Prof. Rodrigo Valdovinos.
Así como temperatura corporal es un signo vital del estado de nuestro cuerpo, la temperatura media del planeta también nos da señales para saber el estado de la Tierra. En este sentido en un reciente informe la OMM indicó que la temperatura media global de la Tierra en el pasado año 2023 fue de 1,54 °C por encima de la temperatura media del periodo comprendido entre los años 1850 al 1900, siendo el año más cálido jamás registrado y por un “margen enorme”, pues es la primera vez que la temperatura media anual supera el período de referencia preindustrial en más de 1,5 °C.
Otro indicador o signo vital a nivel global son los llamados gases efecto invernadero GEI, cuya concentración en la atmosfera junto al vapor de agua, ejercen efectos en el aumento de la temperatura media de la Tierra, ya que retienen ciertas bandas de la energía solar que llega a la atmósfera (onda corta) y del infrarrojo de cuerpos cálidos (onda larga) que la superficie terrestre debe emitir al espacio para que exista un balance y equilibrio natural de temperaturas. Los principales GEI son el CO2 y el Metano CH4.
Imagen N°1: evolución de las temperaturas promedio global de la Tierra.
En la reciente COP28 realizada en los UEA, se generaron importantes acuerdos en materia de reducción de los efectos del cambio climático, principalmente para limitar el aumento de la temperatura media global de la Tierra en 1,5 °C centrados en la reducción del uso de combustibles fósiles. Sin embargo, los acuerdos finales no fueron del todo tan ambiciosos como se esperaban pensando que se debe enfrentar de manera urgente la crisis climática, mediante acciones aceleradas para impulsar la eliminación gradual de los combustibles fósiles.
Entre los acuerdos de la COP28 tomados por unos 120 países se encuentra poder triplicar la actual capacidad de generación de energías renovables; mejorar la tasa a un 4% de eficiencia energética al 2030; reducir las emisiones de GEI un 43% al 2030 y en un 60% al 2035 comparados con los del 2019, y alcanzar las emisiones netas de CO2 cero para el 2050.
En cuanto a la reducción de los GEI, se acordó reducir los gases a nivel mundial que sean “distintos” al CO2 con un enfoque fuerte en la reducción de las emisiones de metano para el 2030. ¿Pero por qué el Metano? ¿Siendo que la discusión siempre ha sido las emisiones de CO2?
El metano, es un compuesto de carbono e hidrógeno cuya fórmula es CH4. Al quemarse, es decir cuando se combina con el oxígeno del aire (lo que no sucede en condiciones normales), se producen moléculas de dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua que son disparadas a gran velocidad y que entregan además energía en forma de calor.
Las concentraciones normales de metano en el aire que nos rodea son de unos 2 mm3 por litro de aire. Sin embargo, la atmósfera es tan extensa que los números hoy asciende a unos 5000 millones de toneladas año, que equivale algo así como al gas extraído durante tres años de todos los yacimientos del mundo. En este sentido, como el 99% de gas extraído es quemado, por cada molécula de CH4 utilizado se aporta al aire uno de CO2, sería peor dejar escapar el CH4 al aire.
A principios de era cristiana en la atmosfera había menos de la mitad de CH4 que el actual, unos 1200 a 2500 millones de toneladas (se sabe desde hace unos 400.000 años atrás) y nunca su aumento fue tan rápido que en los últimos 200 años donde su concentración estaba auto regulada por los procesos naturales. En cambio, con el aumento de la población y las actividades humanas, estos procesos naturales se han alterado, como también se han sumado otros nuevos procesos desequilibrando el sistema natural completo en favor de la emisión. Entonces ¿por qué es importante su mitigación, si la concentración en el aire en tan baja?
En la atmósfera el CH4 tiene una función importante de mantener una temperatura promedio de la capa de aire para que exista vida en la superficie terrestre a través de un balance de la energía que entra (onda corta solar) y la que sale en forma de calor (infrarrojo). Estos flujos radiativos puede ser variables en el tiempo, pero tienden a equilibrarse en promedio gracias a un conjunto de factores climáticos que, si bien son procesos individuales ejercen efectos sobre los otros, como lo son: vapor de agua atmosférico, cantidad de nubes, temperatura cerca de la superficie, los vientos, corrientes marinas, así como las concentraciones de CO2 y CH4, entre otros.
Si alguno de estos elementos climáticos se ve afectado, los otros también se verán modificados para restablecer el balance natural. Incluso cambios muy pequeños en el CO2 y CH4 producen que la atmosfera se torne más opaca a la radiación infrarroja aumentando su absorción.
Pero es difícil estimar solo con dos variables el cómo reaccionará el sistema completo a esos cambios, sin embargo, es claro que la mayor absorción de infrarrojo genera mayores aumentos en la temperatura. Acá podemos señalar que agregar una molécula de CH4 produce un efecto muchas veces mayor al que produce la adición de una molécula de CO2.
En cuanto al CH4 atmosférico, este es eliminado muy lentamente. Si simulamos un escenario en donde no existen emisiones a la atmósfera, se tardaría unos 9 años para volver a los niveles de un aire como el del año uno. Que nos dice esto, que según las tasas actuales de eliminación de 600 Ton/año, la eliminación natural de CH4 se logra por el aíre húmedo destruyendo cerca del 80%; menos del 10% es elevado a capas más altas de la atmósfera donde la irradiancia UV hace que reaccione con otras moléculas y, por último, del 3% al 10% es filtrado por el suelo gracias a los microorganismos.
En cuanto a la emisión, esta se debe principalmente a los procesos de bacterias llamadas metanogénicas. Excepcione a este proceso son la liberación o pérdida de gas por emanaciones de minas de carbón (llamado gas grisú); extracción de petróleo y gas; quemas de vegetación y cualquier tipo de biomasa; todas de responsabilidad humana.
En el caso de las baterías metanogénicas, estas se alimentan de materia orgánica muerta en su mayoría vegetales liberando CH4 en ausencia de oxígeno, ¿Dónde?, en todos los fondos de aguas estancadas. La mayoría de estos son naturales, pero también los hay artificiales, como campos de arroz, aguas lixiviadas, presas de embalses, entre otros.
También debemos mencionar, pero en un ambiente diferente, el metano producido en el estómago de los rumiantes. Acá se genera una gran discusión, sobre los herbívoros silvestres y herbívoros domésticos, pues por cada kilo de herbívoro doméstico, existe 0,07 kg de herbívoro silvestre.
La emisión de los herbívoros silvestres es baja, aproximadamente 10 Ton/año comparado con las 100 Ton/año de los herbívoros domésticos. Entre los domésticos los vacunos son los principales emisores debido a la gran cantidad que existen y a su tamaño. El proceso de digestión del vacuno transforma pasto en leche y carne y, además emite de 50-100 kg/año de CH4. Una equivalencia podemos resumirla en que, por cada bistec que se consume, se emite a la atmosfera ½ kg de CH4.
En cuanto a los efectos. El gas metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye en gran medida al calentamiento global. Se ha catalogado como un GEI de alto potencial de calentamiento en la atmósfera con un valor de 23. Esto significa que, en un periodo de 100 años por cada kilo de CH4, se calienta la Tierra 23 veces más que un kilo de CO2.
Lo raro es, que en la atmósfera hay 220 veces más CO2 que metano. Sin embargo, el metano a pesar de tener menor participación en porcentaje en el aire, las reducciones fuertes y sostenidas de las emisiones antropogénicas, pueden ayudar a limitar el calentamiento acelerado en el corto plazo, debido a su degradación natural de 10 años comparado con el CO2 que cualquier cambio tiene un pequeño efecto, pero notorio solo a los 100 años [1]. Además, se ayuda a tener un aire local más limpio y menos contaminado a nivel de la superficie terrestre y se evita la formación de ozono en las capas bajas de la atmósfera.
Casi el 90% del gas natural es metano. La extracción, transporte y distribución de petróleo, carbón y gas, junto a las emisiones proceden de la combustión incompleta de bioenergía en gran parte procedente del uso tradicional de biomasa, son responsables de un 1/3 del metano emitido. Cabe señalar que la extracción de combustibles fósiles, existen llamaradas permanentes emitiendo metano a la atmósfera. También es un combustible importante en la generación eléctrica ya que se emplea como combustible en las turbinas a gas y en los generadores de vapor. En el 2022 el sector energía emitió a la atmosfera 135 millones de toneladas de metano, gas que literalmente se pierde y que podría utilizarse.
La disminución del gas metano representa una gran oportunidad frente a la crisis climática, pues su mitigación es impresionante, en especial por ser un gas de corta duración. Si se logra reducir las emisiones en un 40% para el 2030, evitaríamos aumentos en la temperatura global en 0,25°C y de 0,5°C para el 2100. Ya la comisión europea definió una estrategia y reglamento para la reducción de la emisión de metano, orientado al sector energía, iniciativa que varios países han ido replicando [2].
Sin duda nuestras acciones están literalmente quemando la Tierra, si bien el año 2023 fue el año más cálido registrado en la historia, ya se habla que este 2024 será mayor. Debemos como sociedad reaccionar y acelerar los esfuerzos mediante diferentes iniciativas colaborativas, eficientes y sobre todo responsables.
Prof. Rodrigo Valdovinos
rodrigo.valdovinos@idma.cl
Área de Energías Renovables y Eficiencia Energética
Instituto del Medio Ambiente IDMA.
