Amanda Enriqueta Violante Gavira

Profesora Investigadora, Maestra en Ciencias.

Universidad de Guanajuato. División de Ingenierías Campus Irapuato-Salamanca. Salamanca, Gto. México

 

 

 

Resumen

El calentamiento global es un apremiante problema no resuelto por la sociedad moderna que, desde hace algunas décadas, padece los impactos negativos como el deshielo de montañas y glaciares, el incremento del nivel del mar, desequilibrio de la temporada de lluvia y pérdida de bosques y vegetación, en medio de la compleja e intensa dinámica tecnológica y comercial producto de las actividades antropogénicas. Lo anterior a consecuencia del acelerado ritmo de emisiones de Gases Efecto Invernadero (GEI) cuyo indicador a nivel mundial es el dióxido de carbono equivalente (CO2e). Se presenta una metodología cuantitativa-longitudinal para la intervención de estudiantes de ingeniería en estudios de prospectiva sobre las emisiones de estos gases, con la finalidad de aportar datos empíricos para la toma de decisiones a corto plazo de empresarios y gobiernos, en torno a soluciones eficaces y eficientes que permitan un mejor panorama para la calidad de vida y la supervivencia humana. Los resultados indican un acelerado crecimiento de emisiones de GEI en México. De continuar esta tendencia en aproximadamente en 50 años se estarán duplicando las emisiones. Por lo que es imperante el consumo de energías limpias para una operación sustentable del sector energía y transporte.

 

Palabras Clave:

Gases Efecto Invernadero, investigación universitaria, proyecciones, medio ambiente.

Abstract

Global warming is a pressing problem not solved by modern society that, for some decades, has suffered negative impacts such as the melting of mountains and glaciers, the increase in sea level, imbalance in the rainy season and loss of forests and vegetation, in the midst of the complex and intense technological and commercial dynamics product of anthropogenic activities. The aforementioned as a result of the accelerated rate of Greenhouse Gas (GHG) emissions whose global indicator is equivalent carbon dioxide (CO2e). A quantitative-longitudinal methodology is presented for the intervention of engineering students in prospective studies on the emissions of these gases, in order to provide empirical data for short-term decision-making of businessmen and governments, around effective solutions and efficient that allow a better panorama for the quality of life and human survival. The results indicate an accelerated growth of GHG emissions in Mexico. If this trend continues in approximately 50 years, emissions will be doubling. Therefore, the consumption of clean energy is essential for a sustainable operation of the energy and transport sector.

Key-words:

Greenhouse effect gases, university research, projections, environment

 

I. INTRODUCCIÓN

El deterioro ambiental de nuestro planeta que se manifiesta por la severa contaminación del aire, del agua y del suelo, así como por las cantidades impresionantes de residuos sólidos que diariamente emitimos cerca de 7, 500 millones de personas es cada día más alarmante. Ello de la mano del desmesurado uso de recursos naturales, es parte de la grave problemática que presenta la humanidad, el equilibrio de los ecosistemas y la supervivencia de las especies animales y vegetales a causa del cambio climático.

El cambio climático es una de las más grandes dificultades que tiene la sociedad actual, por lo que, desde hace varias décadas, uno de los temas más estudiados por la comunidad científica es la producción de gases efecto invernadero (GEI) por los devastadores impactos que tiene en el medio ambiente y el potencial riesgo para la sobrevivencia humana.

Por ello es importante conocer el estado histórico, actual y las proyecciones de los GEI, que es el acumulado de sus precursores: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O). En este contexto, surge la necesidad de actualizar y brindar información producto de la investigación, que permita el involucramiento de los estudiantes universitarios en la generación de conocimiento, con el acompañamiento de profesores investigadores.

Por tanto, el objetivo de este trabajo es diseñar una estrategia para el análisis de una problemática ambiental real y contemporánea, que muestra la aplicación científica de la prospectiva estadística de las emisiones GEI en México para favorecer el aspecto cognitivo: generación de conocimiento, autonomía, curiosidad por aprender, el pensamiento crítico y el desarrollo de habilidades a través de técnicas y procedimientos, así como de responsabilidad social ambiental en estudiantes universitarios de ingeniería.

1. 1 Responsabilidad social ambiental de las universidades

La prioridad de la universidad hoy en día es ser partícipe de las soluciones que demanda el contexto, para ello su misión universal es proveer todos los recursos físicos, materiales e intelectuales para la formación integral de los futuros profesionistas. Con ello las IES cumplen con la responsabilidad de fomentar el desarrollo de las sociedades (Henríquez-Infante e Infante-Miranda, 2017).

Una era de enorme complejidad y competitividad como en la que estamos inmersos, requiere de universitarios comprometidos con la sociedad a través de la investigación, ello incide en el desarrollo del pensamiento crítico, tan necesario en logro de las competencias disciplinares y transversales (Chanta, 2017).

El aprendizaje es un proceso que forma parte del crecimiento intelectual en sus aristas intrapersonal e interpersonal, cumple con un carácter social- cultural y además disciplinar inserto en un contexto con el interactúa sistémicamente. De ahí la idea de vincular la investigación con los problemas que enfrenta la sociedad (Crispín y Esquivel, 2011).

La educación superior ha demostrado a través de la historia ser un proceso democrático, incluyente y responsable en el que convergen distintas formas de pensar y actuar, que prioriza el ensamblaje de la teoría y la práctica, los saberes y los valores, la conceptualización y la experimentación y la promoción de investigación científica (Téllez, 2016).

Como aplicación de conocimientos, habilidades y actitudes, los estudiantes deben demostrar a través de sus competencias integradas, que son capaces y sensibles de abordar situaciones concretas y plantear soluciones científicas en beneficio de la sociedad (Elizagirre, Altuna y Fernández2017 y Jácome, 2018).Este es uno de los grandes retos de las IES y una de las perspectivas en que se debe trabajar desde la docencia y la gestión a cargo de las autoridades educativas.

1. 2. Integración de estudiantes universitarios en la investigación

Ziberstein y Olmedo (2014) indican que el conjunto de acciones intelectuales que forman parte del proceso científico investigativo, integran acciones en las que ponen de manifiesto capacidades y talentos de los estudiantes, para estructurar planes y proponer alternativas que den solución a problemas reales que tienden a mover saberes, a reforzar conocimientos previos y a enlazar éstos con nuevos conocimientos.

Por su parte Tejada y Ruiz (2016) señalan que la educación con enfoque por competencias supone una lógica crítica y productiva que va más allá de reproducción de conocimientos, pudiendo en su caso alcanzar el nivel de generación de conocimientos y de crecimiento cognitivo autónomo, creativo y reflexivo que puede lograrse a través de la elaboración de trabajos de investigación en lapsos como veranos de investigación o trabajos de obtención de grado.

1. 3. Promoción de la investigación- caso problemática de producción de GEI

Las políticas internacionales comprometen a los gobiernos a realizar acciones para la medición y control de emisiones producidas por las actividades antropogénicas. Ente ellas, la elaboración de Inventarios nacionales de GEI provenientes de los distintos tipos de fuentes, así como de la absorción por los sumideros. Tal es el caso de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), la Ley General de Cambio Climático y el Acuerdo de París entre otras (INECC, 2018). .

En México el ente responsable de dicho inventario, es el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), quien realiza informes que comunica de manera abierta a la sociedad con la siguiente temporalidad: De manera anual, se registran las emisiones provenientes de la quema de combustibles fósiles; cuando las quemas no son de origen de este tipo de combustibles, el informe es cada dos años y, por último, cada cuatro años se reportan las emisiones totales las fuentes y las absorciones de los sumideros de todas las categorías incluidas en el inventario. Entre las emisiones que se contabilizan están el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso, además de hexafluoruro de azufre, carbono negro, hidrofluorocarbonos, perfluorocarbonos (INECC, 2018).

Como se mencionó líneas arriba, la urgente mejora de la gestión de emisiones de los GEI de las diversas fuentes y el incremento de fuentes absorbenteses una importante oportunidad para que las IES fomenten la reflexión y la investigación para la generación de información empírica relevante, que ayude a tomar mayor conciencia de que dicho fenómeno no es un problema menor. Esto porque cada día se cuenta con mayor evidencia científica que nos insta a no seguir postergando soluciones eficaces y eficientes para el referido fenómeno ambiental.

1. 4. Perfilando el problema ambiental

El desarrollo económico de México y otros países en el mundo requiere de la activa operación del sector energético. Por lado, ello implica más oportunidades de empleo y confort para el moderno estilo de vida y producción de satisfactores de la sociedad. Sin embargo, colateralmente, también representa el crecimiento de la producción de GEI principalmente por los sectores que requieren de la quema de combustibles como el petróleo y sus derivados por la industria y el transporte terrestre acuático y marítimo, así como emisiones fugitivas en la producción de electricidad, la industria química y metalurgia entre otras (SENER, 2019).

El clima del planeta es no estacionario y desde su origen ha evolucionado a la par con el desarrollo de las civilizaciones. En los últimos cinco siglos, se han presentado cuatro periodos extremos cálidos y cuatro muy fríos por causas naturales. Ello se contrasta con los marcados cambios principalmente por causas antropogénicas asociadas principalmente al incremento de los GEI por la industria y el transporte. La evidente consecuencia ambiental es el calentamiento de la atmosfera por las alteraciones al efecto de la radiación solar.

Los impactos negativos son el deshielo de montañas y glaciares, el incremento del nivel del mar, desequilibrio de la temporada de lluvia, pérdida de bosques y vegetación en general. Fenómeno al que principalmente aportan las grandes potencias como China y los Estados Unidos quienes son responsables de cerca del 80% de la acumulación de los GEI en el planeta. Dichos impactos atentan contra la estabilidad de los ecosistemas, la economía de las naciones y sobre todo contra la supervivencia humana (Manso, Parrado y Andrés, 2017).

A continuación, se presentan algunos datos de los tres GEI de mayor impacto en el ambiente:

Dióxido de carbono (CO2)

Uno de los productos de las reacciones de combustión de los combustibles fósiles, entre ellos el petróleo y sus derivados, es el CO2, uno de los GEI de mayor impacto en el cambio climático y el calentamiento global. Al respecto, reportes de la Organización Mundial de Meteorología de 2017, aseguran que la cantidad de CO2 que tiene la atmósfera ocupa los niveles más altos en los últimos 800 000 años. La posible reducción de estas altas concentraciones de CO2y el tremendo impacto en la temperatura global en 2015, es el principal objetivo del Acuerdo de París. Lo anterior debido a que el aumento de tan solo un grado puede traer consecuencias de tipo irreversibles al medio ambiente, a la calidad de vida y a la economía de las naciones (De Corso y Pinilla 2017).

La misma fuente señala que la estabilización del clima global en un valor menor a 2°C implica por un lado disminuir las emisiones y por otro, que la vegetación absorba cerca de 47 Gt de CO2e, lo cual es un enorme reto dada la población mundial ( aproximadamente 7000 millones de habitantes). “ implica una media de poco menos de 7 toneladas per cápita— a 20 Gt. Para 2050, con aproximadamente una población esperada de 9000 millones de habitantes, se espera entonces una media de 2 toneladas per cápita” (De Corso y Pinilla 2017, p. 36).

Metano (CH4)

En lo que respecta al metano, este es hidrocarburo gaseoso de origen en materia orgánica de forma anaerobia mediante el proceso de fermentación entérica principalmente en rumiantes, herbívoros y algunos carbohidratos. De donde se produce el metano por los microorganismos participantes en dicho proceso. Otra importante fuente de producción de este gas es la agricultura. Debido a la cantidad poblacional y a las respectivas actividades económicas, la tendencia de su producción internacional va en aumento, lo que implica un potencial reto, tratar de controlar o disminuir dicha producción (González y Carisson. 2007).

Óxido nitroso (N2O)

La principal fuente natural de este GEI es la agricultura a través de los procesos de nitrificación y desnitrificación que ocurren en el suelo. El primero consiste en la oxidación microbiana aeróbica del amoniaco que se convierte en nitrito y el segundo es la reducción microbiana anaeróbica del nitrito que se convierte en nitrógeno molecular (N2). Por lo que el N2O es un compuesto intermedio en el proceso de la desnitrificación. También se considera que es componente producto de la nitrificación. Los factores que inciden en su emisión son características propias del suelo y de la respectiva ubicación geográfica, la proporción de entre carbono e hidrógeno, el pH y la temperatura entre otros. Conocer el estatus de su producción para gestionar su presencia en la atmósfera es de vital importancia en la lucha por estabilizar la temperatura global del planeta ( Luque, 2015).

Por lo anterior, el IPCCC en los últimos años ha promovido la constante actualización de los Inventarios GEI que se diseñan y comunican en forma de guías, protocolos e informes bajo metodologías patrón internacionales. Los cuales contienen indicadores sobre acumulación de GEI por país, de manera estandarizada por la ISO 14064 (2006). Se parte de información numérica de balance de materia y energía que consideran como base un factor de emisión. Con ello se determinan las toneladas de dióxido de carbono equivalentes considerando así siete GEI establecidos en el protocolo internacional.

Para la adecuada gestión de las emisiones y la reducción de impactos en la economía, la conservación de los recursos naturales y la calidad de vida, el abordaje de los procesos de mitigación y adaptación es necesario que día con día se sumen nuevos actores en el ámbito de la investigación, en la toma de conciencia del problema mundial que la humanidad ha generado contra sí misma (Manso, Parrado y Andrés, 2017).

El Inventario es un instrumento realizado con bases técnicas y científicas establecidas por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), que brinda información acerca de la cantidad de emisiones generadas por las actividades de la industria, transporte y demás actividades económicas, con la intención de mejorar las políticas para su reducción.

En este sentido, el Inventario referido es una herramienta que las universidades pueden aprovechar para dos fines: Por un lado, para promover la investigación entre la comunidad estudiantil en sus instituciones(Chrispín y Esquivel, 2011)y por otro, para desarrollar competencias transversales donde se ponga de manifiesto la responsabilidad social ambiental y la constante lucha por reivindicar la Educación Ambiental. Las cuales forman parte del perfil de egreso de los universitarios.

La figura 1.1 muestra el vínculo de los dos elementos que marcan los ejes del presente trabajo. Por un lado, el papel de las IES entorno a la promoción e involucramiento de los estudiantes en indagar y generar conocimiento pertinente y significativo a partir de fenómeno de importancia actual y mundial, como parte del enfoque por competencias marcado en los Modelos Educativos y la Misión institucional. Por otro lado, el aspecto específicamente científico y disciplinar de la producción de GEI.

2. Metodología

2.1 Enfoque y diseño de la investigación

La metodología aplicada tiene enfoque cuantitativo, el diseño de la investigación es longitudinal-no experimental. Ello significa que se analizaron datos a través del tiempo, para hacer posteriores inferencias respecto a posibles variaciones de la variable medida (las emisiones de CO2e) en el territorio de México.

2.2. Origen de los datos

Los datos provienen de la fuente oficial que realizó el instrumento: Inventario Nacional de Emisiones de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero (INEGYCEI), en México se actualizó para el período 1990–2015 (INECC, 2018).

Los rubros de la producción neta de CO2e comprenden cuatro categorías de actividades que provocan emisiones de GEI. De las cuales se consideraron dos categorías:

Actividades de quema de combustible (IA) y Actividades Emisiones fugitivas provenientes de la fabricación de combustibles (IB). La primera contempla cuatro subcategorías, de donde a su vez se desprenden 24 tipos de actividades que actúan de manera específica como fuentes emisoras de GEI. Dentro de la rama IB, se consideran dos subcategorías, que comprenden 7 tipos de actividades emisoras de dichos gases. Ver tabla 2.1.

2.3 Regresión lineal simple y proyecciones

Una vez integrada la base de datos para el período 1990-2015 se procedió con la aplicación estadística de regresión lineal simple, para verificar la posible relación entre el tiempo en años y las emisiones de CO2e.

Se sabe que la mejor recta es cuando m =1 y b = 0 de manera ideal, sin embargo, cuando esto no ocurre se realiza el ajuste que más aproxime a estos valores, lo que se realiza por el método de mínimos cuadrados Zill y Wright ( 2011).

Con ello se obtuvieron las ecuaciones que relacionan dichas variables y los valores de R2. Una vez conocido el comportamiento lineal, se realizaron las proyecciones a 2030 para los casos en que el valor del coeficiente de determinación fue significativo.

3. Resultados y discusión

Las figuras 3.1-3.7 representan los resultados del comportamiento histórico de producción de CO2e de las actividades de quema de combustible (IA) y actividades emisiones fugitivas provenientes de la fabricación de combustibles (IB).

De la figura 3.1 se observa que el comportamiento de las variables es lineal para las industrias de la energía. Lo cual fue determinado por el valor de R2 de 0.94.

En contraste, para las industrias de manufactura y construcción no se tiene un comportamiento lineal por el valor de R2 que es pequeño. Ver figura 3.2.

Siguiendo con el análisis, el transporte presenta un comportamiento lineal de producción de GEI en el período estudiado, como se parecía en el cálculo del valor de R2. Ver figura 3.3.

Por su parte las actividades de la subcategoría: otros sectores, que comprende actividades comerciales, residenciales, agricultura-silvicultura, pesca y piscifactorías, muestra un coeficiente de determinación considerable (0.68) que denota relación entre el tiempo y las emisiones de CO2e. Ver figura 3.4.

En lo que respecta al acumulado de los 4 subcategorías agrupadas para las actividades en las que se realiza quema de combustibles, la figura 3.5 indica el valor de R2de 0.97,lo cuales representativo de la linealidad en la gráfica de dispersión de las variables estudiadas.

Para la otra categoría, correspondiente a las emisiones fugitivas que tienen origen en la fabricación de combustibles: combustibles sólidos y petróleo y gas natural, en el primer caso el coeficiente R2 indica una relación lineal considerable con un valor de 0.62, mientras que para el segundo grupo R2 tuvo un valor de 0.23, que indica que no es representativa la linealidad en este caso. Ver figuras 3.6 y 3.7 respectivamente.

En la tabla 3.1 se muestran los resultados del análisis de regresión lineal para las dos categorías de actividades con emisiones de CO2e. De donde se aprecia que las actividades que siguen el mejor comportamiento lineal en la producción de emisiones de GEI con respecto al tiempo, son las industrias de la energía y el transporte respectivamente. Lo cual puede observarse también en el acumulado de las cuatro actividades que comprenden este sector.

La contraparte que muestra la mínima linealidad entre las variables de producción de CO2e con respecto al tiempo son la fabricación de petróleo y gas natural, seguida de la industria de la construcción.

De las actividades que reportaron el mejor ajuste de recta, las estimaciones de producción de CO2ea 2030 se muestran en la tabla 3.2.

El análisis de las proyecciones a 2030 de CO2e por regresión lineal muestran un crecimiento porcentual anual de 1.3 y 1.5 para los sectores de la energía y el transporte respectivamente. Mientras que para otros sectores: Comercial/institucional, residencial, agropecuario/silvicultura/pesca/piscifactorías, minería carbonífera y manejo del carbón, la tasa de incremento anual de emisiones CO2e fue de 0.5%. Por último, la tendencia de crecimiento anual global del sector energía es del 1.3%.

Lo anterior significa que, para México, en 47 años las emisionesque se convierten en CO2e prácticamente se duplicarán para el sector energía . Para el transporte, las cifras se duplicarán en 54 años.

Estos resultados muestran la gravedad del problema debido a que no solo se están aplicando estrategias exitosas para su disminución o control, sino que el acelerado ritmode producción de GEI en México es alarmante y se contrapone con los compromisos de Acuerdo de París.

4. Conclusiones

Es importante conocer y comprender los escenarios históricos y los pronósticos de la evolución de las emisiones GEI por las distintas actividades antropogénicas en un contexto determinado. Lo anterior para generar información tendiente a promover la reflexión de todos los actores responsables del fenómeno ambiental, así como para mejorar las políticas públicas de cara a la conservación de los recursos naturales y a reducir los impactos en el medio ambiente y en la economía.

Las proyecciones de CO2e en México a partir del inventario INEGYCEI 1990-2015 muestran un alarmante crecimiento para el sector de energía, lo que debe promover la urgente aplicación de políticas públicas para su control y con ello disminuir los grandes impactos en la supervivencia de la humanidad, el medio ambiente y la economía del país.

El ejercicio de la investigación científica universitaria promueve el pensamiento crítico, la discriminación de información pertinente, las habilidades experimentales, el desarrollo de capacidades y talentos producto de la formación académica. La propuesta de investigación vincula los aspectos teóricos y prácticos, conceptos de la literatura y la información científica generada en el sector industrial y de transporte. Por un lado, puede aportar al proceso formativo de los futuros profesionistas en los aspectos de responsabilidad social y disciplinar. Y, por otro, a la mejora de la gestión de emisiones de GEI en México. Además, los resultados instan a que los gobiernos apuesten por la aplicación de energías alternativas como la solar, eólica y marítima entre otras, para proveer a las industrias, el trasporte y demás actividades económicas de modo que operen de manera sustentable.

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