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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADEscuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio AmbienteManejo de recursos naturales y energéticos

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

358030 – MANEJO DE RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS

Autor:MARÍA XIMENA HERNÁNDEZ V.

BOGOTÁSeptiembre de 2011



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ÍNDICE DE CONTENIDO

Pág.

ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO 8

INTRODUCCIÓN 9

UNIDAD 1. RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS, CARACTERÍSTICAS EIMPACTOS 11

CAPÍTULO 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS NATURALES 11

Lección 1. Ecología. Ética ambiental. Hábitat y nicho ecológico. Capacidad decarga. Ecosistemas. 11

Lección 2. Recursos naturales. Clasificación de los recursos naturales,

renovables y no renovables. Recursos naturales bióticos y abióticos. Laenergía y los recursos naturales. 14

Lección 3. Recursos naturales básicos. El agua. El suelo. La atmósfera. Losminerales y las rocas. La fauna y la flora. 16

Lección 4. Desarrollo sostenible. Desarrollo vs conservación. Construcciónde una sociedad sostenible. Futuro energético sostenible. 19

Lección 5. Economía ambiental y economía ecológica. 22

CAPÍTULO 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS ENERGÉTICOS 24

Lección 6. Recursos energéticos. Uso eficiente de los recursos energéticos.Impacto ambiental de las actividades energéticas.

24Lección 7. Flujos de energía. 26

Lección 8. Tipos y clasificación de las fuentes de energía. Energíasrenovables y no renovables. Energía primaria y energía secundaria.Conversión de las formas de energía en otras. 29

Lección 9. Centros de transformación de energía. Refinerías. Carboneras. 32

Lección 10. Centros de transformación de energía. Centrales térmicas.Coquerías. Termoeléctricas. Gas natural. Centrales hidroeléctricas.Destilerías y tratamiento de biomasa. Otros centros de transformación. 37

CAPÍTULO 3. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL 42

Lección 11. Cambio climático. Protocolo de Kioto. Efecto invernadero. 42

Lección 12. Capa de ozono y lluvia ácida. 46

Lección 13. Desertificación. 48

Lección 14. Extinción de especies, pérdida de la biodiversidad. 51

Lección 15. Desechos radioactivos. 53



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UNIDAD 2. COMPONENTES PRINCIPALES. PROBLEMAS Y SOLUCIONESAMBIENTALES 57

CAPÍTULO 4. COMPONENTES AGUA, SUELO Y AIRE 57

Lección 16. Manejo del recurso agua. 57

Lección 17. Manejo del recurso suelo y terrestre. 60

Lección 18. Manejo de la biodiversidad. 63

Lección 19. Manejo de los sistemas urbano rurales. 65

Lección 20. Manejo del recurso aire. 68

CAPÍTULO 5. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN LOS COMPONENTES 70

Lección 21. Problemática ambiental en el recurso agua. 70

Lección 22. Problemática ambiental en el recurso suelo y terrestre. 73

Lección 23. Problemática ambiental en la biodiversidad. Las fallas en el

mercado. Estructura en la tenencia de la tierra. Cultivos ilícitos. Elincumplimiento de los tratados por parte de los países desarrollados. 77

Lección 24. Problemática ambiental en los sistemas urbano-rurales. 79

Lección 25. Problemática ambiental en el recurso aire. 82

CAPÍTULO 6. SOLUCIONES AMBIENTALES EN CADA COMPONENTE 83

Lección 26. Soluciones ambientales en el recurso agua. 83

Lección 27. Soluciones ambientales en el recurso suelo y terrestre. 86

Lección 28. Soluciones ambientales en la biodiversidad. 89

Lección 29. Soluciones ambientales en los sistemas urbano-rurales. 91

Lección 30. Soluciones ambientales en el recurso aire. 93UNIDAD 3. PROYECTO MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES YENERGÉTICOS EN SU CONTEXTO 96

CAPÍTULO 7. PROPUESTAS DE SOLUCIÓN A NIVEL ENERGÉTICO 96

Lección 31. Energías renovables, solar. Fotovoltaica. Centrales termosolares. 96

Lección 32. Energías renovables, biomasa. Procesos de conversión.Combustión directa. Termo-químicos. Bioquímicos. Cogeneración. Aspectosambientales. Desventajas. 99

Lección 33. Energías renovables, eólica. 104

Lección 34. Otras energías renovables. Geotérmica. Mareomotriz.Hidráulica. 106

Lección 35. Mecanismos de adaptación al cambio climático. Economíaenergética. Política energética. Eficiencia energética. Tendencia mundial. 109

CAPÍTULO 8. PROPUESTAS DE MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES 112

Lección 36. Sistemas y tecnologías de control en el componente agua. 113



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Manejo integral de sistemas de alcantarillado. Sistemas de control entiempo 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. 115Lección 38. Sistemas y tecnologías de control en el componente residuos.Control de emisiones por combustión. 118

Lección 39. Sistemas y tecnologías de control en el componente aire.Control por adsorción. Control por destrucción de COVs. Control de NOx enla combustión y post-combustión. Control de material particulado. 120

Lección 40. Sistemas y tecnologías de control en el componente antrópico.Control biológico. Estrategias. 124

CAPÍTULO 9. PROPUESTAS DE MANEJO INTEGRADO 126

Lección 41. Programa Leadership in Energy and Environmental Design(LEED). 126

Lección 42. Arquitectura climática. Ciudades con fuentes de energíadescentralizada. 128

Lección 43. Procesos de innovación y diseño. Sistemas de aislamientotérmico. 131

Lección 44. Programa de uso racional y eficiente de energía y fuentes noconvencionales – PROURE 133

Lección 45. Estrategias de ahorro energético. Sector residencial. Sectorindustrial. Sector comercial, público y servicios. Sector transporte. 135



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ÍNDICE DE CUADROS

Pág.

Cuadro 1. Comparación entre Economía Ambiental y Economía Ecológica(Chavarro & Quintero, s.f.) 22Cuadro 2. Usos principales recomendados del suelo según su vocación(Malagón Castro, 2000) 62Cuadro 3. Variables de proceso (izquierda); y variables manipuladas (derecha)(Llauró Fábregas, 1999) 118

Cuadro 4. Potenciales y metas de ahorro en energía eléctrica 133

Cuadro 5. Metas de ahorro según el PROURE (MME, 2010) 133



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ÍNDICE DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Ciclo hidrológico (Díaz Granados, 2009). 16

Figura 2. Flujos de energía en la naturaleza (Purves et al., 1998). 27Figura 3. Pirámides de energía. Izquierda: Nivel trófico; Derecha: Flujo deenergía (Purves et al., 1998). 27Figura 4. Diferentes transformaciones entre las diferentes formas de energía(De Juana Sardón & De Francisco García, 2007). 30

Figura 5. Destilación del petróleo. 32

Figura 6. Análisis aproximado del carbón (MME, 2003). 34

Figura 7. Cadena del carbón colombiano (MME, 2003). 35Figura 8. Conversión termoeléctrica (Ibañez Giner, 2010). 37

Figura 9. Efecto invernadero. 44Figura 10. Producción y destrucción de ozono, modificado de (Díaz Granados,2009). 45

Figura 11. Destrucción de la capa de ozono (Díaz Granados, 2009). 45

Figura 12. Lluvia ácida 47

Figura 13. Posibles causas de la desertificación (Greenpeace, 2007). 48

Figura 14. Generación de electricidad a partir de fuentes nucleares.53Figura 15. Marco general para el MIR (GWP, 2000). 58

Figura 16. Enfoque integrado del manejo de tierras (FAO, s.f.). 60

Figura 17. Capacidad de uso sostenible de las tierras (Malagón Castro, 2000). 61

Figura 18. Manejo de calidad de aire (GTZ, s.f.). 69

Figura 19. Manejo de calidad de aire versión simplificada (GTZ, s.f.). 69Figura 20. Infiltración con vegetación y sin vegetación, modificado de (DíazGranados, 2009). 70

Figura 21. Impacto de las actividades humanas en el suelo (Dorronso, 2011). 73

Figura 22. Grados de intervención y conflictos de uso del suelo (MalagónCastro, 2000) 75

Figura 23. Recursos renovables mundiales (Greenpeace, 2011) 93

Figura 24. Energía solar fotovoltaica (Greenpeace, 2007). 96

Figura 25. Centrales termosolares, cilindro parabólico (Greenpeace, 2007). 97



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Figura 26. Torresol Energy (Renovables, 2011). 97

Figura 27. Disco parabólico (Greenpeace, 2007). 98Figura 28. Contenido de carbono y porcentaje relativo de biomasa (BUN-CA,

2002). 98Figura 29. Aerogeneradores. 105

Figura 30. Energía geotérmica (Greenpeace, 2007). 106

Figura 31. Energía hidráulica (Greenpeace, 2007). 107Figura 32. Registro histórico y proyección hasta 2050 del uso de energíasrenovables (Greenpeace, 2011). 110

Figura 33. Esquema general de un sistema. 111

Figura 34. Visión holística del sistema de alcantarillado 112Figura 35. Esquema de manejo integral de sistemas de alcantarillado

(Saldarriaga, 2010) 113Figura 36. Control de agua subterránea, barrera vertical (Andromalos &Sarubbi, 1998) 116

Figura 37. Objetivos del sistema de control de la combustión. 119

Figura 38. Creciente control antrópico (Rozzi, Armesto & Figueroa, 1994). 123

Figura 39. Criterios de evaluación del LEED (Arquitectura e Interiores, s.f.) 126

Figura 40. Ejemplo de ciudad sostenible (Greenpeace, 2010) 129Figura 41. Ejemplo de barrios y urbanizaciones sostenibles (Greenpeace,2010). 129

Figura 42. Cubo de agua, Pekín. 131

Figura 43. Reacción de la fachada al calor y al frío. 132



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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 consultoraprivada. 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, endonde 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 losorganismos. Sin embargo, el hombre ha hecho un uso irracional de la misma, de talmanera que, no sólo ha sacado provecho para su alimento, sino que también ha creadotodo tipo de entretenimiento y comodidades a partir del uso de esta, contrariando elejemplo de eficiencia energética impartido por la naturaleza.

Tal despilfarro de energía se ha traducido en un nuevo problema para la humanidad, lasnecesidades 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 talmanera que, dependiendo del buen o mal uso que hagamos de estos, garantizaremosnuestra subsistencia dentro de este gran sistema natural. Sin embargo, al incluir alhombre como una variable dentro de esta ecuación, se hace necesario dejar de ladoenfoques ingenuos exclusivamente conservacionistas, dando cabida al verdaderotrasfondo social, político y económico existente detrás de esta problemática.

Finalmente, este curso los invita a sacudirse la retórica ambiental a partir de conceptosclaros, que permitan generar y traducir ideas aparentemente utópicas en hechos factiblesa corto o largo plazo, a pesar de la posible falta de perspectivas actuales para lograrlo. Loslímites a las soluciones energéticas planteadas en las próximas líneas, no deben ser

impuestos por intereses particulares o falta de conocimiento, sino por el contrario, estoslímites deben ser desdibujados de nuestras mentes a partir de la gestación de concienciascolectivas que involucren cambios de paradigmas energéticos.

Sin más preámbulos… empecemos…!



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UNIDAD 1

Nombre de laUnidad

RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS, CARACTERÍSTICAS EIMPACTOS AMBIENTALES

CAPÍTULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS NATURALES

Lección 1Ecología, Ética ambiental, Hábitat y nicho ecológico, Capacidad decarga, Ecosistemas.

Lección 2Recursos naturales, Clasificación de los recursos naturales, Renovablesy no renovables, Recursos naturales bióticos y abióticos, La energía ylos recursos naturales.

Lección 3Recursos naturales básicos, El agua, El suelo, La atmósfera, Losminerales y las rocas, La fauna y la flora.

Lección 4Desarrollo sostenible, Desarrollo vs conservación, Construcción de unasociedad sostenible, Futuro energético sostenible.

Lección 5 Economía ambiental y economía ecológica.

CAPÍTULO 2 CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS ENERGÉTICOS

Lección 6Recursos energéticos, Uso eficiente de los recursos energéticos,Impacto ambiental de las actividades energéticas.

Lección 7 Flujos de energía

Lección 8Tipos y clasificación de las fuentes de energía, Energías renovables y norenovables. Energía primaria y energía secundaria. Conversión de lasformas de energía en otras.

Lección 9 Centros de transformación de energía, Refinerías, Carboneras.

Lección 10Centros de transformación de energía, Centrales térmicas, Coquerías,Termoeléctricas, Gas natural, Centrales hidroeléctricas, Destilerías ytratamiento 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.



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UNIDAD 1. RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS, CARACTERÍSTICAS E IMPACTOSAMBIENTALES

CAPÍTULO 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE RECURSOS NATURALES

Lección 1. Ecología

La ecología es el estudio de las relaciones mutuas de los organismos con sumedio ambiente físico y biótico. Recientemente este término ha cobradoimportancia al reconocer algunas de las malas prácticas ecológicas y lasconsecuencias que esto ha causado. Es por esto de vital importancia,partir de algunos conceptos básicos en ecología, para así ir construyendoun pensamiento holístico en torno a la temática de este curso.

Ética ambiental

En estos tiempos, existe cierto escepticismo hacia lo ambientalmente éticodebido a los innumerables intereses particulares, que se lucran dedecisiones no precisamente éticas desde un punto de vista ambiental,pero sí escudadas en otro tipo de códigos morales, tales como el permitir latoma 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 logrardecisiones ambientalmente éticas si de fondo existe alguna ventajaegoísta para las partes que toman dichas decisiones. Entendido de estamanera, el bien común se logra cuando se busca la “propia ganancia”.

Si analizamos este supuesto, podemos pensar que al moverse la sociedadpor intereses personales, el Estado debería tener políticas direccionadas eneste mismo sentido; de tal manera, que al ganar los individuos ventajasparticulares, el ambiente entonces gane de manera colectiva. De hecho,este es el caso de Alemania y su nueva apuesta por las energíasrenovables que será discutido en próximas lecciones; sin embargo, vale lapena mencionar que aunque Alemania decidió apostar por las fuentes deenergía renovable con la buena intención de preservar el medio ambientey detener el cambio climático, es bien sabido que dicha apuesta le haempezado a generar ganancias millonarias y le seguirá reportandomuchas más, debido al encarecimiento de los combustibles fósiles y en un



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futuro no muy lejano a su agotamiento. De esta manera Alemania sebeneficia 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 nuevoorden 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 unorganismo, su área física. En cambio, el nicho ecológico es entendidocomo el papel que desempeña un organismo en la comunidad o elecosistema. Éste va a depender de las adaptaciones estructurales delorganismo, de sus respuestas fisiológicas y de su conducta. “Puede ser útil

considerar el hábitat como la dirección de un organismo (donde vive) y alnicho ecológico como su profesión (lo que hace biológicamente)” (Villee,1988); de tal manera que el nicho ecológico no es un espacio demarcadofísicamente, 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, sepuede decir que es un cambio ordenado y gradual de “algo”. Bajo esta

premisa, se puede hablar de una evolución inorgánica, al referirse a lasestrellas y planetas, la topografía terrestre y la meteorización entre otros,que han presentado cambios graduales muy lentos en el tiempo. Por otraparte, se puede hablar de una evolución orgánica al asegurar que todoslos seres vivos provienen de un ancestro común que al acumularmodificaciones graduales en diferentes líneas evolutivas, generó unaexplosión de diversidad biológica.

Fue Charles Darwin (1809 – 1882) quién presentó pruebas, para demostrarque la evolución orgánica había ocurrido, formulando la teoría de laselección natural, basando sus ideas en las siguientes hipótesis: 1) La tierra

es muy vieja; 2) Todos los organismos son descendientes de un ancestrocomún; 3) Las especies se multiplican dividiéndose en especies hijas, lo queha permitido la especiación; 4) La evolución avanza con cambiosgraduales, muy lentos; y finalmente 5) El principal agente del cambioevolutivo es la selección natural (Purves, Orians, Heller, & Sadava, 1998).



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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 mayoríade los organismos los descendientes no son idénticos a sus progenitores. Encuanto a esto, el sugirió que leves variaciones entre los individuos afectan

significativamente la oportunidad que tiene un individuo de sobrevivir yreproducirse. Finalmente el llamó a este éxito reproductivo diferencial delos 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 decarga designa el rendimiento máximo que se puede obtenerindefinidamente 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 lascantidades de productos contaminantes que estos receptores puedenabsorber antes de ser irremediablemente alterados.

Desde un punto de vista antropocéntrico, se puede hablar de lacapacidad de carga máxima que la humanidad de manera sosteniblepuede imponer al medio ambiente. Este número máximo de sereshumanos que la tierra puede soportar depende, entre otros, de factorescomo: 1) El número de individuos de la especie; 2) Los recursos naturalesque extraen para sobrevivir; 3) Los residuos que generan, siendo este factorel que está haciendo peligrar en mayor medida la capacidad de cargade la tierra; 4) Las tecnologías que utilizan para manipular el hábitat; y 5) Laorganización social de la especie junto con su capacidad de enfrentaramenazas (Xercavins, Cayuela, Cervantes Torre-Marín, & Sabater, 2005).

Ecosistema

El término ecosistema se fundamenta en la estrecha relación deintercambio entre los seres vivos y el ambiente físico que los rodea. Estarelación surge primeramente con la elaboración de compuestos orgánicos

complejos a partir de sustancias minerales simples, proceso llevado a cabopor las plantas verdes, las cuales son entonces el canal de comunicaciónestructural y funcional entre el resto de seres vivos y el medio físico(productores, autótrofos, es decir que producen su propio alimento). Elresto de organismos que integran el ecosistema, con excepción de lasbacterias quimiosintéticas se consideran consumidores, también conocidos



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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, estosorganismos no se presentan de manera aislada, sino que por el contrario,forman grupos con organismos de su misma especie en cada sitio. Cadauno de estos conjuntos de individuos de una misma especie, que sereproducen entre sí, constituye una población. El conjunto de poblacionesque integran un ecosistema, forma una comunidad.

Finalmente, los ecosistemas deben entenderse como unidades dinámicas,en donde sus componentes bióticos y abióticos deben mantenerse enequilibrio, permitiendo que estos sistemas tengan una relativa estabilidad, yuna apariencia y estructura propias (Fournier Origgi, 1993).

Lección 2. Recursos Naturales

Los recursos naturales son los elementos que pueden ser tomados de unecosistema natural o modificado para satisfacción de las necesidadeshumanas de una sociedad en particular, en un lugar y en un momentodeterminado, es así como, los elementos de la naturaleza se convierten enrecursos 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 norenovables, los cuales pueden ser bióticos o abióticos, como se explicará acontinuación.

Renovables y No renovables

Esta clasificación se basa en la capacidad que tiene un recurso de serreemplazado 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 unrecurso que potencialmente puede ser renovable, se va a convertir en unrecurso no renovable debido al despilfarro y las malas prácticas de uso delmismo.



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Bajo un concepto temporal, al necesitar de miles de años para suformación, los combustibles fósiles tales como el petróleo, gas natural ycarbón, 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 nuevosindividuos.

Recursos naturales bióticos y abióticos.

En un ecosistema se pueden reconocer dos grandes categorías decomponentes: los del medio físico, que no tienen vida y que se conocencomo abióticos, y los organismos vivientes micro y macroscópicos, que sonlos 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 sertransformada y convertida en trabajo útil y calor (Amorocho Cortés &Oliveros Villamizar, 2002). En términos generales, la energía puede serdefinida como la capacidad de llevar a cabo cierto trabajo. Todos losseres vivos necesitan energía para el mantenimiento, crecimiento yreproducción de su cuerpo, pero, además prácticamente todas lasactividades del hombre dependen de la energía. Por tal motivo, seconsidera a la energía en sus diferentes formas como un recurso natural defundamental importancia en la vida del hombre (Fournier Origgi, 1993).

Como unidad de energía, el Sistema Internacional (SI) utiliza el julio (J), quees la energía producida por la fuerza de un newton al desplazar su puntode aplicación un metro en su misma dirección y sentido. En muchoscampos de la técnica se usa tradicionalmente la caloría (cal), definidacomo la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de aguapara que su temperatura pase de 14,5ºC a 15,5ºC, a la presión constantede 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 laelectricidad y el magnetismo expresando la energía como energíaeléctrica. Por otra parte, Albert Einstein y la relación entre masa y energía,a la que llegó, E=mc2, permitió conocer que todas las reacciones queliberan energía lo hacen a expensas de la masa. En donde, incluso la



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propia masa es una modalidad en extremo concentrada de la energía. Sise convierte 1 gramo de masa en energía, según la ecuación de Einstein seobtienen 21,5 teracalorías que es calor que se obtiene en la combustión de2.500.000 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, sonexpresiones de una misma magnitud física “La energía”, sino que materia yenergía son una misma expresión a la cual aplica el principio deconservación.

Lección 3. Recursos Naturales básicos

El agua

El agua constituye el líquido más abundante sobre la tierra y es la base detoda forma de vida, siendo así el recurso natural más importante sobre latierra. La forma como la naturaleza garantiza que dicho recurso pueda serutilizado continuamente por las diferentes formas de vida es a través delciclo hidrológico.

Este ciclo hidrológico hace referencia al movimiento y circulación naturalque el agua tiene en toda la tierra y su atmósfera, siendo un procesocontinuo pero irregular en el espacio y en el tiempo, que no tiene ni

principio ni fin. Adicionalmente, el ciclo hidrológico además de manteneren movimiento el agua, cumple con una función importante, mantiene lasuperficie de la tierra más fría y la atmósfera más caliente.

En la Figura. 1 se puede observar un esquema del mismo, en donde elagua puede llegar a la atmósfera a través de la evaporación y laevapotranspiración; la primera ocurre cuando la radiación solar hace subirel agua en forma de vapor o humedad, mientras que la segunda seexplica como la evaporación del agua contenida en las plantas de latierra, iniciándose cuando las raíces de las plantas absorben el agua delsuelo, 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 encuentraen la atmósfera, esta se precipita nuevamente a la superficie terrestre, estosucede cuando la temperatura en la atmósfera básicamente se enfría,entonces la humedad contenida en las nubes se condensa, se forman lasgotas y por gravedad se precipitan hacia la tierra en forma de lluvia ogranizo. Una vez el agua es precipitada, esta puede ser retenida en la



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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 serevaporada hacia la atmósfera, absorbida por las raíces de las plantas opuede infiltrarse profundamente en el suelo, formando corrientes

subterráneas. Finalmente una parte del agua que cae puede moverse porla superficie de la tierr a “escorrentía superficial”.

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

La tasa de intercambio de agua entre la tierra y la atmósfera es bastanterápida; se calcula que en un año toda el agua que contiene la atmósferacae en precipitación y se evapora unas 32 veces. En la superficie de latierra, un 62% de la precipitación anual regresa a la atmósfera por laacción de la transpiración y la evaporación y un 30% se incorpora a loscursos de agua mediante la escorrentía o la incorporación a las capasinternas del suelo. El agua subterránea es el gran depósito natural quemantiene el flujo de los cursos de agua en la época seca, ayuda amantener el nivel de los lagos y es la fuente de agua de los pozos (FournierOriggi, 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 dela cadena alimenticia que soporta las demás formas de vida.



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Este recurso constituye la capa superior de la superficie continental einsular, y se compone de materiales no consolidados de origen orgánico ymineral. El suelo es muy variable en profundidad y esta depende delproceso de meteorización que haya sufrido durante su formación. Pero sus

propiedades físicas y químicas son consecuencia de la naturaleza de laroca o del material que se dio origen y de los agentes formadores de sueloque han actuado sobre la roca. En general, el perfil del suelo consta decuatro horizontes principales A, B, C y E, los cuales se pueden subdividir, asu vez, dependiendo de sus características físicas, químicas y biológicas(Fournier Origgi, 1993).

Los factores que determinan el tipo de suelo son principalmente, elmaterial matriz del que se formó, el clima, la biota, la topografía y eltiempo. En este respecto, los seres vivos intervienen aportándole sustanciasde 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 mayorcantidad de energía obtenida del sol por la fotosíntesis, que la materiainorgánica a partir de la cual se sintetizó. Por consiguiente los seres vivoscontribuyen a la formación del suelo aportando no solo materiales, sinotambién energía, tanto potencial como cinética.

La atmósfera

Constituye un recurso natural renovable indispensable para la vida. Másconcretamente es una capa gaseosa que rodea a la tierra, estransparente e impalpable, los gases atmosféricos forman la mezcla queconocemos por aire. En las partes más inferiores de la “tropósfera” el aireestá compuesto principalmente por nitrógeno y oxígeno, aunque tambiénexisten otras pequeñas cantidades de argón, dióxido de carbono, neón,helio, ozono, entre otros. El oxígeno constituye aproximadamente el 21% dela 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 obtienenla energía necesaria para suplir sus funciones vitales. La atmósfera estambién 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 sonindispensables, aunque sea en mínimas cantidades para el funcionamiento



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de la vida. Adicionalmente, este recurso presenta gran importancia en laactualidad para la economía de un país, debido a que muchos productoscomerciales son minerales, ejemplos de esto son los nitratos y fosfatos en laagricultura, diamantes y oro como piedras preciosas entre otros. Estos

elementos se mueven en la biosfera (conjunto de organismos vivientes) demanera más o menos circular: del ambiente físico a los organismos y devuelta al ambiente físico. En este movimiento los elementos participan enformas orgánicas e inorgánicas. Estos elementos importantes para la vidase conocen como nutrientes y su flujo se relaciona de manera estrechacon 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 granparte de los alimentos y medicamentos, así como la materia prima para laindustria textil y maderera entre otras. La fauna y la flora representan loscomponentes bióticos de la naturaleza, existiendo una relación dedependencia mutua entre ellas.

Las relaciones de alimentación, o redes tróficas, determinan las llamadascadenas tróficas, en las cuales los animales herbívoros constituyen unalimento básico de otros grupos de animales que, a su vez, servirán dealimento para otros. Esto trae como consecuencia que la disminución ennúmero o la desaparición de estos eslabones de la cadena, por causasnaturales 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 necesidadesdel presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuraspara satisfacer las propias”. De manera similar, este término puede serentendido como una propuesta para mejorar la calidad de vida sinrebasar la capacidad de carga de los ecosistemas que la sustentan(Gudynas, 2004).

Esta definición involucra un cambio en las actitudes personales yempresariales en cuanto a las formas de producir, consumir y organizarse;en donde, los individuos deben cambiar sus hábitos consumistas ysustituirlos por otros que dejen una menor “huella ambiental”. Aunque



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parezca una utopía, es eventualmente posible llegar a este ideal bajo laluz de dos principios fundamentales: 1) Los recursos no deben consumirsede forma más rápida de lo que se pueden renovar; y 2) Los residuos nodeben 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 labiósfera y la aplicación de los recursos humanos, financieros, vivos einanimados en aras de la satisfacción de las necesidades humanas. Paraque 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 porel ser humano de tal suerte que produzca el mayor y sostenido beneficiopara las generaciones actuales, pero que mantenga su potencial parasatisfacer las necesidades y las aspiraciones de las generaciones futuras.

La conservación como el desarrollo son para los hombres: mientras eldesarrollo intenta alcanzar las finalidades del hombre ante todo mediantela utilización de la biósfera, la conservación trata de lograrlas por mediodel mantenimiento de dicha utilización.

Reproducido de la Estrategia Mundial de la Conservación UICN, WWF yPNUMA 1981.

Construcción de una sociedad sostenible

Como principio de una sociedad sostenible, el desarrollo no debe hacersea expensas de otros seres vivos, ni de las generaciones venideras. Lagestión del desarrollo para que no amenace la supervivencia de otrasespecies ni destruya sus hábitats, es una cuestión ética y al mismo tiempopráctica ya que permite una mejor calidad de vida.

Dentro de las medidas que deben ser adoptadas para llegar a laconstrucción de una sociedad sostenible, se debe reducir al mínimo elagotamiento de los recursos no renovables. Los minerales, el petróleo, elgas y el carbón son efectivamente no renovables. A diferencia de lasplantas, los peces o el suelo, no se pueden utilizar de forma sostenible. Sinembargo se puede prolongar su vida, por ejemplo, reciclándolos,



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utilizando una menor cantidad de un recurso para fabricar un productodeterminado, 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 finitospara la “capacidad de carga” de los ecosistemas de la Tierra. Los límitesvarían de región a región y las repercusiones dependen del número depersonas y de la cantidad de alimentos, agua, energía y materias primasque utilice y malgaste cada una de ellas. Hay que formular políticasencaminadas a lograr un equilibrio entre el número de seres humanos y susestilos de vida y la capacidad de la naturaleza junto con tecnologías queaumente dicha capacidad a través de un manejo cuidadoso. Finalmentecomo ya se mencionó, es indispensable modificar las actitudes y prácticaspersonales (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 localizadasen Oriente Medio y en el Norte de África, se han generado múltiplesconflictos y crisis mundiales con el fin de apoderarse de dicho recurso,adicionalmente, su explotación ha traído peligros para la salud de lostrabajadores en su extracción (accidentes en minas, explosiones como ladel golfo de México), distribución (derrames de buques en el mar) o en lamisma combustión, al generar emisiones nocivas a la atmósfera tales comoel dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno que son dañinos al entorno ya la salud.

Es por esto que surgió la necesidad de la creación de un futuro energéticosostenible, en el cual será necesario emplear tecnologías mejoradas parael aprovechamiento de los combustibles fósiles y nucleares, desarrollar ydesplegar fuentes de energía renovable a gran escala y realizar mejorasen 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 elaprovechamiento de estas fuentes de energía, de modo que éstas no sevean agotadas sustancialmente por su uso continuado, su utilización nosuponga la emisión de sustancias perjudiciales u otros daños al entorno deuna forma sustancial y su uso no implique la perpetuación de daños oinjusticias sociales. Este concepto de la sostenibilidad constituye, porsupuesto, un ideal muy amplio. Pocas fuentes energéticas pueden llegar a



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cumplir todas estas condiciones, aún aquellas que quedanconsiderablemente cerca de las óptimas. En la práctica la sostenibilidad esun concepto más relativo que absoluto, esto no indica que ciertas fuentesde 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 laescasez de los recursos como problema, tácitamente, esto implica que elser humano debe tener deseos y necesidades, los cuales pueden serordenados por prioridades, adicionalmente, los medios para lograr estosdeseos deben ser escasos y dichos medios deben tener usos alternativospor lo que pueden ser movilizados para diversos fines. En consecuencia,según Robbins (1934) mencionado en (Chavarro & Quintero, s.f.) “laeconomía es la ciencia que estudia las formas del comportamientohumano resultantes de la relación existente entre las ilimitadas necesidadespor satisfacer y los recursos que, siendo limitados tienen usos alternativos”.

A menudo se suele percibir la economía y el medio ambiente como dosrealidades incompatibles, razón por la cual, el estudio de la economíaambiental parecía tener poco sentido. Sin embargo, la economía y elmedio ambiente son elementos mutuamente dependientes. Sin unacalidad mínima del entorno no existiría la economía. Las personas y, portanto, la economía, dependen fundamentalmente de los procesosnaturales de sostenimiento de la vida que proveen los ecosistemas. Almismo tiempo, las condiciones de nuestro entorno y el uso de los recursosnaturales dependen del desarrollo económico. Cualquier sociedad debedecidir cómo usar sus recursos de la mejor manera posible. La economíaambiental se centra particularmente en los recursos ambientales, y encómo utilizarlos para beneficio de las generaciones presentes y futuras.Partimos de la base de que los recursos naturales y ambientales sonescasos. La capacidad del medio ambiente para absorber la polución eslimitada y por lo tanto, tenemos que usarlos sensatamente (Riera, García,Kristrom, & Brannlund, 2008).

http://www.ambiental.net/publicaciones/ZahediGudynasEticaDesaSostenible08.pdf



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En ese orden de ideas, se ha definido la economía ambiental como laaplicación de los principios económicos al estudio de la gestión de losrecursos ambientales (Field, 1996 mencionado en, Chavarro & Quintero,

s.f.) o de manera alternativa se puede definir en virtud de su propósito, estoes, como la rama de la economía que se dedica al estudio de cómo y porqué las decisiones de individuos repercuten en el entorno natural y cómose 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 estásubordinada ni a la economía ni a la ecología; según uno de sus primerospensadores, 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” suorigen se enmarca en la aspiración por un Desarrollo Sostenible Global(Jiménez, 1996, mencionado en Chavarro & Quintero, s.f.). En el Cuadro. 1presenta la comparación presentada por estos autores, entre los orígenesde ambas disciplinas.

Cuadro. 1. Comparación entre Economía Ambiental y Economía Ecológica (Chavarro & Quintero, s.f.)

Economía Ambiental Economía EcológicaSu razón de ser es normalizar lasrelaciones entre el sistema producción-consumo y el ecosistema de manera

que el primero pueda seguir usando losbienes y servicios que proporciona elsegundo generación tras generación.

Su razón de ser es establecer cuálesson las claves que impiden el logro dela sostenibilidad planetaria incluidos los

humanos.

El instrumental neoclásico son susherramientas analíticas.

El instrumental neoclásico son tambiénsus herramientas analíticas, perocomplementadas por el saber de laecología.

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

http://www.manizales.unal.edu.co/modules/unrev_ideasAmb/documentos/IAedicion2Art09.pdf



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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 talescomo petróleo, gas natural, carbón, energía nuclear, energía eléctrica,energía solar, etc. Estos recursos deben en un principio ser extraídos ytransformados hasta que finalmente sean puestos en el mercado para suutilización como energía en sí misma (ej. energía eléctrica), o comocombustible /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 alcumplimiento de las leyes de la termodinámica. En muchos de los casos, suuso tiene como fin la transferencia de energía, a partir de una fuente decalor, como por ejemplo cuando calentamos agua para bañarnos. En estecaso, la primera ley de la termodinámica, la cual habla de la ley de laconservación de la energía, expresa que es posible convertircompletamente un trabajo en calor; sin embargo, en la práctica esimposible convertir completamente el calor en trabajo sin modificar losalrededores.

Por otra parte, la segunda ley de la termodinámica establece cuálesprocesos de la naturaleza pueden ocurrir y cuáles no. De todos losprocesos permitidos por la primera ley, sólo ciertos tipos de conversión deenergía pueden ocurrir. Por ejemplo, el calor fluye de un cuerpo con mayortemperatura hacia un cuerpo con menor temperatura y no al revés. Estosignifica entonces, que tienen una alta probabilidad de ocurrir más en unadirección 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 pierdaeficiencia al intercambiar de una forma de energía a otra. La energía sedegrada debido a que toma una forma que es menos útil para hacertrabajo. Desafortunadamente, en todos los procesos reales en dondeexiste una transferencia de calor (uso de combustibles fósiles y energíanuclear para por ejemplo potencia eléctrica), la energía para hacertrabajo disminuye. Es en este punto, donde se debe pensar en seleccionar



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el mejor proceso y la mejor tecnología para un máximo aprovechamientoenergético (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 desordenperfecto implica que no hay energía disponible para hacer trabajo. Dichode otra manera, la naturaleza tiende a moverse hacia un estadodesordenado y esto afecta la capacidad de un sistema para hacertrabajo, debido a que las diferentes formas de energía se pueden convertiren energía térmica pero la transformación inversa nunca se realizaíntegramente.

Finalmente, el objetivo al que se debe apuntar, es buscar una forma deaprovechamiento de los recursos energéticos más eficiente, reduciendo elincremento de la entropía en los procesos utilizados. Adicionalmente, elproblema no es únicamente del despilfarro de energía con susconsecuencias económicas, sino también lo es de contaminación térmica.Esto se evidencia por ejemplo, con el agua que calentamos que llegafinalmente a los ríos, en algunos casos en el punto de entrada al río, elcalor puede ser de varios grados por encima de la temperatura ambientaldel agua en ese punto, favoreciendo allí el afloramiento de bacterias yalgas y patógenos. Por otra parte en los océanos se presenta unadisminución en el oxígeno disuelto al aumentar la temperatura eigualmente se acelera la demanda del mismo debido a una mayorvelocidad 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, esnecesario tener en cuenta el ciclo energético total, debido a que unafuente de energía no sólo afecta a su entorno en el momento de ser usadaen su destino final, sino que esta afectación se da a diferentes nivelesdentro de todas las etapas del proceso, incluyendo entonces, suextracción, 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 limitanexclusivamente a la extracción de materias primas y a la energía y porconsiguiente 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.



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En este ciclo de producción y consumo, caracterizado por un constanteaumento del volumen, se registra un progresivo agotamiento tanto deenergía no renovable como de recursos naturales, así como un marcadoincremento de la contaminación y de la degradación ambiental, y un

aumento de los residuos tanto los originados por el proceso detransformación/producción como los originados por el consumo.

Si interpretamos el término fuente de energía en relación con el ciclo deproducción y consumo, se puede deducir que, los costes de produccióntienen lugar preferentemente en los países productores de energías fósiles,cuencas carboníferas y áreas petrolíferas, aunque la mayoría de éstos noson consumidores, sino más bien exportadores de energía. También existeun deterioro ambiental en algunos países exportadores de recursosnaturales, susceptibles de una aplicación energética como sucede con labiomasa en extensas áreas intertropicales. De este modo, la producción deenergía estaría directamente relacionada con el deterioro ambiental ypaisajístico.

Los países altamente consumidores de energía están obligados a soportarotro tipo de costes ambientales, en este caso directamente relacionadoscon los agentes de la contaminación, sobre todo en los procesos decombustión de energías fósiles que tienen lugar en las centralestermoeléctricas, y que provocan un elevado índice de emisión decontaminantes.

El crecimiento del consumo energético en los países subdesarrollados sepuede interpretar a veces como símbolo de progreso. Sin embargo, estainterpretación no es del todo acertada pues las importaciones tanto deenergía como de bienes de equipo son costosas, con lo que se agrava elproblema de la deuda externa y de la salida de divisas, sin olvidar queparalelamente se aumentan los deterioros ecológicos (Informe sobre eldesarrollo 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 procesode fotosíntesis, proceso mediante el cual los organismos autótrofos (quefabrican su propio alimento), son capaces de utilizar la energía solar en susprocesos vitales.

CO2 + H2O + Luz Solar CH2O + O2 Respiración



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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 contenidoenergético. 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 energíaque se libera para sus procesos vitales.

Gracias a un experimento realizado por el ecólogo Howard T. Odum, selogro cuantificar el flujo de energía en la naturaleza, Odum realizó unestudio en el que midió cuántas unidades de energía eran captadas porcada uno de los niveles tróficos en el período de un año. En dondeencontró que la región de Silver Springs, Florida (donde realizó suexperimento), recibía al año 1.700.000 kilocalorías. De esta cantidadsolamente 20.810 Kcal de energía eran captadas por las plantas verdesproductoras, mediante el proceso de fotosíntesis por cada metrocuadrado en un año. O sea que menos de un 2% de la energía solardisponible era captada por las plantas. En este periodo, los herbívorosconsumieron y utilizaron 3.368 Kcal de las 20.810 Kcal disponibles en elmaterial vegetal en cada metro cuadrado; esto muestra una eficienciaecológica de 16% (entendiendo eficiencia ecológica como la cantidadde energía que un nivel trófico deja disponible para el próximo nivel enrelación con la que este último logra aprovechar), mientras que el 84%restante de la energía se perdía en el ambiente. Por su parte, los carnívorosprimarios utilizaron durante el mismo período 383 Kcal de las 3.368 Kcal

disponibles en los cuerpos de los herbívoros, o sea una eficiencia ecológicade 11%, y los carnívoros de los otros niveles tróficos mostraron una eficienciaecológica de apenas 6%. Finalmente, el nivel trófico de losdescomponedores fue el que mostró una mayor eficiencia, con un 24% deaprovechamiento de la energía disponible en los cuerpos de losproductores, herbívoros y carnívoros (Fournier Origgi, 1993).

En términos generales, el experimento evidenció que en el ecosistema lasplantas 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 lashojas o en las células fotosintéticas. En cambio, los herbívoros puedendesplazarse para buscar su alimento, y lo mismo realizan los carnívoros enbusca de su presa.

En la Figura. 2 se muestra de manera esquemática los caminos que toma laenergía y las proporciones en cada uno.



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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 através de los niveles tróficos inferiores a los superiores, los ecólogosconstruyeron unos diagramas llamados pirámides de energía como semuestra 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 serrepresentada análogamente, a través de una pirámide de biomasa, lacual muestra la masa de los organismos existentes a diferentes nivelestróficos; mostrando así la cantidad de biomasa que está disponible, en unmomento dado en el tiempo para los organismos del siguiente nivel trófico.Las pirámides de energía y biomasa para el mismo ecosistema usualmente



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tienen formas similares, pero en algunos casos no es así. Las formasdependen de los organismos dominantes y como ellos localizan susenergías. En la mayoría de ecosistemas terrestres las plantas fotosintéticasdominantes, son grandes y almacenan energía por largos periodos de

tiempo, mucha de esta en formas de difícil digestión como la celulosa. Sinembargo, ecosistemas terrestres quizás difieran sorprendentemente en lospatrones del flujo de energía, dependiendo de las formas de vida de lasplantas dominantes.

De tal manera que por ejemplo, en ecosistemas de pradera, debido a quelas plantas producen pocos tejidos que son leñosos, es decir de difícildigestión, los animales son capaces de consumir la mayoría de laproducción anual de los tejidos vegetales. En contraste, las plantasdominantes en ecosistemas de bosques localizan gran parte de su energíaformando tejidos leñosos. La madera, la cual es construida a partir dematerial de difícil digestión, raramente es comida por otros animales amenos que la planta este enferma y descomponiéndose. Por otro parte, enla mayoría de comunidades acuáticas los organismos fotosintéticosdominantes son bacterias y protistos. Ellos tienen unas tazas tan altas dedivisión celular que una pequeña biomasa de fotosintetizadores puedealimentar una mayor biomasa de herbívoros, los cuales crecen y sereproducen mucho más lentamente. Este patrón puede producir unapirámide invertida de biomasa, incluso cuando la pirámide de energíapresente 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 deenergía, que pueden provenir de éste, la diferencia radica en su formacióna escala temporal. Estos tipos de energía son las energías renovables y lasenergías 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 searepuesto, o que ya no se produzca y su consumo acabe por agotar lareserva. 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 térmicospermanentes (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007).



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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 losmolinos de viento, ideados para moler granos, que luego fueronconvertidos en molinos hidráulicos con el mismo fin, entre otros ejemplos.

Con el vertiginoso desarrollo del último siglo, las sociedades seindustrializaron a partir de un consumo intensivo de combustibles fósiles, loque como consecuencia ha incrementado la contaminación del medioambiente, dando lugar así, al calentamiento global, la lluvia ácida, ladesertización, la contaminación del agua y la alteración de la capa deozono. Debido a esto, surge la necesidad de retomar el uso de aquellasfuentes renovables que suplieron las necesidades de las primerascivilizaciones en la tierra, entendiendo que a diferencia de nuestrosantepasados, actualmente deben emplearse las últimas tecnologías paramaximizar la eficiencia de las energías renovables con el fin de suplir laelevada demanda energética actual y así evitar la actual dependencia alos combustibles fósiles, que por otra parte, además de generar losproblemas de contaminación mencionados, se están agotando.

Energía primaria y energía secundaria

La energía se produce en diferentes fuentes y es almacenada en distintasformas. Las fuentes se pueden clasificar en primarias o secundarias. Lasenergías primarias son energías naturales disponibles en la naturaleza enforma directa (viento, olas, etc.), o indirectas (petróleo, carbón y gasnatural), para su uso energético sin necesidad de someterlo a un procesode transformación. Mientras que las energías secundarias son productosresultantes de las transformaciones de recursos energéticos naturales(primarios) o en determinados casos, a partir de otras fuentes energéticasya elaboradas,. El único origen posible de toda energía secundaria es uncentro de transformación y el único destino posible es un centro deconsumo.

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 químicaalmacenada en biomasa. El hombre al descubrir el fuego, comenzó atransformar esta biomasa en energía térmica, que usó para calentarse ycocinar. La transformación de energía química en mecánica se realiza porel trabajo de hombres y animales. Los molinos de agua fueron las primerasmáquinas que transformaron energía potencial del agua en trabajo. Los



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molinos de viento, transforman la energía cinética del viento en energíamecánica. El descubrimiento del motor de vapor por Watt en 1765,permitió transformar el calor en trabajo. Otto en 1879, ideó y construyó elprimer 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 eldescubrimiento en 1930, por Faraday y Henry, según la cual al variar el flujode un campo magnético a través de un circuito conductor se induce eneste una fuerza electromotriz que produce una corriente eléctrica. Elefecto contrario transforma la energía eléctrica en mecánica, lo cual esutilizado para el funcionamiento del motor eléctrico. Volta en 1800, inventóla batería que transforma la energía química en energía potencialeléctrica; las reacciones químicas que tienen lugar en su interior liberanelectrones que se mueven por el circuito unido a la batería, saliendo por unpolo negativo y volviendo a ella por el positivo (De Juana Sardón & DeFrancisco García, 2007)

En la Figura. 4 se muestran algunos ejemplos de las diferentestransformaciones entre las distintas formas de energía:

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



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Finalmente, entre las últimas tecnologías, se encuentran las célulasfotovoltaicas que transforman la energía de los fotones incidentes encorriente eléctrica; los generadores termoeléctricos, que convierten

directamente la energía térmica en eléctrica por efecto SeeBeck, ya queal calentar las uniones entre distintos materiales se produce en estas unaliberación de electrones; los generadores magnetohidrodinámicos, quegeneran corriente eléctrica al mover un plasma dentro de un campomagnético; los generadores de fisión, que usan la energía encerrada en elnúcleo de elementos pesados para producir electricidad y los de fusión,aún en estado experimental y que tratan de utilizar la enorme energíaliberada en la unión de núcleos de hidrógeno (De Juana Sardón & DeFrancisco García, 2007)

Lección 9. Centros de transformación de energía

Los centros de transformación toman las fuentes de energía primariascomo insumos, que son transformados en dichos centros y los productosresultantes son las fuentes de energía secundarias. Dentro de estos centrosse tienen las refinerías y centrales eléctricas, entre otras.

Refinerías

La materia prima que entra como fuente primaria de energía a lasrefinerías es el petróleo, el cual es transformado en estos centros y generafuentes secundarias de energía con más de mil productos diferentes.

En cuanto al petróleo, este hace parte de uno de los tres tipos decombustibles de origen fósil (petróleo, carbón y gas natural).Específicamente el petróleo se formó por la descomposición de ácidosgrasos, a temperaturas no superiores a los 200ºC y proviene de ladesintegración de la albúmina, diatomeas, grasas y diversos tipos decelulosa de los restos de plantas, siendo el material de origenprincipalmente sedimento marino o de grandes lagos acumulado a granprofundidad, mas de 500 metros, y sometido a temperaturas elevadas.

Estos elementos bajo condiciones anaeróbicas fueron fermentados y laacidez fue neutralizada por acción de la arcilla terrestre u otras sustanciassólidas 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, estospueden ser transportados a distancias considerables, a un costo



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relativamente bajo por medio de oleoductos, barcos cisterna y otrosmedios propios de las refinerías. Ambos tipos de combustible están entre lasformas 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 incluyendiferentes puntos de ebullición. Son estas diferentes propiedades las quehacen posible la separación de las partes constituyentes del crudo pordestilación de las diferentes fracciones, en un proceso conocido comofraccionamiento (Figura. 5). A partir del calentamiento del crudo, el vaporcaliente asciende y es conducido a otro punto para ser enfriado ycondensado posteriormente, repitiéndose muchas veces este procesohasta alcanzar diferentes temperaturas, separándolo así en diferentesfracciones.

Generalmente las fracciones se pueden clasificar en tres gruposprincipales: ligera, media y pesada. Existen además dos fracciones más aconsiderar, gases demasiado volátiles para condensarse bajo condicionesnormales de temperatura y presión (ej. Propano y Butano), y materialesresiduales pesados que permanecen una vez la destilación se hacompletado.

Figura. 5. Destilación del petróleoFuente: www.educarchile.cl

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

http://www.educarchile.cl/






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Comprende productos tales como la gasolina, combustible de turbinas deaviación y combustibles de calderas domésticas (queroseno). Esta fracciónes 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 petróleomás famosos son el combustible diesel y el gasoil este último usado comopetróleo de quema en calderas de calefacción comerciales e industriales.La destilación pesada, es la última fracción volátil definida por puntos deebullición superiores a los 350ºC. Este producto de destilación es sólido ysemisólido a la temperatura ambiente. En términos de volumen el productomás significativo que cae dentro de este rango es el fuel-oil utilizado en lascentrales térmicas y las calderas industriales de mayor tamaño. Finalmentelos residuales son las porciones de crudo no conseguido por destilación, dedonde se obtienen ceras parafinadas y aceites de lubricación de diversosgrados. Nada se desperdicia y lo que queda, es usado como aceitespesados, betunes, o coke de petróleo (Gil García, 2008).

Como productos de la refinería, una vez se ha llevado a cabo el procesode transformación en las distintas fracciones se pueden obtener más de milproductos ejemplos (Fournier Origgi, 1993).

Carboneras

Los diferentes tipos de carbón usados como fuente primaria resultan delcrecimiento de las capas de material vegetal, inicialmente protegidas, deldescenso atmosférico del agua, y finalmente comprimidas hasta unas 10veces su espesor original. Durante la vida de la tierra, el carbón se haformado en medio ácido y saturado de agua, a partir principalmente demateria vegetal, dando lugar primeramente a turba, que después setransforma en carbón. Este es el combustible fósil más abundante yampliamente distribuido sobre la tierra y se caracteriza fundamentalmentepor su contenido de azufre. Generalmente se divide este recurso en doscategorías principales, en donde, en un extremo estaría el carbón duro onegro 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 serconsiderados como miembros de una secuencia que comienza con lamadera y la turba como se muestra en la figura (Gil García, 2008).

En la Figura. 6 se observa que los compuestos que constituyen al carbónson principalmente: hidrógeno y oxígeno, ambos característicos de los



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materiales vivos, y en este sentido el carbón está más cercano a susorígenes 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 consideradocomo un combustible innoble, o menos noble, es de hecho una fuente deenergía poco atractiva, menos conveniente para el transporte,almacenaje y utilización, produce casi el doble de dióxido de carbonopara proporcionar el mismo calor útil y sus anillos de seis átomos decarbono juegan un importante papel en su estructura, formandodisposiciones en capas que constan, no solamente de hidrógeno, sino decantidades significativas de oxígeno y nitrógeno. La estructura incluye

también azufre y trazas de otros elementos no deseables, el carbónsiempre contiene, además, algún material inerte sin valor combustible enabsoluto, 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 eloxígeno, normalmente obtenido de la atmósfera, y los elementosconstituyentes del combustible carbono e hidrógeno. La reacción liberacalor, 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 deexploración. La calidad de los carbones está referida a las propiedadesfísicas y químicas, que son las que finalmente determinarán el uso final delmaterial. 1) Humedad: se presenta como humedad total, inherente o deequilibrio, superficial, agua de hidratación o agua de descomposición. 2)Cenizas: Residuo no combustible de origen orgánico e inorgánico. 3)



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Materiales volátiles: su contenido determina los rendimientos del coque ysus productos y es criterio de selección del carbón para gasificación ylicuefacción. 4) Carbono Fijo (CF): es una medida de material combustiblesólido y permite gasificar los carbones y definir los procesos de combustión

y carbonización. 5) Azufre total (St): Parámetro en la definición de gasestóxicos 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 económicamentefactibles, se da comienzo a la etapa de explotación, que a su vez sesubdivide en: desarrollo – montaje (vías de acceso, obras deinfraestructura, servicios a la mina), preparación (delimitación de áreasdentro del yacimiento, bancos, niveles, subniveles, tambores, entre otros) y

finaliza con el arranque, extracción o producción en mina, por diferentesmétodos y sistemas de explotación, según las condiciones del yacimientocarbonífero.

Una vez se obtiene el carbón, este es separado en los diferentes carbonescon cualidades diferentes, por lo general se hace dentro de la mina. Al ser



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separado, se procede a la trituración y quebrantamiento, para reducir lasdimensiones de los fragmentos, útil para su transporte o para cumplir conrequisitos exigidos en el mercado. La trituración es seguida por el tamizadoy el Lavado, en donde este último disminución del porcentaje de cenizas e

impurezas para minimizar los impactos ambientales asociados con lacombustión del carbón. El proceso puede ser en húmedo, según tamaño yforma, o en seco, según las diferencias de densidad y fricción. Por último elcarbón es secado.

Una vez se ha seleccionado y limpiado, se procede a su transformación, locual implica un conjunto de operaciones fisicoquímicas o metalúrgicasutilizadas para obtener un producto comercial no identificable con elmaterial en su estado natural, tal como la destilación de carbón paraproducir coque, gas, amoníaco y brea entre otros. Finalmente el carbón estransportado 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 ymixtas, más específicamente se va a tratar en este apartado eldenominado carbón térmico; la diferencia en el proceso es el tratamientoprevio del combustible. Finalmente, en el centro se transformará la energíacon turbinas de gas, ciclos combinados y cogeneración (Ibañez Giner,2010)

Una gran central térmica puede producir suficiente cantidad de cenizascomo para cubrir 4.000m2 de tierras hasta una altura de un edificio de 6plantas, mientras que los humos pueden llevar varias toneladas diarias de

dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Si no se cuida estoadecuadamente, las cenizas podrán contaminar las aguas y terrenoscircundantes con sustancias tales como ácido sulfúrico y arsénico, y loshumos pueden dañar lagos y árboles que se encuentren a cientos dekilómetros. Su extracción provoca la muerte y las condiciones de vidasprecarias de cientos de mineros. Esa es la razón por la que el consumo decarbón sube menos lentamente que el consumo de energía.

http://www.upme.gov.co/Docs/CADENA_PETROLEO_2009.pdf



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Finalmente los productos que se obtienen del proceso de transformacióndel 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, queconsumió cerca de la quinta parte del consumo mundial en 2000. El coque

juega un papel esencial en esta industria, en donde, cada tonelada deacero producido requiere entre 600-800 kg de carbón de coque. Cerca delas dos terceras partes del acero fabricado en el mundo se produce deesta forma, el resto corresponde a aceros especiales que se fabrican enhorno eléctrico donde la energía es la electricidad, que como ya se haindicado en varias ocasiones no es una energía primaria (Fournier Origgi,

1993).

El coque es un producto o residuo obtenido de la destilación de algunoscarbones, es la parte que queda una vez ha escapado la materia volátildel resto del Carbono Fijo (CF), es un sólido de color gris negruzco, poroso ypoco denso, que arde sin llama y tiene gran poder calorífico. Contiene, ensu mayor parte, carbono (92%) y el resto ceniza (8%) y se empleaprincipalmente como reductor en la industria siderúrgica para lafabricación de acero (Ministerio de Minas y Energía, 2003)

Una vez el combustible es quemado, cualquier material inerte permanececomo cenizas. Un alto contenido en cenizas resulta evidentementeindeseable y los mejores carbones tienen menos de un 10% de cenizas. Sinembargo, los carbones de hasta un 15% son bastante comunes, en algunospaíses se toleran contenidos de hasta un 30%, si la prioridad es usar carbónnacional en lugar de importado.



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Termoeléctricas, gas natural

Aunque el gas natural se presenta con frecuencia asociado a los depósitosde petróleo, también es frecuente encontrar yacimientos en ausencia de

petróleo. Este gas no asociado se cree tiene sus orígenes en agua dulcemás que en las plantas marinas. De los combustibles fósiles, este es el máslimpio, en donde, los únicos productos de su descomposición son el CO2 yel agua, además de que la cantidad de CO2 (causante del efectoinvernadero) producido por unidad de calor generado es menor que en elcaso del carbón y el petróleo, razón por la cual se considera que puedeser usado como combustible de transición hacia energías renovables. Elprincipal peligro que puede ocurrir de la combustión del gas natural ocurrecuando 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 noconvencionales, cuando se encuentra solidificado en las rocas a mayorprofundidad. Para ello, hace falta fracturar la roca mediante un procesoconocido como fractura hidráulica o “fracking”. Este proceso conlleva unaserie de impactos ambientales, tales como, impactos sobre el agua, lacontaminación atmosférica, la emisión de gases de efecto invernadero, lacontaminación acústica, paisajística y por último, las emisiones fugitivaselevadas de metano en el proceso de extracción (García, 2011).

En Colombia, Infortunadamente el incremento en la oferta de gas nocreció al ritmo de la ampliación de la oferta de energía eléctrica, la cualse desarrolló sin obedecer a parámetros de eficiencia económica. Comoconsecuencia, el país degeneró en una estructura de consumo de energíaatípica con respecto a patrones internacionales, presentándose en elsector residencial una alta participación de energía para cocción dealimentos y calentamiento de agua, soportado por un enorme desarrollohidroeléctrico.

Específicamente en el sector termoeléctrico, Colombia, por ser de base de

generación hidroeléctrica, el consumo de gas en el subsectortermoeléctrico presenta las mayores variaciones a lo largo del año. En losperíodos de altas lluvias, la generación hidráulica tiene un costo marginaltan bajo que la energía producida tiene prioridad en el despacho. Pero lainexistencia de embalses multianuales de gran capacidad crea unasituación de déficit energético en épocas de verano prolongado, lo que



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obliga al despacho de las termoeléctricas (Amorocho Cortés & OliverosVillamizar, 2002).

Centrales hidroeléctricas

El agua almacena energía según las características de su flujo y su posicióndentro del campo de la gravedad. Represando el agua, se la obliga aelevar su cota dentro del campo gravitatorio y con ello aumentar suenergía potencial, que podrá ser usada mediante una salida controlada.De esa forma, primero se transforma en energía cinética y posteriormenteen energía mecánica y eléctrica. Esta energía se origina del sol, al ser estequien evapora el agua y una vez forma las nubes, la transporta medianteal viento a posiciones elevadas en las montañas para que caiga comoprecipitación (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007).

Según el tipo de central hidroeléctrica que se use, esta va a tenerdiferentes impactos en el ambiente, de tal forma que Centrales de AguaFluyente, impactarán los ríos y las laderas; Centrales de Regulación,generarán un empobrecimiento de las comunidades de organismos; lasCentrales de Acumulación, generarán estratificación térmica,turbinación/ciclos térmicos; Alteraciones de caudales en ríos, impactaránla fauna y modificarán las laderas. Por otra parte, los embalses afectarán lacalidad de agua al generar eutrofización (enriquecimiento de nutrientesen el agua, especialmente nitrógeno y fósforo, lo que aumentará laspoblaciones de algas en la superficie, reduciendo el O2 en aguasprofundas); sedimentación de la carga sólida transportada por el flujo.Aumento de erosión y disminución de limos en las riberas; estratificacióntérmica; agotamiento del O2, variando las condiciones físico-químicas delagua (Ibañez Giner, 2010).

Destilerías y tratamiento de biomasa

Las plantas mediante la clorofílica, utilizan la energía solar y sintetizanmateria orgánica a partir de CO2 atmosférico, agua y sustancias mineralesdel suelo. Parte de esta materia orgánica vegetal es ingerida por losanimales herbívoros, que la transforman en la energía química y másica desu cuerpo. Concretamente la biomasa hace referencia a la cantidad demateria orgánica presente en un organismo, en un momento dado la cualalmacena energía que podrá ser utilizada de diferentes formas y mediantedistintos procesos: principalmente combustión para calentamiento directoo para sistemas de calefacción por aire o por agua, y destilación para la



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producción de biocombustibles, como etanol, metanol y metano. Tambiénlos residuos orgánicos de las ciudades están siendo usados comocombustibles en plantas de generación de electricidad mediante turbinasde 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 metrocuadrado 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 losdesechos o excrementos (energía primaria) a condiciones anaeróbicas, osea sin oxígeno, en tanques donde se lleva a cabo un proceso complejode digestión (transformación) en que los microorganismos degradan losalmidones, la celulosa y las proteínas a otros compuestos orgánicos, enespecial ácido acético y propiónico (Energía secundaria). Posteriormente,las bacterias metanogénicas producen metano, un gas que se puedeemplear para calefacción, cocimiento de alimentos, locomoción, etc.(Fournier Origgi, 1993).

Una fuente de biomasa clásica es la madera, la cual almacena gran partede 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 queusó en su síntesis. Otras fuentes de biomasa pueden ser: poda de montes,residuos urbanos e industriales, y cultivos energéticos. Uno de losinconvenientes de tomar biomasa de los montes es su dispersión, de talforma que el recolectarla puede subir el costo del producto; sin embargo

en contraposición, un beneficio podría ser la disminución del riesgo deincendios forestales; además, al utilizar los residuos urbanos e industriales secontribuye 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, ademásde generarle ingresos secundarios al campesino. A todos estos beneficioshay que sumarles la contaminación que se evita al disminuir el uso decombustibles fósiles.

Otros centros de transformación

Aunque se enfatizó en las dos últimas lecciones en los centros detransformación que tenían como fuente primaria combustibles fósiles,existen otros centros de transformación que presentan como fuente deenergía primaria recursos renovables, que serán discutidos en detalle en el



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

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 gasnatural, son recursos naturales finitos, y se están agotando. Aún cuando lossuministros de combustibles fósiles fueran infinitos, existe otra razón de pesopara realizar una transición urgente hacia las energías renovables: elcambio climático. Entre los efectos que este genera, se encuentran: laescasez de agua, las malas cosechas, las enfermedades tropicales, lasinundaciones, sequías y los eventos meteorológicos extremos, que ponenen peligro el frágil equilibrio de los ecosistemas, tales como bosques yarrecifes de coral entre otros, lo que a su vez generará también enormespérdidas económicas para sus naciones. La OMS estima que el cambio

climático está ocasionando ya más de 150.000 muertes al año. Estasafirmaciones quedan reflejadas en las conclusiones del PanelIntergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), una institución de laONU formada por más de 1000 científicos que ofrecen asesoramiento apolíticos.

Según un análisis de la WWF, Ecofys y OMA presentado en el 2011, losautores determinaron que el sector energético es la clave para detener elcambio climático y los impactos que este genera. Este análisis se basa enque los riesgos de esta industria no solo se limitan a la generación deproductos de la combustión indeseables, sino que, adicionalmente unaccidente en su proceso de extracción o transformación puede generaruna amenaza sin precedentes como la provocada en el Golfo de Méxicopor BP, o la de la planta nuclear de Fukushima.

Adicionalmente, los costos de la adaptación al cambio climático seránenormes, un informe reciente indica que “para el año 2030 el mundo

http://www.upme.gov.co/Docs/Cadena_carbon.pdf



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deberá gastar más de 200 mil millones de euros al año en medidas talescomo la construcción de defensas contra inundaciones para inmuebles, eltransporte de agua para la agricultura y la reconstrucción deinfraestructura afectada por el cambio climático” (Parry, (2009)

mencionado en WWF, Ecofys y OMA (2011)).

Dentro de los efectos probables de un calentamiento de pequeño amoderado, se encuentra la subida del nivel del mar debida al deshielo delos glaciares, la expansión térmica de los océanos como consecuencia deuna subida en las temperaturas; liberaciones masivas de gases efectoinvernadero debido a la desaparición de sumideros como bosques y elpermafrost; aumento en las sequías e inundaciones; desbordamiento deríos; se verán amenazados sistemas naturales como glaciares, arrecifes decoral, manglares, ecosistemas alpinos, bosques boreales y tropicales, entreotros; 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 deGroenlandia, cuyas consecuencias serán la subida de hasta siete metrosdel nivel del mar durante muchos siglos; una ralentización, undesplazamiento o la desaparición de la Corriente del Golfo Atlánticotendrán unos efectos dramáticos en Europa y afectarán al entero sistemade circulación oceánica; las liberaciones de metano como consecuenciadel deshielo del permafrost y desde los océanos provocarán un aumentodel gas en la atmósfera y, consiguientemente, del calentamiento global

(Oxfam, 2007).

Protocolo de Kioto

En respuesta al cambio climático, los 165 países firmantes de laConvención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático de1992, firmaron el Protocolo de Kyoto 1997. El Protocolo de Kyoto entró envigor a principios de 2005 en donde sólo dos de los países industrializadosmás importantes, Estados Unidos y Australia, han quedado fuera al noratificarlo. La arquitectura del Protocolo de Kyoto se basa

fundamentalmente en medidas de reducción de emisiones de obligadocumplimiento. Para lograr estos objetivos se ha convertido el carbono enun producto que puede ser comerciado para, con ello, estimular lasreducciones de emisiones más eficientes desde el punto de vistaeconómico y potenciar, a su vez, las inversiones necesarias en tecnologíaslimpias por parte del sector privado (Greenpeace, 2010).



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Para evitar que la temperatura media global no supere un aumento dedos grados centígrados, límite a partir del cual los impactos seríancatastróficos, el Protocolo de Kioto, ha obligado a los países ratificantes areducir 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 de1990. Los países firmantes de Kioto están negociando actualmente lasegunda fase del acuerdo, que cubre el período de 2013 a 2017. Duranteeste tiempo los países industrializados necesitan reducir un 18% susemisiones 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 esun proceso natural y necesario que permitió la vida en la tierra, al subir latemperatura 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 suconcentración en la atmósfera, modificando así el balance energético delsistema tierra/atmósfera contribuyendo de tal manera al cambio climáticoplanetario (Azcárate/Mingorance, 1997 mencionado en Ruso, 2009).

El principal gas invernadero, el vapor de agua, está presente en laatmósfera sin posibilidad de aumentar su concentración. Por el contrario, elCO2, que es uno de los gases de mayor presencia, si puede aumentar susconcentraciones debido a la acción humana. Aunque éste no es uncontaminante en sí mismo, es un gas que permite el paso de los rayossolares y absorbe la radiación infrarroja en formas de calor procedente dela superficie, enviando parte de ese calor de nuevo hacia la superficie yevitando que se difunda por la atmósfera. El CO2 es un gran absorbente dela radiación infrarroja emitida desde la Tierra y, por tanto, retiene el caloren las proximidades de la superficie. Las mayores o menoresconcentraciones de CO2 indicarán un mayor o menor grado decalentamiento.

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 distintasformas y de distintas longitudes de onda, donde la radiación UV esabsorbida por el ozono pero la infrarroja traspasa la atmósfera confacilidad. Esta radiación infrarroja es absorbida por la tierra y a su vez la



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

Figura. 9. Efecto invernadero

Fuente: http://www.rmm.cl/

El término “sumidero” según la Convención Marco de las Naciones UnidasSobre 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. Enel caso específico del carbono, este es absorbido por las plantas y otrosorganismos fotosintéticos, y fijado en la biomasa como resultado delproceso de la fotosíntesis. Aunque una parte es respirada, otra quedaretenida en la biomasa y se conoce como carbono fijado. En estecontexto la permanencia o periodo de tiempo en el que el C estáabsorbido en la biomasa fuera de la atmósfera es un aspecto crítico ycontroversial. La permanencia depende de varios factores tales como larespiración, los raleos, los incendios y plagas, el aprovechamientomaderable, la deforestación y el cambio de uso de la tierra, que regulan lapérdida de C acumulado (Ruso, 2009).

http://www.rmm.cl/

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http://www.adnstream.tv/video/tilMtuGreV/2050-Es-demasiado-tarde-ya

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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 alturasobre la superficie terrestre, que actúa como capa protectora de los rayosUV. El ozono (O3) es un gas formado por tres átomos de oxígeno, que seconcentra en la estratósfera formando una capa de 4 mm de espesor, acondiciones normales de presión y temperatura -0ºC y 760 mmhgalcanzaría La pequeña concentración de O3 está sujeta a procesos dedestrucción y recuperación a través de un equilibrio fotoquímico, como semuestra 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 ladisminución de la concentración provocan graves alteraciones en labiosfera. Sin embargo, la existencia de una capa de ozono excesivamentedensa impediría que la radiación ultravioleta llegase a la superficie terrestreprovocando la aparición del raquitismo en los seres vivos por la ausenciade vitamina D. Por el contrario, la desaparición de esta capa no filtraría laradiación 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, losdenominados 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 químicasproducidas por la emisión de los óxidos de azufre (SO2) y óxidos denitrógeno (NOx) al mezclarse con la humedad del aire y, con el efecto dela 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, principalmenteel carbón, emiten a la atmósfera estas sustancias contaminantes causantesde las lluvias ácidas. El azufre que puede estar presente en el petróleo,disuelto en forma libre, como sulfuro de hidrógeno o como compuestosorgánicos tales como tiofenos, ácidos sulfónicos, mercaptanos, alquilsulfatos 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 quees considerada ácida, ya que contiene ácido carbónico que viene de ladisolución 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 lacombinación de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx), se oxidan hastasulfatos (SO4=) y nitratos (NO3-), que combinados con el vapor de aguaretornan al suelo como ácido sulfúrico (H2SO4) y ácido nitroso (HNO3) enforma de lluvia ácida, llovizna, rocío, niebla o granizo. Un esquema deestos procesos es mostrado a continuación:



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Figura. 12. Lluvia ácida

Fuente: http://www.rmm.cl/

Ya en la Conferencia Mundial sobre Acidificación del Medio (1982) seevaluó en unos cien millones de toneladas anuales la emisión de azufre ala atmósfera producida por la combustión de carbones. Para lograr unadisminución en la producción de lluvia ácida, es necesario tomar medidasde tipo político y económico, al gravar las emisiones y generar normas,

además de negociar permisos de contaminación. Adicionalmente, esnecesaria la instalación de controles, los impuestos al carbón con altocontenido de azufre y a la generación y consumo de electricidad.

Lección 13. Desertificación

De acuerdo con la conferencia de las Naciones Unidas sobre laDesertificación realizada en el año 1997, se trata de “la reducción odestrucción del potencial biológico del terreno que puede crearcondiciones análogas a un desierto natural”. Sin embargo existen múltiplesinterpretaciones que varían según la región, encontrando así definiciones

http://www.rmm.cl/

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http://divulgameteo.es/uploads/Lluvia-%C3%A1cida.pdf

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tales como: degradación de tierras de pastoreo, destrucción de cubiertavegetativa, erosión de vientos y traslado de dunas de arena, conversión detierras productivas en terreno “árido”, y degradación de la vegetación yde los suelos. Mabbutt (1997), mencionado en (GIGEA, SF.) se refiere a la

extensión de condiciones de desierto más allá de los linderos del desiertomismo y la intensificación de condiciones del desierto dentro de lademarcación del desierto. Así se siente que la desertificación es unproceso de degradación de recursos.

Dentro de los principales factores que influyen en el proceso dedesertificación se encuentran: la precipitación y ocurrencia de sequías; laevapotranspiración potencial; los vientos, al intensificar la desertificacióntransportando y depositando partículas, además de aumentar las tasas deevaporación; la textura de los suelos, en donde suelos arenosos requierenmayor irrigación que suelos con texturas finas; forma del terreno, siendo deimportancia el grado de pendiente al influir en la velocidad y la cantidadde la corriente en superficie y la profundidad de la capa freática; usos dela tierra, por ejemplo sobrepastoreo, agricultura intensiva, recolección deleña y producción de carbón de palo, transporte motorizado, minería,construcción de caminos, entre otros; y finalmente manejo de la tierra, endonde se estima que las prácticas de administración de la tierra puedenser positivas o negativas, sin embargo, la administración o manejo de latierra involucra más que la tierra misma y se deben considerar otrosatributos físicos, bióticos, sociales, económicos y culturales. En la Figura. 13se 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 mundo42.000 millones de dólares al año. El costo humano se traduce en lasubsistencia de más de 1.000 millones de personas (una quinta parte de la

población mundial) que ahora están en peligro. Uno de estos peligros estáprincipalmente en la producción de alimentos. Si no se detiene o revierte ladesertificación, la producción de alimentos en muchas áreas afectadasdisminuirá, lo que puede causar mal nutrición y en última instanciahambrunas especialmente en zonas de pobreza.

Entre las consecuencias se tiene que, la desertificación disminuye laresistencia de las tierras ante la variabilidad climática natural. El suelo sevuelve menos productivo. Los vientos y la lluvia pueden llevarse la capasuperficial expuesta y erosionada de las tierras, lo que puede ocasionarinundaciones en poblaciones aguas abajo, aumentar la sedimentación enríos y lagos y la deposición de lodos en pantanos y vías de navegación. Laestructura física y composición bioquímica del suelo puede empeorar,formándose hondonadas y grietas, en tanto que el viento y el aguapueden eliminar nutrientes vitales. Si el nivel freático sube, el suelo puedeanegarse y la salinidad aumentar. Cuando el ganado pisotea y compactael suelo, éste puede perder su capacidad para el cultivo de plantas y laconservación de la humedad, lo que aumentará la evaporación y laescorrentía 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 plantascon ráfagas de polvo, puede enterrarlas o dejar sus raíces peligrosamenteexpuestas. Cuando los pastizales se explotan excesivamente condemasiados animales o con tipos inapropiados, pueden desaparecerespecies de plantas comestibles, lo que permitirá la invasión de plantas nocomestibles.

La desertificación conlleva enormes costos sociales al serfundamentalmente un problema de desvinculación entre los recursosnaturales y el sistema socio-económico que los explota, es decir, es un

problema de desarrollo sostenible. Además esta socialmente vinculadacon 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, cambiosen la política forestal, con medidas de reforestación y de control del suelo,



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cambios en la política agrícola, en donde prime la agricultura ecológica yel uso de variedades locales adaptadas al clima en detrimento demonocultivos intensivos, detener la deforestación, controlar el uso delagua, gestionar adecuadamente los residuos, aprovechandolos

energéticamente, no confiarse en los sumideros de CO2 como medios parareducir el CO2, debido a que estas capturas pueden ser fácilmentedevueltas 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 ForoNacional de Biodiversidad en Septiembre de 1986 (Washington). En unprincipio el término fue relacionado a “diversidad biológica”, pero hoy día

se habla de biodiversidad a tres niveles: la diversidad de especies, ladiversidad genética y la diversidad de ecosistemas. La biodiversidad estambién definida como “ la variabilidad de organismos vivos de cualquiierfuente, incluios entre otras cosas, los ecosistemas terestres y marinos y otrosecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte,comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y delos ecosistemas”. En consecuencia, la biodiversidad es la vida misma, peroademás respalda toda la vida existente en el planeta, y sus funciones sonlas encargadas de mantener los equilibrios químicos que proporcionanalimentos, agua y materiales a las sociedades humanas.

De todos los problemas ambientales mencionados en este capítulo, lapérdida de biodiversidad es el único probablemente irreversible.Actualmente 16.306 de las 41.415 especies son consideradas en peligro deextinción; corriendo peligro entre el 12% y el 52% de las especies conocidasdentro de cada uno de los principales grupos de especies. Además depresentar actualmente tasas de extinción 1000 veces mas altas que las delos fósiles registrados. Esto genera una amenaza para los sistemas de apoyode la vida que sirven de sustento a las sociedades y economías. Además lapérdida y degradación de los ecosistemas acelera aún más la pérdida deespecies, reduciendo la prestación de sus servicios a las sociedades,

afectando principalmente a los pobres quienes son los que más dependende la biodiversidad para su sustento (Inzunza, 2009).

El cambio climático ha sido uno de los causantes de esta pérdida debiodiversidad, en parte debido al cambio en el uso y la cobertura vegetal;la contaminación y degradación de los suelos y aguas, incluyendo ladesertificación, la contaminación del aire, el desvío de las aguas hacia



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ecositemas intensamente gestionados y sistemas urbanos, lafragmentación del hábitat, la explotación selectiva de especies, laintoducción de especies no endémicas, el agotamiento del ozonoatmosférico y el efecto invernadero. Todo esto ha hecho que aumente la

temperatura en la superficie, afectando la producción de plantas yanimales, su distribución geográfica, el tamaño de sus poblaciones, lafrecuencia de plagas, brotes y enfermedades, además de generar unaalteración en los patrones de migración de las especies.

Entre las consecuencias, se piensa que los hábitat de muchas especies sedesplazarán hacia los polos o hacia altitudes mayores respecto a susemplazamientos actuales; migrando a diferentes velocidades a través depaisajes naturales fragmentados. Muchos de los ecosistemas actualmentedominados por especies de larga vida (tales como árboles longevos) van atardar mucho antes de que manifiesten los efectos de estos ecosistemasactuales, ya que es improvable que las especies que componen dichosecosistemas cambien de emplazamiento todos a la vez.

El impacto de la elevación del mar sobre los ecosistemas costeros (comopor ejemplo, los manglares y humedales costeros, y los pastos marinos)variará en diferentes regiones según la erosión causada por los océanos ylos procesos de encenegamiento que ocurren en la tierra. Las especiescon rangos climáticos limitados y/o pequeñas poblaciones sonnormalmente las más vulnerables a la extinción. En contraste con esto, lasespecies con gamas amplias, con mecanismo de dispersión de largo

alcance y grandes poblacioens tienen un riesgo de extinción menor. Enalgunas regiones podría darse un aumento de biodiversidad local(normalmente como consecuenica de la introducción de espcies= eperolas 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 ladeforestación y los cambios en incendios forestales), podrían afectar aúnmás el clima mundial y regional, mediante los cambios en la absorción yemisión de gases de efecto invernadero y cambios en el albedo y la

evapotranspiración. De forma parecida, los cambios estructurales en lascomunidades biológicas en las capas superiores de los océanos, podríanalterar la absorción de CO2 por el océano o la emisión de precursores paralos núcleos de condensación de nubes, causando unas reacciones opositivas o negativas en el cambio climático (Inzunza, 2009).



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Entre los mecanismos de conservación de las especies, se tiene el uso deespecies emblema y la creación de áreas protegidas. En el primer caso, noes posible hablar de conservación de biodiversidad a nivel deconservación de una especie o grupos de especies particulares, debido a

que es insostenible mantenerlas en hábitats artificiales como zoológicos demanera independiente a su ecosistema. Siempre que se habla deconservación 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, paraque este sea quien las proteja de manera autónoma y narural. De talsuerte que las especies emblema deben ser útiles en campañaspublicitarias para sensibilizar al púbilico y obtener recursos económicos,pero la estrategia real de protección de biodiversidad, es a nivelecosistémico. Otra estrategia de protección a la biodiversidad, es el uso dezonas protegidas como parques naturales, estas zonas deben entre otrascosas: a) disponer de ingresos, incluido financiamiento externo, previsibles ysuficientes para respaldar los costos de ordenación de la zona protegida;b) incluir cobertura de muestras representativas de ecosistemas que sonviables desde una perspectiva ecológica y c) tener la capacidadindividual, institucional y sistémica adecuada para gestionar las zonasprotegidas.

Lección 15. Desechos radiactivos

Antes de mencionar sus efectos ambientales, vamos a mirar de qué trata elproceso 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 partículasradiactivas que pueden contaminar aguas superficiales y alimentos.Además de provocar en algunos casos incluso cáncer de pulmón a losmineros quienes lo extraen. El uranio natural contiene sólo 0,5% de uranio235 fisionable. Para poder emplear el material en un reactor nuclear, lacantidad debe enriquecerse hasta el 3 o el 5%. El 80% del volumen total

http://www.ipcc.ch/pdf/technical-papers/climate-changes-biodiversity-sp.pdf



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termina como producto de desecho. El enriquecimiento genera entoncesenormes cantidades de “uranio empobrecido”, residuo radiactivo de largaduración que se utiliza en la construcción de armas o como blindaje detanques. El material enriquecido se convierte en dióxido de uranio y se

comprime en forma de pastillas con los cuales se rellenan tubos de 4m delongitud denominados barras de combustible. En este punto los núcleos deuranio se fisionan en un reactor nuclear, liberando energía que calientaagua. El vapor comprimido se convierte en electricidad en unturbogenerador, 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 (nodebe ser entendido como una manera de reciclaje ya que es totalmentedistinto, el volumen de residuos aumenta en un número muy elevado ymillones de litros de residuos radiactivos terminan en el agua y aire.), estereprocesado implica la extracción química de uranio y plutoniocontaminado 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 deesta energía se presentan a otra escala, dichos peligros pueden agruparseen tres grupos: la proliferación nuclear, los residuos nucleares y los riesgospara la seguridad.

La proliferación nuclear hace referencia a la imposibilidad de controlaradecuadamente una planta de energía nuclear de gran tamaño para

http://www.tecnun.es/






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evitar el desvío de plutonio hacia armamento nuclear, de tal manera quecualquier país con un reactor puede producir con relativa facilidad armasnucleares. Prueba de esto es que la energía nuclear ha crecido de lamano con el armamento nuclear en Israel, India, Pakistán y corea del

Norte, todos con plantas y armas nucleares. Una restricción hacia unoscuantos países “confiables” no es una buena solución, ya que esta medidageneraría recelos en los demás países. Por lo tanto lo aconsejable sería undesmantelamiento de las centrales nucleares y así contribuir con lapromoción de la paz mundial (Greenpeace, 2010).

En cuanto a los residuos nucleares, la industria nuclear afirma que puedemantener sus residuos en cementerios nucleares confiables; sin embargo,es bien sabido que estos cementerios no podrán aislar para siempre elmaterial radiactivo del medio ambiente, de tal manera que unconfinamiento bajo tierra solo alarga en el tiempo el escape deradiactividad hacia la atmósfera.

El residuo más peligroso es el combustible altamente radiactivo (o gastado)extraído de los reactores nucleares, con emisión de radiaciones durantecientos de miles de años. En algunos países la situación se ve exacerbadapor el “reprocesado” de este combustible gastado, que implica unadisolución en ácido cítrico para separar el plutonio para usoarmamentístico, un proceso que produce un residuo líquido altamenteradiactivo. Actualmente existen unas 270.000 toneladas de residuosnucleares de combustible gastado almacenado, mucho de ello en las

instalaciones de los reactores. El combustible gastado se acumula a unritmo de 12.000 toneladas al año, utilizando un cuarto del mismo para sureprocesado.

Finalmente, aunque las centrales nucleares presentan una infraestructurade alta seguridad, la historia ha demostrado que esto no es suficiente paragarantizar que en realidad son seguras, ejemplos de estos los encontramosen Windscale (1957), Three Mile Island (1979), Chermóbil (1986), Tokaimura(1999) y Fukushima (2011), los cuales son sólo algunos de los cientos deaccidentes nucleares ocurridos hasta la fecha (Greenpeace, 2010).

http://www.atinachile.cl/energia-nuclear-desechos-radiactivos-documental-online#content-top



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UNIDAD 2

Nombre de la

Unidad

COMPONENTES PRINCIPALES. PROBLEMAS Y SOLUCIONES

AMBIENTALESCAPÍTULO 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 23Problemática ambiental en la biodiversidad. Las fallas en el mercado.Estructura en la tenencia de la tierra. Cultivos ilícitos. Elincumplimiento 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 lossiguientes lineamientos: el agua dulce es un recurso vulnerable y finito,esencial para la vida, y requiere un manejo holístico, reconociendo lascaracterísticas del ciclo hidrológico y su interacción con otros recursosnaturales y ecosistemas. Al ser un recurso finito, este puede ser afectadocon 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 deusuarios aguas arriba, afectando la disponibilidad del recurso aguas abajo.Un manejo holístico no sólo involucra la administración de los sistemasnaturales, también requiere la coordinación de las actividades humanas ycontroles en la generación de residuos transmitidos por el agua. La idea eslograr un desarrollar un marco institucional capaz de integrar los sistemashumanos, económicos, políticos y sociales.

El desarrollo y manejo de agua debe involucrar a usuarios, planificadores yrealizadores 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 ydivulgación, además de proveer los recursos económicos para que laparticipación se dé a todo nivel.

En estos principios también se planteó el darle un valor económico al aguaen cada uno de sus usos, con lo que se considera que se hará unaasignación racional del recurso al ser un bien escaso. El valor total del aguaconsiste en su valor de uso, o valor económico y el valor intrínseco. Larecuperación del costo total debería ser el objetivo a menos que existanrazones obligadas para no hacerlo, en donde deben ser identificados y

justificados los subsidios implícitos y explícitos. Aunque, en principio loscostos totales requieren ser estimados y conocidos con propósitos dedecisiones de asignación racional y de manejo, no necesariamente debenser cobrados a los usuarios (GWP, 2000). Por otra parte hay quienes piensanque el considerar al agua como una mercancía va en contra de losderechos humanos. El debate lleva muchos años y no concluye, por



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ejemplo, según la OMS, debe ser gratuita la cantidad de agua necesariapara 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 delgobierno, en donde éste último debería concentrarse más en la regulacióny el control del servicio de agua y no en la prestación del servicio; en partetambién porque al tener funciones de proveedor, no debería de regularsea sí mismo. Sin embargo, el tema es polémico, ya que la privatización daríalugar a la creación de nuevas formas de poder y dependencia en relacióna un producto esencial para la vida.

Un enfoque de manejo integrado de la tierra y el agua tiene como puntode partida el ciclo hidrológico que transporta el agua entrecompartimentos aire, tierra, vegetación y fuentes de superficie como ríos ymares y aguas subterráneas. Como resultado, los desarrollos vinculados alos usos de la tierra y a la cubierta de vegetación, influyen sobre la calidaddel agua y su distribución física y deben ser considerados en el manejo y laplanificación global de los recursos hídricos. Otro aspecto es el hecho deque el agua es un determinante clave del carácter y la salud de todos losecosistemas y por lo tanto, los requerimientos de calidad y cantidad deagua en la asignación global de los recursos disponibles de agua, debenser tomados en cuenta. El manejo de las zonas de captación y las cuencases importante como medio para integrar los temas del uso de la tierra y elagua 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 puedenalterar la recarga de aguas subterráneas y los flujos estacionales en los ríosy finalmente, medidas de control de inundaciones aguas-arriba puedenamenazar la vida dependiente de los flujos aguas abajo. Este manejodebe ser integrado al sistema humano, lo cual involucra: garantizarpolíticas 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 quegaranticen la participación de todos los interesados.

El marco general del manejo integrado del recurso hídrico debe plantearsebajo tres pilares principales: 1) Eficiencia económica en el uso del agua, endonde el agua debe ser utilizada con la máxima eficiencia posible; 2)Equidad, toda la población debería tener un acceso adecuado de agua,



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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 accióndel gobierno y establece el contexto y el marco para la acción deentidades no gubernamentales. La legislación de aguas debería: basarseen una política nacional asentada de recursos de agua, que considere elagua 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 elmanejo de aguas; controlar el acceso monopólico al agua en bruto y a losservicios de agua y prevenir el daño a terceros; balancear el desarrollo delrecurso con propósitos económicos y la protección de calidad del agua,de los ecosistemas y otros beneficios de bienestar públicos; garantizar quelas 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 lamayoría de los participantes coincidió en los siguientes puntos yadvertencias: no existen soluciones universales en cuanto al manejo delagua; los mercados de agua constituyen un instrumento económico que,adecuadamente implementado, sirve de método para reasignar el aguade usos de bajo valor a usos de alto valor, con el consiguiente aumento dela eficiencia económica; las transacciones en el mercado de agua deben



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reconocer indemnizaciones a terceros que puedan salir perjudicados. Losmercados de agua tienen efectos sobre valores públicos tales como lacalidad del aire, en donde, deben incluirse normas para proteger esacalidad; hay que minimizar los costos de transacción; evitar monopolios

que obstaculizan la asignación eficiente de los recursos hídricos yfinalmente para un mercado exitoso debe existir un marco legaladecuado, un marco institucional mínimo que garantice la transparencia ycredibilidad y un sistema competente de información que reduzca loscostos de transacción (IADB, 1998).

Lección 17. Manejo del Recurso Suelo y terrestre

Cada día, millones de hectáreas de suelo pierden irreversiblemente sucapacidad productiva, como resultado del mal manejo que se le ha dadodurante décadas; a esto se le debe sumar el manejo erróneo de otrosrecursos tales como el agua, la cubierta forestal, así como las prácticas demanejo de cultivo (agricultura intensiva, monocultivos y sobre-pastoreo),procesos de urbanización (en especial en las costas), actividadesextractivas y procesos industriales, en donde todos estos, han contribuido amermar sus capacidades (Sepúlveda G., 1998).

Las políticas de uso de tierra deben considerar el papel multifuncional deesta y el impacto que generan los usuarios sobre la misma, de tal maneraque garanticen la seguridad alimentaria y la sostenibilidad de los recursos.Sin embargo, para lograr ambos objetivos, producción y conservación, esnecesario 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, ensu papel como encargado del Capítulo 10 de la Agenda 21 en la

planificación y manejo de recursos de tierras, ha desarrollado un enfoqueque busca fortalecer la participación, a nivel de la comunidad, en lasdecisiones de usos de tierras. Los principios de este enfoque forman partede las recomendaciones del Plan de Acción de la Cumbre Mundial sobrela Seguridad Alimentaria (Roma, FAO 13-17 Noviembre 1996) y son lassiguientes (FAO, s.f.):

http://www.unep.org/civil_society/GCSF8/pdfs/IWRM_water_efficiency_esp.pdf



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Mantener altos rendimientos en tierras agrícolas productivas sinconsiguientes 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 sinperjuicio para la agricultura;

Revertir las tendencias actuales de degradación y falta dedisponibilidad de tierras agrícolas, adaptando patrones de uso detierras más eficientes y prácticas de evaluación de laspotencialidades 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 tierrasnecesita incentivar los intereses de los usuarios para la producción yconservación, apoyado sobre la planificación participativa. Los bancos dedatos (mapas digitales con atributos físicos, económicos y sociales del uso

y mal uso de la tierra) e informaciones pertinentes sobre los recursos, asícomo las estructuras institucionales responsables y capacitadas, son losinstrumentos indispensables de este enfoque. Los delegados de losgobiernos centrales y locales, conjuntamente con los representantes de lascomunidades locales y usuarios de la tierra, deben mantener un procesointeractivo para asegurar la toma de la mejor decisión, utilizando datos



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compilados para unidades específicas de manejo. El objetivo del gobiernoes institucionalizar y estabilizar este proceso, de modo que la informacióncircule entre las disciplinas relacionadas con el uso de tierra y entre usuariosde recursos y creadores de políticas.

“En la mayoría de los países las prioridades y programas sobre el uso de lasuelo son formulados y ejecutados a nivel nacional siguiendo un enfoquede arriba hacia abajo; dicho enfoque consume los limitados fondosgubernamentales y no incorpora las condiciones y soluciones que la gentelocal conoce mejor que nadie. Es necesario un mecanismo interactivo quepromueva el flujo de información entre todos los niveles de quienes tomanlas decisiones para la negociación de las mejores opciones sobre el uso dela tierra” (FAO, s.f).

En el caso específico de Colombia, el IGAC, a través de la Subdirección deAgrología, adelanta a nivel nacional el Levantamiento de los RecursosSuelo-Tierra, con énfasis en la escala 1:100.000. Las muestras tomadas en loslevantamientos son llevadas a un laboratorio del IGAC, para el análisis delos suelos presentes en éstas, en dicho laboratorio se clasifican, además dedeterminar su fertilidad y todos los aspectos referidos al uso adecuado delas tierras colombianas. Con los resultados se concluyen las limitaciones ypotencialidades de los suelos de Colombia y se establece su capacidadactual de uso sostenible, agrupándolos en clases, subclases y grupos demanejo como se observa en la Figura. 17. Las ocho clases principalesestablecen, 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 unaZonificación Agroecológica, cuyo objetivo radica en establecer zonashomogéneas, a escalas definidas, que permitan conocer, evaluar ycartografiar tierras, buscando la sostenibilidad en su uso, conservarlas,



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preservarlas o recuperarlas. Permite establecer mediante matrices dedecisión la vocación actual de uso de las tierras y sus usos principalesrecomendados (Cuadro 2) (Malagón Castro, 2000).

Cuadro. 2. Usos principales recomendados del suelo según su vocación (Malagón Castro, 2000)VOCACIÓN ACTUAL USOS PRINCIPALES RECOMENDADOSAgrícola Cultivos transitorios semiintensivos

Cultivos transitorios intensivosCultivos semipermanentes y permanentes intensivosCultivos semipermanentes y permanentes semiintensivos

Agroforestal SilvoagrícolaAgrosilvopastorilSilvopastoril

Ganadera Pastoreo intensivo y semiintensivoPastoreo extensivo

Forestal ProducciónProtección-producción

Conservación Forestal de protecciónRecursos hídricos e hidrobiológicosRecuperación

Lección 18. Manejo de la Biodiversidad

En 1992 se celebró en Río de Janeiro, Brasil, el Convenio sobre la DiversidadBiológica (CDB), en la llamada “Cumbre de la Tierra”, siendo este el primer

acuerdo mundial enfocado en la conservación y el uso sostenible de labiodiversidad. Según el artículo 2 de dicho convenio, se entiende por“diversidad biológica” la variabilidad de organismos vivos de cualquierfuente, incluidos, entre otras cosas, los ecosistemas terrestres y marinos yotros ecosistemas acuáticos, y los complejos ecológicos de los que formanparte; incluye la diversidd dentro de cada especie, entre las especies y delos ecosistemas. Los objetivos del convenio incluyen las protección de ladiversidad genética, la desaceleración del ritmo de extinción de especiesy la conservación de los hábitats y ecosistemas. Esto justificados en elhecho de que, los recuros biológicos de la Tierra constituyen la base de

nuestros alimentos, tejidos y numerosos productos industriales, sonesenciales para nuestra supervivencia y para el desarrollo económico y porotra parte, la pérdida de biodiversidad representa un peligro para laseguridad alimentaria y para el desarrollo de nuevos medicamentos.



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Entre los objetivos establecidos por la cumbre, se consideró laconservación de la diversidad biológica, la utilización sostenible de suscomponentes y la participación justa y equitativa en los beneficios que sederiven de la utilización de los recursos genéticos. Aunque estos objetivos

sean perseguidos desde cada país, es necesario entender que para losecosistemas, las fronteras políticas no existen; con base en esto, los paísesfirmantes reconocen tres principios fudamentales: 1) “Los estados tienenderechos soberanos sobre sus propios recursos biológicos”; 2)”Laconservación de la diversidad biológica es interés de toda la humanidad·,y 3) “ los Estados son responsables de la conservación de su diversiddbiológica y de la utilización sostenible de sus recursos biológicos” (Rodríguez Becerra, 1994).

Ante este llamado internacional, el 5 de Junio de 1993, el país respondiócon una “Estrategia Nacional de la Biodiversidad”, la cual se concibecomo un instrumento para la planeación, conocimiento y uso sostenible yequitativo de la diversidad biológica. La definición de la estrategia implicómovilizar al gobierno y a los diferentes grupos de interés relevantes haciados metas básicas: 1) La evaluación de los activos biológicos de la Nacióny los valores que los afectan, y 2) La formulación, implementación yevaluación de las acciones requeridas para alcanzar los más altosbeneficios posibles a partir de estos activos en el largo plazo. Así mismoesta estrategia debe ser aplicada a menor escala en cada una de lasregiones del país.

Este proceso debío basarse en seis supuestos básicos: 1) Es un proceso alargo plazo, así que debe ser enfocado a pocos temas para poderprofundizar en cada uno de estos; es un proceso político; 3) Desde elprincipio debe incorporar a las comunidades locales; 4) Debe entender labiodiviversidad como un hecho ligado a procesos sociales y económicos;debe ser realista y reconocer la imposibilidad de Colombia de detener deun momento a otro todos los procesos de destrucción de la biodiversidad yfinalmente 6) Deben incorporar en forma creativa todos los programas yproyectos gubernamentales y no gubernamentales, actualmente enmarcha y encaminados a aumentar el conocimiento, conservación y uso

sostenible de nuestra biodiversidad.

Teniendo en cuenta el primer supuesto, el gobierno decidió limitar laestrategia a cuatro áreas (Rodríguez Becerra, 1994):

El estudio Nacional de la Biodiversidad, cuyo objetivo es proveer unalínea base, determinando prioridades para su conservación,



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estimando la diversidad ecositémica y de hábitats, las áreas de altoendemismo, la diversidad de especies animales y vegetales, suinterdependencia con la diversidad étnica y cultural, el estadoactual de las áreas de manejo especial y la definición de regiones

biogegráficas. Por otra parte, se realiza también la evaluación decarácter socioeconómico, su valor de uso social, los gastosfinancieros asociados a la conservación, recuperación einvestigación.

Proyectos de política sobre el Sistema de Parques NacionalesNaturales. En donde éstos últimos constituyen la principal estrategiade conservación in-situ de la biodiversidad, además de ser fuente derecursos 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 enLa Haya la sexta reunión de la Conferencia de las Partes del CDB (COP6),donde se adoptó el Plan estratégico del Convenio. Dicho plan estáorientado a reducir radicalmente el ritmo de pérdida de biodiversidad en2010, objetivo que fue refrendado en la Cumbre Mundial sobre DesarrolloSostenible 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 planoen la agenda política mundial, esto es producto del entendimiento de lavinculación existente entre el potenciamiento de dicho sector y el procesode desarrollo nacional, además, de la comprensión del impacto que lasactividades económicas gestadas en ese medio, tienen sobre la base delos recursos naturales. Por otra parte, se ha visto que el suministro derecursos y la calidad de vida en el sistema urbano, dependenestrechamente de la estabilidad económica y de los esfuerzos que se

orienten hacia el desarrollo rural, razón por la cual, las nuevas tendenciasbuscan lograr un mayor equilibrio y una mayor equidad en las relacionesentre estos dos espacios; relaciones fundadas en la dependenciarecíproca que existe entre las áreas generadoras de materias primas y desuministro alimenticio y aquellas que consumen, transforman y procesanesos bienes (Sepúlveda G., 1998).



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“Una comprensión precisa de estas relaciones llevará al diseño de nuevasy más eficaces y eficientes medidas para contrarrestar los factores que hoyperpetúan los mecanismos de expulsión de población del medio rural, el

acrecentamiento de los cinturones marginales en los centros urbanos, lanula, o escasa planificación en el uso de los recursos, la degradación delos suelos, la pérdida de biodiversidad, la deforestación a gran escala, y ladegradación de las cuencas hidrográficas, con todos sus efectos sobre lasobras de infraestructura y sobre el potencial de producción energética enlos países.” (Sepúlveda G., 1998).

Colombia en la segunda mitad del siglo XX, vivió una fuerte tendencia a laurbanización. Mientras que en 1950 la población urbana correspondía al39% del total de la población, el el 2005 ascendió al 76% y se estma que enel 2020 superará el 80%. Como consecuencia de esto, el país ha tenidoque crear frentes de trabajo interinstitucionales en un intento por que estaurbanización se realice de manera sostenible; es así como desde el 2007seplantearon las directrices para la gestión ambiental urbana entendidasegún el MAVDT (2008) como: “la gestión de los recursos naturalesrenovables y los problemas ambientales urbanos y sus efectos en la regióno regiones vecinas. Esta gestión, demanda el uso selectivo y combinadode herramientas jurídicas, de planeación, técnicas, económicas,financieras y administrativas para lograr la protección y funcionamiento delos 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 deurbanización, en 1974 se generó el Código Nacional de los RecursosNaturales Renovables y de Proteción al Medio Ambiente, el cual regulaque las condiciones de vida resultantes de los asentamientos humanosurbanos o rurales se hagan de manera integral, con el fin de contribuir a undesarrollo urbano y rural equilibrados. Más adelante, con la ConstituciónPolítica de 1991 y la expedición de la ley 99 de 1993, se creo el Ministeriodel Medio Ambiente y se reordenó el sector público encargado de lagestión y la conservación del medio ambiente y los recursos naturales,

organizándose el Sistema Nacional Ambiental SINA. Se transformaron ocrearon las Corporaciones Autónomas Regionales y de DesarrolloSostenible.

Bajo el marco de esta nueva institucionalidad, para el año 2004 seproponen los “Lineamientos para optimizar la Política de Desarrollo Urbano”dirigido a consolidar ciudades más compactas, más sostenibles, más



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equitativas y con la capacidad de gestionar y financiar su propiodesarrollo. En donde las ciudades se entienden como una oportunidad dedesarrollo 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 losdesplazamientos entre las áreas residenciales y los servicios urbanos y elempleo, 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 deáreas de conservación” (MAVDT, 2008).

Según el MAVDT, (2008) la gestión ambiental urbana debe centrarse endos ejes principales, el primero debe centrarse en el manejo de los recursosnaturales 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 ydel paisaje.

Inadecuada gestión y disposición de residuos sólidos, líquidos ygaseosos.

Uso ineficiente de la energía y falta de uso de fuentes noconvencionales 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 delas áreas urbanas

Pérdida de valores socio – culturales de la población urbana, quepuede llevar a la pérdida cultural y en consecuencia de su sentidode pertenencia del entorno.



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Lección 20. Manejo del Recurso Aire

El recurso atmosférico, en principio renovable, es indispensable para larespiración de los seres vivos en la tierra. Adicionalmente, a través de esterecurso se lleva a cabo el transporte aéreo, se genera la energía eólica, sepractican multitud de deportes aeronáuticos, con y sin motor y vivenbuena parte de los recursos faunísticos, etc. Sin embargo, la mala gestión

de este recurso que como se mencionó, en principio renovable, estásiendo que sea agotado por el hombre. Este mal uso del recurso generacontaminación por material particulado, gases tóxicos, disminución en lacapa de ozono y aumento en el efecto invernadero. La contaminaciónatmosférica afecta directamente a la salud del hombre. Cada añomueren cerca de 3 millones de personas a consecuencia de lacontaminación del aire (Ramos Castellanos, 2007). Se hace aún másacuciante la importancia del manejo atmosférico cuando se observancifras tales como, que 1.200 millones de personas en el mundo estánexpuestas a niveles de dióxido de azufre (SO2) (OMS) y aproximadamente1.400 millones de personas están expuestas a niveles excesivos de humo ymaterial particulado (MP).

Por todo lo anterior, se hace inminente generar un manejo adecuado delos recursos atmosféricos, en donde los esfuerzos deben centrarse enproteger la salud pública y el medioambiente de los efectos dañinos de lacontaminación del aire, y eliminar o reducir al mínimo la exposición de laspersonas a los contaminantes nocivos; estos esfuerzos también incluyen, laprotección 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 laONU estableció la Comisión Mundial para el Medioambiente y Desarrollo. Elinforme efectuado por la Comisión, “Nuestro Futuro común”, fue endosadopor la Asamblea General de la ONU en 1987. En dicho informe se hanexpresado conceptos acerca del manejo de calidad del aire (WCED1987). Más adelante, la comisión Brundtland sugirió que se requeriría un

http://www.minambiente.gov.co/documentos/politica_de_gestion_ambiental_urbana.pdf



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desarrollo sustentable para alcanzar las legítimas aspiraciones de lapoblación mundial, sin destruir el medioambiente. Seguido a esto, laAgenda 21 respalda una cantidad de principios de manejo ambiental, enlos 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 propuestadañará el medioambiente, deberán tomarse acciones paraproteger el medioambiente sin esperar pruebas científicas deldaño.”

“El principio del que contamina paga, el costo total asociado con lacontaminación (incluyendo monitoreo, manejo, limpieza ysupervisión) deberá asumirse por la organización o personaresponsable de la fuente de contaminación.”

Diez años después de Río y la Agenda 21, la Cumbre Mundial en DesarrolloSustentable (WSSD, por sus siglas en inglés) reconoció el problema de lacontaminación del aire en la sección IV 39 de su Plan de Implementacióndel WSSD, que solicita a los Estados: que la reducción de la contaminacióndebe ser transfronteriza, en donde los estados tienen responsabilidadescomunes pero diferenciadas, de tal manera que los países desarrolladosdeben potenciar la capacidad de desarrollo de los países en desarrollopara medir, reducir y evaluar los efectos en la salud y prestar apoyofinanciero y técnico a esas actividades (WSSD 2002). Sin embargo, no hayuna estrategia universal de manejo de calidad del aire que pueda ser

aplicada a todas las ciudades alrededor del mundo. Cada ciudad esúnica en términos de sus problemas de contaminación del aire, patronestemporales y espaciales de sus fuentes de contaminación y característicasculturales, económicas, físicas y sociales.

En la Figura. 18 se muestra un completo esquema de interrelacionesrelevantes en el manejo de calidad del aire. La complejidad de estecuadro refleja la complejidad de la tarea. Es de destacar que el esquemamuestra que el objetivo final del manejo es evitar los impactos en la salud yel medioambiente, lo cual se hace a partir de toma de decisiones políticas

basadas en mediciones, modelaciones y cualquier tipo de informaciónrelevante para esta tarea (GTZ, s.f.). Una visión un poco más simplificada seobserva 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 estarrelacionada con otros recursos naturales, como la tierra, los bosques, labiodiversidad, etc. Asimismo, los sistemas hidrográficos estáninterconectados, por lo que los problemas medioambientales repercuten



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de un extremo al otro de los mismos. Además, el agua es un recursointernacional, nacional, regional y local, con marcos de referenciatemporales y espaciales sumamente diversos (Inforesources, 2003). Lo quehace 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 múltiplesproblemas que el hombre ha propiciado a raíz del uso irracional que hacede la misma, entre los factores que generan esta problemática se tienen:1) La construcción de represas a gran escala (lo que implica, ruptura en lacontinuidad de hábitats, inundación de refugios de flora y fauna ydispersión de semillas, hongos y patógenos a través de grandes complejosde canales, entre otros); 2) el manejo de cuencas hidrográficas por partede varios países, generando conflicto de intereses internacionales; 3) Lacompetencia entre espacios naturales y rurales (que la regeneran) y zonasurbanas (que la retornan a los ríos ya contaminada); 4) Su distribucióninequitativa entre usuarios, lo cual genera pobreza y baja calidad de vida;y 5) Su uso industrial, que gasta grandes volúmenes de agua, además deuna alta demanda energética. Como consecuencia de los procesosanteriores, se presentan irregularidades en las estaciones de lluvias, laelevación del nivel de las aguas, las inundaciones, los deslizamientos detierra, 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 construircentros urbanos, retirando la capa de vegetación y suelo, gran parte delas áreas son impermeabilizadas con cementos, ladrillos y diferentesmateriales de construcción. Esto genera que la taza de escorrentíaaumente al disminuir la infiltración (debido a la impermeabilización delárea) y a la ausencia de cobertura vegetal que retenga y evapo-transpire



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parte del agua que se precipita, como consecuencia la recarga de losacuíferos 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 bombearagua desde mayores profundidades. Si los acuíferos se encuentranubicados cerca de la costa, el agua de mar puede inutilizarlos al entrar enel acuífero a medida que el flujo de agua dulce disminuye.Adicionalmente, si la baja del nivel freático es permanente en el tiempo, alargo plazo se puede producir el hundimiento de la superficie de la tierra,ocasionado por la reducción de la presión del agua en la roca noconsolidada. Sí a esto se le suma la contaminación de estas aguas por eluso de agroquímicos que se percolan desde la superficie con cultivos,estos procesos aunque pueden ser atenuados por ejemplo coninyecciones de aguas superficiales, son irreversibles en la escala de tiempode los seres humanos contemporáneos además de costosos (IADB, 1998).

Por otra parte, cuando el agua es captada o desviada y reintegrada peroya contaminada aguas arriba de una cuenca, la calidad del agua decaedebido a la menor dilución de los contaminantes, además de generar unadisminución en el abastecimiento de los usuarios aguas abajo, unareducción del área de las tierras húmedas y aumentos de salinidad ycambios de circulación en los esteros por ejemplo. Cada impacto a su veztiene efectos secundarios como lo son una disminución en las cosechas yla disminución en la producción de energía eléctrica. Las medidas

atenuantes son pocas y la mayoría costosas, como por ejemplo lareubicación de industrias, por lo que lo mejor es prevenir mediante un buenmanejo de los recursos hídricos a nivel de cuenca hidrográfica.

En cuanto al conflicto de intereses, últimamente debido al aumento de lapoblación, se ha observado un aumento en el volumen de aguadestinada a la producción de alimentos, esto debido a la irrigación decultivos, la cual es responsable de más del 70% de las extracciones delagua. El aumento en esta cifra, genera conflictos entre los diferentes usosdel agua, lo cual a su vez generará conflicto de intereses, si los países con

menor disponibilidad de agua comienzan a autoabastecerse de alimentosen vez de asegurarse de alimentos mediante el comercio; de tal maneraque, al importar alimentos los países pueden importar agua desde áreasmejor dotadas (“el concepto de agua virtual”). Además de laproblemática en cuanto a priorizar los usos del agua, también se tiene elproblema de las aguas residuales una vez estas han sido usadas, en donde



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el 70% de las aguas residuales de los países en desarrollo se vierte en loscursos 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. Losecosistemas acuáticos producen productos como madera, plantasmedicinales, y también proveen hábitats para la vida salvaje y terrenospara su reproducción. Los ecosistemas dependen de los flujos de agua, laestacionalidad, las fluctuaciones en los niveles de agua y la calidad delagua como factores dominantes. De tal forma que estos se veránafectados por cambios en los patrones climáticos, que están haciendoque en temporadas de lluvia las inundaciones sean más frecuentes o másintensas, y asimismo, los períodos de aguas bajas sean más prolongados oextremos, lo que a su vez aumenta también la excavación osedimentación de los canales según sea el caso (GWP, 2000).

En resumen, “… se deduce que el agua en general y la dulce en particularestá tanto mal repartida como gestionada. La primera de las cuestiones noes fácil de resolver, especialmente si el agua sobra en Sur América y faltaen África. Pero la segunda cuestión es la que tiene mayor relevancia, y porotra parte, más fácil solución si los estados tienen la voluntad de resolver elproblema. Sin embargo, adicionalmente a esto, estamos tratando tan malel recurso agua, que un recurso normalmente renovable, capaz de volvera su estado natural por sus propios medios, se está convirtiendo en algunas

ocasiones en un recurso no renovable y en otros casos en un recursoescaso.” (Ramos Castellanos, 2007).

Lección 22. Problemática ambiental en el recurso suelo y terrestre.

La problemática ambiental en cuanto al recurso suelo, está enfocadadesde tres aspectos principales: la degradación del suelo, la erosión y lacontaminación (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 paraproducir, cuantitativa y cualitativamente, bienes y servicios. Ladegradación del suelo se produce debido a su utilización por el hombre entareas agrícolas, forestales, ganaderas, agroquímicas, de riego, industriales,depósito de residuos y transporte, entre otros. Como consecuencia de estautilización, se presenta una pérdida de nutrientes por lavado o erosión, lo



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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), generainundaciones, avalanchas, desertificación, pobreza, hambrunas y

migraciones, entre otras (Dorronso, 2011).

“La degradación de los suelos es, en su sentido más amplio, uno de losprincipales problemas con que se enfrenta el mundo en este momento… Elsuelo es, y seguirá siendo en un futuro previsible, la base de la producciónalimentaria… muchos millares de hectáreas dejan de cultivarse cada añopor exceso de erosión, salinidad, anegación o esterilidad, y en millones deellas el potencial productivo básico declina progresivamente hacia dichoestado” (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, lacual es entendida como la pérdida selectiva de materiales del suelo, por la

acción del agua o del viento, en donde los materiales de las capassuperficiales van siendo arrastrados por estos dos agentes. En esteapartado es necesario mencionar el concepto de erosión antrópica, elcual hace referencia a una erosión muy rápida causada evidentementepor el hombre. Como consecuencia de la erosión se presentan periodosde inundaciones y de sequías pronunciados, lo cual amenaza las formas



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de vida de las zonas donde se presenta, esto sucede debido a lareducción de la capacidad del suelo de retener el agua, dando lugar, porúltimo, a la aparición de desiertos al secar las fuentes de agua naturales(Dorronso, 2011).

Finalmente, la tercera problemática asociada al suelo es lacontaminación, entendida como una forma de degradación del suelo, alacular sustancias a niveles tales que repercutan negativamente en elcomportamiento del mismo. La FAO define la contaminación, como unaforma de degradación química que provoca la pérdida parcial o total dela productividad del suelo.

En resumen, todo esto produce dos efectos, empeoramiento de laspropiedades del suelo y disminución de la masa de suelo, lo que comoconsecuencia trae disminución de la producción a corto plazo ydesertificación a largo plazo.

En cuanto al recurso terrestre, el IGAC y CORPOICA finalizaron en el año2001 una investigación tendiente a evaluar la problemática de las tierrasen Colombia en lo que respecta a la presión y características de uso quehacen los habitantes sobre el territorio. Dicho estudio contempló laactualización conceptual y cartográfica de Colombia en los temas:Zonificación Agroecológica y Cobertura y Uso Actual de las Tierras, y conbase en ellos se estableció tanto la vocación actual de las tierras del paíscomo los Conflictos de Uso y Uso Adecuado de las tierras (Malagón Castro,

2000).

En la gráfica anterior se concluye que Colombia, en general, haintervenido en forma parcial o intensa el 51.2% de su territorio continental;de estas tierras intervenidas las adecuadamente manejadas representan el37,7% y las inadecuadas el 59,3% (sobreutilización 32,7%; subutilización26,6%). Las consecuencias de la sobreutilización de las tierras se reflejanprincipalmente en la degradación de los recursos naturales, generación deerosión, 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 colmataciónde embalses. Por el contrario, la subutilización de las tierras conduce aproblemas en el abastecimiento de alimentos, inconformidad social einfluye, directamente, para que se presente sobreutilización en otras zonas,generalmente caracterizadas por construir ecosistemas frágiles, porejemplo áreas en pendientes pronunciadas y no mecanizables, lomeríoamazónico y páramos.



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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 entierras fundamentalmente recomendadas para usos forestales deprotección, protección-producción y para la conservación y recuperación

integral de los recursos hídricos; mientras que, una subutilización severa ymoderada se asocia con tierras de vocación agrícola, en especial paracultivos 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 entierras ganaderas incide en la pérdida de biodiversidad, degradación desuelos, por el cambio de uso, y menor generación de empleo por hectáreaocupada. La expansión de la frontera agrícola, se relaciona, así, con eltema que se viene presentando.

http://www.sogeocol.edu.co/documentos/05loss.pdf



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Lección 23. Problemática ambiental en la biodiversidad.

En la actualidad, después de la pérdida de hábitat, la introducción deespecies invasoras es la segunda mayor amenaza a la biodiversidad. Esta

introducción causa graves daños a los ecosistemas tanto terrestres comoacuáticos, ya que estas pueden ocasionar desequilibrios ecológicos entrelas poblaciones nativas como cambios en la composición de especies y enla estructura trófica, desplazamiento de especies nativas, pérdida debiodiversidad, reducción de la diversidad genética y transmisión de unagran variedad de enfermedades. Por otra parte, la pérdida de hábitatpuede ser generada por inundación de terrenos para la construcción derepresas hidroeléctricas, por intensificación de la agricultura, lasobreexplotación pesquera, el abandono de tierras, la silviculturamonoespecífica, la ampliación de las infraestructuras urbanas y de

transporte, la porpagación de especies no autóctonas y de especiesgeneralistas, entre otros. Además el cambio climático podría acelerar acorto plazo el ritmo de pérdida de la diversidad biológica (Sepúlveda G.,1998).

Según (Rodriguez Becerra, 2000) hay cuatro causas principales quecausanla 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 lospaíses desarrollados

Las fallas en el mercado

Para ilustrar a que hace referencia el autor al mencionar las fallas en elmercado, se tomarán a los bosques como ejemplo. Aunque se conocenlos servicios ecológicos que prestan al mantener el paisaje y una atmósferaestable, el único valor que se les asigna desde los gobernantes que tomanlas 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 dela misma. Razón por la cual se termina sub-valorando el recurso conprecios inferiores tanto de la madera como de los bosques en un sentidoreal. Así por ejemplo, “un propietario de tierras en una cuenca alta noobtiene ningún pago por la protección que el bosque provee contra laerosión, la sedimentación, o la regulación de los ciclos hidrológicos a los



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agricultores o a los habitantes urbanos ubicados en la cuenca baja ymedia. Como tampoco recibe ninguna ganancia por concepto decaptura de carbón de la atmósfera o por suministrar un hábitat a lasespecies 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 conservarun bosque, prefiere dedicarlo a alguna actividad más rentable. Elmercado y los sistemas financieros, ofrecen mejores ganancias porprácticas ganaderas y forestales que llevan a la tala y quema delecosistema, 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 ladeforestación, la cual en Colombia ha tenido dos causas principales, laprimera 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 explicamás desde la condición social de “la pobreza”. Esta última causa dedeforestación no puede ser entendida sino se vincula con las situacionesde concentración de la riqueza y de inequidad, así como con elfenómeno de la demanda de tierras como activo de especulación, tresprocesos íntimamente vinculados. La especulación de la tierra, se asociacon la tradición de utilizarla como un ahorro o activo de una valorizaciónno correlacionada con su productividad. De este modo, los ciudadanosinvierten en un terreno con el fín de que se valorice, dejando la produccióny la productividad de la tierra en segundo lugar, con lo cual se propicia elfenómeno generalizado de tierras improductivas o subutilizadas.

Cultivos ilícitos

“Los bosques que han sido talados para establecer cultivos de amapolahacen parte de los últimos relictos de los ecosistemas boscosos de nieblaubicados en la región andina. Mientras que, los cultivos de coca han sidoparticularmente establecidos en las selvas amazónicas y de la orinoquía.”

(Rodriguez Becerra, 2000). Pero la degradación de los bosques y subiodiversidad para ser usados en cultivos ilícitos no es el único problema, yaque la utilización de agroquímicos asociados a los cultivos, con loscorrespondientes residuos que estos generan son vertidos en suelos yfuentes de aguas como subproductos del procesamiento de coca.



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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 Cumbrede 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, referentesa combatir la deforestación y la desertificación, desarrollar en formasostenible los ecositemas de montaña y promover una griculturaambientalmente sostenible. “Los países desarrollados, al negar laposibilidad de nuevos recursos económicos, parecerían partir de la

suposición de que el libre comercio y la internacionalización de losmercados, deberán producir los recursos requeridos para combatir lasamenazas globales y alcanzar el desarrollo sostenible a nivel global. Deotra 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 deorígen doméstico, no obstante que, dada su naturaleza, requerirían de la

solidaridad internacional.” (Rodriguez Becerra, 2000). Esto muestra que elvalor de los servicios prestados por la biodiversidad de los países tropicales,no es reconocido en el mercado internacional, por lo que se esperaríanretribuciones económicas, como mecanismo para corregir esta falla delmercado. En otras palabras, estas transferencias económicas no soncuestión de “filantropía”, sino que son un pago por los servicios ecológicosque los países desarrollados reciben hoy prácticamente de maneragratuita. 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 barrerasfísicas más no biológicas; elevadas temperaturas como consecuencia delcalentamiento de superficies; limitadas y cálidas corrientes de airesuperficial; emanaciones tóxicas de diferentes tipos, provenientes devehículos, industrias y otras instalaciones; elevado movimiento de personase insumos que entran y salen del sistema, con el subsecuente intercambio

http://www.manuelrodriguezbecerra.org/bajar/biodiversidad.pdf



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de esporas y bacterias; entre otras que contribuyen a un ambiente muyartificial (Pinto Slabato, 2004).

“La problemática ambiental actual en las áreas urbanas Colombianas está

determinada por una combinación compleja de factores, dentro de loscuales se destacan la falta de conocimiento sobre el estado, el uso y laafectación de los recursos naturales renovables; dinámicas desordenadasde crecimiento y los patrones insostenibles de uso y tenencia del suelo; lamala calidad del hábitat urbano y de los asentamientos humanos; losimpactos 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 unafalta de información del estado actual de dichos recursos y la demandaque estos pueden soportar por parte de la población; la dependenciahídrica de otras cuencas, un manejo irracional del agua y su uso ilegal; unaalta impermeabilización de las zonas de recarga y contaminación delrecurso; un alto grado de transformación de la estructura del paisaje; unalto grado de fragmentación de los ecosistemas naturales, con lasubsecuente 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 antrópicose centra en el desarrollo de asentamientos humanos en zonas de alto

riesgo y amenaza; aumento de la vulnerabilidad por factores comodegradación del paisaje, pérdida de vegetación, deterioro de cuencas,aumento de erosión y sedimentación, cambio climático; ocupación desuelos protegidos; y baja capacidad y preparación de la mayoría de lasadministraciones municipales para realizar una efectiva labor deprevención y atención de desastres.

En cuanto a la problemática relacionada con los asentamientos y lacalidad del hábitat construido, según el MAVDT, (2008): se presentanasentamientos con poca o nula planificación ambiental; utilización

insostenible del suelo urbano; procesos de urbanización y crecimientodemográfico acelerados, que generan hacinamiento en grandesciudades; bajos índices de cantidad y calidad de espacio público;deficiencia en la cobertura de servicios públicos que conlleva deterioro asu vez a la contaminación del ambiente; hogares que no cuentan consistemas adecuados de abastecimiento de agua potable, y recurren asistemas alternativos o ilegales; baja cobertura de tratamiento de aguas



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residuales; problemas de movilidad urbana, asociados a altos tiempos detransporte y contaminación del aire; sistemas de transporte improductivos ydesordenados que deterioran el espacio público; alta generación deresiduos, escasa separación en la fuente, bajo aprovechamiento y

tratamiento de residuos, manejo inadecuado de residuos peligrosos;emisión descontrolada de gases de efecto invernadero; precariaplanificación y control de algunas entidades territoriales sobre el suelourbano, de expansión y suburbano.

En cuanto a la problemática relacionada con las la normatividad y laplanificación según el MAVDT, (2008) se presentan: vacíos en la normativaambiental y urbana y debilidad de políticas que orienten la gestiónurbano-regional. En cuanto a la problemática relacionada con lo social,hace referencia a: pobreza que potencia la vulnerabilidad y el deterioroambiental; fuertes cambios en la dinámica poblacional, en especial engrandes ciudades y regiones urbanas; baja cobertura de los servicios desaneamiento básico y baja cultura ambiental.

Al analizar los problemas expuestos anteriormente, los principalesproblemas ambientales de las áreas urbanas se pueden reunir alrededorde los siguientes grupos de problemas (MAVDT, 2008):

Falta de conocimiento de la base natural y el uso no sostenible de losrecursos naturales renovables que soportan las áreas urbanas y faltade planificación en la demanda de los mismos.

Falta de planificación en el crecimiento de la ciudad, con lossubsecuentes asentamientos ilegales en zonas de riesgo y deterioroambiental, además de una alta concentración de población.

Problemas de calidad del hábitat urbano generados por eldesarrollo urbano sin la incorporación de la dimensión ambiental.

El cuarto grupo, relacionado con los impactos ambientalescrecientes de las actividades productivas.

El quinto grupo, relacionado con los problemas de coordinación yarticulación entre las autoridades ambientales, territoriales ysectoriales; 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 sociedadcivil organizada y de los habitantes de las áreas urbanas en lagestión ambiental urbana, así como en la necesidad de generarcambios culturales hacia hábitos de consumo sostenible.



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Lección 25. Problemática ambiental en el recurso aire

La explosión demográfica, está fomentando el crecimiento de mega-ciudades, la utilización de vehículos, el uso de electricidad y el desarrollo

industrial, lo que aumenta el consumo de combustibles fósiles y una mayoremisión de gases como monóxido de carbono, de nitrógeno, dióxido deazufre, óxidos de nitrógeno y otros “componentes orgánicos volátiles” quese mezclan con la luz solar para crear ozono a nivel del suelo, además dedióxido de carbono, modificando el clima. Como consecuencia,numerosos estudios vinculan la contaminación del aire a enfermedadesrespiratorias y cardiovasculares, cáncer, trastornos del sistema nervioso, asícomo a enfermedades transmitidas por el aire e inducidas por el calor.Causando según la OMS, muerte prematura a más de dos millones depersonas al año. Pero los contaminantes atmosféricos no sólo afectan a las

personas, también afectan a los animales y plantas del ecosistema, debidoa que la atmósfera deposita dichos contaminantes en los recursos de aguay en los recursos terrestres, lo que generará entonces problemasambientales, tales como, la erosión, la acidificación de los océanos, lagos,ríos y bosques y la bio-acumulación de componentes tóxicos en las plantasy en la fauna silvestre (OMM, 2009).

Por otra parte, también son fuente de contaminación los incendiosforestales, en donde se reduce la visibilidad, se desprenden cantidadesimportantes de monóxido de carbono, componentes orgánicos volátiles ypartículas. A la vegetación también está asociada la producción de

componentes orgánicos volátiles y polen, que causan asma y reaccionesalérgicas, como por ejemplo, el isopreno, sumamente reactivo, contribuyeconsiderablemente a una fuerte contaminación del aire. Las prácticasforestales pueden modificar las emisiones naturales; de esta manera,cuando se cambia el uso de la tierra a ganadería, las vacas y otrosanimales rumiantes desprenden metano a través de sus aparatosdigestivos, motivo por el cual, un aumento en la cantidad de rumiantesnecesarios para satisfacer a la población mundial, ha contribuido aintensificar 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, lasconcentraciones atmosféricas de estos gases han empezado a disminuirpaulatinamente, estimándose una recuperación total para los años 2050 a2065. Sin embargo, aunque la capa de ozono situada en la estratosfera es



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esencial para la vida en la tierra, el ozono formado a partir de óxidos denitrógeno, componentes orgánicos volátiles y luz solar que se encuentra alnivel del suelo tiene un efecto devastador. Este ozono, actúa como gasefecto invernadero, además de crear el “smog” fotoquímico que invade

muchas zonas urbanas, lo cual genera problemas respiratorios ycardiovasculares; en donde, no solo presenta riesgos para la saludhumana, sino que también es nocivo para los árboles, las cosechas y lafauna salvaje. Por otra parte, el asfalto en la ciudad retiene una grancantidad de calor al absorber la radiación, alcanzando temperaturas máscalurosas (0,5 a 6ºC), que las zonas suburbanas adyacentes y las zonasrurales. Este calor adicional puede intensificar la producción de ozono alnivel del suelo (OMM, 2009).

Se considera que los contaminantes atmosféricos cambian la composiciónde las nubes, haciéndolas más duraderas y luminosas. De esta manera, lasnubes reflejan más luz solar y enfrían el suelo. Cambiando los patrones delluvias en las diferentes regiones del mundo. En las partes altas de laatmósfera, los aerosoles pueden persistir durante períodos de tiempoprolongados, lo cual modifica el clima a largo plazo también. El efectomás directo de los aerosoles en el tiempo y el clima es que tienden aalterar la cantidad de luz del sol que llega a la tierra. Asimismo, losaerosoles pueden modificar las propiedades de las nubes y laprecipitación.

Se espera que el cambio climático provoque una mayor desertificación, lo

cual aumentará los riesgos que generan las tormentas de arena y depolvo, las cuales representan un riesgo para la salud de las poblaciones ylos ecosistemas locales. Las partículas perjudican al sistema respiratorio,reducen la visibilidad y causan daños en los cultivos. Asimismo, tienenrepercusiones considerables en el sistema tiempo-clima, puesto quecambian 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 lacrisis del agua y cómo afrontarla durante los años venideros. Aunque todoslos diferentes informes mencionan cambios en las normas y estrategias entorno al uso del agua, ¿cuáles deberían ser esos cambios?, ¿será mejorcontinuar con proyectos de mega-ingeniería? o volver a formas



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artesanales, tal vez menos rentables, pero más consideradas con elambiente?, qué tanto está dispuesta la población a sacrificar sus actualeshábitos de consumo del recurso en nombre del desarrollo sostenible?, elproblema del agua tiene múltiples soluciones, entre las cuales está

principalmente el cambio de paradigma en torno al uso del recurso en lamente de cada uno de los consumidores y de quienes gobiernan losdestinos de las naciones.

En general son muchas las estrategias que se han planteado en el mundopara aumentar la eficiencia en el uso del recurso, así por ejemplo, sípartimos del agua usada en la agricultura (80% del total consumida),cambios en la eficiencia de los sistemas de riego, tales como, el empleo deriego por impulsos (en lugar de riego continuo) o el riego por goteo,pueden conseguir reducciones en el consumo de hasta el 50%. Por otraparte, reducciones en el consumo industrial pueden ser llevadas a cabo apartir del reciclado del agua, incentivando el empleo de tecnologíasahorrativas y menos contaminantes. Adicionalmente, se puede lograr unareducción del consumo humano, con la adopción de precios del aguamás acordes con su verdadero coste, aplicación de paisajismo xerofítico(empleo de especies autóctonas más resistentes a la sequía), reutilizaciónde aguas residuales domésticas, previa depuración, en la agricultura o enel riego de parques y jardines y educación ambiental mediante campañasde 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 mundialdel agua a partir de 30 años de estudio en el área, ellos concluyen que, losenfoques anteriores apoyados por bancos y gobierno, favorecíanproyectos de gran envergadura y con una alta inversión de capital, que sibien es cierto llevaron agua a muchos hogares y granjas, en su mayoría nollegaron a concretar lo que prometían. Ellos plantean que es a nivel localdonde se dejan sentir más agudamente los efectos de la escasez y es allídonde se deben implementar las soluciones.Como ejemplo de este manejo local, presentan el caso de Gaza y el valledel Jordán, donde recolectaron agua lluvia en los techos, encontrando

como mayores obstáculos, el mantenimiento del agua limpia, sualmacenamiento eficaz con relación al costo (US$200 por cada tanque dehormigón armado), y la falta de organización para mostrarle a loshabitantes cómo construir y mantener los sistemas, además deconvencerlos de que esa tecnología era eficaz y durable. En cuanto a laparte económica, había que optar entre dos soluciones políticas: unsubsidio o un esquema alternativo de precios; o bien, aumentar la escala



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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 costopor unidad. Un análisis de costo-beneficio concluyó que la recolección deagua de lluvia era económica si la precipitación promedio se mantenía

entre 100 y 500 milímetros por año. Si llueve más, los costos superarán a losbeneficios, y si llueve menos, los beneficios no alcanzarán a cubrir loscostos (Brooks, 2004).

Otro de los ejemplos a nivel local, es el reciclaje de aguas, así por ejemplo,en Dakar, investigadores probaron la factibilidad técnica ysocioeconómica de explotar la lechuga acuática, con aguas de desechodomésticas convirtiéndolas en aguas aptas para el riego. Los resultados deestas pruebas y de otros proyectos similares en Perú, mostraron que nohabía problemas significativos para la salud. Los sistemas pequeños deaguas grises para viviendas y pueblos pueden generar ingresos suficientescomo para solventar los costos de construcción y mantenimiento, y endonde estos sistemas reemplazan a los tanques sépticos, los hogaresahorran además en el costo del vaciado por bomba.

Otra de las medidas a tomar, tiene que ver con la protección y recarga deacuíferos, la cual requiere de reglamentaciones que mantengan las tasasde bombeo por debajo de las tasas de recarga, incluyendo medidas paracontrolar la perforación competitiva, pozos más profundos y el vertimientode desechos en estos. Lo difícil ha sido llevar a la práctica las solucionespropuestas. 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 loscasos, esos subsidios tienden a enriquecer aún más a los sectoresacomodados en lugar de beneficiar a los más pobres.

Finalmente, hay que tener en cuenta que cualquier solución que seemprenda, ya sea para manejar el agua a nivel local o para mejorar losprogramas 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 sentidoeconómicamente usar una técnica. Sin embargo, un análisis deabajo hacia arriba, que empiece por la comunidad, a menudorevelará el valor que la gente y la comunidad asigna a una solucióndeterminada. Por último, una perspectiva lado a lado examina lainteracción entre los valores económicos y los no económicos. En su



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conjunto, estos tres componentes entregan un análisis económicocompleto del manejo local del agua.

Aceptar las costumbres sociales y las normas culturales como unhecho 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 quedefinirán su propio futuro. Por lo general, combina el conocimientolocal con la tecnología, para asegurar un manejo equitativo y eficazdel 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 ylocal — 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 latierra, el 80% de la deforestación se está llevando a cabo con finesagricolas y ganaderos, además de la pérdida de biodiversidad que estogenera, el 80% del recurso hídrico bajo uso está siendo invertido en laproducción agrícola para mantener la seguridad alimentaria a lapoblación actual. Es por esto que las soluciones ambientales en cuanto alrecurso del suelo se centran principalmente en soluciones a su uso agrícola.

Según la FAO, (1997), hay nueve principios generales que se deberíanconsiderar como lineamientos básicos para desarrollar estrategias sobre lossistemas de manejo de suelos:

1. Aumentar la cobertura de suelos, lo que reduce la erosión hídrica yeólica, aumenta la infiltración de la lluvia, reduce la pérdida dehumedad por evaporación y aumenta la humedad disponible, bajala temperatura, mejoran las condiciones de germinación, aumentael contenido de materia orgánica de la capa superficial, mejora laestabilidad estructural de los agregados superficiales, estimula la

actividad biológica del suelo, aumenta la porosidad, favorece elcontrol biológico de las plagas, reduce el enmalezamiento. Paralograr esto, la FAO propone mecanismos tales como: no quemar niretirar los residuos de las parcelas; practicar un sistema de labranzaconservacionista, que deje los rastrojos en la superficie sin enterrarlos;aplicar abonos o cobertura orgánica para aumentar la coberturadel terreno; aumentar la biomasa por medio de la siembra de



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cultivos de cobertura, cultivos intercalados que produzcan rastrojos,cultivos de relevo y aumentar la densidad de siembra; aumentar lafertilidad química con abonos orgánicos; y dejar las piedras sobre elsuelo como cobertura para aumentar la infiltración de aguas lluvia.

2.

Aumentar la materia orgánica del suelo, lo que incrementa laestabilidad de los agregados superficiales, aumenta la capacidadde retención de humedad del suelo, incrementa la capacidad delsuelo para retener nutrientes y estimula la actividad biológica delsuelo.

3. Aumentar la infiltración y la retención de humedad. Los mecanismosplanteados para lograr esto son: mantener una cobertura deresiduos sobre el suelo para evitar la formación de costrassuperficiales que impidan la infiltración de la lluvia, protejan el suelodel impacto de ésta, faciliten la infiltración y frenen la escorrentía,dándole más tiempo al agua para que se infiltre; reducir las pérdidasde humedad por evaporación, reduciendo la velocidad del vientocon cortinas rompe-vientos; crear una superficie rugosa entre lashileras de los cultivos o hacer una arada al terminar la época delluvias, lo cual no deja rastrojos pero sí deja una superficie rugosa quefacilita la infiltración de la lluvia; aumentar el tiempo disponible parala infiltración de la lluvia por medio de periodos de descanso delsuelo antes de establecer el cultivo, sacrificando uno de los doscultivos por año y controlando el crecimiento de la vegetación

durante el periodo de descanso sin dejar el suelo desnudo, para noagotar la humedad que se acumula; crear micro-barreras queimpiden la escorrentía y dan mayor tiempo para la infiltración de lalluvia; construir terrazas que disminuyan la pendiente y facilitarán lainfiltración.

4. Reducir la escorrentía lo que reduce la pérdida de suelo, agua,nutrientes, además de aumentar el agua disponible para lavegetación, como hay una relación estrecha entre infiltración yescorrentía, todos los mecanismos del anterior numeral aplican,

adicionalmente, para reducir la escorrentía una vez que hacomenzado la FAO recomienda: recolectar la escorrentía enestructuras dentro de las que se filtra el agua; construir estructurasque recolectan y conducen la escorrentía fuera de la parcela; yestablecer barreras vivas permeables y paralelas al contorno quefrenen la velocidad de la escorrentía.



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5.

Mejorar las condiciones de enraizamiento, mejorando el crecimientode la raíz y consecuentemente la absorción de nutrientes,reduciendo además las probabilidades de una sequía, losmecanismos propuestos para lograrlo son: aflojar los horizontes

compactados y los horizontes endurecidos que impiden lapenetración de las raíces.

6.

Mejorar la fertilidad química y la productividad, lo que incrementa laproducción del rendimiento y biomasa del cultivo. Los mecanismospara lograr esto son: aprovechar el uso de abonos orgánicos,introducir rotaciones de cultivos para aumentar la productividad delsuelo, disminuir plagas y enfermedades, además de rejuvenecer elsuelo cansado, sembrar cultivos de relevo, intercalados yaprovechar procesos de reciclaje de nutrientes.

7.

Reducir los costos de producción, aumentando la rentabilidad netaa partir de sistemas de producción más sostenibles, los principiospara lograrlo: utilizar en lo posible pesticidas biológicos y herbididasbotánicos, aplicar dosis económicas de fertilizantes orgánicos yaprovechar al máximo el reciclaje de nutrientes.

8. Proteger las parcelas, a partir de la instalación de canales paracaptar la escorrentía que entra a la parcela; trasladarla ydescargarla en un canal de drenaje sin provocar erosión a la salidadel canal ni a lo largo del canal de drenaje; además, para

protegerla de la erosión eólica y vientos fuertes se pueden instalarcortinas rompe-vientos, para reducir la velocidad del viento y crearuna superficie irregular. Por otra parte, se pueden introducir cultivosde árboles o cultivos en asociación con árboles de enraizamientoprofundo; las raíces ayudan a estabilizar el suelo previniendodeslizamientos y aumentando la absorción de humedad por latranspiración de los árboles y los cultivos.

9. Reducir la contaminación del suelo y el ambiente. Aplicando elmanejo integrado de plagas y malezas en lugar de usar pesticidas y

capacitando a los agricultores sobre la forma correcta de manejarlos compuestos químicos para uso agrícola

En cuanto a la problemática ambiental del uso de la tierra, las solucionesplanteadas a nivel mundial se centran en un proceso de evaluación de laaptitud de uso de la tierra (antes de ser usada, “planificación”), que utiliceparámetros objetivos y que pueda ser aplicado en cualquier escala, que



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sea adecuado a las condiciones locales y que considere los aspectoseconómicos involucrados en cada tipo de uso de la tierra, así como quesea aplicable a la mayoría de las situaciones de disponibilidad de recursosnaturales.

Lección 28. Soluciones ambientales en la biodiversidad.

El incumplimiento de la meta de biodiversidad para el 2010 dentro delmarco del Convenio sobre Diversidad Biológica, deja una importantemoraleja: hay que cambiar la dirección en la que van los gobernantes enesta materia. Este convenio tiene una participación casi universal de losgobiernos del mundo, aunque los encargados de su implementación raravez pueden promover las iniciativas al nivel necesario para producir uncambio real. Así, la incorporación de la biodiversidad en las activiades

principales debe implicar que la maquinaria de gobierno en su totalidadcomprenda verdaderamente que el bienestar futuro de la sociedaddepende de la defensa de la infraestructura natural (CDB, 2010).

Partiendo del análisis sobre la incapacidad de desacelerar la pérdida debiodiversidad hasta el momento, los siguientes elementos podrían tenerseen cuenta para una estragegia futura (CDB, 2010):

Examinar hábitos de consumo y estilos de vida, lo que requiere uncompromiso individual por parte de toda la población mundial, porejemplo, fomentar niveles de consumo de carne más moderados (ymás saludables), que no desperdicien tanto.

La conciencia de las consecuencias que tiene el uso excesivo delagua, la energía y los materiales.

Reflejar el valor real de los ecosistemas mediante las políticas fiscales,de fijación de precios y otros mecanismos, revirtiendo patronesdestructivos que subvaloran la biodiversidad. Es importante que losgobiernos amplíen sus objetivos económicos más allá de solamentelas mediciones del PIB y que reconozcan otras medidas de riqueza ybienestar 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 presionesinevitables tales como la pérdida de hábitats, la contaminación o lasobreexplotación. Esto implica un uso mucho más eficiente de latierra, el agua, el mar y otros recursos para satisfacer la demandaactual y futura.

Es clave mejorar la planificación territorial a fin de proteger las zonasque son importantes para la biodiversidad y los servicios



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ecosistémicos. Las medidas específicas, que aborden por ejemplo lasvías de transferencia de las especies invasoras, pueden prevenir queel aumento del comercio actúe como impulsor del daño alecosistema

Encontrar un nivel de intensidad adecuado del uso de los recursos,por ejemplo, aumentando la productividad de las tierras agrícolas ymanteniendo al mismo tiempo la diversidad del paisaje, y reducir laintensidad de la pesca por debajo de lo que se conoce comomáximo rendimiento sostenible.

Evitar las desventajas relativas derivadas de elevar al máximo unservicio del ecosistema en detrimento de otro. Se pueden obtenerbeneficios sustanciales para la biodiversidad si se fijan algunos límitesa 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 losecosistemas, como la polinización, el mantenimiento de una relaciónsaludable depredador-presa, el ciclo de los nutrientes y la formacióndel suelo.

Mitigar el cambio climático mediante la conservación y restauraciónde los bosques, turberas, humedales y otros ecosistemas quecapturan y almacenan grandes cantidades de carbono.

Facultar a los pueblos indígenas y comunidades locales para queasuman la administración de la biodiversidad y la toma dedecisiones.

Intensificar los esfuerzos para divulgar mejor los vínculos que existen

entre la biodiversidad, los servicios ecosistémicos, la mitigación de lapobreza y la mitigación del cambio climático y la adaptación a él.

Según análisis económicos realizados en el marco de la iniciativaTEEB, la restauración de los ecosistemas arroja un buen rendimientoeconómico al examinar la prestación de servicios ecosistémicos alargo plazo. No obstante, los niveles de biodiversidad y los serviciosecosistémicos se mantuvieron por debajo de los niveles de losecosistemas vírgenes, lo que corrobora el argumento de que, de serposible, convendrá (e incluso será más económico) evitar ladegradación conservando más que restaurando el ecosistema

dañado.

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



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(1.300.000 hectáreas) que en su conjunto representan el 33% del territorionacional (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 debeapuntar, es a la generación de ciudades sostenibles. En donde, según lasconsideraciones de los Lineamientos Ambientales para la Gestión UrbanoRegional en Colombia “la sostenibilidad de las ciudades no puede referirseúnicamente a las formas de ocupar, producir y consumir el espacioconstruido para garantizar la permanente regeneración de sus sistemassociales y económicos mediante la adopción de patrones deordenamiento y ocupación del suelo urbano. La vida humana en lasciudades depende fundamentalmente de su relación con regiones

próximas y lejanas de las cuales obtiene los insumos de energía y materiaesenciales para su reproducción sostenida y creciente. Por lo tanto, paraasegurar el desarrollo sostenible de las ciudades Colombianas, éstas debende manera prioritaria, establecer una nueva forma de relación con lasregiones circundantes de las cuales depende su metabolismo. Para esto esnecesario adoptar un esquema de gestión descentralizado y democráticodel desarrollo urbano que permita un uso racional de los recursos naturalesrenovables yu no renovables en el contexto regional, teniendo comorefernte su disponibilidad y renovabilidad, así como las condiciones deagotabilidad 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 gestarsedesde abajo hacia arriba como se mencionó en la lección 26, referente alanálisis tripartita, hasta aspectos técnicos como la obtención de insumosde energía y recursos naturales necesarios para mantener un nivel de vidadigno y ambientalmente sostenible. En cuanto a este último punto, seplanteará como ejemplo el caso de estudio del Carrizal, una zona ruralaislada de Colombia, en donde es inviable económicamente llevarservicios de energía por medio de redes de interconexión. Esta situaciónhizo 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 de35 familias dedicadas a la agricultura dentro de 1.248 ha. El ingreso delcampesino en el área, producto de la producción agrícola, depende dedos variables, el clima y los precios del mercado. Sin embargo, el factordeterminante en las cosechas, es la escasez de agua. Quienes no cuentan



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con un suministro permanente y dependen de las lluvias, trabajan en suspropios cultivos cuando llueve, y se emplean como jornaleros durante lasequía. El precio del jornal es de 8 mil pesos día, y en promedio obtienen120 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 leñacomo fuente de energía, deforestando los bosques, lo que a su vezdisminuye la capacidad de retención de agua en el suelo, acentuandoaún más el problema de escasez hídrica (Pinto Slabato, 2004).

De esta manera, se identifica la necesidad de energía por parte de lospobladores para bombear agua tanto para los cultivos agrícolas comopara 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 partedel 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, peroasimismo la riqueza natural mal manejada que poseen, se evaluó el uso deenergías renovables como solución a esta problemática, encontrandoque, el Carrizal presenta un buen potencial de energías renovables, talescomo la energía de biogás, la biomasa y la energía solar. En especial elbiogás presenta un gran potencial, gracias a la presencia del vertedero debasuras del municipio de Sutamarchán.

Finalmente, el autor concluyó que, las deficiencias en la interpretación deldesarrollo sostenible en zonas rurales, se originan para este caso enparticular, en la fragmentación institucional del tema de la energía.Actualmente, el diseño de políticas orientadas al mejor uso de las energíasrenovables en zonas rurales, involucra a las autoridades ambientales,agrícolas y de la energía (Pinto Slabato, 2004).

http://www.javeriana.edu.co/ier/recursos_user/documentos/revista53/energias_6.pdf



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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 bastantecomplejas, requieren de un profundo conocimiento de todos los procesos

que se dan en la atmósfera de manera natural, y de las fuentes queperturban dichos procesos, generalmente intensificándolos, para actuar enla prevención de ser posible y si no en la mitigación de los efectos que loscausan. De tal manera que las soluciones deben ser planteadasprincipalmente desde cada una de las fuentes de perturbación (pérdidade la capa de ozono, efecto invernadero, lluvia ácida y cambioclimático).

En cuanto a las soluciones planteadas para la problemática ambientalreferente a la disminución de emisiones de CO2 se considera que, el sector

de transporte puede disminuir la demanda energética total, aumentandola eficiencia en el uso redes de transporte por carretera o ferrocarril(favoreciendo estás últimas sobre la carretera) y prefiriendo el transportemasivo; además, de exigir autos con motores eléctricos más eficientes enel mercado. En el sector doméstico, se puede mejorar el aislamiento y eldiseño de los hogares y oficinas, para evitar el uso de aire acondicionado ycalefacción; además de usar electrodomésticos eficientesenergéticamente, sustituyendo calentadores eléctricos y sistemasconvencionales de agua caliente por la producción de calor conrenovables. En el sector industrial, aproximadamente el 65% del consumode electricidad se utiliza para accionar motores eléctricos, Finalmente,

todo esto puede ser posible, a través de una concientización yparticipación activa por parte de cada uno de los ciudadanos al cambiarnuestros hábitos de consumo.

Según el informe Especial sobre Energías Renovables (SRREN, por sus siglasen inglés) del IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change),publicado en mayo de 2011, la solución a una reducción en las emisionesde CO2, lo que a su vez genera una reducción del efecto invernadero ypor consiguiente en el cambio climático, está en el uso de energíasrenovables. 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 elpotencial técnico por fuente de energía y por región, convirtiéndolo en elanálisis científico más completo y disponible hasta la fecha. En cifrasconcretas el informe plantea que las energías renovables podrían generarun ahorro en el total del volumen de los gases efecto invernadero



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equivalente a un rango entre 220 y 560 gigatoneladas de dióxido decarbono 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 solarde un día pude producir la suficiente energía para satisfacer 2850 veces laactual demanda energética (Figura. 23), a su vez en la tierra, esta energíase puede transformas en energía eólica, de biomasa, geotérmica, demareomotriz e hidráulica. La idea es saber convertir esas fuentes deenergía en calor o trabajo de la manera más eficiente, sostenible yeconómica posible.

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

En conclusión, el informe plantea que la mayoría de los sistemasbioenergéticos actuales, reducen las emisiones de gases de efectoinvernadero; sin embargo, sistemas de conversión avanzados, como porejemplo, la conversión de desechos de madera en combustibles líquidos,pueden conseguir reducciones de las emisiones de entre un 80 y un 90% encomparación con los combustibles de origen fósil. Finalmente, el gransentir de los 120 expertos en cambio climático que generaron el informe, esque no hay barreras técnicas ni económicas para alcanzar un suministrode energía renovable a nivel mundial. Las únicas barreras existentes seencuentran en la política energética (Greenpeace, 2011).



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UNIDAD 3

Nombre de laUnidad

PROYECTO MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS EN SUCONTEXTO

CAPÍTULO 7 PROPUESTAS DE SOLUCIÓN A NIVEL ENERGÉTICO

Lección 31 Energías renovables, solar; Fotovoltaica, Centrales termosolares

Lección 32Energías 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 36Sistemas y tecnologías de control en el componente agua; Manejo integral desistemas de alcantarillado; Sistemas de control en tiempo real.

Lección 37Sistemas y tecnologías de control en el componente suelo; Sistemas pasivosde control de contaminación; Sistemas activos de control de contaminantes;Otras tecnologías.

Lección 38Sistemas y tecnologías de control en el componente residuos; Control deemisiones por combustión.

Lección 39Sistemas y tecnologías de control en el componente aire; Control poradsorción; Control por destrucción de COVs; Control de NOx en lacombustión y post-combustión; Control de material particulado.

Lección 40Sistemas y tecnologías de control en el componente antrópico; Controlbiológico; 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 44Programa de uso racional y eficiente de energía y fuentes no convencionales – PROURE

Lección 45Estrategias de ahorro energético; Sector residencial; Sector industrial; Sectorcomercial, público y servicios; Sector transporte.



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UNIDAD 3. PROYECTO MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES Y ENERGÉTICOS EN SUCONTEXTO

CAPÍTULO 7. PROPUESTAS DE SOLUCIÓN A NIVEL ENERGÉTICO

Ya en la última lección del capítulo anterior, se planteó someramente elcambio en el uso de fuentes de energía al que debemos apuntar; de unsistema energético actual basado en el uso de combustibles fósiles ynucleares a un suministro energético totalmente renovable. Sin embargoeste cambio requiere de un periodo transicional, en el cual se adecuen laspolíticas, la infraestructura y todos los elementos necesarios para que esteproceso se dé adecuadamente. Adicionalmente, se ha planteado laposibilidad de usar gas natural como fuente energética transicional en esteproceso, que aunque no es una energía renovable, puede ser utilizado en

plantas de cogeneración y es capaz de permitir una descentralizacióneconómicamente viable de la infraestructura energética (Greenpeace,2010).

Lección 31. Energías Renovables, Solar

El sol produce constantemente energía electromagnética, que nos llegadirectamente a la tierra, desde hace 4,5 millones de años. Toda la energíadisponible procede de forma directa o indirecta del sol, salvo la nuclear, ladebida a las mareas y la geotérmica. Sin embargo, su utilización ofrece

serias dificultades por su estacionalidad su alternancia día-noche, sudependencia de otras condiciones atmosféricas, su baja densidad y enmuchas aplicaciones, su coste, que dista aún de ser competitivo con loscombustibles fósiles (De Juana Sardón & De Francisco García, 2007).

Fotovoltaica

A nivel general, cada metro cuadrado de la Tierra está expuesto asuficiente radiación solar para producir 1.700 kWh de energía cada año. Latecnología fotovoltaica (FV) genera electricidad a partir de la luz. A partir

del uso de un material semiconductor (silicio) que puede ser adaptadopara liberar electrones, las partículas de carga negativa que son la basede la electricidad. Todas las células FV tienen al menos dos capas de estetipo de semiconductores, una con carga positiva y otra con carganegativa. Cuando la luz incide en el semiconductor, el campo eléctricoque se crea en la unión entre ambas capas hace que fluya electricidad. Amayor intensidad de la luz, mayor será el flujo de electricidad. El sistema



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solar FV difiere de un sistema solar basado en termocolectores, donde losrayos del sol se utilizan para generar calor, empleado generalmente paraobtener 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 radiaciónsolar y convirtiéndola en vapor o gas a alta temperatura para accionaruna turbina o un motor. Se utilizan espejos de gran tamaño paraconcentrar la luz solar en una línea o un punto, y el calor acumulado seutiliza para generar vapor. Este vapor caliente, a alta presión, se empleapara accionar turbinas que generan electricidad. En las regiones bañadaspor el sol, las plantas CSP pueden garantizar grandes cuotas de laproducción de electricidad. Para esta tecnología se necesitan cuatroelementos principales: un concentrador, un receptor, algún tipo de mediode transmisión o almacenamiento, y un conversor de electricidad. Tres delas tecnologías termosolares más prometedoras son (Greenpeace, 2007):

1. Cilindro parabólico. Se utilizan reflectores de espejo cilíndricos paraconcentrar la luz solar en tubos receptores térmicamente eficientescolocados en la línea focal del cilindro. Se hace circular un fluido deintercambio térmico, como un aceite térmico sintético, por estos

tubos. Calentado a unos 400°C por acción de los rayos solaresconcentrados, este aceite es bombeado a través de una serie deintercambiadores térmicos para producir vapor que se convierte enenergía eléctrica en un generador convencional de turbina devapor que puede formar parte de un ciclo de vapor convencional ointegrarse en un ciclo combinado de turbina de vapor y gas.



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

2.

Torre solar. Se utiliza un conjunto circular de helióstatos (grandesespejos de seguimiento individual) para concentrar la luz solar en unreceptor central montado en la parte superior de una torre. Un

agente intercambiador absorbe la radiación de alta concentraciónreflejada por los helióstatos y la convierte en energía térmica para suuso en la generación de vapor que hará funcionar la turbina. Hastala fecha se han utilizado diferentes medios de intercambio térmicocomo agua/vapor, sales fundidas, sodio líquido y aire. Aunque secree que las centrales con torres solares están más lejos de sucomercialización que los sistemas cilindro parabólicos, ofrecen unasbuenas perspectivas a largo plazo de grandes eficiencias en laconversión. 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 paraconcentrar la luz solar en un receptor situado en su punto focal. Elhaz de radiación concentrado es absorbido en el receptor para

calentar un fluido o gas (aire) a unos 750°C. Éste se utiliza despuéspara generar electricidad en un pequeño pistón, un motor Stirling ouna 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 deárboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos enenergía, su energía es obtenida del sol y funciona como una especie debatería que almacena dicha energía solar, de tal manera que si seproduce de manera sostenida, en la misma proporción en la que seconsume, se puede considerar que es un recurso renovable. En la Figura.

28 se muestra a la izquierda, los contenidos de carbono en la biomasaexistente en un bosque primario y a la derecha, el porcentaje relativo debiomasa 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) Plantacionesenergéticas, las cuales son de rápido crecimiento y bajo mantenimientocultivadas 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 detierra para que sea rentable. 2) Agricultura, aunque es necesario reciclarun porcentaje de la biomasa para proteger el suelo de la erosión ymantener el nivel de nutrientes orgánicos, una cantidad importante puedeser recolectada para la producción de energía. Por otro lado, el estiércol,puede ser en parte usado con fines energéticos, ya que en la práctica sonesparcidos en su totalidad en los cultivos, para fertilización, lo cual si no secontrola, puede provocar una sobrefertilización de los suelos y lacontaminación de las cuencas hidrográficas. 3) La industria alimenticiagenera residuos sólidos y líquidos con un alto contenido de azúcares ycarbohidratos, que pueden ser convertidos en combustibles gaseosos. 4)Los centros urbanos generan basura orgánica en descomposición, la cualproduce compuestos volátiles (metano, dióxido de carbono, entre otros),estos compuestos tienen un considerado valor energético que puede serutilizado para la generación de energía “limpia”, además de disminuir elefecto invernadero (BUN-CA, 2002); (WWF, 2011).

La biomasa se presenta en diferentes estados físicos que determinan lafactibilidad técnica y económica de los procesos de conversiónenergética que pueden aplicarse a cada tipo en particular. Dentro de los

aspectos a tener en cuenta, se deben considerar: 1) Su composiciónquímica, la cual determina el tipo de combustible que puede generar; porejemplo, los desechos animales producen altas cantidades de metano,mientras que la madera puede producir una mezcla rica en monóxido decarbono. 2) El contenido de humedad, en donde se consideraimprescindible un valor inferior al 30%. 3) El porcentaje de cenizas queindica la cantidad de materia sólida no combustible por kilogramo dematerial, el cual debe ser preferentemente bajo también para generar elmínimo de residuos después de la combustión. 4) El poder calórico, queexpresa el contenido calórico por unidad de masa, considerado en

muchos casos el más importante porque determina la energía disponibleen la biomasa. 5) Densidad aparente, también muy importante a la horade determinar la factibilidad técnica y económica ya que, combustiblescon alta densidad aparente favorecen la relación de energía por unidadde volumen, requiriéndose menores tamaños en los equipos y aumentandolos períodos entre cargas.



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Procesos de conversión

Antes de que la biomasa pueda ser usada para fines energéticos, tieneque ser convertida en una forma más conveniente para su transporte y

utilización como por ejemplo, carbón vegetal, briquetas, gas, etanol yelectricidad. Los procesos de conversión de biomasa más relevantes sepueden 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 energíade la biomasa en forma de calor (cocción de alimentos, secado deproductos agrícolas), además, de producción de vapor para procesosindustriales y electricidad. Las tecnologías de combustión directa vandesde sistemas simples, como estufas, hornos y calderas, hasta otros másavanzados como combustión de lecho fluidizado. Sin embargo, el principalproblema en este tipo de procesos, es que son muy ineficientes, mucha dela energía liberada se desperdicia y pueden causar contaminacióncuando 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, hacenmás conveniente su utilización y transporte. Se basa en la quemaincompleta y controlada de biomasa, rompiendo su estructura encompuestos gaseosos, líquidos y sólidos que pueden ser usados comocombustible para generar calor y electricidad, o combustible líquido. Elproceso 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 sólidose usa como carbón vegetal, el cual tiene mayor densidad energética quela biomasa original y no produce humo.

Gasificación: tipo de pirólisis en el que se usa una mayor proporción deoxígeno a mayores temperaturas, con el objetivo de optimizar la



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producción del llamado “gas pobre”, constituido por una mezcla demonóxido de carbono, hidrógeno y metano, con proporciones menores dedióxido de carbono y nitrógeno. Las ventajas de gasificar la biomasaoriginal, incluyen la producción de un gas más versátil que el gas natural, el

cual puede ser quemado para producir calor y vapor o pude alimentarmotores de combustión interna y turbinas de gas generadoras deelectricidad, además de producir un combustible relativamente libre deimpurezas que genera menor contaminación en su combustión.

3. Procesos bio-químicos

Estos procesos utilizan las características bio-químicas de la biomasa y laacción metabólica de organismos microbiales para producir combustiblesgaseosos y líquidos. Son más apropiados para la conversión de biomasa

húmeda que los procesos termo-químicos. Los más importantes son (BUN-CA, 2002):1.

Digestión anaerobia: La idea es colocar la biomasa en digestores ydejar que se fermente, después de unos días, dependiendo de latemperatura del ambiente se habrá producido una mezcla demetano y dióxido de carbono (biogás).

2.

Combustibles alcohólicos: etanol y metanol. El primero se producepor medio de la fermentación de azúcares y, el segundo por ladestilación destructiva de madera.

3.

Biodiesel: se compone de ácidos grasos y ésteres alcalinos, obtenidosa parir de aceites vegetales, grasa animal y grasas recicladas. Apartir de un proceso llamado “transesterificación”, los aceitesderivados orgánicamente se combinan con alcohol (etanol ometanol) y se alteran químicamente para formar ésteres grasoscomo el etil o metilo éster. Estos pueden ser mezclados adicionandoun 20% de biodisel al diesel o usados directamente comocombustibles en motores comunes.

4.

Gas de rellenos sanitarios: mezcla de metano y dióxido de carbonoproducto de la fermentación de los desechos sólidos urbanos. Estoreduciría la contaminación y el riesgo de explosiones en estos lugaresy disminuiría la cantidad de gases de efecto invernadero.

Cogeneración

Se refiere a la generación simultánea de calor y electricidad, lo cual resultaconsiderablemente más eficiente que los dos sistemas separados. Se utilizacon frecuencia en industrias que requieren de las dos formas de energía,



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como el procesamiento de café y azúcar. Su configuración depende decuál es la forma de energía más importante; a veces se utilizan el calor y laelectricidad en el proceso de la planta industrial y se vende el excedente aotros usuarios o a la red eléctrica (BUN-CA, 2002)

Aspectos ambientales

El aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía puedecontribuir a mitigar el cambio climático y el efecto invernadero, en donde,el metano que escapa de los rellenos puede ser convertido en energíatérmica, eléctrica o mecánica, además de generar un ciclo cerrado delcarbono, capturándolo en las plantaciones energéticas, y liberándolo enla combustión para que quede a disposición nuevamente de las plantasque vienen en crecimiento. La biomasa como combustible también

contribuye a reducir la lluvia ácida (al no contener sulfuro, su conversiónenergética no puede producirla), prevenir la erosión de los suelos y lacontaminación de las fuentes de agua, reducir la presión provocada por labasura urbana, enriquecer el hábitat de la vida silvestre y ayudar amantener 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 esubicar el proceso de conversión cerca de las fuentes de producción debiomasa. Adicionalmente, su combustión incompleta produce materiaorgánica, monóxido de carbono y otros gases. Si se usa combustión a altastemperaturas, también se producen óxidos de nitrógeno. La producción yel procesamiento de la biomasa pueden requerir grandes insumos, comocombustible para vehículos y fertilizantes, lo que da como resultado unbalance energético reducido en el proceso de conversión por lo que esnecesario minimizar estos insumos y maximizar los procesos derecuperación de energía. Finalmente, aún no existe una plataformaeconómica y política, en cuanto a impuestos, subsidios y políticas que sí

cubren, por lo general, el uso de hidrocarburos, lo que la convierte en unafuente costosa de energía en la que en muchos casos es necesario invertircapital propio debido a la falta de programas financieros que favorezcanprestamos (BUN-CA, 2002).



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Adicionalmente, la WWF, (2011), se sugiere que necesitaremos alrededorde 250 millones de hectáreas de cultivos para bioenergéticos (iguales amas o menos una sexta parte de las tierras de cultivo totales) parasatisfacer la demanda proyectada para el 2050. Lo cual podría ocasionar

deforestación, escasez de alimentos y agua, entre otros impactos socialesy ambientales. Teniendo en cuenta una estimación de 2000 millones debocas más que alimentar para el 2050, es vital que el incremento en elcultivo de biocombustibles no compita con los usos de la tierra y agua queestán destinados para la producción de alimentos o para mantener labiodiversidad.

Lección 33. Energías renovables, eólica

La energía del viento también proviene primariamente del sol, debido a ladiferencia en el calentamiento de las distintas zonas de la atmósfera,dando lugar a masas de aire de diferentes densidades, lo que hacedescender a las más densas y elevarse a las más ligeras. Sobre esemovimiento también inciden el de rotación de la tierra y la configuración

orográfica de superficie. La gran inercia térmica del agua hace que losmares se calienten o enfríen más lentamente que la tierra, lo que tambiénes causa de brisas. Además de servir en la navegación, la energía eólicaha sido una fuente de energía utilizada a través de molinetes de vientopara moler grano, bombear agua y producir electricidad (De JuanaSardón & De Francisco García, 2007).

La energía eólica es una fuente de energía renovable e inagotable, cadavez más usada en el sector eléctrico, es limpia y compatible con elambiente, no contamina y puede frenar parcialmente el uso yagotamiento de combustibles fósiles, contribuyendo a evitar el cambioclimático, al no necesitar un proceso de combustión, reduciendo lasemisiones de gases efecto invernadero. La distribución espacial deaerogeneradores se adapta fácilmente a las condiciones, restricciones yusos 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

http://www.documaniatv.com/social/cronicas-biocombustibles-la-semilla-de-la-discordia-video_9c82b5c59.html



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turbinas y finalmente al ser desmanteladas, no quedan huellas persistentesen el paisaje.

Sin embargo, esta tecnología presenta también una serie de

inconvenientes, tales como: la energía eólica no es almacenable y varíasegún la fuerza e intermitencia del viento, de tal manera que no puedesuplir una demanda continua de energía en forma confiable;adicionalmente, al ser el aire un fluido de bajo peso específico, exige lafabricación de máquinas grandes y en consecuencia caras, además delinevitable impacto visual, con la consecuente alteración sobre el paisaje.Aunque se habla del ruido como impacto ambiental, los aerogeneradoresmodernos han reducido considerablemente sus emisiones, llegando aniveles casi imperceptibles para el hombre a distancias del orden de 100m.Adicionalmente, la muerte de aves en accidentes contra las palas de losaerogeneradores es una variable difícilmente controlable (EEPP, 2007).

En Colombia fue inaugurado el 21 de diciembre de 2003, el primer parqueeólico del país, llamado Jepírachi, “vientos que vienen del nordeste endirección del Cabo de la Vela” en Wayuunaiki, la lengua nativa Wayuu.Este es un parque experimental, una especie de laboratorio para conocery los potenciales y limitaciones respecto a esta tecnología.

Jepírachi está conformado por 15 aerogeneradores con una capacidadinstalada total de 19,5 MW de potencia. Los aerogeneradores estáncompuestos 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 filasde 8 y 7 aerogeneradores respectivamente, separadas aproximadamente1000 m. La distancia promedio entre aerogeneradores es de 180 m. Lazona que ocupan las turbinas comprende un área rectangular deaproximadamente 1 km de ancho (en dirección paralela a la costa) por1,2 km de largo.

Los aerogeneradores están interconectados entre sí por una redsubterránea, la cual conduce la energía hacia la subestación eléctricalocalizada 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 elparque a la torre 20 de la línea Cuestecitas-Puerto Bolívar, de propiedadde Carbones del Cerrejón, que suministra la energía para el puerto (EEPP,2007).



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Figura. 29.AerogeneradoresFuente: http://www.monografias.com

Lección 34. Otras energías renovables

Geotérmica

Se produce cuando el agua entra en contacto con rocas a altastemperaturas hacia el interior de la tierra y la transforman en vapor, esteproceso principalmente se da en zonas con rocas volcánicas o tectónicasen las que se encuentra magma que ha logrado ascender hacia lasuperficie (ej. parte occidental de Estados Unidos y Europa central, Islandia,Asia y Nueva Zelandia). En donde este vapor es aprovechado por turbinasespeciales, y se genera electricidad. El aprovechamiento comercial de

esta energía solo es posible si la roca caliente está en contacto con algúnfluido capaz de transmitir el calor. Este fluido es, generalmente el agua enestado líquido, gaseoso o en una mezcla de ambos. El proceso se puedeclasificar 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 últimausada generalmente en producción de electricidad, mientras que los usos

http://www.monografias.com/



http://www.bun-ca.org/publicaciones/EOLICA.pdf




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para recursos de temperaturas bajas y media pueden dividirse en usosdirectos y bombas de calor geotérmico. La capacidad de generación deenergía 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 laacción de la radiación solar y en menor grado por la atracción de lagravedad del sol y de la luna, así como por la rotación de la tierra. Esto hapermitido aprovechar la energía de las olas, mediante un generador queconvierte la energía cinética que contienen estas en electricidad. Esto sehace mediante una bomba que amplifica la altura efectiva de las olas yatrapa el agua en un depósito, el que, cuando tiene suficiente cantidadde líquido, se hace pasar a la turbina-generador y así se obtieneelectricidad. Pero no solo la energía cinética de las olas puede seraprovechada, adicionalmente, es posible usar también las mareas en la

producción de energía. La idea es usar bahías aisladas, en donde el aguade las mareas altas pueda ser represada, de tal manera que al bajar lamarea esa agua represada sea liberada y de esta manera mueva lasturbinas y genere electricidad, la desventaja es que opera de maneraintermitente, por tiempo limitado, además de necesitar al menos cincometros de diferencia en las mareas para instalar una central de este tipo.



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“Otra posibilidad de utilizar la energía de los océanos es elaprovechamiento del gradiente térmico. Es importante, a este respecto, elhecho que la mitad de la energía solar que es interceptada por la tierra selocaliza entre los trópicos de Cáncer y Capricornio y además, que el 90%

del área que recibe esta energía está cubierta por los océanos. Elresultado de esta situación es que la temperatura superficial de esas aguasfluctúa entre los 21ºC y los 30ºC, en una capa que a lo sumo tiene 100 mde espesor en la zona más gruesa. Por debajo de esa capa, latemperatura varía entre 0ºC y 5ºC, y esta diferencia de temperatura escapaz de producir trabajo y así mediante varios métodos, extraerelectricidad” (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 centraleshidroeléctricas, generando fragmentación de hábitat y desequilibriosecológicos. Las últimas tendencias han llevado a pensar en el uso de estafuente 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 medioambiente (Figura. 31). Las centrales hidráulicas pequeñas o minicentralesno recogen grandes cantidades de agua embalsada, que requiere laconstrucción de grandes presas y pantanos (Fournier Origgi, 1993).

Figura. 31. Energía hidráulica (Greenpeace, 2007)

http://discoverymx.blogspot.com/2011/05/discovery-la-energia-del-futuro-1-el.html



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Lección 35. Mecanismos de adaptación al cambio climático

La adaptación al cambio climático debe abordarse desde un enfoqueintegral, 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 detecnologías limpias que optimicen el uso de energía y recursos.

Oxfam, una confederación internacional constituida por 15 organizacionesque buscan el desarrollo sostenible, calcula que los costes de laadaptación al cambio climático de los países en desarrollo superaránampliamente la cifra estipulada por el Banco Mundial, que oscila entre10.000 y 40.000 millones de dólares anuales, planteando que posiblementeascenderán a 50.000 millones de dólares anuales como mínimo. Una vez

expuesta esta cifra, la pregunta que queda en el aire sería y ¿Quiéndebería asumir estos costos? Según un enfoque basado en la equidad y la justicia, los países tanto responsables de producir un nivel excesivo deemisiones como capaces de proporcionar asistencia son quienes deberíanasumir los costes; es así como Oxfam propone que, Estados Unidos deberíaser responsable de asumir aproximadamente el 40% de los recursos que senecesitan cada año, la Unión Europea del 30% y Japón del 10%. En la UniónEuropea, los cinco donantes principales deberían ser Alemania, el ReinoUnido, 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 transiciónno sólo energética sino de actitud individual frente a los recursos de los quedisponemos, es por esto que, a continuación se expondrán los diferenteselementos que se consideran importantes para esta adaptación:

Economía energética

Las inversiones en eficiencia energética y en energías renovables ayudan ala economía, con la generación de empleos en el sector, a la vez quereducen costes en la energía y disminuyen el uso excesivo de los recursos

naturales. De acuerdo con el Informe del PNUMA “Tendencias mundialesen la inversión de energía sostenible 2009”, lo que se ha invertido en es temercado ha desafiado la recesión mundial con un crecimiento de casi el5%. Diversas economías, desde China, Japón, República de Corea y hastaalgunas europeas y Estados Unidos han destinado inversiones



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multimillonarias a las energías renovables, bajo el lema de un “nuevoacuerdo verde” mundial.

Greenpeace en su propuesta de la Revolución Energética publicada en

octubre de 2008, analizó la posibilidad de crear empleos si se aumentaranueve veces el uso de las energías renovables y se implementaran lasmedidas de eficiencia energética mundial que se requieren. Reportandoque bajo el escenario de cambio “Revolución Energética”, habría unincremento total de alrededor de 2 millones de empleos en el sector de laenergía en los próximos 20 años. Pero caso contrario, si no se toman lasmedidas adecuadas para hacer el cambio a la energía limpia,desaparecerían medio millón de empleos en el suministro de energía entre2010 y 2030. “Con las políticas necesarias para llevar a cabo la RevoluciónEnergética habría, para 2030, más de 8 millones de empleos en las energíasrenovables y la eficiencia energética, tres veces más de lo que segeneraría con un enfoque convencional.”

Política energética

Según este mismo informe de Greenpeace (2008), los gobiernos debentomar una serie de medidas para proteger a los ciudadanos de loscambios en el balance de empleos al cambiar de un tipo de energía aotro. Los incentivos básicos de política que se requieren son: un acuerdoclimático que asegure la disminución de emisiones globales de gasesefecto invernadero; políticas nacionales que permitan que la economía delos países se enfoque a energías verdes, y subsidios e incentivoseconómicos que apoyen el uso eficiente de la energía, o de lasactividades que contribuyan al cambio climático; y estándares deemisiones y eficiencia que desvíen la demanda energética a nivelessostenibles.

Eficiencia energética

La eficiencia con la cual usamos actualmente las fuentes de energía es, engeneral, extremadamente baja. En la actualidad solo un tercio delcontenido energético del combustible empleado es utilizado comoenergía útil. Según Gil García, (2008), mejorar la sostenibilidad de la energíaaplicando medidas desde el lado de la demanda implica dosaproximaciones distintas: una tecnológica y la otra social. En donde, laprimera implica tecnologías de conversión y distribución mejoradas, querequieran menos energía de entrada para conseguir un nivel dado de



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salida. Mientras que la segunda implica una reorganización de nuestroestilo de vida, tanto individual como colectivamente, con el fin deasegurar que la energía requerida para asegurar un servicio dado, se veareducida comparada con otro tipo de servicios de suministro.

Tendencia mundial

Los países desarrollados durante muchos años dominaron el mercadomundial de las centrales de generación de energía a partir de carbón, gasy centrales hidroeléctricas (Figura. 32). Hacia 1970 y mediados de losochenta, la industria nuclear tuvo auge, pero este se deterioró a partir delaccidente de Chermóbil. Hacia los noventa, las economías de los paísesen desarrollo, comenzaron a crecer, favoreciendo el desarrollo deproyectos 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 laenergía fotovoltáica experimentó un crecimiento igual a partir de 2005.Finalmente se observa que entre 2000 y 2010, el 26% de todas las nuevascentrales 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 especialla eólica, la solar fotovoltáica y la solar térmica de concentráción seguiráncreciendo 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 surgidomúltiples sistemas y tecnologías de control para cada uno de loscomponentes. Al referimos a “sistema”, hacemos referencia a un ente querecibe unas acciones externas o variables de entrada, y cuya respuesta aestas acciones externas son las denominadas variables de salida. Lasacciones externas al sistema se dividen en, variables de control que sepueden manipular, y perturbaciones sobre las que no es posible ningúntipo 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. Unsistema de control es un tipo de sistema que se caracteriza por laspresencia de una serie de elementos que permiten influir en elfuncionamiento del sistema. La finalidad de un sistema de control esconseguir, mediante la manipulación de las variables de control, undominio sobre las variables de salida, de modo que estas alcancen unos

http://upcommons.upc.edu/




http://www.oxfam.org/es/policy/briefingpapers/bp104_cambio_climatico



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valores prefijados; por ejemplo, implementación de tratamientos quecontrolen las emisiones de una industria, de tal manera que registren losniveles máximos permitidos de contaminación según la norma, sin pasarsede estos.

Lección 36. Sistemas y tecnologías de control en el componente agua.

Son muchos los sistemas y las tecnologías de control desarrolladas en estecomponente, sin embargo, teniendo en cuenta el alto grado decontaminación de las aguas residuales de las ciudades, se ha decididotomar como ejemplo en esta lección el “Control en Tiempo Real de losSistemas 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 latradición de ser concebido como tres partes inconexas (redes dealcantarillado, planta de tratamiento de aguas residuales “PTAR” y cuerporeceptor), es enfocado ahora como un solo proceso total con unacantidad y calidad de agua final; teniendo en cuenta por supuesto, lahidráulica y la calidad del agua en cada uno de sus componentes (Figura.34).

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

Manejo integral de sistemas de alcantarillado

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



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en cuanto a variaciones espaciales y temporales; conocer el estadoactual del sistema y así finalmente, determinar la posibilidad deimplementar un sistema de CTR.

Simultáneamente, debe ser llevada a cabo la evaluación de lacapacidad del cuerpo receptor para recibir carga contaminante, deacuerdo con el uso requerido en cada tramo, para esto se necesita latopografía del cuerpo receptor; su hidrología, con el fin de establecer lavariabilidad espacial y temporal de los caudales; el nivel decontaminación ya existente aguas arriba de la descarga; la capacidad dere-oxigenación como función de la pendiente, la velocidad media y laaltitud con respecto al nivel del mar y los modelos hidráulicos y de calidadde 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 deintervención. Los sistemas se diseñan convencionalmente para contenercaudales con periodo de retorno altos y por lo tanto proporcionan unagran capacidad de almacenamiento. Para la mayoría de eventos estealmacenamiento no se utiliza totalmente (por lo tanto hay espacio paramejorar el comportamiento del sistema manejando activamente el



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almacenamiento en respuesta al cambio en las entradas (precipitación) ysalidas (inundaciones, alivios, interacción con PTAR).

Según Saldarriaga (2010), dentro de las estrategias de control (CTR), se

considera el almacenamiento balanceado, es decir, un balance entrehacerlo aguas arriba para minimizar inundaciones aguas abajo; o casocontrario, hacerlo aguas abajo, para minimizar impactos de los aliviosaguas arriba. Adicionalmente, deben ser incorporadas experienciaspasadas y matrices de decisión o escenarios de control para la toma dedecisiones. Finalmente se debe desarrollar una estrategia siguiendoaproximaciones 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 detiempo).

Finalmente, dentro de los beneficios de tener un CTR se tienen:

Reducción del riesgo a inundaciones al utilizar todo elalmacenamiento 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 demantenimiento.

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 queafectan al recurso suelo, razón por la cual, nos centraremos en algunos delos tratamientos de contención y control de contaminación de suelos; endonde dependiendo del enfoque, en algunos casos se buscará laeliminación total de los contaminantes, mientras que en otros, se buscaráel control de las vías de migración de los mismos.

Se plantea entonces la existencia de un sistema correctivo para ladescontaminación de suelos, con diferentes tecnologías disponibles paralograrlo, siendo la contención, uno de sus componentes. Este sistemacorrectivo puede ser clasificado como (Andromalos & Sarubbi, 1998):



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Sistema activo: los componentes de este sistema exigen un esfuerzoconsiderable y un suministro de energía continuo para operar (porejemplo, pozos de bombeo y tratamiento).

Sistema pasivo: los componentes de este sistema trabajan sin mucha

atención, salvo por el mantenimiento (tal como una cubierta dematerial impermeable). Ej. Fitorremediación.

Sistemas pasivos de control de contaminantes

La función de los sistemas pasivos de control de contaminantes esminimizar las tazas de transporte de los mismos. Dicho transporte puede sermediado por las precipitaciones, generando agua de escorrentía, queingresa 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 loscontaminantes al medio circundante. Las tecnologías pasivas de controlde contaminantes se concentran en el control de las vías hidrológicas parala mitigación de contaminantes (enfoque de contención). Por lo tanto, semostraran algunas tecnologías de control de agua en superficie y luego lasde control de aguas subterránea.

La tecnología de contención usada deberá evaluar procesos detransporte de contaminantes, tales como, advección, dispersión (inclusivela difusión molecular y la mezcla mecánica), absorción, el retardo oaquietamiento y la transformación química y biológica, para evaluar sueficacia en el control de la migración de contaminantes al medioambiente circundante.

Tecnologías de control de agua de superficie

Se busca evitar que las precipitaciones transporten contaminantes fueradel predio mediante escurrimiento de agua de superficie, su evacuación acanales o cursos superficiales, su infiltración y la consecuente generaciónde lixiviado. Se emplean para este fin: coberturas/capasimpermeabilizantes, 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 loscontaminantes y para encauzar de nuevo la corriente de aguasubterránea, es especial en acuíferos y formaciones anisotrópicas que



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posean una conductividad hidráulica horizontal mucho mayor que laconductividad hidráulica vertical. Existen varias técnicas de barrera verticalinclusive muros trinchera con distintas mezclas de materiales, cortinas deimpermeabilización 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 escontener sino más bien impedir el ingreso de flujo del agua subterránealimpia al predio. Cuando cumplen esta función, las barreras verticales seutilizan comúnmente en forma conjunta con los sistemas de tratamiento yextracción de agua subterránea. En esta aplicación, se extrae el aguasubterránea desde dentro del volumen de suelo y agua circundando por elmuro 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 uninsumo extra de energía, los sistemas activos controlan y contienen lamigración de contaminantes a partir de un requerimiento energético casiconstante 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 oinclusive aire, en la matriz la matriz de suelo completa o sobre porcionesseleccionadas que contengan los contaminantes.



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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 laaplicación de un potencial eléctrico, es decir, una diferencia de voltaje(una corriente constante, baja y directa). Asimismo los componentesquímicos se mueven en respuesta a los potenciales químicos (gradientesde concentración química). El agua y en consecuencia los componentesquímicos disueltos se mueven en respuesta a los gradientes hidráulicos. Laelectrocinética es la combinación de los gradientes eléctricos químicos ehidráulicos para la realización de la remoción de contaminantes.

Tratamiento de suelo con baja temperatura

Los suelos contaminados con sustancias inorgánicas pueden remediarsemediante un tratamiento térmico de baja temperatura. Se calienta el sueloa 150ºC hasta 200ºC, por debajo de las temperaturas de incineración. Enun estudio, se detectó que el sistema removió los compuestos orgánicosvolátiles por debajo de los límites de detección, además de una eficaciade 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 cambioclimático atribuibles a los residuos urbanos debido a la generación demetano (CH4), (CO2), óxido nitroso (N2O), así como también deCompuestos Orgánicos Volátiles (COVs) y pequeñas cantidades de óxidosde nitrógeno (NOx) y monóxido de carbono (CO) provenientes de rellenossanitarios y sitios no controlados. Estas emisiones son producidas debido ala suma de múltiples factores tales como: descomposición anaerobia deresiduos, fugas en la recuperación de energía de la basura y energíausada en el transporte de residuos a través de largas distancias. Algunosestudios han revelado que uno de los impactos más importantes asociadoscon la gestión de los servicios de aseo urbano es la contaminación de aire

http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/remediacion/tema09.pdf



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por componentes potencialmente cancerígenos y no cancerígenos asícomo la emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI) que influyen en elcambio climático, razón por la cual nos centraremos en una de lastecnologías disponibles para el control de estas emisiones, la cual busca

recuperar los gases emitidos para que puedan ser incinerados y asícontribuir 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 esel valor energético que estos representan al ser incinerados. Sin embargo,es de vital importancia controlar adecuadamente dicho proceso paraevitar en la medida de lo posible la emisión de contaminantes a laatmósfera. Esta es la razón por la cual, en las plantas de tratamiento de

residuos, se deben disponer sistemas de control que ayuden a losoperadores, a reaccionar ante las inevitables fluctuaciones locales y lafalta de homogeneidad de los residuos, que a su vez implican unavariación de su poder calorífico y de sus propiedades de ignición.

Sin embargo dichos sistemas de control no son fáciles de establecerdebido a razones tales como, la imprecisión en las variables de entradadebido a la falta de parámetros que puedan medirse en continuo parapoder caracterizar los residuos. Además la representación matemática delos procesos que tienen lugar en la combustión es complicada.

En un estudio realizado por Llauró Fábregas, (1999) se plantean lasvariables relacionadas con el control del proceso de combustión deresiduos sólidos urbanos, mostradas en el cuadro 3.

Cuadro. 3. Variables de proceso (izquierda) y variables manipuladas (derecha) (Llauró Fábregas, 1999).

Variables de proceso

Temperatura hornoCalidad residuos

Espesor residuosProducción vapor

O2

Variables manipuladas

Alimentación residuos on-offVelocidad alimentador

Caudal aire primarioTemperatura aire primario

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



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relación aire de combustión/residuos; y variar puntos de consigna(Temperatura de los gases de combustión, contenido de O2, relación airede combustión/residuos).

La función como tal para este sistema de control es determinar lasvariaciones de la carga de residuos y del caudal de aire de combustiónnecesarias para mantener una temperatura de combustión, o unaconcentración de O2 determinada (Figura. 37). Estas variaciones deben sercalculadas en el modelo debido a las oscilaciones del poder calorífico delos 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 posibleajustar automáticamente los diferentes puntos de consigna, por ejemplo elcaudal de aire de combustión o la velocidad de la parrilla (banda pordónde 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 deentrada, el tiempo, la calidad de los residuos y la carga de los residuos, delas cuales se obtiene como respuesta, la estimación cualitativa del estadodel horno, y la acción que debe realizar el operador sobre la alimentaciónde residuos para contrarrestar el efecto de las perturbaciones. Sinembargo, en casos en donde la planta no disponga de información sobreel caudal de aire de combustión, se utilizan como entradas únicamente lacalidad 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 instaladocorriente abajo de una fuente de contaminación de aire para controlar susemisiones. La mayoría de los dispositivos de control están localizados a



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cierta distancia de las fuentes de emisión que ellos controlan, por lo que lacorriente del gas residual, debe ser conducida desde la fuente hasta eldispositivo de control y de allí a la chimenea antes de que pueda serliberada 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 pararemover compuestos orgánicos volátiles (COVs) de las corrientes de aire.Durante la adsorción, una molécula de gas emigra desde la corriente degas hacia la superficie del sólido donde es retenida por atracción física,liberando energía “el calor de adsorción”, el cual excede o iguala al calorde condensación. La capacidad de adsorción del sólido tiende a

incrementarse con la concentración de la fase gas, el peso molecular, ladifusividad, la polaridad y el punto de ebullición. Los adsorbentes másusados incluyen, el carbón activado, la sílica gel, la alúmina activada, laszeolitas sintéticas, entre otros.

Control por destrucción de COVs

La incineración es un método de disposición final en el que los compuestoscombustibles 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 incineradorcatalítico se utiliza un catalizador para aumentar la proporción de lareacción de combustión, permitiendo que la combustión ocurra atemperaturas más bajas.

Incineradores térmicos

Un incinerador térmico está constituido por una flama, producida por lacombinación de combustible auxiliar, compuestos del gas residual y aire. Alpasar por la flama, el gas residual con contenido de orgánicos escalentado desde su temperatura de entrada, ardiendo a una temperatura

entre la temperatura de precalentado y la temperatura de la reacción. Esdecir, la ignición ocurre en algún punto durante el calentamiento de lacorriente residual a medida que pasa a través de la flama estabilizada pormedio de una boquilla, sin importar su concentración. La mezcla continúareaccionando a medida que fluye a través de la cámara de combustión.



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Incineradores catalíticos

Emplean un lecho de material activo (catalizador), que facilita la reaccióntotal de combustión. El catalizador tiene el efecto de aumentar la

proporción de reacción, facilitando la conversión a temperaturas dereacción más bajas que en las unidades de incineración térmica. Estoscatalizadores pueden ser de lecho fijo o de lecho fluidizado; en donde losprimeros se dividen a su vez en catalíticos monolito o de lecho empacado,en los tipo monolito, el catalizador es un bloque sólido poroso conteniendocanales paralelos no interconectados, alineados en la dirección del flujodel gas; en los de lecho empacado, las partículas del catalizador estánsoportadas ya sea en un tubo o en bandejas poco profundas a través delos cuales pasan los gases.Por último, se tiene el catalizador de lecho fluidizado, los cuales tienen laventaja de presentar altas transferencias de masa, aunque la caída depresión 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 formanprincipalmente a través de procesos de combustión. El NOx en laatmósfera reacciona en presencia de la luz solar para formar ozono (O 3),uno de los contaminantes más peligrosos para la salud. Existen dostecnologías importantes para el control post-combustión, ambas basadasen la reducción química de los óxidos de nitrógeno (NOx) a nitrógenomolecular (N2) y vapor de agua (H2O). Dichas tecnologías se describirán acontinuación:

Reducción catalítica no selectiva

Se basa en la reducción química de NOx a nitrógeno molecular (N2) yvapor de agua (H2O). La idea es inyectar un agente reductor con base ennitrógeno (reactivo), tal como amoníaco o urea, en el gas después de lacombustión. Aunque el reactivo puede reaccionar con muchoscomponentes del gas de combustión, la reacción de reducción de NOx se

favorece sobre otros procesos de reacción química en un rango específicode temperatura y en presencia de oxígeno, por lo tanto, se considera unproceso químico selectivo. En aplicaciones típicas de campo, proporcionareducciones del orden de 30 a 50%



123


Reducción catalítica selectiva

Es implementada típicamente cuando se requieren niveles más altos dereducción de NOx de los que se pueden lograr con el proceso anterior.

Teóricamente se pueden diseñar estos sistemas para eficiencias deremoción de NOx de hasta el 100%. Los sistemas de SCR accionados porcarbón, por aceite o por gas natural con frecuencia se diseñan para lograrobjetivos de control por encima del 90 por ciento.Tal como la reducción catalítica no selectiva, este proceso se basa en lareducción química de la molécula de NOx; sin embargo, la diferenciaradica en que esta última emplea un catalizador basado en metales consitios activados para incrementar la velocidad de la reacción dereducción, en donde es inyectado un agente reductor (reactivo) como elamoníaco (NH3) en fase gaseosa puesto que penetra en los poros delcatalizador más prontamente que la urea acuosa. El amoníaco, ya sea enforma anhídra o acuosa, es vaporizado antes de la inyección. Dentro delrango apropiado de temperatura, el amoníaco en fase gaseosa sedescompone enseguida en radicales libres, los cuales después de una seriede 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 através de estas; la tela retiene dichas partículas con eficiencias del 99 o99,9%. Esto se debe a que la capa de polvo recolectada sobre la telagenera poros que atrapan a las partículas a medida que viajan a través dela capa. Sin embargo existen limitaciones dictadas por las característicasdel gas, tales como la temperatura y la corrosividad, además de laadhesividad 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 delcolector. Lo que sucede es que a las partículas se les da una cargaeléctrica, forzándolas a que pasen a través de una región de la cual fluyeniones gaseosos. Una vez que las partículas son recolectadas sobre lasplacas, deben ser removidas de las placas sin que se re-encaucen en lacorriente de gas.



124


Lección 40. Sistemas y tecnologías de control en el componente antrópico.

“Los ecosistemas naturales se regulan por medio de un sistema deautocontrol, mediante el cual los procesos con retroalimentación positiva,

como el crecimiento de las poblaciones, son controlados por otros conretroalimentación negativa como la competencia o la predación. Mientrasque los primeros amplifican los cambios de estado de un ecosistema, lossegundos lo amortiguan. La estabilidad de los ecosistemas naturales estaríadada por la redundancia en los retrocontroles negativos provistos por lared trófica. En los agroecosistemas este autocontrol estaría reemplazadopor sistemas de control antrópico, basados en subsidios de energía como,por ejemplo, la aplicación de agroquímicos.” (Vitta, 2004). Sin embargo, elhumano ha generado un sistema antrópico que ha cambiado las reglas dedicho autocontrol impuestas de manera natural en la ecósfera. Es así como

(Rozzi, Armesto, & Figueroa, 1994) propone tres fases de creciente controlantrópico: la biosfera, los sistemas silvo-agro-pecuarios y los paisajesurbano-industriales Figura. 38.

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

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



125


centros urbanos son la máxima transformación alcanzada por laintervención 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-agro-pecuarios está siendo reemplazado por el control antrópico, que no sóloestá basado en los subsidios de energía como agroquímicos, sino quetambién por ejemplo, está basado en la modificación de las relacionespredador-presa, para el control de plagas “control biológico”.

Control biológico

Consiste en el uso de organismos vivos para disminuir la densidad depoblación o el impacto de un organismo plaga y hacerla menos

abundante o menos perjudicial de lo que es. Sin embargo, las especiesintroducidas pueden tener parásitos o enfermedades, o incluso llegar aconvertirse ocasionalmente en plagas si son de alimentación mixtadesplazando a las especies endémicas.

Aunque el control biológico fue aparentemente olvidado hacia los añoscuarenta, debido al uso masivo de insecticidas, la realidad es que estepuede volver a tomar un auge debido a que cada vez las plagas estándesarrollando mayores resistencias a los plaguicidas, además de ser unintento en pro de la reducción del uso de sustancias químicascontaminantes en los suelos (Jacas Miret, Caballero, & Avilla, 2005).

Estrategias

Importación

Es la introducción de un enemigo natural para el control de una especieproductora de daños, su principal ventaja es la posibilidad de obtenerniveles de control permanentes.

Incremento

Consiste en aumentar artificialmente la población de enemigos naturalescon objeto de producir una mayor tasa de ataque y con ello unadisminución de la población del agente productor de daños. El gran éxitode esta técnica surge con los cultivos protegidos debido a que son



126


sistemas cerrados, con problemas constantes, ambiente controlado yproducción elevado tanto en cantidad como en valor económico.

Inoculación

Es cuando la especie introducida puede permanecer cierto tiempo sobreel enemigo natural en el cultivo, pero es incapaz de vivir sobre él de formapermanente. Las liberaciones inoculativas se hacen al establecimiento delcultivo para colonizar el área durante el tiempo de permanencia delcultivo (o estación climatológica) y de esta forma prevenir los incrementosde la densidad del agente perjudicial.

Inundación

Consiste en la liberación de un número elevado de enemigos naturalesnativos o introducidos, generalmente patógenos, para la reducción de lapoblación del agente dañino a corto plazo cuando la densidad alcanzaniveles de daño económico.

Conservación

Esta última, a diferencia de las anteriores, se lleva a cabo a través delmanejo de las interacciones del agro-ecosistema, potenciando la eficaciade 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 construccionessostenibles tanto en el diseño, la construcción y la operación; el cual brindaa los diseñadores, constructores y dueños, las herramientas necesarias paratener un impacto medible e inmediato en el desempeño de sus edificiosvisto desde una perspectiva integral. Está basado en un sistema depuntuación que abarca diferentes criterios como la eficiencia energética,

el aprovechamiento de agua, los materiales utilizados, el impacto en elentorno, innovación en diseño y la calidad ambiental interior Figura. 39.



127


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 sitiospreviamente ya desarrollados con el fin de aprovechar la infraestructuraexistente, que tengan acceso al transporte público para evitar el uso deautomóviles particulares, y acceso a los servicios básicos. Adicionalmente,se deben tomar medidas preventivas como la realización del estudio deimpacto ambiental, y la escogencia de materiales de construcción másamigables con el ambiente con el fin de reducir la contaminaciónproducida por la construcción y proteger los ecosistemas.

Ahorro en agua potable

Esto se puede lograr recolectando aguas lluvias que pueden ser usadaspor ejemplo en los baños, o incluso ser pre-tratada y usada en múltiplestareas 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 laedificación, y al fomentar el uso de energías renovables.

Materiales y recursos

La propuesta apunta hacia una reducción en la cantidad de materialesnecesarios para la construcción, usando además los que menos impacto



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ambiental generan y en la medida de lo posible, incentivar la reutilizaciónde materiales y edificaciones ya existentes, reduciendo la producción deescombros. Esto se propone, debido a que la selección de los materialesde construcción genera un impacto en la demanda de las materias primas

y los procesos productivos, además de contaminar el aire y agua, destruirlos hábitats naturales y agotar los recursos naturales. Finalmente se proponeel 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 impactoen la calidad de vida y en la salud de las personas, ya que en estosespacios pasamos la mayoría del tiempo, por lo que estos espacios debenestar 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 rendimientoenergético de los edificios, fomentando así, la investigación y el desarrollocontinuos.

Lección 42. Arquitectura climática

La arquitectura climática incorpora los principios físicos que aumentan laeco-eficiencia de un edificio, aprovechando la protección natural que dael entorno y los accidentes orográficos, además de aprovechar también laenergía solar para la obtención de energía útil. (Ramos Castellanos, 2007).

Para lograr un ahorro energético, la arquitectura bioclimática empleadiferentes métodos tales como, la arquitectura solar pasiva, queaprovecha la energía que proviene del sol y llega de manera directa alinterior de la casa por medio de ventanales; el aislamiento de techos ymuros, logrando con los materiales adecuados que las pérdidas de calorsean mínimas; el grosor de los muros, que actúa como masa térmica

http://www.expocamacol.com/file/NoticiaFil/Experiencias%20LEED-Corona.pdf



129


atemperando las temperaturas dentro de la casa en climas extremos; ladisposición adecuada de estancias, logrando un flujo natural de aire porconvección que traspase el calor a todas las áreas y también en el casocontrario para refrescar; y finalmente, la disposición de la casa sobre el

terreno, el cual puede presentar accidentes geográficos naturales quepuedan ser aprovechados para mejorar las condiciones ambientales en suinterior, así por ejemplo, en zonas de viento se puede construir la casa trasun montículo para protegerla, en áreas frías es posible enterrar parte de lacasa para aprovechar el calor constante del subsuelo además debuscarse una zona muy expuesta al sol, mientras que en áreas cálidasresultará mejor situar la casa en zonas sombrías y entre accidentesgeográficos que canalicen corrientes de viento (Sitiosolar, s.f.).

Por otra parte, una de las soluciones que con más fuerza se estáimponiendo en las construcciones, son los techos verdes. Estos contribuyenal ahorro energético, al aislamiento acústico, a la reducción de costos demantenimiento, a la retención de polvo y partículas suspendidas, a lafiltración del aire, como sumideros de CO2, a la generación de oxígeno, ala retención del 80% del agua lluvia, a la disminución del agua en la red desaneamiento, 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 apartir de nieve seca sirve de aislante, su forma hemisférica ofrece la mínimaresistencia al viento y reduce las pérdidas de calor. En el interior lacalefacción 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 climaaceptable 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 deedificios, podemos llegar a pensar con el tiempo en lograr ciudadessostenibles Figura. 40, en donde cada edificio o casa sea capaz degenerar energía para su propio mantenimiento, además de hacer un uso

eficiente de la misma, haciendo que la energía se descentralice y elusuario final pueda consumirla al mismo tiempo que la está produciendo(Greenpeace, 2010).



130


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

Según Greenpeace (2010):

1.

Fachada solar fotovoltaica: será un elemento decorativo enedificios de viviendas y oficinas.

2.

Mejoras en el aislamiento de paredes, techos y ventanas ymodernos sistemas de ventilación en edificios antiguos podránreducir hasta un 80% el consumo energético.

3.

Los captadores solares térmicos producen agua caliente nosólo para el consumo del propio edificio, sino también para elde edificios cercanos.

4. Las centrales de cogeneración serán de muchos tamaños, sepodrán instalar en el sótano de una casa aislada o en grandesbloques de edificios y podrán suministrar calefacción yelectricidad sin pérdidas en la transmisión.

5. La electricidad limpia vendrá a las ciudades también delugares alejados como parques eólicos marinos o centralestermosolares en desiertos con enorme potencial.

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



131


Según Greenpeace (2010):

1.

Fotovoltaica2.

Mini-plantas de cogeneración de electricidad y calor.

3.

Captadores solares térmicos (calefacción y agua caliente)4.

Edificios inteligentes5. 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 aque esta puede constituir un sistema de aislamiento térmico, evitando eluso de calefacción o aire acondicionado, principales causantes delcambio climático. En el mundo se han planteado ingeniosas propuestas deinnovación y diseño en cuanto a estos sistemas, que incluyen creación denovedosos materiales y diseños que eran impensables hasta hace pocotiempo.

Sistemas de aislamiento térmico

Existe desde hace varias décadas un material llamado ETFE, el cual hacobrado importancia en la construcción durante estos últimos años. Dichomaterial es una resina de flúor, hecha a partir de la combinación deetileno- fluor-tetra-etileno-, el cual se caracteriza por su ligereza, larga viday gran resistencia a la tracción y a la presión; además de ser moldeable,transparente e hinchable, lo cual es una ventaja, ya que aligera lasestructuras, alcanzando estas últimas grandes dimensiones y libertad deformas, que permiten por ejemplo, la creación de cojines de gas, que a

modo de cámaras aislantes, ahorran energía y filtran la luz al mismotiempo. Adicionalmente, es membranoso y repelente al agua, por lo quese limpia por sí solo permitiendo que el líquido resbale por la superficie sindejar rastro, por último, según los fabricantes una capa de EFTE es delgrosor de un papel pero resistente al peso de un automóvil.

http://www.ver-documentales.net/el-desafio-verde-capitulo-6-el-futuro/



132


Son varios los edificios que se han diseñado con base en este material, asípor ejemplo, se tiene el edificio Allianz Arena en Munich construido para elmundial 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 másinnovadores y sofisticados en cuanto a diseño y materiales se refiere, endonde el ETFE recubre la fachada dándole su particular forma de cubo deagua Figura. 42. Adicional a todas las propiedades ya mencionadas que elETFE le confiere como sistema de aislamiento, el edificio contará con unsistema de acopio de aguas lluvias, que permitirá recuperar unas 10,000toneladas de agua, las cuales se reciclarán para posteriormente utilizarlasdentro 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 tejidolaberíntico fabricado con un material flexible que se dobla como unmúsculo artificial y filtra el calor y la luz solar inflándose o disminuyendo sutamaño, sin ninguna programación o ajuste técnico. Este prototipo aunquefue presentado por la firma Decker Yeadon Architects, el concepto comotal de homeóstasis, fue concebido por Walter Cannon en 1865 y explica lacapacidad de un ser vivo para auto-regular su interacción con el

medio, modificando sus propias características físicas internas en dichaadaptación (ELMUNDO , 2011).

El material metálico flexible de la fachada (Figura. 43) reacciona al calorexpandiéndose y abriéndose como un libro, lo que aumenta su superficieen contacto con los rayos solares, además al ser un material reflectante,este hace que el interior se caliente menos, pero se ilumine menos

http://www.mueblesok.com/un-cubo-de-agua-en-beijing.html






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también. Por el contrario, al enfriarse, el material se contrae permitiendo elpaso libre de la luz y el calor de los rayos solares, actuando así como unaespecie de obturador o pupila sensible al calor. Este movimiento escontrolado 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% laenergía total para climatizar un edificio; así como también el poliestirenoextruido, 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 deacción del programa de Uso Racional y Eficiente de Energía PROURE seorientan fundamentalmente a la disminución de la intensidad energética,al mejoramiento de la eficiencia energética de los sectores de consumo ya la promoción de las fuentes no convencionales de energía, en funciónde la identificación de los potenciales y la definición de metas por ahorroenergético y participación de las fuentes y tecnologías no convencionalesen la canasta energética del país… Así entonces, el Programa de UsoRacional y Eficiente de Energía establece un plan de acción 2015 convisión al 2020, con estrategias y acciones que deben desarrollarse

mediante la concertación de los alcances y establecimiento de loscompromisos con los actores tanto públicos como privados para lograr losimpactos esperados en productividad, competitividad, disminución de laintensidad energética, disminución de los impactos ambientales, elmejoramiento de la calidad de vida y en el acceso a fuentes limpias yrenovable para todos los ciudadanos.” (MME, 2010).

http://arquitectura0emisiones.blogspot.com/






134


Según el BID mencionado en MME (2010), “en Colombia para alcanzar unadisminución del 10 por ciento de energía en la próxima década implicaríainversiones en tecnologías y equipos eficientes por valor aproximado deUS$730 millones, con lo cual se reduciría el consumo de energía en

6300GWh para el 2001. En caso contrario el país necesitaría invertiraproximadamente US$2.300 millones para construir el equivalente a 14turbinas de gas de ciclo abierto (de 250MW cada una) para producir las6.300 GWh de electr icidad en el 2018”.

Dentro de las metas finales del PROURE, se contempla la eficienciaenergética, teniendo en cuenta que para el 2008 el 15,3% del consumototal de energía fue energía eléctrica, y que el restante 84,7% fue utilizadoen otros energéticos (derivados del petróleo, carbón, biocombustibles,biomasa, etc), el UPME estimó para el 2015 unas meta de ahorro sobre el15,3% del consumo total de energía eléctrica cuadro 4; en cuanto a lameta 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 deenergéticos, esto si se mantiene la participación del 84,7% en 2015, comose muestra en el cuadro 5.

Cuadro. 4. Potenciales y metas de ahorro en energía eléctrica.

Sector Potencial deahorro de energía

Meta de ahorrode energía

Residencial 10.6% 8,7%Industrial 5,3% 3,4%

Comercial, público 4,4% 2,7%TOTAL 20,2% 14,8%

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

Sector Meta de ahorro de energíaResidencial 0,55%

Industrial 0,25%Total 0,81%

En relación con las metas del uso de Fuentes No Convencionales de

Energía (FNCE), para el año 2008, el consumo total de energéticosrenovables fue de 6,5%. La UPME propone así como meta, para el 2015, unincremento de las FNCE en la canasta energética total del 5%, de loscuales, el 4% corresponde al uso de biomasa y biocombustibles paraaplicaciones térmicas y transporte y el 1% restante en energía eléctrica.



135


Para el cumplimiento y seguimiento de estas metas el PROURE desarrollódos grupos de indicadores, el primer grupo incluye la intensidadenergética, el consumo per capital, y la participación sectorial a nivel paíso 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, esteindicador permite evaluar el comportamiento de la economía en relacióncon el consumo de la energía y en consecuencia refleja el uso racional yeficiente de la misma en función de la productividad.

Consumo final de energía por sector

Lo que busca es determinar cuánta energía consume cada sector. Seestableció así que para el 2008 el sector de transporte consumió el 38,3%de la energía total consumida, determinando la necesidad de aplicarmedidas de eficiencia en este sector.

Consumo final de energía por energético

La incursión de energéticos limpios y mejores tecnologías, permite disminuirlos 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 basepara implementar medidas de sustitución de energéticos por otros máslimpios.

Lección 45. Estrategias de ahorro energético

Sector residencial

A nivel residencial se pueden implementar programas prioritarios desustitución de lámparas eficientes y chatarrización de neveras en funciónde las condiciones actuales de mercado, según el PROURE para 2015 se

http://www.andesco.org.co/site/assets/media/camara/energia/Documentos/Informe_Final_PROURE_Plan_de_accion_2010-2015.pdf



136


estima un potencial de ahorro en el sector residencial de 10,6% sobre eltotal del consumo de energía eléctrica en el país o el 21,4% sobre elconsumo por sector, para lograr esto, se plantean estrategias comosustitución de bombillas, uso eficiente de equipos de refrigeración y aire

acondicionado doméstico, hornos eficientes, eficiencia energética enviviendas de interés social y reducciones en el consumo de leña paracocción de alimentos.

Para el caso de las bombillas, debido a los hábitos de consumo de lapoblación, el cambio de bombillas por unas 20% más eficientes, se puedehacer casi de manera inmediata, lo que no sucede con electrodomésticosque tienen una vida útil mucho más prolongada, problema que se veincrementado cuando los equipos usados pasan al mercado del usado ycontinúan así perpetuando su vida útil.

En el caso del uso eficiente en equipos de refrigeración, según estudiosrealizados por la UPME, se ha estimado que las neveras consumen entre el20 y 50% del consumo energético de los hogares de estratos 1, 2 y 3.Adicionalmente, estas neveras están fabricadas con SAO (Sustancias queAgotan la capa de Ozono) como refrigerante y/o aislante térmico(espuma), permitiendo que estas sustancias sean transferidas al ambientedestruyendo el ozono y generando gases efecto invernadero, debido afalta 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 lashornillas. Sin embargo, en la práctica es poco viable promover unreemplazo de estufas debido a que en general la antigüedad de estas esbaja.

Sector industrial

Se estima según el PROURE para el año 2015, un potencial de ahorro eneste sector de 5,3% sobre el total del consumo de energía eléctrica en elpaís, o del 15,34% sobre el consumo del sector. En donde para lograr esto

se plantean estrategias como la optimización del uso de la energíaeléctrica para fuerza motriz y calderas, mejoras en la eficiencia deiluminación, implementación de cogeneración y autogeneración, usoracional 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 fuerzamotriz, se hace inminente mejorar su eficiencia, debido a queaproximadamente el 70% de la energía eléctrica utilizada en el país, estáasociada al uso de motores eléctricos. Para lograr esto, se promueven

prácticas tales como, el uso de motores de alta eficiencia, correctodimensionamiento y mantenimiento constante. Este último punto enespecial, involucra a la ciudadanía, incentivando el cambio de hábitos, encuanto a la importancia del mantenimiento y la realización de inversionesmenores o grandes, que puedan incluso contemplar la sustitución delmotor existente.

La cogeneración es propuesta como medida de ahorro energético,debido a que esta aprovecha la energía térmica que sobra del procesode generación de energía eléctrica, mejorando así la eficiencia de losprocesos productivos de la industria. Esto medida beneficia no sólo almedio ambiente sino que también a los empresarios que ahorran dinero enla disminución del volumen de energéticos a comprar.

En varios subsectores del sector industrial es necesario el uso de sistemas derefrigeración, un ejemplo de esto, es el sector de alimentos, bebidas yquímicos. Es necesario invertir en tecnologías limpias que reemplacenequipos viejos e ineficientes.

Sector comercial, público y servicios

A 2015 se estima un potencial de ahorro en este sector de 4,4% sobre eltotal del consumo de energía eléctrica en el país o el 16,46% sobre elconsumo del sector. En este sector se plantean estrategias tales como,difusión de tecnologías limpias y buenas prácticas de manejo en sistemasde iluminación y aire acondicionado y actualización tecnológica delalumbrado 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 porla cual son de gran importancia las estrategias planteadas para estesector, en donde se proponen: el uso de biocombustibles, reconversióntecnológica y modos de transporte.

Colombia incursiona desde el 2005 en la producción de etanol a base decaña de azúcar, contando hoy en día con cinco destilerías con una



138


capacidad de producción de un 1 millón de litros por día. Para el año2010, el 80 por ciento de la demanda nacional (69.000 barriles/día), erauna 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 quebuscan es mejorar las flotas de acuerdo a las necesidades empresariales, ydesarrollar planes de movilidad urbana, que incluyan no sólo las políticasde oferta de mejores medios de transporte colectivo, sino también laregulación en la utilización del vehículo particular, sobre todo aquel debaja ocupación. Todo esto acompañado por supuesto de unaconcientización ciudadana.

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