La Huella de Carbono en la Fabricación y Uso de los Fertilizantes.

Particular referencia a los fertilizantes N

Frank Brentrup, Yara InternationalLuis 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

Materia Orgánica,

Humus

Suelo

N

P

K

S Mg

…

Mineralización

Exportación de nutrientes con la cosecha

Aporte de restos de cultivoy fertilizantes orgánicos

El Suelo queda exhausto sin Fertilizantes Minerales

Hoy

Los Fertilizantes Minerales son necesarios

0

2

4

6

8

2008

M Millones de personas

Source: adopted from Erisman et al. (2008), Nature Geoscience

48%

Hoy, casi el 50% de la población mundialse alimenta a través del uso de Fertilizantes

Minerales

Personas alimentadas por

el uso de Frtilizantes Minerales

SinFertilizantes Minerales

Con fertilizanteSin fertilizante

Desarrollo de la Producción de Cereal, Población Mundial, Uso de los Fertilizantes y Suelo Arable

Producción de cereal(+ 50%)

Población (+ 40%)Uso de Fertilizantes(+ 37%)

Suelo Arable (+ 7%)

100

110

120

130

140

150

160

1995 2030

Incr

emen

to R

elat

ivo.

%

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

�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

2015 20301998

Superficie arable(Ha por persona)

Población Mundial(M Millones)

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

Impactos

� Eutrofización� Lixiviación de Nitratos� Volatilización de Amoníaco

� Off-site acidification� Volatilización de Amoníaco

� Calentamiento Global� CO2 emisiones� N2O emisiones

Beneficios

� Incremento de la producción de biomasa� Alimentos, Forrajes, Energía

� Potencial de conservación del suelo� Uso efieciente del suelo

� Fijación del Carbono

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

Suministro Suministro Suministro Suministro energéticoenergéticoenergéticoenergético

26%26%26%26%

TransporteTransporteTransporteTransporte13%13%13%13%

Edificios y Edificios y Edificios y Edificios y Tratamiento de Tratamiento de Tratamiento de Tratamiento de

ResíduosResíduosResíduosResíduos11%11%11%11%

IndustriaIndustriaIndustriaIndustria19%19%19%19%

AgriculturaAgriculturaAgriculturaAgricultura14%14%14%14%

ForestalForestalForestalForestal17%17%17%17%

Source: 4 th IPCC Assessment Report (2007)

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.

Desglose de la emisón global de gases invernadero, GHG, en 2004

Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), * 2 own calculation

Transporte

Suministro energético

26%

Transporte13%Edificios y

Tratamiento de Resíduos

11%

Industria19%

*1 Agricultura14%

Forestal17%

*1 Agricultura (13.5%):

�GHG Agrícolas GHGs excluyendo N2O de suelos (principalmente, CH4) (8.4%)

�Suelo: N2O de fuentes orgánicas N (3.8%)

�Suelo: N2O de fertilizantes minerales N (1.3%) *2

Suministro energético

26%

Transporte13%Edificios y

Tratamiento de Resíduos

11%

Industria19%

*1 Agricultura14%

Forestal17%

Desglose de la emisón global de gases invernadero en 2004

Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), * 2 own calculation

Producción de Fertilizantes N, (0.8%) *1 Agricultura (13.5%):

�GHG Agrícolas GHGs excluyendo N2O de suelos (principalmente, CH4) (8.4%)

�Suelo: N2O de fuentes orgánicas N (3.8%)

�Suelo: N2O de fertilizantes minerales N (1.3%) *2

Suministro energético

26%

Transporte13%Edificios y

Tratamiento de Resíduos

11%

Industria19%

*1 Agricultura14%

*2 Forestal17%

Desglose de la emisón global de gases invernadero en 2004

Emisión total de GHG relacionado con la agricultura : 26% (17-32%)

Based on IPCC (2007), Bellarby et al. (2008), * 3 own calculation

Producción de Fertilizantes N, (0.8%) *1 Agricultura (13.5%):

�GHG Agrícolas GHGs excluyendo N2O de suelos (principalmente, CH4) (8.4%)

�Suelo: N2O de fuentes orgánicas N (3.8%)

�Suelo: N2O de fertilizantes minerales N (1.3%) *3

*2 Forestal (17.4%):

�Cambio de uso del suelo a agricultura (12%)

�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)

Long term trial: Rothamsted, UK

Dosis óptimo económico

0% intensidad

50% intensidad

100% intensidad

Dosis de Nitrógeno (kg N/Ha)

0% intensidad100% intensidad

Perspectiva del Ciclo de Vida en el uso de los Fertilizantes

Producción Logística Aplicación Absorción

N2 CO2, N2O, …

Gas NaturalFuelMinerales

Fuel

CO2, NOx, …

Fuel

NH3, NO3, N2O, N2 …

Luz solarCO2Suelo

Biomasa

La Huella de Carbono en la producción de Trigo se incrementa con la dosis de aplicación de N

Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha

De otro lado, el balance positivo de los GHG “en el campo” se incrementa por el uso de los Fertilizantes

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Sin N Óptimo al 50% Dosis óptima de N

Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha

GHG, emisiones

GHG fijados en biomasa(grano + paja)

Si el cultivo se utiliza como alimento o forraje, la fijación de CO2 es sólo a corto plazo

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Sin N Óptimo al 50% Dosis óptima de N

Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha

GHG, emisiones

GHG fijados en biomasa(grano + paja)

La fijación de CO 2 puede considerarse como un ahorro real de CO 2, 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

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Sin N Óptimo al 50% Dosis óptima de N

CO2 liberado debido al uso adicional del suelo necesario para compensar rendimientos más bajos

Calentamiento Global: Kg CO 2 eq. / Ha

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.

N2O

N2O

Hot-spots

Basado en un ensayo a largo plazo sobre Trigo (UK), Fuente de N = Nitrato Amónico

Diferentes fertilizantes tienen diferentes impactos

0

2

4

6

8

10

12

Urea CAN *

0

2

4

6

8

10

12

Urea CAN *

0

2

4

6

8

10

12

Urea CAN *

* La producción de CAN icluye la catálisis de N2O.

Kg CO2 eq/Kg N

Prespectiva Ciclo de VidaProducción y Aplicación

Una perspectiva del Ciclo de Vida de los fertilizan tes es importante(de otro modo, los reguladores pueden favorecer equ ivocadamente a la urea)

Producción de Fertilizantes Aplicación al suelo

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 (N 2O)catalizador de reducción

La tecnología se basa en un único proceso catalíti co a alta temperatura con pellets de Cobalto y Óxido de Ceri o. Los pellets tiene una duración mínima de tres años y no tiene e fectos adversos sobre el proceso de producción. Los Óxidos Nitrosos se descomponen en Nitrógeno y Oxígeno y no contienen s ubstancias perjudiciales .

La Huella de Carbono del Nitrato Amónico y Urea en la planta de fabricación

3,42,2 1,7

2,5

4,1

4,6

0

1

2

3

4

5

6

7

8

AN AN AN Urea

t CO

2-eq

uiva

lent

s / t

N N2O

CO2

Source: Jenssen & Kongshaug (2003), Yara data (2007)

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)

30 añosold tech.

Promedio Europa2003

con de-N 2O catálisis

Tecnología Moderna

0.7 - 1.3

Impacto de la catálisis de-N2O en la Huella de Crabono de la producción de cultivos

0

500

1000

1500

2000

2500

3000H

uella

de

Car

bono

(K

g C

O2-

eq. /

Ha)

N2O Campo

CO2 Campo

CO2 Transporte

N2O Producción

CO2 Producción

conde-N2O catálisis

sin de-N2O catálisis

Trigo producido con la dosis óptima económica de N

Basado en un ensayo a largo plazo con Trigo (UK). Fuente N = Nitrato Amónico

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).

NH4+

Amonio

N2O

NO2-

NitritoNO3

-

Nitrato

Nitrificación

N2O

Denitrificación

NO2-

NitritoN2Gas

Reducción controlada porLa disponibilidad de NO 3y C y por la deficiencia de O 2

Oxidación controlada porla disponibilidad de NH 4 y O2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

default IPCC factor

Urea UAN AS AN CANEm

isió

n N

2O-N

(%

of N

apo

rtado

)

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.

Source: Bouwman et al. (2002)

Impacto del suelo y el clima sobre la Huella de Carbono en la producción de cultivos

Drenaje:Textura:Clima:

buenolimotemp

pobrelimotemp

pobrearcillatemp

pobrearcillatrop

0.84%1.28%

2.05%

4.67% del N total como N2O. Campo *

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.

LAL / Yara Iberian, S.A.

¡ Gracias !