Los vertederos sanitarios son históricamente la alternativa más común para la disposición de RSU en Brasil y en
el mundo. Este trabajo verificó, además de los puntos mencionados anteriormente, la necesidad de un más
grande control de las emisiones fugitivas de metano en vertederos, estimadas en un 25% del total de gases de
vertedero generados, para evitar el agravamiento del calentamiento global.
➢ Igualmente importante es un fuerte incentivo para la reutilización de la materia orgánica, ya que es la porción
más significativa en la composición gravimétrica de los RSU, representando más del 50% en promedio para las
ciudades brasileñas, y por su papel como responsable directo de las emisiones de metano en los rellenos
sanitarios. .
➢ Finalmente, se concluye que el destino más apropiado para los RSU, desde el punto de vista ambiental y de
generación eléctrica, es la producción de metanol (Escenario 3), seguido de la incineración (Escenario 2) y el
vertedero (Escenario 1), al contrario de lo reflejado. en la realidad práctica de la eliminación de residuos en
Brasil.

51. 6. Conclusiones
51
➢ Este trabajo utilizó los datos actualmente disponibles en la literatura para la elaboración de LCI , tales como
composición de RSU, consumo de insumos, emisiones, etc. Estos datos conllevan incertidumbres e imprecisiones
derivadas de los estudios que los generaron, como un aspecto inherente a la naturaleza misma del ACV.
➢ Para aumentar la precisión y confiabilidad de los resultados, los datos deben actualizarse constantemente en
función de nuevos trabajos disponibles o, eventualmente, mediante la realización de nuevos estudios y
mediciones prácticas. Los avances tecnológicos en los procesos de producción y conversión de energía
contenidos en las rutas evaluadas también deberán computarse en futuros estudios.
➢ Como complemento directo a este trabajo, se sugiere evaluar la viabilidad económica de los procesos
presentados en los Escenarios 2 y 3, ya que consisten en rutas de producción poco utilizadas en Brasil, como la
incineración, o inéditas, como la generación de electricidad con biometanol , e incluso su producción a partir de
RSU a escala industrial.
➢ Los aspectos sociales asociados con los tres destinos de RSU estudiados también merecen ser ampliamente
evaluados, cubriendo temas de salud pública (impactos endpoint), impactos en la generación de empleo e
ingresos, ocupación del suelo y urbanismo, entre otros.
Recomendaciones

52. ¡Gracias!
Contacto: Cristiano Queiroz Cerqueira
E-mail: crqueiroz@hotmail.com
Móvil: +55 21 969258859
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