1.10: Soluciones

El cambio climático es un problema difícil de resolver porque nuestra sociedad moderna se construyó con la quema de combustibles fósiles como fuente de energía. Seguimos dependiendo fuertemente de la energía de los combustibles fósiles para todo, desde conducir nuestros autos y lavar nuestra ropa hasta cargar nuestros teléfonos celulares y calentar nuestras casas. Sin embargo, para estabilizar el clima, tendremos que pasar a emisiones de carbono cercanas a cero a largo plazo. Así, el reto es descarbonizar nuestra economía. Cuanto más esperemos con esta transformación, mayores serán los impactos del cambio climático futuro o más rápidas serán las futuras reducciones de emisiones. Y debido a que es un problema global el mundo entero, o al menos la mayor parte, necesitará cooperar para resolverlo. Además, debido a que ya estamos comprometidos con promover el cambio climático, mejor nos preparamos para adaptarnos a él. En este capítulo se discutirán opciones tecnológicas, esfuerzos políticos y acciones personales hacia soluciones de mitigación climática y formas de adaptarse a lo inevitable.

La Figura 1 ilustra que históricamente el incremento de las emisiones de carbono fue causado por el crecimiento de la población humana y un incremento en la economía expresado por ejemplo por el Producto Interno Bruto (PIB). Tanto la población como el PIB por persona han aumentado exponencialmente durante los últimos ~200 años. El mayor uso de energía basada en combustibles fósiles ha sacado a muchas personas de la pobreza y ha mejorado la vida de millones de personas, aunque muchas personas en el mundo en desarrollo siguen en la pobreza. Formalmente, las emisiones antropogénicas de carbono ACE = P × GDP/P × E/GDP × CE/E en una determinada región o país pueden descomponerse en la población P, el PIB por persona (GDP/P), la intensidad energética del PIB (E/PIB) y las emisiones de carbono por energía (CE/E). La intensidad energética del PIB ha ido disminuyendo durante los últimos 50 años, lo que compensó en cierta medida el incremento de la población y del PIB por persona, mientras que la intensidad del carbono no ha cambiado tanto como los demás factores (IPCC, 2014, Figura SPM.3). Esta descomposición se conoce como la Identidad Kaya. Actualmente la población mundial es de casi 8 mil millones de personas y se espera que continúe aumentando, al menos para un futuro próximo. Este incremento seguirá ejerciendo más presiones sobre el sistema terrestre; el cambio climático es solo uno de ellos. Otros son, por ejemplo, una mayor ocupación de lugares silvestres por parte de los humanos, lo que reduce los hábitats de muchas especies de plantas y animales o la creciente demanda de recursos como alimentos y agua dulce. El crecimiento de la población podría reducirse de manera eficiente educando y empoderando a las mujeres en el mundo en desarrollo y reduciendo la pobreza. Reducir el PIB por persona probablemente no sea una buena manera de reducir las emisiones, porque la mayoría de la gente no quiere reducir su nivel de vida y consumo de energía (aunque algunos lo hacen y también se podría recortar una gran cantidad de desechos sin afectar mucho nuestro nivel de vida). Dado que muchas personas en el mundo en desarrollo esperan mejorar su nivel de vida, será deseable aumentar aún más el PIB promedio por persona en el futuro. Pero si las emisiones de carbono por energía pudieran reducirse, por ejemplo, cambiando a fuentes de energía de combustibles no fósiles, eso reduciría las emisiones sin reducir el PIB o el consumo de energía.

Figura 1: Evolución de las emisiones globales de carbono (top), población mundial (centro) y PIB por persona (abajo). De cdiac.ess-dive.lbl.gov, wikipedia.org y krusekronicle.typepad.com.

a) Tecnología

Actualmente la producción global de energía depende en gran medida de la quema de combustibles fósiles (Figura 2). Las mayores fuentes de energía son el petróleo, el carbón y el gas natural, todos los cuales son combustibles fósiles, mientras que todas las fuentes de combustibles no fósiles en conjunto representan solo alrededor del 20% del total. La mayor parte del consumo de petróleo alimenta motores de combustión interna en automóviles y camiones, los cuales tienen una eficiencia muy baja. Solo alrededor del 25% de toda la entrada de energía en el transporte se utiliza para mover vehículos, mientras que la mayor parte de la energía se desperdicia como calor. El carbón se utiliza principalmente en las centrales eléctricas para generar electricidad, lo que también se asocia con una pérdida de poco más de la mitad. Tenga en cuenta que esta pérdida es menor que la de los motores de combustión interna, lo que hace que los autos eléctricos tengan menor huella de carbono que los autos con motor de combustión interna aunque la electricidad se genere a partir del carbón. La mayor parte del gas natural se utiliza para generar electricidad y para calentar edificios. La energía hidroeléctrica y nuclear se utilizan exclusivamente para producir electricidad, mientras que la biomasa se usa principalmente para cocinar y calentar hogares en el mundo en desarrollo. Las nuevas energías renovables como la solar y la eólica suministran solo una pequeña fracción de toda la energía.

Figura 2: Flujos de energía en la economía mundial en 2005 en exajulios (1EJ = 10 ¹⁸ J) anuales desde las fuentes primarias hasta el sector de uso final (abajo). ALS = Autoconsumo, pérdidas, cambios de stock. OTF = otra transformación a combustibles secundarios. De GEA (2012).

Figura 3: Fotografía de Paneles Solares y Turbinas Eólicas.

Sin embargo, en algunos países las fuentes de energía renovable han experimentado un rápido incremento en los últimos años. Alemania, por ejemplo, ha aumentado la contribución de las renovables a la producción total de electricidad de 3% en 1990 a ~ 30% en 2015, mientras que su economía ha sido una de las más fuertes de Europa. He sido testigo de esta transformación durante mis visitas a medida que más y más paneles solares aparecieron en tejados y turbinas eólicas en los campos. Dinamarca planea pasar a la energía 100% renovable para 2050. En Estados Unidos las energías renovables representan actualmente el 10% del consumo total de energía y el 15% de la producción eléctrica y está aumentando rápidamente. En 2016, por ejemplo, su capacidad de energía solar se duplicó. La ventaja de las energías renovables es que sus emisiones de carbono son pequeñas (algunas emisiones ocurren durante la producción e instalación de paneles solares y turbinas eólicas) y que no están asociadas con los peligros de la energía nuclear. Sus desventajas solían ser su costo, particularmente su alto costo de inversión inicial. Sin embargo, una vez instalados, los paneles solares y las turbinas eólicas operan casi sin costo de mantenimiento ya que la energía solar y el viento son gratuitos. Durante los últimos 10 años el costo de los paneles solares ha disminuido drásticamente en un 80%. Así, si se ve a lo largo de la vida útil de un sistema, las energías renovables se vuelven competitivas con los combustibles Otras fuentes de energía renovable son el calor geotérmico, la energía de las mareas y las olas y las presas hidroeléctricas. Otro tema con las energías renovables es su suministro intermitente de energía. Los paneles solares solo funcionan durante el día, mientras que los aerogeneradores solo funcionan cuando sopla el viento. Sin embargo, un estudio reciente mostró que el 80% de toda la demanda de electricidad podría cubrirse fácilmente con energía eólica y solar (Shaner et al., 2018).

Figura 4: Fotografía de trabajadores del reactor nuclear de Fukushima dañado.

Las centrales nucleares también proporcionan energía que está libre de fósiles y no causa emisiones de carbono (excepto durante la construcción). Por esta razón son vistos por algunos como una importante fuente de energía futura. Sin embargo, la energía nuclear también tiene desventajas. No sólo son caros de construir sino que también son peligrosos de operar y producen residuos radiactivos para los que actualmente no existe un depósito a largo plazo. Accidentes catastróficos como las crisis nucleares en 2011 en la planta japonesa de Fukushima Daiichi y en 1986 en el reactor de Chernobyl en lo que hoy es el norte de Ucrania, han demostrado los peligros asociados con la producción de energía nuclear. Así, la energía nuclear sigue siendo un tema polémico.

Figura 5: Fotografía de un Auto Eléctrico.

Actualmente muchas empresas se mueven hacia más autos eléctricos o vehículos híbridos. Debido a sus eficiencias mucho mayores (80-90%) su consumo de energía es mucho menor que para los automóviles con motores de combustión interna y su huella de carbono puede ser cercana a cero (algunos están asociados con la producción de vehículos) si se utilizan fuentes de energía renovables para la electricidad. Incluso si se utilizan combustibles fósiles para la electricidad, la huella de carbono de los autos eléctricos sigue siendo menor que la de los vehículos con motor de combustión interna. Considerando las grandes cantidades de emisiones de carbono que actualmente provienen del sector del transporte y las grandes pérdidas que allí ocurren (Figura 2) el cambio a una flota de vehículos eléctricos podría traer una tremenda reducción en las emisiones futuras. A pesar de que los autos eléctricos son más caros para comprar sus costos de por vida son más bajos que los autos a gasolina. Esto se debe a que el costo promedio de la electricidad equivalente ($1.10) es menor a la mitad del costo de un galón de gas ($2.50). Los autos eléctricos también tienen otras ventajas. Sin cambio de aceite, sin contaminación, más torque.

Aumentar la eficiencia energética es otra forma rentable de reducir las emisiones de carbono. La Figura 2 muestra que los edificios residenciales y comerciales desperdician cerca de la mitad de su energía. El aislamiento de edificios no sólo reduce sus emisiones de carbono sino que también ahorra dinero al propietario. Cuando compramos nuestra casa no estaba aislada. Agregar aislamiento redujo nuestros costos de calefacción e hizo que la casa fuera más cómoda para vivir. También lo hizo más silencioso. Hace unos años también reemplazamos nuestro antiguo calentador de agua eléctrico convencional por un calentador de agua con bomba de calor nuevo y económico. Este simple cambio redujo a la mitad nuestra factura de luz.

Se ha propuesto y probado la captura y almacenamiento de carbono para reducir las emisiones de carbono de las plantas propulsadas por combustibles fósiles o para eliminar el carbono de la atmósfera. Sin embargo, esta tecnología es costosa, no está bien desarrollada, y el almacenamiento en formaciones geológicas puede tener fugas.

b) Política

En 1992, en la Cumbre para la Tierra de Río se adoptó la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC). Fue ratificado por 197 países (Partes en la Convención). Su artículo 2 establece:

El objetivo último de la presente Convención y de los instrumentos jurídicos conexos que la Conferencia de las Partes pueda adoptar es lograr, de conformidad con las disposiciones pertinentes de la Convención, la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en el atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas peligrosas con el sistema climático. Dicho nivel debe alcanzarse dentro de un plazo suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten de manera natural al cambio climático, para garantizar que la producción de alimentos no se vea amenazada y para permitir que el desarrollo económico avance de manera sustentable.

La CMNUCC reconoce que el mundo desarrollado es responsable de la mayoría de las emisiones históricas de carbono y por lo tanto debe liderar el camino para reducir sus emisiones. El Protocolo de Kyoto, un acuerdo internacional vinculado a la CMNUCC, compromete a sus Partes, que son países desarrollados, con metas vinculantes de reducción de emisiones de carbono. No obstante, no logró reducir las emisiones globales de carbono, presumiblemente al menos en parte porque Estados Unidos nunca lo ha ratificado, Canadá ha salido de él y Rusia no ha accedido a reducciones de emisiones en su segunda fase (2013-2020). Estados Unidos bajo la administración del presidente George W. Bush argumentó que no era justo reducir las emisiones de Estados Unidos, mientras que a China se le permitió aumentar sus emisiones, a pesar de que las emisiones per cápita en EU eran mucho más altas que las de China. El Acuerdo de París tiene como objetivo limitar el calentamiento global a muy por debajo de los 2ºC y fue ratificado por 174 países. Ha hecho que las reducciones de emisiones sean esencialmente voluntarias al solicitar promesas de contribuciones de cada país e incluye a países en desarrollo como China. No obstante, la actual administración en EU bajo el presidente Trump ha anunciado que se retiraría del acuerdo y sus compromisos de reducción de emisiones realizados por la anterior administración del presidente Obama.

c) Acciones personales

Cada uno de nosotros puede tomar acciones individuales para reducir las emisiones de carbono y los impactos del cambio climático. Conservar energía, por ejemplo, apagando las luces cuando no son necesarias. Cambiar a electrodomésticos de bajo consumo como luces LED. Reciclar también ayuda. Conducir menos o elegir un automóvil de bajo consumo como un híbrido o un automóvil eléctrico o un vehículo más pequeño reducirá su huella de carbono. Aún mejor es andar en bicicleta. Me gusta andar en bicicleta no sólo porque quiero reducir las emisiones de carbono sino también porque es divertido y es saludable. Es mi ejercicio diario. No volar tanto también ayuda. Yo uso skype para comunicarme con mi familia en Alemania. Comer menos carne es otra forma de reducir tu huella de carbono porque la producción de carne requiere más emisiones de carbono que la comida vegetariana. Yo mismo no soy vegetariano pero me gusta la sabrosa comida vegetariana. Los propietarios pueden climatizar sus hogares o instalar paneles solares. Hemos instalado 20 paneles solares en 2017. El sistema produce suficiente electricidad para todas las necesidades de nuestra familia, incluida la de un automóvil eléctrico. Hay muchas cosas que podemos hacer como individuos. Puedes consultar tu propia huella de carbono en diversos sitios web como este para ayudarte con este proceso.

Sin embargo, en última instancia, las acciones individuales tienen efectos limitados. Imagina, por ejemplo, que empiezas a usar menos gasolina montando tu bicicleta en lugar de conducir tu auto. Si mucha gente lo hiciera esto reduciría la demanda de gas y abarataría el gas, asumiendo que el suministro se mantiene constante. El gas más barato tiene el efecto de que otras personas compran autos más grandes y usan más gas, disminuyendo o borrando así los efectos de tu reducción personal de emisiones. No estoy diciendo que no debamos tomar acciones individuales. Al contrario. Creo que es importante que todos hagan su parte en hacer del mundo un lugar mejor y que actuemos de acuerdo con nuestras creencias. Sin embargo, no debemos tener delirios en cuanto a los efectos de las acciones individuales. Por lo tanto, creo que también es necesaria la acción colectiva. En mi opinión solo acciones gubernamentales como un impuesto al carbono o un sistema de tope y comercio podrán acelerar la transición a fuentes de energía renovables que necesitamos para evitar un cambio climático potencialmente peligroso. Así, quizás la acción individual más importante que podemos tomar es votar y participar en el proceso político para que el cambio suceda. Parte de eso es platicar con familiares, amigos, vecinos y políticos.

d) Adaptación

El cambio climático ya nos afecta. No es sólo cosa del futuro o de lugares lejanos. Se trata de un tema del aquí y ahora. Como no podemos evitar más cambio climático en el futuro inmediato tendremos que adaptarnos a él si no queremos sufrir sus consecuencias. Quizás una de las cosas más importantes es ser conscientes de que está sucediendo. Esto nos hará pensar en las posibles consecuencias para la región en la que vivimos. Si se dispone de proyecciones regionales podemos considerarlas en la planeación. Si no, todavía podemos extrapolar los cambios pasados según el principio de que podemos esperar más de lo que hemos observado en el pasado reciente. En Oregón, por ejemplo, podemos esperar menos manada de nieve y menores flujos de arroyos de verano. El este de Oregon, que ya está seco, puede esperar incluso condiciones de secado. A lo largo de la costa los niveles del mar seguirán subiendo y el océano seguirá acidificándose. Los cambios regionales en el nivel del mar o la acidificación de los océanos pueden ser diferentes de los cambios medios globales.

Preguntas

• ¿Qué es la mitigación del cambio climático?
• ¿Qué es la adaptación al cambio climático?
• ¿Cuáles son las dos razones principales del aumento de las emisiones históricas de carbono?
• ¿Qué es la Identidad Kaya?
• Considerando la Identidad Kaya, ¿qué se podría hacer para reducir las emisiones de carbono en el futuro?
• Enumere cinco cosas que se pueden hacer para mitigar el cambio climático.
• ¿Cuál es el objetivo de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático tal como se expresa en su Artículo 2o.?
• ¿Qué acciones personales considerarías tomar para mitigar los impactos del cambio climático?
• ¿Por qué tendremos que adaptarnos a futuros impactos del cambio climático?
• Piense en una región/país particular del mundo que pueda verse afectada por el cambio climático. ¿Qué medidas se podrían tomar para adaptarse a los cambios?

Referencias

GEA (2012) Global Energy Assessment — Towards a Sustainable Future, Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE.UU. y el Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados, Laxenburg, Austria. html

IPCC (2014) Cambio Climático 2014: Mitigación del Cambio Climático. Contribución del Grupo de Trabajo III al Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático [Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel y J.C. Minx (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU. html

Shaner, M. R., S. J. Davis, N. S. Lewis, y K. Caldeira (2018) Restricciones geofísicas sobre la confiabilidad de la energía solar y eólica en Estados Unidos, Energy & Environmental Science, doi: 10.1039/C7EE03029K.