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Columnas de opinión

Especial Cambio Climático:

¿De qué estamos realmente hablando con el cambio climático?

Por Alberto de la Fuente, académico del Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

Contexto:

El marco normativo internacional está dado por el acuerdo de París, que trabaja sobre 5 ejes (mitigación, adaptación, creación, transferencia tecnológica y financiamiento), y fijó 3 objetivos específicos (artículo 2, ref 1):

1. Mantener el aumento de la temperatura media mundial muy por debajo de 2°C con respecto a los niveles preindustriales, y proseguir los esfuerzos para limitar ese aumento de la temperatura a 1,5 °C con respecto a los niveles preindustriales, reconociendo que ello reduciría considerablemente los riesgos y los efectos del cambio climático;

2. Aumentar la capacidad de adaptación a los efectos adversos del cambio climático y promover la resiliencia al clima y un desarrollo con bajas emisiones de gases de efecto invernadero, de un modo que no comprometa la producción de alimentos;

3. Elevar las corrientes financieras a un nivel compatible con una trayectoria que conduzca a un desarrollo resiliente al clima y con bajas emisiones de gases de efecto invernadero.

Por sobre este marco político, el sustento científico en gran medida es dado por el panel intergubernamental para el cambio climático (IPCC). Este panel se encarga de emitir periódicamente reportes (aproximadamente 1 cada década), que sintetizan los principales avances científicos en cuanto al cambio climático. El último reporte periódico (AR5, ref 2) se publicó el año 2014, y fue el que dio sustento al acuerdo de París. Sin embargo, con posteriodidad al acuerdo de París, se le encargó al IPCC que confeccionaran un informe específico para los 1.5oC (ref. 3), que fue publicado el año pasado y sustenta gran parte de los resultados que se presentan en este documento. Este informe IPCC sr1.5 enfatiza que:

• Cada centésima de grado cuenta

• Cada año importa

• Cada decisión cuenta

El objeto de este documento es entregar los conceptos básicos para entender el problema del cambio climático y las alternativas tecnológicas que existen para detener su avance. Este documento se estructura en 4 secciones: origen del problema, medidas globales para frenar el calentamiento global, realidad de Chile, y se concluye con algunos comentarios finales que permiten vislumbrar las transformaciones necesarias para estabilizar temperatura global.

Origen del problema

En términos generales, el cambio climático se debe al aumento de la temperatura promedio de la tierra producto del aumento de la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, entendiendo como gases de efecto invernadero a aquellos que aumentan la capacidad de retención de radiación solar, entre los cuales se encuentra el dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), etc.

En términos más específicos, la contribución de cada uno de estos gases no es igual porque hay algunos gases que tienen mayor efecto invernadero que otros, las tasas de emisión emisiones depende mucho del gas en cuestión, y porque los gas tienen diferentes ciclos biogeoquímico que explican los mecanismos naturales de remoción en la atmósfera.

Lo anterior explica los resultados que se muestran en la Figura SMP.10 del 5o informe del IPCC del 2014 (Figura 1, ref 2), que es considerada como una de las figuras de mayor relevancia de dicho informe. Esta figura muestra que existe una relación lineal entre el aumento de la temperatura promedio en la tierra medida respecto del promedio 1861-1880 (eje y), y las emisiones acumuladas de CO2 antropogénico medidas desde 1870 (eje x).

figura 1

Figura 1: Aumento relativo de la temperatura global en función de emisiones antropogénicas acumuladas de CO2 desde el período pre-industrial. Figura SPM-10 del quinto informe del IPCC [ref 2]

Lo primero a resaltar es que, si bien existe incertidumbre respecto de qué tan sensible es la temperatura promedio de la tierra a las emisiones acumuladas de CO2, la relación es claramente proporcional tal que si aumentan las emisiones acumuladas la temperatura va a aumentar.

Lo segundo es que la Figura SMP.10 no habla de emisiones de CO2 (masa de CO2/año), sino que de emisiones acumuladas (masa de CO2) que es la suma de todo lo que se ha emitido desde 1870 a la fecha. Esto quiere decir que, independientemente de qué temperatura aceptemos como segura, para detener el calentamiento global se necesita evitar que la masa total de CO2 siga aumentando, y por lo tanto llegar a un escenario de 0 emisiones netas de CO2. Emisiones netas iguales a 0 puede ser que no se emite CO2, o bien que la tasa a la cual se emite es igual a la tasa a la cual se captura.

En lo que respecta a las emisiones pasadas y actuales de CO2, el Global Carbon Project (GCP) publica anualmente una serie de informes entre los cuales se encuentra el Global Carbon Budget (GCB) que se usa como una de las referencias para poder ver cómo han evolucionado las emisiones totales de CO2, con un poco menos de 1 año de retraso. Destaco la Figura S64 del GCB del 2018 (Figura 2, ref 4) que permite entender a qué se refiere uno cuando habla de emisiones antropogénicas de CO2. Esta figura muestra la serie de tiempo de las emisiones totales de CO2 (que son las que debieran irse a 0), y las subdivide en 5 simples grupos: quema de carbón mineral, quema de petróleo, quema de gas natural, cambios de uso de suelo y otros que incluye producción de cemento que también es un recurso fósil.

figura 2

Figura 2: Serie de tiempo de emisiones totales de CO2, descompuestas según sea fuente. Fuente: Figura s64 de informe Global Carbon Budget 2018 [ref 4]

Entonces, cuando se habla de emisiones antropogénicas de CO2, se debiera entender a principalmente aquellas asociadas al uso de recursos fósiles, que son masa de CO2 que estaba enterrada desde hace millones de años y que hemos liberado nuevamente a la atmósfera en el último tiempo. Emisiones asociadas a cambios de uso de suelo ocurren con, por ejemplo, la tala de bosques con las que se transforma el carbono que estaba almacenado en forma de árbol en CO2 gas que se va a la atmósfera.

En este contexto, es importante recalcar que el problema principal son los recursos fósiles entre los cuales no se incluye, por ejemplo, nuestra respiración o el gas de la parrilla si es que es biogas "artificial" de un relleno sanitario o una planta de aguas servidas. Esto se debe a que el CO2 que liberamos al respirar es el mismo que entró a nuestro cuerpo en forma de lechuga que a su vez creció por fotosíntesis que capturó CO2 atmosférico. Esto es el ciclo natural y bien balanceado del carbono, que se ha alterado porque estamos inyectando algo que había salido hace millones de años de la atmósfera.

Medidas globales para frenar el calentamiento global

Bajo este marco general dado por el Acuerdo de París que fijó que el aumente de la temperatura de la tierra debiera estabilizarse en un valor muy por debajo los 2oC del Acuerdo de París, una buena parte del informe del IPCC sr1.5 se centró en calcular la masa total de CO2 que queda por emitir para no sobrepasar los 1,5oC de calentamiento global (orden 600 GTon CO2), y plantear varias trayectorias de emisiones que son técnicamente compatibles con esa meta. La Figura SPM3A del resumen para tomadores de decisión muestra estas diferentes trayectorias (Figura 3, ref 3), clasificadas en 2 grandes grupos: escenarios en que la temperatura aumenta asintóticamente hasta los 1,5oC (zona azul), y escenarios donde nos pasamos pero después baja la temperatura hasta estabilizarse en 1,5oC (zona gris, escenarios con overshooting).

figura 3

Figura 3: Esta es la Figura SPM 3A del informe IPCC sr1,5, y define las trayectorias de emisiones de diferentes gases de efecto invernadero que son compatibles con un calentamiento global de 1,5oC medido respecto del período pre-industrial. En el caso del CO2, se definen trayectorias en que la temperatura global crece asintóticamente hasta los 1,5oC (with o limited overshooting), y trayectorias de emisión en que la temperatura sobrepasa los 1,5oC pero posteriormente baja hasta estabilizarse en 1,5oC a fines de siglo.

Lo primero que se ve es que las emisiones antropogénicas de CO2 (principalmente por quema de combustibles fósiles) debieran caer rápidamente a 0. En la práctica esto significa que para el 2030, las emisiones de CO2 debieran ser cercanas a la mitad de lo que son hoy, debiéramos alcanzar valores neutros a mediados de siglo, y se requiere desarrollar tecnologías de capturas de CO2 para explicar los valores negativos de emisiones para la segunda mitad del siglo. Un segundo punto importante es que los escenarios con overshooting retrasan un par de años la caída brusca en las emisiones, pero la pendiente es mucho mayor y son escenarios que necesitan la instalación masiva de sistemas de capturas del CO2 atmosférico. Finalmente, la Figura SPM3A también grafica las trayectorias de emisiones de otros gases de efecto invernadero, que si bien son peores que el CO2 en términos de su potencial efecto invernadero, su ciclo biogeoquímico tiene procesos de remoción natural más eficientes que el CO2. Esto explica que, por ejemplo, las emisiones de metano debieran caer rápidamente, pero no necesariamente debieran ser iguales a 0.

Lo que hay atrás de los diferentes escenarios que dieron a lugar a las trayectorias de emisiones de CO2 que son compatibles con un calentamiento no superior a los 1.5oC se detalla bien en el capítulo 2 del informe IPCC sr1.5 y los datos de la ref5, y se resumen en la Figura SPM3B del resumen para tomadores de decisión (adjunta), que muestra que para construir cada uno de los escenarios se tomaron en cuenta 3 grandes términos de fuente/sumidero de CO2: quema de combustibles fósiles, AFOLU y BECCS.

• Combustibles fósiles son petróleo, gas natural y carbón que ya he comentado antes y son siempre emisiones positivas.

• AFOLU hace referencia a aforestación (profeso inverso a deforestación) y cambios de uso de suelo, que puede ser tanto positivo como negativo. Hoy es principalmente una fuente de CO2 a nivel global, pero con un manejo adecuado puede llegar un sumidero de CO2, con, por ejemplo, recuperar terrenos erosionados o construcción en manera.

• BECCS significa bioenergy, carbon capture and sequestration y se asocia con técnicas de captura y almacenamiento geológico del CO2. La idea es producir biocombustible que a partir de la fotosíntesis que asimila CO2 atmosférico para producir biomasa (aceites, etanol, leña, etc). Luego se quema ese biocombustible para producir energía (electricidad o calor), con lo que se obtiene como residuo un gas con alta concentración de CO2 que posteriormente se procesa e inyecta en antiguos yacimientos de gas o petróleo. Por el momento el proceso de producción de biocombustibles funciona relativamente bien, y un ejemplo son las biofactorías de Aguas Andinas o el biogas de los rellenos sanitarios. En ambos casos la materia orgánica de las ciudades se degrada anaeróbicamente para producir metano, que posteriormente se quema para calefaccionar procesos industriales o bien se vende a Metrogas y llega a la casa. La gran incógnita está en los muy lentos procesos geoquímicos que hacen que el almacenamiento geológico de CO2 todavía no pueda darse a gran escala y de manera segura (i.e. sin filtraciones a la atmósfera).

figura 4

Figura 4: Esta es la Figura SPM 3B del informe IPCC sr1,5, que detalla cómo se construyeron alguno de los escenarios de descarbonización que son compatibles con un calentamiento global no mayor a 1.5oC. Se identifican 3 grandes grupos asociados a la quema de combustibles fósiles, AFOLU y BECCS. En detalle se da en el texto de este documento.

Acá es importante mencionar que para efectos de frenar el calentamiento global, seguir un escenario P1 es equivalente a seguir el P3 (ambos con overshooting limitado o nulo), pero los supuestos que hay atrás de estos escenarios varían. Un ejemplo es la población humana, que en algunos escenarios considera una población máxima de 8500 millones el 2050, mientras que en otros escenarios se considera que la población sube a 10000 el 2050 y 11100 el 2100. Similar con crecimiento económico, eficiencia energética, producción de alimento, etc. Los datos en detalle están en la ref. 5.

Realidad de Chile

Como parte del Acuerdo de París, las partes acordaron presentar informes periódicamente que den cuenta de las emisiones a nivel nacional. Chile presentó en la COP24 (Polonia, Noviembre 2018) el tercer informe bienal de actualización de Chile sobre Cambio Climático (3er BUR-Chile) donde reportó las emisiones nacionales en término de CO2 equivalente hasta el año 2016. El CO2 equivalente suma la contribución de todos los gases de efecto invernadero ponderadas según su potencial invernadero del gas. La Figura RE1 del resumen ejecutivo (Figura 5, ref 6) muestra cómo han sido las emisiones de gases de efecto invernadero de Chile, divididas por sector:

figura 5

Figura 5: esta es la figura RE1 del tercer informe bienal de actualización de Chile sobre Cambio Climático. Muestra evolución de emisiones en términos de CO2 equivalente en Chile, divididas según sector productivo (energía, industria (IPPU), agricultura, AFOLU (UTCUTS), residuos).

• Energía, asociada principalmente a quema de combustibles fósiles y minería de extracción de éstos, e incluye producción electricidad, transporte, industria, residencial, etc.

• IPPU considera emisiones de procesos industriales, y que no se deben a quema de combustibles fósiles.

• Agricultura. Emisiones asociadas a la actividad agrícola que no se explican en quema de combustibles fósiles, y se relacionan con, por ejemplo, el uso de fertilizantes.

• UTCUTS. Este término es análogo al término AFOLU, que para el caso de Chile es un sumidero de CO2. El cálculo de estas emisiones/sumidero de gases de efecto invernadero es el que presenta mayor incertidumbre y variabilidad producto de, por ejemplo, incendios forestales. Sin embargo, en el caso de Chile este término permitiría balancear de forma temprana las emisiones por quema de combustibles fósiles, y alcanzar la neutralidad de carbono antes que el resto de los países.

• Residuos. Emisiones de gases de efecto invernadero que se asocian con residuos sólidos y líquidos.

Por otro lado, la Figura 12 del tercer informe bienal de actualización de Chile sobre Cambio Climático muestra cómo ha sido la evolución de las emisiones en el sector de energía, que incluye emisiones asociadas a la quema de combustibles fósiles en industria de producción de electricidad (principalmente termoeléctricas a carbón), sector industria manufacturera y construcción (hornos, calderas, fundiciones, generadores a diesel), transporte (terrestre pero también marítimo y aéreo), y otros entre los cuales se incluye el residencial.

figura 6

Figura 6: esta es la Figura 12 del tercer informe bienal de actualización de Chile sobre Cambio Climático. Muestra serie de tiempo de emisiones del sector Energía subdivididas por sectores productivos de mayor relevancia para efectos de emisiones.

Comentarios finales

Se requieren cambios urgentes en la forma de cómo hemos construido nuestra sociedad/economía, principalmente en cuanto a la dependencia de los combustibles fósiles.

A modo de síntesis, durante la próxima década debiéramos:

• Invertir fuertemente en energías renovables (más que 3 veces las inversiones de hoy) para reemplazar todas las fuentes de producción de energía basadas en combustibles fósiles, además de aumentar la producción energética para, por ejemplo, reemplazar vehículos a combustión por vehículos eléctrico.

• Desarrollar estos proyectos de inversión de manera armónica con el entorno social y ambiental.

• Mejorar la eficiencia en el uso de recursos (inclusive energía) en todos los niveles

• Disminuir tasa de generación de residuos y aumentar el nivel reciclaje de materia prima

• Adquirir estilos de vida conscientes con la crisis

Finalmente, es importante mencionar que, al igual como queda claro del último informe de IPCC [ref 3], el combate al cambio climático se debiera dar en el contexto de los 17 Objetivos de Desarrollo Sustentable de la ONU (ref 7). En particular el ODS5 que habla de equidad de género, ya que las emisiones per cápita de CO2 han estado relativamente constantes desde 1960 a la fecha, por lo que gran parte del problema se explica en el aumento de la población humana.

Referencias:

[ref 1] Texto del Acuerdo de París. https://unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_spanish_.pdf

[ref 2] Informe AR5 del IPCC. 2014. https://archive.ipcc.ch/report/ar5/syr/

[ref 3] Informe IPCC sr1.5. https://www.ipcc.ch/sr15/

[ref 4] Global Carbon Proyect, 2018. http://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/index.htm

[ref 5] Datos de escenarios del informe IPCC sr1.5. https://data.ene.iiasa.ac.at/iamc-1.5c-explorer/

[ref 6] http://portal.mma.gob.cl/wp-content/uploads/2018/12/3rd-BUR-Chile-SPanish.pdf

[ref 7] https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objetivos-de-desarrollo-sostenible/ 

Miércoles 14 de agosto de 2019

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