+ Evaluación de los Recursos Biomásicos Forestales para Aprovechamiento Energético: El modelo WISDOM Omar Masera Laboratorio de Bioenergía CIECO, UNAM Mexico [email protected] con Rudi Drigo, Rob Bailis y Adrián Ghilardi “4o Congreso Forestal Argentino y Latinoamericano, Puerto Iguazú, 2013”

1

+ n 

2

Esquema de la Ponencia Estimaciones del Potencial Bioenergético a nivel mundial n  n 

n 

Evaluación de los Recursos Forestales Bioenergéticos n 

n 

n 

Consumo global de biomasa para energía El rol de los bosques

Enfoques recientes

El Modelo WISDOM n 

Premisas, Estudios de Caso

n 

Estrategias de mitigación- sinergias con adaptación

Análisis global del impacto de la extracción de combustibles leñosos n  n 

Perspectiva Global (Tier 1) Perspectiva Local Modelo NRBv.1(Tier 3

+ n 

3

Estado Actual de la Bioenergía La bioenergía es clave para la transición energética. n  n 

n 

La Bioenergía puede representar hasta 60% de TODOS los renovables en 2050. Clave para no rebasar los 2C. Grandes oportunidades para el desarrollo rural y economías locales; desarrollo tecnológico endógeno

Priorizar el desarrollo integral de la bioenergía n  n  n 

NO sólo biocombustibles líquidos!. El mayor potencial está en generación de calor y electricidad Enfatizar uso eficiente de biomasa “tradicional” (leña), uso de residuos orgánicos (biogas, biodiesel a partir aceites usados, cogeneración en ingenios/agroindustrias) Desarrollo con criterios estrictos de sustentabilidad (esquemas de certificación)

n 

Revolución en el mercado global de astillas y pellets (ej, co-combustión en carboeléctricas)

n 

Nuevos diseños de sistemas productivos: se necesita ver el ciclo de vida completo, mejorar rendimientos, reducir insumos, integrar residuos, autogenerar la energía del cultivo., evitar presión de cambio de uso del suelo en otros lugares.

+ Uso Global de la Bioenergía Consumo Global de Energía Primaria 540 EJ † Bioenergía 52 EJ † Charcoal, 7%

Gas 22.1% Coal 28.4% Biomass, 10.2%

Oil 34.6%

Hydro 2.3% Nuclear 2.0% Other RE 0.4% †

Fuelwood, 67%

Recovered wood, 6%

Wood industry and agric. residues and byproducts, 12%

Other*, 5% Biofuels, 3%

* Includes MSW, LFG, forest residues, and black liquo

1 EJ = 1018 Joules

Source: IPCC SSREN IEA stats

Flujos Globales de Biomasa (Gt/año)

5

Fuente: Smith et al 2012

La Bioenergía domina en la transición a los renovables…

Participación de la bioenergía Biocombus tibles líquidos 12%

Calor y electricidad 88%

La bioenergía puede representar 60% de la contribución de todos los renovables al 2050 Fuente: IPCC, 2011

6

+ Estimaciones del Potencial de la Bioenergía n 

Orientados a la Oferta – se estudia la oferta potencial tomando en cuenta la competencia con otros usos , factores biofísicos y las limitaciones ambientales y socioeconómicas de la producción de biomasa

n 

Orientados a la demanda. Se enfocan al potencial económico. Se estudia la biomasa que se requiere para conseguir metas como seguridad alimentaria, cuotas de energía renovable o, alternativamente, cuánta biomasa para energía podría conseguirse de haber competencia en el mercado con otros productos agrícolas/forestales.

n 

Modelos Integrados (IAM). Incluyen condiciones de oferta y demanda. Pueden ser espacialmente explícitos.Ejemplos: IMAGE, MiniCAM, etc.

n 

Estudios de impacto. Estudian las implicaciones sociales y ecológicas de distintas metas relacionadas con la bionergía (ej. Un % de mezcla de combustibles)

n 

Fuente Batidzirai et al, 2012

7

+

8

Evaluación de los Recursos Bioenergéticos

+

9

Tipos de Potenciales de Bioenergía

Fuente: Batidzirai et al, 2012

+

10

El Modelo WISDOM n 

Evaluación integrada de los recursos biomásicos – énfasis en los recursos dendroenergéticos

n 

Análisis de oferta y demanda, incluyendo sector informal

n 

Espacialmente explícito y multiescalar

n 

Apoyo a la planeación para el uso sustentable de los recursos bioenergéticos

n 

Determinación de áreas prioritarias para realizar intervenciones técnicas o de política

1 . Selección de la base espacial 2 . Módulo DEMANDA •  biomass consumption for energy by type, area, sector of use (rural, urban hh, IDP; commercial; industries; etc. ...) •  population mapping •  …

4. Módulo INTEGRACIÓN

•  Pixel level •  Sub-national level

123… n-

3 . Módulo OFERTA •  Land use/land cover (LC) •  Woody biomass by LC class •  Productivity •  Accessibility (phys. & legal) •  …

Geodatabase …-…-……-…-……-…-……-…-…-

•  supply / demand balance •  deficit / surplus areas •  socioeconomic aspects •  …

5. AREAS PRIORITARIAS By pixel, local context, admin units

6. OFERTA POTENCIAL COMERCIAL •  productive forest formations •  commercial production potential

7. DEFINICIÓN DEL “WOODSHED” •  accessibility around selected sites (cities, IDP Camps) •  mapping of sustainable supply zones •  Assessment of NRB fraction and degradation risk

11

Estudios de caso WISDOM

www.fao.org/forestry/energy/70070/en/ (Estudios de caso FAO) www.wisdomprojects.net (todos los estudios de caso)

+

Estudios de Caso- Nacionales/ Regionales

Fuente: Ghilardi et al., 2007

Fuente: Drigo, 2004 - 2007

Cobertura Temática “Hot spots” y áreas de alto riesgo por uso de leña Mexico; Senegal

Manejo Forestal Sostenible Planeación Dendroenergética Slovenia, Mozambique; CyL, Spain, Rwanda

Bangui, Maputo, N’Djamena (WISDOM for cities)

Mitigación del Cambio Climático

Estudio de la demanda y zonificación

Región Purepecha, Mexico; El Salvador; UNFCCC

Emilia Romagna, Italy; Slovenia

Restauración/Situaciones de Emergencia

Producción sostenible de carbón

Darfur

Energía de Subsistencia Inseguridad Alimentaria SE Asia; Central-East Africa, Sudan

Estrategias Forestales Urbanas/Periurbanas

Rwanda, Croatia

Estudios de Impacto Ambiental Niger Delta Region

Planeación Energética y Dendroenergética Argentina, Slovenia 14

+ Uso Global de la Bioenergía Consumo Global de Energía 540 EJ † Contribución de la biomasa tradicional 38 EJ † Charcoal , 7%

Gas 22.1% Coal 28.4% Biomass, 10.2%

Oil 34.6%

Hydro 2.3% Nuclear 2.0% Other RE 0.4% †

Fuelwood , 67%

Recovere d wood, 6%

Wood industry and agric. residues and byproducts, 12%

Other*, 5% Biofuels, 3%

* Includes MSW, LFG, forest residues, and black liq

1 EJ = 1018 Joules

Source: IPCC SSREN IEA stats

15

+ El uso de biomasa tradicional es muy heterogéneo

•  2-3 mil mill de personas •  ~700 millones de familias

Fraction of households lacking access to “modern” fuels

•  55% cosecha global de leña •  2% emisiones globales de GEI

Source: UNDP/WHO 2010

+

Pero qué tan sostenible es su aprovechamiento? Después de 4 décadas no se tienen respuestas satisfactorias…

FAO, 1984

…la otra crisis energética (Eckholm, 1975) …un factor importante de la degradación ambiental (de Montalembert & Clement, 1983). …pocas veces crea problemas de gran magnitud…como para requerir acciones amplias…(Arnold, et. Al, 2006) Source:Singh, http://www.fao.org/docrep/Q4960e/q4960e01.jpg …causa deforestación severa (e.g. et al., 2010) …or degradación del habitat (e.g. Ahrends, et al., 2010; Ryan, et al., 2012). …tiene un impacto limitado (e.g. Hansfort & Mertz, 2011)

+

Proyecto GACC Estudio del impacto global del uso tradicional de bioenergía

1. 

Desarrollar una base geoestadística sobre demanda, oferta y estimaciones de la fracción consumo de biomasa no-renovable a escala nacional/subnacional (90 países/1480 unidades subnacionales).

2. 

Hacer an análisis dinámico del aprovechamiento de leña en 3 áreas de “alto-riesgo” de Africa, Asia, y Latino América

3. 

Desarrollar una herramienta web pública para acceso a estos datos

Módulo Oferta

Modulo Demanda e Integración

Esquema Analítico Modelo WISDOM Global

Análisis del “Woodshed” y del factor fNRB

+ Proyecto WISDOM-GACC

n 

Módulo Demanda: el consumo de leña y CV pan-tropical rural y urbano se expresa en un mapa de 30 arco-segundos (~1km cerca del ecuador)

n 

Módulo Oferta: el mapa de oferta leñosa –accesible/disponible para energía- se expresa a 300m de resolución para existencias, incrementos y productividades tanto para usos de subsistencia como comerciales

n 

Módulo Integración: combina los mapas de oferta/demanda y accesibilidad para crear mapas globales –actuales o futuros- del balance de leña, NRB, o para seleccionar “hot spots”

20

Estimación de la fracción de Biomasa No-Renovable (fNRB)* 1.  Fracción mínima de biomasa no renovable (mfNRB), basada en el análisis de los woodshed y asuminedo un uso racional de los recursos sobre el área de bosques accessibles 2.  Fracción esperada de la biomasa no renovable (efNRB), corrección de la fracción mínima por un factor de manejo indicando que tan

Minimum fNRB

Expected fNRB

3 mln tons

5.1 mln tons

30%

52%

WISDOM Sudan – FAO 2012

21

Resultados Preliminares Biomasa Aérea “Dendroenergética”

Resultados Preliminares Productividad “Dendroenergética”

Resultados Preliminares Productividad Disponible y Accesible

Resultados Preliminares Distribución de la población (urbana / rural)

Resultados Preliminares Distribución Espacial del Consumo de Leña y Carbón V.

Tier%I%regions!

FAO!

UN%EnSt!

Best%Est.!

Mt!

Mt!

Mt!

Africa!

345.0!

632.7!

430.1!

America!

171.6!

185.9!

192.2!

Asia!

455.3!

673.0!

704.9!

Total%TierI%countries% !

971.9!

1,491.5!

1,327.2!

Resultados Preliminares Balance Oferta/Demanda de Leña

28

Resultados Preliminares

Resultados Preliminares Accesibilidad Física a la Leña

Resultados Preliminares Presión por la Demanda de Leña

Resultados Preliminares Valores de NRB a nivel sub-nacional

Dinámica espacio-temporal del uso de leña: El Modelo NRBv1.0 n  Utiliza

el programa DINAMICA-EGO*

(Soares-Filho et al. 2009)

n  Modela

oferta y demanda de manera dinámica n 

Ciclos de cosecha y regeneración se presentan sucesivamente

Respuesta dinámica de la vegetación (forestal y no forestal) n  Incorpora explícitamente la incertidumbre y la modelación estocástica n 

* Environment for Geoprocessing Objects

+ Estudio de Caso en Honduras Aprovechamiento Anual de Leña

Ghilardi, Bailis et al. (in review)

33

+ Estudio de Caso en Honduras Patrones Espaciales de Cosecha de Leña y el acumulado a 10 años

Ghilardi, Bailis et al. (in review) 03/04/2013Bailis - Columbia University Sustainable Development Seminar

34

Honduras: Biomasa aérea (verde) y NRB (rojo) en el escenario medio

+

03/04/2013Bailis - Columbia University Sustainable Development Seminar

Ghilardi, Bailis et al. (in 35review)

+

36

Conclusiones n 

La bioenergía tiene un rol muy importante en la transición energética y la mitigación del cambio climático. Cada vez tienen mayor relevancia los biocombustibles derivados de los bosques.

n 

Clave lograr estimaciones más precisas sobre el potencial de los recursos biomásicos forestales. Precisar mejor metodologías y enfoques. ¿Cómo pasar de potencial técnico al potencial sustentable?

n 

Se necesitan modelos espacialmente explícitos, integrados y dinámicos, que incluyan a las relaciones de la bioenergía con otros sectores (alimentos, fibras, biodiversidad…)

n 

n 

Específicamente debemos.. n 

Entender mejor el rol de los residuos (cuánto puede extraerse y su competencia con usos no energéticos)

n 

Entender mejor el impacto del uso tradicional de bioenergía

Modelos como el WISDOM o nuevos models dinámicos como NRBv1.0 pueden ayudar en esta tarea

RED MEXICANA DE BIOENERGÍA A. C. Colección

www.rembio.org.mx 37

[email protected]

Publicaciones 2002: WISDOM

2003: gral. approach

2004: Slovenia

2004: Senegal

2005: Mexico

Senegal

2006: gral. approach

2007: Mexico

2007: Brazil

2007: SE Asia

2007: East Africa

2009: Dos nuevos artículos aceptados en ‘Biomass & Bioenergy’ y ‘Environmental Science and Techonology’

+

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¡Muchas Gracias! Omar Masera CIECO, UNAM, Campus Morelia [email protected]