UNAM-PINCC17-21 Octubre 2011

ing@pumas.iingen.unam.mx

Evaluación de la disponibilidad de agua y los costos asociados a la producción de cultivos

para la manufactura de biocombustibles

Estimación de la huella hídrica de la caña de azúcar en México

María Eugenia Haro, Inés Navarro, Blanca Jiménez

1. Disminución de biodiversidad

2. Suelo: erosión, pérdida fertilidad, compactación

3. Agua: alto consumo, cambios en escurrimiento e infiltración, competencia por el recurso, contaminación

4. Aire: emisiones por quema antes de cosecha de caña

5. Pérdida de suelo agrícola para la producción de alimentos

IMPACTOS DE LA ALTERNATIVA ENERGÉTICA DE BIOCOMBUSTIBLES

http://www.imta.gob.mx

Disminución de la disponibilidad per capita

Conagua. Subdirección General de Programación. 2010. Elaborado a partir de: Conagua. Subdirección General Técnica. 2010 | Conagua. Subdirección General de Administración del Agua. 2010

Grado de presión sobre el recurso hídrico 2009

Grado de presión:Sin presión < 10%Medio 20% - 40%Muy alto > 100%

EVALUACIÓN DEL IMPACTO EN EL RECURSO AGUA

Demanda de agua en la producción agrícola de caña de azúcar

Demanda de agua en la producción de etanol

Disponibilidad de agua renovable

Otros (≤ 2 %)38%

Trigo15%

Arroz13%

Maíz10%

Cultivos p/forraje

9%

Soya5%

Caña de azúcar

4%

Algodón3%

Cebada3%

Contribución de cultivos a la huella hídrica total

Mekonnen & Hoekstra, 2010

DEMANDA DE AGUA VIRTUAL o HUELLA HÍDRICA – CULTIVOS 1996-2005

Agua virtual

Cultivo m3/Ton Caña de azúcar 200 Vegetales 300 Raíces y tubérculos 400 Frutas 1,000 Cereales 1,600 Aceites 2,400

ESTIMACIÓN DE LA HUELLA HÍDRICA DE LA CAÑA DE AZÚCAR

HHca = CWU Y

CWU = 10 ET0

HHca = Huella hídrica caña de azúcar (m3/ton)

Y = Rendimiento (ton/ha)

CWU = Requerimiento de agua (m3/ha)

ET0 = Evapotranspiración (mm/d)Hoekstra et al. 2009Penman-Monteith - FAO-56 (Allen et al., 2006)

AD = [P – E] x A x f

PE = ------------------------ [0.9 + [(P/L)2]0.5

L = 300 + 25 T + 0.05 T3

AD : Agua disponible (m3/año) P : Precipitación acumulada anual (mm/año)E : Evapotranspiración (mm/año)T : Temperatura (°C)A : Superficie (km2)f : Factor conversión (1000)

DISPONIBILIDAD DE AGUA RENOVABLE

Índice de uso intensivo

Iescasez = DAtotal

AD

Iescasez > 20% estrés hídrico

AD = Agua disponible (m3/año) DA = Demanda total de agua (m3/año)

Municipio de Tamazula de Giordiano, Jal

Ingenio Tamazula

Superficie sembrada = 15,500 ha

Área de Riego:Inundación (rodado) = 50 %Aspersión = 25 % Goteo = 25 %

Periodo: Febrero – SeptiembreAño: 2010

Precipitación: 0.2 – 32 mm/d

Sequía: Octubre – Junio (c/lluvias aisladas)Eventos extraordinarios: 6 (35-89 mm/d)

SITIO DE ESTUDIO

Evapotranspiración: 6 – 10 mm/dTemperatura: 13 – 25 °C/d

RESULTADOS

0

5

10

15

20

25

30

0

2

4

6

8

10

12

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec

Ave

rage

tem

pera

ture

[°C]

Evap

otra

nspi

rati

on [

mm

/d]

Evapotranspiration Temperature

Mes

Evapotranspiración Acumulada ET0

[mm]

HHca

[m3/ton]

HHca Acumulada

[m3/ton]

Febrero 203 18.5 18.5

Marzo 458 23.2 41.7

Abril 729 24.6 66.3

Mayo 1019 26.4 92.7

Junio 1178 13.7 103.4

Julio 1468 26.3 132.7

Agosto 1750 25.7 158.4

Septiembre 2005 23.2 181.6

104 m3/ton < HHca =182 m3/ton < 200 m3/tonMekonnen & Hoekstra, 2010

RESULTADOS

HHca =182 m3/ton ≈ 20,020 m3/ha

Y = 110 ton/ha

DAinundación = 155 Mm3 A = 50%

DAaspersión = 54.3 Mm3A = 25% y 30% ahorro

DAgoteo = 43.4 Mm3 A = 25% y 44% ahorro

DAriego = 253 Mm3

Narayanamoorthy, 2004 & 2005

RESULTADOS

DAriego = 253 Mm3

DAmunicipal = 4.5 Mm3 P = 126,246 hab

DATotal = 257.5 Mm3

Agua Disponible = 367 Mm3

Índice de intensidad de uso = 86%

Estrés hídrico en la región

RESULTADOS

ZONA CAÑERA DE TAMAZULA EJEMPLO ATÍPICO

Tecnificación 2º. Lugar nacional en rendimiento Incremento de áreas de riego por goteo Experimentación con nuevas variedades Manejo de la distribución de agua Estaciones agroclimáticas Valor agregado a subproductos de la producción de azúcar

REGIONES CAÑERAS

Unión Nacional de Cañeros A.C. 2000-2010 http://www.caneros.org.mx/centro.html

ESTADOS PRODUCTORES

Estados con mayor superficie cultivada, mejores rendimientos y ubicación de ingenios

Producción promedio: 51% de Temporal 49% de RiegoRendimiento promedio: Temporal ≈ 66 Ton/ha Riego ≈ 88 Ton/ha

Estado

Promedio 2000 - 2010

Vulnerabilidad Superficie

(ha) Rendimiento

(Ton/ha) Puebla (2) 15,622 111 Δ demanda Morelos (2) 14,070 107

Chiapas (2) 28,949 89 Jalisco (6) 6 4,962 88 Δ demanda + estrés hídrico

Michoacán (3) 15,973 85 estrés hídrico Sinaloa (3) 24,910 82

Veracruz (22) 278,597 69 Δ demanda Tamaulipas (2) 31,241 67

Oaxaca (3) 45,611 61 San Luis Potosí (4) 70,893 57 estrés hídrico

CONCLUSIONES – RETOS PARA LA VIABILIDAD DE ETANOL

Prácticamente todo está por evaluar en materia de agua:

HHca ≈ Condiciones climáticas

Prácticas de irrigación y rendimiento Demanda de otros usos de agua Disponibilidad de agua local-regional en zonas cañeras Competencia en uso del agua a nivel local-regional

Política energética: Precio competitivo de Etanol vs. Caña de azúcar

Modernización de prácticas locales de producción de caña Necesaria modernización de infraestructura para la producción de etanol (ingenios)

Investigación: viabilidad de opciones de biocombustibles de 2a. generación

CONCLUSIONES – RETOS PARA LA VIABILIDAD DE ETANOL