Titulo: Estimación, prospectiva y
Estrategias de mitigación de emisiones
de GEI originadas por la quema de
combustibles comerciales de uso
.
domestico
Nombre (s): I.Q.I Jorge
Eduardo Hidalgo Guerra
Sede Regional: IPN
Zacatenco
Fecha: 22 Octubre 2014
Introducción
• El cambio climático inducido por el
incremento de las concentraciones de gases
de efecto invernadero en la atmosfera,
constituye junto con la degradación de los
ecosistemas y la perdida de la biodiversidad,
el problema ambiental mas trascendente de
los últimos años y uno de los desafíos
globales que enfrenta la humanidad.
Introducción
• México en la actualidad cuenta con una
población de más de 112 millones de
habitantes que utilizan como fuente de
combustible el uso del gas L.P., leña y gas
natural en los hogares corresponde a la
cocción de alimentos, calentamiento de agua
y calefacción. La leña es el segundo
combustible más importante, por su uso en
muchos hogares de bajos ingresos en el país.
Objetivos
• Estimación nacional de emisiones originadas en el
consumo de combustibles comerciales de uso
domestico: Gas LP, Gas Natural y Biomasa (Leña).
• Modelación de emisiones (Prospectiva) en este
sector (Combustión domestica) al 2026.
• Identificar estrategias de mitigación como medida
para reducir impactos que causan al ambiente.
• Estimación indirecta de Gases de Efecto
Invernadero y partículas de Carbono Negro,
implementando metodologías de Inventarios de
Emisión (EPA, IPCC, DGGCARETC).
Metodología.
Datos de Actividad.
• Consumo de Gas LP Nacional.
• Cada año, cerca de 2 Millones de ton de gas LP son
utilizadas para la cocina y calefacción doméstica en la
Ciudad de México.
• La Región Centro y La Zona Metropolitana del Valle de
México (ZMVM) es el mayor mercado de gas LP a nivel
mundial, con un consumo de 78,900 barriles al día.
• El uso del gas LP para cocinar y en calentadores de
agua en México es común en todas las regiones; de
acuerdo con los datos del INEGI, aproximadamente
el 70% de las casas habitación en este país usan
gas para cocinar.
• En la ciudad de Monterrey, Nuevo León, el gas
natural es el principal combustible doméstico,
mientras que en Chiapas y Oaxaca predominan la
madera y el carbón.
• México ocupó el segundo lugar en el mundo en el consumo
per cápita de gas LP, al ubicarse aproximadamente en 65 kg
por habitante
Consumo Total Nacional de Gas LP en el sector Residencial (mdbd)
SENER 2014
2028
2026
2024
año
2022
2020
2018
2016
2014
2012
186
187
188
mdbd
189
Consumo de Gas Natural
Se espera que la demanda conjunta de gas natural de
los sectores residencial y servicios crezca en
promedio 4.2% anual durante el periodo
prospectivo.
La demanda alcanzará un volumen de 198.2 MMpcd
en 2026, lo que representará 18.2% de los
hidrocarburos consumidos en estos sectores; gas LP y
gas natural.
• La evolución de la demanda de hidrocarburos en
los sectores residencial y servicios está
directamente relacionada con el crecimiento de la
población.
• El total de habitantes del país, que para 2011 se
estimó en 113.2 millones, será de 123.5 millones
en 2026. Con ello, el crecimiento de la población
promediará 0.6% anual.
Consumo Total Nacional de Gas Natural en Millones de pies cúbicos diarios
SENER 2014
2026
2025
2024
2023
2022
2021
Año
2020
2019
Se
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
0
20
40
60
80
100
Mpcd
120
140
160
180
Consumo de Leña
• Algunos estudios señalan que la biomasa destinada a la
producción de carbón vegetal en México, representa 35%
del consumo para el uso residencial; y que el uso de la leña
se concentra principalmente en el centro- sur del país.
• El 89% de la población rural en México (25 millones de
personas) generan calor a partir de la leña, principalmente
para la cocción de alimentos y como combustible en
pequeñas industrias como ladrilleras, panaderías,
tortillerías, entre otras, por lo que representa una opción
viable para el desarrollo de la energía renovable.
• Respecto del potencial de aprovechamiento
de la leña, se considera al potencial
energético de la biomasa como una de las
principales fuentes de bioenergía, y señala
que, del total de la producción técnica
potencial, son los combustibles de madera
los que tienen un mayor alcance, con un
promedio de 1,800 PJ/año.
• El Gobierno Federal, organizaciones sociales y agencias de
desarrollo han llevado a cabo acciones que han tenido como
consecuencia una disminución en el consumo de leña de
0.9% anual.
• Para el cálculo del consumo de leña se emplearon
los consumos por macro-región ecológica, así como
la población urbana y rural a nivel municipal. Para
la validación del dato estimado se dividió la
población entre el consumo estimado por
municipio y se observó que las áreas urbanas el
consumo per cápita era menor que en los
municipios rurales. Cabe señalar que el consumo
de leña estimado se realizó para el INEM 2008, por
lo que se tomaron dichas proporciones de consumo
por municipio para la estimación de los consumos
correspondientes a 2011.
Proporción de consumo de leña por Región de acuerdo a la
Distribución del Modelo de Usuarios Mixtos (SEMARNAT 2011)
Centro- Occidente
Noroeste
Noreste
Centro
14.52%
Sur- Sureste
2.44%
4.25%
57.3%
4.25%
Distribución Geográfica de las Regiones.
Región Noreste
Coahuila
Región Noroeste
chihuahua
Baja California
Región centro
Baja California Sur
Distrito Federal
Nuevo León
Sinaloa
Hidalgo
Tamaulipas
Sonora
México
Durango
Morelos
Región Sur- sureste
Puebla
Campeche
Tlaxcala
Chiapas
Región Centro - occidente
Guerrero
Aguascalientes
Oaxaca
Colima
Quintana Roo
Guanajuato
Jalisco
Tabasco
Michoacan
Veracruz
Nayarit
Yucatán
Queretaro
San Luis Potosi
Zacatecas
Factores de Emisión
• El método de estimación basado en los factores de
emisión es probablemente el mas utilizado,
especialmente en el caso de Gases de Efecto
Invernadero y partículas de fracción respirable. En
si, el método es muy sencillo y se resume en la
siguiente ecuación:
• =
• Donde E representa las emisiones estimadas, A es un
dato de actividad, C un factor de corrección y F el factor
de emisión. A continuación se discute el significado
particular de los tres componentes en la ecuación
anterior.
Estimación de emisiones de carbono negro
(CN) a partir de las PM2.5
El carbono negro se encuentra formando parte de
las PM2.5, característica que hace de estas un
contaminante peligroso para la salud de las
personas debido a su elevada toxicidad. Además el
CN juega un importante papel en el proceso de
cambio climático, ya que absorbe la radiación
solar, contribuyendo al calentamiento global del
planeta.
• Según un estudio presentado en el año 2010
al INE, llamado “Temas emergentes en
cambio climático: metano y carbono negro,
sus posibles cobeneficios y desarrollo de
planes de investigación”, la estimación de
emisiones de CN en México se realiza
mediante dos métodos que a continuación
se presentan. Factores de emisión y Razón
CN/PM2.5
• Esta especiación da a conocer la fracción o el
porcentaje de CN presente en las PM2.5 para
diversos tipos de fuentes emisoras, es decir, utiliza
el método de correlación de CN/PM2.5, siguiendo la
siguiente ecuación:
• Emisión CN(t) = Emisión PM2.5 (t) * Fracción de CN en PM2.5
Categoría de fuente
Plantas de generación de electricidad
CN/PM2.5 (%)
Moderado Alto
6.7
15
Refinación de petróleo y otros combustibles fósiles
0.3
0.4
Manufactura y otros procesos industriales
Otros servicios
Combustión industrial de combustibles
Otros usos de combustibles
Incendios y quemas
Otras fuentes de área
Vehículos automotores en circulación
7.4
14
7.4
6.7
7.2
7.4
43
13
24
13
15
12
15
60
Fuentes móviles que no circulan por carreteras
43
60
Emisiones PM2.5 (Mg/año)
62884.7
13043.7
107560.5
14.7
11231.4
219218.1
53627.7
9012.9
18844.9
36122.9
Emisiones CN (Mg/año)
Moderado
Alto
4213.1
9432.7
39.1
52.2
7959.5
13982.9
2.1
3.5
831.1
1460.1
14687.6
32882.7
3861.2
6435.3
667
1351.9
8103.3
11306.9
15532.8
21673.7
• Estos
factores
se
expresan
normalmente como el peso del
contaminante dividido por una unidad
de peso, volumen, distancia, o la
duración de la actividad de emisión de
contaminante (por ejemplo, kilogramos
de partículas emitidas por megagramo
de carbón quemado).
Factores de Emisión utilizados en este sector
(Combustión domestica)
Combust.
Unidades
Gas Natural
kg/106 m3
gCN=0.067
Leña
kg/Mg
Gas LP
kg/m3
a
EPA, 2000.
b SEMARNAT, 2012a
c INE-SEMARNAT, 2006.
d INE, 2010
e INE, 2007
Carbono
Negro
CO2
CH4
N2O
PM2.5
a1,440.00
a0.28
a0.26
gCN=0.061
PM2.5
a1,542.21
e4.35
e0.06
gCN=0.067
PM2.5
f1,629.60
f0.02
f0.11
f
SEMARNAT, 2012b. Los factores de emisión
fueron calculados con base en la Tabla 1.5-1,
del AP-42, tomando en cuenta la proporción
de propano y butano
g CARB, n. d.
Caracterización del Carbono Negro
• En años recientes la comunidad científica se ha
interesado en el carbono negro pues pasó de ser un
contaminante del aire a un factor determinante en
el calentamiento global.
• Según el Intergovernmental Panel on Climate
Change (IPCC), el carbono negro es un factor que
contribuye al forzamiento radiativo positivo el cual
causa el calentamiento global.
• El carbono negro es responsable de
0.34 watts por metro cuadrado (W/m2)
de forzamiento radiativo promedio a
nivel mundial, de los cuales 0.22 W/m2
se deben al uso de combustibles fósiles
y 0.12 W/m2 a la quema de biomasa y
otras fuentes (IGSD, 2009).
• De acuerdo con el Internacional Coucil on Clean
Transportation (ICCT) el efecto de calentamiento
puede incrementarse cuando el carbono negro se
mezcla con otras partículas, como los sulfatos.
• El IPCC sitúa al carbono negro como el tercer
agente más importante de forzamiento radiativo
positivo, después del CO2 y del CH4.
• Algunos modelos consideran que el
calentamiento global debido a este
contaminante es de 0.3 a 0.4 °C, incluso
menor, por lo que existe controversia a
cerca de reducir el carbono negro como
estrategia para mitigar el calentamiento
global (Andreae y Gelencsér 2006).
El carbono negro se encuentra en todo el mundo , pero su presencia e impacto son particularmente fuerte en Asia. El
carbono negro , una partícula vida corta, está en perpetuo movimiento en todo el mundo .
Imagen: National Oceanic and Atmospheric Administration
.
Imagen: National Oceanic and Atmospheric Administration
•RESULTADOS
Se estima que a nivel nacional este sector emite aproximadamente 45
millones de toneladas de Dióxido de carbono (CO2), 39 mil toneladas de
Metano (CH4) y 2,200 toneladas de Oxido Nitroso (N2O) en esta
actividad.
Emisiones de Gases de Efecto Invernadero (Mg/año)
CO2
CH4
N2O
45,086,365.1160
41,249.9983
39,050.4460
2,199.5523
Estimación para el INEM 2011, DGGCARETC -SEMARNAT
Se estima que a nivel nacional las emisiones de partículas de fracción
respirable originadas en la quema de combustibles comerciales de uso
residencial que incluye al Gas Licuado de Petróleo, al Gas Natural y Leña
las partículas de carbono negro con 16, 479.47 Mg anuales.
Emisiones Totales de Particulas de la Combustión Domestica
(Mg/año)
BC, 16,479.47
PM10, 280,498.30
PM2.5, 270,068.56
PM10
PM2.5
Estimación para el INEM 2011, DGGCARETC -SEMARNAT
BC
• La región sur-suroeste aporta la mayor cantidad de
partículas a la atmosfera debido a que se
concentran los grupos de la población más
vulnerables lo cual hace difícil la adquisición de GLP
y Gas Natural y se sigue consumiendo en grandes
proporciones Biomasa, Carbón, y Leña, empleando
métodos tradicionales de calefacción. La Región
Noroeste es la que menos emite partículas,
después la región centro que comprende la zona
metropolitana con mayor población como la Ciudad
de México, seguida de la Región Centro Occidente
que incluye a Guadalajara.
Emisión Regional de Partículas de Carbono Negro (Mg/año)
Mg
10000
5000
CN
0
Centro Occidente
Noroeste
Noreste
Centro
Estimación para el INEM 2011, DGGCARETC –SEMARNAT 2014
Sur Sureste
• La Organización Mundial de la Salud, en un reciente
artículo publicado el pasado mes de abril de 2014,
reportó que en México las ciudades con mayor
contaminación por partículas suspendidas son la
Ciudad de Monterrey, seguida de Toluca, Ciudad de
México, Irapuato, Salamanca y Puebla, por otra
parte la ciudad de Guadalajara tiene los mejores
niveles de calidad del aire entre las metrópolis
analizadas. Este artículo de la OMS señala que la
contaminación provoca cerca de 14,000 muertes
anuales.
Emisión de CN de las Principales Ciudades de México (Mg/año)
60.0000
50.0000
Mg
40.0000
30.0000
20.0000
10.0000
0.0000
CN
Es importante conocer de manera local en las ciudades
metropolitanas, donde se concentran este tipo de partículas, ya
que en conjunto con las fuentes móviles son las que inciden en
mayor proporción en la mala calidad del aire. La distribución de
partículas en la ZMVM se presenta de forma radial, actualmente
se mejora la distribución de Gas Natural en el D.F, sin embargo
los municipios que conforman la Zona Metropolitana carecen de
este energético, e incluso en algunos sectores vulnerables se
sigue utilizando medios tradicionales de quema de leña.
Emisión de Partículas de CN en la ZMVM (Mg/año)
Ecatepec de Morelos
Venustiano Carranza 6.0000
Naucalpan de Juárez
Miguel Hidalgo
Nezahualcóyotl
5.0000
4.0000
Cuauhtémoc
Tlalnepantla de Baz
3.0000
Benito Juárez
Valle de Chalco Solidaridad
2.0000
1.0000
Xochimilco
Azcapotzalco
0.0000
Tlalpan
Coyoacán
Tláhuac
Cuajimalpa de Morelos
Álvaro Obregón
Milpa Alta
La Magdalena Contreras
Gustavo A. Madero
Iztacalco
Iztapalapa
CN
De acuerdo a los modelos propuestos en las
prospectivas del consumo de combustibles comerciales
de uso residencial realizadas y publicadas por la SENER
2012 -2026, e implementando los modelos estadísticos
y econométricos por la misma metodología, se presenta
a continuación los siguientes resultados.
En lo que respecta a las emisiones de partículas hay una reducción del 2.61 %
promedio anual, a nivel nacional [implementando las estrategias de mitigación de
estas emisiones, que generalmente inciden en la implementación de programas para
sustitución de estufas que usan leña para calefacción, y mejorando la distribución
de gas LP en la región sur-suroeste.
Emisión de Partículas de CN de la combustión domestica (Mg/año)
2026
Año
2020
BC
2014
2011
14600
14800
15000
15200
15400
15600
Mg
15800
16000
16200
16400
16600
Esto se debe a la disminución en el consumo residencial de gas LP,
al mejorar la distribución y a un mayor acceso al gas natural en
zonas urbanas, así como a la mejora gradual en la eficiencia de los
calentadores convencionales; al cambio gradual a encendido
electrónico en las estufas; a los cambios en los hábitos de
consumo del gas LP, como efecto de una mejor administración en
el ingreso monetario del consumidor; y a la sustitución de leña
por gas LP en zonas rurales, principalmente en la región SurSureste.
Asimismo y de acuerdo con la Comisión Nacional para el Uso
Eficiente de la Energía (CONUEE), se espera que la eficiencia de
diseño de los distintos tipos de calentadores aumente en el largo
plazo, lo que tendrá un impacto negativo en el consumo del
sector residencial.
Por otro lado, en el ámbito del fortalecimiento y
ampliación de la normalización en la eficiencia
energética de equipos para calentamiento de agua a
gas LP, el Programa Nacional para el Aprovechamiento
Sustentable de la Energía (PRONASE) identifica
oportunidades para lograr el óptimo aprovechamiento
de la energía y generar ahorros sustanciales para el
país, estableciendo líneas de acción concretas en la
actualización de las normas de estándares de
eficiencia de calentadores de agua y promoción de
calentadores solares.
En lo que respecta a Gases de Efecto Invernadero se
pretende que estas emisiones logren una reducción del
1.67 % promedio anual. Siendo el CO2 el principal gas
de efecto invernadero y el que se emite en mayor
proporción
en
la
combustión
domestica,
aproximadamente 90.9 % de las emisiones en esta
categoría.
Emisión de GEI de la combustión domestica (Mg/año)
2026
2020
año
CO2
CH4
N2O
2014
2011
42000000
42500000
43000000
43500000
44000000
Mg
44500000
45000000
45500000
Dentro del sector rural, el gas LP seguirá representando una
opción viable en términos de los beneficios ambientales,
económicos y sociales, a pesar de la relativa dificultad en la
distribución del combustible, el costo de la inversión en estufas
y calentadores de agua, y el precio del energético. Se espera
que el consumo de gas LP aumente gradualmente su
participación en los hogares que utilizan leña para cocinar.
Beneficios
Reducción de la deforestación y emisiones de CO2 por la quema de leña;
Ahorro en tiempo por la recolección de leña, y
Disminución en el número de afectados por enfermedades respiratorias,
producto de la inhalación de humo por quema de leña.
Asimismo, con la estrategia integral de infraestructura
se busca desarrollar mercados potenciales, mediante
el transporte de gas natural por ruedas y por barco.
Con ello, se atenderán mercados que cuentan con
poca demanda energética o que se encuentran
alejados de la infraestructura de ductos.
Medidas de acción
Por una razón ética así como social: En la actualidad, el 28% de
la población mundial consume un 77% de la energía total
producida, en tanto que el otro 72% vive sólo con el 23%
restante.
Por una razón económica: El costo anual de la factura de energía
es en este momento uno de los problemas más importantes de los
hogares.
En décadas futuras, las medidas en eficiencia energética
pueden traer mayores ventajas con menores costos.
La calefacción doméstica, junto con el consumo de
electricidad, contribuye significativamente a las emisiones de
dióxido de carbono (CO2).
Hoy es posible intervenir para mejorar la eficiencia energética
en nuestras casas y en nuestros sistemas de calefacción, a fin
de ahorrar energía, reduciendo la contaminación y los gastos.
México ha transitado hacia una matriz energética más limpia,
disminuyendo el consumo de combustibles de alto impacto
mediante la migración a gas natural, implementando
programas que han dado resultados favorables
Las estrategias y medidas orientadas hacia la reducción en la
quema de combustibles y biomasa tendrá un impacto directo en la
disminución de carbono negro.
Este sector contribuye aproximadamente entre 7 - 8 % de
emisiones de GEI del total Nacional, siendo uno de los principales
8 aportadores después de las fuentes móviles , las fuentes fijas, y
la generación de energía eléctrica.
.
¡Gracias!
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