Existe una conexión directa entre utilización de energía e impactos sobre el medio ambiente, como por ejemplo, el aumento de la contaminación atmosférica. Como sabemos, la energía utilizada en el mundo se produce a partir de recursos renovables y no renovables, y es un hecho que en la actualidad, la mayor cantidad de energía consumida proviene de fuentes no renovables, como el petróleo, carbón y gas natural. Sin embargo, es importante considerar que el uso de fuentes energéticas renovables también tiene efectos ya que, por tratarse de un sistema, todo está interconectado.
Todas las fuentes de energía, independiente del tipo que sean y de dónde provengan, comparten tres características:
Cada cual tiene ciertas ventajas y desventajas tecnológicas.
Cada una de ellas tiene ventajas y desincentivos económicos.
Cada una impacta de alguna forma en el medio ambiente, ya sea de manera positiva o negativa.
Generar políticas energéticas para una región o país en particular, requiere seleccionar una mezcla de fuentes de energía buscando un equilibrio entre lo tecnológico, lo económico y lo ambiental. Ese problema, que ya es suficientemente complejo, se complica aun más por el hecho de que no existe una única solución que funcione en todas partes y en todo momento.
Es importante considerar que una parte de la contaminación de nuestro medio ambiente proviene de fuentes naturales: por ejemplo, los volcanes emiten componentes de gases sulfurosos al medio ambiente, la quema espontánea de bosques produce humo y hollín, los relámpagos generan dióxido de nitrógeno (NO2), las filtraciones naturales de petróleo contribuyen con un 10% a la contaminación de los océanos, etc. Estos ejemplos nos recuerdan que ni el más estricto plan implementado por los seres humanos reducirá a cero la contaminación medio ambiental.
En cuanto a los efectos adversos para el medio ambiente producto de la actividad humana, las emisiones de dióxido de carbono (CO2) son una consecuencia de la combustión de combustibles fósiles y biomasa. Existe un registro de los niveles de CO2 en la atmósfera que han sido medidos desde 1957. Ese registro, sumado al estudio de los núcleos de hielo que contienen información de la composición atomosférica anterior a esa fecha, permiten deducir que las concentraciones de CO2 en la actualidad son 30% más altas que en los últimos 150 años. El aumento acelerado del CO2 atmosférico sucede desde la Revolución Industrial. La mayor parte de la producción industrial desde el siglo XX ha dependido de combustibles fósiles, sea como fuente de energía directa, o a través de la generación de electricidad.
El dióxido de carbono (CO2), componente principal de los gases de efecto invernadero (GEI), proviene en su mayor parte de la utilización de combustibles fósiles para la producción de electricidad, en los sectores residencial, comercial e industrial; mientras que en el sector transporte, el diesel es lejos el combustible con mayor responsabilidad en las emisiones de CO2.
El matemático y físico francés Joseph Fourier (1768 -1830), desarrolló hace 200 años una teoría en la que comparaba a la atmósfera terrestre con un invernadero: la atmósfera actúa como el vidrio, por su capacidad de retener la luz infrarroja, atrapando el calor del sol y conservando una temperatura templada en la Tierra de manera natural.
Posteriormente, el físico inglés John Tyndall (Irlanda, 1820 – 1893), demostró que el CO2 y el vapor de agua tienen la capacidad de absorber calor. Así calculó el efecto que genera la presencia de estos dos componentes en la atmósfera. En principio, cualquier molécula que absorbe radiación infrarroja es potencialmente un gas invernadero. Muchas de esas substancias, además del CO2 y el vapor de agua, incluyen metano, el principal componente del gas natural; óxido nitroso (N2O), uno de los potenciales contribuyentes al dióxido de azufre (SO2); ozono y clorofluorocarbonos, hasta hace algunos años usados en refrigeración y aire acondicionado.
La composición de la atmósfera es fundamental en la determinación del clima promedio del planeta (que es 15º C). Sin el CO2 y el vapor de agua presentes de manera natural en la atmósfera, la Tierra sería un lugar inhóspito para la vida. Cualquier cambio en la composición de la atmósfera tendría efectos potencialmente dramáticos en el medio ambiente. Generalmente nos referimos a esos impactos como cambio climático global (CC).
Usualmente, se pone foco en el aumento de concentración de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, debido a que existe abundante evidencia de que el planeta se está calentando, solemos referirnos a este fenómeno como calentamiento global.
Si la concentración de CO2 en la atmósfera aumenta, situación que viene sucediendo de manera sostenida por más de un siglo, la cantidad de rayos infrarrojos que quedan atrapados en la atmósfera será mayor, aumentando la temperatura más allá del nivel del efecto invernadero natural. A eso nos referimos cuando hablamos de aumento del efecto invernadero. Dado a que este incremento de CO2 es producido principalmente por la actividad humana, también se le conoce como efecto invernadero antropogénico. Una parte significativa del aumento de CO2 se debe directamente al uso de energía por parte de la humanidad, especialmente de la utilización de combustibles fósiles.
Protocolo de Kioto
Es un tratado internacional establecido en 1997, cuyo objetivo principal fue lograr que en el período 2008-2012 los países desarrollados disminuyeran sus emisiones de GEI a un 5% menos del nivel de emisiones de 1990.
Durante la Cumbre Mundial de Desarrollo Sustentable celebrada en Río el año 1992, los países acordaron que la evidencia científica sobre el cambio climático hacía pertinente que se adoptaran medidas a nivel global. De ahí nació la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (UNFCCC, en su sigla en inglés), que divide a los países, en dos grandes grupos: países industrializados, muchos de ellos incluidos como miembros de la Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) más los estados de Europa Central y del Este, sumando un total de 181 países que han ratificado la Convención Marco sobre Cambio Climático.
El Protocolo de Kioto, adoptado en diciembre de 1997, refleja los acuerdos alcanzados en el complejo proceso de establecer una respuesta al desafío ambiental de establecer límites a las emisiones de GEI de los países industrializados. Entró en vigencia el 16 de febrero de 2005, al ser ratificado por 55 países en la Convención, entre los que se encuentran países desarrollados cuyas emisiones combinadas de CO2 superan el 55% del total. Sin embargo, Estados Unidos (que genera el 36% del total de los países desarrollados) aún no lo ha ratificado.
Cumbre del Clima París 2015
En diciembre de 2015 los representantes de 195 países reunidos en la Cumbre del Clima en París, adoptaron un acuerdo histórico para frenar el calentamiento desencadenado por las emisiones de GEI como consecuencia de la actividad humana. A pesar del significativo avance que los especialistas reconocen, el informe emitido luego de la Cumbre estima que los esfuerzos actuales no son suficientes para impedir que el aumento de la temperatura a final del siglo quede “muy por debajo de los dos grados”, que es el objetivo que persigue este nuevo pacto, que entrará en vigor en 2020. Todos los países firmantes deberán limitar sus emisiones, aunque los desarrollados tendrán que hacer un mayor esfuerzo y movilizar 100.000 millones de dólares anuales para el logro del objetivo acordado.
Aporte del gas al cuidado del medio ambiente
El gas es reconocido en todo el mundo por sus bajas emisiones de carbono (CO) y por ser un combustible menos contaminante que otros hidrocarburos más pesados. El nivel de emisiones de gases contaminantes por unidad de energía producida por el gas natural (GN) y el gas licuado de petróleo (GLP), es menor que en otros combustibles fósiles, por lo que se los considera fuentes de energía más limpias, que contribuyen al cuidado del medio ambiente.
Ambos combustibles gaseosos presentan mayor eficiencia de combustión, en comparación con combustibles líquidos y sólidos (petróleo, carbón, leña y otros). La IEA, por ejemplo, destaca los importantes beneficios económicos y ambientales del GN en un mundo “descarbonizado”. Otras de sus ventajas en comparación con otros combustibles fósiles serían la flexibilidad y adaptabilidad, que lo convierten en un valioso componente de un sistema de energía eléctrica que avanza hacia la descarbonización gradual.
La huella de carbono del GLP, a su vez, es menor a la del petróleo y el carbón en el proceso de calefacción. En Europa, el GLP ofrece emisiones de GEI un 15% más bajas que la calefacción por fuel oil.
En cuanto al uso de gas licuado como combustible vehicular, se estima que puede desempeñar un papel importante en la mitigación del cambio climático, dado que su emisión de GEI es menor que la de la gasolina o el diesel, utilizados en casi todas las regiones del mundo, y más baja que la del etanol de maíz (E85), el cual se utiliza en América del Norte. Se estima que utilizar GLP como combustible vehicular reduce en un 10 a 12% las emisiones de CO2, respecto a las producidas por un automóvil que usa gasolina en un motor de idéntica potencia.
Si se consideran las emisiones generadas en el proceso de producir electricidad, se puede decir que el uso de gas licuado en reemplazo de la energía eléctrica reduciría en un 30% las emisiones de GEI en América del Sur, en 35% en Japón, en 38% en la República de Corea y hasta en un 54% en América del Norte.
El GLP también se encuentra entre las fuentes combustibles de emisión más bajas para cocinar en muchas regiones del mundo. En la India, por ejemplo, el GLP emite 60% menos de GEI que las cocinas eléctricas, 50% menos que algunas cocinas que usan biomasa, y 19% menos que las cocinas de Kerosene.
Se puede concluir que, independientemente de las aplicaciones, el cambio a gas licuado ayudará a reducir las emisiones de CO2.
Es importante recordar que el GLP no es un GEI cuando se libera en el aire, ya que está conformado principalmente por una combinación de moléculas de propano y butano, junto con pequeñas cantidades de otros compuestos. Por su parte, el gas natural está compuesto en más de un 90% por metano. Cuando este gas es liberado en estado natural por fuentes orgánicas derivadas de la actividad humana (vertederos), genera impacto ambiental. El metano es el segundo GEI en importancia, como consecuencia de la falta de control de este tipo de fuentes contaminantes.
El cambio climático puede ser mitigado a través del uso de energías bajas en carbono, como por ejemplo el gas natural y/o gas licuado. Otras acciones potencialmente muy relevantes son el ahorro de energía, la implementación de programas de eficiencia energética y el desarrollo de nuevas tecnologías.
El análisis comparado con otros combustibles, permite identificar otras ventajas del GN y el GLP desde el punto de vista medio ambiental, entre las que destacan:
- En comparación con el diesel o fuel generan una menor cantidad de Material Particulado (MP) y Monóxido de Carbono (CO) y, dado que contienen muy baja cantidad de azufre, las emisiones de dióxido de azufre (corrosivas) son bajísimas. De este modo, contribuyen a la mayor duración de los equipos y a la descontaminación de las ciudades.
- Generan menores emisiones de GEI, como CO2 y NOx (óxidos de nitrógeno, liberados al aire por las combustiones), lo que permite a los grandes usuarios reducir su huella de carbono. Esto les permite participar en mercados cada vez más exigentes, que buscan reducir las emisiones de carbono que inciden en el cambio climático y así posicionarse con ventaja frente a sus competidores que utilizan combustibles más contaminantes.
- Presentan oportunidades de eficiencia energética. Dado su menor contenido de azufre, y por lo tanto menores emisiones de dióxido de azufre, es posible enfriar los gases de combustión para recuperar calor. Así es posible utilizar calderas de condensación en aplicaciones de agua caliente. También se puede incorporar economizadores, que recuperan calor de los gases de combustión.
- En el caso de Chile, al ser menos contaminantes, son una alternativa en aquellas ciudades declaradas como zonas saturadas y latentes.
Los desafíos energéticos de Chile
En 2014 el Ministerio de Energía, convocó a 27 personas de diversos ámbitos relacionados con el sector energía, quienes trabajaron durante un año en el desarrollo de una propuesta hacia un futuro energético sustentable e inclusivo para Chile. El documento que resulta de esa labor, “Hoja De Ruta 2050. Hacia una energía sustentable e inclusiva para Chile”, intenta encontrar soluciones armónicas a los desafíos económicos, ambientales y sociales del sector.
Dentro de sus conclusiones destaca, que al menos un 70% de la matriz eléctrica al 2050 debe provenir de fuentes renovables, con énfasis en energía solar y eólica, complementadas con nuevos desarrollos hidroeléctricos con capacidad de regulación que permitan alcanzar esta meta.
En referencia a la utilización de combustibles, este documento destaca la necesidad de avanzar en el uso de aquellos de bajas emisiones, logrando una participación de al menos 65% en la matriz de combustibles al año 2050. La leña seguirá siendo una fuente de energía importante, por lo que se insiste en la urgencia de avanzar hacia su regulación, el manejo sustentable del patrimonio forestal y la incorporación de artefactos menos contaminantes y dañinos para la salud de las personas.
En el ámbito de transporte se busca revertir la tendencia hacia un mayor uso de autos particulares, creando condiciones para un transporte público de calidad, opciones no motorizadas y sistemas intermodales. Para gatillar una transición hacia combustibles limpios, se establece que al 2050 el 100% de los autos nuevos, 100% del transporte público en zonas con planes de descontaminación y 100% de los vehículos de carga, serán de bajas o cero emisiones. Para ello se establece un cambio progresivo hacia el uso de ese tipo de combustibles (electricidad, gas natural, leña y biomasa, solar y biocombustibles), de tal forma que se minimice el impacto a nivel de contaminantes locales y globales. En el escenario de combustibles al año 2050, las grandes disminuciones de energía (respecto a los consumos de energéticos por tipo y sector de la demanda desde el año 2013), se proyectan para el diesel y la gasolina, lo cual debiera reflejarse en un aumento en los consumos de gas natural y electricidad.
Según esta Hoja de Ruta, al año 2050 al menos el 70% de la generación eléctrica provendrá de fuentes renovables. Además, parte del 30% restante provendría de combustibles de baja emisión. Estas transformaciones de los consumos se traducirían en un 65% de participación de energéticos de baja emisión, lo que representa un cambio radical respecto a la situación actual, en que la participación de combustibles de baja emisión es menos del 40%.
En opinión de la Asociación de Distribuidores de Gas Natural (AGN), para alcanzar las metas planteadas en este documento, necesariamente se requerirá de energía de base para complementar las nuevas fuentes renovables que ingresarán al sistema, contexto en el cual el GN está llamado a cumplir un rol protagónico. Junto con reconocer al GN como complemento ideal de las unidades intermitentes, en especial fotovoltaicas y eólicas, en una mirada al 2050 también se le asigna un papel preponderante en el transporte, como una de las opciones más limpias para reemplazar combustibles más contaminantes, particularmente el diesel.
Asimismo, el GN contribuirá con una matriz de calefacción más limpia, sobre todo en reemplazo de la leña, cuya combustión está causando severos problemas en la mayoría de las ciudades del centro sur de Chile.
Para AGN, con esta planificación el país se ha puesto en línea con lo que está sucediendo a nivel mundial , donde el GN está cumpliendo un rol cada vez más significativo como complemento de las energías verdes. De esta forma, se consolida como una opción real y efectiva para alcanzar un mejor estándar de vida y bienestar para la sociedad.
Los gases de efecto invernadero (GEI) y compuestos contaminantes provienen de las actividades o procesos habituales del ser humano. Se denomina GEI a aquellos gases que contribuyen, en diferentes grados, al llamado efecto invernadero cuando se acumulan de forma excesiva en la atmósfera.
Si bien el efecto invernadero es un fenómeno natural, el aumento de la concentración de GEI en la atmósfera por sobre los valores habituales, ha incidido en el calentamiento global y la modificación de las condiciones climáticas.
El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, inodoro e incombustible que se encuentra en baja concentración en el aire que respiramos (en torno a un 0,03% en volumen).
El CO2 se genera cuando se quema cualquier sustancia que contiene carbono, en ciertos procesos naturales y a través de actividades humanas como, por ejemplo, la quema de combustibles fósiles.
El ciclo del carbono incluye la captación de CO2 por parte de las plantas a través de la fotosíntesis, su ingestión por parte de los animales y su liberación en la atmósfera a través de la respiración y de la descomposición de materiales orgánicos.
El CO2 es el GEI que más contribuye al calentamiento global del planeta. En los dos últimos siglos, su concentración atmosférica ha aumentado de forma considerable, principalmente a causa de la quema de combustibles fósiles y otros procesos.
El dióxido de azufre (SO2) es un gas producido por la quema de combustibles fósiles que contienen azufre (S), por la fundición de minerales sulfurados, y por algunos procesos industriales. Es precursor del Material Particulado Secundario, que se forma mediante su asociación con pequeñas partículas (aerosoles). En presencia de humedad forma ácido sulfúrico (lluvia ácida). Es causante de broncoconstricción, pudiendo provocar efectos agudos y crónicos en la salud de las personas. Además de efectos en la salud humana, puede presentar efectos negativos sobre la vegetación, ecosistemas y materiales expuestos a este contaminante.
El dióxido de nitrógeno (NO2) es producido directa e indirectamente por la quema de combustibles a altas temperaturas. En el proceso de combustión, el nitrógeno se oxida para formar principalmente monóxido de nitrógeno (NO) y, en menor proporción, dióxido de nitrógeno. El NO se transforma en NO2 mediante reacciones fotoquímicas. Éste puede combinarse con compuestos orgánicos volátiles en presencia de luz solar para formar ozono (O3), así como con agua para formar ácido nítrico y nitratos. Esto contribuye a la producción de lluvia ácida y al aumento de los niveles de Material Particulado, tanto grueso como fino.
La Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. reporta que la exposición a NO2 puede irritar los pulmones y disminuir la resistencia ante infecciones respiratorias, particularmente en individuos con enfermedades respiratorias pre-existentes, tales como asma.
La combustión de cualquier combustible convierte a los elementos químicos que lo constituyen en sus respectivos óxidos. Algunos biocombustibles, derivados del petróleo y el carbón contienen nitrógeno y sulfuro. Estos dos elementos forman dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno, compuestos que generan mucha preocupación por su impacto al medio ambiente, específicamente por la formación de la denominada lluvia ácida, responsable de la corrosión de la piedra caliza, el mármol y el metal utilizado en la construcción de monumentos y edificios, la acumulación y acidificación de lagos y arroyos, la destrucción de la vida acuática, de la planta terrestre y la exacerbación de los problemas respiratorios en las personas.
Los COV son producidos principalmente por la evaporación de combustibles líquidos, disolventes y algunos productos químicos orgánicos como esmaltes, pinturas o limpiadores; así como por la combustión incompleta de gasolina y otros combustibles orgánicos, además de la actividad biológica de ciertas plantas y animales. En la atmósfera, reaccionan con otros compuestos, en presencia de luz solar, generando ozono. Algunos de ellos son causantes de los olores.
Se denomina MP a una mezcla de partículas líquidas, sólidas; o líquidas y sólidas suspendidas en el aire, que difieren en tamaño, composición y origen. El tamaño de las partículas suspendidas en la atmósfera varía en más de cuatro órdenes de magnitud, desde unos pocos nanómetros a decenas de micrómetros. El MP conviene clasificarlo por sus propiedades aerodinámicas, dado que estas propiedades son un factor decisivo para el transporte y la remoción de las partículas desde el aire.
También son determinantes para el depósito en el sistema respiratorio y están asociadas con la composición química y las fuentes de esas partículas. Cuando se habla del tamaño de una partícula, se está hablando de su diámetro aerodinámico.
El MPR comprende partículas de diámetro aerodinámico (d.a.) menor a 10 µm. Representa una mezcla compleja de substancias orgánicas e inorgánicas. Estas partículas penetran el sistema respiratorio hasta los pulmones, produciendo irritaciones e incidiendo en diversas enfermedades.
De acuerdo a la masa y su composición, el MPR se divide en dos grupos principales: MPR Grueso, de d.a. mayor a 2,5 µm y menor a 10 µm; y MPR Fino menor a 2,5 µm en d.a., existiendo también el denominado MPR ultrafino de alrededor de 0,1 µm.
Fotografía Felipe Cantillana.
Gentileza Fundación Imagen de Chile.
Una de las formas más simples de medir el impacto o la marca que deja una persona sobre el planeta en su vida cotidiana es la huella de carbono. Consiste en un recuento de las emisiones de CO2 que son liberadas a la atmósfera debido a las actividades cotidianas o a la comercialización de un producto. Por lo tanto, es una medida del impacto que provocan las actividades del ser humano en el medio ambiente y se determina según la cantidad de emisiones de GEI producidas, medidas en unidades de CO2 equivalente.
Esta medición abarca todas las actividades del ciclo de vida de un producto (desde la adquisición de las materias primas, hasta su gestión como residuo), permitiendo a los consumidores decidir qué alimentos comprar en base a las emisiones generadas como resultado de los procesos por los que han pasado. En base a esta medición, las empresas pueden reducir su huella de carbono mediante un cálculo estandarizado de las emisiones generadas durante sus procesos productivos.
El certificado de la huella de carbono no es obligatorio, pero muchas empresas están interesadas en que sus productos lleven la etiqueta que certifica los valores de CO2 asociados a sus productos, ya que de esta manera los consumidores pueden optar por productos más amigables con el medio ambiente.