Ciencias ambientales

Ciencias ambientales (6)

Hace más de dos milenios, Aristóteles estudió las nubes y escribió un tratado en el que hablaba de la importancia que tienen en el ciclo del agua.

 

Hoy en día, para predecir el tiempo, debemos entender las nubes. Por ello, la Organización Meteorológica Mundial ha publicado el primer atlas digital que combina la tradición del siglo XIX con la tecnología del siglo XXI.

 

En el atlas se pueden ver cientos de imágenes enviadas por meteorólogos, fotógrafos y amantes de las nubes de todo el mundo, y también hay un espacio dedicado a otros otros fenómenos como el arcoiris, los relámpagos y los truenos, los remolinos de nieve o el granizo.

 

Los expertos aseguran que a lo largo de los siglos pocos fenómenos naturales han inspirado tanto el pensamiento científico y la reflexión artística como las nubes.

El sistema internacional actual de clasificación de nubes se remonta a 1803, cuando el meteorólogo aficionado Luc Howard escribió el libro The Modifications of Clouds. Existen diez géneros de nubes, que describen en qué parte del cielo se forman y su apariencia aproximada.

Las nubes altas suelen formarse por encima de los 5 000 metros; las nubes medias se suelen formar entre los 2.000 y los 7.000 metros; y las nubes bajas suelen formarse a una altura máxima de 2.000 metros.

atlas de nubes

La mayoría de los nombres de nubes contienen prefijos y sufijos latinos que, al combinarse, dan una indicación del tipo de nube.

  • Alto: nivel medio (aunque altus significa alto en latín)

  • Cirrus/cirro: plumoso, fleco

  • Cumulus/cúmulo: montón, colmo

  • Nimbus/nimbo: portador de lluvia

  • Stratus/strato: alargado, allanado y nivelado

Cada uno de los géneros de nubes se dividen en especies, que describen la forma y la estructura interna, y en variedades, que describen la transparencia y la distribución de las nubes. En total hay unas 100 combinaciones.

El Atlas Internacional de Nubes es una buena herramienta para los profesionales que trabajan en servicios meteorológicos y en sectores como la aviación y el transporte marítimo, así como todas aquellas personas que no tengan miedo a aprender.

 

Texto tomado de Señorita Ciencia, consultas en: www.srtaciencia.com

Escondida en la inmensidad de los océanos se encuentra una enorme cantidad de carbono orgánico disuelto (DOC por sus siglas en inglés). El carbono es uno de los elementos principales que forman los seres vivos. Un 18% de nuestro cuerpo es carbono. Si cogiéramos todos los organismos marinos del planeta (desde bacterias hasta ballenas) y midiéramos la cantidad de carbono total que suman, esta sería más de 200 veces inferior a la que se encuentra como carbono orgánico disuelto en los océanos.
Transformación del carbono orgánico disuelto. Autora: Cristina Romera Castillo
Transformación del carbono orgánico disuelto. Autora: Cristina Romera Castillo

 

Este DOC forma parte de un sinfín de compuestos orgánicos de todo tipo (proteínas, carbohidratos, sustancias húmicas,..etc) algunos de los cuales tienen más de 12.000 años y viajan disueltos en las masas de agua que recorren los océanos. Este material orgánico proviene en su mayor parte de la actividad de los organismos marinos, sobre todo de los más pequeños.

Cuando el dióxido de carbono (CO2) es absorbido por los océanos, las algas microscópicas (fitoplancton) lo consumen para hacer la fotosíntesis como hacen las plantas terrestres. El carbono de ese CO2 pasará a formar parte de compuestos orgánicos. Una fracción de estos será usada para construir la estructura de la célula fitoplanctónica y otra parte será liberada al medio marino como desecho o por ruptura de la célula de fitoplancton cuando ésta muere. Ese material orgánico liberado al medio marino es de suma importancia ya que es el “alimento” de las bacterias marinas y por tanto la base de la cadena trófica. El carbono consumido por las bacterias pasará a sus depredadores hasta llegar a lo más alto de la cadena. Pero la mayor parte de este carbono, se transformará de nuevo a CO2 en el proceso de respiración y podrá volver a la atmósfera. Así que, las bacterias consumen el DOC producido por el fitoplancton. Pero ¿todo? ¡No! una pequeña parte se resiste aún a su depredador. Esa parte que resiste, junto con otra que parece ser transformada por las bacterias en DOC resistente, se ha ido acumulando durante miles de años en la inmensidad de nuestros océanos hasta llegar a los ¡662 x 1015 g de carbono! Una cantidad similar a la de todo el carbono del CO2 atmosférico (820 x 1015 g). Pero, ¿por qué se acumula? ¿Por qué no se consume?

Esa es la pregunta del millón que decenas de científicos de todo el mundo están tratando de resolver. Algunos dicen que son compuestos que a las bacterias no les sirven o no pueden degradar y quedan ahí como un residuo. Recientemente, un estudio liderado por científicos españoles durante la Expedición Malaspina, ha propuesto que el carbono resistente no se consume porque forma parte de miles de compuestos muy distintos y cada uno está en muy baja concentración. Aunque estos fueran del gusto de las bacterias y pudieran degradarlos, la cantidad de cada uno de esos compuestos por litro de agua de mar es muy baja. Así que hay pocas probabilidades de encuentro con las bacterias y estás no los consumen simplemente porque no los tienen a mano.

Pero, ¿qué nos importa este DOC y si las bacterias lo degradan o no? Pues porque todo ese carbono orgánico que las bacterias no degraden quedará “atrapado” en el océano y no pasará a formar parte de moléculas de CO2, que es un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento de la Tierra. De esta forma, parte del carbono que inicialmente era CO2 que consumió el fitoplancton, acabará “secuestrado” en forma de DOC en el océano profundo durante milenios. Un carbono que no vuelve a la atmósfera y por lo tanto no contribuye al calentamiento global. Además, el carbono del DOC y el del CO2 atmosférico están conectados y los cambios en la reserva de uno afectan a la reserva del otro y por tanto en el clima. Por ejemplo, se cree que una transformación masiva del DOC oceánico a CO2 por oxidación pudo evitar el congelamiento de nuestro planeta en el Neoproterozoico.

Necesitamos conocer bien cómo funciona el carbono que compone la materia orgánica disuelta en el océano, qué procesos lo producen y cuales lo eliminan, para saber si sería posible una solución al exceso de CO2 en la atmósfera a través de su “secuestro” en forma de DOC. También nos ayudaría a predecir qué consecuencias tendría para el clima un aumento o disminución de carbono en dicha reserva.

Cristina Romera Castillo. “Soy oceanógrafa y actualmente trabajo como investigadora postdoctoral en el Instituto de Ciencias del Mar-CSIC, de Barcelona. Me licencié en química y tras terminar la tesis doctoral en el Instituto de Ciencias del Mar, estuve 5 años de postdoc en distintas universidades de EEUU y Austria. Mi área de estudio es la oceanografía química, en particular, la materia orgánica disuelta en el océano y su interacción con los microorganismos. Para ello, participo en campañas oceanográficas y experimentos en los que colaboro con investigadores de muchas partes del mundo. Esto me ha llevado a ver que se hace mucha investigación fascinante que la gente nunca llega a conocer. Me gustaría contribuir a cambiar eso”. Podéis conocer más a Cristina y su trabajo visitando su página web.

Referencias científicas y más información:

Arrieta, J. M. et al. (2015) Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean. Science, doi:10.1126/science.1258955.

Hansell DA and Carlson CA (2015). Biogeochemistry of Marine Dissolved Organic Matter, (Academic, Oxford).

Peltier, W. R., Liu, Y. & Crowley, J. W. Snowball Earth prevention by dissolved organic carbon remineralization. Nature 450, 813-819 (2007).

Texto tom,ado de "NAUKAS" consultas en: http://naukas.com

 El nopal es una planta nativa del continente americano, desde el norte de Estados Unidos hasta la Patagonia, donde crecen de forma silvestre. Está presente de forma común en los desiertos mexicanos de Los Altos de Jalisco y en los límites con Zacatecas y San Luis Potosí. Ahora, una investigadora de la Universidad del Valle de Atemajac (Univa) en Guadalajara (México), trabaja en el desarrollo de un bioplástico creado a partir de esta planta, que sea respetuoso con el medioambiente, informa Conacyt.
 
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Aunque muchas de sus especies son comestibles, la química y experta en procesos biotecnológicos, Sandra Pascoe, ha buscado una no apta para el consumo humano, Opuntia megacantha, para sustituir en la medida de lo posible los plásticos derivados del petróleo, que tardan muchos años en degradarse. Este bioplástico desaparece a la intemperie en tres meses, y en dos semanas si está en contacto con agua.

Además de lo arraigado que está el nopal en la cultura mexicana, se eligió esta planta por su gran capacidad de reproducción. Para generar el plástico se utiliza la sustancia viscosa, el mucílago, que segrega la planta y se obtiene con un extractor de jugo, de donde se toma el líquido más espeso; luego se le agregan sustancias como glicerina, proteínas naturales y, en algunos casos, se usan colorantes de origen natural para mejorar la estética del producto.

Por ahora, se usará para fines sencillos como el envoltorio de productos, ya que el desarrollo de prototipos con más resistencia y volumen aún se encuentra en proceso. La investigadora incide en que este material no es tóxico para animales, en caso de que el producto llegue a los mares. La contaminación por plásticos es un problema que está lamentablemente a la oren del día. Las micropartículas de plástico tradcionales pueden transmitirse de los peces, hacia arriba por la cadena alimenticia, hasta los depredadores superiores, informa Environmental Pollution. Un grupo de biólogos de Reino Unido llevó a cabo un experimento en el que participaron 31 focas grises, y encontraron micropartículas de plástico en las heces de la mitad de ellas.

Fuente:

nmas1.org

Texto tomado de "Investigaciòn y Desarrollo (ID)" consultas en: http://invdes.com.mx

Aunque se les ha considerado una alternativa para enfrentar el cambio climático, pueden ocasionar problemas más graves que los derivados de usar combustibles fósiles.

Los biocombustibles aparecen con frecuencia en las noticias y en los discursos y planes de gobiernos de todo el mundo. ¿A qué se debe tanta popularidad? En numerosos foros, así como en los documentos de política energética de muchos países, se considera a los biocombustibles como una alternativa “verde” a los combustibles fósiles (como el petróleo y el carbón mineral) que contribuirá a disminuir la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera y con ello a frenar el calentamiento global. Pero, ¿realmente es así?

Los biocombustibles se elaboran con materiales producidos por los seres vivos; son alcoholes, éteres, ésteres y otros compuestos químicos generados a partir de los tejidos de plantas y animales, los residuos de la agricultura y de la actividad forestal, y algunos desechos industriales, por ejemplo los de la industria de la alimentación.

Todos los países tienen la capacidad de producir biomasa vegetal o animal y, por lo tanto, biocombustibles. Éstos pueden brindar cierta independencia en la producción de energía, lo que no ocurre con el petróleo, que no se encuentra en todos los países. Los biocombustibles son, además, una fuente de energía renovable, ya que proviene esencialmente de la fotosíntesis, proceso por el cual las plantas reducen y fijan el CO2, transformándolo en carbohidratos, como azúcares y almidones.

Los dos biocombustibles más usados en el mundo son el etanol y el biodiesel. Se utilizan principalmente en los motores de vehículos como automóviles y camiones. El etanol (que es un alcohol) generalmente se produce utilizando como materia prima la caña de azúcar, los cereales y el betabel (también llamado remolacha de azúcar). El biodiesel, que puede usarse en lugar del diesel convencional, se produce a partir de aceites vegetales o animales. Las especies más usadas para obtener biodiesel son la palma aceitera y la soya. El etanol representa cerca del 90% de la producción total de biocombustibles y el biodiesel el resto.

En principio, cambiar las fuentes de energía actuales por otras renovables traería numerosos beneficios económicos y sociales. La escasez y el aumento de los precios de los combustibles fósiles, el reto del cambio climático y las oportunidades de desarrollo para el Tercer Mundo —por los ingresos económicos derivados de cultivar materias primas y producir biocombustibles— son factores que han contribuido a que se considere a éstos como una opción viable. La producción a gran escala de biocombustibles ofrece seguridad energética, especialmente para los países que carecen de petróleo. Pero incluso algunos países que cuentan con yacimientos petroleros, pero además tienen amplias superficies cultivables, como Brasil, también producen biocombustibles.

Biodisel

El biodiesel se produce a partir de aceites orgánicos, al convertir los triglicéridos (moléculas de grasa) de estos aceites en compuestos denominados ésteres. En este proceso químico, que se conoce como transesterificación, las tres cadenas ésteres de cada molécula de triglicérido reaccionan con un alcohol (metanol), y los productos finales son glicerina y un metiléster de ácido graso, que es el combustible. Las moléculas de oxígeno que retiene el biodiesel le otorgan propiedades favorables para la combustión. Estas cadenas no contienen azufre, que es considerado un contaminante ambiental potente. Por otro lado, la glicerina, luego de su purificación, puede ser utilizada como insumo para las industrias farmacéutica y cosmética. Este proceso requiere de altas temperaturas y un catalizador para que se complete la reacción.

¿Un mejor ambiente?

Uno de los argumentos que se ofrecen para promover los biocombustibles es que su impacto ambiental sería menor que el de los combustibles fósiles. En un estudio realizado por Jorn Scharlemann y William Laurence, del Instituto Smithsoniano de Investigaciones Tropicales, se midió la influencia de los biocombustibles en las emisiones de CO2. Los autores del estudio concluyen que 80% de los biocombustibles reducen las emisiones de CO2 en un 30%. El etanol reduciría las emisiones en 13% y el biodiesel en 79%, comparados con el diesel petrolero. Además, según este estudio, se producen menos partículas suspendidas y hollín, que son nocivos para el sistema respiratorio. Scharlemann y Laurence señalan también que la relación entre la energía invertida y la obtenida (balance energético) del biodiesel es positiva; por cada unidad de energía fósil invertida en producirlo el biodiesel da 3.2 unidades de energía. En el etanol obtenido a partir de la fermentación del azúcar, el rendimiento energético es de 1.98 unidades; es decir, se obtiene casi el doble de la energía invertida.

Sin embargo, otros autores no dan cuentas tan alegres; ellos afirman que los cultivos de los que se extraen biocombustibles presentan balances energéticos negativos: para producirlos se necesita invertir más energía de la que se obtiene. Por ejemplo, se ha calculado que, en el caso del etanol de maíz, por cada unidad de energía fósil gastada en su producción se recuperan 0.78 unidades; y que en el peor de los casos (el del biodiesel producido a partir de la soya) se recuperan 0.53 unidades, ¡la mitad de lo invertido!

Y si se contabiliza la deforestación, el costo ambiental total de los biocombustibles puede resultar mayor que el de usar combustibles fósiles. Producir biocombustibles requiere superficies muy extensas para cultivar maíz, caña de azúcar, soya o palma de aceite. Convertir ecosistemas en superficies de cultivo contribuiría a aumentar el calentamiento global. Los bosques y muchos otros ecosistemas naturales se consideran “sumideros de carbono” porque los tejidos vegetales fijan el dióxido de carbono por medio de la fotosíntesis. Con la deforestación, estos sumideros o depósitos se perderían y se afectaría la biodiversidad. Hasta la fecha se observa que los cultivos de palma aceitera y soya que se emplean para producir biodiesel ya han hecho desaparecer selvas tropicales, pantanos y pastizales en Indonesia, así como importantes extensiones de la selva amazónica, ecosistemas que almacenan una gran cantidad de carbono. Al convertirlos en tierras de cultivo se libera a la atmósfera casi 420 veces más CO2 del que se ahorró al usar los biocombustibles.

Estos cálculos permiten concluir que los balances energéticos del biodiesel y del bioetanol dependen en gran medida de la materia prima que se elija, la eficiencia tecnológica, el proceso utilizado y el lugar donde se producen los cultivos; es decir, si se usan campos ya abiertos al cultivo o se eliminan ecosistemas naturales para establecerlos. En nuestro país se ha comenzado a fomentar el cultivo de la palma aceitera, el pino piñonero y diversas especies del género Jatropha como materias primas de biocombustibles, aunque todavía se debate la conveniencia de producir biocombustibles. Rafael Elvira Quesada, secretario del Medio Ambiente y Recursos Naturales, ha opinado que el etanol producido a partir del maíz no es una buena opción para México.

Incluso si se toman en cuenta sólo los combustibles fósiles empleados durante el proceso de cultivo, el balance de CO2 es negativo, ya que se genera más dióxido de carbono del que absorben las plantas durante su crecimiento. Además, en las fábricas de destilación y fermentación de etanol se utilizan combustibles fósiles, y también para cosechar y transportar las cosechas hasta la planta industrial. En 2006 Tad Patzek, de la Universidad de California en Berkeley, calculó las emisiones de otros gases de efecto invernadero (como óxidos de nitrógeno, metano, etc.) que se generan durante el proceso de cultivo y fabricación de biocombustibles, y lo que éstas equivalen en toneladas de CO2. El resultado fue que, por cada hectárea de maíz dedicada a la producción industrial de etanol en Estados Unidos, se liberan a la atmósfera tres toneladas de CO2, lo que no puede considerarse una ventaja ambiental desde ningún punto de vista.

Por si fuera poco, la combustión del etanol produce como desecho formaldehído y acetaldehído, sustancias cancerígenas. También se cree que su uso podría elevar las emisiones de óxido nítrico y otros compuestos orgánicos gaseosos precursores del ozono.

Bioetanol

El bioetanol se produce (al igual que la cerveza) a partir de la fermentación por levaduras de los azúcares que se encuentran en los tejidos vegetales. Se obtiene de plantas con un alto contenido de azúcares o celulosa, separando posteriormente, por destilación, los diferentes componentes líquidos de una mezcla de etanol y agua. El bioetanol puede mezclarse con la gasolina.

La crisis alimentaria

Desde hace algunos años el mundo atraviesa una crisis alimentaria por el aumento de precios de alimentos básicos como el maíz, el arroz y el trigo. Entre las causas de esta crisis se encuentra la demanda de tierras y productos para la producción de biocombustibles. Según la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la oferta alimentaria de granos se ha reducido y los precios de los alimentos han aumentado debido en parte a que países como Brasil y Estados Unidos usan grandes extensiones para cultivar la materia prima de los biocombustibles en lugar de alimentos. Este fenómeno afecta a los grupos humanos más vulnerables del planeta.

Según predicciones de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), si se utilizara etanol para producir el 10% de los combustibles empleados en el transporte en Estados Unidos, se requeriría que el 30% de la superficie agrícola de ese país se dedicara al cultivo de materias primas; un porcentaje que en el caso de la Unión Europea ascendería al 72% de la superficie arable; a nivel mundial esta cifra sería del 9%. Es probable que los países desarrollados promuevan cultivos para biocombustibles fuera de sus territorios para después comprarlos, y no enfrentar así las consecuencias ambientales ni sociales de su producción.

Finalmente, debe hacerse notar que el uso de biocombustibles está asociado con los intereses de grandes empresas que tienen una enorme oportunidad de crecer y enriquecerse con su producción y comercialización. La organización Grain —un organismo no gubernamental que promueve el uso sustentable de la diversidad agrícola—, sostiene que estas empresas pretenden “reemplazar millones de hectáreas de sistemas agrícolas locales y a las comunidades rurales que trabajan en ellos, erradicando los sistemas indígenas de cultivo y pastoreo para sustituirlos con grandes plantaciones de monocultivo e ingeniería genética, en las que las empresas multinacionales tengan el control”.

La alternativa parece ser entonces no producir biocombustibles a partir de alimentos, sino con desechos de industrias como la forestal, la agrícola y la papelera. Estos biocombustibles, que se hacen con celulosa, madera de desecho o algas cultivadas, llamados de segunda generación, pueden ser una mejor opción porque no requieren grandes superficies de cultivo. Su uso permitiría además manejar los desechos de manera adecuada y no competir con la industria alimentaria. En México ya se desarrollan proyectos para producir biocombustibles a partir de desechos orgánicos, como cáscaras de frutas o aceite quemado.

También existen los biocombustibles de tercera y cuarta generaciones, que buscan aumentar la cantidad o calidad de la materia prima usando organismos genéticamente modificados (transgénicos).

Por ejemplo, la compañía estadounidense ArborGen desarrolla árboles con menor cantidad de lignina (compuesto resistente, que da el carácter leñoso) y mayor cantidad de celulosa, lo cual reduce los costos de pretratamiento y aumenta la producción de biocombustibles. Otras modificaciones genéticas buscan aumentar la capacidad de las plantas de captar CO2. Aunque estas nuevas generaciones de biocombustibles podrían tener mejores rendimientos energéticos comparados con los de primera y segunda generaciones, los organismos genéticamente modificados conllevan amenazas ambientales que aún no han sido debidamente valoradas, además de que persiste el problema de utilizar tierras de cultivo de alimentos para sembrar la materia prima.

Adiós al petróleo

Actualmente, el 84% del consumo total mundial de energía primaria proviene de los combustibles fósiles, como el petróleo y el carbón mineral. El impacto ambiental causado por este uso, tan intensivo y prolongado, junto con la caída en las reservas de hidrocarburos, ha impulsado la búsqueda de tecnologías más eficientes, más limpias y que no dependan del petróleo.

Las reservas probadas de petróleo en el mundo se reducen. Además la extracción se complica en zonas productoras importantes por conflictos políticos. Aunque a mediados de los años 60 se alcanzó un récord en el número de ya- cimientos petroleros descubiertos, poco después se produjo una caída que se ha acentuado con el tiempo. En el año 2000 se descubrieron pocos yacimientos y las estimaciones pronostican aún menos en el futuro próximo. Al mismo tiempo, la demanda crece. Para el periodo 2002- 2025 se ha calculado un incremento en esa demanda de 57% entre 2002 y 2025. Estas circunstancias han fomentado las investigaciones encaminadas a aprovechar otras fuentes de energía.

Las alternativas

Usar formas alternativas de producción de energía puede ser una opción más limpia y eficiente (véase “Un rayo de Sol, un soplo de viento”, ¿Cómo ves?, No.121). Una de estas fuentes es el viento. La energía eólica es renovable, gratuita y limpia. Tiene algunos inconvenientes, por ejemplo, que los molinos de viento alteran el paisaje con su tamaño y su número, pues tienen que ser cuantiosos para producir suficiente energía y pueden afectar a las poblaciones de aves migratorias. Sin embargo, los beneficios tecnológicos, sociales, y económicos asociados con su uso, además de la reducción de las emisiones de carbono, hacen de la energía eólica una buena opción para sustituir a los combustibles fósiles.

Otra fuente de energía alternativa es la solar. Hay diversas tecnologías que permiten aprovecharla, en especial las celdas de semiconductores que se activan con la radiación solar (celdas fotoeléctricas) y producen electricidad. Al igual que la energía eólica, la solar es autónoma y descentralizada, pues proviene de una fuente gratuita e inagotable y puede obtenerse en prácticamente cualquier sitio, aunque es más eficiente en zonas calurosas con baja nubosidad, como los desiertos. En conjunto estas energías verdes y los biocombustibles pueden disminuir en gran medida nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

Los biocombustibles podrían ser una buena alternativa si se lograra producirlos sin emplear combustibles fósiles. Hasta ahora, debido a que se producen a partir de cultivos agrícolas, lejos de representar una alternativa sustentable, son una fuente de problemas ambientales, sociales, políticos y económicos más graves que los que resultan de usar combustibles fósiles.

 

Agradecemos a la Dra. Fernanda Figueroa por su apoyo durante el desarrollo de la investigación y por sus valiosas sugerencias que mejoraron el manuscrito original.

Wendy Espinosa de Aquino, Mónica Gabriela Goddard Juárez y Claudia Gutiérrez Arellano son alumnas de la carrera de biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM, y elaboraron este artículo a partir de una investigación realizada para la materia "Recursos naturales", la cual imparte la Dra. Consuelo Bonfil, quien es profesora de tiempo completo en el Departamento de Ecología y Recursos Naturales de la misma facultad. Su principal área de investigación es la restauración ecológica.

El Global E-waste Monitor 2017, reporte elaborado por la Universidad de las Naciones Unidas (UNU), la Unión Internacional de Telecomunicaciones y la Asociación Internacional de Residuos Sólidos, informa que en 2016 se generaron 44.7 millones de toneladas de basura eléctrica y electrónica, 5 % más que dos años atrás. Los expertos prevén un incremento del 17 % para 2021.

Cada año se fabrican millones de aparatos eléctricos y electrónicos: aspiradoras, microondas, cámaras de video, juguetes eléctricos, lavadoras, refrigeradores, televisores, teléfonos móviles, computadoras. El peso anual de esta producción equivale a 4 400 torres Eiffel. Cuando se acaba la vida útil de estos aparatos se convierten en basura.

Hay aparatos especialmente problemáticos. Con una población de más de 7 000 millones de personas, el informe destaca que existen cerca de 7 700 millones de teléfonos móviles activos. Su ciclo de vida promedio en Estados Unidos, China y las principales economías de la Unión Europea es cada vez menor, actualmente entre un año y medio y dos años.

Australia y Nueva Zelanda generaron 17 kg de basura electrónica por persona en 2016, el nivel más alto dentro de las agrupaciones regionales. Los países asiáticos produjeron 4.2 kg de residuos por persona, pero dentro de este grupo los volúmenes varían mucho en sus diferentes subregiones. Por ejemplo China, Hong Kong y Singapur produjeron en promedio 18 kg por persona, mientras que Afganistán y Nepal prácticamente cero. En total esta región es responsable del 40 % de los residuos electrónicos mundiales.

En los países en desarrollo los desechos electrónicos son manejados por el sector informal, a menudo a costa de la salud de los trabajadores, que no suelen tener los equipos ni los cuidados necesarios.

En promedio sólo el 20 % de los desechos electrónicos de 2016 se recogió y recicló, a pesar de contener oro, plata, cobre, platino, paladio y otros materiales recuperables de alto valor. Alrededor del 76 % terminan incinerados, en basureros, reciclados en operaciones informales o almacenados en los hogares, todo con enormes costos para la salud, ya que estos residuos contienen compuestos tóxicos.

Europa fue el segundo mayor generador de desechos electrónicos, con un promedio de 16.6 kg por habitante, pero el continente tiene la tasa de reciclaje más alta del mundo, equivalente al 35 %.

Los autores del informe sugieren intensificar los esfuerzos para mejorar el diseño de equipos eléctricos y electrónicos para facilitar su reutilización y reciclaje, así como el reciclaje de productos viejos, y dar un mejor seguimiento a los desechos electrónicos y el proceso de recuperación de sus componentes.

 

Texto tomado de la sección "Ráfagas" de la revista ¿Cómoves? en su edición No. 231

 

 

Sustituir el proceso lineal de extracción, uso y desecho de recursos por otro que preserve la riqueza material y natural es la apuesta de este innovador modelo económico que ya empieza a dar frutos.

La contaminación se genera por los recursos que no aprovechamos, “permitimos que se dispersen porque hemos sido ignorantes de su valor”, aseguró el arquitecto, inventor y diseñador de origen australiano Richard Buckminster Fuller en una entrevista que concedió a la revista Life en 1971.

Más de cuatro décadas después, numerosas empresas e instituciones en el mundo están llevando a la práctica estas ideas mediante un modelo que busca minimizar los desechos y cerrar los ciclos productivos para establecer sinergias entre ellos. Por ejemplo, en el Reino Unido, la compañía Rolls Royce, que al año procesa 20 000 toneladas de aleaciones con metales raros como renio, hafnio y níquel (veáse ¿Cómo ves? No. 159), ha implementado un programa de reciclaje en 100 de sus plantas manufactureras. Con esto ha disminuido su consumo de energía en más de 300 000 megawatts hora anualmente y también ha dejado de emitir 80 000 toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera.

Otra empresa británica, BAM Construct, fabrica edificios a la medida de los usos requeridos por sus clientes con materias primas que pueden reusarse, remanufacturarse o intercambiarse para así preservar su valor y reducir costos energéticos.

En Vancouver, Canadá, Enterra Feed Corporation decidió usar moscas (Hermetia illucens) para transformar residuos biológicos de fruta, verduras, pan o granos en una fuente renovable de fertilizantes y nutrientes para el ganado. En las instalaciones de la empresa, un ejército de seis millones de estos insectos provee los huevos que, al continuar su desarrollo en estado larvario en condiciones controladas, pueden devorar hasta 100 toneladas de desechos al día.

Por su parte la empresa Aerofarms en Nueva Jersey cultiva cada año cuatro millones de toneldas de hojas para hacer jardines verticales intramuros. Esta tendencia que promete revolucionar nuestros patrones de producción y consumo, está ganando terreno.

EL LEGADO DE RICHARD FULLER

Richard Buckminster Fuller, inventor de la cúpula geodésica, es también uno de los primeros impulsores de estrategias de remediación ambiental que hoy retoma la economía circular. En 2012 estableció la Alianza Global sobre Salud y Contaminación para afrontar los crecientes problemas de la contaminación en países en vías de desarrollo. Su labor como promotor de alternativas sustentables es quizá tan conocida como los famosos fulerenos (veáse ¿Cómo ves? No. 15), átomos de carbón en forma de balón de futbol cuyo descubrimiento les valió el Premio Nobel de Química 1996 a los investigadores Harold Kroto, Robert Curl y Richard Smalley, que los nombraron así en honor de Richard Fuller.

Consumo insostenible

Dentro de las modernas economías capitalistas, cualquier escaparate físico o virtual exhibe las trazas indelebles de la sociedad de consumo, guiada por una línea continua que va de la extracción de materias primas a su transformación y desecho.

Teléfonos celulares, tabletas, reproductores y otros artefactos que en pocos meses se vuelven obsoletos; autos “último modelo” que se deprecian velozmente; ropa de temporada que debe renovarse periódicamente; enseres domésticos que se descomponen con facilidad; envoltorios, empaques y platos de unicel que se acumulan en el basurero tras ser usados sólo una vez...

Este crecimiento en el volumen y variedad de artículos en los mercados — catapultado por la llamada “tercera revolución industrial”, basada en la robótica y las tecnologías de cómputo e información— tiene desde luego, aspectos benéficos, pues estimula el crecimiento de la economía y genera empleos. Sin embargo, el esquema lineal en que está basado —el cual lleva más de dos siglos operando— acelera el deterioro del medio ambiente y genera residuos que en su mayoría no son reciclados. Esta situación será insostenible en el largo plazo, dado que los recursos naturales no son infinitos y la población mundial continúa creciendo. El Foro Económico Mundial estima que hacia el año 2030 se sumarán al mercado global 3 000 millones de consumidores de clase media que incrementarán la demanda de bienes y servicios.

Ante ello, organizaciones en todo el mundo bajo el liderazgo de países como Reino Unido, Alemania, Suecia y Finlandia están explorando las posibilidades de un innovador paradigma económico que, inspirado en los ciclos vitales de la naturaleza, busca optimizar el proceso productivo y minimizar los desechos: se trata de la llamada economía verde o circular.

Montañas de plástico

Algunos de los aspectos más desventajosos del modelo lineal pueden apreciarse en la producción de plásticos. A diferencia de otros materiales de alta demanda como el cemento o el acero, que tienen una larga vida útil en la industria de la construcción, aquellos se desechan con rapidez.

Desde la década de los años 50 se han producido en el mundo más de 8 000 millones de toneladas de estos materiales sintéticos, un volumen con el que podría cubrirse la superficie de Argentina, de acuerdo con una investigación de Roland Geyer, de la Universidad de California en Santa Barbara (UCSB). Tras analizar datos de fuentes industriales, Geyer y su equipo encontraron que la producción global de resinas y fibras pasó de dos a 400 millones de toneladas de 1950 a 2015, lo que supera el monto de cualquier otro material hecho por el hombre.

Asimismo, descubrieron que hasta 2015 los humanos habíamos generado unos 6 300 millones de toneladas de desechos plásticos. De ese total, sólo 9 % fue reciclado, 12 % incinerado y el restante acumulado en los tiraderos o en el medio ambiente.

Los científicos de la UCSB advirtieron que si continúa esta tendencia, hacia el 2050 se habrán acumulado unos 12 000 millones de toneladas de desechos plásticos. Algo similar sucede con la industria electrónica: producimos unos 40 millones de toneladas de este tipo de basura cada año: el equivalente a tirar 800 laptops cada segundo.

Pero hay alternativas: si la industria diseñara teléfonos celulares con componentes fácilmente reciclables, el costo de manufactura de estos aparatos —que en promedio renovamos cada 18 meses— se reduciría a la mitad, según estimaciones del Foro Económico Mundial. Es claro que necesitamos un cambio de modelo en los procesos productivos. ¿Será posible? Esa es la apuesta de la economía circular.

Cambio de modelo

La fundación Ellen MacArthur, que agrupa a 100 compañías pioneras en la aplicación de la economía circular, la define como un sistema regenerativo y restaurador que busca mantener en su nivel más alto de valor los productos, componentes y materiales, mediante el aprovechamiento eficaz de los recursos y la preservación del capital natural.

Como su nombre lo indica, con este modelo se pretende cambiar la linealidad por la circularidad en los procesos productivos, para cerrar los ciclos y procurar la reutilización, recuperación y reciclaje de materias primas, con especial énfasis en el uso de fuentes renovables de energía y el alquiler de bienes en vez de su compra, cuando ello sea posible.

“La economía circular no equivale tan sólo a reciclar o reusar, sino que supone un cambio de paradigma que busca innovar los modelos de negocio tradicionales”, explican los profesores Elizabeth Griselda Toriz García y Jesús Diego Pérez Hurtado, del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores Monterrey (ITESM), campus Estado de México. Los académicos del ITESM, quienes desarrollaron un modelo matemático basado en la dinámica de sistemas para instrumentar la economía circular en la producción de lámparas fluorescentes compactas en México, aclaran que se trata de una forma renovada de generar riqueza con beneficios conjuntos: a las personas, las empresas y el medio ambiente. Anaden que “esto implica fabricar nuevos materiales, introducir nuevos procesos de producción y nuevas formas de usar los productos, así como constituir nuevas empresas que resuelvan nuevas necesidades”.

¿Cómo se materializan esos supuestos? Algunos ejemplos son la producción de biomateriales biodegradables que no afecten los ecosistemas o la captura y aprovechamiento —con novedosas tecnologías— de metano y dióxido de carbono, gases residuales cuya acumulación en la atmósfera es la causa del cambio climático que ya estamos viviendo.

David W. Pearce, considerado como el edificador de la economía ambiental, fue quien en un libro de 1990 titulado Economía de los recursos naturales y el ambiente, propuso que en términos ideales los flujos de materias primas deberían contemplar la reutilización y el reciclaje para ahorrar costos e impactos negativos al entorno.

“Entonces era una cuestión más académica; ahora se está abordando más desde el punto de vista de políticas públicas a nivel internacional, sobre todo en países de Europa”, comenta Alonso Aguilar Ibarra, investigador del Instituto de Investigaciones Económicas de la UNAM.

A diferentes escalas

En un reporte titulado Hacia una economía circular: acelerando el escalamiento a través de las cadenas de abasto global, el Foro Económico Mundial advierte que si no replanteamos el modelo lineal de producción, ciertos insumos valiosos para la industria como oro, plata, iridio y tungsteno podrían agotarse en un plazo máximo de 50 años. De continuar por la misma vía, dice el documento, seguirán surgiendo turbulencias en los mercados por la volatilidad y el alza en los precios de materias primas.

A LA VANGUARDIA

Países como Finlandia, Dinamarca, Alemania, Noruega y Suecia son los más adelantados en la puesta en práctica de planteamientos de economía circular. En ellos participan tanto compañías multinacionales como regionales o locales.

Algunas de las compañías más conocidas son las 100 que integran a la Ellen MacArthur Foundation (entre ellas Danone, Apple, Philips, Cisco, HP, E-bay).

Fuera de Europa también existen notables esfuerzos como el del arquitecto estadunidense William Mc- Donough, cuya firma ha colaborado con empresas como Volvo y Nike para implantar modelos de desarrollo sustentable.

En cambio, si se adopta el modelo circular el ahorro en los costos de materiales ascendería a algo así como un billón de dólares. Aunado a ello, se generarían nuevos empleos en la industria del reciclaje. Sólo en la Unión Europea el número de personas actualmente ocupadas en esta actividad ronda las 500 000.

Finlandia, país que organizó el primer Foro Mundial de Economía Circular en 2017 ya trazó una hoja de ruta encaminada hacia tales metas. Ésta incluye entre otras medidas el rediseño de oficinas públicas para hacerlas ecológicas, empleo de biogás como combustible para autos y aprovechamiento del calor de los procesos industriales.

Alonso Aguilar aclara que la aplicación y evaluación de resultados del modelo circular no pueden hacerse en forma genérica, sino tomando en cuenta las diferentes escalas de funcionamiento de las economías: desde la organización de las empresas, pasando por los conglomerados industriales, hasta los niveles nacional, regional y global. “A nivel de empresa es donde ahora está más desarrollada la economía circular, porque la dificultad de aplicarla crece a medida que aumenta la escala organizacional y espacial”, explica el especialista en economía y gestión ambiental.

Algunos ejemplos exitosos incluidos en el reporte de conclusiones del foro en Finlandia son las compañías Stora Enso (dedicada a reciclar fibra de madera con la cual se fabrican desde empaques hasta biocombustibles), así como Neste, que abandonó la refinación de petróleo para enfocarse al biodiesel (hoy es la mayor productora de este combustible en el mundo).

En el siguiente nivel de la escala, Alonso Aguilar cita como ejemplo exitoso el complejo eco-industrial de Kalundborg en Dinamarca, donde se ha desarrollado una cadena productiva en la que compañías de diversos giros (farmacéutico, energético, materiales) comparten no sólo espacios, sino insumos como gas, vapor y agua de enfriamiento para reducir sus costos e impacto ambiental. Es una simbiosis perfecta donde los desechos de unas son aprovechados por otras. Por ejemplo, el gas que genera la refinería Statoil es utilizado por una planta generadora de energía, con lo cual se evita la emisión de 30 000 toneladas de dióxido de carbono anualmente.

La cuadratura del círculo

Sin embargo, otros expertos no comparten el optimismo de los defensores de la economía circular y alegan que las cifras de este modelo “no cuadran”. Es el caso del investigador Willi Haas, del Instituto de Ecología Social de la Universidad Alpen Adria en Austria, quien examinó datos globales (de 2005) sobre el flujo, desecho y reciclaje de materiales.

En el análisis, publicado en el Journal of Industrial Ecology, Haas y sus colaboradores estimaron que a nivel mundial sólo se reciclan 4 000 toneladas de materiales desechados, una cantidad muy baja comparada con las 62 000 toneladas que son procesadas para obtener unas 42 000 toneladas de productos finales.

Una de las principales razones de este “bajo grado de circularidad”, como lo denomina Haas, es que globalmente el 44 % de los materiales se usan como energéticos (caso del petróleo o el gas), es decir, se queman y por tanto no pueden reciclarse.

Otros críticos del modelo señalan que una economía de reuso y reciclaje puede funcionar bien a nivel doméstico, pero a escala mayor y controlada por grandes corporaciones multinacionales podría llevar a éstas a aumentar su poderío.

El presidente del sector verde de la Cámara Nacional de la Industria de Transformación (Canacintra), Javier Calderón Domínguez, reconoce que en el pizarrón el modelo circular suena lógico y atractivo, pero en el ámbito operativo- industrial es un reto aplicarlo, pues los empresarios constantemente preguntan si esto les generará más gastos o los hará perder competitividad.

El también presidente de la rama de recicladores de la Canacintra dice que es necesario actuar en distintos frentes para extender los esquemas de la economía circular, pues en México, por ejemplo, sólo se recicla el 10 % del acero que se produce. Para ello, afirma, deben promoverse cambios no sólo en la infraestructura productiva, sino también en las prácticas sociales y en la normatividad para fomentar el cuidado del medio ambiente.

Los empresarios en México, considera Calderón Domínguez, deben apostarle al desarrollo local de tecnologías para generar energías “limpias” como los paneles solares o las turbinas eólicas, que actualmente se adquieren de otros países.

El Foro Económico Mundial reconoce que los costos del cambio son tan altos que ninguna organización puede cubrirlos; por ello es necesario integrar los esfuerzos de los sectores productivo, gobierno, academia y sociedad.

Elizabeth Toriz y Jesús Diego Pérez comparten esta visión y reconocen que, como la economía circular está en sus primeros años de desarrollo en la práctica, aún no existe un modelo unificado, sino varios que deben seguirse probando y afinando: “se trata de un sistema, de un todo, de modo que si bien algunos esfuerzos independientes han podido prosperar, la plenitud de la economía circular debería alcanzarse cuando todo el sistema de extracción-producción-consumo opere bajo este nuevo paradigma”.

Pero quizá el mayor cambio debe provenir de nuestra actitud individual, pues solemos dar gran valor a la exclusividad de las cosas que no han sido usadas. Como escribe Rob Hood en un artículo publicado en Nature en 2016, tenemos que hacer que los objetos reciclados sean codiciables.

Más información

  • Fundación Ellen MacArthur, “¿Qué es la economía circular?”: www. ellenmacarthurfoundation.org/circulareconomy
  • Elizabeth Griselda Toriz García y Jesús Diego Pérez Hurtado, “Modelo de economía circular para la producción y consumo sostenibles en México”, Revista digital de la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería: www.anfei.org.mx/revista/index.php/ revista/article/view/357

 

Guillermo Cárdenas Guzmán es periodista especializado en temas de ciencia, tecnología y salud. Ha laborado en diversos medios de comunicación electrónicos e impresos, como los diarios Reforma y El Universal. Actualmente es reportero y editor de contenidos de ¿Cómo ves?
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