Nelson Hernández: La Emisión Neta Cero y La Identidad de Kaya

No es un secreto, para nadie, la interrelación que tiene la energía con el resto de las actividades que realiza el ser humano. Los saltos quánticos del desarrollo de la humanidad están relacionados directamente con el dominio de una fuente energética o con el avance tecnológico de estas. Sin embargo, el uso masivo de la fuente energética, en el siglo XX, como son los combustibles fósiles (carbón, petróleo, y gas natural) ha originado una problemática global, que raya con la supervivencia de la especie humana, como es el cambio climático, consecuencia de la emisión de gases de efecto invernadero.

Lógicamente, las principales fuerzas impulsoras de las emisiones pasadas y futuras de gases de efecto invernadero antropogènico, incluye: la demografía, la economía, los recursos, la tecnología y las políticas públicas (no climáticas). Las interacciones de estas fuerzas son muy complejas. En la conferencia “’Global Environment, Energy, and Economic Development”,  desarrollada en Tokyo, 25-27 de octubre de 1993, el profesor Yoichi Kaya 1/ presentó un documento donde se habla por primera vez sobre una expresión matemática que correlaciona estas fuerzas, la cual fue ampliada en su libro “Environment, Energy, and Economy: Strategies for Sustainability”, 1997, conjuntamente con el profesor Keiichi Yokobori. 

Esa expresión matemática es la que hoy se conoce como la Identidad Kaya. Es una ecuación sencilla pero a la vez compleja por lo que ella encierra. Su escritura más popular es:

CO2 = P * (PIB / P) * (E / PIB) * (CO2 / E)

Donde:

  • CO2: cantidades de CO2 que son emitidas a la atmósfera en un lugar determinado.

  • P: número total de habitantes relativos a la zona donde se va a realizar el estudio de emisiones a la atmósfera.

  • (PIB/P): se refiere al nivel de actividad económica medido por PIB per cápita, es decir el producto interior bruto en relación con cada persona residente en la zona, empresa o pais a estudiar.

  • (E/PIB) Intensidad Energética: se define como el cociente entre la energía demandada (consumida) y el PIB de la zona, empresa  o país bajo análisis. (CO2/E) Intensidad de CO2: También llamado “intensidad de carbonización” es el cociente entre, la sumatoria del volumen de CO2 que emite cada fuente de energía consumida y/o producida, dividido por la energía total consumida.  

 

En conclusión las emisiones de CO2 resultan ser el producto de la población por la renta per cápita por la intensidad energética del PIB y por las emisiones de CO2 por unidad de energía utilizada. Un  simple ejercicio de eliminación de variables en la  ecuación anterior,  vemos  que se reduce a CO2 = CO2.

Ya se ha mencionado que la sencillez de la expresión matemática de la Identidad Kaya, no refleja su complejidad. Guardando las distancias, es algo similar a la expresión base de la Teoría de la Relatividad (E = m * C2), sencilla pero de máxima complejidad. Así tenemos que en la Identidad de Kaya se infiere que:

– La población es importante ya que, en ausencia de cualquier otra cosa, más gente significa más consumo de energía. 

– La producción económica medida por el PIB per cápita juega un papel destacado, ya que una economía más grande significa un mayor uso de energía. 

– La intensidad energética es donde la tecnología entra en juego. A medida que desarrollamos nuevas tecnologías de energía o mejore la eficiencia de la tecnología energética existente, se espera que se usara menos energía para incrementar el PIB,  es decir, que debería reflejarse en una disminución en la  intensidad energética. 

– Por último, pero no menos importante, es la eficiencia de carbono. A medida que se desarrollen y se recurra cada vez más a las a fuentes de energía renovables y alternativas se mejora esta eficiencia. En otras palabras, menos emisión de CO2 por unidad de producción o consumo de energía.

Por otro lado, la Identidad Kaya, usada en diferentes modelos matemáticos para la predicción del aumento de la temperatura global de la tierra como consecuencia del fenómeno de efecto invernadero, tiene cuestionamiento por que existen países o regiones geográficas donde su aplicación no arroja resultados acordes con la realidad. Sin embargo, a nivel global su funcionamiento es más real, quizás por aquello de la compensación de las desigualdades entre países y regiones. En países desarrollados la identidad funciona excelente, quizás porque estos tienen políticas públicas solidas, tienden a limitar su crecimiento demográfico, su crecimiento económico es más constante en el tiempo, aplican mayor tecnología y tienen alta diversificación de fuentes energéticas para satisfacer sus requerimientos.

En países donde la economía depende exclusivamente de un comoditty, como es el caso del petróleo, la Identidad Kaya no funciona muy bien en lo concerniente a la Intensidad Energética, ya que esta se ve muy alterada por el precio del bien transable. Lo paradójico de esto es que la Identidad esta construida para determinar la emisión de CO2, y donde menos es certera es en países que son altos productores de hidrocarburos.

Por otra parte, el mundo está inmerso en una cruzada para mitigar el cambio climático, originando acciones para alcanzar una transición energética. Esta tiene como objetivo principal el de sustituir las fuentes energéticas emisoras de Gases de Efecto Invernadero (GEI) por fuente mas amigables al ambiente. En otras palabras, la eliminación de los combustibles fósiles en la matriz energética global.

Para alcanzar la meta climática de temperatura establecida por la ONU, de un aumento de la temperatura promedio de la tierra no mayor a 1.5 °C para finales del presente siglo, la Agencia Internacional de Energía (IEA) ha desarrollado un escenario denominado “Emisión Neta Cero 2050”.

 

 

La gráfica anterior  muestra la evolución de los factores KAYA en el referido escenario, teniendo como base el año 2020, y cuyos valores son los siguientes:

CO2= 32.3 GT; Población = 7.75 Gh; PIB/P = 10.1 k$/h  2/

E/PIB = 0.0065 GJ/$; CO2/E = 0.0583 T/MJ

De la gráfica se infiere que:

  • El PIB per cápita casi se triplica, lo cual indica un avance en la reducción de la pobreza

  • La población crece a un ritmo de 0.7 % interanual, alcanzando los 9.7 millardos de personas en el 2050

  • El factor de intensidad energética (E/PIB), muestra una reducción del 74 % con respecto al 2020,  es decir, menos energía por cada dólar del PIB. Todo debido a los avances tecnológicos que auguran una mayor eficiencia energética.

  • El factor de intensidad de carbono, disminuye a cero que es el objetivo base del escenario de la IEA

 

 

 

La gráfica anterior presenta la historia y prospectiva de los factores KAYA, y se trae a colación debido a lo impactante que ha sido el desarrollo tecnológico en los últimos 55 años, lo cual se puede medir a través del factor intensidad energética (E/PIB), y que se refiere a la cantidad de energía utilizada para producir una unidad monetaria del PIB.

Obsérvese que para 1965, se utilizaba 12 veces más energía para producir esa unidad monetaria, que la que se utilizo en el 2020, y la prospectiva muestra que en el 2050 ese valor es 74 % menor. Todo esto nos indica que la tecnología es antiinflacionaria. Y es la tecnología la que facilitara la transición energética.

No hay vuelta atrás, la salida de los combustibles fósiles de la matriz energética global es cuestión de tiempo. Y mientras más rápido se realice, será mejor para los seres vivos que habitan la Tierra.

Recordemos: 

No hay pasajeros en la nave espacial Tierra. Todos somos tripulantes” (Marshall McLuhan, sociólogo)

 1/ Yoichi Kaya, profesor de la Universidad de Keio de Tokyo y presidente de la Sociedad Japonesa de Recursos y Energía.

2/ GT= Giga toneladas; Gh= Giga habitantes; k$ = Miles de dólares; GJ = Giga joule;  MJ = Mega joule


Nelson Hernández es ingeniero energista @energia21 y Académico de la Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat de Venezuela