Sustainable second-generation bioenergy alternatives for ecuador

Abstract

Abstract Bioenergy demand is projected to grow to achieve climate change mitigation goals. Most climate change mitigation scenarios rely on the incremental use of biomass as energy feedstock. In Ecuador, even though, hydropower remains the most cost-effective energy source for the long term, limitations on its deployment and uncertainties related to future climate change impacts could compromise its ability to support the achievement of climate change targets. Nevertheless, literature is abundant when addressing the negative impacts of bioenergy production under unsustainable frameworks. Currently, the bioenergy share of electricity in Ecuador comes mainly from sugar cane by-products contributing 1.3% of the total electricity produced in the country. In this regard, it is crucial to increase the share of alternative sustainable energy sources as biomass to provide both peak and base electricity loads in future scenarios. On the other hand, energy security on islands is a challenging issue due to their isolation from energy markets and fossil fuel dependence. In the Galapagos Islands, electricity generation relies mainly on fossil fuels. For the above mentioned, the overall objective of this study is to identify potential sustainable second-generation bioenergy resources for continental Ecuador and the Galapagos Islands using Life Cycle Assessment and agroecological zoning methodologies. First, the Life Cycle Assessment of bioenergy in islands study, identified alternatives for firm electricity production in Galapagos Islands, evaluating the environmental performance of two alternatives: a) refined palm oil and b) locally produced clean waste cooking oil. Air emissions derived from electricity production from waste cooking oil and refined palm oil were directly measured and integrated into the life cycle inventory. Results showed better environmental performance for the electricity derived from waste cooking oil in all the impact categories studied when compared to refined palm oil. Second, the agroecological zoning of second-generation energy crops study identified 222,060.71 ha available to produce the dedicated bioenergy crops and a potential electricity production of 9,134 GWh/year, which is proportional to 31% of electricity produced in Ecuador by 2019.   Resumen La demanda de bioenergía se proyecta a incrementarse para lograr los objetivos de mitigación del cambio climático. La mayoría de los escenarios de mitigación del cambio climático se basan en el uso incremental de biomasa como materia prima energética. En Ecuador, aunque la energía hidroeléctrica sigue siendo la fuente de electricidad más rentable a largo plazo, las limitaciones en su despliegue y las incertidumbres relacionadas con los impactos futuros del cambio climático podrían comprometer su capacidad para conseguir los objetivos de reducción de emisiones. Actualmente, la participación de la bioenergía en la matriz eléctrica del país proviene principalmente de los subproductos de la caña de azúcar que contribuyen con un 1.3% de la electricidad total producida en el país. Por lo expuesto, resulta crucial aumentar la participación de fuentes de energía alternativas y sostenibles como la biomasa para cubrir demandas eléctricas de pico y de base en escenarios futuros. Sin embargo, la literatura es abundante cuando se abordan los impactos negativos de la producción de bioenergía en marcos insostenibles. Por otro lado, la seguridad energética en islas es un tema desafiante debido a su aislamiento de los mercados energéticos y su dependencia de combustibles fósiles. En las islas Galápagos, la generación de electricidad se basa principalmente en combustibles fósiles. En base a lo expuesto, el objetivo general de este estudio es identificar potenciales recursos bioenergéticos sostenibles de segunda generación para el Ecuador continental y las Islas Galápagos, utilizando metodologías de evaluación del ciclo de vida y zonificación agroecológica. En primer lugar, el estudio de evaluación del ciclo de vida de bioenergía en las islas identificó alternativas para la producción de electricidad firme en las Galápagos, evaluando el desempeño ambiental de dos alternativas: a) aceite de palma refinado y b) aceite de cocina usado tratado y producido localmente. Las emisiones atmosféricas derivadas de la producción de electricidad a partir de aceite de cocina usado y aceite de palma refinado se midieron directamente e integraron en el inventario de ciclo de vida. Los resultados mostraron un mejor desempeño ambiental para la electricidad derivada de aceite usado de cocina en todas las categorías de impacto estudiadas en comparación con el aceite de palma refinado. En segundo lugar, el estudio de zonificación agroecológica para cultivos energéticos de segunda generación identificó 222,060.71 ha disponibles para producir cultivos dedicados a bioenergía con una producción potencial de electricidad de 9.134 GWh/año, proporcional al 31% de la generación eléctrica del Ecuador en el año 2019.