Este método se utiliza con frecuencia para calcular las emisiones cuando no están disponibles datos de monitoreo específico para la fuente. Un factor de emisión (FE) es un valor representativo que intenta relacionar la cantidad de un contaminante liberado a la atmósfera con la actividad que genera esa liberación (actividad que pueda ser fácilmente medida como la cantidad de material procesado o combustible utilizado).

El modelo básico simplificado para el estimado de las emisiones, en su variante más simple, consiste en el producto de al menos dos variables: estadística de actividad (o datos de actividad) y un factor de emisión (FE) típico promedio para la actividad.

E = A * F E * 1 - E C / 100 (1)

Para esta investigación se consideró que el factor de emisión de PM₁₀ es para el tipo de proceso no controlado, ya que en el caso nuestro las tecnologías de quema de biomasa no tienen control de emisión. Por lo tanto, la ecuación 1 queda de la siguiente manera:

E = A * F E (2)

En los casos modelados se empleó como tasa de actividad las toneladas de bagazo quemado por cada planta. Los FE de emisión empleados fueron 15.6 lb/ton para el caso base y 1.36 lb/ton para el caso de mitigación donde se asume un entorno controlado con limpiadores húmedos y el factor empleado es teniendo en cuenta una eficacia del 90% de estos (EPA, 2001b).

Para resolver la dispersión local de contaminantes se utilizó el Sistema AERMOD (AERMAP-AERMET-AERMOD). Para el Sistema AERMOD se utilizaron las últimas versiones liberadas por la EPA (EPA, 2001) y algunas herramientas de cálculo complementarias desarrolladas por el equipo de CUBAENERGÍA, haciendo las adecuaciones pertinentes para las condiciones del país.

Las características y localización de las fuentes de emisiones contempladas en el estudio se muestran en la Tabla 1 y figura 3.

Tabla 1

ID	Fuente	Altura [m]	Diámetro [m]	Coordenadas en UTM
				x [m]	y [m]
Jesús Rabí	Una chimenea (centro del dominio)	62	3.65	509744	2492301
Uruguay	Dos chimeneas (el centro del dominio es el punto medio entre ambas	83.5 70.6	4.0 3.8	689216.71 689232.53	2426247.88 2426329.15
Ciro Redondo	Dos chimeneas (el centro del dominio es el punto medio entre ambas	83 83	5.48 5.48	736940.86 736899.86	2435745.60 2435778.60

El dominio de modelación empleado para el estudio de la dispersión de los contaminantes fue de 50 x 50 km, 25 km al Norte, 25 al Este, 25 km al Sur y 25 al Oeste del punto considerado origen. Dentro del dominio se define una rejilla cartesiana uniformemente espaciada. La rejilla cubre todo el dominio e incluye 121 receptores con separación de 5 x 5 km. En el estudio se contemplan en total 100 celdas.

Figura 3

La Tabla 2 muestra los datos utilizados en la modelación de dispersión de las partículas desde la fuente considerada para cada escenario y fuente: flujo másico de emisiones del contaminante en g/s, flujo volumétrico de emisiones de los gases de escape en m³/s y temperatura de salida de los gases de la combustión en grados K.

Tabla 2

Escenario	Central	Parámetros	Chim1	Chim2
Base	Uruguay	Emisiones de PM10	36.27 g/s	18.13 g/s
		Temperatura de salida de los gases	473.15 ºK	473.15 ºK
		Flujo volumétrico real de los gases de la combustión	142.22 m3/s	71.11 m3/s
	Jesús Rabí	Emisiones de PM10	31.79 g/s	-
		Temperatura de salida de los gases	473.15 ºK	-
		Flujo volumétrico real de los gases de la combustión	63.19 m3/s	-
	Ciro Redondo	Emisiones de PM10	19.83 g/s	19.83 g/s
		Temperatura de salida de los gases	503.15 ºK	503.15 ºK
		Flujo volumétrico real de los gases de la combustión	63.21 m3/s	63.21 m3/s
Mitigación	Uruguay	Emisiones de PM10	3.15 g/s	1.58 g/s
		Temperatura de salida de los gases	473.15 ºK	473.15 ºK
		Flujo volumétrico real de los gases de la combustión	142.22 m3/s	71.11 m3/s
	Jesús Rabí	Emisiones de PM10	2.8 g/s	-
		Temperatura de salida de los gases	473.15 ºK	-
		Flujo volumétrico real de los gases de la combustión	63.19 m3/s	-
	Ciro Redondo	Emisiones de PM10	1.8 g/s	1.8 g/s
		Temperatura de salida de los gases	503.15 ºK	503.15 ºK
		Flujo volumétrico real de los gases de la combustión	63.21 m3/s	63.21 m3/s

Para la evaluación se consideró que el tamaño del 90% de las partículas emitidas eran igual o menor a 10µm.

La medición del impacto de la contaminación atmosférica sobre la salud se realiza a través de “funciones exposición-respuesta” (FERs), las que relacionan el incremento de los niveles de concentración de los contaminantes durante un período de tiempo (exposición) con el incremento de la probabilidad de ocurrencia del efecto adverso (riesgo), determinando la proporción de sujetos afectados en la población (respuesta) (Rabl, 2002) (WHO, 2000).

El estudio actual propone seguir la metodología propuesta por Rabl (Rabl, 2002), y empleada en modelo de acuerdo a la ecuación 3. Esta metodología asume las FER lineales, sin umbral, calculando la pendiente de la FER como el incremento del riesgo relativo (IRR) al impacto, multiplicado por la incidencia base por la fracción de la población en riego.

(3)

La tasa natural de incidencia de una enfermedad en particular es la línea base, la cual se expresa en casos al año normalizado por persona (probabilidad individual de sufrir el efecto). Para la mortalidad, la línea base es la tasa anual de mortalidad para el grupo receptor. Este IRR se estima de la misma manera que coeficiente β, en los estudios log-lineales:

(4)

Utilizando el valor de pendiente obtenido en la ecuación 3, los casos anuales atribuibles se podrán expresar de la siguiente forma:

Δ Y   =   ∑ S F E R   ( P O P   j )   ( Δ C j ) (5)

Las funciones exposición-respuesta más actuales de material particulado han sido obtenidas fundamentalmente para PM_2.5 o PM₁₀. Teniendo en cuenta que los incrementos de concentraciones se obtuvieron para material particulado total y PM_10, se asumirán las siguientes relaciones:

la toxicidad de PM₁₀ igual a 0.6 la de PM_2.5 (S_FER PM₁₀ = 0.6* S_FER PM_2.5).

Estas relaciones han sido utilizadas previamente por otros autores como ExternE (ExternE, 2005) y Ostro (Ostro, 1996).

Para la mortalidad crónica, en este caso, se estiman los años de vida perdidos (AVP). Para este caso se utiliza el valor de pendiente S_FER determinada en estudio realizado por Meneses (Meneses et al, 2008) basada en la metodología anterior.

S F E R = 1.92 ∙ 10 - 4   A V P / ( p e r s o n a · a ñ o · μ g / m 3   d e   P M 10 ) (6)

Los estudios desarrollados para la morbilidad son menos frecuentes. En ausencia de estadísticas nacionales que recojan las incidencias de los efectos incluidos en el estudio se decidió utilizar como referencia la incidencia empleadas en los estudios de PM₁₀. Las fracciones de la población se sacaron del anuario estadístico correspondiente al año 2015. El porcentaje de asmáticos se asumió igual al 8%. En el caso de las funciones obtenidas para niños se decidió aplicarla a una población entre 5-14 años. Los valores considerados son resumidos en la tabla 4.

Tabla 4

Efecto	Receptores	Incidencia base	Fracción de la población
Bronquitis crónica	≥ 27años	0.0038	0.63
Infarto agudo de miocardio, no fatal	≥65años	0.017	0.14
Admisiones Hospitalarias, Respiratorias	Población Total	0.014	1
Admisiones Hospitalarias, Cardiovasculares	≥ 65 años	0.010	0.14
Visitas a salas de urgencia (Asma)	Asmáticos	0.094	0.08
Bronquitis aguda niños	Niños (5-14 años)	0.043	0.12
Días laborales perdidos	Adultos (18-65 años)	0.006	0.68
Síntomas respiratorios	Niños (5-14 años)	0.0012	0.12
Mortalidad Crónica	≥ 30 años	0.0078	0.62
Mortalidad Aguda	Población Total	0.0083	1

La tabla 5 constituye un resumen de los incrementos expuestos anteriormente, estos fueron determinados por Meneses (Meneses et al, 2016).

Tabla 5

Efecto	Receptores	IRR (%/μg/m3) para PM
Bronquitis crónica	≥ 27 años	0.822
Infarto agudo de miocardio, no fatal	≥ 65años	0.132
Admisiones Hospitalarias, Respiratorias	Población Total	0.126
Admisiones Hospitalarias, Cardiovasculares	≥ 65 años	0.042
Visitas a salas de urgencia (Asma)	Asmáticos	0.336
Bronquitis aguda niños	Niños (5-14 años)	1.632
Días laborales perdidos	Adultos (18-65 años)	0.460
Síntomas respiratorios	Niños (5-14 años)	1.140
Mortalidad Aguda	Población Total	-

ExternE en sus diferentes fases, ha asumido que una muerte aguda equivale a 6 meses 0.5 AVP. Por tanto para el cálculo de la pendiente de la función se utilizará el incremento mostrado en la tabla anterior multiplicada por los AVP/Caso, en este caso 0.5, de acuerdo a la siguiente expresión:

(7)

Como receptores se seleccionó a la salud por constituir el ser humano el más vulnerable a los efectos de la contaminación atmosférica. El valor total para la sociedad relacionado con un efecto adverso en salud tiene dos componentes: la primera el costo de la enfermedad para el paciente donde está incluido el valor total de los recursos médicos usados, más la pérdida de productividad y la segunda, la voluntad individual a pagar (WTP), entre otras, para evitar el dolor y el sufrimiento relacionado con la enfermedad. La primera puede valorarse con precios de mercado mientras que la segunda no tiene precios de mercado que puedan servir como referencia.

Los costos de mortalidad se valoran utilizando la metodología de voluntad a pagar (VAP). Existen diferentes métodos para estimar la voluntad a pagar para evitar una enfermedad, entre ellos el método de precios hedónicos, diferencias salariales y valoración contingente.

Para seleccionar los costos unitarios a emplear en el estudio se tomaron dos estudios de referencia: los valores propuestos por el proyecto ExternE y los valores propuestos por U.S. Environmental Protection Agency, (EPA, 2017). Estos costos son expresados de USD a CUC de acuerdo a la tasa de cambio vigente en el año 2015, alrededor de 1 (ONEI, 2017). Para los días laborales perdidos se asume la conversión de 1 CUP = 1 USD.

En la tabla 6 se muestra el resumen de los costos utilizados en el estudio.

Tabla 6

Efecto	Costo Total
Bronquitis crónica	121847
Infarto agudo de miocardio. no fatal	51576
Admisiones Hospitalarias, Respiratorias	121847
Admisiones Hospitalarias, Cardiovasculares	51576
Bronquitis aguda niños	8707
Visitas a salas de urgencia (Asma)	8803
Días laborales perdidos	30
Síntomas Respiratorios	68
AVP. crónico	18310

En las tablas 7 y 8 se muestran las concentraciones máximas obtenidas para el período modelado (diciembre-abril) y para 24 horas respectivamente.

Tabla 7

Central	Concentración máxima para escenario base [µg/m3]	Concentración máxima para escenario mitigación [µg/m3]
Uruguay	38.402	3.346
Jesús Rabí	0.631	0.055
Ciro Redondo	1.536	0.139

Tabla 8

Central	Concentración máxima para escenario base [µg/m3]	Concentración máxima para escenario mitigación [µg/m3]
Uruguay	475.22	41.42
Jesús Rabí	3.05	0.26
Ciro Redondo	13.89	1.26

Para evaluar el impacto de la calidad de aire, el tamaño de la rejilla debe ser menor que el empleado. Lo recomendado es usar rejillas de 500 x 500 m o de 1 x 1 km, pues las concentraciones se diluyen al aumentar el área de la misma. En este trabajo la determinación de la calidad del aire no es el objetivo principal de estudio, por lo cual este aspecto no fue analizado.

Para los centrales azucareros los mayores costos del daño por las emisiones de PM₁₀ fueron para el central Uruguay, seguidos por Ciro Redondo y Jesús Rabí. Estos resultados se muestran en la Tabla 9.

Tabla 9

Efecto	Escenario Base			Escenario Mitigación
	Uruguay	Jesús Rabí	Ciro Redondo	Uruguay	Jesús Rabí	Ciro Redondo
Bronquitis crónica	256.1517	36.6356	95.9862	22.3153	3.2268	8.7571
Infarto agudo de miocardio, no fatal	17.3095	2.4757	6.4863	1.5080	0.2181	0.5918
Admisiones Hospitalarias, Respiratorias	16.4079	2.3467	6.1484	1.4294	0.2067	0.5609
Admisiones Hospitalarias, Cardiovasculares	0.5530	0.0791	0.2072	0.0482	0.0070	0.0189
Visitas a salas de urgencia (Asma)	0.3131	0.0448	0.1173	0.0273	0.0039	0.0107
Bronquitis aguda niños	0.8546	0.1222	0.3203	0.0745	0.0108	0.0292
Días de actividad restringida	0.0601	0.0086	0.0225	0.0052	0.0008	0.0021
Síntomas Respiratorios Bajos	0.0119	0.0017	0.0045	0.0010	0.0002	0.0004
AVP. crónico	375.5571	53.7134	140.7303	32.7176	4.7309	12.8392
Costos Totales	667.2190	95.4278	250.0230	58.1264	8.4051	22.8103

Los mayores costos, en todos los casos de estudios, están asociados a la bronquitis crónica. Esto es debido a la cantidad de casos que se reportan de este efecto y al valor de su costo empleado en el estudio según la Tabla 6.

Los valores obtenidos en CUC por tonelada de contaminante emitidos se muestran en la tabla 10. Estos son comparables con los obtenidos para las CTEs con áreas de impacto que no incluyen grandes ciudades.

Tabla 10

Escenarios	Central	$/ton PM10
Escenario Base	Uruguay	388.9
	Jesús Rabí	95.2
	Ciro Redondo	199.9
Escenario Mitigación	Uruguay	33.8
	Jesús Rabí	8.3
	Ciro Redondo	18.1

En el escenario de mitigación los costos por toneladas de material particulado disminuyen apreciablemente, por lo cual queda en evidencia la importancia de considerar las tecnologías de reducción de emisiones tanto para disminuir el impacto en salud como en los costos asociados a las emisiones.

Desde el punto de vista de impacto en salud, se estimaron los incrementos en los casos de enfermedad como resultado del impacto del PM₁₀ emitido por las plantas evaluadas. En la Tabla 11 para los impactos de morbilidad se indica el número de casos al año, mientras que para la mortalidad se muestran el número de años de vida perdidos (AVP). Los valores mostrados son el total para ambos escenarios.

Tabla 11

Efecto en salud		Total de casos/año	Total de casos/año
		Escenario base	Escenario mitigación
Morbilidad	Bronquitis crónica	3	0
	Infarto agudo de miocardio, no fatal	1	0
	Admisiones Hospitalarias, Respiratorias	3	0
	Admisiones Hospitalarias, Cardiovasculares	0	0
	Visitas a salas de urgencia (Asma)	4	0
	Bronquitis aguda niños	14	1
	Días laborales perdidos	3	0
	Síntomas respiratorios bajos	0	0
Mortalidad Crónica, AVP		31	3
Total		59	4

Desde el punto de vista de impacto en salud el total de casos por año que resulta de la evaluación es de 59, que disminuyen a 4 casos al tener en cuenta tecnología de control de emisiones. El central que más casos aporta es el Uruguay, en correspondencia con las mayores externalidades calculadas. Para este, el total de casos al año en el escenario base, es de 39, mientras que para el escenario de mitigación disminuye sustancialmente obteniéndose solo 3.

Los costos de impacto por kWh de generación, que se muestran en la Tabla 12, son superiores a los obtenidos para las CTEs en estudios anteriores (ExternE, 2005). En estos el costo fue de 0.95 USD por kWh como promedio y los valores oscilaron entre 1.22 y 0.56 USD por kWh. En el escenario de mitigación estos costos se reducen en un orden.

En el estudio se considera que todo el bagazo quemado se emplea para generar electricidad y a partir de aquí se determinan los costos, por lo cual los valores reales deben ser menores, pues parte del bagazo se emplea en generar calor para los procesos del central.

Tabla 12

Escenarios	Central	CUC/kWh
Escenario Base	Uruguay	2.0
	Jesús Rabí	0.8
	Ciro Redondo	0.8
Promedio Escenario Base		1.2
Escenario Mitigación	Uruguay	0.2
	Jesús Rabí	0.1
	Ciro Redondo	0.1
Promedio Escenario Mitigación		0.13

En el proyecto CASES (Cost Assessment for Sustainable Energy Systems) (CASES, 2008) que tuvo como objetivo obtener una evaluación completa y coherente de los costos totales de las fuentes energéticas que incluían los costos externos y los costos privados, se obtuvo como resultado que para la quema de biomasa (paja) para la generación de calor y electricidad, las externalidades por el impacto en salud fueron de 1.5 centavos de euros/kWh. En nuestro estudio las externalidades promedios para el escenario base fueron de 1.2 centavos CUC/kWh, por lo cual los resultados obtenidos se consideran en el orden de los estudios europeos.