UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Manejo de recursos naturales y energéticos

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

358030 – MANEJO DE RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS

Autor: MARÍA XIMENA HERNÁNDEZ V.

BOGOTÁ Septiembre de 2011 1

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ÍNDICE DE CONTENIDO Pág.

ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

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INTRODUCCIÓN

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UNIDAD 1. RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS, CARACTERÍSTICAS E IMPACTOS CAPÍTULO 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS NATURALES Lección 1. Ecología. Ética ambiental. Hábitat y nicho ecológico. Capacidad de carga. Ecosistemas. Lección 2. Recursos naturales. Clasificación de los recursos naturales, renovables y no renovables. Recursos naturales bióticos y abióticos. La energía y los recursos naturales. Lección 3. Recursos naturales básicos. El agua. El suelo. La atmósfera. Los minerales y las rocas. La fauna y la flora. Lección 4. Desarrollo sostenible. Desarrollo vs conservación. Construcción de una sociedad sostenible. Futuro energético sostenible. Lección 5. Economía ambiental y economía ecológica. CAPÍTULO 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS ENERGÉTICOS Lección 6. Recursos energéticos. Uso eficiente de los recursos energéticos. Impacto ambiental de las actividades energéticas. Lección 7. Flujos de energía. Lección 8. Tipos y clasificación de las fuentes de energía. Energías renovables y no renovables. Energía primaria y energía secundaria. Conversión de las formas de energía en otras. Lección 9. Centros de transformación de energía. Refinerías. Carboneras. Lección 10. Centros de transformación de energía. Centrales térmicas. Coquerías. Termoeléctricas. Gas natural. Centrales hidroeléctricas. Destilerías y tratamiento de biomasa. Otros centros de transformación. CAPÍTULO 3. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL Lección 11. Cambio climático. Protocolo de Kioto. Efecto invernadero. Lección 12. Capa de ozono y lluvia ácida. Lección 13. Desertificación. Lección 14. Extinción de especies, pérdida de la biodiversidad. Lección 15. Desechos radioactivos.

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UNIDAD 2. COMPONENTES PRINCIPALES. PROBLEMAS Y SOLUCIONES AMBIENTALES CAPÍTULO 4. COMPONENTES AGUA, SUELO Y AIRE Lección 16. Manejo del recurso agua. Lección 17. Manejo del recurso suelo y terrestre. Lección 18. Manejo de la biodiversidad. Lección 19. Manejo de los sistemas urbano rurales. Lección 20. Manejo del recurso aire. CAPÍTULO 5. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN LOS COMPONENTES Lección 21. Problemática ambiental en el recurso agua. Lección 22. Problemática ambiental en el recurso suelo y terrestre. Lección 23. Problemática ambiental en la biodiversidad. Las fallas en el mercado. Estructura en la tenencia de la tierra. Cultivos ilícitos. El incumplimiento de los tratados por parte de los países desarrollados. Lección 24. Problemática ambiental en los sistemas urbano-rurales. Lección 25. Problemática ambiental en el recurso aire. CAPÍTULO 6. SOLUCIONES AMBIENTALES EN CADA COMPONENTE Lección 26. Soluciones ambientales en el recurso agua. Lección 27. Soluciones ambientales en el recurso suelo y terrestre. Lección 28. Soluciones ambientales en la biodiversidad. Lección 29. Soluciones ambientales en los sistemas urbano-rurales. Lección 30. Soluciones ambientales en el recurso aire. UNIDAD 3. PROYECTO MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS EN SU CONTEXTO CAPÍTULO 7. PROPUESTAS DE SOLUCIÓN A NIVEL ENERGÉTICO Lección 31. Energías renovables, solar. Fotovoltaica. Centrales termosolares. Lección 32. Energías renovables, biomasa. Procesos de conversión. Combustión directa. Termo-químicos. Bioquímicos. Cogeneración. Aspectos ambientales. Desventajas. Lección 33. Energías renovables, eólica. Lección 34. Otras energías renovables. Geotérmica. Mareomotriz. Hidráulica. Lección 35. Mecanismos de adaptación al cambio climático. Economía energética. Política energética. Eficiencia energética. Tendencia mundial. CAPÍTULO 8. PROPUESTAS DE MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES Lección 36. Sistemas y tecnologías de control en el componente agua.

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Manejo integral de sistemas de alcantarillado. Sistemas de control en tiempo real. Lección 37. Sistemas y tecnologías de control en el componente suelo. Sistemas pasivos de control de contaminación. Sistemas activos de control de contaminantes. Otras tecnologías. Lección 38. Sistemas y tecnologías de control en el componente residuos. Control de emisiones por combustión. Lección 39. Sistemas y tecnologías de control en el componente aire. Control por adsorción. Control por destrucción de COVs. Control de NOx en la combustión y post-combustión. Control de material particulado. Lección 40. Sistemas y tecnologías de control en el componente antrópico. Control biológico. Estrategias. CAPÍTULO 9. PROPUESTAS DE MANEJO INTEGRADO Lección 41. Programa Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). Lección 42. Arquitectura climática. Ciudades con fuentes de energía descentralizada. Lección 43. Procesos de innovación y diseño. Sistemas de aislamiento térmico. Lección 44. Programa de uso racional y eficiente de energía y fuentes no convencionales – PROURE Lección 45. Estrategias de ahorro energético. Sector residencial. Sector industrial. Sector comercial, público y servicios. Sector transporte.

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ÍNDICE DE CUADROS Pág.

Cuadro 1. Comparación entre Economía Ambiental y Economía Ecológica (Chavarro & Quintero, s.f.) Cuadro 2. Usos principales recomendados del suelo según su vocación (Malagón Castro, 2000) Cuadro 3. Variables de proceso (izquierda); y variables manipuladas (derecha) (Llauró Fábregas, 1999) Cuadro 4. Potenciales y metas de ahorro en energía eléctrica Cuadro 5. Metas de ahorro según el PROURE (MME, 2010)

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ÍNDICE DE FIGURAS Pág.

Figura 1. Ciclo hidrológico (Díaz Granados, 2009).

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Figura 2. Flujos de energía en la naturaleza (Purves et al., 1998). Figura 3. Pirámides de energía. Izquierda: Nivel trófico; Derecha: Flujo de energía (Purves et al., 1998). Figura 4. Diferentes transformaciones entre las diferentes formas de energía (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). Figura 5. Destilación del petróleo.

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Figura 6. Análisis aproximado del carbón (MME, 2003).

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Figura 7. Cadena del carbón colombiano (MME, 2003).

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Figura 8. Conversión termoeléctrica (Ibañez Giner, 2010).

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Figura 9. Efecto invernadero. Figura 10. Producción y destrucción de ozono, modificado de (Díaz Granados, 2009). Figura 11. Destrucción de la capa de ozono (Díaz Granados, 2009).

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Figura 12. Lluvia ácida

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Figura 13. Posibles causas de la desertificación (Greenpeace, 2007).

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Figura 14. Generación de electricidad a partir de fuentes nucleares.

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Figura 15. Marco general para el MIR (GWP, 2000).

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Figura 16. Enfoque integrado del manejo de tierras (FAO, s.f.).

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Figura 17. Capacidad de uso sostenible de las tierras (Malagón Castro, 2000).

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Figura 18. Manejo de calidad de aire (GTZ, s.f.).

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Figura 19. Manejo de calidad de aire versión simplificada (GTZ, s.f.). Figura 20. Infiltración con vegetación y sin vegetación, modificado de (Díaz Granados, 2009). Figura 21. Impacto de las actividades humanas en el suelo (Dorronso, 2011). Figura 22. Grados de intervención y conflictos de uso del suelo (Malagón Castro, 2000) Figura 23. Recursos renovables mundiales (Greenpeace, 2011)

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Figura 24. Energía solar fotovoltaica (Greenpeace, 2007).

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Figura 25. Centrales termosolares, cilindro parabólico (Greenpeace, 2007).

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Figura 26. Torresol Energy (Renovables, 2011).

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Figura 27. Disco parabólico (Greenpeace, 2007). Figura 28. Contenido de carbono y porcentaje relativo de biomasa (BUN-CA, 2002). Figura 29. Aerogeneradores.

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Figura 30. Energía geotérmica (Greenpeace, 2007).

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Figura 31. Energía hidráulica (Greenpeace, 2007). Figura 32. Registro histórico y proyección hasta 2050 del uso de energías renovables (Greenpeace, 2011). Figura 33. Esquema general de un sistema.

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Figura 34. Visión holística del sistema de alcantarillado Figura 35. Esquema de manejo integral de sistemas de alcantarillado (Saldarriaga, 2010) Figura 36. Control de agua subterránea, barrera vertical (Andromalos & Sarubbi, 1998) Figura 37. Objetivos del sistema de control de la combustión.

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Figura 38. Creciente control antrópico (Rozzi, Armesto & Figueroa, 1994).

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Figura 39. Criterios de evaluación del LEED (Arquitectura e Interiores, s.f.)

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Figura 40. Ejemplo de ciudad sostenible (Greenpeace, 2010) Figura 41. Ejemplo de barrios y urbanizaciones sostenibles (Greenpeace, 2010). Figura 42. Cubo de agua, Pekín.

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Figura 43. Reacción de la fachada al calor y al frío.

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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO El contenido didáctico del curso académico Manejo de recursos naturales y energéticos fue diseñado por María Ximena Hernández V, quien es Bióloga de la Universidad Nacional de Colombia y Magíster en Ingeniería y Gestión Ambiental de la Universidad de los Andes. Se ha desempeñado como docente e investigadora universitaria y como consultora privada. Para citar este material por favor hacerlo de la siguiente manera: Hernández, M. X. (2011). Manejo de recursos naturales y energéticos. Módulo didáctico. Bogotá: Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD.

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INTRODUCCIÓN Durante milenios, la vida en la tierra ha dependido de la energía para su subsistencia, en donde los seres vivos han aprendido a aprovechar la energía del sol, almacenándola y transformándola en otros tipos de energía que garantizan el alimento para todos los organismos. Sin embargo, el hombre ha hecho un uso irracional de la misma, de tal manera que, no sólo ha sacado provecho para su alimento, sino que también ha creado todo tipo de entretenimiento y comodidades a partir del uso de esta, contrariando el ejemplo de eficiencia energética impartido por la naturaleza. Tal despilfarro de energía se ha traducido en un nuevo problema para la humanidad, las necesidades ya no se basan únicamente en garantizar la subsistencia y el entretenimiento, ahora hay que preservar el hábitat de nuestra especie “la tierra”. Para lograr esto, tenemos que entender que la atmósfera no es infinita, que todos los recursos naturales están interconectados, y que adicionalmente nosotros estamos conectados a ellos; de tal manera que, dependiendo del buen o mal uso que hagamos de estos, garantizaremos nuestra subsistencia dentro de este gran sistema natural. Sin embargo, al incluir al hombre como una variable dentro de esta ecuación, se hace necesario dejar de lado enfoques ingenuos exclusivamente conservacionistas, dando cabida al verdadero trasfondo social, político y económico existente detrás de esta problemática. Finalmente, este curso los invita a sacudirse la retórica ambiental a partir de conceptos claros, que permitan generar y traducir ideas aparentemente utópicas en hechos factibles a corto o largo plazo, a pesar de la posible falta de perspectivas actuales para lograrlo. Los límites a las soluciones energéticas planteadas en las próximas líneas, no deben ser impuestos por intereses particulares o falta de conocimiento, sino por el contrario, estos límites deben ser desdibujados de nuestras mentes a partir de la gestación de conciencias colectivas que involucren cambios de paradigmas energéticos. Sin más preámbulos… empecemos…!

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UNIDAD 1 Nombre de la Unidad CAPÍTULO 1 Lección 1 Lección 2 Lección 3 Lección 4 Lección 5 CAPÍTULO 2

RECURSOS NATURALES IMPACTOS AMBIENTALES

Y

ENERGÉTICOS,

CARACTERÍSTICAS

E

CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS NATURALES Ecología, Ética ambiental, Hábitat y nicho ecológico, Capacidad de carga, Ecosistemas. Recursos naturales, Clasificación de los recursos naturales, Renovables y no renovables, Recursos naturales bióticos y abióticos, La energía y los recursos naturales. Recursos naturales básicos, El agua, El suelo, La atmósfera, Los minerales y las rocas, La fauna y la flora. Desarrollo sostenible, Desarrollo vs conservación, Construcción de una sociedad sostenible, Futuro energético sostenible. Economía ambiental y economía ecológica. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS ENERGÉTICOS

Lección 6

Recursos energéticos, Uso eficiente de los recursos energéticos, Impacto ambiental de las actividades energéticas.

Lección 7

Flujos de energía

Lección 8

Tipos y clasificación de las fuentes de energía, Energías renovables y no renovables. Energía primaria y energía secundaria. Conversión de las formas de energía en otras.

Lección 9

Centros de transformación de energía, Refinerías, Carboneras.

Lección 10

Centros de transformación de energía, Centrales térmicas, Coquerías, Termoeléctricas, Gas natural, Centrales hidroeléctricas, Destilerías y tratamiento de biomasa, Otros centros de transformación.

CAPÍTULO 3

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL

Lección 11

Cambio climático, Protocolo de Kioto, Efecto invernadero.

Lección 12

Capa de ozono, Lluvia ácida.

Lección 13

Desertificación

Lección 14

Extinción de especies, pérdida de la biodiversidad.

Lección 15

Desechos radioactivos. 10

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UNIDAD 1. RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS, CARACTERÍSTICAS E IMPACTOS AMBIENTALES CAPÍTULO 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS NATURALES Lección 1. Ecología La ecología es el estudio de las relaciones mutuas de los organismos con su medio ambiente físico y biótico. Recientemente este término ha cobrado importancia al reconocer algunas de las malas prácticas ecológicas y las consecuencias que esto ha causado. Es por esto de vital importancia, partir de algunos conceptos básicos en ecología, para así ir construyendo un pensamiento holístico en torno a la temática de este curso. Ética ambiental En estos tiempos, existe cierto escepticismo hacia lo ambientalmente ético debido a los innumerables intereses particulares, que se lucran de decisiones no precisamente éticas desde un punto de vista ambiental, pero sí escudadas en otro tipo de códigos morales, tales como el permitir la toma de decisiones que generen un detrimento al patrimonio ambiental, en nombre de un bienestar mal entendido de la humanidad. Bajo este supuesto, Gudynas, (2004) plantea que es posible lograr decisiones ambientalmente éticas si de fondo existe alguna ventaja egoísta para las partes que toman dichas decisiones. Entendido de esta manera, el bien común se logra cuando se busca la “propia ganancia”. Si analizamos este supuesto, podemos pensar que al moverse la sociedad por intereses personales, el Estado debería tener políticas direccionadas en este mismo sentido; de tal manera, que al ganar los individuos ventajas particulares, el ambiente entonces gane de manera colectiva. De hecho, este es el caso de Alemania y su nueva apuesta por las energías renovables que será discutido en próximas lecciones; sin embargo, vale la pena mencionar que aunque Alemania decidió apostar por las fuentes de energía renovable con la buena intención de preservar el medio ambiente y detener el cambio climático, es bien sabido que dicha apuesta le ha empezado a generar ganancias millonarias y le seguirá reportando muchas más, debido al encarecimiento de los combustibles fósiles y en un 11

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futuro no muy lejano a su agotamiento. De esta manera Alemania se beneficia económicamente y el medio ambiente también lo hace. Finalmente, se puede intuir que las relaciones del hombre con sus recursos naturales continuarán deteriorándose, mientras no se adopte un nuevo orden económico internacional y una nueva ética del medio ambiente. El hábitat y el nicho ecológico En términos generales, el hábitat es principalmente el lugar donde vive un organismo, su área física. En cambio, el nicho ecológico es entendido como el papel que desempeña un organismo en la comunidad o el ecosistema. Éste va a depender de las adaptaciones estructurales del organismo, de sus respuestas fisiológicas y de su conducta. “Puede ser útil considerar el hábitat como la dirección de un organismo (donde vive) y al nicho ecológico como su profesión (lo que hace biológicamente)” (Villee, 1988); de tal manera que el nicho ecológico no es un espacio demarcado físicamente, sino una abstracción que comprende todos los factores físicos, químicos, fisiológicos y bióticos que necesita un organismo para vivir. Evolución y selección natural El término evolución significa algo que se desarrolla, en otras palabras, se puede decir que es un cambio ordenado y gradual de “algo”. Bajo esta premisa, se puede hablar de una evolución inorgánica, al referirse a las estrellas y planetas, la topografía terrestre y la meteorización entre otros, que han presentado cambios graduales muy lentos en el tiempo. Por otra parte, se puede hablar de una evolución orgánica al asegurar que todos los seres vivos provienen de un ancestro común que al acumular modificaciones graduales en diferentes líneas evolutivas, generó una explosión de diversidad biológica. Fue Charles Darwin (1809 – 1882) quién presentó pruebas, para demostrar que la evolución orgánica había ocurrido, formulando la teoría de la selección natural, basando sus ideas en las siguientes hipótesis: 1) La tierra es muy vieja; 2) Todos los organismos son descendientes de un ancestro común; 3) Las especies se multiplican dividiéndose en especies hijas, lo que ha permitido la especiación; 4) La evolución avanza con cambios graduales, muy lentos; y finalmente 5) El principal agente del cambio evolutivo es la selección natural (Purves, Orians, Heller, & Sadava, 1998). 12

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Finalmente, una de las grandes observaciones de Darwin, fue notar que, aunque la descendencia tiende a parecerse a sus padres, para la mayoría de los organismos los descendientes no son idénticos a sus progenitores. En cuanto a esto, el sugirió que leves variaciones entre los individuos afectan significativamente la oportunidad que tiene un individuo de sobrevivir y reproducirse. Finalmente el llamó a este éxito reproductivo diferencial de los individuos “selección natural”. Capacidad de carga Cuando se trata de recursos renovables (reservas de aguas subterráneas, árboles y vegetales diversos, peces y otros animales) la capacidad de carga designa el rendimiento máximo que se puede obtener indefinidamente sin poner en peligro el capital futuro de cada recurso. En el caso de la contaminación (vertidos líquidos y gaseosos en ríos, lagos, océanos y en la atmósfera), la capacidad de carga se refiere a las cantidades de productos contaminantes que estos receptores pueden absorber antes de ser irremediablemente alterados. Desde un punto de vista antropocéntrico, se puede hablar de la capacidad de carga máxima que la humanidad de manera sostenible puede imponer al medio ambiente. Este número máximo de seres humanos que la tierra puede soportar depende, entre otros, de factores como: 1) El número de individuos de la especie; 2) Los recursos naturales que extraen para sobrevivir; 3) Los residuos que generan, siendo este factor el que está haciendo peligrar en mayor medida la capacidad de carga de la tierra; 4) Las tecnologías que utilizan para manipular el hábitat; y 5) La organización social de la especie junto con su capacidad de enfrentar amenazas (Xercavins, Cayuela, Cervantes Torre-Marín, & Sabater, 2005). Ecosistema El término ecosistema se fundamenta en la estrecha relación de intercambio entre los seres vivos y el ambiente físico que los rodea. Esta relación surge primeramente con la elaboración de compuestos orgánicos complejos a partir de sustancias minerales simples, proceso llevado a cabo por las plantas verdes, las cuales son entonces el canal de comunicación estructural y funcional entre el resto de seres vivos y el medio físico (productores, autótrofos, es decir que producen su propio alimento). El resto de organismos que integran el ecosistema, con excepción de las bacterias quimiosintéticas se consideran consumidores, también conocidos 13

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como heterótrofos, es decir que no pueden fabricar su propio alimento, dentro de los cuales están también los descomponedores. Aunque en todo ecosistema, el organismo individual es el que recibe la influencia directa o indirecta de los componentes del ambiente, estos organismos no se presentan de manera aislada, sino que por el contrario, forman grupos con organismos de su misma especie en cada sitio. Cada uno de estos conjuntos de individuos de una misma especie, que se reproducen entre sí, constituye una población. El conjunto de poblaciones que integran un ecosistema, forma una comunidad. Finalmente, los ecosistemas deben entenderse como unidades dinámicas, en donde sus componentes bióticos y abióticos deben mantenerse en equilibrio, permitiendo que estos sistemas tengan una relativa estabilidad, y una apariencia y estructura propias (Fournier Origgi, 1993). Lección 2. Recursos Naturales Los recursos naturales son los elementos que pueden ser tomados de un ecosistema natural o modificado para satisfacción de las necesidades humanas de una sociedad en particular, en un lugar y en un momento determinado, es así como, los elementos de la naturaleza se convierten en recursos naturales en la medida que exista una sociedad que los valore. Clasificación de los recursos naturales Los recursos naturales son generalmente clasificados en renovables y no renovables, los cuales pueden ser bióticos o abióticos, como se explicará a continuación. Renovables y No renovables Esta clasificación se basa en la capacidad que tiene un recurso de ser reemplazado por la naturaleza en el caso de que se use racionalmente (recurso renovable), o que por el contrario, su empleo signifique la desaparición del recurso utilizado (no renovable) (Ramos Castellanos, 2007). Sin embargo, la situación actual puede hacer que la condición de “uso racional” mencionada anteriormente, no se cumpla y entonces un recurso que potencialmente puede ser renovable, se va a convertir en un recurso no renovable debido al despilfarro y las malas prácticas de uso del mismo. 14

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Bajo un concepto temporal, al necesitar de miles de años para su formación, los combustibles fósiles tales como el petróleo, gas natural y carbón, son considerados recursos no renovables (Amorocho Cortés & Oliveros Villamizar, 2002), mientras, que la fauna y la flora por ejemplo, pueden ser regeneradas continuamente bajo la generación de nuevos individuos. Recursos naturales bióticos y abióticos. En un ecosistema se pueden reconocer dos grandes categorías de componentes: los del medio físico, que no tienen vida y que se conocen como abióticos, y los organismos vivientes micro y macroscópicos, que son los elementos bióticos o recursos bióticos del ecosistema (Fournier Origgi, 1993). La energía y los Recursos naturales Los recursos naturales son energía almacenada la cual puede ser transformada y convertida en trabajo útil y calor (Amorocho Cortés & Oliveros Villamizar, 2002). En términos generales, la energía puede ser definida como la capacidad de llevar a cabo cierto trabajo. Todos los seres vivos necesitan energía para el mantenimiento, crecimiento y reproducción de su cuerpo, pero, además prácticamente todas las actividades del hombre dependen de la energía. Por tal motivo, se considera a la energía en sus diferentes formas como un recurso natural de fundamental importancia en la vida del hombre (Fournier Origgi, 1993). Como unidad de energía, el Sistema Internacional (SI) utiliza el julio (J), que es la energía producida por la fuerza de un newton al desplazar su punto de aplicación un metro en su misma dirección y sentido. En muchos campos de la técnica se usa tradicionalmente la caloría (cal), definida como la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para que su temperatura pase de 14,5ºC a 15,5ºC, a la presión constante de una atmósfera. La equivalencia entre caloría y julio es de 1 cal= 4,18398J (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). James Clerk Maxwell (1831-1879) desarrolló la Teoría Global de la electricidad y el magnetismo expresando la energía como energía eléctrica. Por otra parte, Albert Einstein y la relación entre masa y energía, a la que llegó, E=mc2, permitió conocer que todas las reacciones que liberan energía lo hacen a expensas de la masa. En donde, incluso la 15

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propia masa es una modalidad en extremo concentrada de la energía. Si se convierte 1 gramo de masa en energía, según la ecuación de Einstein se obtienen 21,5 teracalorías que es calor que se obtiene en la combustión de 2.500.000 litros de gasolina, este volumen le alcanzaría a un vehículo que consume 30 galones diarios de combustible para moverse por 60 años. Ahora, no sólo el calor, el trabajo mecánico o la energía eléctrica, son expresiones de una misma magnitud física “La energía”, sino que materia y energía son una misma expresión a la cual aplica el principio de conservación. Lección 3. Recursos Naturales básicos El agua El agua constituye el líquido más abundante sobre la tierra y es la base de toda forma de vida, siendo así el recurso natural más importante sobre la tierra. La forma como la naturaleza garantiza que dicho recurso pueda ser utilizado continuamente por las diferentes formas de vida es a través del ciclo hidrológico. Este ciclo hidrológico hace referencia al movimiento y circulación natural que el agua tiene en toda la tierra y su atmósfera, siendo un proceso continuo pero irregular en el espacio y en el tiempo, que no tiene ni principio ni fin. Adicionalmente, el ciclo hidrológico además de mantener en movimiento el agua, cumple con una función importante, mantiene la superficie de la tierra más fría y la atmósfera más caliente. En la Figura. 1 se puede observar un esquema del mismo, en donde el agua puede llegar a la atmósfera a través de la evaporación y la evapotranspiración; la primera ocurre cuando la radiación solar hace subir el agua en forma de vapor o humedad, mientras que la segunda se explica como la evaporación del agua contenida en las plantas de la tierra, iniciándose cuando las raíces de las plantas absorben el agua del suelo, luego la transportan por el tronco hasta llegar por las ramas a las hojas, donde se evapora hacia la atmósfera. Una vez el agua se encuentra en la atmósfera, esta se precipita nuevamente a la superficie terrestre, esto sucede cuando la temperatura en la atmósfera básicamente se enfría, entonces la humedad contenida en las nubes se condensa, se forman las gotas y por gravedad se precipitan hacia la tierra en forma de lluvia o granizo. Una vez el agua es precipitada, esta puede ser retenida en la 16

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vegetación y de allí se vuelve a evaporar, otra parte puede ser infiltrada, penetrando en los poros del suelo, en donde esta agua puede ser evaporada hacia la atmósfera, absorbida por las raíces de las plantas o puede infiltrarse profundamente en el suelo, formando corrientes subterráneas. Finalmente una parte del agua que cae puede moverse por la superficie de la tierra “escorrentía superficial”.

Figura. 1. Ciclo hidrológico (Díaz Granados, 2009)

La tasa de intercambio de agua entre la tierra y la atmósfera es bastante rápida; se calcula que en un año toda el agua que contiene la atmósfera cae en precipitación y se evapora unas 32 veces. En la superficie de la tierra, un 62% de la precipitación anual regresa a la atmósfera por la acción de la transpiración y la evaporación y un 30% se incorpora a los cursos de agua mediante la escorrentía o la incorporación a las capas internas del suelo. El agua subterránea es el gran depósito natural que mantiene el flujo de los cursos de agua en la época seca, ayuda a mantener el nivel de los lagos y es la fuente de agua de los pozos (Fournier Origgi, 1993). El suelo Es uno de los principales recursos naturales que brinda la naturaleza, debido a que en él se desarrollan las plantas que dan origen a la base de la cadena alimenticia que soporta las demás formas de vida. 17

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Este recurso constituye la capa superior de la superficie continental e insular, y se compone de materiales no consolidados de origen orgánico y mineral. El suelo es muy variable en profundidad y esta depende del proceso de meteorización que haya sufrido durante su formación. Pero sus propiedades físicas y químicas son consecuencia de la naturaleza de la roca o del material que se dio origen y de los agentes formadores de suelo que han actuado sobre la roca. En general, el perfil del suelo consta de cuatro horizontes principales A, B, C y E, los cuales se pueden subdividir, a su vez, dependiendo de sus características físicas, químicas y biológicas (Fournier Origgi, 1993). Los factores que determinan el tipo de suelo son principalmente, el material matriz del que se formó, el clima, la biota, la topografía y el tiempo. En este respecto, los seres vivos intervienen aportándole sustancias de desecho de animales y vegetales, así como sus propios cuerpos al morir, convirtiéndose éstos en las únicas fuentes de materia orgánica del suelo. Además la materia orgánica incorporada al suelo almacena mayor cantidad de energía obtenida del sol por la fotosíntesis, que la materia inorgánica a partir de la cual se sintetizó. Por consiguiente los seres vivos contribuyen a la formación del suelo aportando no solo materiales, sino también energía, tanto potencial como cinética. La atmósfera Constituye un recurso natural renovable indispensable para la vida. Más concretamente es una capa gaseosa que rodea a la tierra, es transparente e impalpable, los gases atmosféricos forman la mezcla que conocemos por aire. En las partes más inferiores de la “tropósfera” el aire está compuesto principalmente por nitrógeno y oxígeno, aunque también existen otras pequeñas cantidades de argón, dióxido de carbono, neón, helio, ozono, entre otros. El oxígeno constituye aproximadamente el 21% de la atmósfera, y es el gas más importante desde el punto de vista biológico. Es utilizado por los seres vivos en la respiración, mediante la cual obtienen la energía necesaria para suplir sus funciones vitales. La atmósfera es también la fuente principal de suministro de oxígeno al agua, y entre ambas se establece un intercambio gaseoso continuo. Los minerales y las rocas Este es un recurso natural no renovable, en donde, unos 40 minerales son indispensables, aunque sea en mínimas cantidades para el funcionamiento 18

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de la vida. Adicionalmente, este recurso presenta gran importancia en la actualidad para la economía de un país, debido a que muchos productos comerciales son minerales, ejemplos de esto son los nitratos y fosfatos en la agricultura, diamantes y oro como piedras preciosas entre otros. Estos elementos se mueven en la biosfera (conjunto de organismos vivientes) de manera más o menos circular: del ambiente físico a los organismos y de vuelta al ambiente físico. En este movimiento los elementos participan en formas orgánicas e inorgánicas. Estos elementos importantes para la vida se conocen como nutrientes y su flujo se relaciona de manera estrecha con el flujo de energía y también con el del agua (Fournier Origgi, 1993). La fauna y la flora La fauna y la flora representan recursos naturales renovables, de gran importancia para el ecosistema. Siendo la flora la que provee una gran parte de los alimentos y medicamentos, así como la materia prima para la industria textil y maderera entre otras. La fauna y la flora representan los componentes bióticos de la naturaleza, existiendo una relación de dependencia mutua entre ellas. Las relaciones de alimentación, o redes tróficas, determinan las llamadas cadenas tróficas, en las cuales los animales herbívoros constituyen un alimento básico de otros grupos de animales que, a su vez, servirán de alimento para otros. Esto trae como consecuencia que la disminución en número o la desaparición de estos eslabones de la cadena, por causas naturales o por la influencia del hombre, ponga en peligro todo el sistema. Lección 4. Desarrollo sostenible La Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo definió el “desarrollo sostenible” como un “desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer las propias”. De manera similar, este término puede ser entendido como una propuesta para mejorar la calidad de vida sin rebasar la capacidad de carga de los ecosistemas que la sustentan (Gudynas, 2004). Esta definición involucra un cambio en las actitudes personales y empresariales en cuanto a las formas de producir, consumir y organizarse; en donde, los individuos deben cambiar sus hábitos consumistas y sustituirlos por otros que dejen una menor “huella ambiental”. Aunque 19

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parezca una utopía, es eventualmente posible llegar a este ideal bajo la luz de dos principios fundamentales: 1) Los recursos no deben consumirse de forma más rápida de lo que se pueden renovar; y 2) Los residuos no deben generarse en cantidades mayores de las que puedan ser absorbidas por el medio ambiente sin deterioro de este (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). Desarrollo vs conservación Históricamente, el desarrollo ha sido definido como la modificación de la biósfera y la aplicación de los recursos humanos, financieros, vivos e inanimados en aras de la satisfacción de las necesidades humanas. Para que dicho desarrollo pueda ser sostenido, deberá tener en cuenta, además los factores de índole social y ecológica. Por otra parte, la conservación se define como: la gestión de la utilización de la biósfera por el ser humano de tal suerte que produzca el mayor y sostenido beneficio para las generaciones actuales, pero que mantenga su potencial para satisfacer las necesidades y las aspiraciones de las generaciones futuras. La conservación como el desarrollo son para los hombres: mientras el desarrollo intenta alcanzar las finalidades del hombre ante todo mediante la utilización de la biósfera, la conservación trata de lograrlas por medio del mantenimiento de dicha utilización. Reproducido de la Estrategia Mundial de la Conservación UICN, WWF y PNUMA 1981. Construcción de una sociedad sostenible Como principio de una sociedad sostenible, el desarrollo no debe hacerse a expensas de otros seres vivos, ni de las generaciones venideras. La gestión del desarrollo para que no amenace la supervivencia de otras especies ni destruya sus hábitats, es una cuestión ética y al mismo tiempo práctica ya que permite una mejor calidad de vida. Dentro de las medidas que deben ser adoptadas para llegar a la construcción de una sociedad sostenible, se debe reducir al mínimo el agotamiento de los recursos no renovables. Los minerales, el petróleo, el gas y el carbón son efectivamente no renovables. A diferencia de las plantas, los peces o el suelo, no se pueden utilizar de forma sostenible. Sin embargo se puede prolongar su vida, por ejemplo, reciclándolos, 20

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utilizando una menor cantidad de un recurso para fabricar un producto determinado, o adoptando sustitutos renovables cuando sea posible. Otra de las medidas debería ser mantenerse dentro de la capacidad de carga de la Tierra. La delimitación exacta es difícil pero hay límites finitos para la “capacidad de carga” de los ecosistemas de la Tierra. Los límites varían de región a región y las repercusiones dependen del número de personas y de la cantidad de alimentos, agua, energía y materias primas que utilice y malgaste cada una de ellas. Hay que formular políticas encaminadas a lograr un equilibrio entre el número de seres humanos y sus estilos de vida y la capacidad de la naturaleza junto con tecnologías que aumente dicha capacidad a través de un manejo cuidadoso. Finalmente como ya se mencionó, es indispensable modificar las actitudes y prácticas personales (Gudynas, 2004). Futuro energético sostenible A causa de una desigual concentración de combustibles fósiles en la tierra, donde dos tercios de las reservas mundiales de petróleo están localizadas en Oriente Medio y en el Norte de África, se han generado múltiples conflictos y crisis mundiales con el fin de apoderarse de dicho recurso, adicionalmente, su explotación ha traído peligros para la salud de los trabajadores en su extracción (accidentes en minas, explosiones como la del golfo de México), distribución (derrames de buques en el mar) o en la misma combustión, al generar emisiones nocivas a la atmósfera tales como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno que son dañinos al entorno y a la salud. Es por esto que surgió la necesidad de la creación de un futuro energético sostenible, en el cual será necesario emplear tecnologías mejoradas para el aprovechamiento de los combustibles fósiles y nucleares, desarrollar y desplegar fuentes de energía renovable a gran escala y realizar mejoras en la eficiencia de la conversión de la energía, así como en su distribución. En el contexto de la energía, la sostenibilidad ha llegado a significar el aprovechamiento de estas fuentes de energía, de modo que éstas no se vean agotadas sustancialmente por su uso continuado, su utilización no suponga la emisión de sustancias perjudiciales u otros daños al entorno de una forma sustancial y su uso no implique la perpetuación de daños o injusticias sociales. Este concepto de la sostenibilidad constituye, por supuesto, un ideal muy amplio. Pocas fuentes energéticas pueden llegar a 21

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cumplir todas estas condiciones, aún aquellas que quedan considerablemente cerca de las óptimas. En la práctica la sostenibilidad es un concepto más relativo que absoluto, esto no indica que ciertas fuentes de energía sean sostenibles y otras no, sino que, en ciertos contextos, son más sostenibles que en otras (Gil García, 2008).

Lección 5. Economía Ambiental y Economía ecológica Las tendencias actuales en economía se centran en el estudio de la escasez de los recursos como problema, tácitamente, esto implica que el ser humano debe tener deseos y necesidades, los cuales pueden ser ordenados por prioridades, adicionalmente, los medios para lograr estos deseos deben ser escasos y dichos medios deben tener usos alternativos por lo que pueden ser movilizados para diversos fines. En consecuencia, según Robbins (1934) mencionado en (Chavarro & Quintero, s.f.) “la economía es la ciencia que estudia las formas del comportamiento humano resultantes de la relación existente entre las ilimitadas necesidades por satisfacer y los recursos que, siendo limitados tienen usos alternativos”. A menudo se suele percibir la economía y el medio ambiente como dos realidades incompatibles, razón por la cual, el estudio de la economía ambiental parecía tener poco sentido. Sin embargo, la economía y el medio ambiente son elementos mutuamente dependientes. Sin una calidad mínima del entorno no existiría la economía. Las personas y, por tanto, la economía, dependen fundamentalmente de los procesos naturales de sostenimiento de la vida que proveen los ecosistemas. Al mismo tiempo, las condiciones de nuestro entorno y el uso de los recursos naturales dependen del desarrollo económico. Cualquier sociedad debe decidir cómo usar sus recursos de la mejor manera posible. La economía ambiental se centra particularmente en los recursos ambientales, y en cómo utilizarlos para beneficio de las generaciones presentes y futuras. Partimos de la base de que los recursos naturales y ambientales son escasos. La capacidad del medio ambiente para absorber la polución es limitada y por lo tanto, tenemos que usarlos sensatamente (Riera, García, Kristrom, & Brannlund, 2008). 22

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En ese orden de ideas, se ha definido la economía ambiental como la aplicación de los principios económicos al estudio de la gestión de los recursos ambientales (Field, 1996 mencionado en, Chavarro & Quintero, s.f.) o de manera alternativa se puede definir en virtud de su propósito, esto es, como la rama de la economía que se dedica al estudio de cómo y por qué las decisiones de individuos repercuten en el entorno natural y cómo se puede actuar sobre ellos para respetar a los humanos y al ecosistema. Sin embargo, este no es el caso de la economía ecológica la cual no está subordinada ni a la economía ni a la ecología; según uno de sus primeros pensadores, la economía ecológica es una síntesis integradora de ambas, es decir, es transdisciplinaria y holística pues “trata de abarcar las relaciones entre los sistemas ecológicos y económicos en el más amplio sentido sin pretender acotar rígidamente el campo de investigación” su origen se enmarca en la aspiración por un Desarrollo Sostenible Global (Jiménez, 1996, mencionado en Chavarro & Quintero, s.f.). En el Cuadro. 1 presenta la comparación presentada por estos autores, entre los orígenes de ambas disciplinas. Cuadro. 1. Comparación entre Economía Ambiental y Economía Ecológica (Chavarro & Quintero, s.f.)

Economía Ambiental Su razón de ser es normalizar las relaciones entre el sistema producciónconsumo y el ecosistema de manera que el primero pueda seguir usando los bienes y servicios que proporciona el segundo generación tras generación. El instrumental neoclásico son sus herramientas analíticas.

Economía Ecológica Su razón de ser es establecer cuáles son las claves que impiden el logro de la sostenibilidad planetaria incluidos los humanos. El instrumental neoclásico son también sus herramientas analíticas, pero complementadas por el saber de la ecología.

Finalmente, ambas disciplinas requieren de los principios en economía, al compartir un mismo objeto de estudio a partir de un mismo punto de referencia, sin embargo, elaborando cada una sus propias conclusiones.

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CAPÍTULO 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS ENERGÉTICOS Lección 6. Recursos Energéticos Los recursos energéticos, hacen referencia a las fuentes de energía tales como petróleo, gas natural, carbón, energía nuclear, energía eléctrica, energía solar, etc. Estos recursos deben en un principio ser extraídos y transformados hasta que finalmente sean puestos en el mercado para su utilización como energía en sí misma (ej. energía eléctrica), o como combustible /ej. Carbón, petróleo, gas natural y sus derivados) (Gil García, 2008). Uso eficiente de los recursos energéticos Un uso eficiente de los recursos energéticos está condicionado al cumplimiento de las leyes de la termodinámica. En muchos de los casos, su uso tiene como fin la transferencia de energía, a partir de una fuente de calor, como por ejemplo cuando calentamos agua para bañarnos. En este caso, la primera ley de la termodinámica, la cual habla de la ley de la conservación de la energía, expresa que es posible convertir completamente un trabajo en calor; sin embargo, en la práctica es imposible convertir completamente el calor en trabajo sin modificar los alrededores. Por otra parte, la segunda ley de la termodinámica establece cuáles procesos de la naturaleza pueden ocurrir y cuáles no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, sólo ciertos tipos de conversión de energía pueden ocurrir. Por ejemplo, el calor fluye de un cuerpo con mayor temperatura hacia un cuerpo con menor temperatura y no al revés. Esto significa entonces, que tienen una alta probabilidad de ocurrir más en una dirección que en la dirección opuesta. Una de las consecuencias de esta segunda ley de la termodinámica, implica que estos procesos no sean 100% eficientes, es decir que se pierda eficiencia al intercambiar de una forma de energía a otra. La energía se degrada debido a que toma una forma que es menos útil para hacer trabajo. Desafortunadamente, en todos los procesos reales en donde existe una transferencia de calor (uso de combustibles fósiles y energía nuclear para por ejemplo potencia eléctrica), la energía para hacer trabajo disminuye. Es en este punto, donde se debe pensar en seleccionar 24

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el mejor proceso y la mejor tecnología para un máximo aprovechamiento energético (Amorocho Cortés & Oliveros Villamizar, 2002). Una medición de la degradación de la energía o la tendencia al desorden de un sistema aislado es la Entropía. En donde, un estado de desorden perfecto implica que no hay energía disponible para hacer trabajo. Dicho de otra manera, la naturaleza tiende a moverse hacia un estado desordenado y esto afecta la capacidad de un sistema para hacer trabajo, debido a que las diferentes formas de energía se pueden convertir en energía térmica pero la transformación inversa nunca se realiza íntegramente. Finalmente, el objetivo al que se debe apuntar, es buscar una forma de aprovechamiento de los recursos energéticos más eficiente, reduciendo el incremento de la entropía en los procesos utilizados. Adicionalmente, el problema no es únicamente del despilfarro de energía con sus consecuencias económicas, sino también lo es de contaminación térmica. Esto se evidencia por ejemplo, con el agua que calentamos que llega finalmente a los ríos, en algunos casos en el punto de entrada al río, el calor puede ser de varios grados por encima de la temperatura ambiental del agua en ese punto, favoreciendo allí el afloramiento de bacterias y algas y patógenos. Por otra parte en los océanos se presenta una disminución en el oxígeno disuelto al aumentar la temperatura e igualmente se acelera la demanda del mismo debido a una mayor velocidad en las reacciones de descomposición de la materia orgánica (Amorocho Cortés & Oliveros Villamizar, 2002). Impacto ambiental de las actividades energéticas Al hablar de los impactos ambientales de las actividades energéticas, es necesario tener en cuenta el ciclo energético total, debido a que una fuente de energía no sólo afecta a su entorno en el momento de ser usada en su destino final, sino que esta afectación se da a diferentes niveles dentro de todas las etapas del proceso, incluyendo entonces, su extracción, su transformación en combustible, el transporte, su aplicación, y el tratamiento y disposición segura de los residuos generados. Así, en un primer momento las transformaciones del medio físico se limitan exclusivamente a la extracción de materias primas y a la energía y por consiguiente hay una repercusión en el agotamiento de estos recursos. Seguido a esto, las materias primas se transforman en bienes de consumo, por lo que en este nuevo proceso aparecerán otro tipo de consecuencias. 25

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En este ciclo de producción y consumo, caracterizado por un constante aumento del volumen, se registra un progresivo agotamiento tanto de energía no renovable como de recursos naturales, así como un marcado incremento de la contaminación y de la degradación ambiental, y un aumento de los residuos tanto los originados por el proceso de transformación/producción como los originados por el consumo. Si interpretamos el término fuente de energía en relación con el ciclo de producción y consumo, se puede deducir que, los costes de producción tienen lugar preferentemente en los países productores de energías fósiles, cuencas carboníferas y áreas petrolíferas, aunque la mayoría de éstos no son consumidores, sino más bien exportadores de energía. También existe un deterioro ambiental en algunos países exportadores de recursos naturales, susceptibles de una aplicación energética como sucede con la biomasa en extensas áreas intertropicales. De este modo, la producción de energía estaría directamente relacionada con el deterioro ambiental y paisajístico. Los países altamente consumidores de energía están obligados a soportar otro tipo de costes ambientales, en este caso directamente relacionados con los agentes de la contaminación, sobre todo en los procesos de combustión de energías fósiles que tienen lugar en las centrales termoeléctricas, y que provocan un elevado índice de emisión de contaminantes. El crecimiento del consumo energético en los países subdesarrollados se puede interpretar a veces como símbolo de progreso. Sin embargo, esta interpretación no es del todo acertada pues las importaciones tanto de energía como de bienes de equipo son costosas, con lo que se agrava el problema de la deuda externa y de la salida de divisas, sin olvidar que paralelamente se aumentan los deterioros ecológicos (Informe sobre el desarrollo mundial, 1992). (Azcárate Luxan & Mingorance Jiménez, 2007). Lección 7. Flujos de energía El sol es la fuente de energía de la que depende toda la vida en la tierra, no solo por el efecto térmico de su radiación, sino también por el proceso de fotosíntesis, proceso mediante el cual los organismos autótrofos (que fabrican su propio alimento), son capaces de utilizar la energía solar en sus procesos vitales. CO2 + H2O + Luz Solar

Fotosíntesis Respiración

CH2O + O2 26

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En la reacción se observa, que el dióxido de carbono, el agua y la luz solar (energía) se transforman en compuestos orgánicos de elevado contenido energético. Todos los seres vivos heterótrofos viven gracias a la reversibilidad de la reacción, debido a que gracias a la respiración “queman” los hidratos de carbono con el oxígeno para utilizar la energía que se libera para sus procesos vitales. Gracias a un experimento realizado por el ecólogo Howard T. Odum, se logro cuantificar el flujo de energía en la naturaleza, Odum realizó un estudio en el que midió cuántas unidades de energía eran captadas por cada uno de los niveles tróficos en el período de un año. En donde encontró que la región de Silver Springs, Florida (donde realizó su experimento), recibía al año 1.700.000 kilocalorías. De esta cantidad solamente 20.810 Kcal de energía eran captadas por las plantas verdes productoras, mediante el proceso de fotosíntesis por cada metro cuadrado en un año. O sea que menos de un 2% de la energía solar disponible era captada por las plantas. En este periodo, los herbívoros consumieron y utilizaron 3.368 Kcal de las 20.810 Kcal disponibles en el material vegetal en cada metro cuadrado; esto muestra una eficiencia ecológica de 16% (entendiendo eficiencia ecológica como la cantidad de energía que un nivel trófico deja disponible para el próximo nivel en relación con la que este último logra aprovechar), mientras que el 84% restante de la energía se perdía en el ambiente. Por su parte, los carnívoros primarios utilizaron durante el mismo período 383 Kcal de las 3.368 Kcal disponibles en los cuerpos de los herbívoros, o sea una eficiencia ecológica de 11%, y los carnívoros de los otros niveles tróficos mostraron una eficiencia ecológica de apenas 6%. Finalmente, el nivel trófico de los descomponedores fue el que mostró una mayor eficiencia, con un 24% de aprovechamiento de la energía disponible en los cuerpos de los productores, herbívoros y carnívoros (Fournier Origgi, 1993). En términos generales, el experimento evidenció que en el ecosistema las plantas verdes muestran los niveles más bajos de eficiencia ecológica (2%), ya que no pueden moverse mucho para capturar la luz solar y, por lo tanto, grandes cantidades de energía lumínica nunca inciden sobre las hojas o en las células fotosintéticas. En cambio, los herbívoros pueden desplazarse para buscar su alimento, y lo mismo realizan los carnívoros en busca de su presa. En la Figura. 2 se muestra de manera esquemática los caminos que toma la energía y las proporciones en cada uno. 27

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Figura. 2. Flujos de energía en la naturaleza (Purves et al., 1998).

Para esquematizar este proceso en donde la energía decrece al pasar a través de los niveles tróficos inferiores a los superiores, los ecólogos construyeron unos diagramas llamados pirámides de energía como se muestra en la Figura. 3.

Figura. 3. Pirámides de energía. Izquierda: Nivel trófico; Derecha: Flujo de energía (Purves, et al., 1998).

En la Figura. 3 se observa que una pirámide de energía también puede ser representada análogamente, a través de una pirámide de biomasa, la cual muestra la masa de los organismos existentes a diferentes niveles tróficos; mostrando así la cantidad de biomasa que está disponible, en un momento dado en el tiempo para los organismos del siguiente nivel trófico. Las pirámides de energía y biomasa para el mismo ecosistema usualmente 28

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tienen formas similares, pero en algunos casos no es así. Las formas dependen de los organismos dominantes y como ellos localizan sus energías. En la mayoría de ecosistemas terrestres las plantas fotosintéticas dominantes, son grandes y almacenan energía por largos periodos de tiempo, mucha de esta en formas de difícil digestión como la celulosa. Sin embargo, ecosistemas terrestres quizás difieran sorprendentemente en los patrones del flujo de energía, dependiendo de las formas de vida de las plantas dominantes. De tal manera que por ejemplo, en ecosistemas de pradera, debido a que las plantas producen pocos tejidos que son leñosos, es decir de difícil digestión, los animales son capaces de consumir la mayoría de la producción anual de los tejidos vegetales. En contraste, las plantas dominantes en ecosistemas de bosques localizan gran parte de su energía formando tejidos leñosos. La madera, la cual es construida a partir de material de difícil digestión, raramente es comida por otros animales a menos que la planta este enferma y descomponiéndose. Por otro parte, en la mayoría de comunidades acuáticas los organismos fotosintéticos dominantes son bacterias y protistos. Ellos tienen unas tazas tan altas de división celular que una pequeña biomasa de fotosintetizadores puede alimentar una mayor biomasa de herbívoros, los cuales crecen y se reproducen mucho más lentamente. Este patrón puede producir una pirámide invertida de biomasa, incluso cuando la pirámide de energía presente la típica forma piramidal (Purves et al., 1998). Lección 8. Tipos y clasificación de las fuentes de energía Aunque la principal fuente de energía es el sol, existen dos tipos de energía, que pueden provenir de éste, la diferencia radica en su formación a escala temporal. Estos tipos de energía son las energías renovables y las energías no renovables. Energías renovables y no renovables Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables, según su energía se siga produciendo en la actualidad y su consumo sea repuesto, o que ya no se produzca y su consumo acabe por agotar la reserva. A este segundo tipo pertenecen las reservas fósiles: petróleo, carbón y gas natural; en cambio, son renovables la energía solar, la eólica, la hidráulica, la biomasa y la debida a mareas, olas y gradientes térmicos permanentes (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). 29

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Históricamente, las energías renovables han sido usadas en la navegación, al aprovechar la fuerza del viento para mover las embarcaciones; en los molinos de viento, ideados para moler granos, que luego fueron convertidos en molinos hidráulicos con el mismo fin, entre otros ejemplos. Con el vertiginoso desarrollo del último siglo, las sociedades se industrializaron a partir de un consumo intensivo de combustibles fósiles, lo que como consecuencia ha incrementado la contaminación del medio ambiente, dando lugar así, al calentamiento global, la lluvia ácida, la desertización, la contaminación del agua y la alteración de la capa de ozono. Debido a esto, surge la necesidad de retomar el uso de aquellas fuentes renovables que suplieron las necesidades de las primeras civilizaciones en la tierra, entendiendo que a diferencia de nuestros antepasados, actualmente deben emplearse las últimas tecnologías para maximizar la eficiencia de las energías renovables con el fin de suplir la elevada demanda energética actual y así evitar la actual dependencia a los combustibles fósiles, que por otra parte, además de generar los problemas de contaminación mencionados, se están agotando. Energía primaria y energía secundaria La energía se produce en diferentes fuentes y es almacenada en distintas formas. Las fuentes se pueden clasificar en primarias o secundarias. Las energías primarias son energías naturales disponibles en la naturaleza en forma directa (viento, olas, etc.), o indirectas (petróleo, carbón y gas natural), para su uso energético sin necesidad de someterlo a un proceso de transformación. Mientras que las energías secundarias son productos resultantes de las transformaciones de recursos energéticos naturales (primarios) o en determinados casos, a partir de otras fuentes energéticas ya elaboradas,. El único origen posible de toda energía secundaria es un centro de transformación y el único destino posible es un centro de consumo. Conversión de unas formas de energía en otras La energía, aunque permanece constante puede cambiar de forma. La primera y más importante transformación tiene lugar en las plantas verdes, que convierten la energía luminosa del sol en energía química almacenada en biomasa. El hombre al descubrir el fuego, comenzó a transformar esta biomasa en energía térmica, que usó para calentarse y cocinar. La transformación de energía química en mecánica se realiza por el trabajo de hombres y animales. Los molinos de agua fueron las primeras máquinas que transformaron energía potencial del agua en trabajo. Los 30

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molinos de viento, transforman la energía cinética del viento en energía mecánica. El descubrimiento del motor de vapor por Watt en 1765, permitió transformar el calor en trabajo. Otto en 1879, ideó y construyó el primer motor de combustión interna, que utilizó la gasolina como combustible, transformando energía química en mecánica. La transformación de la energía mecánica en eléctrica, está basada en el descubrimiento en 1930, por Faraday y Henry, según la cual al variar el flujo de un campo magnético a través de un circuito conductor se induce en este una fuerza electromotriz que produce una corriente eléctrica. El efecto contrario transforma la energía eléctrica en mecánica, lo cual es utilizado para el funcionamiento del motor eléctrico. Volta en 1800, inventó la batería que transforma la energía química en energía potencial eléctrica; las reacciones químicas que tienen lugar en su interior liberan electrones que se mueven por el circuito unido a la batería, saliendo por un polo negativo y volviendo a ella por el positivo (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007) En la Figura. 4 se muestran algunos ejemplos de las diferentes transformaciones entre las distintas formas de energía:

Figura. 4. Diferentes transformaciones entre las diferentes formas de energía (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007).

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Finalmente, entre las últimas tecnologías, se encuentran las células fotovoltaicas que transforman la energía de los fotones incidentes en corriente eléctrica; los generadores termoeléctricos, que convierten directamente la energía térmica en eléctrica por efecto SeeBeck, ya que al calentar las uniones entre distintos materiales se produce en estas una liberación de electrones; los generadores magnetohidrodinámicos, que generan corriente eléctrica al mover un plasma dentro de un campo magnético; los generadores de fisión, que usan la energía encerrada en el núcleo de elementos pesados para producir electricidad y los de fusión, aún en estado experimental y que tratan de utilizar la enorme energía liberada en la unión de núcleos de hidrógeno (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007) Lección 9. Centros de transformación de energía Los centros de transformación toman las fuentes de energía primarias como insumos, que son transformados en dichos centros y los productos resultantes son las fuentes de energía secundarias. Dentro de estos centros se tienen las refinerías y centrales eléctricas, entre otras. Refinerías La materia prima que entra como fuente primaria de energía a las refinerías es el petróleo, el cual es transformado en estos centros y genera fuentes secundarias de energía con más de mil productos diferentes. En cuanto al petróleo, este hace parte de uno de los tres tipos de combustibles de origen fósil (petróleo, carbón y gas natural). Específicamente el petróleo se formó por la descomposición de ácidos grasos, a temperaturas no superiores a los 200ºC y proviene de la desintegración de la albúmina, diatomeas, grasas y diversos tipos de celulosa de los restos de plantas, siendo el material de origen principalmente sedimento marino o de grandes lagos acumulado a gran profundidad, mas de 500 metros, y sometido a temperaturas elevadas. Estos elementos bajo condiciones anaeróbicas fueron fermentados y la acidez fue neutralizada por acción de la arcilla terrestre u otras sustancias sólidas y se produjo petróleo (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). El petróleo es de fácil extracción y al ser fluido al igual que el gas, estos pueden ser transportados a distancias considerables, a un costo 32

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relativamente bajo por medio de oleoductos, barcos cisterna y otros medios propios de las refinerías. Ambos tipos de combustible están entre las formas más concentradas de energía. Ya en la refinería, el crudo al ser una mezcla compleja de hidrocarburos, presenta distintas propiedades físicas y químicas, las que incluyen diferentes puntos de ebullición. Son estas diferentes propiedades las que hacen posible la separación de las partes constituyentes del crudo por destilación de las diferentes fracciones, en un proceso conocido como fraccionamiento (Figura. 5). A partir del calentamiento del crudo, el vapor caliente asciende y es conducido a otro punto para ser enfriado y condensado posteriormente, repitiéndose muchas veces este proceso hasta alcanzar diferentes temperaturas, separándolo así en diferentes fracciones. Generalmente las fracciones se pueden clasificar en tres grupos principales: ligera, media y pesada. Existen además dos fracciones más a considerar, gases demasiado volátiles para condensarse bajo condiciones normales de temperatura y presión (ej. Propano y Butano), y materiales residuales pesados que permanecen una vez la destilación se ha completado.

Figura. 5. Destilación del petróleo Fuente: www.educarchile.cl

La destilación ligera, abarca productos con puntos de ebullición en el rango de 70-200ºC, es la más importante de las fracciones de petróleo. 33

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Comprende productos tales como la gasolina, combustible de turbinas de aviación y combustibles de calderas domésticas (queroseno). Esta fracción es también utilizada como entrada en la producción de las petroquímicas. El rango de la destilación media viene definido en el rango de temperaturas de ebullición de 200-350ºC los dos productos de petróleo más famosos son el combustible diesel y el gasoil este último usado como petróleo de quema en calderas de calefacción comerciales e industriales. La destilación pesada, es la última fracción volátil definida por puntos de ebullición superiores a los 350ºC. Este producto de destilación es sólido y semisólido a la temperatura ambiente. En términos de volumen el producto más significativo que cae dentro de este rango es el fuel-oil utilizado en las centrales térmicas y las calderas industriales de mayor tamaño. Finalmente los residuales son las porciones de crudo no conseguido por destilación, de donde se obtienen ceras parafinadas y aceites de lubricación de diversos grados. Nada se desperdicia y lo que queda, es usado como aceites pesados, betunes, o coke de petróleo (Gil García, 2008). Como productos de la refinería, una vez se ha llevado a cabo el proceso de transformación en las distintas fracciones se pueden obtener más de mil productos ejemplos (Fournier Origgi, 1993). Carboneras Los diferentes tipos de carbón usados como fuente primaria resultan del crecimiento de las capas de material vegetal, inicialmente protegidas, del descenso atmosférico del agua, y finalmente comprimidas hasta unas 10 veces su espesor original. Durante la vida de la tierra, el carbón se ha formado en medio ácido y saturado de agua, a partir principalmente de materia vegetal, dando lugar primeramente a turba, que después se transforma en carbón. Este es el combustible fósil más abundante y ampliamente distribuido sobre la tierra y se caracteriza fundamentalmente por su contenido de azufre. Generalmente se divide este recurso en dos categorías principales, en donde, en un extremo estaría el carbón duro o negro o antracita y en el otro extremo estaría el carbón marrón o lignito. De hecho, los tipos diferentes o rangos de carbón, desde el carbón marrón y el lignito en un extremo, hasta la antracita en el otro pueden ser considerados como miembros de una secuencia que comienza con la madera y la turba como se muestra en la figura (Gil García, 2008). En la Figura. 6 se observa que los compuestos que constituyen al carbón son principalmente: hidrógeno y oxígeno, ambos característicos de los 34

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materiales vivos, y en este sentido el carbón está más cercano a sus orígenes que los hidrocarburos de petróleo y gas.

Figura. 6. Análisis aproximado del carbón (MME, 2003).

El carbón, a diferencia del petróleo y el gas natural, podría ser considerado como un combustible innoble, o menos noble, es de hecho una fuente de energía poco atractiva, menos conveniente para el transporte, almacenaje y utilización, produce casi el doble de dióxido de carbono para proporcionar el mismo calor útil y sus anillos de seis átomos de carbono juegan un importante papel en su estructura, formando disposiciones en capas que constan, no solamente de hidrógeno, sino de cantidades significativas de oxígeno y nitrógeno. La estructura incluye también azufre y trazas de otros elementos no deseables, el carbón siempre contiene, además, algún material inerte sin valor combustible en absoluto, por lo que terminará formando cenizas al final de la combustión. Finalmente todo carbón posee algo de humedad dentro de su estructura. El proceso de combustión consta de una reacción química entre el oxígeno, normalmente obtenido de la atmósfera, y los elementos constituyentes del combustible carbono e hidrógeno. La reacción libera calor, reacción exotérmica. En Colombia, la cadena del carbón puede ser entendida como se muestra en la Figura. 7, se observa que la cadena se inicia con la etapa de exploración. La calidad de los carbones está referida a las propiedades físicas y químicas, que son las que finalmente determinarán el uso final del material. 1) Humedad: se presenta como humedad total, inherente o de equilibrio, superficial, agua de hidratación o agua de descomposición. 2) Cenizas: Residuo no combustible de origen orgánico e inorgánico. 3) 35

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Materiales volátiles: su contenido determina los rendimientos del coque y sus productos y es criterio de selección del carbón para gasificación y licuefacción. 4) Carbono Fijo (CF): es una medida de material combustible sólido y permite gasificar los carbones y definir los procesos de combustión y carbonización. 5) Azufre total (St): Parámetro en la definición de gases tóxicos de los procesos de gasificación y licuefacción. 6) Poder Calorífico (PC): representa la combustión del carbono e hidrógeno y del azufre.

Figura. 7. Cadena del carbón colombiano (MME, 2003).

Después de la etapa de explotación con resultados económicamente factibles, se da comienzo a la etapa de explotación, que a su vez se subdivide en: desarrollo – montaje (vías de acceso, obras de infraestructura, servicios a la mina), preparación (delimitación de áreas dentro del yacimiento, bancos, niveles, subniveles, tambores, entre otros) y finaliza con el arranque, extracción o producción en mina, por diferentes métodos y sistemas de explotación, según las condiciones del yacimiento carbonífero. Una vez se obtiene el carbón, este es separado en los diferentes carbones con cualidades diferentes, por lo general se hace dentro de la mina. Al ser 36

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separado, se procede a la trituración y quebrantamiento, para reducir las dimensiones de los fragmentos, útil para su transporte o para cumplir con requisitos exigidos en el mercado. La trituración es seguida por el tamizado y el Lavado, en donde este último disminución del porcentaje de cenizas e impurezas para minimizar los impactos ambientales asociados con la combustión del carbón. El proceso puede ser en húmedo, según tamaño y forma, o en seco, según las diferencias de densidad y fricción. Por último el carbón es secado. Una vez se ha seleccionado y limpiado, se procede a su transformación, lo cual implica un conjunto de operaciones fisicoquímicas o metalúrgicas utilizadas para obtener un producto comercial no identificable con el material en su estado natural, tal como la destilación de carbón para producir coque, gas, amoníaco y brea entre otros. Finalmente el carbón es transportado desde la mina a su destino de uso final (MME, 2003).

Lección 10. Centros de transformación, Centrales térmicas La materia prima clásica que entra como fuente primaria de energía a las centrales térmicas puede ser: carbón, coque, antracita, fuelóleo, gas y mixtas, más específicamente se va a tratar en este apartado el denominado carbón térmico; la diferencia en el proceso es el tratamiento previo del combustible. Finalmente, en el centro se transformará la energía con turbinas de gas, ciclos combinados y cogeneración (Ibañez Giner, 2010) Una gran central térmica puede producir suficiente cantidad de cenizas como para cubrir 4.000m2 de tierras hasta una altura de un edificio de 6 plantas, mientras que los humos pueden llevar varias toneladas diarias de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Si no se cuida esto adecuadamente, las cenizas podrán contaminar las aguas y terrenos circundantes con sustancias tales como ácido sulfúrico y arsénico, y los humos pueden dañar lagos y árboles que se encuentren a cientos de kilómetros. Su extracción provoca la muerte y las condiciones de vidas precarias de cientos de mineros. Esa es la razón por la que el consumo de carbón sube menos lentamente que el consumo de energía. 37

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Finalmente los productos que se obtienen del proceso de transformación del carbón de las centrales térmicas es la generación de electricidad, como se muestra a continuación (Ibañez Giner, 2010):

Figura. 8. Conversión termoeléctrica (Ibañez Giner, 2010)

Coquerías El segundo usuario de carbón en importancia es la siderurgia, que consumió cerca de la quinta parte del consumo mundial en 2000. El coque juega un papel esencial en esta industria, en donde, cada tonelada de acero producido requiere entre 600-800 kg de carbón de coque. Cerca de las dos terceras partes del acero fabricado en el mundo se produce de esta forma, el resto corresponde a aceros especiales que se fabrican en horno eléctrico donde la energía es la electricidad, que como ya se ha indicado en varias ocasiones no es una energía primaria (Fournier Origgi, 1993). El coque es un producto o residuo obtenido de la destilación de algunos carbones, es la parte que queda una vez ha escapado la materia volátil del resto del Carbono Fijo (CF), es un sólido de color gris negruzco, poroso y poco denso, que arde sin llama y tiene gran poder calorífico. Contiene, en su mayor parte, carbono (92%) y el resto ceniza (8%) y se emplea principalmente como reductor en la industria siderúrgica para la fabricación de acero (Ministerio de Minas y Energía, 2003) Una vez el combustible es quemado, cualquier material inerte permanece como cenizas. Un alto contenido en cenizas resulta evidentemente indeseable y los mejores carbones tienen menos de un 10% de cenizas. Sin embargo, los carbones de hasta un 15% son bastante comunes, en algunos países se toleran contenidos de hasta un 30%, si la prioridad es usar carbón nacional en lugar de importado. 38

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Termoeléctricas, gas natural Aunque el gas natural se presenta con frecuencia asociado a los depósitos de petróleo, también es frecuente encontrar yacimientos en ausencia de petróleo. Este gas no asociado se cree tiene sus orígenes en agua dulce más que en las plantas marinas. De los combustibles fósiles, este es el más limpio, en donde, los únicos productos de su descomposición son el CO2 y el agua, además de que la cantidad de CO2 (causante del efecto invernadero) producido por unidad de calor generado es menor que en el caso del carbón y el petróleo, razón por la cual se considera que puede ser usado como combustible de transición hacia energías renovables. El principal peligro que puede ocurrir de la combustión del gas natural ocurre cuando el quemado es insuficiente por suministro insuficiente de oxígeno, produciéndose entonces el monóxido de carbono, gas este sí altamente venenoso (Gil García, 2008). El gas natural también se puede obtener de las reservas no convencionales, cuando se encuentra solidificado en las rocas a mayor profundidad. Para ello, hace falta fracturar la roca mediante un proceso conocido como fractura hidráulica o “fracking”. Este proceso conlleva una serie de impactos ambientales, tales como, impactos sobre el agua, la contaminación atmosférica, la emisión de gases de efecto invernadero, la contaminación acústica, paisajística y por último, las emisiones fugitivas elevadas de metano en el proceso de extracción (García, 2011). En Colombia, Infortunadamente el incremento en la oferta de gas no creció al ritmo de la ampliación de la oferta de energía eléctrica, la cual se desarrolló sin obedecer a parámetros de eficiencia económica. Como consecuencia, el país degeneró en una estructura de consumo de energía atípica con respecto a patrones internacionales, presentándose en el sector residencial una alta participación de energía para cocción de alimentos y calentamiento de agua, soportado por un enorme desarrollo hidroeléctrico. Específicamente en el sector termoeléctrico, Colombia, por ser de base de generación hidroeléctrica, el consumo de gas en el subsector termoeléctrico presenta las mayores variaciones a lo largo del año. En los períodos de altas lluvias, la generación hidráulica tiene un costo marginal tan bajo que la energía producida tiene prioridad en el despacho. Pero la inexistencia de embalses multianuales de gran capacidad crea una situación de déficit energético en épocas de verano prolongado, lo que 39

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obliga al despacho de las termoeléctricas (Amorocho Cortés & Oliveros Villamizar, 2002). Centrales hidroeléctricas El agua almacena energía según las características de su flujo y su posición dentro del campo de la gravedad. Represando el agua, se la obliga a elevar su cota dentro del campo gravitatorio y con ello aumentar su energía potencial, que podrá ser usada mediante una salida controlada. De esa forma, primero se transforma en energía cinética y posteriormente en energía mecánica y eléctrica. Esta energía se origina del sol, al ser este quien evapora el agua y una vez forma las nubes, la transporta mediante al viento a posiciones elevadas en las montañas para que caiga como precipitación (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). Según el tipo de central hidroeléctrica que se use, esta va a tener diferentes impactos en el ambiente, de tal forma que Centrales de Agua Fluyente, impactarán los ríos y las laderas; Centrales de Regulación, generarán un empobrecimiento de las comunidades de organismos; las Centrales de Acumulación, generarán estratificación térmica, turbinación/ciclos térmicos; Alteraciones de caudales en ríos, impactarán la fauna y modificarán las laderas. Por otra parte, los embalses afectarán la calidad de agua al generar eutrofización (enriquecimiento de nutrientes en el agua, especialmente nitrógeno y fósforo, lo que aumentará las poblaciones de algas en la superficie, reduciendo el O2 en aguas profundas); sedimentación de la carga sólida transportada por el flujo. Aumento de erosión y disminución de limos en las riberas; estratificación térmica; agotamiento del O2, variando las condiciones físico-químicas del agua (Ibañez Giner, 2010). Destilerías y tratamiento de biomasa Las plantas mediante la clorofílica, utilizan la energía solar y sintetizan materia orgánica a partir de CO2 atmosférico, agua y sustancias minerales del suelo. Parte de esta materia orgánica vegetal es ingerida por los animales herbívoros, que la transforman en la energía química y másica de su cuerpo. Concretamente la biomasa hace referencia a la cantidad de materia orgánica presente en un organismo, en un momento dado la cual almacena energía que podrá ser utilizada de diferentes formas y mediante distintos procesos: principalmente combustión para calentamiento directo o para sistemas de calefacción por aire o por agua, y destilación para la 40

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producción de biocombustibles, como etanol, metanol y metano. También los residuos orgánicos de las ciudades están siendo usados como combustibles en plantas de generación de electricidad mediante turbinas de gas, de forma similar a las que queman carbón o gas natural. La biomasa se expresa por lo general en gramos de peso seco por metro cuadrado o en kilogramos por hectárea. (Fournier Origgi, 1993) Los desechos animales se pueden utilizar en la producción de biogás, mediante el empleo de biodigestores. El proceso consiste en llevar los desechos o excrementos (energía primaria) a condiciones anaeróbicas, o sea sin oxígeno, en tanques donde se lleva a cabo un proceso complejo de digestión (transformación) en que los microorganismos degradan los almidones, la celulosa y las proteínas a otros compuestos orgánicos, en especial ácido acético y propiónico (Energía secundaria). Posteriormente, las bacterias metanogénicas producen metano, un gas que se puede emplear para calefacción, cocimiento de alimentos, locomoción, etc. (Fournier Origgi, 1993). Una fuente de biomasa clásica es la madera, la cual almacena gran parte de la energía captada por la planta, de tal manera que al ser quemada, libera esa energía a la atmósfera en forma de calor y devuelve el CO2 que usó en su síntesis. Otras fuentes de biomasa pueden ser: poda de montes, residuos urbanos e industriales, y cultivos energéticos. Uno de los inconvenientes de tomar biomasa de los montes es su dispersión, de tal forma que el recolectarla puede subir el costo del producto; sin embargo en contraposición, un beneficio podría ser la disminución del riesgo de incendios forestales; además, al utilizar los residuos urbanos e industriales se contribuye a reducir el costo asociado a la eliminación de dichos residuos; y en cuanto a los cultivos energéticos, evitan la erosión y la escorrentía, posibilitando el uso de tierras marginales como sumideros de CO2, además de generarle ingresos secundarios al campesino. A todos estos beneficios hay que sumarles la contaminación que se evita al disminuir el uso de combustibles fósiles. Otros centros de transformación Aunque se enfatizó en las dos últimas lecciones en los centros de transformación que tenían como fuente primaria combustibles fósiles, existen otros centros de transformación que presentan como fuente de energía primaria recursos renovables, que serán discutidos en detalle en el 41

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capítulo 7, que las presenta como propuestas de solución a nivel energético.

CAPÍTULO 3. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL Lección 11. Cambio Climático Hoy en día producimos y usamos la energía de manera no sostenible. Nuestras principales fuentes de combustibles fósiles: petróleo, carbón y gas natural, son recursos naturales finitos, y se están agotando. Aún cuando los suministros de combustibles fósiles fueran infinitos, existe otra razón de peso para realizar una transición urgente hacia las energías renovables: el cambio climático. Entre los efectos que este genera, se encuentran: la escasez de agua, las malas cosechas, las enfermedades tropicales, las inundaciones, sequías y los eventos meteorológicos extremos, que ponen en peligro el frágil equilibrio de los ecosistemas, tales como bosques y arrecifes de coral entre otros, lo que a su vez generará también enormes pérdidas económicas para sus naciones. La OMS estima que el cambio climático está ocasionando ya más de 150.000 muertes al año. Estas afirmaciones quedan reflejadas en las conclusiones del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), una institución de la ONU formada por más de 1000 científicos que ofrecen asesoramiento a políticos. Según un análisis de la WWF, Ecofys y OMA presentado en el 2011, los autores determinaron que el sector energético es la clave para detener el cambio climático y los impactos que este genera. Este análisis se basa en que los riesgos de esta industria no solo se limitan a la generación de productos de la combustión indeseables, sino que, adicionalmente un accidente en su proceso de extracción o transformación puede generar una amenaza sin precedentes como la provocada en el Golfo de México por BP, o la de la planta nuclear de Fukushima. Adicionalmente, los costos de la adaptación al cambio climático serán enormes, un informe reciente indica que “para el año 2030 el mundo 42

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deberá gastar más de 200 mil millones de euros al año en medidas tales como la construcción de defensas contra inundaciones para inmuebles, el transporte de agua para la agricultura y la reconstrucción de infraestructura afectada por el cambio climático” (Parry, (2009) mencionado en WWF, Ecofys y OMA (2011)). Dentro de los efectos probables de un calentamiento de pequeño a moderado, se encuentra la subida del nivel del mar debida al deshielo de los glaciares, la expansión térmica de los océanos como consecuencia de una subida en las temperaturas; liberaciones masivas de gases efecto invernadero debido a la desaparición de sumideros como bosques y el permafrost; aumento en las sequías e inundaciones; desbordamiento de ríos; se verán amenazados sistemas naturales como glaciares, arrecifes de coral, manglares, ecosistemas alpinos, bosques boreales y tropicales, entre otros; extinción de especies y pérdida de biodiversidad. Sin embargo, un calentamiento fuerte produciría efectos a mayor escala, tales como: el debilitamiento irreversible de la capa de hielo de Groenlandia, cuyas consecuencias serán la subida de hasta siete metros del nivel del mar durante muchos siglos; una ralentización, un desplazamiento o la desaparición de la Corriente del Golfo Atlántico tendrán unos efectos dramáticos en Europa y afectarán al entero sistema de circulación oceánica; las liberaciones de metano como consecuencia del deshielo del permafrost y desde los océanos provocarán un aumento del gas en la atmósfera y, consiguientemente, del calentamiento global (Oxfam, 2007). Protocolo de Kioto En respuesta al cambio climático, los 165 países firmantes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático de 1992, firmaron el Protocolo de Kyoto 1997. El Protocolo de Kyoto entró en vigor a principios de 2005 en donde sólo dos de los países industrializados más importantes, Estados Unidos y Australia, han quedado fuera al no ratificarlo. La arquitectura del Protocolo de Kyoto se basa fundamentalmente en medidas de reducción de emisiones de obligado cumplimiento. Para lograr estos objetivos se ha convertido el carbono en un producto que puede ser comerciado para, con ello, estimular las reducciones de emisiones más eficientes desde el punto de vista económico y potenciar, a su vez, las inversiones necesarias en tecnologías limpias por parte del sector privado (Greenpeace, 2010). 43

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Para evitar que la temperatura media global no supere un aumento de dos grados centígrados, límite a partir del cual los impactos serían catastróficos, el Protocolo de Kioto, ha obligado a los países ratificantes a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, en el periodo entre 2008 y 2012, en un 5,2% de media anual, en relación con el nivel base de 1990. Los países firmantes de Kioto están negociando actualmente la segunda fase del acuerdo, que cubre el período de 2013 a 2017. Durante este tiempo los países industrializados necesitan reducir un 18% sus emisiones de CO2 en relación con el nivel que existía en 1990, y hasta 30% entre 2018 y 2022. Efecto Invernadero El efecto invernadero es el balance de energía tierra/atmósfera modificado por la radiación terrestre o radiación térmica infrarroja, este es un proceso natural y necesario que permitió la vida en la tierra, al subir la temperatura global promedio de la tierra de -18ºC a 15ºC. Sin embargo, debido a la acción antrópica, la emisión de gases de efecto invernadero, vapor de agua, CO2, NOx, metano, ozono y CFCs han aumentado su concentración en la atmósfera, modificando así el balance energético del sistema tierra/atmósfera contribuyendo de tal manera al cambio climático planetario (Azcárate/Mingorance, 1997 mencionado en Ruso, 2009). El principal gas invernadero, el vapor de agua, está presente en la atmósfera sin posibilidad de aumentar su concentración. Por el contrario, el CO2, que es uno de los gases de mayor presencia, si puede aumentar sus concentraciones debido a la acción humana. Aunque éste no es un contaminante en sí mismo, es un gas que permite el paso de los rayos solares y absorbe la radiación infrarroja en formas de calor procedente de la superficie, enviando parte de ese calor de nuevo hacia la superficie y evitando que se difunda por la atmósfera. El CO2 es un gran absorbente de la radiación infrarroja emitida desde la Tierra y, por tanto, retiene el calor en las proximidades de la superficie. Las mayores o menores concentraciones de CO2 indicarán un mayor o menor grado de calentamiento. En la Figura. 9 se observa que el sol emite radiación de distintas formas: visible, infrarroja y ultravioleta; esta radiación llega a la tierra de distintas formas y de distintas longitudes de onda, donde la radiación UV es absorbida por el ozono pero la infrarroja traspasa la atmósfera con facilidad. Esta radiación infrarroja es absorbida por la tierra y a su vez la 44

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tierra emite radiación también, pero no toda la radiación emitida por la tierra es liberada, ya que los gases de invernadero atrapan gran parte de dicha radiación haciendo que se queden en nuestra atmósfera y posteriormente aumentando la temperatura y calentándola.

Figura. 9. Efecto invernadero Fuente: http://www.rmm.cl/

El término “sumidero” según la Convención Marco de las Naciones Unidas Sobre el Cambio Climático (CMNUCC), se define como cualquier proceso, actividad o mecanismo que absorbe o remueve un Gas Efecto Invernadero (GEI) un aerosol o un precursor de un GEI de la atmósfera. En el caso específico del carbono, este es absorbido por las plantas y otros organismos fotosintéticos, y fijado en la biomasa como resultado del proceso de la fotosíntesis. Aunque una parte es respirada, otra queda retenida en la biomasa y se conoce como carbono fijado. En este contexto la permanencia o periodo de tiempo en el que el C está absorbido en la biomasa fuera de la atmósfera es un aspecto crítico y controversial. La permanencia depende de varios factores tales como la respiración, los raleos, los incendios y plagas, el aprovechamiento maderable, la deforestación y el cambio de uso de la tierra, que regulan la pérdida de C acumulado (Ruso, 2009).

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Lección 12. Capa de ozono Uno de los problemas actuales en relación al cambio climático es la disminución de la capa de ozono situada entre los 10 y 15 km de altura sobre la superficie terrestre, que actúa como capa protectora de los rayos UV. El ozono (O3) es un gas formado por tres átomos de oxígeno, que se concentra en la estratósfera formando una capa de 4 mm de espesor, a condiciones normales de presión y temperatura -0ºC y 760 mmhg alcanzaría La pequeña concentración de O3 está sujeta a procesos de destrucción y recuperación a través de un equilibrio fotoquímico, como se muestra en la Figura. 10.

Figura. 10. . Producción y destrucción de ozono, modificado de

(Díaz Granados, 2009)

Este equilibrio es fundamental mantenerlo ya que el aumento o la disminución de la concentración provocan graves alteraciones en la biosfera. Sin embargo, la existencia de una capa de ozono excesivamente densa impediría que la radiación ultravioleta llegase a la superficie terrestre provocando la aparición del raquitismo en los seres vivos por la ausencia de vitamina D. Por el contrario, la desaparición de esta capa no filtraría la radiación ultravioleta dando origen a enfermedades cutáneas y oculares (Azcárate Luxan & Mingorance Jiménez, 2007) Hay una serie de elementos que perjudican y destruyen la capa de ozono. Entre estos los más dañinos son los carburos clorofluorados, los denominados clorofluocarbonos (CFC) (Figura. 11).

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Figura. 11. Destrucción de la capa de ozono (Díaz Granados, 2009).

Lluvia acida En la atmósfera se desencadena una serie de reacciones químicas producidas por la emisión de los óxidos de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx) al mezclarse con la humedad del aire y, con el efecto de la luz solar, se transforman en ácidos sulfúrico y nítrico (70% y 30% respectivamente), que posteriormente se precipitan sobre la superficie, acidificando los suelos y las aguas. Los combustibles fósiles, principalmente el carbón, emiten a la atmósfera estas sustancias contaminantes causantes de las lluvias ácidas. El azufre que puede estar presente en el petróleo, disuelto en forma libre, como sulfuro de hidrógeno o como compuestos orgánicos tales como tiofenos, ácidos sulfónicos, mercaptanos, alquil sulfatos y alquil sulfuros, es también causante de este fenómeno (Amorocho Cortés & Oliveros Villamizar, 2002). El agua de la atmósfera naturalmente registra un pH de 5 a 5,5 por lo que es considerada ácida, ya que contiene ácido carbónico que viene de la disolución del dióxido de carbono. La “lluvia ácida” se vuelve ácida debido al descenso del pH, a niveles de 4 a 4,2, esto debido a la combinación de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx), se oxidan hasta sulfatos (SO4=) y nitratos (NO3-), que combinados con el vapor de agua retornan al suelo como ácido sulfúrico (H2SO4) y ácido nitroso (HNO3) en forma de lluvia ácida, llovizna, rocío, niebla o granizo. Un esquema de estos procesos es mostrado a continuación: 47

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Figura. 12. Lluvia ácida Fuente: http://www.rmm.cl/

Ya en la Conferencia Mundial sobre Acidificación del Medio (1982) se evaluó en unos cien millones de toneladas anuales la emisión de azufre a la atmósfera producida por la combustión de carbones. Para lograr una disminución en la producción de lluvia ácida, es necesario tomar medidas de tipo político y económico, al gravar las emisiones y generar normas, además de negociar permisos de contaminación. Adicionalmente, es necesaria la instalación de controles, los impuestos al carbón con alto contenido de azufre y a la generación y consumo de electricidad.

Lección 13. Desertificación De acuerdo con la conferencia de las Naciones Unidas sobre la Desertificación realizada en el año 1997, se trata de “la reducción o destrucción del potencial biológico del terreno que puede crear condiciones análogas a un desierto natural”. Sin embargo existen múltiples interpretaciones que varían según la región, encontrando así definiciones 48

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tales como: degradación de tierras de pastoreo, destrucción de cubierta vegetativa, erosión de vientos y traslado de dunas de arena, conversión de tierras productivas en terreno “árido”, y degradación de la vegetación y de los suelos. Mabbutt (1997), mencionado en (GIGEA, SF.) se refiere a la extensión de condiciones de desierto más allá de los linderos del desierto mismo y la intensificación de condiciones del desierto dentro de la demarcación del desierto. Así se siente que la desertificación es un proceso de degradación de recursos. Dentro de los principales factores que influyen en el proceso de desertificación se encuentran: la precipitación y ocurrencia de sequías; la evapotranspiración potencial; los vientos, al intensificar la desertificación transportando y depositando partículas, además de aumentar las tasas de evaporación; la textura de los suelos, en donde suelos arenosos requieren mayor irrigación que suelos con texturas finas; forma del terreno, siendo de importancia el grado de pendiente al influir en la velocidad y la cantidad de la corriente en superficie y la profundidad de la capa freática; usos de la tierra, por ejemplo sobrepastoreo, agricultura intensiva, recolección de leña y producción de carbón de palo, transporte motorizado, minería, construcción de caminos, entre otros; y finalmente manejo de la tierra, en donde se estima que las prácticas de administración de la tierra pueden ser positivas o negativas, sin embargo, la administración o manejo de la tierra involucra más que la tierra misma y se deben considerar otros atributos físicos, bióticos, sociales, económicos y culturales. En la Figura. 13 se muestran las posibles causas de la desertificación.

Figura. 13. Posibles causas de la desertificación (Greenpeace, 2007).

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A nivel mundial, el PNUMA calcula que la desertificación cuesta al mundo 42.000 millones de dólares al año. El costo humano se traduce en la subsistencia de más de 1.000 millones de personas (una quinta parte de la población mundial) que ahora están en peligro. Uno de estos peligros está principalmente en la producción de alimentos. Si no se detiene o revierte la desertificación, la producción de alimentos en muchas áreas afectadas disminuirá, lo que puede causar mal nutrición y en última instancia hambrunas especialmente en zonas de pobreza. Entre las consecuencias se tiene que, la desertificación disminuye la resistencia de las tierras ante la variabilidad climática natural. El suelo se vuelve menos productivo. Los vientos y la lluvia pueden llevarse la capa superficial expuesta y erosionada de las tierras, lo que puede ocasionar inundaciones en poblaciones aguas abajo, aumentar la sedimentación en ríos y lagos y la deposición de lodos en pantanos y vías de navegación. La estructura física y composición bioquímica del suelo puede empeorar, formándose hondonadas y grietas, en tanto que el viento y el agua pueden eliminar nutrientes vitales. Si el nivel freático sube, el suelo puede anegarse y la salinidad aumentar. Cuando el ganado pisotea y compacta el suelo, éste puede perder su capacidad para el cultivo de plantas y la conservación de la humedad, lo que aumentará la evaporación y la escorrentía superficial (Greenpeace, 2007). La pérdida del manto vegetal es a la vez una consecuencia y una causa de la degradación de la tierra. Un suelo, suelto puede marchitar las plantas con ráfagas de polvo, puede enterrarlas o dejar sus raíces peligrosamente expuestas. Cuando los pastizales se explotan excesivamente con demasiados animales o con tipos inapropiados, pueden desaparecer especies de plantas comestibles, lo que permitirá la invasión de plantas no comestibles. La desertificación conlleva enormes costos sociales al ser fundamentalmente un problema de desvinculación entre los recursos naturales y el sistema socio-económico que los explota, es decir, es un problema de desarrollo sostenible. Además esta socialmente vinculada con desplazamientos civiles y conflictos de tierras (GIGEA, s.f.). Para combatir la desertificación es necesario realizar múltiples cambios, entre los cuales se deben considerar, cambios en la política hidráulica, cumplir con el Protocolo de Kioto apoyados en energías limpias, cambios en la política forestal, con medidas de reforestación y de control del suelo, 50

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cambios en la política agrícola, en donde prime la agricultura ecológica y el uso de variedades locales adaptadas al clima en detrimento de monocultivos intensivos, detener la deforestación, controlar el uso del agua, gestionar adecuadamente los residuos, aprovechandolos energéticamente, no confiarse en los sumideros de CO2 como medios para reducir el CO2, debido a que estas capturas pueden ser fácilmente devueltas a la atmósfera a causa de incendios y descomposición antural, entre otras (Greenpeace, 2007). Lección 14. Extinción de especies, pérdida de la biodiversidad La primera vez que se usó el término de “biodiversidad” fue en el Foro Nacional de Biodiversidad en Septiembre de 1986 (Washington). En un principio el término fue relacionado a “diversidad biológica”, pero hoy día se habla de biodiversidad a tres niveles: la diversidad de especies, la diversidad genética y la diversidad de ecosistemas. La biodiversidad es también definida como “ la variabilidad de organismos vivos de cualquiier fuente, incluios entre otras cosas, los ecosistemas terestres y marinos y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte, comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y de los ecosistemas”. En consecuencia, la biodiversidad es la vida misma, pero además respalda toda la vida existente en el planeta, y sus funciones son las encargadas de mantener los equilibrios químicos que proporcionan alimentos, agua y materiales a las sociedades humanas. De todos los problemas ambientales mencionados en este capítulo, la pérdida de biodiversidad es el único probablemente irreversible. Actualmente 16.306 de las 41.415 especies son consideradas en peligro de extinción; corriendo peligro entre el 12% y el 52% de las especies conocidas dentro de cada uno de los principales grupos de especies. Además de presentar actualmente tasas de extinción 1000 veces mas altas que las de los fósiles registrados. Esto genera una amenaza para los sistemas de apoyo de la vida que sirven de sustento a las sociedades y economías. Además la pérdida y degradación de los ecosistemas acelera aún más la pérdida de especies, reduciendo la prestación de sus servicios a las sociedades, afectando principalmente a los pobres quienes son los que más dependen de la biodiversidad para su sustento (Inzunza, 2009). El cambio climático ha sido uno de los causantes de esta pérdida de biodiversidad, en parte debido al cambio en el uso y la cobertura vegetal; la contaminación y degradación de los suelos y aguas, incluyendo la desertificación, la contaminación del aire, el desvío de las aguas hacia 51

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ecositemas intensamente gestionados y sistemas urbanos, la fragmentación del hábitat, la explotación selectiva de especies, la intoducción de especies no endémicas, el agotamiento del ozono atmosférico y el efecto invernadero. Todo esto ha hecho que aumente la temperatura en la superficie, afectando la producción de plantas y animales, su distribución geográfica, el tamaño de sus poblaciones, la frecuencia de plagas, brotes y enfermedades, además de generar una alteración en los patrones de migración de las especies. Entre las consecuencias, se piensa que los hábitat de muchas especies se desplazarán hacia los polos o hacia altitudes mayores respecto a sus emplazamientos actuales; migrando a diferentes velocidades a través de paisajes naturales fragmentados. Muchos de los ecosistemas actualmente dominados por especies de larga vida (tales como árboles longevos) van a tardar mucho antes de que manifiesten los efectos de estos ecosistemas actuales, ya que es improvable que las especies que componen dichos ecosistemas cambien de emplazamiento todos a la vez. El impacto de la elevación del mar sobre los ecosistemas costeros (como por ejemplo, los manglares y humedales costeros, y los pastos marinos) variará en diferentes regiones según la erosión causada por los océanos y los procesos de encenegamiento que ocurren en la tierra. Las especies con rangos climáticos limitados y/o pequeñas poblaciones son normalmente las más vulnerables a la extinción. En contraste con esto, las especies con gamas amplias, con mecanismo de dispersión de largo alcance y grandes poblacioens tienen un riesgo de extinción menor. En algunas regiones podría darse un aumento de biodiversidad local (normalmente como consecuenica de la introducción de espcies= epero las consecuencias a largo plazo son difíciles de predecir. Los cambios en biodiversidad a escala de ecosistemas y paisajes naturales, como respuesta al cambio climático y otras presiones (tales como la deforestación y los cambios en incendios forestales), podrían afectar aún más el clima mundial y regional, mediante los cambios en la absorción y emisión de gases de efecto invernadero y cambios en el albedo y la evapotranspiración. De forma parecida, los cambios estructurales en las comunidades biológicas en las capas superiores de los océanos, podrían alterar la absorción de CO2 por el océano o la emisión de precursores para los núcleos de condensación de nubes, causando unas reacciones o positivas o negativas en el cambio climático (Inzunza, 2009).

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Entre los mecanismos de conservación de las especies, se tiene el uso de especies emblema y la creación de áreas protegidas. En el primer caso, no es posible hablar de conservación de biodiversidad a nivel de conservación de una especie o grupos de especies particulares, debido a que es insostenible mantenerlas en hábitats artificiales como zoológicos de manera independiente a su ecosistema. Siempre que se habla de conservación es necesario hacerlo desde un punto de vista ecosistémico, No es a las especies emblema a quienes protegemos directamente (ej. Cuando se pide recursos para proteger al delfín rosado del Amazonas), sino a sus ecosistemas, en este ejemplo en particular, el río Amazonas, para que este sea quien las proteja de manera autónoma y narural. De tal suerte que las especies emblema deben ser útiles en campañas publicitarias para sensibilizar al púbilico y obtener recursos económicos, pero la estrategia real de protección de biodiversidad, es a nivel ecosistémico. Otra estrategia de protección a la biodiversidad, es el uso de zonas protegidas como parques naturales, estas zonas deben entre otras cosas: a) disponer de ingresos, incluido financiamiento externo, previsibles y suficientes para respaldar los costos de ordenación de la zona protegida; b) incluir cobertura de muestras representativas de ecosistemas que son viables desde una perspectiva ecológica y c) tener la capacidad individual, institucional y sistémica adecuada para gestionar las zonas protegidas.

Lección 15. Desechos radiactivos Antes de mencionar sus efectos ambientales, vamos a mirar de qué trata el proceso de generación de energía a partir de fuentes nucleares. El punto de partida se encuentra en la minería del uranio, proceso que produce enormes cantidades de desechos, incluyendo partículas radiactivas que pueden contaminar aguas superficiales y alimentos. Además de provocar en algunos casos incluso cáncer de pulmón a los mineros quienes lo extraen. El uranio natural contiene sólo 0,5% de uranio 235 fisionable. Para poder emplear el material en un reactor nuclear, la cantidad debe enriquecerse hasta el 3 o el 5%. El 80% del volumen total 53

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termina como producto de desecho. El enriquecimiento genera entonces enormes cantidades de “uranio empobrecido”, residuo radiactivo de larga duración que se utiliza en la construcción de armas o como blindaje de tanques. El material enriquecido se convierte en dióxido de uranio y se comprime en forma de pastillas con los cuales se rellenan tubos de 4m de longitud denominados barras de combustible. En este punto los núcleos de uranio se fisionan en un reactor nuclear, liberando energía que calienta agua. El vapor comprimido se convierte en electricidad en un turbogenerador, este proceso se puede observar en el siguiente esquema:

Figura. 14. Generación de electricidad a partir de fuentes nucleares. Fuente: http://www.tecnun.es

Una vez las barras han sido usadas, existe la opción de reprocesarlas (no debe ser entendido como una manera de reciclaje ya que es totalmente distinto, el volumen de residuos aumenta en un número muy elevado y millones de litros de residuos radiactivos terminan en el agua y aire.), este reprocesado implica la extracción química de uranio y plutonio contaminado de las barras de combustible usado de los reactores. En un principio el uso de energía radiactiva podría haber representado una ventaja al reducir las emisiones de CO2, pero en realidad los peligros de esta energía se presentan a otra escala, dichos peligros pueden agruparse en tres grupos: la proliferación nuclear, los residuos nucleares y los riesgos para la seguridad. La proliferación nuclear hace referencia a la imposibilidad de controlar adecuadamente una planta de energía nuclear de gran tamaño para 54

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evitar el desvío de plutonio hacia armamento nuclear, de tal manera que cualquier país con un reactor puede producir con relativa facilidad armas nucleares. Prueba de esto es que la energía nuclear ha crecido de la mano con el armamento nuclear en Israel, India, Pakistán y corea del Norte, todos con plantas y armas nucleares. Una restricción hacia unos cuantos países “confiables” no es una buena solución, ya que esta medida generaría recelos en los demás países. Por lo tanto lo aconsejable sería un desmantelamiento de las centrales nucleares y así contribuir con la promoción de la paz mundial (Greenpeace, 2010). En cuanto a los residuos nucleares, la industria nuclear afirma que puede mantener sus residuos en cementerios nucleares confiables; sin embargo, es bien sabido que estos cementerios no podrán aislar para siempre el material radiactivo del medio ambiente, de tal manera que un confinamiento bajo tierra solo alarga en el tiempo el escape de radiactividad hacia la atmósfera. El residuo más peligroso es el combustible altamente radiactivo (o gastado) extraído de los reactores nucleares, con emisión de radiaciones durante cientos de miles de años. En algunos países la situación se ve exacerbada por el “reprocesado” de este combustible gastado, que implica una disolución en ácido cítrico para separar el plutonio para uso armamentístico, un proceso que produce un residuo líquido altamente radiactivo. Actualmente existen unas 270.000 toneladas de residuos nucleares de combustible gastado almacenado, mucho de ello en las instalaciones de los reactores. El combustible gastado se acumula a un ritmo de 12.000 toneladas al año, utilizando un cuarto del mismo para su reprocesado. Finalmente, aunque las centrales nucleares presentan una infraestructura de alta seguridad, la historia ha demostrado que esto no es suficiente para garantizar que en realidad son seguras, ejemplos de estos los encontramos en Windscale (1957), Three Mile Island (1979), Chermóbil (1986), Tokaimura (1999) y Fukushima (2011), los cuales son sólo algunos de los cientos de accidentes nucleares ocurridos hasta la fecha (Greenpeace, 2010).

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UNIDAD 2 Nombre de la Unidad

COMPONENTES AMBIENTALES

PRINCIPALES.

PROBLEMAS

Y

SOLUCIONES

CAPÍTULO 4

COMPONENTES AGUA, SUELO Y AIRE

Lección 16

Manejo del recurso agua

Lección 17

Manejo del recurso suelo y terrestre

Lección 18

Manejo de la biodiversidad

Lección 19

Manejo de los sistemas urbano rurales

Lección 20

Manejo del recurso aire

CAPÍTULO 5

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN LOS COMPONENTES

Lección 21

Problemática ambiental en el recurso agua

Lección 22

Problemática ambiental en el recurso suelo y terrestre

Lección 23

Problemática ambiental en la biodiversidad. Las fallas en el mercado. Estructura en la tenencia de la tierra. Cultivos ilícitos. El incumplimiento de los tratados por parte de los países desarrollados.

Lección 24

Problemática ambiental en los sistemas urbano-rurales

Lección 25

Problemática ambiental en el recurso aire

CAPÍTULO 6

SOLUCIONES AMBIENTALES EN CADA COMPONENTE

Lección 26

Soluciones ambientales en el recurso agua.

Lección 27

Soluciones ambientales en el recurso suelo.

Lección 28

Soluciones ambientales en la biodiversidad.

Lección 29

Soluciones ambientales en los sistemas urbano-rurales.

Lección 30

Soluciones ambientales en el recurso aire.

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UNIDAD 2. COMPONENTES PRINCIPALES, PROBLEMAS Y SOLUCIONES AMBIENTALES CAPÍTULO 4. COMPONENTES AGUA, SUELO Y AIRE Lección 16. Manejo del Recurso Agua En la Conferencia Internacional sobre Agua y Medio Ambiente de Dublín (1992), mediante un proceso de consulta internacional se trazaron los siguientes lineamientos: el agua dulce es un recurso vulnerable y finito, esencial para la vida, y requiere un manejo holístico, reconociendo las características del ciclo hidrológico y su interacción con otros recursos naturales y ecosistemas. Al ser un recurso finito, este puede ser afectado con actividades tales como minamiento de aguas subterráneas, contaminación de aguas superficiales y subterráneas, cambios en el uso de la tierra (deforestación, urbanización). La captación por parte de usuarios aguas arriba, afectando la disponibilidad del recurso aguas abajo. Un manejo holístico no sólo involucra la administración de los sistemas naturales, también requiere la coordinación de las actividades humanas y controles en la generación de residuos transmitidos por el agua. La idea es lograr un desarrollar un marco institucional capaz de integrar los sistemas humanos, económicos, políticos y sociales. El desarrollo y manejo de agua debe involucrar a usuarios, planificadores y realizadores de política a todo nivel. La participación real se logra sólo cuando los interesados forman parte del proceso de toma de decisiones. Siendo deber del estado garantizar estos mecanismos de consulta y divulgación, además de proveer los recursos económicos para que la participación se dé a todo nivel. En estos principios también se planteó el darle un valor económico al agua en cada uno de sus usos, con lo que se considera que se hará una asignación racional del recurso al ser un bien escaso. El valor total del agua consiste en su valor de uso, o valor económico y el valor intrínseco. La recuperación del costo total debería ser el objetivo a menos que existan razones obligadas para no hacerlo, en donde deben ser identificados y justificados los subsidios implícitos y explícitos. Aunque, en principio los costos totales requieren ser estimados y conocidos con propósitos de decisiones de asignación racional y de manejo, no necesariamente deben ser cobrados a los usuarios (GWP, 2000). Por otra parte hay quienes piensan que el considerar al agua como una mercancía va en contra de los derechos humanos. El debate lleva muchos años y no concluye, por 57

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ejemplo, según la OMS, debe ser gratuita la cantidad de agua necesaria para vivir (30 a 50 litros diarios por persona) (Inforesources, 2003). Adicionalmente se considera que otros organismos, como el sector privado pueden proveer los servicios de agua sujetos a monitoreo por parte del gobierno, en donde éste último debería concentrarse más en la regulación y el control del servicio de agua y no en la prestación del servicio; en parte también porque al tener funciones de proveedor, no debería de regularse a sí mismo. Sin embargo, el tema es polémico, ya que la privatización daría lugar a la creación de nuevas formas de poder y dependencia en relación a un producto esencial para la vida. Un enfoque de manejo integrado de la tierra y el agua tiene como punto de partida el ciclo hidrológico que transporta el agua entre compartimentos aire, tierra, vegetación y fuentes de superficie como ríos y mares y aguas subterráneas. Como resultado, los desarrollos vinculados a los usos de la tierra y a la cubierta de vegetación, influyen sobre la calidad del agua y su distribución física y deben ser considerados en el manejo y la planificación global de los recursos hídricos. Otro aspecto es el hecho de que el agua es un determinante clave del carácter y la salud de todos los ecosistemas y por lo tanto, los requerimientos de calidad y cantidad de agua en la asignación global de los recursos disponibles de agua, deben ser tomados en cuenta. El manejo de las zonas de captación y las cuencas es importante como medio para integrar los temas del uso de la tierra y el agua y también son críticos en el manejo de la relación entre calidad y cantidad y entre los intereses de aguas arriba y aguas abajo, en donde las “pérdidas” en el consumo aguas arriba degradan la calidad del agua aguas-abajo, además cambios en el uso de la tierra aguas arriba pueden alterar la recarga de aguas subterráneas y los flujos estacionales en los ríos y finalmente, medidas de control de inundaciones aguas-arriba pueden amenazar la vida dependiente de los flujos aguas abajo. Este manejo debe ser integrado al sistema humano, lo cual involucra: garantizar políticas gubernamentales, dar prioridades financieras y planificación (física, económica y social) en el desarrollo de recursos de agua; influenciar la toma de decisiones del sector privado para elegir las mejores tecnologías de producción y consumo; proveer mecanismos que garanticen la participación de todos los interesados. El marco general del manejo integrado del recurso hídrico debe plantearse bajo tres pilares principales: 1) Eficiencia económica en el uso del agua, en donde el agua debe ser utilizada con la máxima eficiencia posible; 2) Equidad, toda la población debería tener un acceso adecuado de agua, 58

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en cantidad y calidad y 3) Sustentabilidad ecológica y medioambiental (Figura. 15).

Figura. 15. Marco general para el MIR (GWP, 2000)

Por otra parte, la legislación provee la base para la intervención y acción del gobierno y establece el contexto y el marco para la acción de entidades no gubernamentales. La legislación de aguas debería: basarse en una política nacional asentada de recursos de agua, que considere el agua como un recurso prioritario para las necesidades humanas básicas y la protección de los ecosistemas; garantizar los derechos de agua (uso) que permitan la inversión privada y comunitaria y la participación en el manejo de aguas; controlar el acceso monopólico al agua en bruto y a los servicios de agua y prevenir el daño a terceros; balancear el desarrollo del recurso con propósitos económicos y la protección de calidad del agua, de los ecosistemas y otros beneficios de bienestar públicos; garantizar que las decisiones de desarrollo estén basadas en evaluaciones económicas, medioambientales y sociales coherentes (GWP, 2000). Las ventajas y desventajas de estos principios fueron examinadas en un seminario organizado por el Banco Interamericano de Desarrollo y la mayoría de los participantes coincidió en los siguientes puntos y advertencias: no existen soluciones universales en cuanto al manejo del agua; los mercados de agua constituyen un instrumento económico que, adecuadamente implementado, sirve de método para reasignar el agua de usos de bajo valor a usos de alto valor, con el consiguiente aumento de la eficiencia económica; las transacciones en el mercado de agua deben 59

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reconocer indemnizaciones a terceros que puedan salir perjudicados. Los mercados de agua tienen efectos sobre valores públicos tales como la calidad del aire, en donde, deben incluirse normas para proteger esa calidad; hay que minimizar los costos de transacción; evitar monopolios que obstaculizan la asignación eficiente de los recursos hídricos y finalmente para un mercado exitoso debe existir un marco legal adecuado, un marco institucional mínimo que garantice la transparencia y credibilidad y un sistema competente de información que reduzca los costos de transacción (IADB, 1998).

Lección 17. Manejo del Recurso Suelo y terrestre Cada día, millones de hectáreas de suelo pierden irreversiblemente su capacidad productiva, como resultado del mal manejo que se le ha dado durante décadas; a esto se le debe sumar el manejo erróneo de otros recursos tales como el agua, la cubierta forestal, así como las prácticas de manejo de cultivo (agricultura intensiva, monocultivos y sobre-pastoreo), procesos de urbanización (en especial en las costas), actividades extractivas y procesos industriales, en donde todos estos, han contribuido a mermar sus capacidades (Sepúlveda G., 1998). Las políticas de uso de tierra deben considerar el papel multifuncional de esta y el impacto que generan los usuarios sobre la misma, de tal manera que garanticen la seguridad alimentaria y la sostenibilidad de los recursos. Sin embargo, para lograr ambos objetivos, producción y conservación, es necesario un enfoque holístico que integre todos los factores ambientales, sociales y económicos en un proceso participativo de evaluación, planificación, ordenamiento y manejo de los recursos básicos. La FAO, en su papel como encargado del Capítulo 10 de la Agenda 21 en la planificación y manejo de recursos de tierras, ha desarrollado un enfoque que busca fortalecer la participación, a nivel de la comunidad, en las decisiones de usos de tierras. Los principios de este enfoque forman parte de las recomendaciones del Plan de Acción de la Cumbre Mundial sobre la Seguridad Alimentaria (Roma, FAO 13-17 Noviembre 1996) y son las siguientes (FAO, s.f.): 60

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 Mantener altos rendimientos en tierras agrícolas productivas sin consiguientes deterioros ambientales.  Incrementar rendimientos agrícolas sostenibles en tierras agrícolas con productividad media a baja;  Incrementar el poder adquisitivo de los agricultores mediante un mayor empleo urbano y rural no agrícola;  Implementar políticas para apoyar la liberalización económica sin perjuicio para la agricultura;  Revertir las tendencias actuales de degradación y falta de disponibilidad de tierras agrícolas, adaptando patrones de uso de tierras más eficientes y prácticas de evaluación de las potencialidades de las tierras y el control de sus limitaciones.

Figura. 16. Enfoque integrado del manejo de tierras (FAO, s.f.).

En la Figura. 16 se observa que el enfoque integrado de manejo de tierras necesita incentivar los intereses de los usuarios para la producción y conservación, apoyado sobre la planificación participativa. Los bancos de datos (mapas digitales con atributos físicos, económicos y sociales del uso y mal uso de la tierra) e informaciones pertinentes sobre los recursos, así como las estructuras institucionales responsables y capacitadas, son los instrumentos indispensables de este enfoque. Los delegados de los gobiernos centrales y locales, conjuntamente con los representantes de las comunidades locales y usuarios de la tierra, deben mantener un proceso interactivo para asegurar la toma de la mejor decisión, utilizando datos 61

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compilados para unidades específicas de manejo. El objetivo del gobierno es institucionalizar y estabilizar este proceso, de modo que la información circule entre las disciplinas relacionadas con el uso de tierra y entre usuarios de recursos y creadores de políticas. “En la mayoría de los países las prioridades y programas sobre el uso de la suelo son formulados y ejecutados a nivel nacional siguiendo un enfoque de arriba hacia abajo; dicho enfoque consume los limitados fondos gubernamentales y no incorpora las condiciones y soluciones que la gente local conoce mejor que nadie. Es necesario un mecanismo interactivo que promueva el flujo de información entre todos los niveles de quienes toman las decisiones para la negociación de las mejores opciones sobre el uso de la tierra” (FAO, s.f). En el caso específico de Colombia, el IGAC, a través de la Subdirección de Agrología, adelanta a nivel nacional el Levantamiento de los Recursos Suelo-Tierra, con énfasis en la escala 1:100.000. Las muestras tomadas en los levantamientos son llevadas a un laboratorio del IGAC, para el análisis de los suelos presentes en éstas, en dicho laboratorio se clasifican, además de determinar su fertilidad y todos los aspectos referidos al uso adecuado de las tierras colombianas. Con los resultados se concluyen las limitaciones y potencialidades de los suelos de Colombia y se establece su capacidad actual de uso sostenible, agrupándolos en clases, subclases y grupos de manejo como se observa en la Figura. 17. Las ocho clases principales establecen, en orden ascendente, las limitaciones principales de las tierras.

Figura. 17. Capacidad de uso sostenible de las tierras (Malagón Castro, 2000).

Con la información de los levantamientos de tierras se puede hacer una Zonificación Agroecológica, cuyo objetivo radica en establecer zonas homogéneas, a escalas definidas, que permitan conocer, evaluar y cartografiar tierras, buscando la sostenibilidad en su uso, conservarlas, 62

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preservarlas o recuperarlas. Permite establecer mediante matrices de decisión la vocación actual de uso de las tierras y sus usos principales recomendados (Cuadro 2) (Malagón Castro, 2000). Cuadro. 2. Usos principales recomendados del suelo según su vocación (Malagón Castro, 2000)

VOCACIÓN ACTUAL Agrícola

Agroforestal Ganadera Forestal Conservación

USOS PRINCIPALES RECOMENDADOS Cultivos transitorios semiintensivos Cultivos transitorios intensivos Cultivos semipermanentes y permanentes intensivos Cultivos semipermanentes y permanentes semiintensivos Silvoagrícola Agrosilvopastoril Silvopastoril Pastoreo intensivo y semiintensivo Pastoreo extensivo Producción Protección-producción Forestal de protección Recursos hídricos e hidrobiológicos Recuperación

Lección 18. Manejo de la Biodiversidad En 1992 se celebró en Río de Janeiro, Brasil, el Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB), en la llamada “Cumbre de la Tierra”, siendo este el primer acuerdo mundial enfocado en la conservación y el uso sostenible de la biodiversidad. Según el artículo 2 de dicho convenio, se entiende por “diversidad biológica” la variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos, entre otras cosas, los ecosistemas terrestres y marinos y otros ecosistemas acuáticos, y los complejos ecológicos de los que forman parte; incluye la diversidd dentro de cada especie, entre las especies y de los ecosistemas. Los objetivos del convenio incluyen las protección de la diversidad genética, la desaceleración del ritmo de extinción de especies y la conservación de los hábitats y ecosistemas. Esto justificados en el hecho de que, los recuros biológicos de la Tierra constituyen la base de nuestros alimentos, tejidos y numerosos productos industriales, son esenciales para nuestra supervivencia y para el desarrollo económico y por otra parte, la pérdida de biodiversidad representa un peligro para la seguridad alimentaria y para el desarrollo de nuevos medicamentos.

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Entre los objetivos establecidos por la cumbre, se consideró la conservación de la diversidad biológica, la utilización sostenible de sus componentes y la participación justa y equitativa en los beneficios que se deriven de la utilización de los recursos genéticos. Aunque estos objetivos sean perseguidos desde cada país, es necesario entender que para los ecosistemas, las fronteras políticas no existen; con base en esto, los países firmantes reconocen tres principios fudamentales: 1) “Los estados tienen derechos soberanos sobre sus propios recursos biológicos”; 2)”La conservación de la diversidad biológica es interés de toda la humanidad·, y 3) “ los Estados son responsables de la conservación de su diversidd biológica y de la utilización sostenible de sus recursos biológicos” (Rodríguez Becerra, 1994). Ante este llamado internacional, el 5 de Junio de 1993, el país respondió con una “Estrategia Nacional de la Biodiversidad”, la cual se concibe como un instrumento para la planeación, conocimiento y uso sostenible y equitativo de la diversidad biológica. La definición de la estrategia implicó movilizar al gobierno y a los diferentes grupos de interés relevantes hacia dos metas básicas: 1) La evaluación de los activos biológicos de la Nación y los valores que los afectan, y 2) La formulación, implementación y evaluación de las acciones requeridas para alcanzar los más altos beneficios posibles a partir de estos activos en el largo plazo. Así mismo esta estrategia debe ser aplicada a menor escala en cada una de las regiones del país. Este proceso debío basarse en seis supuestos básicos: 1) Es un proceso a largo plazo, así que debe ser enfocado a pocos temas para poder profundizar en cada uno de estos; es un proceso político; 3) Desde el principio debe incorporar a las comunidades locales; 4) Debe entender la biodiviversidad como un hecho ligado a procesos sociales y económicos; debe ser realista y reconocer la imposibilidad de Colombia de detener de un momento a otro todos los procesos de destrucción de la biodiversidad y finalmente 6) Deben incorporar en forma creativa todos los programas y proyectos gubernamentales y no gubernamentales, actualmente en marcha y encaminados a aumentar el conocimiento, conservación y uso sostenible de nuestra biodiversidad. Teniendo en cuenta el primer supuesto, el gobierno decidió limitar la estrategia a cuatro áreas (Rodríguez Becerra, 1994):  El estudio Nacional de la Biodiversidad, cuyo objetivo es proveer una línea base, determinando prioridades para su conservación, 64

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estimando la diversidad ecositémica y de hábitats, las áreas de alto endemismo, la diversidad de especies animales y vegetales, su interdependencia con la diversidad étnica y cultural, el estado actual de las áreas de manejo especial y la definición de regiones biogegráficas. Por otra parte, se realiza también la evaluación de carácter socioeconómico, su valor de uso social, los gastos financieros asociados a la conservación, recuperación e investigación.  Proyectos de política sobre el Sistema de Parques Nacionales Naturales. En donde éstos últimos constituyen la principal estrategia de conservación in-situ de la biodiversidad, además de ser fuente de recursos hídricos y de recreación.  Proyecto de política forestal.  Proyecto de ley sobre biodiversidad y recursos genéticos. Diez años después de la Cumbre de la Tierra de Río, en 2002 se celebró en La Haya la sexta reunión de la Conferencia de las Partes del CDB (COP6), donde se adoptó el Plan estratégico del Convenio. Dicho plan está orientado a reducir radicalmente el ritmo de pérdida de biodiversidad en 2010, objetivo que fue refrendado en la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible que tuvo lugar en Johannesburgo también en 2002. Lección 19. Manejo de los Sistemas urbano-rurales. El desarrollo sostenible del medio rural ha pasado a ocupar un primer plano en la agenda política mundial, esto es producto del entendimiento de la vinculación existente entre el potenciamiento de dicho sector y el proceso de desarrollo nacional, además, de la comprensión del impacto que las actividades económicas gestadas en ese medio, tienen sobre la base de los recursos naturales. Por otra parte, se ha visto que el suministro de recursos y la calidad de vida en el sistema urbano, dependen estrechamente de la estabilidad económica y de los esfuerzos que se orienten hacia el desarrollo rural, razón por la cual, las nuevas tendencias buscan lograr un mayor equilibrio y una mayor equidad en las relaciones entre estos dos espacios; relaciones fundadas en la dependencia recíproca que existe entre las áreas generadoras de materias primas y de suministro alimenticio y aquellas que consumen, transforman y procesan esos bienes (Sepúlveda G., 1998). 65

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“Una comprensión precisa de estas relaciones llevará al diseño de nuevas y más eficaces y eficientes medidas para contrarrestar los factores que hoy perpetúan los mecanismos de expulsión de población del medio rural, el acrecentamiento de los cinturones marginales en los centros urbanos, la nula, o escasa planificación en el uso de los recursos, la degradación de los suelos, la pérdida de biodiversidad, la deforestación a gran escala, y la degradación de las cuencas hidrográficas, con todos sus efectos sobre las obras de infraestructura y sobre el potencial de producción energética en los países.” (Sepúlveda G., 1998). Colombia en la segunda mitad del siglo XX, vivió una fuerte tendencia a la urbanización. Mientras que en 1950 la población urbana correspondía al 39% del total de la población, el el 2005 ascendió al 76% y se estma que en el 2020 superará el 80%. Como consecuencia de esto, el país ha tenido que crear frentes de trabajo interinstitucionales en un intento por que esta urbanización se realice de manera sostenible; es así como desde el 2007se plantearon las directrices para la gestión ambiental urbana entendida según el MAVDT (2008) como: “la gestión de los recursos naturales renovables y los problemas ambientales urbanos y sus efectos en la región o regiones vecinas. Esta gestión, demanda el uso selectivo y combinado de herramientas jurídicas, de planeación, técnicas, económicas, financieras y administrativas para lograr la protección y funcionamiento de los ecosistemas y el mejoramiento de la calidad de vida de la población, dentro de un marco de ciudad sostenible.” Reconociendo la problemática ambiental asociada al proceso de urbanización, en 1974 se generó el Código Nacional de los Recursos Naturales Renovables y de Proteción al Medio Ambiente, el cual regula que las condiciones de vida resultantes de los asentamientos humanos urbanos o rurales se hagan de manera integral, con el fin de contribuir a un desarrollo urbano y rural equilibrados. Más adelante, con la Constitución Política de 1991 y la expedición de la ley 99 de 1993, se creo el Ministerio del Medio Ambiente y se reordenó el sector público encargado de la gestión y la conservación del medio ambiente y los recursos naturales, organizándose el Sistema Nacional Ambiental SINA. Se transformaron o crearon las Corporaciones Autónomas Regionales y de Desarrollo Sostenible. Bajo el marco de esta nueva institucionalidad, para el año 2004 se proponen los “Lineamientos para optimizar la Política de Desarrollo Urbano” dirigido a consolidar ciudades más compactas, más sostenibles, más 66

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equitativas y con la capacidad de gestionar y financiar su propio desarrollo. En donde las ciudades se entienden como una oportunidad de desarrollo económico y social, con una problemática ambiental asociada. Así mismo, “son deseables ciudades densificadas, en la medida que esta configuración estimula la concentración de actividades, disminuye los desplazamientos entre las áreas residenciales y los servicios urbanos y el empleo, favorece la reutilización de infraestructuras y estructuras existentes, promueve la utilización del transporte público y otros medios alternativos, reduce la presión sobre el poco suelo urbanizable y evita el sacrificio de áreas de conservación” (MAVDT, 2008). Según el MAVDT, (2008) la gestión ambiental urbana debe centrarse en dos ejes principales, el primero debe centrarse en el manejo de los recursos naturales renovables:  Agua  Atmósfera  Suelo y subsuelo  Biodiversidad  Fuentes primarias de energía no agotable  Paisaje Y el segundo, en el manejo de los problemas ambientales, tales como:  Factores que ocasionan contaminación y deterioro de los recursos naturales renovables  Factores que ocasionan pérdida o deterioro de la biodiversidad.  Factores que ocasionan pérdida o deterioro del espacio público y del paisaje.  Inadecuada gestión y disposición de residuos sólidos, líquidos y gaseosos.  Uso ineficiente de la energía y falta de uso de fuentes no convencionales de energía  Riesgos de orígen natural y antrópico.  Pasivos ambientales  Patrones insostenibles de ocupación del territorio  Patrones insostenibles de producción y consumo  Baja o falta de conciencia y cultura ambiental de la población de las áreas urbanas  Pérdida de valores socio – culturales de la población urbana, que puede llevar a la pérdida cultural y en consecuencia de su sentido de pertenencia del entorno. 67

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Lección 20. Manejo del Recurso Aire El recurso atmosférico, en principio renovable, es indispensable para la respiración de los seres vivos en la tierra. Adicionalmente, a través de este recurso se lleva a cabo el transporte aéreo, se genera la energía eólica, se practican multitud de deportes aeronáuticos, con y sin motor y viven buena parte de los recursos faunísticos, etc. Sin embargo, la mala gestión de este recurso que como se mencionó, en principio renovable, está siendo que sea agotado por el hombre. Este mal uso del recurso genera contaminación por material particulado, gases tóxicos, disminución en la capa de ozono y aumento en el efecto invernadero. La contaminación atmosférica afecta directamente a la salud del hombre. Cada año mueren cerca de 3 millones de personas a consecuencia de la contaminación del aire (Ramos Castellanos, 2007). Se hace aún más acuciante la importancia del manejo atmosférico cuando se observan cifras tales como, que 1.200 millones de personas en el mundo están expuestas a niveles de dióxido de azufre (SO2) (OMS) y aproximadamente 1.400 millones de personas están expuestas a niveles excesivos de humo y material particulado (MP). Por todo lo anterior, se hace inminente generar un manejo adecuado de los recursos atmosféricos, en donde los esfuerzos deben centrarse en proteger la salud pública y el medioambiente de los efectos dañinos de la contaminación del aire, y eliminar o reducir al mínimo la exposición de las personas a los contaminantes nocivos; estos esfuerzos también incluyen, la protección de animales, plantas (cultivos, bosques y vegetación natural), ecosistemas, materiales y estética, como los niveles naturales de visibilidad (Murray 1997 mencionado en GTZ, s.f.). Una iniciativa política global importante se llevó a cabo en 1983, cuando la Asamblea General de la ONU estableció la Comisión Mundial para el Medioambiente y Desarrollo. El informe efectuado por la Comisión, “Nuestro Futuro común”, fue endosado por la Asamblea General de la ONU en 1987. En dicho informe se han expresado conceptos acerca del manejo de calidad del aire (WCED 1987). Más adelante, la comisión Brundtland sugirió que se requeriría un 68

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desarrollo sustentable para alcanzar las legítimas aspiraciones de la población mundial, sin destruir el medioambiente. Seguido a esto, la Agenda 21 respalda una cantidad de principios de manejo ambiental, en los cuales se basan las políticas de algunos gobiernos, incluyendo manejo de calidad de aire. Estos principios incluyen (GTZ, s.f.):  “El principio preventivo, en donde, sí está claro que una propuesta dañará el medioambiente, deberán tomarse acciones para proteger el medioambiente sin esperar pruebas científicas del daño.”  “El principio del que contamina paga, el costo total asociado con la contaminación (incluyendo monitoreo, manejo, limpieza y supervisión) deberá asumirse por la organización o persona responsable de la fuente de contaminación.” Diez años después de Río y la Agenda 21, la Cumbre Mundial en Desarrollo Sustentable (WSSD, por sus siglas en inglés) reconoció el problema de la contaminación del aire en la sección IV 39 de su Plan de Implementación del WSSD, que solicita a los Estados: que la reducción de la contaminación debe ser transfronteriza, en donde los estados tienen responsabilidades comunes pero diferenciadas, de tal manera que los países desarrollados deben potenciar la capacidad de desarrollo de los países en desarrollo para medir, reducir y evaluar los efectos en la salud y prestar apoyo financiero y técnico a esas actividades (WSSD 2002). Sin embargo, no hay una estrategia universal de manejo de calidad del aire que pueda ser aplicada a todas las ciudades alrededor del mundo. Cada ciudad es única en términos de sus problemas de contaminación del aire, patrones temporales y espaciales de sus fuentes de contaminación y características culturales, económicas, físicas y sociales. En la Figura. 18 se muestra un completo esquema de interrelaciones relevantes en el manejo de calidad del aire. La complejidad de este cuadro refleja la complejidad de la tarea. Es de destacar que el esquema muestra que el objetivo final del manejo es evitar los impactos en la salud y el medioambiente, lo cual se hace a partir de toma de decisiones políticas basadas en mediciones, modelaciones y cualquier tipo de información relevante para esta tarea (GTZ, s.f.). Una visión un poco más simplificada se observa en la Figura. 19 (GTZ, s.f.):

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Figura. 18. Manejo de calidad de aire (GTZ, s.f.).

Figura. 19. Manejo de calidad de aire versión simplificada (GTZ, s.f.).

CAPÍTULO 5. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN LOS COMPONENTES Lección 21. Problemática ambiental en el recurso agua Por su misma naturaleza, el agua crea sus propias redes al estar relacionada con otros recursos naturales, como la tierra, los bosques, la biodiversidad, etc. Asimismo, los sistemas hidrográficos están interconectados, por lo que los problemas medioambientales repercuten 70

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de un extremo al otro de los mismos. Además, el agua es un recurso internacional, nacional, regional y local, con marcos de referencia temporales y espaciales sumamente diversos (Inforesources, 2003). Lo que hace que la problemática en torno a este recurso sea compleja e imposible de aislar en barreras geográficas o políticas. La crisis mundial del agua se genera a partir de la suma de múltiples problemas que el hombre ha propiciado a raíz del uso irracional que hace de la misma, entre los factores que generan esta problemática se tienen: 1) La construcción de represas a gran escala (lo que implica, ruptura en la continuidad de hábitats, inundación de refugios de flora y fauna y dispersión de semillas, hongos y patógenos a través de grandes complejos de canales, entre otros); 2) el manejo de cuencas hidrográficas por parte de varios países, generando conflicto de intereses internacionales; 3) La competencia entre espacios naturales y rurales (que la regeneran) y zonas urbanas (que la retornan a los ríos ya contaminada); 4) Su distribución inequitativa entre usuarios, lo cual genera pobreza y baja calidad de vida; y 5) Su uso industrial, que gasta grandes volúmenes de agua, además de una alta demanda energética. Como consecuencia de los procesos anteriores, se presentan irregularidades en las estaciones de lluvias, la elevación del nivel de las aguas, las inundaciones, los deslizamientos de tierra, las sequías prolongadas y el cambio climático, entre otros (Inforesources, 2003; Sepúlveda G., 1998).

Figura. 20. Infiltración con vegetación y sin vegetación, modificado de (Díaz Granados, 2009).

Desde el punto de vista del ciclo hidrológico (Figura. 20), al construir centros urbanos, retirando la capa de vegetación y suelo, gran parte de las áreas son impermeabilizadas con cementos, ladrillos y diferentes materiales de construcción. Esto genera que la taza de escorrentía aumente al disminuir la infiltración (debido a la impermeabilización del área) y a la ausencia de cobertura vegetal que retenga y evapo-transpire 71

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parte del agua que se precipita, como consecuencia la recarga de los acuíferos disminuirá y así también lo hará el nivel freático. Uno de los impactos a nivel económico causado por la reducción del nivel freático, es el costo adicional al perforar pozos más profundos y bombear agua desde mayores profundidades. Si los acuíferos se encuentran ubicados cerca de la costa, el agua de mar puede inutilizarlos al entrar en el acuífero a medida que el flujo de agua dulce disminuye. Adicionalmente, si la baja del nivel freático es permanente en el tiempo, a largo plazo se puede producir el hundimiento de la superficie de la tierra, ocasionado por la reducción de la presión del agua en la roca no consolidada. Sí a esto se le suma la contaminación de estas aguas por el uso de agroquímicos que se percolan desde la superficie con cultivos, estos procesos aunque pueden ser atenuados por ejemplo con inyecciones de aguas superficiales, son irreversibles en la escala de tiempo de los seres humanos contemporáneos además de costosos (IADB, 1998). Por otra parte, cuando el agua es captada o desviada y reintegrada pero ya contaminada aguas arriba de una cuenca, la calidad del agua decae debido a la menor dilución de los contaminantes, además de generar una disminución en el abastecimiento de los usuarios aguas abajo, una reducción del área de las tierras húmedas y aumentos de salinidad y cambios de circulación en los esteros por ejemplo. Cada impacto a su vez tiene efectos secundarios como lo son una disminución en las cosechas y la disminución en la producción de energía eléctrica. Las medidas atenuantes son pocas y la mayoría costosas, como por ejemplo la reubicación de industrias, por lo que lo mejor es prevenir mediante un buen manejo de los recursos hídricos a nivel de cuenca hidrográfica. En cuanto al conflicto de intereses, últimamente debido al aumento de la población, se ha observado un aumento en el volumen de agua destinada a la producción de alimentos, esto debido a la irrigación de cultivos, la cual es responsable de más del 70% de las extracciones del agua. El aumento en esta cifra, genera conflictos entre los diferentes usos del agua, lo cual a su vez generará conflicto de intereses, si los países con menor disponibilidad de agua comienzan a autoabastecerse de alimentos en vez de asegurarse de alimentos mediante el comercio; de tal manera que, al importar alimentos los países pueden importar agua desde áreas mejor dotadas (“el concepto de agua virtual”). Además de la problemática en cuanto a priorizar los usos del agua, también se tiene el problema de las aguas residuales una vez estas han sido usadas, en donde 72

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el 70% de las aguas residuales de los países en desarrollo se vierte en los cursos de agua sin ningún tratamiento previo. Pero no solo el hombre necesita del agua, los ecosistemas terrestres aguas arriba de una cuenca son importantes para la filtración de las aguas lluvia, recarga de aguas subterráneas y regímenes de flujos de ríos. Los ecosistemas acuáticos producen productos como madera, plantas medicinales, y también proveen hábitats para la vida salvaje y terrenos para su reproducción. Los ecosistemas dependen de los flujos de agua, la estacionalidad, las fluctuaciones en los niveles de agua y la calidad del agua como factores dominantes. De tal forma que estos se verán afectados por cambios en los patrones climáticos, que están haciendo que en temporadas de lluvia las inundaciones sean más frecuentes o más intensas, y asimismo, los períodos de aguas bajas sean más prolongados o extremos, lo que a su vez aumenta también la excavación o sedimentación de los canales según sea el caso (GWP, 2000). En resumen, “… se deduce que el agua en general y la dulce en particular está tanto mal repartida como gestionada. La primera de las cuestiones no es fácil de resolver, especialmente si el agua sobra en Sur América y falta en África. Pero la segunda cuestión es la que tiene mayor relevancia, y por otra parte, más fácil solución si los estados tienen la voluntad de resolver el problema. Sin embargo, adicionalmente a esto, estamos tratando tan mal el recurso agua, que un recurso normalmente renovable, capaz de volver a su estado natural por sus propios medios, se está convirtiendo en algunas ocasiones en un recurso no renovable y en otros casos en un recurso escaso.” (Ramos Castellanos, 2007). Lección 22. Problemática ambiental en el recurso suelo y terrestre. La problemática ambiental en cuanto al recurso suelo, está enfocada desde tres aspectos principales: la degradación del suelo, la erosión y la contaminación (Figura. 21) (Dorronso, 2011). En cuanto a la degradación del suelo, la FAO-UNESCO la define como el proceso que rebaja la capacidad actual y potencial del suelo para producir, cuantitativa y cualitativamente, bienes y servicios. La degradación del suelo se produce debido a su utilización por el hombre en tareas agrícolas, forestales, ganaderas, agroquímicas, de riego, industriales, depósito de residuos y transporte, entre otros. Como consecuencia de esta utilización, se presenta una pérdida de nutrientes por lavado o erosión, lo 73

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cual a su vez altera las propiedades fisicoquímicas del suelo (acidificación, desbasificación, aumento de pH, salinidad, etc), se deteriora su estructura (porosidad, densidad aparente, drenaje, estabilidad, etc), genera inundaciones, avalanchas, desertificación, pobreza, hambrunas y migraciones, entre otras (Dorronso, 2011). “La degradación de los suelos es, en su sentido más amplio, uno de los principales problemas con que se enfrenta el mundo en este momento… El suelo es, y seguirá siendo en un futuro previsible, la base de la producción alimentaria… muchos millares de hectáreas dejan de cultivarse cada año por exceso de erosión, salinidad, anegación o esterilidad, y en millones de ellas el potencial productivo básico declina progresivamente hacia dicho estado” (FAO, PNUMA, 1984 mencionado en Dorronso, 2011).

Figura. 21. Impacto de las actividades humanas en el suelo (Dorronso, 2011).

La segunda problemática mencionada hace referencia a la erosión, la cual es entendida como la pérdida selectiva de materiales del suelo, por la acción del agua o del viento, en donde los materiales de las capas superficiales van siendo arrastrados por estos dos agentes. En este apartado es necesario mencionar el concepto de erosión antrópica, el cual hace referencia a una erosión muy rápida causada evidentemente por el hombre. Como consecuencia de la erosión se presentan periodos de inundaciones y de sequías pronunciados, lo cual amenaza las formas 74

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de vida de las zonas donde se presenta, esto sucede debido a la reducción de la capacidad del suelo de retener el agua, dando lugar, por último, a la aparición de desiertos al secar las fuentes de agua naturales (Dorronso, 2011). Finalmente, la tercera problemática asociada al suelo es la contaminación, entendida como una forma de degradación del suelo, al acular sustancias a niveles tales que repercutan negativamente en el comportamiento del mismo. La FAO define la contaminación, como una forma de degradación química que provoca la pérdida parcial o total de la productividad del suelo. En resumen, todo esto produce dos efectos, empeoramiento de las propiedades del suelo y disminución de la masa de suelo, lo que como consecuencia trae disminución de la producción a corto plazo y desertificación a largo plazo. En cuanto al recurso terrestre, el IGAC y CORPOICA finalizaron en el año 2001 una investigación tendiente a evaluar la problemática de las tierras en Colombia en lo que respecta a la presión y características de uso que hacen los habitantes sobre el territorio. Dicho estudio contempló la actualización conceptual y cartográfica de Colombia en los temas: Zonificación Agroecológica y Cobertura y Uso Actual de las Tierras, y con base en ellos se estableció tanto la vocación actual de las tierras del país como los Conflictos de Uso y Uso Adecuado de las tierras (Malagón Castro, 2000). En la gráfica anterior se concluye que Colombia, en general, ha intervenido en forma parcial o intensa el 51.2% de su territorio continental; de estas tierras intervenidas las adecuadamente manejadas representan el 37,7% y las inadecuadas el 59,3% (sobreutilización 32,7%; subutilización 26,6%). Las consecuencias de la sobreutilización de las tierras se reflejan principalmente en la degradación de los recursos naturales, generación de erosión, disminución de la cantidad y calidad de los recursos hídricos, pérdida o disminución de la productividad de las tierras y de su biodiversidad, aumento de las amenazas por inundaciones y colmatación de embalses. Por el contrario, la subutilización de las tierras conduce a problemas en el abastecimiento de alimentos, inconformidad social e influye, directamente, para que se presente sobreutilización en otras zonas, generalmente caracterizadas por construir ecosistemas frágiles, por ejemplo áreas en pendientes pronunciadas y no mecanizables, lomerío amazónico y páramos. 75

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Figura. 22. Grados de intervención y conflictos de uso del suelo (Malagón Castro, 2000).

En el país, del total de tierras sobre-utilizadas en grado severo y moderado, más del 60% se asocia con la presencia de actividades agropecuarias en tierras fundamentalmente recomendadas para usos forestales de protección, protección-producción y para la conservación y recuperación integral de los recursos hídricos; mientras que, una subutilización severa y moderada se asocia con tierras de vocación agrícola, en especial para cultivos transitorios intensivos y semi-intensivos, que están, en la actualidad, utilizadas en actividades pecuarias de baja a moderada intensidad. Finalmente, la conversión creciente de tierras agrícolas y forestales en tierras ganaderas incide en la pérdida de biodiversidad, degradación de suelos, por el cambio de uso, y menor generación de empleo por hectárea ocupada. La expansión de la frontera agrícola, se relaciona, así, con el tema que se viene presentando.

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Lección 23. Problemática ambiental en la biodiversidad. En la actualidad, después de la pérdida de hábitat, la introducción de especies invasoras es la segunda mayor amenaza a la biodiversidad. Esta introducción causa graves daños a los ecosistemas tanto terrestres como acuáticos, ya que estas pueden ocasionar desequilibrios ecológicos entre las poblaciones nativas como cambios en la composición de especies y en la estructura trófica, desplazamiento de especies nativas, pérdida de biodiversidad, reducción de la diversidad genética y transmisión de una gran variedad de enfermedades. Por otra parte, la pérdida de hábitat puede ser generada por inundación de terrenos para la construcción de represas hidroeléctricas, por intensificación de la agricultura, la sobreexplotación pesquera, el abandono de tierras, la silvicultura monoespecífica, la ampliación de las infraestructuras urbanas y de transporte, la porpagación de especies no autóctonas y de especies generalistas, entre otros. Además el cambio climático podría acelerar a corto plazo el ritmo de pérdida de la diversidad biológica (Sepúlveda G., 1998). Según (Rodriguez Becerra, 2000) hay cuatro causas principales que causanla pérdida de la biodiversidad en Colombia, dichas causas son:    

Las fallas en el mercado La estructura de la tenencia de la tierra Los cultivos ilícitos El incumplimiento de los tratados internacionales por parte de los países desarrollados

Las fallas en el mercado Para ilustrar a que hace referencia el autor al mencionar las fallas en el mercado, se tomarán a los bosques como ejemplo. Aunque se conocen los servicios ecológicos que prestan al mantener el paisaje y una atmósfera estable, el único valor que se les asigna desde los gobernantes que toman las decisiones en materia de inversión y administación es el valor de la madera. Y aún así, no se les atribuye el verdadero costo de generación de la misma. Razón por la cual se termina sub-valorando el recurso con precios inferiores tanto de la madera como de los bosques en un sentido real. Así por ejemplo, “un propietario de tierras en una cuenca alta no obtiene ningún pago por la protección que el bosque provee contra la erosión, la sedimentación, o la regulación de los ciclos hidrológicos a los 77

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agricultores o a los habitantes urbanos ubicados en la cuenca baja y media. Como tampoco recibe ninguna ganancia por concepto de captura de carbón de la atmósfera o por suministrar un hábitat a las especies de flora y fauna amenazadas o por la belleza escénica con que contribuye al paisaje natural que protege.” Es por esto, que al no recibir ninguna retribución económica por conservar un bosque, prefiere dedicarlo a alguna actividad más rentable. El mercado y los sistemas financieros, ofrecen mejores ganancias por prácticas ganaderas y forestales que llevan a la tala y quema del ecosistema, que por la producción sostenible de madera. Estructura de la tenencia de la tierra Una de las principales causas del declive de la biodiversidad es la deforestación, la cual en Colombia ha tenido dos causas principales, la primera se centra en la expansión de la frontera agrícola (80%, el otro 20% se reparte entre deforestación y tala para leña); y la segunda, se explica más desde la condición social de “la pobreza”. Esta última causa de deforestación no puede ser entendida sino se vincula con las situaciones de concentración de la riqueza y de inequidad, así como con el fenómeno de la demanda de tierras como activo de especulación, tres procesos íntimamente vinculados. La especulación de la tierra, se asocia con la tradición de utilizarla como un ahorro o activo de una valorización no correlacionada con su productividad. De este modo, los ciudadanos invierten en un terreno con el fín de que se valorice, dejando la producción y la productividad de la tierra en segundo lugar, con lo cual se propicia el fenómeno generalizado de tierras improductivas o subutilizadas. Cultivos ilícitos “Los bosques que han sido talados para establecer cultivos de amapola hacen parte de los últimos relictos de los ecosistemas boscosos de niebla ubicados en la región andina. Mientras que, los cultivos de coca han sido particularmente establecidos en las selvas amazónicas y de la orinoquía.” (Rodriguez Becerra, 2000). Pero la degradación de los bosques y su biodiversidad para ser usados en cultivos ilícitos no es el único problema, ya que la utilización de agroquímicos asociados a los cultivos, con los correspondientes residuos que estos generan son vertidos en suelos y fuentes de aguas como subproductos del procesamiento de coca. 78

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El incumplimiento de los tratados internacionales por parte de los países desarrollados El incumplimiento de los compromisos financieros alcanzados en la Cumbre de la Tierra, en Río de Janeiro, 1992, ha hecho lenta la puesta en marcha de los compromisos pactados en la Conservación de la Biodiversidad, además de retrasar los programas contenidos en la Agenda 21, referentes a combatir la deforestación y la desertificación, desarrollar en forma sostenible los ecositemas de montaña y promover una gricultura ambientalmente sostenible. “Los países desarrollados, al negar la posibilidad de nuevos recursos económicos, parecerían partir de la suposición de que el libre comercio y la internacionalización de los mercados, deberán producir los recursos requeridos para combatir las amenazas globales y alcanzar el desarrollo sostenible a nivel global. De otra manera no se podría explicar la enorme presión ejercida por parte del mundo desarrollado sobre el mundo en desarrollo, para que este último resuelva problemas ambientales de carácter global a partir de recursos de orígen doméstico, no obstante que, dada su naturaleza, requerirían de la solidaridad internacional.” (Rodriguez Becerra, 2000). Esto muestra que el valor de los servicios prestados por la biodiversidad de los países tropicales, no es reconocido en el mercado internacional, por lo que se esperarían retribuciones económicas, como mecanismo para corregir esta falla del mercado. En otras palabras, estas transferencias económicas no son cuestión de “filantropía”, sino que son un pago por los servicios ecológicos que los países desarrollados reciben hoy prácticamente de manera gratuita. Hecho que en últimas se traduce en una causa subyacente de la pérdida de biodiversidad.

Lección 24. Problemática ambiental en los sistemas urbano-rurales. El ecosistema urbano básicamente se caracteriza por: importantes barreras físicas más no biológicas; elevadas temperaturas como consecuencia del calentamiento de superficies; limitadas y cálidas corrientes de aire superficial; emanaciones tóxicas de diferentes tipos, provenientes de vehículos, industrias y otras instalaciones; elevado movimiento de personas e insumos que entran y salen del sistema, con el subsecuente intercambio 79

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de esporas y bacterias; entre otras que contribuyen a un ambiente muy artificial (Pinto Slabato, 2004). “La problemática ambiental actual en las áreas urbanas Colombianas está determinada por una combinación compleja de factores, dentro de los cuales se destacan la falta de conocimiento sobre el estado, el uso y la afectación de los recursos naturales renovables; dinámicas desordenadas de crecimiento y los patrones insostenibles de uso y tenencia del suelo; la mala calidad del hábitat urbano y de los asentamientos humanos; los impactos ambientales derivados de las actividades económicas y de servicios y las condiciones sociales y culturales de la población.” (MAVDT, 2008). En relación con los recursos renovables, la problemática se centra en una falta de información del estado actual de dichos recursos y la demanda que estos pueden soportar por parte de la población; la dependencia hídrica de otras cuencas, un manejo irracional del agua y su uso ilegal; una alta impermeabilización de las zonas de recarga y contaminación del recurso; un alto grado de transformación de la estructura del paisaje; un alto grado de fragmentación de los ecosistemas naturales, con la subsecuente pérdida de biodiversidad; e inadecuado uso del suelo, además de la pérdida de área rural y de suelos de protección, entre otros. La problemática relacionada con los riesgos de origen natural y antrópico se centra en el desarrollo de asentamientos humanos en zonas de alto riesgo y amenaza; aumento de la vulnerabilidad por factores como degradación del paisaje, pérdida de vegetación, deterioro de cuencas, aumento de erosión y sedimentación, cambio climático; ocupación de suelos protegidos; y baja capacidad y preparación de la mayoría de las administraciones municipales para realizar una efectiva labor de prevención y atención de desastres. En cuanto a la problemática relacionada con los asentamientos y la calidad del hábitat construido, según el MAVDT, (2008): se presentan asentamientos con poca o nula planificación ambiental; utilización insostenible del suelo urbano; procesos de urbanización y crecimiento demográfico acelerados, que generan hacinamiento en grandes ciudades; bajos índices de cantidad y calidad de espacio público; deficiencia en la cobertura de servicios públicos que conlleva deterioro a su vez a la contaminación del ambiente; hogares que no cuentan con sistemas adecuados de abastecimiento de agua potable, y recurren a sistemas alternativos o ilegales; baja cobertura de tratamiento de aguas 80

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residuales; problemas de movilidad urbana, asociados a altos tiempos de transporte y contaminación del aire; sistemas de transporte improductivos y desordenados que deterioran el espacio público; alta generación de residuos, escasa separación en la fuente, bajo aprovechamiento y tratamiento de residuos, manejo inadecuado de residuos peligrosos; emisión descontrolada de gases de efecto invernadero; precaria planificación y control de algunas entidades territoriales sobre el suelo urbano, de expansión y suburbano. En cuanto a la problemática relacionada con las la normatividad y la planificación según el MAVDT, (2008) se presentan: vacíos en la normativa ambiental y urbana y debilidad de políticas que orienten la gestión urbano-regional. En cuanto a la problemática relacionada con lo social, hace referencia a: pobreza que potencia la vulnerabilidad y el deterioro ambiental; fuertes cambios en la dinámica poblacional, en especial en grandes ciudades y regiones urbanas; baja cobertura de los servicios de saneamiento básico y baja cultura ambiental. Al analizar los problemas expuestos anteriormente, los principales problemas ambientales de las áreas urbanas se pueden reunir alrededor de los siguientes grupos de problemas (MAVDT, 2008):  Falta de conocimiento de la base natural y el uso no sostenible de los recursos naturales renovables que soportan las áreas urbanas y falta de planificación en la demanda de los mismos.  Falta de planificación en el crecimiento de la ciudad, con los subsecuentes asentamientos ilegales en zonas de riesgo y deterioro ambiental, además de una alta concentración de población.  Problemas de calidad del hábitat urbano generados por el desarrollo urbano sin la incorporación de la dimensión ambiental.  El cuarto grupo, relacionado con los impactos ambientales crecientes de las actividades productivas.  El quinto grupo, relacionado con los problemas de coordinación y articulación entre las autoridades ambientales, territoriales y sectoriales; insuficiente asignación de recursos técnicos y financieros para la gestión ambiental urbana.  El sexto y último grupo corresponde a la dimensión social y está relacionado con la baja educación y participación de la sociedad civil organizada y de los habitantes de las áreas urbanas en la gestión ambiental urbana, así como en la necesidad de generar cambios culturales hacia hábitos de consumo sostenible. 81

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Lección 25. Problemática ambiental en el recurso aire La explosión demográfica, está fomentando el crecimiento de megaciudades, la utilización de vehículos, el uso de electricidad y el desarrollo industrial, lo que aumenta el consumo de combustibles fósiles y una mayor emisión de gases como monóxido de carbono, de nitrógeno, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y otros “componentes orgánicos volátiles” que se mezclan con la luz solar para crear ozono a nivel del suelo, además de dióxido de carbono, modificando el clima. Como consecuencia, numerosos estudios vinculan la contaminación del aire a enfermedades respiratorias y cardiovasculares, cáncer, trastornos del sistema nervioso, así como a enfermedades transmitidas por el aire e inducidas por el calor. Causando según la OMS, muerte prematura a más de dos millones de personas al año. Pero los contaminantes atmosféricos no sólo afectan a las personas, también afectan a los animales y plantas del ecosistema, debido a que la atmósfera deposita dichos contaminantes en los recursos de agua y en los recursos terrestres, lo que generará entonces problemas ambientales, tales como, la erosión, la acidificación de los océanos, lagos, ríos y bosques y la bio-acumulación de componentes tóxicos en las plantas y en la fauna silvestre (OMM, 2009). Por otra parte, también son fuente de contaminación los incendios forestales, en donde se reduce la visibilidad, se desprenden cantidades importantes de monóxido de carbono, componentes orgánicos volátiles y partículas. A la vegetación también está asociada la producción de componentes orgánicos volátiles y polen, que causan asma y reacciones alérgicas, como por ejemplo, el isopreno, sumamente reactivo, contribuye considerablemente a una fuerte contaminación del aire. Las prácticas forestales pueden modificar las emisiones naturales; de esta manera, cuando se cambia el uso de la tierra a ganadería, las vacas y otros animales rumiantes desprenden metano a través de sus aparatos digestivos, motivo por el cual, un aumento en la cantidad de rumiantes necesarios para satisfacer a la población mundial, ha contribuido a intensificar las consecuencias de los gases de efecto invernadero; asimismo, la actividad microbiana no se queda atrás, emitiendo dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrógeno y gases de azufre en la atmósfera. Se sabe que la utilización de compuestos clorofluorocarbados (CFC), deterioran la capa de ozono. Tras convenios internacionales, las concentraciones atmosféricas de estos gases han empezado a disminuir paulatinamente, estimándose una recuperación total para los años 2050 a 2065. Sin embargo, aunque la capa de ozono situada en la estratosfera es 82

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esencial para la vida en la tierra, el ozono formado a partir de óxidos de nitrógeno, componentes orgánicos volátiles y luz solar que se encuentra al nivel del suelo tiene un efecto devastador. Este ozono, actúa como gas efecto invernadero, además de crear el “smog” fotoquímico que invade muchas zonas urbanas, lo cual genera problemas respiratorios y cardiovasculares; en donde, no solo presenta riesgos para la salud humana, sino que también es nocivo para los árboles, las cosechas y la fauna salvaje. Por otra parte, el asfalto en la ciudad retiene una gran cantidad de calor al absorber la radiación, alcanzando temperaturas más calurosas (0,5 a 6ºC), que las zonas suburbanas adyacentes y las zonas rurales. Este calor adicional puede intensificar la producción de ozono al nivel del suelo (OMM, 2009). Se considera que los contaminantes atmosféricos cambian la composición de las nubes, haciéndolas más duraderas y luminosas. De esta manera, las nubes reflejan más luz solar y enfrían el suelo. Cambiando los patrones de lluvias en las diferentes regiones del mundo. En las partes altas de la atmósfera, los aerosoles pueden persistir durante períodos de tiempo prolongados, lo cual modifica el clima a largo plazo también. El efecto más directo de los aerosoles en el tiempo y el clima es que tienden a alterar la cantidad de luz del sol que llega a la tierra. Asimismo, los aerosoles pueden modificar las propiedades de las nubes y la precipitación. Se espera que el cambio climático provoque una mayor desertificación, lo cual aumentará los riesgos que generan las tormentas de arena y de polvo, las cuales representan un riesgo para la salud de las poblaciones y los ecosistemas locales. Las partículas perjudican al sistema respiratorio, reducen la visibilidad y causan daños en los cultivos. Asimismo, tienen repercusiones considerables en el sistema tiempo-clima, puesto que cambian la cantidad de luz solar que llega al suelo (OMM, 2009). CAPÍTULO 6. SOLUCIONES AMBIENTALES EN CADA COMPONENTE Lección 26. Soluciones ambientales en el recurso agua Son muchas las conferencias y discusiones a nivel mundial en torno a la crisis del agua y cómo afrontarla durante los años venideros. Aunque todos los diferentes informes mencionan cambios en las normas y estrategias en torno al uso del agua, ¿cuáles deberían ser esos cambios?, ¿será mejor continuar con proyectos de mega-ingeniería? o volver a formas 83

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artesanales, tal vez menos rentables, pero más consideradas con el ambiente?, qué tanto está dispuesta la población a sacrificar sus actuales hábitos de consumo del recurso en nombre del desarrollo sostenible?, el problema del agua tiene múltiples soluciones, entre las cuales está principalmente el cambio de paradigma en torno al uso del recurso en la mente de cada uno de los consumidores y de quienes gobiernan los destinos de las naciones. En general son muchas las estrategias que se han planteado en el mundo para aumentar la eficiencia en el uso del recurso, así por ejemplo, sí partimos del agua usada en la agricultura (80% del total consumida), cambios en la eficiencia de los sistemas de riego, tales como, el empleo de riego por impulsos (en lugar de riego continuo) o el riego por goteo, pueden conseguir reducciones en el consumo de hasta el 50%. Por otra parte, reducciones en el consumo industrial pueden ser llevadas a cabo a partir del reciclado del agua, incentivando el empleo de tecnologías ahorrativas y menos contaminantes. Adicionalmente, se puede lograr una reducción del consumo humano, con la adopción de precios del agua más acordes con su verdadero coste, aplicación de paisajismo xerofítico (empleo de especies autóctonas más resistentes a la sequía), reutilización de aguas residuales domésticas, previa depuración, en la agricultura o en el riego de parques y jardines y educación ambiental mediante campañas de sensibilización y concientización ciudadana, entre otros. El Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (IDRC, por sus siglas en inglés) de Canadá, plantea soluciones locales a la crisis mundial del agua a partir de 30 años de estudio en el área, ellos concluyen que, los enfoques anteriores apoyados por bancos y gobierno, favorecían proyectos de gran envergadura y con una alta inversión de capital, que si bien es cierto llevaron agua a muchos hogares y granjas, en su mayoría no llegaron a concretar lo que prometían. Ellos plantean que es a nivel local donde se dejan sentir más agudamente los efectos de la escasez y es allí donde se deben implementar las soluciones. Como ejemplo de este manejo local, presentan el caso de Gaza y el valle del Jordán, donde recolectaron agua lluvia en los techos, encontrando como mayores obstáculos, el mantenimiento del agua limpia, su almacenamiento eficaz con relación al costo (US$200 por cada tanque de hormigón armado), y la falta de organización para mostrarle a los habitantes cómo construir y mantener los sistemas, además de convencerlos de que esa tecnología era eficaz y durable. En cuanto a la parte económica, había que optar entre dos soluciones políticas: un subsidio o un esquema alternativo de precios; o bien, aumentar la escala 84

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del proyecto para que diera servicio a varias familias o a una manzana, produciendo de esa manera economías de escala y reduciendo el costo por unidad. Un análisis de costo-beneficio concluyó que la recolección de agua de lluvia era económica si la precipitación promedio se mantenía entre 100 y 500 milímetros por año. Si llueve más, los costos superarán a los beneficios, y si llueve menos, los beneficios no alcanzarán a cubrir los costos (Brooks, 2004). Otro de los ejemplos a nivel local, es el reciclaje de aguas, así por ejemplo, en Dakar, investigadores probaron la factibilidad técnica y socioeconómica de explotar la lechuga acuática, con aguas de desecho domésticas convirtiéndolas en aguas aptas para el riego. Los resultados de estas pruebas y de otros proyectos similares en Perú, mostraron que no había problemas significativos para la salud. Los sistemas pequeños de aguas grises para viviendas y pueblos pueden generar ingresos suficientes como para solventar los costos de construcción y mantenimiento, y en donde estos sistemas reemplazan a los tanques sépticos, los hogares ahorran además en el costo del vaciado por bomba. Otra de las medidas a tomar, tiene que ver con la protección y recarga de acuíferos, la cual requiere de reglamentaciones que mantengan las tasas de bombeo por debajo de las tasas de recarga, incluyendo medidas para controlar la perforación competitiva, pozos más profundos y el vertimiento de desechos en estos. Lo difícil ha sido llevar a la práctica las soluciones propuestas. En parte debido al precio tan bajo que se le asigna al agua muy debajo del costo de su extracción y entrega. En la mayoría de los casos, esos subsidios tienden a enriquecer aún más a los sectores acomodados en lugar de beneficiar a los más pobres. Finalmente, hay que tener en cuenta que cualquier solución que se emprenda, ya sea para manejar el agua a nivel local o para mejorar los programas existentes, debería tomar en cuenta lo siguiente (Brooks, 2004):  Una visión completa mediante un análisis económico tripartito: desde arriba, desde abajo y lado a lado. Desde arriba, implica el tradicional análisis costo-beneficio que determina si tiene sentido económicamente usar una técnica. Sin embargo, un análisis de abajo hacia arriba, que empiece por la comunidad, a menudo revelará el valor que la gente y la comunidad asigna a una solución determinada. Por último, una perspectiva lado a lado examina la interacción entre los valores económicos y los no económicos. En su 85

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conjunto, estos tres componentes entregan un análisis económico completo del manejo local del agua. Aceptar las costumbres sociales y las normas culturales como un hecho dado, pero no como intocables. Efectuar una evaluación transparente, participativa y continua. Incluir los derechos del agua en todos los análisis. Un manejo local bien llevado faculta a las personas de la localidad, especialmente a los pobres, a participar en las decisiones que definirán su propio futuro. Por lo general, combina el conocimiento local con la tecnología, para asegurar un manejo equitativo y eficaz del recurso. Aun así, las soluciones de manejo local sólo son posibles, sí se formulan las políticas adecuadas que favorezcan dicho manejo. Las políticas relativas al agua a todo nivel— nacional, regional y local — deben centrarse en la demanda y no en la oferta.

Lección 27. Soluciones ambientales en el recurso suelo y terrestre Como se mencionó yá en la problemática ambiental en torno al uso de la tierra, el 80% de la deforestación se está llevando a cabo con fines agricolas y ganaderos, además de la pérdida de biodiversidad que esto genera, el 80% del recurso hídrico bajo uso está siendo invertido en la producción agrícola para mantener la seguridad alimentaria a la población actual. Es por esto que las soluciones ambientales en cuanto al recurso del suelo se centran principalmente en soluciones a su uso agrícola. Según la FAO, (1997), hay nueve principios generales que se deberían considerar como lineamientos básicos para desarrollar estrategias sobre los sistemas de manejo de suelos: 1. Aumentar la cobertura de suelos, lo que reduce la erosión hídrica y eólica, aumenta la infiltración de la lluvia, reduce la pérdida de humedad por evaporación y aumenta la humedad disponible, baja la temperatura, mejoran las condiciones de germinación, aumenta el contenido de materia orgánica de la capa superficial, mejora la estabilidad estructural de los agregados superficiales, estimula la actividad biológica del suelo, aumenta la porosidad, favorece el control biológico de las plagas, reduce el enmalezamiento. Para lograr esto, la FAO propone mecanismos tales como: no quemar ni retirar los residuos de las parcelas; practicar un sistema de labranza conservacionista, que deje los rastrojos en la superficie sin enterrarlos; aplicar abonos o cobertura orgánica para aumentar la cobertura del terreno; aumentar la biomasa por medio de la siembra de 86

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cultivos de cobertura, cultivos intercalados que produzcan rastrojos, cultivos de relevo y aumentar la densidad de siembra; aumentar la fertilidad química con abonos orgánicos; y dejar las piedras sobre el suelo como cobertura para aumentar la infiltración de aguas lluvia. 2. Aumentar la materia orgánica del suelo, lo que incrementa la estabilidad de los agregados superficiales, aumenta la capacidad de retención de humedad del suelo, incrementa la capacidad del suelo para retener nutrientes y estimula la actividad biológica del suelo. 3. Aumentar la infiltración y la retención de humedad. Los mecanismos planteados para lograr esto son: mantener una cobertura de residuos sobre el suelo para evitar la formación de costras superficiales que impidan la infiltración de la lluvia, protejan el suelo del impacto de ésta, faciliten la infiltración y frenen la escorrentía, dándole más tiempo al agua para que se infiltre; reducir las pérdidas de humedad por evaporación, reduciendo la velocidad del viento con cortinas rompe-vientos; crear una superficie rugosa entre las hileras de los cultivos o hacer una arada al terminar la época de lluvias, lo cual no deja rastrojos pero sí deja una superficie rugosa que facilita la infiltración de la lluvia; aumentar el tiempo disponible para la infiltración de la lluvia por medio de periodos de descanso del suelo antes de establecer el cultivo, sacrificando uno de los dos cultivos por año y controlando el crecimiento de la vegetación durante el periodo de descanso sin dejar el suelo desnudo, para no agotar la humedad que se acumula; crear micro-barreras que impiden la escorrentía y dan mayor tiempo para la infiltración de la lluvia; construir terrazas que disminuyan la pendiente y facilitarán la infiltración. 4. Reducir la escorrentía lo que reduce la pérdida de suelo, agua, nutrientes, además de aumentar el agua disponible para la vegetación, como hay una relación estrecha entre infiltración y escorrentía, todos los mecanismos del anterior numeral aplican, adicionalmente, para reducir la escorrentía una vez que ha comenzado la FAO recomienda: recolectar la escorrentía en estructuras dentro de las que se filtra el agua; construir estructuras que recolectan y conducen la escorrentía fuera de la parcela; y establecer barreras vivas permeables y paralelas al contorno que frenen la velocidad de la escorrentía. 87

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5. Mejorar las condiciones de enraizamiento, mejorando el crecimiento de la raíz y consecuentemente la absorción de nutrientes, reduciendo además las probabilidades de una sequía, los mecanismos propuestos para lograrlo son: aflojar los horizontes compactados y los horizontes endurecidos que impiden la penetración de las raíces. 6. Mejorar la fertilidad química y la productividad, lo que incrementa la producción del rendimiento y biomasa del cultivo. Los mecanismos para lograr esto son: aprovechar el uso de abonos orgánicos, introducir rotaciones de cultivos para aumentar la productividad del suelo, disminuir plagas y enfermedades, además de rejuvenecer el suelo cansado, sembrar cultivos de relevo, intercalados y aprovechar procesos de reciclaje de nutrientes. 7. Reducir los costos de producción, aumentando la rentabilidad neta a partir de sistemas de producción más sostenibles, los principios para lograrlo: utilizar en lo posible pesticidas biológicos y herbididas botánicos, aplicar dosis económicas de fertilizantes orgánicos y aprovechar al máximo el reciclaje de nutrientes. 8. Proteger las parcelas, a partir de la instalación de canales para captar la escorrentía que entra a la parcela; trasladarla y descargarla en un canal de drenaje sin provocar erosión a la salida del canal ni a lo largo del canal de drenaje; además, para protegerla de la erosión eólica y vientos fuertes se pueden instalar cortinas rompe-vientos, para reducir la velocidad del viento y crear una superficie irregular. Por otra parte, se pueden introducir cultivos de árboles o cultivos en asociación con árboles de enraizamiento profundo; las raíces ayudan a estabilizar el suelo previniendo deslizamientos y aumentando la absorción de humedad por la transpiración de los árboles y los cultivos. 9. Reducir la contaminación del suelo y el ambiente. Aplicando el manejo integrado de plagas y malezas en lugar de usar pesticidas y capacitando a los agricultores sobre la forma correcta de manejar los compuestos químicos para uso agrícola En cuanto a la problemática ambiental del uso de la tierra, las soluciones planteadas a nivel mundial se centran en un proceso de evaluación de la aptitud de uso de la tierra (antes de ser usada, “planificación”), que utilice parámetros objetivos y que pueda ser aplicado en cualquier escala, que 88

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sea adecuado a las condiciones locales y que considere los aspectos económicos involucrados en cada tipo de uso de la tierra, así como que sea aplicable a la mayoría de las situaciones de disponibilidad de recursos naturales. Lección 28. Soluciones ambientales en la biodiversidad. El incumplimiento de la meta de biodiversidad para el 2010 dentro del marco del Convenio sobre Diversidad Biológica, deja una importante moraleja: hay que cambiar la dirección en la que van los gobernantes en esta materia. Este convenio tiene una participación casi universal de los gobiernos del mundo, aunque los encargados de su implementación rara vez pueden promover las iniciativas al nivel necesario para producir un cambio real. Así, la incorporación de la biodiversidad en las activiades principales debe implicar que la maquinaria de gobierno en su totalidad comprenda verdaderamente que el bienestar futuro de la sociedad depende de la defensa de la infraestructura natural (CDB, 2010). Partiendo del análisis sobre la incapacidad de desacelerar la pérdida de biodiversidad hasta el momento, los siguientes elementos podrían tenerse en cuenta para una estragegia futura (CDB, 2010):  Examinar hábitos de consumo y estilos de vida, lo que requiere un compromiso individual por parte de toda la población mundial, por ejemplo, fomentar niveles de consumo de carne más moderados (y más saludables), que no desperdicien tanto.  La conciencia de las consecuencias que tiene el uso excesivo del agua, la energía y los materiales.  Reflejar el valor real de los ecosistemas mediante las políticas fiscales, de fijación de precios y otros mecanismos, revirtiendo patrones destructivos que subvaloran la biodiversidad. Es importante que los gobiernos amplíen sus objetivos económicos más allá de solamente las mediciones del PIB y que reconozcan otras medidas de riqueza y bienestar que tengan en cuenta el capital natural y otros conceptos.  Evitar que las presiones subyacentes, como el crecimiento demográfico y el aumento del consumo, generen presiones inevitables tales como la pérdida de hábitats, la contaminación o la sobreexplotación. Esto implica un uso mucho más eficiente de la tierra, el agua, el mar y otros recursos para satisfacer la demanda actual y futura.  Es clave mejorar la planificación territorial a fin de proteger las zonas que son importantes para la biodiversidad y los servicios 89

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ecosistémicos. Las medidas específicas, que aborden por ejemplo las vías de transferencia de las especies invasoras, pueden prevenir que el aumento del comercio actúe como impulsor del daño al ecosistema Encontrar un nivel de intensidad adecuado del uso de los recursos, por ejemplo, aumentando la productividad de las tierras agrícolas y manteniendo al mismo tiempo la diversidad del paisaje, y reducir la intensidad de la pesca por debajo de lo que se conoce como máximo rendimiento sostenible. Evitar las desventajas relativas derivadas de elevar al máximo un servicio del ecosistema en detrimento de otro. Se pueden obtener beneficios sustanciales para la biodiversidad si se fijan algunos límites a la explotación de otros beneficios, como la producción agrícola. Incluir la protección de grupos ecológicos funcionales, es decir, grupos de especies que prestan servicios colectivos en los ecosistemas, como la polinización, el mantenimiento de una relación saludable depredador-presa, el ciclo de los nutrientes y la formación del suelo. Mitigar el cambio climático mediante la conservación y restauración de los bosques, turberas, humedales y otros ecosistemas que capturan y almacenan grandes cantidades de carbono. Facultar a los pueblos indígenas y comunidades locales para que asuman la administración de la biodiversidad y la toma de decisiones. Intensificar los esfuerzos para divulgar mejor los vínculos que existen entre la biodiversidad, los servicios ecosistémicos, la mitigación de la pobreza y la mitigación del cambio climático y la adaptación a él. Según análisis económicos realizados en el marco de la iniciativa TEEB, la restauración de los ecosistemas arroja un buen rendimiento económico al examinar la prestación de servicios ecosistémicos a largo plazo. No obstante, los niveles de biodiversidad y los servicios ecosistémicos se mantuvieron por debajo de los niveles de los ecosistemas vírgenes, lo que corrobora el argumento de que, de ser posible, convendrá (e incluso será más económico) evitar la degradación conservando más que restaurando el ecosistema dañado.

En el contexto colombiano, el establecimiento de tres modalidades de tenencia de la tierra, representan los mayores potenciales para la conservación y uso sostenible de la biodiversidad: las áreas naturales protegidas (8.951 hectáreas), los resguardos indígenas (27.000.000 hectáreas) y las propiedades colectivas de las comunidades negras 90

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(1.300.000 hectáreas) que en su conjunto representan el 33% del territorio nacional (Rodriguez Becerra, 2000). Lección 29. Soluciones ambientales en los sistemas urbano-rurales. Aunque en un principio parezca una utopía, el estado ideal al que se debe apuntar, es a la generación de ciudades sostenibles. En donde, según las consideraciones de los Lineamientos Ambientales para la Gestión Urbano Regional en Colombia “la sostenibilidad de las ciudades no puede referirse únicamente a las formas de ocupar, producir y consumir el espacio construido para garantizar la permanente regeneración de sus sistemas sociales y económicos mediante la adopción de patrones de ordenamiento y ocupación del suelo urbano. La vida humana en las ciudades depende fundamentalmente de su relación con regiones próximas y lejanas de las cuales obtiene los insumos de energía y materia esenciales para su reproducción sostenida y creciente. Por lo tanto, para asegurar el desarrollo sostenible de las ciudades Colombianas, éstas deben de manera prioritaria, establecer una nueva forma de relación con las regiones circundantes de las cuales depende su metabolismo. Para esto es necesario adoptar un esquema de gestión descentralizado y democrático del desarrollo urbano que permita un uso racional de los recursos naturales renovables yu no renovables en el contexto regional, teniendo como refernte su disponibilidad y renovabilidad, así como las condiciones de agotabilidad y demanda a las que son sometidos” (MAVDT, 2008). Este esquema de gestión descentralizado mencionado en la cita anterior, debe ser pensado a todo nivel, desde políticas que comiencen a gestarse desde abajo hacia arriba como se mencionó en la lección 26, referente al análisis tripartita, hasta aspectos técnicos como la obtención de insumos de energía y recursos naturales necesarios para mantener un nivel de vida digno y ambientalmente sostenible. En cuanto a este último punto, se planteará como ejemplo el caso de estudio del Carrizal, una zona rural aislada de Colombia, en donde es inviable económicamente llevar servicios de energía por medio de redes de interconexión. Esta situación hizo que se considerara entonces, el posible uso de energías renovables basadas en recursos locales de biomasa, biogás, energía solar y eólica. El Carrizal, situado en el Valle de Moniquirá, cuenta con una población de 35 familias dedicadas a la agricultura dentro de 1.248 ha. El ingreso del campesino en el área, producto de la producción agrícola, depende de dos variables, el clima y los precios del mercado. Sin embargo, el factor determinante en las cosechas, es la escasez de agua. Quienes no cuentan 91

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con un suministro permanente y dependen de las lluvias, trabajan en sus propios cultivos cuando llueve, y se emplean como jornaleros durante la sequía. El precio del jornal es de 8 mil pesos día, y en promedio obtienen 120 mil pesos al mes. Esta baja remuneración a su vez hace que las familias no puedan costear el servicio de energía eléctrica y hagan uso de la leña como fuente de energía, deforestando los bosques, lo que a su vez disminuye la capacidad de retención de agua en el suelo, acentuando aún más el problema de escasez hídrica (Pinto Slabato, 2004). De esta manera, se identifica la necesidad de energía por parte de los pobladores para bombear agua tanto para los cultivos agrícolas como para las plantaciones forestales que son la provisión de leña del sector, además del agua propia para consumo humano. Lo paradójico es que, sumado a su incapacidad de usar la energía como servicio, la mayor parte del presupuesto es gastado en estos bombeos. En una búsqueda de soluciones alternativas al suministro de energía, teniendo en cuenta las carencias económicas de la población, pero asimismo la riqueza natural mal manejada que poseen, se evaluó el uso de energías renovables como solución a esta problemática, encontrando que, el Carrizal presenta un buen potencial de energías renovables, tales como la energía de biogás, la biomasa y la energía solar. En especial el biogás presenta un gran potencial, gracias a la presencia del vertedero de basuras del municipio de Sutamarchán. Finalmente, el autor concluyó que, las deficiencias en la interpretación del desarrollo sostenible en zonas rurales, se originan para este caso en particular, en la fragmentación institucional del tema de la energía. Actualmente, el diseño de políticas orientadas al mejor uso de las energías renovables en zonas rurales, involucra a las autoridades ambientales, agrícolas y de la energía (Pinto Slabato, 2004).

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Lección 30. Soluciones ambientales en el recurso aire y en el recurso minero Las soluciones ambientales con respecto al recurso aire son bastante complejas, requieren de un profundo conocimiento de todos los procesos que se dan en la atmósfera de manera natural, y de las fuentes que perturban dichos procesos, generalmente intensificándolos, para actuar en la prevención de ser posible y si no en la mitigación de los efectos que los causan. De tal manera que las soluciones deben ser planteadas principalmente desde cada una de las fuentes de perturbación (pérdida de la capa de ozono, efecto invernadero, lluvia ácida y cambio climático). En cuanto a las soluciones planteadas para la problemática ambiental referente a la disminución de emisiones de CO2 se considera que, el sector de transporte puede disminuir la demanda energética total, aumentando la eficiencia en el uso redes de transporte por carretera o ferrocarril (favoreciendo estás últimas sobre la carretera) y prefiriendo el transporte masivo; además, de exigir autos con motores eléctricos más eficientes en el mercado. En el sector doméstico, se puede mejorar el aislamiento y el diseño de los hogares y oficinas, para evitar el uso de aire acondicionado y calefacción; además de usar electrodomésticos eficientes energéticamente, sustituyendo calentadores eléctricos y sistemas convencionales de agua caliente por la producción de calor con renovables. En el sector industrial, aproximadamente el 65% del consumo de electricidad se utiliza para accionar motores eléctricos, Finalmente, todo esto puede ser posible, a través de una concientización y participación activa por parte de cada uno de los ciudadanos al cambiar nuestros hábitos de consumo. Según el informe Especial sobre Energías Renovables (SRREN, por sus siglas en inglés) del IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), publicado en mayo de 2011, la solución a una reducción en las emisiones de CO2, lo que a su vez genera una reducción del efecto invernadero y por consiguiente en el cambio climático, está en el uso de energías renovables. Esta conclusión surgió, después de analizar 160 escenarios energéticos mundiales, ofreciendo una visión integral de la situación, teniendo en cuenta los aspectos económicos, políticos, de mercado y el potencial técnico por fuente de energía y por región, convirtiéndolo en el análisis científico más completo y disponible hasta la fecha. En cifras concretas el informe plantea que las energías renovables podrían generar un ahorro en el total del volumen de los gases efecto invernadero 93

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equivalente a un rango entre 220 y 560 gigatoneladas de dióxido de carbono entre 2010 y 2050 (Greenpeace, 2011). Todas las fuentes de energía, tanto renovables como no renovables provienen de una u otra manera de la energía solar, en donde la luz solar de un día pude producir la suficiente energía para satisfacer 2850 veces la actual demanda energética (Figura. 23), a su vez en la tierra, esta energía se puede transformas en energía eólica, de biomasa, geotérmica, de mareomotriz e hidráulica. La idea es saber convertir esas fuentes de energía en calor o trabajo de la manera más eficiente, sostenible y económica posible.

Figura. 23. Recursos renovables mundiales (Greenpeace, 2011).

En conclusión, el informe plantea que la mayoría de los sistemas bioenergéticos actuales, reducen las emisiones de gases de efecto invernadero; sin embargo, sistemas de conversión avanzados, como por ejemplo, la conversión de desechos de madera en combustibles líquidos, pueden conseguir reducciones de las emisiones de entre un 80 y un 90% en comparación con los combustibles de origen fósil. Finalmente, el gran sentir de los 120 expertos en cambio climático que generaron el informe, es que no hay barreras técnicas ni económicas para alcanzar un suministro de energía renovable a nivel mundial. Las únicas barreras existentes se encuentran en la política energética (Greenpeace, 2011). 94

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UNIDAD 3 Nombre de la Unidad

PROYECTO MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS EN SU CONTEXTO

CAPÍTULO 7

PROPUESTAS DE SOLUCIÓN A NIVEL ENERGÉTICO

Lección 31

Energías renovables, solar; Fotovoltaica, Centrales termosolares

Lección 32

Energías renovables, biomasa; Procesos de conversión; Combustión directa, Termo-químicos, Bioquímicos; Cogeneración; Aspectos ambientales; desventajas.

Lección 33

Energías renovables, eólica

Lección 34

Otras energías renovables; Geotérmica; Mareomotriz; Hidráulica.

Lección 35

Mecanismos de adaptación al cambio climático; Economía energética; Política energética; Eficiencia Energética; Tendencia mundial.

CAPÍTULO 8

PROPUESTAS DE MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES

Lección 36 Lección 37 Lección 38 Lección 39 Lección 40

Sistemas y tecnologías de control en el componente agua; Manejo integral de sistemas de alcantarillado; Sistemas de control en tiempo real. Sistemas y tecnologías de control en el componente suelo; Sistemas pasivos de control de contaminación; Sistemas activos de control de contaminantes; Otras tecnologías. Sistemas y tecnologías de control en el componente residuos; Control de emisiones por combustión. Sistemas y tecnologías de control en el componente aire; Control por adsorción; Control por destrucción de COVs; Control de NOx en la combustión y post-combustión; Control de material particulado. Sistemas y tecnologías de control en el componente antrópico; Control biológico; Estrategias.

CAPÍTULO 9

PROPUESTAS DE MANEJO INTEGRADO

Lección 41

Programa Leadership in Energy and Environmental Design (LEED)

Lección 42

Arquitectura climática; Ciudades con fuentes de energía descentralizada.

Lección 43

Procesos de innovación y diseño; Sistemas de aislamiento térmico.

Lección 44 Lección 45

Programa de uso racional y eficiente de energía y fuentes no convencionales – PROURE Estrategias de ahorro energético; Sector residencial; Sector industrial; Sector comercial, público y servicios; Sector transporte.

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UNIDAD 3. PROYECTO MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS EN SU CONTEXTO CAPÍTULO 7. PROPUESTAS DE SOLUCIÓN A NIVEL ENERGÉTICO Ya en la última lección del capítulo anterior, se planteó someramente el cambio en el uso de fuentes de energía al que debemos apuntar; de un sistema energético actual basado en el uso de combustibles fósiles y nucleares a un suministro energético totalmente renovable. Sin embargo este cambio requiere de un periodo transicional, en el cual se adecuen las políticas, la infraestructura y todos los elementos necesarios para que este proceso se dé adecuadamente. Adicionalmente, se ha planteado la posibilidad de usar gas natural como fuente energética transicional en este proceso, que aunque no es una energía renovable, puede ser utilizado en plantas de cogeneración y es capaz de permitir una descentralización económicamente viable de la infraestructura energética (Greenpeace, 2010). Lección 31. Energías Renovables, Solar El sol produce constantemente energía electromagnética, que nos llega directamente a la tierra, desde hace 4,5 millones de años. Toda la energía disponible procede de forma directa o indirecta del sol, salvo la nuclear, la debida a las mareas y la geotérmica. Sin embargo, su utilización ofrece serias dificultades por su estacionalidad su alternancia día-noche, su dependencia de otras condiciones atmosféricas, su baja densidad y en muchas aplicaciones, su coste, que dista aún de ser competitivo con los combustibles fósiles (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). Fotovoltaica A nivel general, cada metro cuadrado de la Tierra está expuesto a suficiente radiación solar para producir 1.700 kWh de energía cada año. La tecnología fotovoltaica (FV) genera electricidad a partir de la luz. A partir del uso de un material semiconductor (silicio) que puede ser adaptado para liberar electrones, las partículas de carga negativa que son la base de la electricidad. Todas las células FV tienen al menos dos capas de este tipo de semiconductores, una con carga positiva y otra con carga negativa. Cuando la luz incide en el semiconductor, el campo eléctrico que se crea en la unión entre ambas capas hace que fluya electricidad. A mayor intensidad de la luz, mayor será el flujo de electricidad. El sistema 96

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solar FV difiere de un sistema solar basado en termocolectores, donde los rayos del sol se utilizan para generar calor, empleado generalmente para obtener agua caliente en los hogares, calentamiento de piscinas, etc (Greenpeace, 2007).

Figura. 24. Energía solar fotovoltaica (Greenpeace, 2007).

Centrales termosolares Las centrales termosolares obtienen su energía concentrando la radiación solar y convirtiéndola en vapor o gas a alta temperatura para accionar una turbina o un motor. Se utilizan espejos de gran tamaño para concentrar la luz solar en una línea o un punto, y el calor acumulado se utiliza para generar vapor. Este vapor caliente, a alta presión, se emplea para accionar turbinas que generan electricidad. En las regiones bañadas por el sol, las plantas CSP pueden garantizar grandes cuotas de la producción de electricidad. Para esta tecnología se necesitan cuatro elementos principales: un concentrador, un receptor, algún tipo de medio de transmisión o almacenamiento, y un conversor de electricidad. Tres de las tecnologías termosolares más prometedoras son (Greenpeace, 2007): 1. Cilindro parabólico. Se utilizan reflectores de espejo cilíndricos para concentrar la luz solar en tubos receptores térmicamente eficientes colocados en la línea focal del cilindro. Se hace circular un fluido de intercambio térmico, como un aceite térmico sintético, por estos tubos. Calentado a unos 400°C por acción de los rayos solares concentrados, este aceite es bombeado a través de una serie de intercambiadores térmicos para producir vapor que se convierte en energía eléctrica en un generador convencional de turbina de vapor que puede formar parte de un ciclo de vapor convencional o integrarse en un ciclo combinado de turbina de vapor y gas. 97

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Figura. 25. Centrales termosolares, cilindro parabólico (Greenpeace, 2007).

2. Torre solar. Se utiliza un conjunto circular de helióstatos (grandes espejos de seguimiento individual) para concentrar la luz solar en un receptor central montado en la parte superior de una torre. Un agente intercambiador absorbe la radiación de alta concentración reflejada por los helióstatos y la convierte en energía térmica para su uso en la generación de vapor que hará funcionar la turbina. Hasta la fecha se han utilizado diferentes medios de intercambio térmico como agua/vapor, sales fundidas, sodio líquido y aire. Aunque se cree que las centrales con torres solares están más lejos de su comercialización que los sistemas cilindro parabólicos, ofrecen unas buenas perspectivas a largo plazo de grandes eficiencias en la conversión. Actualmente existen proyectos en desarrollo en España, Sudáfrica y Australia (Figura. 26).

Figura. 26. Torresol Energy (Renovables, 2011)

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3. Antena parabólica. Se utiliza un reflector en forma de disco para concentrar la luz solar en un receptor situado en su punto focal. El haz de radiación concentrado es absorbido en el receptor para calentar un fluido o gas (aire) a unos 750°C. Éste se utiliza después para generar electricidad en un pequeño pistón, un motor Stirling o una micro turbina, conectados al receptor (Figura. 27).

Figura. 27. Disco parabólico (Greenpeace, 2007).

Lección 32. Energías renovables, Biomasa La biomasa hace referencia a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía, su energía es obtenida del sol y funciona como una especie de batería que almacena dicha energía solar, de tal manera que si se produce de manera sostenida, en la misma proporción en la que se consume, se puede considerar que es un recurso renovable. En la Figura. 28 se muestra a la izquierda, los contenidos de carbono en la biomasa existente en un bosque primario y a la derecha, el porcentaje relativo de biomasa correspondiente a cada parte del árbol (BUN-CA, 2002).

Figura. 28. Contenido de carbono y porcentaje relativo de biomasa (BUN-CA, 2002).

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En cuanto a las fuentes de biomasa, se cuenta con: 1) Plantaciones energéticas, las cuales son de rápido crecimiento y bajo mantenimiento cultivadas en tierras de baja productividad, con el fin específico de producir energía. Su periodo de cosecha varía entre los tres y los diez años. Sin embargo, el problema es que necesitan de grandes extensiones de tierra para que sea rentable. 2) Agricultura, aunque es necesario reciclar un porcentaje de la biomasa para proteger el suelo de la erosión y mantener el nivel de nutrientes orgánicos, una cantidad importante puede ser recolectada para la producción de energía. Por otro lado, el estiércol, puede ser en parte usado con fines energéticos, ya que en la práctica son esparcidos en su totalidad en los cultivos, para fertilización, lo cual si no se controla, puede provocar una sobrefertilización de los suelos y la contaminación de las cuencas hidrográficas. 3) La industria alimenticia genera residuos sólidos y líquidos con un alto contenido de azúcares y carbohidratos, que pueden ser convertidos en combustibles gaseosos. 4) Los centros urbanos generan basura orgánica en descomposición, la cual produce compuestos volátiles (metano, dióxido de carbono, entre otros), estos compuestos tienen un considerado valor energético que puede ser utilizado para la generación de energía “limpia”, además de disminuir el efecto invernadero (BUN-CA, 2002); (WWF, 2011). La biomasa se presenta en diferentes estados físicos que determinan la factibilidad técnica y económica de los procesos de conversión energética que pueden aplicarse a cada tipo en particular. Dentro de los aspectos a tener en cuenta, se deben considerar: 1) Su composición química, la cual determina el tipo de combustible que puede generar; por ejemplo, los desechos animales producen altas cantidades de metano, mientras que la madera puede producir una mezcla rica en monóxido de carbono. 2) El contenido de humedad, en donde se considera imprescindible un valor inferior al 30%. 3) El porcentaje de cenizas que indica la cantidad de materia sólida no combustible por kilogramo de material, el cual debe ser preferentemente bajo también para generar el mínimo de residuos después de la combustión. 4) El poder calórico, que expresa el contenido calórico por unidad de masa, considerado en muchos casos el más importante porque determina la energía disponible en la biomasa. 5) Densidad aparente, también muy importante a la hora de determinar la factibilidad técnica y económica ya que, combustibles con alta densidad aparente favorecen la relación de energía por unidad de volumen, requiriéndose menores tamaños en los equipos y aumentando los períodos entre cargas. 100

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Procesos de conversión Antes de que la biomasa pueda ser usada para fines energéticos, tiene que ser convertida en una forma más conveniente para su transporte y utilización como por ejemplo, carbón vegetal, briquetas, gas, etanol y electricidad. Los procesos de conversión de biomasa más relevantes se pueden clasificar en tres categorías (BUN-CA, 2002):  Procesos de combustión directa.  Procesos termo-químicos.  Procesos bio-químicos. 1. Combustión directa Es la forma más antigua y más común, hasta hoy, para extraer la energía de la biomasa en forma de calor (cocción de alimentos, secado de productos agrícolas), además, de producción de vapor para procesos industriales y electricidad. Las tecnologías de combustión directa van desde sistemas simples, como estufas, hornos y calderas, hasta otros más avanzados como combustión de lecho fluidizado. Sin embargo, el principal problema en este tipo de procesos, es que son muy ineficientes, mucha de la energía liberada se desperdicia y pueden causar contaminación cuando no se realizan bajo condiciones controladas. 2. Procesos termo-químicos Estos procesos transforman la biomasa en un producto de más alto valor, con una densidad y un valor calorífico mayor, los cuales a su vez, hacen más conveniente su utilización y transporte. Se basa en la quema incompleta y controlada de biomasa, rompiendo su estructura en compuestos gaseosos, líquidos y sólidos que pueden ser usados como combustible para generar calor y electricidad, o combustible líquido. El proceso básico se llama pirolisis o carbonización e incluye: Producción de carbón vegetal: la biomasa se quema con una disponibilidad restringida de aire, combustión incompleta. El residuo sólido se usa como carbón vegetal, el cual tiene mayor densidad energética que la biomasa original y no produce humo. Gasificación: tipo de pirólisis en el que se usa una mayor proporción de oxígeno a mayores temperaturas, con el objetivo de optimizar la 101

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producción del llamado “gas pobre”, constituido por una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y metano, con proporciones menores de dióxido de carbono y nitrógeno. Las ventajas de gasificar la biomasa original, incluyen la producción de un gas más versátil que el gas natural, el cual puede ser quemado para producir calor y vapor o pude alimentar motores de combustión interna y turbinas de gas generadoras de electricidad, además de producir un combustible relativamente libre de impurezas que genera menor contaminación en su combustión. 3. Procesos bio-químicos Estos procesos utilizan las características bio-químicas de la biomasa y la acción metabólica de organismos microbiales para producir combustibles gaseosos y líquidos. Son más apropiados para la conversión de biomasa húmeda que los procesos termo-químicos. Los más importantes son (BUNCA, 2002): 1. Digestión anaerobia: La idea es colocar la biomasa en digestores y dejar que se fermente, después de unos días, dependiendo de la temperatura del ambiente se habrá producido una mezcla de metano y dióxido de carbono (biogás). 2. Combustibles alcohólicos: etanol y metanol. El primero se produce por medio de la fermentación de azúcares y, el segundo por la destilación destructiva de madera. 3. Biodiesel: se compone de ácidos grasos y ésteres alcalinos, obtenidos a parir de aceites vegetales, grasa animal y grasas recicladas. A partir de un proceso llamado “transesterificación”, los aceites derivados orgánicamente se combinan con alcohol (etanol o metanol) y se alteran químicamente para formar ésteres grasos como el etil o metilo éster. Estos pueden ser mezclados adicionando un 20% de biodisel al diesel o usados directamente como combustibles en motores comunes. 4. Gas de rellenos sanitarios: mezcla de metano y dióxido de carbono producto de la fermentación de los desechos sólidos urbanos. Esto reduciría la contaminación y el riesgo de explosiones en estos lugares y disminuiría la cantidad de gases de efecto invernadero. Cogeneración Se refiere a la generación simultánea de calor y electricidad, lo cual resulta considerablemente más eficiente que los dos sistemas separados. Se utiliza con frecuencia en industrias que requieren de las dos formas de energía, 102

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como el procesamiento de café y azúcar. Su configuración depende de cuál es la forma de energía más importante; a veces se utilizan el calor y la electricidad en el proceso de la planta industrial y se vende el excedente a otros usuarios o a la red eléctrica (BUN-CA, 2002) Aspectos ambientales El aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía puede contribuir a mitigar el cambio climático y el efecto invernadero, en donde, el metano que escapa de los rellenos puede ser convertido en energía térmica, eléctrica o mecánica, además de generar un ciclo cerrado del carbono, capturándolo en las plantaciones energéticas, y liberándolo en la combustión para que quede a disposición nuevamente de las plantas que vienen en crecimiento. La biomasa como combustible también contribuye a reducir la lluvia ácida (al no contener sulfuro, su conversión energética no puede producirla), prevenir la erosión de los suelos y la contaminación de las fuentes de agua, reducir la presión provocada por la basura urbana, enriquecer el hábitat de la vida silvestre y ayudar a mantener la salud humana y estabilidad de los ecosistemas (WWF, 2011). Desventajas Por su naturaleza, la biomasa tiene una baja densidad relativa de energía; es decir, se requiere grandes volúmenes para producir potencia, en comparación con los combustibles fósiles. La clave de este problema es ubicar el proceso de conversión cerca de las fuentes de producción de biomasa. Adicionalmente, su combustión incompleta produce materia orgánica, monóxido de carbono y otros gases. Si se usa combustión a altas temperaturas, también se producen óxidos de nitrógeno. La producción y el procesamiento de la biomasa pueden requerir grandes insumos, como combustible para vehículos y fertilizantes, lo que da como resultado un balance energético reducido en el proceso de conversión por lo que es necesario minimizar estos insumos y maximizar los procesos de recuperación de energía. Finalmente, aún no existe una plataforma económica y política, en cuanto a impuestos, subsidios y políticas que sí cubren, por lo general, el uso de hidrocarburos, lo que la convierte en una fuente costosa de energía en la que en muchos casos es necesario invertir capital propio debido a la falta de programas financieros que favorezcan prestamos (BUN-CA, 2002).

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Adicionalmente, la WWF, (2011), se sugiere que necesitaremos alrededor de 250 millones de hectáreas de cultivos para bioenergéticos (iguales a mas o menos una sexta parte de las tierras de cultivo totales) para satisfacer la demanda proyectada para el 2050. Lo cual podría ocasionar deforestación, escasez de alimentos y agua, entre otros impactos sociales y ambientales. Teniendo en cuenta una estimación de 2000 millones de bocas más que alimentar para el 2050, es vital que el incremento en el cultivo de biocombustibles no compita con los usos de la tierra y agua que están destinados para la producción de alimentos o para mantener la biodiversidad.

Lección 33. Energías renovables, eólica La energía del viento también proviene primariamente del sol, debido a la diferencia en el calentamiento de las distintas zonas de la atmósfera, dando lugar a masas de aire de diferentes densidades, lo que hace descender a las más densas y elevarse a las más ligeras. Sobre ese movimiento también inciden el de rotación de la tierra y la configuración orográfica de superficie. La gran inercia térmica del agua hace que los mares se calienten o enfríen más lentamente que la tierra, lo que también es causa de brisas. Además de servir en la navegación, la energía eólica ha sido una fuente de energía utilizada a través de molinetes de viento para moler grano, bombear agua y producir electricidad (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). La energía eólica es una fuente de energía renovable e inagotable, cada vez más usada en el sector eléctrico, es limpia y compatible con el ambiente, no contamina y puede frenar parcialmente el uso y agotamiento de combustibles fósiles, contribuyendo a evitar el cambio climático, al no necesitar un proceso de combustión, reduciendo las emisiones de gases efecto invernadero. La distribución espacial de aerogeneradores se adapta fácilmente a las condiciones, restricciones y usos del terreno, es compatible con otros usos del suelo como agricultura, ganadería y pastoreo. Es flexible a un aumento en la demanda energética, ya que puede aumentar su capacidad con la incorporación de nuevas 104

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turbinas y finalmente al ser desmanteladas, no quedan huellas persistentes en el paisaje. Sin embargo, esta tecnología presenta también una serie de inconvenientes, tales como: la energía eólica no es almacenable y varía según la fuerza e intermitencia del viento, de tal manera que no puede suplir una demanda continua de energía en forma confiable; adicionalmente, al ser el aire un fluido de bajo peso específico, exige la fabricación de máquinas grandes y en consecuencia caras, además del inevitable impacto visual, con la consecuente alteración sobre el paisaje. Aunque se habla del ruido como impacto ambiental, los aerogeneradores modernos han reducido considerablemente sus emisiones, llegando a niveles casi imperceptibles para el hombre a distancias del orden de 100m. Adicionalmente, la muerte de aves en accidentes contra las palas de los aerogeneradores es una variable difícilmente controlable (EEPP, 2007). En Colombia fue inaugurado el 21 de diciembre de 2003, el primer parque eólico del país, llamado Jepírachi, “vientos que vienen del nordeste en dirección del Cabo de la Vela” en Wayuunaiki, la lengua nativa Wayuu. Este es un parque experimental, una especie de laboratorio para conocer y los potenciales y limitaciones respecto a esta tecnología. Jepírachi está conformado por 15 aerogeneradores con una capacidad instalada total de 19,5 MW de potencia. Los aerogeneradores están compuestos por un rotor de 60 m de diámetro y un generador instalado sobre una torre de 60 m de altura (Figura. 29); su distribución es de dos filas de 8 y 7 aerogeneradores respectivamente, separadas aproximadamente 1000 m. La distancia promedio entre aerogeneradores es de 180 m. La zona que ocupan las turbinas comprende un área rectangular de aproximadamente 1 km de ancho (en dirección paralela a la costa) por 1,2 km de largo. Los aerogeneradores están interconectados entre sí por una red subterránea, la cual conduce la energía hacia la subestación eléctrica localizada en el centro del perímetro sur del área ocupada por el parque. Dicha subestación a través de una línea de 800 m de longitud, conecta el parque a la torre 20 de la línea Cuestecitas-Puerto Bolívar, de propiedad de Carbones del Cerrejón, que suministra la energía para el puerto (EEPP, 2007).

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Figura. 29.Aerogeneradores Fuente: http://www.monografias.com

Lección 34. Otras energías renovables Geotérmica Se produce cuando el agua entra en contacto con rocas a altas temperaturas hacia el interior de la tierra y la transforman en vapor, este proceso principalmente se da en zonas con rocas volcánicas o tectónicas en las que se encuentra magma que ha logrado ascender hacia la superficie (ej. parte occidental de Estados Unidos y Europa central, Islandia, Asia y Nueva Zelandia). En donde este vapor es aprovechado por turbinas especiales, y se genera electricidad. El aprovechamiento comercial de esta energía solo es posible si la roca caliente está en contacto con algún fluido capaz de transmitir el calor. Este fluido es, generalmente el agua en estado líquido, gaseoso o en una mezcla de ambos. El proceso se puede clasificar según su temperatura, considerando como bajas temperaturas, las menores de 90°C, de temperatura media dentro de un rango de 90° 150°C y de alta temperatura las superiores a 150°C; siendo esta última usada generalmente en producción de electricidad, mientras que los usos 106

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para recursos de temperaturas bajas y media pueden dividirse en usos directos y bombas de calor geotérmico. La capacidad de generación de energía geotérmica en el mundo es de unos 8.000 MW (Fournier Origgi, 1993; Greenpeace, 2007)(Figura. 30).

Figura. 30, Energía geotérmica (Greenpeace, 2007)

Mareomotriz Según Fournier Origgi, (1993) La energía se acumula en los océanos por la acción de la radiación solar y en menor grado por la atracción de la gravedad del sol y de la luna, así como por la rotación de la tierra. Esto ha permitido aprovechar la energía de las olas, mediante un generador que convierte la energía cinética que contienen estas en electricidad. Esto se hace mediante una bomba que amplifica la altura efectiva de las olas y atrapa el agua en un depósito, el que, cuando tiene suficiente cantidad de líquido, se hace pasar a la turbina-generador y así se obtiene electricidad. Pero no solo la energía cinética de las olas puede ser aprovechada, adicionalmente, es posible usar también las mareas en la producción de energía. La idea es usar bahías aisladas, en donde el agua de las mareas altas pueda ser represada, de tal manera que al bajar la marea esa agua represada sea liberada y de esta manera mueva las turbinas y genere electricidad, la desventaja es que opera de manera intermitente, por tiempo limitado, además de necesitar al menos cinco metros de diferencia en las mareas para instalar una central de este tipo. 107

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“Otra posibilidad de utilizar la energía de los océanos es el aprovechamiento del gradiente térmico. Es importante, a este respecto, el hecho que la mitad de la energía solar que es interceptada por la tierra se localiza entre los trópicos de Cáncer y Capricornio y además, que el 90% del área que recibe esta energía está cubierta por los océanos. El resultado de esta situación es que la temperatura superficial de esas aguas fluctúa entre los 21ºC y los 30ºC, en una capa que a lo sumo tiene 100 m de espesor en la zona más gruesa. Por debajo de esa capa, la temperatura varía entre 0ºC y 5ºC, y esta diferencia de temperatura es capaz de producir trabajo y así mediante varios métodos, extraer electricidad” (Fournier Origgi, 1993). Hidráulica Actualmente 1/5 de la electricidad mundial es producida de esta manera. Durante los años se favoreció mucho la construcción de grandes centrales hidroeléctricas, generando fragmentación de hábitat y desequilibrios ecológicos. Las últimas tendencias han llevado a pensar en el uso de esta fuente de energía limpia y renovable a través de minicentrales, es decir, turbinas accionadas por una sección del agua corriente de un río, produciendo electricidad de una forma más acorde con el medio ambiente (Figura. 31). Las centrales hidráulicas pequeñas o minicentrales no recogen grandes cantidades de agua embalsada, que requiere la construcción de grandes presas y pantanos (Fournier Origgi, 1993).

Figura. 31. Energía hidráulica (Greenpeace, 2007)

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Lección 35. Mecanismos de adaptación al cambio climático La adaptación al cambio climático debe abordarse desde un enfoque integral, lo cual implica un uso racional y eficiente de la energía y los recursos. Para esto es fundamental replantear los modelos de producción, distribución y consumo, pero también es importante disponer de tecnologías limpias que optimicen el uso de energía y recursos. Oxfam, una confederación internacional constituida por 15 organizaciones que buscan el desarrollo sostenible, calcula que los costes de la adaptación al cambio climático de los países en desarrollo superarán ampliamente la cifra estipulada por el Banco Mundial, que oscila entre 10.000 y 40.000 millones de dólares anuales, planteando que posiblemente ascenderán a 50.000 millones de dólares anuales como mínimo. Una vez expuesta esta cifra, la pregunta que queda en el aire sería y ¿Quién debería asumir estos costos? Según un enfoque basado en la equidad y la justicia, los países tanto responsables de producir un nivel excesivo de emisiones como capaces de proporcionar asistencia son quienes deberían asumir los costes; es así como Oxfam propone que, Estados Unidos debería ser responsable de asumir aproximadamente el 40% de los recursos que se necesitan cada año, la Unión Europea del 30% y Japón del 10%. En la Unión Europea, los cinco donantes principales deberían ser Alemania, el Reino Unido, Italia, Francia y España (Oxfam, 2007). Los mecanismos de adaptación al cambio climático deben tener un enfoque holístico, que permita la planificación ordenada de una transición no sólo energética sino de actitud individual frente a los recursos de los que disponemos, es por esto que, a continuación se expondrán los diferentes elementos que se consideran importantes para esta adaptación: Economía energética Las inversiones en eficiencia energética y en energías renovables ayudan a la economía, con la generación de empleos en el sector, a la vez que reducen costes en la energía y disminuyen el uso excesivo de los recursos naturales. De acuerdo con el Informe del PNUMA “Tendencias mundiales en la inversión de energía sostenible 2009”, lo que se ha invertido en este mercado ha desafiado la recesión mundial con un crecimiento de casi el 5%. Diversas economías, desde China, Japón, República de Corea y hasta algunas europeas y Estados Unidos han destinado inversiones 109

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multimillonarias a las energías renovables, bajo el lema de un “nuevo acuerdo verde” mundial. Greenpeace en su propuesta de la Revolución Energética publicada en octubre de 2008, analizó la posibilidad de crear empleos si se aumentara nueve veces el uso de las energías renovables y se implementaran las medidas de eficiencia energética mundial que se requieren. Reportando que bajo el escenario de cambio “Revolución Energética”, habría un incremento total de alrededor de 2 millones de empleos en el sector de la energía en los próximos 20 años. Pero caso contrario, si no se toman las medidas adecuadas para hacer el cambio a la energía limpia, desaparecerían medio millón de empleos en el suministro de energía entre 2010 y 2030. “Con las políticas necesarias para llevar a cabo la Revolución Energética habría, para 2030, más de 8 millones de empleos en las energías renovables y la eficiencia energética, tres veces más de lo que se generaría con un enfoque convencional.” Política energética Según este mismo informe de Greenpeace (2008), los gobiernos deben tomar una serie de medidas para proteger a los ciudadanos de los cambios en el balance de empleos al cambiar de un tipo de energía a otro. Los incentivos básicos de política que se requieren son: un acuerdo climático que asegure la disminución de emisiones globales de gases efecto invernadero; políticas nacionales que permitan que la economía de los países se enfoque a energías verdes, y subsidios e incentivos económicos que apoyen el uso eficiente de la energía, o de las actividades que contribuyan al cambio climático; y estándares de emisiones y eficiencia que desvíen la demanda energética a niveles sostenibles. Eficiencia energética La eficiencia con la cual usamos actualmente las fuentes de energía es, en general, extremadamente baja. En la actualidad solo un tercio del contenido energético del combustible empleado es utilizado como energía útil. Según Gil García, (2008), mejorar la sostenibilidad de la energía aplicando medidas desde el lado de la demanda implica dos aproximaciones distintas: una tecnológica y la otra social. En donde, la primera implica tecnologías de conversión y distribución mejoradas, que requieran menos energía de entrada para conseguir un nivel dado de 110

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salida. Mientras que la segunda implica una reorganización de nuestro estilo de vida, tanto individual como colectivamente, con el fin de asegurar que la energía requerida para asegurar un servicio dado, se vea reducida comparada con otro tipo de servicios de suministro. Tendencia mundial Los países desarrollados durante muchos años dominaron el mercado mundial de las centrales de generación de energía a partir de carbón, gas y centrales hidroeléctricas (Figura. 32). Hacia 1970 y mediados de los ochenta, la industria nuclear tuvo auge, pero este se deterioró a partir del accidente de Chermóbil. Hacia los noventa, las economías de los países en desarrollo, comenzaron a crecer, favoreciendo el desarrollo de proyectos de centrales térmicas. A finales de los noventa, la generación de electricidad a partir de carbón empezó a decaer (excepto en China), centrándose ahora en las centrales de gas y en las energías renovables, especialmente en la eólica, siguiendo este ejemplo, la industria de la energía fotovoltáica experimentó un crecimiento igual a partir de 2005. Finalmente se observa que entre 2000 y 2010, el 26% de todas las nuevas centrales eléctricas del mundo eran energías renovables.

Figura. 32. Registro histórico y proyección hasta 2050 del uso de energías renovables (Greenpeace, 2011).

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Finalmente, en la proyección hecha por greenpeace (2011) se observa, que la tendencia de los mercados de las energías renovables, en especial la eólica, la solar fotovoltáica y la solar térmica de concentráción seguirán creciendo a medida que avance su desarrollo técnico, y el precio de los combustibles fósiles continue incrementándose.

CAPÍTULO 8. PROPUESTAS DE MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES Como propuestas de manejo de los recursos naturales, han surgido múltiples sistemas y tecnologías de control para cada uno de los componentes. Al referimos a “sistema”, hacemos referencia a un ente que recibe unas acciones externas o variables de entrada, y cuya respuesta a estas acciones externas son las denominadas variables de salida. Las acciones externas al sistema se dividen en, variables de control que se pueden manipular, y perturbaciones sobre las que no es posible ningún tipo de control (Figura. 33).

Figura. 33. Esquema general de un sistema, Fuente: modificado de http://upcommons.upc.edu/

Dentro de los sistemas se encuentra el concepto de sistema de control. Un sistema de control es un tipo de sistema que se caracteriza por las presencia de una serie de elementos que permiten influir en el funcionamiento del sistema. La finalidad de un sistema de control es conseguir, mediante la manipulación de las variables de control, un dominio sobre las variables de salida, de modo que estas alcancen unos 112

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valores prefijados; por ejemplo, implementación de tratamientos que controlen las emisiones de una industria, de tal manera que registren los niveles máximos permitidos de contaminación según la norma, sin pasarse de estos. Lección 36. Sistemas y tecnologías de control en el componente agua. Son muchos los sistemas y las tecnologías de control desarrolladas en este componente, sin embargo, teniendo en cuenta el alto grado de contaminación de las aguas residuales de las ciudades, se ha decidido tomar como ejemplo en esta lección el “Control en Tiempo Real de los Sistemas de Alcantarillado”. El concepto moderno de este Control en Tiempo Real (CTR) propone un manejo integral de los sistemas de drenaje urbano. En donde a pesar de la tradición de ser concebido como tres partes inconexas (redes de alcantarillado, planta de tratamiento de aguas residuales “PTAR” y cuerpo receptor), es enfocado ahora como un solo proceso total con una cantidad y calidad de agua final; teniendo en cuenta por supuesto, la hidráulica y la calidad del agua en cada uno de sus componentes (Figura. 34).

Figura. 34. Visión holística del sistema de alcantarillado Fuente: modificado de (Saldarriaga, 2010)

Manejo integral de sistemas de alcantarillado Antes de implementar el CTR, es necesario hacer una evaluación del sistema de alcantarillado, la cual debe incluir, la topología del sistema de drenaje con las direcciones de drenaje de cada sector; la cantidad y calidad de las aguas lluvias y residuales con sus respectivas valoraciones 113

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en cuanto a variaciones espaciales y temporales; conocer el estado actual del sistema y así finalmente, determinar la posibilidad de implementar un sistema de CTR. Simultáneamente, debe ser llevada a cabo la evaluación de la capacidad del cuerpo receptor para recibir carga contaminante, de acuerdo con el uso requerido en cada tramo, para esto se necesita la topografía del cuerpo receptor; su hidrología, con el fin de establecer la variabilidad espacial y temporal de los caudales; el nivel de contaminación ya existente aguas arriba de la descarga; la capacidad de re-oxigenación como función de la pendiente, la velocidad media y la altitud con respecto al nivel del mar y los modelos hidráulicos y de calidad de agua más apropiados para el cuerpo receptor (Figura. 35).

Figura. 35. Esquema de manejo integral de sistemas de alcantarillado (Saldarriaga, 2010).

Sistema control en tiempo real Actualmente el manejo de los sistemas es pasivo, con elementos y estructuras fijas que operan de cierta manera sin la posibilidad de intervención. Los sistemas se diseñan convencionalmente para contener caudales con periodo de retorno altos y por lo tanto proporcionan una gran capacidad de almacenamiento. Para la mayoría de eventos este almacenamiento no se utiliza totalmente (por lo tanto hay espacio para mejorar el comportamiento del sistema manejando activamente el 114

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almacenamiento en respuesta al cambio en las entradas (precipitación) y salidas (inundaciones, alivios, interacción con PTAR). Según Saldarriaga (2010), dentro de las estrategias de control (CTR), se considera el almacenamiento balanceado, es decir, un balance entre hacerlo aguas arriba para minimizar inundaciones aguas abajo; o caso contrario, hacerlo aguas abajo, para minimizar impactos de los alivios aguas arriba. Adicionalmente, deben ser incorporadas experiencias pasadas y matrices de decisión o escenarios de control para la toma de decisiones. Finalmente se debe desarrollar una estrategia siguiendo aproximaciones rigurosas de técnicas de optimización matemática (función objetivo a minimizar sujeta a restricciones físicas de operación, ej. Minimizar suma de volúmenes de descarga de alivios en un horizonte de tiempo). Finalmente, dentro de los beneficios de tener un CTR se tienen:  Reducción del riesgo a inundaciones al utilizar todo el almacenamiento del sistema.  Reducción en vertimientos deteniendo agua residual en el sistema.  Reducción en costos de capital de sistemas nuevos optimizando el almacenamiento y capacidad hidráulica.  Reducción en costos de operación optimizando bombeo y costos de mantenimiento.  Mejora operación PTAR balanceando cargas de entrada y permitiendo que la planta opere cerca de su capacidad de diseño. Lección 37. Sistemas y tecnologías de control en el componente suelo. Al igual que para el componente agua, son muchas las problemáticas que afectan al recurso suelo, razón por la cual, nos centraremos en algunos de los tratamientos de contención y control de contaminación de suelos; en donde dependiendo del enfoque, en algunos casos se buscará la eliminación total de los contaminantes, mientras que en otros, se buscará el control de las vías de migración de los mismos. Se plantea entonces la existencia de un sistema correctivo para la descontaminación de suelos, con diferentes tecnologías disponibles para lograrlo, siendo la contención, uno de sus componentes. Este sistema correctivo puede ser clasificado como (Andromalos & Sarubbi, 1998): 115

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 Sistema activo: los componentes de este sistema exigen un esfuerzo considerable y un suministro de energía continuo para operar (por ejemplo, pozos de bombeo y tratamiento).  Sistema pasivo: los componentes de este sistema trabajan sin mucha atención, salvo por el mantenimiento (tal como una cubierta de material impermeable). Ej. Fitorremediación. Sistemas pasivos de control de contaminantes La función de los sistemas pasivos de control de contaminantes es minimizar las tazas de transporte de los mismos. Dicho transporte puede ser mediado por las precipitaciones, generando agua de escorrentía, que ingresa y/o egresa del predio en estudio; así mismo, el agua se infiltra (generando lixiviados hacia las aguas freáticas), se percola o vuelve a la atmósfera a través de la evapotranspiración, transportando los contaminantes al medio circundante. Las tecnologías pasivas de control de contaminantes se concentran en el control de las vías hidrológicas para la mitigación de contaminantes (enfoque de contención). Por lo tanto, se mostraran algunas tecnologías de control de agua en superficie y luego las de control de aguas subterránea. La tecnología de contención usada deberá evaluar procesos de transporte de contaminantes, tales como, advección, dispersión (inclusive la difusión molecular y la mezcla mecánica), absorción, el retardo o aquietamiento y la transformación química y biológica, para evaluar su eficacia en el control de la migración de contaminantes al medio ambiente circundante. Tecnologías de control de agua de superficie Se busca evitar que las precipitaciones transporten contaminantes fuera del predio mediante escurrimiento de agua de superficie, su evacuación a canales o cursos superficiales, su infiltración y la consecuente generación de lixiviado. Se emplean para este fin: coberturas/capas impermeabilizantes, derivaciones de agua de superficie, y sistemas de control de erosión y de decantación. Control de agua subterránea Las barreras verticales subterráneas se emplean para contener los contaminantes y para encauzar de nuevo la corriente de agua subterránea, es especial en acuíferos y formaciones anisotrópicas que 116

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posean una conductividad hidráulica horizontal mucho mayor que la conductividad hidráulica vertical. Existen varias técnicas de barrera vertical inclusive muros trinchera con distintas mezclas de materiales, cortinas de impermeabilización y el pilotaje de láminas de acero o de tabiques de Hormigón Armado. La función más común de una barrera vertical en un sistema, no es contener sino más bien impedir el ingreso de flujo del agua subterránea limpia al predio. Cuando cumplen esta función, las barreras verticales se utilizan comúnmente en forma conjunta con los sistemas de tratamiento y extracción de agua subterránea. En esta aplicación, se extrae el agua subterránea desde dentro del volumen de suelo y agua circundando por el muro trinchera y se envía a tratamiento como se muestra en la Figura. 36.

Figura. 36. Control de agua subterránea, barrera vertical (Andromalos & Sarubbi, 1998)

Sistemas activos de control de contaminantes A diferencia de los sistemas pasivos que una vez instalados no requieren un insumo extra de energía, los sistemas activos controlan y contienen la migración de contaminantes a partir de un requerimiento energético casi constante para bombeos y tratamientos, electrocinética, biotratamiento in situ y lavado de suelos. Como consecuencia los costos son elevados. Otras tecnologías de control de contaminación en suelos Lavado de suelos Se puede realizar con agua, agentes extractivos acuosos, solventes o inclusive aire, en la matriz la matriz de suelo completa o sobre porciones seleccionadas que contengan los contaminantes. 117

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Descontaminación electrónica del suelo La electro-ósmosis es empleada para controlar el movimiento de aguas subterráneas. En este proceso, el fluido se mueve en respuesta a la aplicación de un potencial eléctrico, es decir, una diferencia de voltaje (una corriente constante, baja y directa). Asimismo los componentes químicos se mueven en respuesta a los potenciales químicos (gradientes de concentración química). El agua y en consecuencia los componentes químicos disueltos se mueven en respuesta a los gradientes hidráulicos. La electrocinética es la combinación de los gradientes eléctricos químicos e hidráulicos para la realización de la remoción de contaminantes. Tratamiento de suelo con baja temperatura Los suelos contaminados con sustancias inorgánicas pueden remediarse mediante un tratamiento térmico de baja temperatura. Se calienta el suelo a 150ºC hasta 200ºC, por debajo de las temperaturas de incineración. En un estudio, se detectó que el sistema removió los compuestos orgánicos volátiles por debajo de los límites de detección, además de una eficacia de remoción del 88% para compuestos orgánicos menos volátiles.

Lección 38. Sistemas y tecnologías de control en el componente residuos En la actualidad se han reportado algunos impactos en el cambio climático atribuibles a los residuos urbanos debido a la generación de metano (CH4), (CO2), óxido nitroso (N2O), así como también de Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) y pequeñas cantidades de óxidos de nitrógeno (NOx) y monóxido de carbono (CO) provenientes de rellenos sanitarios y sitios no controlados. Estas emisiones son producidas debido a la suma de múltiples factores tales como: descomposición anaerobia de residuos, fugas en la recuperación de energía de la basura y energía usada en el transporte de residuos a través de largas distancias. Algunos estudios han revelado que uno de los impactos más importantes asociados con la gestión de los servicios de aseo urbano es la contaminación de aire 118

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por componentes potencialmente cancerígenos y no cancerígenos así como la emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI) que influyen en el cambio climático, razón por la cual nos centraremos en una de las tecnologías disponibles para el control de estas emisiones, la cual busca recuperar los gases emitidos para que puedan ser incinerados y así contribuir a la generación de más fuentes de energía. Control de emisiones por combustión Una de las opciones posibles para la gestión de residuos sólidos urbanos es el valor energético que estos representan al ser incinerados. Sin embargo, es de vital importancia controlar adecuadamente dicho proceso para evitar en la medida de lo posible la emisión de contaminantes a la atmósfera. Esta es la razón por la cual, en las plantas de tratamiento de residuos, se deben disponer sistemas de control que ayuden a los operadores, a reaccionar ante las inevitables fluctuaciones locales y la falta de homogeneidad de los residuos, que a su vez implican una variación de su poder calorífico y de sus propiedades de ignición. Sin embargo dichos sistemas de control no son fáciles de establecer debido a razones tales como, la imprecisión en las variables de entrada debido a la falta de parámetros que puedan medirse en continuo para poder caracterizar los residuos. Además la representación matemática de los procesos que tienen lugar en la combustión es complicada. En un estudio realizado por Llauró Fábregas, (1999) se plantean las variables relacionadas con el control del proceso de combustión de residuos sólidos urbanos, mostradas en el cuadro 3. Cuadro. 3. Variables de proceso (izquierda) y variables manipuladas (derecha) (Llauró Fábregas, 1999).

Variables de proceso Temperatura horno Calidad residuos Espesor residuos Producción vapor O2

Variables manipuladas Alimentación residuos on-off Velocidad alimentador Caudal aire primario Temperatura aire primario

Dentro de los objetivos del sistema de control del estudio, se encuentran: mantener la temperatura de los gases de combustión a la salida quemando el máximo caudal de residuos; limitar el caudal de aire de enfriamiento (contenido de O2 en los gases de combustión); mantener la 119

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relación aire de combustión/residuos; y variar puntos de consigna (Temperatura de los gases de combustión, contenido de O2, relación aire de combustión/residuos). La función como tal para este sistema de control es determinar las variaciones de la carga de residuos y del caudal de aire de combustión necesarias para mantener una temperatura de combustión, o una concentración de O2 determinada (Figura. 37). Estas variaciones deben ser calculadas en el modelo debido a las oscilaciones del poder calorífico de los diferentes residuos que van alimentando el sistema.

Figura. 37. Objetivos del sistema de control de la combustión (Llauró Fábregas, 1999).

El problema real del control del proceso de incineración es ver si es posible ajustar automáticamente los diferentes puntos de consigna, por ejemplo el caudal de aire de combustión o la velocidad de la parrilla (banda por dónde van los residuos), mediante unos pocos parámetros de control, por ejemplo la temperatura de los gases de combustión o el caudal de vapor. Finalmente para este estudio, el sistema se plantea con tres señales de entrada, el tiempo, la calidad de los residuos y la carga de los residuos, de las cuales se obtiene como respuesta, la estimación cualitativa del estado del horno, y la acción que debe realizar el operador sobre la alimentación de residuos para contrarrestar el efecto de las perturbaciones. Sin embargo, en casos en donde la planta no disponga de información sobre el caudal de aire de combustión, se utilizan como entradas únicamente la calidad de los residuos y la temperatura del horno (Llauró Fábregas, 1999). Lección 39. Sistemas y tecnologías de control en el componente aire. Sistemas de control de contaminantes, son aquellos que se han instalado corriente abajo de una fuente de contaminación de aire para controlar sus emisiones. La mayoría de los dispositivos de control están localizados a 120

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cierta distancia de las fuentes de emisión que ellos controlan, por lo que la corriente del gas residual, debe ser conducida desde la fuente hasta el dispositivo de control y de allí a la chimenea antes de que pueda ser liberada a la atmósfera. Algunas de las tecnologías de control serán descritas a continuación (EPA, 2002): Control por adsorción En el control de la contaminación del aire, la adsorción se emplea para remover compuestos orgánicos volátiles (COVs) de las corrientes de aire. Durante la adsorción, una molécula de gas emigra desde la corriente de gas hacia la superficie del sólido donde es retenida por atracción física, liberando energía “el calor de adsorción”, el cual excede o iguala al calor de condensación. La capacidad de adsorción del sólido tiende a incrementarse con la concentración de la fase gas, el peso molecular, la difusividad, la polaridad y el punto de ebullición. Los adsorbentes más usados incluyen, el carbón activado, la sílica gel, la alúmina activada, las zeolitas sintéticas, entre otros. Control por destrucción de COVs La incineración es un método de disposición final en el que los compuestos combustibles en el gas residual son convertidos en vez de recolectados. Este proceso de incineración puede lograrse en un incinerador térmico o en un incinerador catalítico. La diferencia está en que, en el incinerador catalítico se utiliza un catalizador para aumentar la proporción de la reacción de combustión, permitiendo que la combustión ocurra a temperaturas más bajas. Incineradores térmicos Un incinerador térmico está constituido por una flama, producida por la combinación de combustible auxiliar, compuestos del gas residual y aire. Al pasar por la flama, el gas residual con contenido de orgánicos es calentado desde su temperatura de entrada, ardiendo a una temperatura entre la temperatura de precalentado y la temperatura de la reacción. Es decir, la ignición ocurre en algún punto durante el calentamiento de la corriente residual a medida que pasa a través de la flama estabilizada por medio de una boquilla, sin importar su concentración. La mezcla continúa reaccionando a medida que fluye a través de la cámara de combustión. 121

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Incineradores catalíticos Emplean un lecho de material activo (catalizador), que facilita la reacción total de combustión. El catalizador tiene el efecto de aumentar la proporción de reacción, facilitando la conversión a temperaturas de reacción más bajas que en las unidades de incineración térmica. Estos catalizadores pueden ser de lecho fijo o de lecho fluidizado; en donde los primeros se dividen a su vez en catalíticos monolito o de lecho empacado, en los tipo monolito, el catalizador es un bloque sólido poroso conteniendo canales paralelos no interconectados, alineados en la dirección del flujo del gas; en los de lecho empacado, las partículas del catalizador están soportadas ya sea en un tubo o en bandejas poco profundas a través de los cuales pasan los gases. Por último, se tiene el catalizador de lecho fluidizado, los cuales tienen la ventaja de presentar altas transferencias de masa, aunque la caída de presión total es ligeramente más alta que para un monolito. Control de NOx en la combustión y post-combustión Los óxidos de nitrógeno (NOx) son contaminantes gaseosos que se forman principalmente a través de procesos de combustión. El NOx en la atmósfera reacciona en presencia de la luz solar para formar ozono (O3), uno de los contaminantes más peligrosos para la salud. Existen dos tecnologías importantes para el control post-combustión, ambas basadas en la reducción química de los óxidos de nitrógeno (NOx) a nitrógeno molecular (N2) y vapor de agua (H2O). Dichas tecnologías se describirán a continuación: Reducción catalítica no selectiva Se basa en la reducción química de NOx a nitrógeno molecular (N2) y vapor de agua (H2O). La idea es inyectar un agente reductor con base en nitrógeno (reactivo), tal como amoníaco o urea, en el gas después de la combustión. Aunque el reactivo puede reaccionar con muchos componentes del gas de combustión, la reacción de reducción de NOx se favorece sobre otros procesos de reacción química en un rango específico de temperatura y en presencia de oxígeno, por lo tanto, se considera un proceso químico selectivo. En aplicaciones típicas de campo, proporciona reducciones del orden de 30 a 50%

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Reducción catalítica selectiva Es implementada típicamente cuando se requieren niveles más altos de reducción de NOx de los que se pueden lograr con el proceso anterior. Teóricamente se pueden diseñar estos sistemas para eficiencias de remoción de NOx de hasta el 100%. Los sistemas de SCR accionados por carbón, por aceite o por gas natural con frecuencia se diseñan para lograr objetivos de control por encima del 90 por ciento. Tal como la reducción catalítica no selectiva, este proceso se basa en la reducción química de la molécula de NOx; sin embargo, la diferencia radica en que esta última emplea un catalizador basado en metales con sitios activados para incrementar la velocidad de la reacción de reducción, en donde es inyectado un agente reductor (reactivo) como el amoníaco (NH3) en fase gaseosa puesto que penetra en los poros del catalizador más prontamente que la urea acuosa. El amoníaco, ya sea en forma anhídra o acuosa, es vaporizado antes de la inyección. Dentro del rango apropiado de temperatura, el amoníaco en fase gaseosa se descompone enseguida en radicales libres, los cuales después de una serie de reacciones, entran en contacto con el NOx y lo reducen a N2 y H2O. Control de material particulado Filtros y casas de bolsas Consiste en bolsas de tela por donde el gas cargado de partículas pasa a través de estas; la tela retiene dichas partículas con eficiencias del 99 o 99,9%. Esto se debe a que la capa de polvo recolectada sobre la tela genera poros que atrapan a las partículas a medida que viajan a través de la capa. Sin embargo existen limitaciones dictadas por las características del gas, tales como la temperatura y la corrosividad, además de la adhesividad de las partículas que afectan la operación. Precipitadores electrostáticos Son dispositivos de control de partículas que utilizan fuerzas electrostáticas para mover las partículas fuera de la corriente de gas y sobre las placas del colector. Lo que sucede es que a las partículas se les da una carga eléctrica, forzándolas a que pasen a través de una región de la cual fluyen iones gaseosos. Una vez que las partículas son recolectadas sobre las placas, deben ser removidas de las placas sin que se re-encaucen en la corriente de gas. 123

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Lección 40. Sistemas y tecnologías de control en el componente antrópico. “Los ecosistemas naturales se regulan por medio de un sistema de autocontrol, mediante el cual los procesos con retroalimentación positiva, como el crecimiento de las poblaciones, son controlados por otros con retroalimentación negativa como la competencia o la predación. Mientras que los primeros amplifican los cambios de estado de un ecosistema, los segundos lo amortiguan. La estabilidad de los ecosistemas naturales estaría dada por la redundancia en los retrocontroles negativos provistos por la red trófica. En los agroecosistemas este autocontrol estaría reemplazado por sistemas de control antrópico, basados en subsidios de energía como, por ejemplo, la aplicación de agroquímicos.” (Vitta, 2004). Sin embargo, el humano ha generado un sistema antrópico que ha cambiado las reglas de dicho autocontrol impuestas de manera natural en la ecósfera. Es así como (Rozzi, Armesto, & Figueroa, 1994) propone tres fases de creciente control antrópico: la biosfera, los sistemas silvo-agro-pecuarios y los paisajes urbano-industriales Figura. 38.

Figura. 38. Creciente control antrópico (Rozzi, Armesto, & Figueroa, 1994)

Un incremento del control antrópico sobre el autocontrol de la biósfera se traduce según el esquema anterior en una conversión a sistemas silvoagro-pecuarios, eliminando los ecosistemas pristinos y dejando los métodos tradicionales de cultivo de lado, para implementar el uso de fertilizantes, monocultivos, uso de combustibles y maquinaria pesada. Finalmente los 124

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centros urbanos son la máxima transformación alcanzada por la intervención del sistema antrópico sobre la biósfera inicial. Retomando la idea de Vitta, (2004) en conjunto con el esquema de la Figura. 38, podemos decir que el auntocontrol en los sistemas silvo-agropecuarios está siendo reemplazado por el control antrópico, que no sólo está basado en los subsidios de energía como agroquímicos, sino que también por ejemplo, está basado en la modificación de las relaciones predador-presa, para el control de plagas “control biológico”. Control biológico Consiste en el uso de organismos vivos para disminuir la densidad de población o el impacto de un organismo plaga y hacerla menos abundante o menos perjudicial de lo que es. Sin embargo, las especies introducidas pueden tener parásitos o enfermedades, o incluso llegar a convertirse ocasionalmente en plagas si son de alimentación mixta desplazando a las especies endémicas. Aunque el control biológico fue aparentemente olvidado hacia los años cuarenta, debido al uso masivo de insecticidas, la realidad es que este puede volver a tomar un auge debido a que cada vez las plagas están desarrollando mayores resistencias a los plaguicidas, además de ser un intento en pro de la reducción del uso de sustancias químicas contaminantes en los suelos (Jacas Miret, Caballero, & Avilla, 2005). Estrategias Importación Es la introducción de un enemigo natural para el control de una especie productora de daños, su principal ventaja es la posibilidad de obtener niveles de control permanentes. Incremento Consiste en aumentar artificialmente la población de enemigos naturales con objeto de producir una mayor tasa de ataque y con ello una disminución de la población del agente productor de daños. El gran éxito de esta técnica surge con los cultivos protegidos debido a que son 125

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sistemas cerrados, con problemas constantes, ambiente controlado y producción elevado tanto en cantidad como en valor económico. Inoculación Es cuando la especie introducida puede permanecer cierto tiempo sobre el enemigo natural en el cultivo, pero es incapaz de vivir sobre él de forma permanente. Las liberaciones inoculativas se hacen al establecimiento del cultivo para colonizar el área durante el tiempo de permanencia del cultivo (o estación climatológica) y de esta forma prevenir los incrementos de la densidad del agente perjudicial. Inundación Consiste en la liberación de un número elevado de enemigos naturales nativos o introducidos, generalmente patógenos, para la reducción de la población del agente dañino a corto plazo cuando la densidad alcanza niveles de daño económico. Conservación Esta última, a diferencia de las anteriores, se lleva a cabo a través del manejo de las interacciones del agro-ecosistema, potenciando la eficacia de los enemigos naturales autóctonos. CAPÍTULO 9. PROPUESTAS DE MANEJO INTEGRADO Lección 41. Programa Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) Es un sistema de certificación internacional voluntario de construcciones sostenibles tanto en el diseño, la construcción y la operación; el cual brinda a los diseñadores, constructores y dueños, las herramientas necesarias para tener un impacto medible e inmediato en el desempeño de sus edificios visto desde una perspectiva integral. Está basado en un sistema de puntuación que abarca diferentes criterios como la eficiencia energética, el aprovechamiento de agua, los materiales utilizados, el impacto en el entorno, innovación en diseño y la calidad ambiental interior Figura. 39.

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Figura. 39. Criterios de evaluación del LEED (Arquitectura e Interiores, s.f.).

Desarrollo sostenible del sitio En la selección del lugar donde se va a construir, es preferible escoger sitios previamente ya desarrollados con el fin de aprovechar la infraestructura existente, que tengan acceso al transporte público para evitar el uso de automóviles particulares, y acceso a los servicios básicos. Adicionalmente, se deben tomar medidas preventivas como la realización del estudio de impacto ambiental, y la escogencia de materiales de construcción más amigables con el ambiente con el fin de reducir la contaminación producida por la construcción y proteger los ecosistemas. Ahorro en agua potable Esto se puede lograr recolectando aguas lluvias que pueden ser usadas por ejemplo en los baños, o incluso ser pre-tratada y usada en múltiples tareas domésticas. Eficiencia energética y atmósfera En las construcciones sostenibles la idea es hacer un uso eficiente de la energía, al reducir la cantidad requerida para el funcionamiento de la edificación, y al fomentar el uso de energías renovables. Materiales y recursos La propuesta apunta hacia una reducción en la cantidad de materiales necesarios para la construcción, usando además los que menos impacto 127

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ambiental generan y en la medida de lo posible, incentivar la reutilización de materiales y edificaciones ya existentes, reduciendo la producción de escombros. Esto se propone, debido a que la selección de los materiales de construcción genera un impacto en la demanda de las materias primas y los procesos productivos, además de contaminar el aire y agua, destruir los hábitats naturales y agotar los recursos naturales. Finalmente se propone el uso de materiales de la región para evitar el transporte de estos. Calidad ambiental interior La calidad ambiental de los espacios interiores tiene un profundo impacto en la calidad de vida y en la salud de las personas, ya que en estos espacios pasamos la mayoría del tiempo, por lo que estos espacios deben estar por ejemplo, con pinturas no contaminantes, además de tener una adecuada ventilación e iluminación. Innovación en diseño La idea es incentivar la creación de estrategias que mejoren el rendimiento energético de los edificios, fomentando así, la investigación y el desarrollo continuos.

Lección 42. Arquitectura climática La arquitectura climática incorpora los principios físicos que aumentan la eco-eficiencia de un edificio, aprovechando la protección natural que da el entorno y los accidentes orográficos, además de aprovechar también la energía solar para la obtención de energía útil. (Ramos Castellanos, 2007). Para lograr un ahorro energético, la arquitectura bioclimática emplea diferentes métodos tales como, la arquitectura solar pasiva, que aprovecha la energía que proviene del sol y llega de manera directa al interior de la casa por medio de ventanales; el aislamiento de techos y muros, logrando con los materiales adecuados que las pérdidas de calor sean mínimas; el grosor de los muros, que actúa como masa térmica 128

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atemperando las temperaturas dentro de la casa en climas extremos; la disposición adecuada de estancias, logrando un flujo natural de aire por convección que traspase el calor a todas las áreas y también en el caso contrario para refrescar; y finalmente, la disposición de la casa sobre el terreno, el cual puede presentar accidentes geográficos naturales que puedan ser aprovechados para mejorar las condiciones ambientales en su interior, así por ejemplo, en zonas de viento se puede construir la casa tras un montículo para protegerla, en áreas frías es posible enterrar parte de la casa para aprovechar el calor constante del subsuelo además de buscarse una zona muy expuesta al sol, mientras que en áreas cálidas resultará mejor situar la casa en zonas sombrías y entre accidentes geográficos que canalicen corrientes de viento (Sitiosolar, s.f.). Por otra parte, una de las soluciones que con más fuerza se está imponiendo en las construcciones, son los techos verdes. Estos contribuyen al ahorro energético, al aislamiento acústico, a la reducción de costos de mantenimiento, a la retención de polvo y partículas suspendidas, a la filtración del aire, como sumideros de CO2, a la generación de oxígeno, a la retención del 80% del agua lluvia, a la disminución del agua en la red de saneamiento, y a la creación de microclimas y hábitat para fauna y flora, entre otras. Un caso típico de arquitectura bioclimática es el iglú. Su estructura hecha a partir de nieve seca sirve de aislante, su forma hemisférica ofrece la mínima resistencia al viento y reduce las pérdidas de calor. En el interior la calefacción brinda una temperatura media de unos 15 a 20ºC bajo cero, lo cual sumado a las pieles con que se cubren los esquimales, es un clima aceptable si se compara con los 60ºC bajo cero del exterior. Ciudades con fuentes de energía descentralizadas Si este tipo de arquitectura se sigue implementando en la construcción de edificios, podemos llegar a pensar con el tiempo en lograr ciudades sostenibles Figura. 40, en donde cada edificio o casa sea capaz de generar energía para su propio mantenimiento, además de hacer un uso eficiente de la misma, haciendo que la energía se descentralice y el usuario final pueda consumirla al mismo tiempo que la está produciendo (Greenpeace, 2010).

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Figura. 40. Ejemplo de ciudad sostenible (Greenpeace, 2010)

Según Greenpeace (2010): 1. Fachada solar fotovoltaica: será un elemento decorativo en edificios de viviendas y oficinas. 2. Mejoras en el aislamiento de paredes, techos y ventanas y modernos sistemas de ventilación en edificios antiguos podrán reducir hasta un 80% el consumo energético. 3. Los captadores solares térmicos producen agua caliente no sólo para el consumo del propio edificio, sino también para el de edificios cercanos. 4. Las centrales de cogeneración serán de muchos tamaños, se podrán instalar en el sótano de una casa aislada o en grandes bloques de edificios y podrán suministrar calefacción y electricidad sin pérdidas en la transmisión. 5. La electricidad limpia vendrá a las ciudades también de lugares alejados como parques eólicos marinos o centrales termosolares en desiertos con enorme potencial.

Figura. 41. Ejemplo de barrios y urbanizaciones sostenibles (Greenpeace, 2010)

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Según Greenpeace (2010): 1. 2. 3. 4. 5.

Fotovoltaica Mini-plantas de cogeneración de electricidad y calor. Captadores solares térmicos (calefacción y agua caliente) Edificios inteligentes Central geotérmica para electricidad y calor (cogeneración).

Lección 43. Procesos de innovación y diseño La piel de los edificios es el principal factor de ahorro energético, debido a que esta puede constituir un sistema de aislamiento térmico, evitando el uso de calefacción o aire acondicionado, principales causantes del cambio climático. En el mundo se han planteado ingeniosas propuestas de innovación y diseño en cuanto a estos sistemas, que incluyen creación de novedosos materiales y diseños que eran impensables hasta hace poco tiempo. Sistemas de aislamiento térmico Existe desde hace varias décadas un material llamado ETFE, el cual ha cobrado importancia en la construcción durante estos últimos años. Dicho material es una resina de flúor, hecha a partir de la combinación de etileno- fluor-tetra-etileno-, el cual se caracteriza por su ligereza, larga vida y gran resistencia a la tracción y a la presión; además de ser moldeable, transparente e hinchable, lo cual es una ventaja, ya que aligera las estructuras, alcanzando estas últimas grandes dimensiones y libertad de formas, que permiten por ejemplo, la creación de cojines de gas, que a modo de cámaras aislantes, ahorran energía y filtran la luz al mismo tiempo. Adicionalmente, es membranoso y repelente al agua, por lo que se limpia por sí solo permitiendo que el líquido resbale por la superficie sin dejar rastro, por último, según los fabricantes una capa de EFTE es del grosor de un papel pero resistente al peso de un automóvil.

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Son varios los edificios que se han diseñado con base en este material, así por ejemplo, se tiene el edificio Allianz Arena en Munich construido para el mundial de futbol 2006, el Eden Proyect (2000), o el cubo de agua de Pekín (2008) usado en los juegos olímpicos. El cubo de agua de Pekín, por ejemplo, es uno de los edificios más innovadores y sofisticados en cuanto a diseño y materiales se refiere, en donde el ETFE recubre la fachada dándole su particular forma de cubo de agua Figura. 42. Adicional a todas las propiedades ya mencionadas que el ETFE le confiere como sistema de aislamiento, el edificio contará con un sistema de acopio de aguas lluvias, que permitirá recuperar unas 10,000 toneladas de agua, las cuales se reciclarán para posteriormente utilizarlas dentro de las mismas instalaciones deportivas.

Figura. 42. Cubo de agua, Pekín. Fuente: http://www.mueblesok.com/un-cubo-de-agua-en-beijing.html

Otra de las últimas propuestas vanguardistas como sistema de aislamiento, es el sistema homeostático, el cual recubre las paredes con un tejido laberíntico fabricado con un material flexible que se dobla como un músculo artificial y filtra el calor y la luz solar inflándose o disminuyendo su tamaño, sin ninguna programación o ajuste técnico. Este prototipo aunque fue presentado por la firma Decker Yeadon Architects, el concepto como tal de homeóstasis, fue concebido por Walter Cannon en 1865 y explica la capacidad de un ser vivo para auto-regular su interacción con el medio, modificando sus propias características físicas internas en dicha adaptación (ELMUNDO , 2011). El material metálico flexible de la fachada (Figura. 43) reacciona al calor expandiéndose y abriéndose como un libro, lo que aumenta su superficie en contacto con los rayos solares, además al ser un material reflectante, este hace que el interior se caliente menos, pero se ilumine menos 132

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también. Por el contrario, al enfriarse, el material se contrae permitiendo el paso libre de la luz y el calor de los rayos solares, actuando así como una especie de obturador o pupila sensible al calor. Este movimiento es controlado por un músculo artificial, llamado elastómero dieléctrico, que se rodea de un material polimérico flexible.

Figura. 43. Reacción de la fachada al calor y al frío. Fuente: http://arquitectura0emisiones.blogspot.com

Existen otros materiales que funcionan también como sistemas aislantes, tales como el poliestireno expandido EPS, que reduce hasta en un 40% la energía total para climatizar un edificio; así como también el poliestireno extruido, la espuma de poliuretano y la espuma de vidrio, entre otros. Lección 44. Programa de uso racional y eficiente de energía y fuentes no convencionales – PROURE “La priorización y enfoque de las estrategias, subprogramas y líneas de acción del programa de Uso Racional y Eficiente de Energía PROURE se orientan fundamentalmente a la disminución de la intensidad energética, al mejoramiento de la eficiencia energética de los sectores de consumo y a la promoción de las fuentes no convencionales de energía, en función de la identificación de los potenciales y la definición de metas por ahorro energético y participación de las fuentes y tecnologías no convencionales en la canasta energética del país… Así entonces, el Programa de Uso Racional y Eficiente de Energía establece un plan de acción 2015 con visión al 2020, con estrategias y acciones que deben desarrollarse mediante la concertación de los alcances y establecimiento de los compromisos con los actores tanto públicos como privados para lograr los impactos esperados en productividad, competitividad, disminución de la intensidad energética, disminución de los impactos ambientales, el mejoramiento de la calidad de vida y en el acceso a fuentes limpias y renovable para todos los ciudadanos.” (MME, 2010). 133

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Según el BID mencionado en MME (2010), “en Colombia para alcanzar una disminución del 10 por ciento de energía en la próxima década implicaría inversiones en tecnologías y equipos eficientes por valor aproximado de US$730 millones, con lo cual se reduciría el consumo de energía en 6300GWh para el 2001. En caso contrario el país necesitaría invertir aproximadamente US$2.300 millones para construir el equivalente a 14 turbinas de gas de ciclo abierto (de 250MW cada una) para producir las 6.300 GWh de electricidad en el 2018”. Dentro de las metas finales del PROURE, se contempla la eficiencia energética, teniendo en cuenta que para el 2008 el 15,3% del consumo total de energía fue energía eléctrica, y que el restante 84,7% fue utilizado en otros energéticos (derivados del petróleo, carbón, biocombustibles, biomasa, etc), el UPME estimó para el 2015 unas meta de ahorro sobre el 15,3% del consumo total de energía eléctrica cuadro 4; en cuanto a la meta de ahorro para el 84,7% correspondiente al uso de otros energéticos, el UPME estimó un ahorro de 0,69% sobre el total del consumo final de energéticos, esto si se mantiene la participación del 84,7% en 2015, como se muestra en el cuadro 5. Cuadro. 4. Potenciales y metas de ahorro en energía eléctrica.

Sector Residencial Industrial Comercial, público TOTAL

Potencial de ahorro de energía 10.6% 5,3% 4,4% 20,2%

Meta de ahorro de energía 8,7% 3,4% 2,7% 14,8%

Cuadro. 5. Metas de ahorro según el PROURE (MME, 2010).

Sector Residencial Industrial Total

Meta de ahorro de energía 0,55% 0,25% 0,81%

En relación con las metas del uso de Fuentes No Convencionales de Energía (FNCE), para el año 2008, el consumo total de energéticos renovables fue de 6,5%. La UPME propone así como meta, para el 2015, un incremento de las FNCE en la canasta energética total del 5%, de los cuales, el 4% corresponde al uso de biomasa y biocombustibles para aplicaciones térmicas y transporte y el 1% restante en energía eléctrica.

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Para el cumplimiento y seguimiento de estas metas el PROURE desarrolló dos grupos de indicadores, el primer grupo incluye la intensidad energética, el consumo per capital, y la participación sectorial a nivel país o sub-sectorial en el sector industrial, y en un segundo grupo la participación de energéticos, tanto a nivel nacional como por sectores. Intensidad energética Mide la relación entre eficiencia energética y productividad, este indicador permite evaluar el comportamiento de la economía en relación con el consumo de la energía y en consecuencia refleja el uso racional y eficiente de la misma en función de la productividad. Consumo final de energía por sector Lo que busca es determinar cuánta energía consume cada sector. Se estableció así que para el 2008 el sector de transporte consumió el 38,3% de la energía total consumida, determinando la necesidad de aplicar medidas de eficiencia en este sector. Consumo final de energía por energético La incursión de energéticos limpios y mejores tecnologías, permite disminuir los niveles de consumo y por tanto mejorar la eficiencia energética, además, de ganar beneficios ambientales reduciendo las emisiones de gases efecto invernadero. La participación por energético es la línea base para implementar medidas de sustitución de energéticos por otros más limpios.

Lección 45. Estrategias de ahorro energético Sector residencial A nivel residencial se pueden implementar programas prioritarios de sustitución de lámparas eficientes y chatarrización de neveras en función de las condiciones actuales de mercado, según el PROURE para 2015 se 135

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estima un potencial de ahorro en el sector residencial de 10,6% sobre el total del consumo de energía eléctrica en el país o el 21,4% sobre el consumo por sector, para lograr esto, se plantean estrategias como sustitución de bombillas, uso eficiente de equipos de refrigeración y aire acondicionado doméstico, hornos eficientes, eficiencia energética en viviendas de interés social y reducciones en el consumo de leña para cocción de alimentos. Para el caso de las bombillas, debido a los hábitos de consumo de la población, el cambio de bombillas por unas 20% más eficientes, se puede hacer casi de manera inmediata, lo que no sucede con electrodomésticos que tienen una vida útil mucho más prolongada, problema que se ve incrementado cuando los equipos usados pasan al mercado del usado y continúan así perpetuando su vida útil. En el caso del uso eficiente en equipos de refrigeración, según estudios realizados por la UPME, se ha estimado que las neveras consumen entre el 20 y 50% del consumo energético de los hogares de estratos 1, 2 y 3. Adicionalmente, estas neveras están fabricadas con SAO (Sustancias que Agotan la capa de Ozono) como refrigerante y/o aislante térmico (espuma), permitiendo que estas sustancias sean transferidas al ambiente destruyendo el ozono y generando gases efecto invernadero, debido a falta de mantenimiento y malas prácticas de disposición final (MME, 2010). En cuanto a las estufas la UPME ha determinado un potencial de ahorro con estufas a gas, a través de una mejora en el diseño y calidad de las hornillas. Sin embargo, en la práctica es poco viable promover un reemplazo de estufas debido a que en general la antigüedad de estas es baja. Sector industrial Se estima según el PROURE para el año 2015, un potencial de ahorro en este sector de 5,3% sobre el total del consumo de energía eléctrica en el país, o del 15,34% sobre el consumo del sector. En donde para lograr esto se plantean estrategias como la optimización del uso de la energía eléctrica para fuerza motriz y calderas, mejoras en la eficiencia de iluminación, implementación de cogeneración y autogeneración, uso racional y eficiente en PYMES debido a que alta representación del sector, y optimización en los procesos de combustión y refrigeración (MME, 2010).

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En cuanto a la optimización del uso de la energía eléctrica para fuerza motriz, se hace inminente mejorar su eficiencia, debido a que aproximadamente el 70% de la energía eléctrica utilizada en el país, está asociada al uso de motores eléctricos. Para lograr esto, se promueven prácticas tales como, el uso de motores de alta eficiencia, correcto dimensionamiento y mantenimiento constante. Este último punto en especial, involucra a la ciudadanía, incentivando el cambio de hábitos, en cuanto a la importancia del mantenimiento y la realización de inversiones menores o grandes, que puedan incluso contemplar la sustitución del motor existente. La cogeneración es propuesta como medida de ahorro energético, debido a que esta aprovecha la energía térmica que sobra del proceso de generación de energía eléctrica, mejorando así la eficiencia de los procesos productivos de la industria. Esto medida beneficia no sólo al medio ambiente sino que también a los empresarios que ahorran dinero en la disminución del volumen de energéticos a comprar. En varios subsectores del sector industrial es necesario el uso de sistemas de refrigeración, un ejemplo de esto, es el sector de alimentos, bebidas y químicos. Es necesario invertir en tecnologías limpias que reemplacen equipos viejos e ineficientes. Sector comercial, público y servicios A 2015 se estima un potencial de ahorro en este sector de 4,4% sobre el total del consumo de energía eléctrica en el país o el 16,46% sobre el consumo del sector. En este sector se plantean estrategias tales como, difusión de tecnologías limpias y buenas prácticas de manejo en sistemas de iluminación y aire acondicionado y actualización tecnológica del alumbrado público principalmente. Sector transporte La intensidad energética del sector transporte es la de mayor valor en comparación con la de los otros sectores y del global nacional, razón por la cual son de gran importancia las estrategias planteadas para este sector, en donde se proponen: el uso de biocombustibles, reconversión tecnológica y modos de transporte. Colombia incursiona desde el 2005 en la producción de etanol a base de caña de azúcar, contando hoy en día con cinco destilerías con una 137

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capacidad de producción de un 1 millón de litros por día. Para el año 2010, el 80 por ciento de la demanda nacional (69.000 barriles/día), era una mezcla de gasolina con el 10 por ciento de este combustible (MME, 2010). En cuanto a la reconversión tecnológica y los modos de transporte, lo que buscan es mejorar las flotas de acuerdo a las necesidades empresariales, y desarrollar planes de movilidad urbana, que incluyan no sólo las políticas de oferta de mejores medios de transporte colectivo, sino también la regulación en la utilización del vehículo particular, sobre todo aquel de baja ocupación. Todo esto acompañado por supuesto de una concientización ciudadana. Bibliografía Amorocho Cortés, E., & Oliveros Villamizar, G. (2002). Apuntes sobre energía y recursos energéticos. Bucaramanga, Colombia: Universidad Autónoma de Bucaramanga. Andromalos, K., & Sarubbi, A. (24 - 27 de Noviembre de 1998). Tratamientos de contención y control - monitoreo. Recuperado el 15 de Julio de 2011, de Curso Latinoamericano de especialización en técnicas de remediación ambiental: http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/remediacion/tema09.pdf Arquitectura e Interiores. (s.f.). ExpoCamacol. Experiencias exitosas de la construcción sostenible en Colombia. Recuperado el 4 de Agosto de 2011, de ExpoCamacol. Feria Internacional de la Construcción, la Arquitectura y el Diseño.: http://www.expocamacol.com/file/NoticiaFil/Experiencias%20LEEDCorona.pdf Azcárate Luxan, B., & Mingorance Jiménez, A. (2007). Energías e impacto ambiental. España: Equipo Sirius. Brooks, D. B. (2004). Agua, manejo a nivel local. Recuperado el 14 de Agosto de 2011, de The International Development Research Centre (IDRC), Canadá.: http://web.idrc.ca/agua/ev-19581-201-1-DO_TOPIC.html BUN-CA. (Septiembre de 2002). Manuales sobre energía renovable. Biomasa. Recuperado el 12 de Julio de 2011, de http://www.bunca.org/publicaciones/BIOMASA.pdf 138

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