Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá

Abstract

Los vehículos automotores son una fuente importante de contaminación del aire. Sus emisiones no solo se generan por el tubo de escape del vehículo, sino que también se generan emisiones en etapas previas a la combustión como la producción de la fuente energética utilizada. Para evaluar y comparar los impactos ambientales potenciales en todas estas etapas se puede emplear la metodología Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Un ACV evalúa los impactos ambientales potenciales asociados a un producto o proceso abarcando desde las etapas de extracción de los recursos hasta su uso, disposición, reciclaje o reúso [1]. Para el caso de los vehículos automotores se puede utilizar un ACV específico para esta fuente de contaminación, conocido como ACV Del Pozo a la Rueda o análisis Well-to-Wheel (WTW) [2]. En este estudio se desarrolló un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) Del Pozo a la Rueda (DPR) para los combustibles y biocombustibles utilizados en el transporte de pasajeros de Bogotá, Colombia. Se tuvieron en cuenta los siguientes medios de transporte de pasajeros: los vehículos con motor a gasolina (motocicletas, automóviles particulares y taxis) y los vehículos con motor a diésel (buses tradicionales y TransMilenio). Se utilizó el software OpenLCA®, la base de datos ecoinvent y toda la información disponible en la ciudad para llevar a cabo este ACV. Se consideraron la categoría de impacto cambio climático (emisiones de CO2-eq) y las emisiones de contaminantes PM2.5, CO y NOx. También se evaluaron fuentes alternativas de energía como el gas natural vehicular (GNV) y la electricidad. Las unidades funcionales utilizadas fueron: gramos de contaminante por kilómetro recorrido (g/km) y gramos de contaminante por kilómetro recorrido y por pasajero transportado (g/km*pasajero). Los resultados de este trabajo indican que la mayor parte de las emisiones se generan en la etapa de combustión del vehículo, las cuales son superiores al 80 % para los vehículos que utilizan combustibles fósiles líquidos. Sin embargo, en el caso de los vehículos livianos, las emisiones de PM2.5 que se generan en las etapas previas a la combustión son significativas, y se originan principalmente en la producción de la gasolina (61 %) y del bioetanol (17 %). El ACV muestra que los buses de TransMilenio eléctricos producen las menores emisiones de los contaminantes evaluados. Adicionalmente, aunque las motocicletas son un medio de transporte rápido y económico, generan emisiones por kilómetro-pasajero transportado equivalentes a los vehículos livianos sin catalizador. Finalmente, al convertir los buses BTR TransMilenio de diésel a electricidad, se presentan reducciones en las emisiones de CO2-eq del 86 %; PM2.5, del 88 %; CO, del 99 %; y de NOx, del 97 %. Sin embargo, en la ciudad de Bogotá se lograrían mejoras más significativas si los pasajeros que se movilizan en motocicletas o transporte particular cambiaran a transporte público.

Abstract. Vehicles of internal combustion engine are a major source of air pollution. These emissions are not only generated by the exhaust pipe of the vehicle; emissions are also generated by preceding stages to the combustion, as in the production of energy source used. The methodology of Life Cycle Analysis (LCA) can be used to evaluate and compare the potential environmental impacts in all of these stages. LCA assesses the potential environmental impacts associated with a product or process steps, ranging from resource extraction to use, disposal, recycling, or reuse. In the case of motor vehicles, a specific LCA known as LCA well to wheel (WTW) can be used for this source of pollution. In this study, a Life-Cycle Assessment (LCA) of the well-to-wheel (WTW) for fuels and biofuels used in the transport of passengers in Bogota, Colombia is presented. The following means of transport of passengers were taken into account: gasoline engine vehicles (motorcycles, private cars and taxis), and vehicles with diesel engine (traditional buses and BRT TransMilenio). We use the software OpenLCA®, the ecoinvent data base, and all information available in the city to develop this LCA. The Impact categories climate change (CO2-eq) and emissions of pollutants PM2.5, CO and NOx were considered. Alternative energy sources were also evaluated, such as compressed natural gas (NG) and electricity. The functional units used were grams of pollutant per kilometer (g/km) and grams of pollutant per kilometer and passenger transported (g/km*passenger). The results of this study indicate that most of the emissions are generated in the combustion stage of the vehicle, which are higher than 80% for vehicles using liquid fossil fuels. However, for light vehicles, PM2.5 emissions generated in the stages prior to combustion in the vehicle are significant; these are originated mainly in the production of gasoline (61 %) and bioethanol (17 %). The LCA shows that electric TransMilenio buses produce lower emissions of the pollutants evaluated. Additionally, while motorcycles are a means of fast and economical transportation, they generate emissions per kilometer-passenger transported equivalent to light vehicles without catalyst. Finally, converting BRT TransMilenio buses from diesel to electricity would represent reductions in the emissions of pollutants (CO2-eq: 86 %; PM2.5: 88 %; CO 99 % and NOx: 97 %); however, more significant improvements would be achieved in Bogota if the passengers who mobilize on motorcycles or private transport changed to public transport.