Water footprinting De nieuwe hype ? Bert Gielen, Arcadis CENTEXBEL, 17 maart 2011, Zwijnaarde
[email protected]
Wat doet ARCADIS? •Adviezen, ontwerpen, ingenieurs- en managementdiensten •op het vlak van infrastructuur, water, milieu en gebouwen •voor overheden en private klanten
ARCADIS at a Glance Geography United States 49%
RoW 9%
Europe 42%
Business Lines Infrastructure
25% Environment
35%
Water
20% Buildings
20%
Key Statistics • Revenue € 2 billion • 15.000 people worldwide • Europe top 3 • Worldwide top 10
Services Program & project management Consultancy Master planning & Architecture Design & Engineering Implementation
ARCADIS in België
Top 3 in België voor advies en engineering
omzet in miljoen EUR
4
aantal medewerkers (FTE)
Eén enkele partner voor uw traject • Advies, vergunningen, studie • Ontwerp, engineering, on site coördinatie en projectmanagement • Nazorg en facility management
Inhoud Water footprinting
6
Achtergrond • site / regio / productketen / bedrijf • historiek • relatie met duurzaamheid Toepassingen en case-studies • site / regio • virtueel watertransport • productketen Vergelijking met carbon footprinting • fundamenteel verschillend • evolutie naar genuanceerde footprint methodes die lokale effecten in rekening brengen
Historiek en methodes Concept Ongeveer 10 jaar oud WF – goeroe : Arjen Hoekstra (Univ. Twente, NL) Pas recent sprong van kleine kern researchers naar “mainstream” Focus (tot nu toe) op producten met landbouwgewassen als grondstof
Methodes Gebaseerd op / vergelijkbaar met: Levenscyclus-analyse Klassieke waterbalanstechnieken op macro-niveau
Achtergrondmateriaal http://www.waterfootprint.org
Elementen van een water footprint (WF)
Direct water footprint
Green water footprint
Water onttrekking Watergebruik met terugvloei (b.v. koelwater)
Blue water footprint
Grey water footprint
Grey water footprint
Watervervuiling
Traditionele cijfers over waterverbruik
Blue water footprint
Waterverbruik
Green water footprint
Indirect water footprint
Blue waterfootprint Leidingwater, oppervlaktewater, grondwater, regenwater, … Enkel netto verbruik. Bruikbare statistieken voor de meeste landen, regio’s, sites … Omzetten naar m³ / ton product, m³ / kWh, m³ / eenheid dienst enzovoort.
Green waterfootprint Waterbehoefte van teelt - m³ per ton geoogst product - ton/ha geoogst product Regenval (m³/ha) Green footprint = minimum van: - waterbehoefte teelt (m³/ton) - regenval (m³/ha >>> m³/ton) Een teelt kan ook een blue WF hebben: waterbehoefte – regenval = irrigatie Green WF varieert van plek tot plek
Gray waterfootprint Hoeveelheid water nodig om verontreiniging te verdunnen tot aanvaardbare waterkwaliteit Toepasbaar op geleide emissies (bv. industrie) en diffuse emissies (b.v. landbouw) Eveneens sterk locatiegebonden Lokaal sterke verschillen in emissies per ton product Soms ook : impact / effect afh. van lokaal ecosysteem
Bepalen van waterfootprint Locatiegebonden gegevens
Model van de site, regio, productketen, …
Cijfers over regenval, teelten, ha akkerland, evapotranspiratie, … Waterverbruiken voor irrigatie, productieprocessen, utilities, … Cijfers over emissies, milieukwaliteitsnormen, enz.
LCA-achtige databanken en software
Waterfootprint van de site, regio, productketen
Drill down mogelijk naar: - productiestap - locatie - green/blue/gray
Effecten zijn lokaal, dus uitsplitsen van WF ifv. locatie is wenselijk
Water schaarste
13
Uiteenlopende oorzaken / gevolgen Te hoge concentraties aan allerlei stoffen Verwoestijning Onbruikbaar worden landbouwgrond door verzilting Niet-duurzaam verbruiken grondwatervoorraden Niet-duurzame verdeling oppervlaktewateraanbod Biotoopversnippering door onderbreken van rivieren Lokale conflicten, ondervoeding, vluchtelingen, …
Colorado River – US/Mexico border - ca. 1903 - 1934 : 625 m³/s - ca. 1995 - heden : meestal 0 m³/s - te veel zouten en chemicaliën - irrigatie, US life style
Aral meer – Amu Darya / Syr Darya - 1960 68000 km² 1998 28500 km² - zoutgehalte x 5 ; te veel pesticiden - irrigatie katoen e.a. ; verliezen irrigatiekanalen
Zuid-West Australia - duizenden km² gras- en akkerland verlaten wegens verzilting
China - ontbreken adequate milieuregels en handhaving - debietsdaling irrigatie
Jakarta (Citarum) - 1985 : visserij / irrigatie paddies - 2010 : visserij herleid tot overlevings-recyclage economie
Uitputting van grondwatervoorraden - hoger energieverbruik pompen - slechtere waterkwaliteit - op termijn te weinig water voor landbouw gebaseerd op irrigatie - 25% van zeespiegelstijging = waterwinning uit fossiele aquifers
Aquifer depletion (km³/j)
Conflicten met sterke link naar water - Israël – Palestina (Jordaan) - Turkije – Irak – Syrië – Kurdistan (Tigris / Eufraat) - Grote Meren regio – Afrika - Dahrfur, Zuid-Soedan – Afrika - India – Pakistan In meeste gevallen echter goede onderhandelde verdragen
Water Omkering – Opportuniteit aanbod •Welke activiteiten hebben veel water nodig ? •Deze bij voorkeur laten doorgaan op locaties met hoog wateraanbod - Productie watervragende “export crops” op locatie met hoog regenwateraanbod - Locatie energie-intensieve activiteiten in zones met hoog potentieel hydro-power
18
Virtueel water
Waterfootprint van een regio Waterbalans • Fysische waterstromen • Indirecte WF = virtueel water − waterverbruik buiten de regio voor diensten en productie die binnen de regio geconsumeerd worden = IMPORT − waterverbruik binnen de regio in functie van diensten en producten die buiten de regio geconsumpeerd worden = EXPORT
Waterfootprint van een product Waterbalans cradle to cradle 19
Globale waterbalans
Case-study katoen (Chapagain et al., cradle to gate studie, 2005) Hulling/ extraction
Cotton seed
0.63 0.18
Cotton plant
Harvesting
Seed-cotton
0.16 0.47
Cotton seed oil
0.51 0.33
Cotton seed cake
0.10 0.20
Cotton linters
Cotton seed oil, refined
1.07 1.00
Ginning 0.05 0.10
0.35 0.82
Cotton lint
1.00 1.00
Cotton, not carded or combed
Garnetted stock
Carding/ Spinning Cotton, carded or combed (yarn)
0.95 0.99
= 2700 liter
Knitting/ weaving
0.95 0.99
Grey fabric Wet processing 1.00 1.00
Fabric
Legend
Finishing
0 . 35 0 . 82
Product fraction Value fraction
1.00 1.00
Final textile
0.05 0.10
Yarn waste
Case-study katoen (Chapagain et al., cradle to gate studie, 2005)
Blue water footprint of EU 25 - Katoen
Case-study katoen (Chapagain et al., cradle to gate studie, 2005)
Green water footprint of EU 25 - Katoen
Case-study katoen (Chapagain et al., cradle to gate studie, 2005)
Gray water footprint of EU 25 - Katoen
Case-study katoen (Chapagain et al., cradle to gate studie, 2005)
Modelbeslissingen die resultaat beïnvloeden Teeltplaats van ruwe katoen – m³ footprint / ton katoenweefsel China 2345 3059 (No. 1 – 25%) USA 1897 4070 (No. 2 – 18%) Pakistan 9884 2563 (No. 4 – 10%) Uzbekistan 11140 203 (No. 5 – 6%) Aandeel van verwerking in blue WF : ca. 500 m³/ton. Rest = irrigatie. Toewijzing van water aan bijproducten Hoofddoel : katoenvezels Bijproduct : zaad > olie en veevoeder
% waarde 82% 18%
% massa 35% 65%
Grey waterfootprint (wereldgemiddelden) – grens van het model Enkel grey WF van landbouw 620 m³/ton Cradle to Gate (landbouw + textielindustrie) 620 + 820 = 1440 m³/ton Cradle to Grave (inclusief gebruiksfase) 1440 + 5000 = 6440 m³/ton
Case-study Waterfootprint Nederland (Van Oel, Mekonnen, Hoekstra, 2009)
Interne waterbalans fractie van netto waterfootprint Groot deel van virtueel water is doorvoer
Waterdebieten in miljoenen m³/jaar
Watergebruik Watergebruik Watergebruik voor wonen landbouw industrie en diensten
Totaal
Lokaal water (NL)
0.6
3.0
4.8
8.4
Virtueel water – IN
-
61.5
14.3
75.8
Virtueel water – UIT waarvan lokaal waarvan doorvoer
-
39.1 2.2 36.9
7.6 1.9 5.7
46.7 4.1 42.6
0.6 0.6
25.4 0.8 24.6
11.5 2.9 8.6
37.5 4.3 33.2
Water footprint (WF) waarvan intern (NL) waarvan extern
Case-study Waterfootprint Nederland (Van Oel, Mekonnen, Hoekstra, 2009)
Uitsplitsing volgens oorsprong en toepassingen
Case-study Waterfootprint Nederland (Van Oel, Mekonnen, Hoekstra, 2009)
Water- en carbonfootprint • In beide gevallen − Onderliggend probleem met mondiale dimensies − Gebruik van zoet kwaliteitsvol water en van energie aan veel hoger tempo dan natuurlijke hernieuwing − Impact gebeurt op andere plaats dan consumptie van eindproduct, dus doorrekenmechanisme is nuttig − Nu actie ondernemen om toekomst op 10 – 50 jaar veilig te stellen
• CO2 footprinting werd standaardinstrument • Kan / mag men verwachten waterfootprinting op dezelfde manier georganiseerd zal worden ? 29
Water- en carbonfootprint • Globaal effect • 1 kg CO2 = 1 kg CO2 • Goed gekend mechanisme • International panel climate change • Standaards • Data beschikbaar vanwege parallel met energie (€)
30
• Lokaal effect • Diverse waterkwaliteiten, meervoudig watergebruik • Complexe interacties • Geen universele methode die effecten op mens/ milieu weerspiegelt • Standaards? • Data? Koppelen van databases
Waterfootprint (WF) • Meten = mogelijkheid tot verbetering • Wat verbeteren we? − Is 10,000 L besparen significant voor het milieu?
• Is een WF van 100 L overal hetzelfde? − Heeft een WF van 100 L een zelfde milieu-impact in Spanje als in Frankrijk?
• Wat met trade-offs? − Wat als 10,000 L besparing ten koste gaat van 10,000 g CO2 verhoging? − Concreet voorbeeld 1 ton bio-diesel blue WF = ~1 m³/GJ 1 ton fossiele diesel blue WF = ~80 m³/GJ 31
Van volumes naar water stress index • Water volumes? − Water gebruik of water consumptie − Hernieuwbaar water − Verplaatsen van water
• Waterstress index (WSI) − mate waarin meer water wordt verbruikt dan natuurlijke aanvulling
• Lange termijn : koppelen van WSI naar eindeffecten (bvb. biodiversiteit, tekorten basisvoeding, …) 32
33
Waar wordt water onttrokken ?
Waar is water gebruik een milieustress ? Water stress (withdrawal-to-availability) < 0.3 0.3 - 0.4 0.4 - 0.5 0.5 - 0.6 0.6 - 0.7 0.7 - 0.8 0.8 - 0.9 0.9 - 1.0 > 1.0
Main producing regions Producing countries
Hotspots Water stress (withdrawal-to-availability) < 0.3 0.3 - 0.4 0.4 - 0.5 0.5 - 0.6 0.6 - 0.7 0.7 - 0.8 0.8 - 0.9 0.9 - 1.0 > 1.0
34
Main producing regions Hotspots
Case Study : 2 bereide voedingswaren Riddout BG and Pfister S (2010)
Water (L) Water stress index 35
1153
202
13
141
Case Study : WF van detergent Bron : Procter & Gamble. Check invloed gebruikte database en LCA-pakket
Waterzuivering WM - Electr WM - water
3464 L in waterkrachtcentrale (water in turbines)
Transport Verpakking
Grotendeels electriciteit van waterkrachtcentrale
Ariel 0
500
Waterfootprint meet netto waterverbruik. Nood aan standaardiseren 36 databanken en methodes
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Tekorten in volumetrische WF • Water gebruik niet gekoppeld aan bron • Daardoor geen verdere modellering mogelijk naar effecten op milieu • Geen mogelijkheid om trade-offs met andere milieueffecten te evalueren
37
Nieuwe WF methodes • UNEP-SETAC life cycle initiative − Werkgroep WULCA, start in 2007, eind 2010 (vertraagd) − objectieven: • Framework voor water gebruik te evalueren • Stimuleren tot ontwikkeling van nieuwe methodes • Aanbevelingen voor LCA gebruikers
• Methodes om impact op mens en milieu te evalueren binnen LCA kader • ISO standaard (TC207)
38
Waterfootprinting toekomst • Kader waarbinnen water gebruik en consumptie gemeten kan worden • Koppelen van inventarissen met GIS databases • Verdere studie van hoe water stress verschillende milieu eindpunten beïnvloedt. Doel : afweging water / CO2 / nog andere
39
Conclusies • Het komt eraan ! • Water footprints laten toe om water gebruik te optimaliseren over grenzen / langsheen productieketen • Water zit overal in economie en ecologie wat de zaak complex maakt • Volumetrische WF leiden niet altijd tot juiste benadering (in tegenstelling tot CF) • Verbeteringen die water gebruik koppelen aan locatie helpen om betere milieu impact te modelleren • Binnen LCA kan aldus een grondige evaluatie gemaakt worden en eventuele trade-offs met energie aan te tonen 40
Dank u voor uw aandacht Vragen ? 41
