practicas de sostenibilidad integral ante el cambio climatico itesm

Prácticas de Sostenibilidad Integral e Innovación Aplicada para la Mitigación y

Adaptación al Cambio Climático

Dr. Ramón Alberto Sánchez Piña Harvard University

Agosto 22, 2013


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Información preliminar

n  Dr. Ramón Alberto Sánchez Piña

n  Director Adjunto del Programa en Sustentabilidad y Administración Ambiental de la Universidad de Harvard (más de 300 alumnos de maestría)

n  Profesor titular de las clases: “Negocios sustentables y tecnología”, “Energía y medio ambiente” y “Manufactura sustentable y administración de la cadena de valor” impartidas a alumnos de maestría

n  Para mayor información favor de revisar la siguiente liga de internet http://www.extension.harvard.edu/about-us/faculty-directory/ramon-sanchez


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Información preliminar Harvard fue fundada en 1636 Tiene 21,000 alumnos haciendo carreras profesionales y posgrados

Para mayor información favor de revisar la siguiente liga de internet http://www.extension.harvard.edu/courses/subject/environmental-studies


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Resumen

n  Conceptos básicos de cambio climático

n  Necesidad de disminuir el cambio climático

n  Conceptos de Mitigación y Adaptación

n  Prácticas Integrales de Mitigación y Adaptación al Cambio Climático

n  Areas de Oportunidad en México


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Efecto Invernadero: La radiación solar pasa a través de la atmósfera Parte de esta radiación llega a la superficie del planeta y calienta la tierra, otra parte es reflejada por la tierra, el agua y la atmósfera Sin embargo, existen ciertos gases que capturan y re-emiten la radiación infrarroja a nivel molecular A estos gases se les llama Gases de Efecto Invernadero (GEI) Un exceso de Gases de Efecto Invernadero pueden aumentar la temperatura promedio del planeta tierra

Conceptos Básicos de Cambio Climático

Source: OECD (2010). Reducing Transport GHG Emissions: Trends and Data. 2010 Transport Forum, Leipzig Germany. Available at: http://www.internationaltransportforum.org/Pub/pdf/10GHGTrends.pdf

El uso de combustibles fósiles, el manejo de desperdicios, el cambio de uso de suelos, los procesos industriales y la fabricación y uso de fertilizantes son responsables por el 92% de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), los cuales están aumentando la temperatura media de nuestro planeta

Ramon Sanchez Harvard University

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Data from Climate Monitoring and Diagnostics Lab., NOAA. Data prior to 1974 from C. Keeling, Scripps Inst. Oceanogr.

El ritmo de emisiones GEI se ha incrementado con el tiempo



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n  Las actividades humanas generan emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, nosotros exhalamos CO2 en nuestra respiración, ¿porqué estas emisiones son malas?



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Uno de los problemas principales con el calentamiento global es que afecta el ciclo del agua de forma muy significativa. -Va a llover más en los lugares donde ya llovía -Va a llover menos en los lugares donde había poca lluvia


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n  Estos cambios en la temperatura del planeta ocasionan un desequilibrio en la distribución del agua, lo cual puede incrementar la intensidad de ciertos efectos climáticos

¿Cómo es posible que en un mismo año tuviéramos heladas que destruyeron 1000,000 de hectáreas de cultivos en México y sequías que no permiten un ciclo agrícola adecuado?

Necesidad de Disminuir el Cambio Climático


Slide # 12 Cortesía del Dr. Samuel Myers, Harvard Medical School



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Katrina Agosto del 2005

NCDC NOAA

La severidad de los huracanes se ha incrementado debido al aumento de las temperaturas promedio del agua de mar


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1992 2002 2005



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Desde 1992, el nivel del mar ha aumentado en 48 mm 60% de este aumento se debe a la expansión de los oceános por el incremento de temperatura, y el 40% al derretimiento de los glaciares y el hielo polar Courtesía Steve Nerem Universidad de Colorado



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Predicción mínima

1 metro aumento en el nivel del mar

30,000,000 desplazados

20% de la sup. terrestre desaparece

30% de las cosechas de arroz desaparecen


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Efectos de la Tormenta Sandy en Nueva York


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Contaminación ambiental: Esta aumenta con el calor residual de la atmósfera, el cual incrementa la volatilidad de compuestos orgánicos en combustibles y procesos industriales y por ende, la velocidad de reacción de los contaminantes secundarios como el ozono



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Conceptos de Mitigación y Adaptación al Cambio Climático

n  Mitigación: Se refiere a cualquier actividad, tecnología o práctica que reduce la intensidad del carbón en nuestra sociedad global. Intenta reducir la emisión de Gases de Efecto Invernadero


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n  Adaptación: Se refiere a cualquier actividad, tecnología o práctica que reduce los efectos del cambio climático causado por emisiones GEI. Asume que el cambio climático va a ocurrir en el futuro a mediano o largo plazo.



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Mitigación Adaptation

Energía fotovoltaica Presas de Agua

Combustibles renovables Plantas desalinizadoras

Vehículos híbridos y eléctricos Sistemas de distribución de agua

Sistemas de Conservación y Administración de Energía

Canales de irrigación

Energía Eólica Diques

Energía Nuclear Centros de atención médica

Electricidad de Gas Natural

Secuestro de Carbono en Plantas Termoeléctricas

Reducción de peso en aviones

Reducción de materias primas en las fábricas



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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. El cambio climático ha ocasionado una escasez de agua en el sur de Sonora, el pueblo Yaqui no desea que se envie agua a la Cd. de Hermosillo porque afecta sus actividades agrícolas y ecosistemas locales, por ello han bloqueado una carretera federal de forma parcial (¿por 60 días?)

Prácticas Integrales de Mitigación y Adaptación al Cambio Climático


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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. Adicionalmente consideran que el agua que se transporta a Hermosillo es para beneficiar las actividades agrícolas de esa región, no para consumo humano



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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. Conflicto Social y político. Hermosillo requiere agua para continuar con sus actividades productivas, ahí se concentra la mayor parte de la población del estado


Cortesía: http://www.24-horas.mx


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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. ¿Cómo resolvemos lo aparentemente irresolvible? Respuesta: Con Sostenibilidad, Innovación Tecnológica, Trabajo en Equipo y Ayuda de la Sociedad.

n  OK, es claro que no podemos seguir haciendo lo que haciamos antes porque es insostenible (no vamos a revertir los cambios en el ciclo hídrico y no podemos hacer agricultura convencional)



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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. Primera Solución: Adaptación pura de actividades agrícolas y cuidado del agua (Desalinización de Agua para Hermosillo, consume mucha energía y el proceso es caro)



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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui.


Source: FAO (UN Food and Agriculture Organization)


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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. Tanto para la desalinización de agua de mar como para hacer una administración más efectiva del agua de irrigación existente se requiere de recursos, al final sólo se tendría el mismo nivel de servicio que hace 20 años y el calentamiento global podría incrementar los problemas de agua de la región a largo plazo. ¿Qué les parece si le metemos innovación sostenible a este problema?



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En México no tenemos que esperar 20 años, nuestras reservas de petróleo ya están bajando, lo cual está ocasionando un descenso en la producción nacional (y por ende en el potencial de exportación, el cual proporciona una parte importante del presupuesto del sector público en nuestro país)



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En el 2011, PEMEX tuvo ingresos por 49,322 millones de dólares por concepto de exportación de petróleo.

¿Cómo vamos a sustituir estos ingresos en el futuro? Fuente: Milenio (2012, Abril 16)



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n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui.


-  No tenemos energía barata que nos permita desalinizar sin problemas

-  No tenemos dinero para invertir en este problema porque es posible que disminuyan los ingresos del gobierno

-  No tenemos agua dulce en la región y es posible que esta disminuya

-  Si tenemos agua de mar en abundancia cerca de Pueblo Yaqui y Hermosillo

-  Tenemos muchísima tierra de bajo valor de biodiversidad

-  Tenemos Plantas Termoeléctricas cerca de Pueblo Yaqui y el mar

¿Qué podemos hacer?


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Algas fotosintéticas • Estos microorganismos flotan en el agua y realizan la fotosíntesis • Organismos más eficientes en la conversión de energía solar (3 veces mejor que las plantas terrestres) • Estructura celular simple • No requieren

• Agua dulce • Tierras cultivables

(así que no compiten con la comida)

VS



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Producción Básica de Microalgas

Selección de Especies

Cultivo en laboratorio

Mezclado Inoculación + CO2 y nutrientes

Extracción

Transesterificación

Recobro de glicerina Jabón y cosméticos

Biodiesel

Cosecha



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Grasas

Biodiesel

&

Hidrógeno

Carbohidratos

Etanol

&

Hidrógeno

Proteínas y anti-oxidantes

Suplementos alimenticios y medicinas

Ejemplo: Nannochloropsis Oculata

36% lípidos, 30 % proteínas, 14% carbohidratos, 20% fibra

Distintos productos


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Tasas de producción:



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Requerimientos de tierra y agua: El cultivo de microalgas no requiere de tierra cultivable o de agua dulce, por lo cual se pueden utilizar extensiones áridas cerca del mar, muelles abandonados o instalaciones industriales para esta operación



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Reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero: El cultivo de microalgas reduce la intensidad de carbono de los combustibles (turbosina y diesel) en un 70%



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Una hectárea de microalga previene la emisión de 300 toneladas métricas de CO2 cada año Se requieren 2 gr de CO2 por cada gramo de biomasa de alga producida.

Considerando las microalgas se cosechan diariamente con una tasa de producción de 220 a 300 kg/ha.Día, entonces necesitamos aproximadamente media tonelada métrica de CO2 por hectárea por día, ¿de dónde obtenemos este dióxido de carbono?



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Pues de aquí, las plantas termoeléctricas son una de las fuentes más estables de CO2; así que necesitamos fuentes de dióxido de carbono, una fuente estable de agua de mar y un lugar donde exista muchísima radiación solar (¿Dónde encontramos estos factores en México?



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Primero hicieron un sitio de evaluación e investigación de especies de algas mexicanas, lejos de centros altamente poblados en Camahuiroa, Sonora (a menos de 100 km de Pueblo Yaqui esto fue hace más o menos 5 años)

Historia del cultivo microalgas en Sonora y perspectivas de desarrollo regional


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Después hicieron un campo experimental y laboratorio de investigaciones en tierras cercanas a las plantas termoeléctricas de la región, ahí se refinaron los procesos de producción y cosecha para reducir costos y aumentar la producción



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Este es el tipo de tierras que se utilizarían, las cuales se encuentran de forma abundante en todo el litoral de Sonora, Norte de Sinaloa y ambas Baja Californias. No tienen un gran valor de biodiversidad, pero incluso si lo tuvieran no se requieren más de 15 a 20 mil hectáreas por termoeléctrica. Tenemos millones de hectáreas de este tipo en la región.


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¿Porqué no se hacía antes?: Costos de obtención de CO2 (esto lo acaba de reducir el Gobierno…)

El Gasoducto del Noroeste que va a entrar en operación en el 2017, va a permitir que se eliminen casi completamente los óxidos de azufre y que se reduzcan a la mitad los óxidos de nitrógeno en la generación de electricidad, lo cual podría reducir los costos de obtención de CO2 a menos de la mitad de su costo inicial



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Adicionalmente, el Gasoducto del Noroeste va a permitir la síntesis de fertilizantes en la región, uno de los desechos de este proceso es CO2 puro, el cual puede utilizarse para el cultivo de microalgas. Las granjas de algas también van a permitir el reciclado de nutrientes del agua de drenajes y canales agrícolas, los cuales se pueden reutilizar en la fabricación de fertilizantes



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Otra ventaja, el progreso en las técnicas de producción de microalgas continúa en Mexico, con apoyos de distintos sectores privados y gubernamentales

Éste es un foto bio-reactor, aumenta la producción al doble que con sistemas abiertos de producción de algas



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Las algas heterotróficas no necesitan hacer la fotosíntesis para crecer y pueden usar nutrientes en aguas residuales y/o carbón orgánico (como los de aguas residuales y desechos agrícolas) para incrementar la producción de grasa hasta 35 veces



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Se necesitan aproximadamente 15,000 hectáreas de microalgas para consumir el CO2 de una termoeléctrica promedio en la región. Cada hectárea genera 2 empleos directos permanentes bien pagados y 3 empleos indirectos para los proveedores de suministros y servicios

Éstos son casi 75,000 empleos permanentes en el Sur de Sonora. No estamos contando los empleos en las termoeléctricas cerca de Guaymas y Hermosillo



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Se necesitan aproximadamente 15,000 hectáreas de microalgas para consumir el CO2 de una termoeléctrica promedio en la región. Cada hectárea cuesta entre $50,000 y $70,000 dólares, así que estamos hablando de un contrato de por lo menos 750 millones de dólares (¿Cuántos empleos temporales se irán a generar en la construcción? De nuevo, esto es sólo en el Sur de Sonora, ¿Cuánto será para el resto del Estado de Sonora?)



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Existe una demanda estable para el combustible de microalgas que se produzca en cualquier lugar. La Unión Europea solicita que las empresas que vuelen a esta región reduzcan sus emisiones de Gases de Efecto Invernadero o que paguen una multa. La bio-turbosina reduce las emisiones GEI en 70%; ya se probó que el combustible con 50% de bio-turbosina es seguro, así que muchas empresas probablemente decidirían volar a la región para cumplir con la regulación europea (para más información revisar el programa “Plan de Vuelo” de Aeropuertos y Servicios Auxiliares)



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Existen otros productos que se pueden producir en invierno. Entre ellos los ácidos grasos Omega 3 (que previenen enfermedades cardiovasculares) y el ácido hialurónico, usado en la industria de cosméticos y en el tratamiento de artritis reumatoide. Estos productos se venden entre 20 y 50 veces más caros que los biocombustibles (podrían producirse de noviembre a febrero)



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Una vez extraído el aceite, el residuo de microalgas (65% de la biomasa total producida) se puede utilizar como un aditivo para la alimentación animal, pues tiene un contenido de 70% de proteína. Esta biomasa reusa el CO2, así que reduce el impacto ambiental y emisiones GEI de la producción de carne (de res, de puerco, de aves y especies acuícolas)



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n  Se pueden utilizar los desperdicios agrícolas, de biomasa de algas y la basura municipal para generar la energía para desalinizar agua

Un incinerador de plama destruye la materia hasta dejarla a nivel molecular (5000 C), no requiere agua para producir electricidad y genera calor para ayudar en la desalinizacion. Aquí matamos 3 pájaros de un tiro, aumentamos el suministro de agua dulce, nos deshacemos de la basura municipal y del exceso de desperdicios orgánicos en la región



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n  Suponiendo que no tengan una fuente de basura ó materia orgánica se pueden usar otras tecnologías para desalinizar el agua de la forma más barata posible



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n  OK, resumiendo. Podemos utilizar tecnologías de mitigación y adaptación para resolver problemas relacionados con el calentamiento global.

n  Las soluciones se implementan caso por caso, se requiere conocimiento de las tecnologías verdes y las condiciones locales donde se desea establecer un nucleo de desarrollo sostenible

n  Se requiere de TODOS para evolucionar a una economía verde: Mercadotecnistas, Administradores de Negocios, Ingenieros de todo tipo, Financieros, Sociologos, Diplomáticos, Científicos, etc.



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Futureando: ¿Qué les parecería utilizar las termoeléctricas, la basura y los desechos agrícolas en el sur de Sonora para crear productos de alto valor agregado y empleos en la región? (Se abrirá la carretera?)


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Disculpen que lo mencione, pero el material particulado total (proveniente de la combustión y de los óxidos de azufre) de las termoeléctricas locales es responsable en promedio de 2 a 3 muertes al año por enfermedades cardiovasculares, cáncer de pulmón y afectaciones respiratorias. Así que urge cambiar la legislación para que los humos de las termoeléctricas pasen de “productos derivados” a “desechos” para que su remoción pueda licitarse.

Haciendo un cálculo aproximado, la entrada del gas natural va a salvar entre 6 y 15 vidas por año en todo Sonora (independientemente del cultivo de microalgas).

Areas de Oportunidad en México

n  Se requiere de un mayor conocimiento de las tecnologías sostenibles usadas a nivel mundial



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n  Necesitamos más conocimientos acerca de nuestros impactos ambientales



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n  Necesitamos más conocimientos acerca de nuestros impactos ambientales



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n  Necesitamos un plan de acción claro comprensible por todos para reducir emisiones GEI e identificar oprtunidades de negocios

SEDS: State Energy Data Systems

¡Y la ayuda de todos!

Space Cooling



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n  Necesitamos modificar el Ecosistema de Innovación en México

Concepción de idea

Diseño conceptual del producto o servicio

Diseño conceptual del modelo de negocios

Incubación y desarrollo del negocio

Aceleración, diseño a detalle, construcción de prototipos (¿protección de Propiedad Intelectual?)

Elaboración del plan de negocios detallado (15-30 páginas)

Presentación de prototipos o lanzamiento de App (V. Alfa o Beta)

Solicitud de préstamo bancario a más del 15% anual, otros tipos de préstamos

Conseguir Empresa que “apadrine” el proyecto o hacer empresa para presentar a CONACYT

Entrada a Concurso para recibir fondos del CONACYT-GOB Empresa

funciona o se hunde (búsqueda de un trabajo “verdadero”)

¿Se parece esto a la realidad? (¿Si/No?,¿Más o menos?)


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¿Preguntas?

Dr. Ramón Alberto Sánchez Piña Harvard University [email protected]

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