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Cambio Climático, Metabolismo Social y Megaciudades en América Latina

Dr. Gian Carlo Delgado Ramos Centro de Investigaciones Interdisciplinarias en Ciencias y

Humanidades - UNAM

• La correlación entre el consumo endosomático y exosomático refleja los cambios en el metabolismo energético exosomático por lo que es un indicador útil del proceso de industrialización y acumulación de capital.

• El consumo energético endosomático se ubica entre 10 y 14 megajoules al día (2400 – 3500 kcal/día), considerando más que una dieta promedio contemporánea, la correlación con el consumo exosomático suele ubicarse entre 50/1 – 75/1 para el caso de los países ricos o de mayor despilfarro energético.

Peak Oil Cambell 2008-2010

Deffeyes 2003-2009

Ivanhoe (Hubbert Center) 2000-2010

Magoon (USGS) 2003- 2020

Oil & Gas Journal 2003-2020

Cambios de la temperatura de la superficie terrestre 1976-2006.

Incrementos anuales en las temperaturas (periodo 2001-2005)

Disminución de la capa de hielo del Ártico (1982 – 2007 y proyecciones)

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Subsistema

Económico

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De 1900 al 2000, cuando la población creció cuatro veces, el consumo de materiales y energía aumentó en promedio hasta diez veces; el incremento del consumo de biomasa en 3.5 veces, el de energía en 12 veces, el de metales en 19 veces y el de materiales de construcción, sobre todo cemento, unas 34 veces

MFA para la economía en conjunto

DPO: Domestic Processed Output (wastes, emissions, etc

• Flujos: masa/tiempo

• Fluxes: masa/tiempo y a través de sectores

• Stock: embedded energy and mass.

____________________

• Ejemplos de uso de MFA: estudios del metabolismo social, de ecología industrial o de metabolismo urbano.

Evalúa sistemáticamente los flujos y stocks de un sistema en el tiempo y en el espacio dando cuento de los procesos metabólicos sociales.

Aunado a los aspectos sociales, económico-políticos y culturales el MFA es una herramienta potente (aunque en sí misma no genera juicios de valor).

Análisis MFA para la Planeación

• Escasez / disponibilidad de recursos

• Identificación de acumulación/extinción de recursos

• Proyección/previsión de conflictos

• Toma de decisiones entre diversas alternativas de manera más informada e integral

• Manejo de residuos / estimación de viabilidad de reciclaje.

Cronología

• 1969: Robert Ayres y Allen Kneese desarrollan MFA de las economías nacionales. El óptimo de Pareto no es posible en tanto que se hace la distribución a expensas de la naturaleza (no es posible beneficiar a más individuos en un sistema sin perjudicar a otros o la naturaleza).

• 1974: Gofman (URSS) internaliza las externalidades para un sistema de planeación estatal (economía planificada)

Cronología

• 1990s: El Instituto Nacional para el Estudio del Ambiente (Japón), el Wuppertal Institute (Alemania) y el Instituto de Ecología Social (Austria) desarrollan estudios de MFA a escala mundial. El World Resource Institute desarrolla estimaciones de material inputs de las economías avanzadas y material outputs de las economías nacionales.

Cronología

• 2000s: EUROSTAT publica la primera Guía Metodológica de MFA y publica un estudio de flujos para la UE15. El estudio es actualizado en 2007.

– La OECD recomienda en 2004 adoptar indicadores de MFA en las estadísticas nacionales

– El Sustainable Europe Research construye la base de datos mundial de MFA (mosus.net)

– Se lanzan otros macroproyectos de MFA en Europa como el MATISSE o EXIOPOL.

Metodología

• Se trata de un balance no de un ciclo. Contabiliza inputs, outputs y stocks

• Requiere definir los límites o fronteras del sistema para luego establecer las transferencias tanto internas como externas

Stocks

• Población humana

• Infraestructura y artefactos

• Ganado, animales domésticos (+ biomasa consumida por ésos)

Flujos

• Materiales

– Biomasa (agro/forestal/pesca)

– Combustibles fósiles

– Minerales industriales y metales

– Materiales de construcción (arena, grava, piedra)

• Agua

• Aire

• Normalmente los indicadores de presión o erosión ambiental dan cuenta de los OUTFLOWS, mientras que los indicadores de MFA dan cuenta también de los INPUTS.

Input Flows (materiales usados y sin uso)

• Flujos directos: masa actual del producto

• Flujos indirectos (flujos ocultos): materiales y energía incorporados que se requieren para la producción de un bien.

Out Flows

• Residuos (sólidos y líquidos)

• Emisiones

Indicadores típicos de MFA

• Flujos anuales per capita (Consumo doméstico per capita / año)

• Flujo nacional de materiales por unidad de PIB (contenido material/energético en relación a la productividad anual)

• Extracción doméstica por unidad de superficie (al año) o indicador de disponibilidad de recursos /límites ambientales

• Balances físicos del comercio internacional (+adiciones netas/reciclaje)

• MFA de Japón – 2000.

• MFA es actualmente utilizado en indicadores nacionales de Austria, Alemania, Japón y la UE.

• Se identifica una falta de MFA para los sistemas urbanos.

• Fuentes relevantes:

– www.materialflows.net

– http://epp.eurostat.ec.europa.eu

Urbanismo y cambio climático

• Hoy día hay alrededor de una decena de hiper-polis (de entre 20 y 30 millones) y más de un ciento de mega-polis (+ de 5 millones).

• Las zonas urbanas cubren 2% de la superficie terrestre, consumen 2/3 partes de la energía mundial y generan 4/5 de los GEI

• El crecimiento poblacional para el 2050 rondará los 9 mil millones. El grueso del incremento se registrará en las zonas urbanas periféricas.

Las urbanizaciones que enfrentarán los costos más elevados del cambio climático serán aquellas cuya contribución de emisiones (total, pero sobre todo per capita y en términos históricos) ha sido menor (Bicknell, Dodman y Satterthwaite, 2009). Son justo las ciudades menos preparadas para manejar los impactos e implicaciones del cambio climático pues son áreas con “…déficits profundos de gobernanza, de infraestructura y de equidad socioeconómica” (UN-HABITAT, 2011)

Las ciudades latinoamericanas son íconos representativos de ordenamientos territoriales de acelerada expansión, además de ser socialmente excluyentes y ambiental e inclusive económicamente inviables en el largo plazo.

•El DF, por ejemplo, se duplicó de 1950 a 1970 y, más que se triplicó para el 2000. Tan sólo de 1980 al 2000, el ritmo de su crecimiento fue del orden del 37%, momento en que, sin embargo, la ciudad de Santiago, Chile, lo hacia a un ritmo del 67%.

Entre 2000 y 2005, el crecimiento urbano en AL se ubicó en 1.8% anual, lo que corrobora una continuidad en el fuerte desbalance territorial de la región y que hoy se observa en el hecho de que el 78% de la población ya es urbana (era sólo el 41% en 1950).

En México, el sistema urbano ya cubre 800 mil hectáreas ó 0.4% del territorio nacional, sin embargo, concentra 71% de la población y genera 4/5 partes del PIB.

• Lo que se observa hoy día es un incremento constante y exponencial de ciudades periféricas slum.

– Resultantes fundamentalmente de la aplicación de políticas neoliberales que:

• han devastado lo rural;

• generan la desarticulación e incluso desaparición de muchas economías locales;

• Promueven un des-ordenamiento territorial en el que el mercado es el eje organizador;

• etcétera.

En AL hay 3 tipologías de urbanización: las megaurbes que concentran el 14% de la población de la región (la Ciudad de México con unos 22 millones de habitantes, Sao Paulo con 20 millones, Buenos Aires con 12 millones y Río de Janeiro con 11 millones); las grandes ciudades de entre 5 y 8 millones de habitantes como Lima, Bogotá, Santiago y Caracas; y las ciudades de no más de 4 millones de habitantes como Montevideo, Asunción, La Paz o Guatemala.

Suburbia Estadounidense

Suburbia de EUA en México

Bahía de Loreto, Baja California

Baja California

Escalera Naútica

Ensenada, Baja California

Barra Vieja - Acapulco.

Playa del Carmen Suburbia a la Mexicana

Playa del Carmen

Metabolismo urbano

Es la suma total de procesos socioeconómicos y tecnológicos que ocurren en las ciudades como resultado de su crecimiento, producción de energía y eliminación de residuos.

Metabolismo de las Ciudades

• Crecimiento como algo inherente al metabolismo urbano

• Causa cambios en las reservas de agua y calidad de las mismas, modifica los materiales de construcción en stock, acumula calor en la capa asfáltica (hasta 100° C), y limita la infiltración de agua, acumula nutrientes útiles en basureros y concentra altos índices de contaminantes.

• La expansión urbana implica una aceleración de los flujos de materiales y de energía, flujos que a veces son invisibles por estar inmovilizados en los materiales fijos (infraestructura que se desgasta).

– Energy embodied

• En los sistemas abiertos como las ciudades, hay que calcular la entropía producida en el el interior del sistema (orden) y la entropia producida en el medio ambiente (desorden).

• El orden aparente de lo urbano es pues sólo aparente pues se produce a expensas del orden del medio circundante.

La variación de entropía dS en un sistema abierto en el tiempo dt es:

S= diS + deS

diS (variación resultante de procesos internos)

deS (variación entrópica o flujo resultante de pocesos de intercambio con el exterior)

La ciudad puede mantener un estado ordenado porque cede entropía (positiva) al medio ambiente circundante en forma de calor y residuos al tiempo que captura entropía (negativa).

La ciudad está cada vez más lejos del equilibrio termodinámico

• El objetivo de la planificación urbana debe ser la reducción de la producción de entropía.

• Abel Wolman pionero en metabolismo urbano para el caso de EUA.

• Calculó en 1965 los flujos de materiales y energía de una ciudad hipotética de 1 millón de habitante. Ésa requeriría:

– 65 mil tons de agua al día

– 9,500 tons de combustible al día

– 2 mil tons de alimentos al día

Newcombe et al (1978) calcularon que se requieren 21 tm de materiales de construcción per cápita para mantener el sistema de transporte existente.

Bettini (1998) calcula un aumento a 25 tm per capita.

madera (12%)

cemento (10%)

hierro (3%)

• El metabolismo urbano de las ciudades del siglo XXI requieren hasta 100 veces el tamaño en ecosistemas aledaño (superficie ecológica productiva), tanto para obtener energía, agua, alimentos y otros materiales, como para desechar todo tipo de residuos.

• Londres requiere de un área 120 superior para proveerse de alimentos, materias primas de procedentes de bosques y asimilar el CO2 que emite.

Promedio de huella ecológica para 29 ciudades de Europa (del Báltico)

Las ciudades se están convirtiendo en espacios de consumo cada vez más intensivos, tanto de materiales como de energía.

Una ciudad “sustentable” implica, normativamente, una región urbana en la que los inputs de materiales y de energía, así como los outputs de desechos no excede la (bio)capacidad de las zonas periféricas.

Consumir mucha energía no es necesariamente una virtud del desarrollo ni tampoco una necesidad para el bienestar.

• Los urbanistas y hacedores de política deben tener muy claro el metabolismo urbano en el sentido de saber hasta qué punto los recursos (energía y materiales) más cercanos están cerca de acabarse, para en su caso tomar medidas para reducir los ritmos de explotación (lo que debería incluir la disminución de los patrones de consumo).

• El ecosistema urbano al ser un sistema disipativo no es capaz de restaurar recursos y mantener intacto el medio ambiente. Lo relevante del asunto está entonces en conocer hasta qué punto los recursos se pueden comprometer y hasta qué punto ese compromiso no alterará irreversiblemente el medio ambiente

Emisiones Bs As - 2010 Em

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Ámbito Gobierno 504.6 Gg Co2e 5%

Ámbito Comunidad

Energía 5,501.4 Gg CO2e 55%

Transporte ,371.97 Gg CO2e 34%

Residuos 488.74 Gg CO2e 5%

Suministro de Agua

50.99 Gg CO2e 1%

Emisiones de Río de Janeiro

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Energía

(transporte)

8,348.9 Gg CO2eq

(transporte: 5,478.2 Gg CO) 73.5%

Residencial + Comercial 1,114.8 Gg CO2eq 9.8%

Público y Otros 210.9 Gg CO2eq 1.9%

Industrial 1,416.4 Gg CO2eq 12.5%

Procesos Industriales 409.8 Gg CO2eq 3.6%

Agricultura, Bosques y Otros Usos de Suelo

220.5 Gg CO2eq 1.9%

Residuos 2,372.5 Gg CO2eq 20.9%

Emisiones Sao Pablo Em

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2eq

Residuos 3,704.96 Gg CO2eq 23.54%

Generación Eléctrica

1,326.52 Gg CO2eq 8.43%

Industria 745.63 Gg CO2eq 4.74%

Transporte 8,612.94 Gg CO2eq 54.71%

Residencial + Comercial

1,252.75 Gg CO2eq 7.96%

Uso no energético 44.85 Gg CO2eq 0.28%

Agropecuario 2.84 Gg CO2eq 0.02%

Uso de Suelo 51.38 Gg CO2eq 0.33%

Emisiones ZMVM - 2008

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Gg

CO

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Industrial 14,830 Gg CO2eq 28.7%

Comercial + Servicios

1,097 Gg CO2eq 2.1%

Habitacional 4,692 Gg CO2eq 9.1%

Transporte (carretero)

22,787 Gg CO2eq 44.2%

Otras fuentes 8,084 Gg CO2eq 15.6%

Medidas de Adaptación – Cd de México

Medidas de Mitigación

Energía

Vivienda sustentable Edificios sustentables

Calentamiento agua con energía solar en

edificios del gobierno

Energía solar en comercios y servicios

Iluminación eficiente en edificios

Alumbrado público eficiente

Operación eficiente sistemas transporte

eléctricos

Sustitución por lámparas ahorradoras

en el metro

10 millones de lámparas fluorescentes compactas en

viviendas del DF

Agua

Mejora de sistemas de control de bombeo del

sistema

Reducción emisiones de sistemas sépticos

Mejora energética sistemas bombeo

Instalar plantas hidroeléctricas en

caídas existentes del sistema

Supresión fugas, reparación tuberías

Ahorro de agua en viviendas

Reducción emisiones en plantas de tratamiento

Transporte

Ciclovías Tranvía Centro

Histórico-Buenavista

Renovación parque vehicular de la Red de

Transporte de Pasajeros

Renovación parque vehicular obsoleto del

gobierno y delegaciones

Programa de Verificación Vehicular p/Transporte Carga

Sustituir 20,000 unidades transporte

público

9 corredores transporte Metrobús

Sustituir 75,000 taxis

Construcción línea 12 del metro

Programa de Transporte Escolar

Obligatorio

Residuos

Planta de composta en la Central de Abastos

Aprovechamiento biogas Bordo Poniente

IV etapa

Construcción Centro Integral de Reciclado y

Energía

Modernización estaciones

transferencia, plantas selección y renovación

vehicular

Medidas de mitigación – Cd. De México

Medidas de adaptación

Alerta Temprana

Monitoreo hidrometeorológico

metropolitano

Manejo microcuencas 1: Barrancas urbanas

Protección y recuperación cultivos y herbolaria: maíz

criollo

Detección y monitoreo por cámaras de incendios

forestales

Monitoreo epidemiológico Atención personas

vulnerables en eventos climáticos extremos

Respuesta de mediano plazo

Manejo microcuencas 2: obras conservació

suelo/agua

Manejo microcuencas 3: desarrollo rural,

conservación suelo, agua en tierras uso agropecuario

Monitoreo transgénicos y fomento producciónn

orgánica

Parcelas piloto 1: Recuperación suelo p/uso

rural

Parcelas piloto 2: Reforestación alternativa

Naturación azoteas

Educación y comunicación

Seminario permanente de cambio climático

Educación uso eficiente recursos en unidades

habitacionales

Fortalecimiento cultura del agua

Educación sobre Cambio Climático

Educación para manejo integral de residuos sólidos

Comunicación riesgos Cambio Climático y medidas adaptación

Flujos energético materiales de la ZMVM - Energía

En 1990 la ciudad consumió 443 peta joules. En 2006 fueron 545 peta joules. De ésta, el 43% fue gasolina; 23.6% gas natural; 19.2% gas licuado; y 14.2% diesel (SMA-GDF, 2008). El consumo total de electricidad para 2010 fue de 14 millones de megawatts-hora (70% para la industria y servicios; 25% para uso doméstico; 2.3% para bombeo de aguas potables y negras; 2.2% para alumbrado público) (INEGI, 2010). La generación de GEI de este tipo de energía registra unos 318 kg de CO2 per capita (Friederich y Langer, 2010).

Para alimentar a la ciudad de energía eléctrica, se cuenta con 6 centrales y 9 unidades termoeléctricas, así como 6 centrales y 9 unidades de generación de turbogas. En conjunto, producen 420 giga watts-hora de energía eléctrica (INEGI, 2010). Se suman 6 subestaciones de transmisión, 48 subestaciones de distribución y 42 mil transformadores.

El agua de la ciudad proviene en 71% de fuentes subterráneas (con un ritmo de extracción 140% arriba de la capacidad de recarga). El liquido se obtiene en un 26.5% del sistema Lerma-Cutzamala, y del río Magdalena en un 2.5%. Dado que la ciudad se encuentra a 2,240 msnm, el agua trasvasada debe ser bombeada 1,100m, lo que demanda energía y emite GEI.

Flujos energético materiales de la ZMVM - Agua

Se consumen 63m3/s en 1.12 millones de tomas formales y con un índice de fugas del 30%, siendo el consumo per capita de 180 litros/día.

El sistema de distribución se conforma por 1,100 km de tuberías primarias y 12,300 km de tuberías secundarias (Perló y González, 2009).

La ciudad cuenta con 41 plantas potabilizadoras con capacidad total de 2,776 litros/s (INEGI, 2010).

La zona metropolitana, en especial ciertas zonas de la Ciudad de México, tienen fuertes problemas de abastecimiento, tanto en cantidad como en calidad.

El consumo nacional para 2007 se estimó entre 734.7 kg/hab/año (según datos de suministro de alimentos de FAOSTAT). Esto significa que la ZMVM requirió ese mismo año de un flujo de alimentos de al menos 16.16 millones de toneladas. Sólo el consumo de carne, leche y huevo para la ZMVM se estima implica la emisión directa e indirecta de 15.94 millones de toneladas de CO2e (Delgado, 2012A).

Flujos energético materiales de la ZMVM - Alimentos

La huella hídrica de tales consumos per capita fue de 488.3 m3, 115.2 m3, y 60.7m3, respectivamente. Lo dicho significa que el abastecimiento de carne, leche y huevo de la zona metropolitana implica una emisión de 15.94 millones de toneladas de CO2e y una huella hídrica de 14,612 millones de m3.

Flujos energético materiales de la ZMVM - Aguas residuales Cd de México

• La ciudad genera 45m3/s de aguas residuales, de las cuales sólo 4m3 son tratadas. El resto es arrojada directamente al medio ambiente, buena parte al Valle del Mezquital en el estado de Hidalgo (SMA-GDF, 2008).

• La red de drenaje tiene una longitud de 12,400 km, de los cuales, 2,131 son de tipo primaria. La re de agua residual tratada tiene sólo una longitud de 848 km.

Flujos energético materiales de la ZMVM - Residuos

La Ciudad de México produce 12,500 toneladas de residuos sólidos (60% inorgánicos) diariamente o el equivalente al 13% de ese tipo de residuos a nivel nacional (SMA-GDF, 2008; BM, 2008), siendo la generación media de basura 511 kg/hab/año.

Se suman 7 mil toneladas diarias de residuos de la construcción de las cuales, mil 400 toneladas no tienen control alguno.

El crecimiento de la ciudad abona 130 toneladas diarias adicionales. El único destino de este flujo material urbano es el relleno sanitario “Bordo Poniente” cuya vida útil ya ha sido sobrepasada.

Del total de basura de la ciudad se recicla, en el mejor de los casos, entre el 5 y 10% (SMA-GDF, 2009).

La producción de composta se hace en 6 plantas (4 reciben exclusivamente residuos de poda y 1 procesa el 90% del total de residuos procesados por la ciudad).

La capacidad total de las plantas es de 80 mil toneladas año o el equivalente a cerca del 4% del total de residuos orgánicos generados por la ciudad al año. La composta una vez producida debe ser recogida en la planta por los potenciales usuarios.

www.revistahabitatsustentable.cl

Alternativas propuestas

• Uso más eficiente de la energía.

• Implementación de alternativas al transporte privado

• Implementación creciente de energías alternativas

• Creación de más espacios verdes y cuidado del suelo de conservación urbano

• Uso racional del agua

• Producción de alimentos en espacios urbanos, rurales y de transición.

• Reducción de residuos y mejora de su manejo y tratamiento.

• Educación, comunicación y concientización social.