¿Por qué?
Emisiones naturales y emisiones humanas de CO2: ciclo natural del carbono
Cualquier emanación vertida por la acción del hombre o la naturaleza, entra dentro de esta definición genérica de emisiones. Sin embargo, mientras las emisiones naturales son difíciles de medir con exactitud, las emisiones humanas se pueden contabilizar fácilmente a través de la industria y los datos de la quema de combustibles fósiles. Si clasificamos este concepto de emisión por el impacto negativo en nuestro entorno, tenemos que, salvo eventos naturales como por ejemplo la erupción volcánica de la Palma de 2021, la mano del hombre está detrás de la mayoría de las emisiones actuales. El dióxido de carbono (CO2) es uno de los gases que más contribuye al calentamiento global, por lo que conocer que cantidad de este gas están emitiendo las actividades humanas a la atmósfera de la Tierra es vital para frenar dicho calentamiento.
Las concentraciones atmosféricas de CO2 han variado de manera natural y constante a lo largo de millones de años de historia del planeta, dentro del ciclo natural del Carbono. El CO2 que emite la naturaleza desde los océanos y la vegetación se compensa con las absorciones naturales desde los mismos medios oceánicos y de bosques (los almacenes y sumideros de carbono), desempeñando un papel crucial en la regulación del clima y la conservación de la vida en la tierra. Aunque los océanos y la vegetación son capaces de absorber una parte de las emisiones humanas, los sumideros son incapaces de contrarrestar el ritmo acelerado de las emisiones. La evaluación precisa de las emisiones antropogénicas de CO2 y su redistribución entre la atmósfera, el océano y la biosfera terrestre en un clima cada vez más cambiante es fundamental para comprender mejor el ciclo global del carbono, apoyar el desarrollo de políticas climáticas adecuadas y proyectar el cambio climático futuro.
Imagen 1. The carbon cycle. Fuente: Global Carbon Budget 2022
Históricamente nunca se valoró negativamente las emisiones por su impacto temporal o de poca escala, pero desde que comenzaron los procesos de industrialización a finales del siglo XIX, el vertiginoso incremento se ha vuelto un problema que afecta a nuestro modo de vida actual, y, sobre todo, al futuro del planeta. En las décadas de 1930-1980, y por el impulso de la industrialización a gran escala se produjo un incremento global de emisiones contaminantes.
A pesar de la puesta en marcha de compromisos como el Protocolo de Kyoto o el reciente Acuerdo de París para la reducción de las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero (GEI), si se analiza la concentración atmosférica de CO2 relacionada con la energía fósil y la industria, las emisiones mundiales de CO2 repuntaron en 2022 hasta su nivel más alto de la historia, con 37,5 billones de toneladas métricas. La economía mundial tuvo que recuperarse con fuerza tras la crisis del COVID-19 y para conseguirlo dependió en gran medida de los combustibles fósiles.
Una de las principales razones del aumento de las emisiones mundiales ha sido el desarrollo económico de países de todo el mundo, especialmente la zona de Asia. Por ejemplo, entre 1990 y 2021, las emisiones de CO₂ en China aumentaron más del 400 por ciento. Las emisiones en la India experimentaron una tasa de crecimiento similar durante este período.
Gráfica 1. Emisiones globales de CO2 de 1940-2022. Fuente: Global Carbon Project 2022
Emisiones de CO2 en España
Si nos centramos en nuestro país, desde 1970 las emisiones no pararon de crecer, debido al aumento de capacidad de los diferentes sectores implicados en dichas emisiones, fundamentalmente CO2. Podemos diferenciar 2 etapas principales con distinto ritmo de crecimiento. La primera etapa, de 1970 hasta mediados de la década de 90, dichas emisiones pasaron de 121 millones de toneladas métricas, hasta los 226 millones. El motivo principal es el aumento del nivel de vida, con una acelerada industrialización y la apertura hacia mercados europeos y mundiales, impulsadas también por la mejora de infraestructuras en el transporte.
La segunda etapa, impulsada por los sectores anteriores y la liberación del sistema eléctrico, tienen un impacto superior, pasando de los 226 M tm a los 380,5 M tm en 2007. Este incremento de más de 160 M tm en solo 12 años, se frenó en seco por dos motivos principales: La crisis económica mundial, y por la aplicación de políticas nacionales e internacionales a nivel de consciencia del impacto en estas emisiones.
Los protocolos de Kioto de 2008 y la implicación europea para la reducción de los gases de efecto invernadero supusieron un antes y después, comenzando a reducirse las emisiones año tras año gracias a iniciativas europeas y una serie de objetivos claros hacia la descarbonización, donde las energías renovables comenzaron a jugar un papel clave en la economía y el sector industrial. Al igual que sucede a nivel mundial, las emisiones en España de CO2 repuntaron tras la crisis sanitaria de COVID-19, volviendo a la tendencia de descenso en 2022.
Gráfica 2. Emisiones anuales de CO2 de 1970-2022 en España Fuente: Energy report 2022 KPMG
Los sectores con más emisiones de CO2 en España
Si analizamos quién realiza las emisiones en España, vemos que los sectores principales son el transporte, la industria y la agricultura, llegando casi al 64% del total emitido en 2021. La industria del transporte con un 29,6% del total, es la principal fuente de emisiones contaminantes, fundamentalmente por la naturaleza fósil de la mayoría de los combustibles utilizados (combustión de gasolina y gasóleo). A pesar del fomento del transporte no contaminante y el cambio progresivo hacia la electrificación, en España, todavía estamos lejos de una movilidad sostenible basada en energía eléctrica de producción renovable. La necesidad de nuevas infraestructuras de recarga de vehículos eléctricos y el desarrollo de una industria que abarate los costes de adquisición de esta tecnología, son las causas principales de este bajo impulso. A pesar de ello, el sector del transporte y la movilidad urbana es uno de los objetivos clave de desarrollo sostenible donde más se refuerza la descarbonización, con políticas de impulso a los nuevos vehículos y la limitación de vehículos más contaminantes. Ejemplo de estas últimas son las limitaciones de acceso a determinadas ciudades según la categoría de la DGT dada a los vehículos, o las limitaciones de velocidad si se superan determinados niveles de polución.
En 2021, las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en el sector del transporte en España aumentaron en 11,6 millones de toneladas de CO2 equivalente (+15,7 por ciento) desde 2020. En total, las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en el sector del transporte ascendieron a 85,5 millones de toneladas de CO2 equivalente en 2021.
La industria de España es responsable del 22,4 % del total de emisiones, sin embargo, la progresiva implementación de energías renovables y las políticas de emisiones proyectan un futuro alentador hacia la descarbonización del sector.
Las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en el sector manufacturero en España aumentaron en 3,1 millones de toneladas de CO2 equivalente (+7,11 por ciento) en 2021. En total, las emisiones anuales de gases de efecto invernadero ascendieron a 46,7 millones de toneladas de CO2 equivalente en 2021. Este aumento fue precedido mediante la disminución de las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en esta industria.
Mención especial tiene la agricultura, con un 12% de las emisiones globales. Al igual que con el transporte, la mayoría de los vehículos y maquinaria utilizada en la recolección y transformación primaria de los alimentos trabaja con combustibles fósiles, y al tener una industria relacionada menos potente que la del transporte tradicional, los cambios de tecnología son más complejos y están ligados a costes mayores, lo cual ralentiza posibles cambios hacia la electromovilidad. Además, estos cambios en los costes repercutirían en un tema tan estratégico como la competitividad de los costes de alimentos, agravado por nuestra naturaleza de país exportador, sobre todo en nuestro mercado común europeo.
Siendo el sector de la agricultura uno de los más vulnerables al calentamiento global y los efectos del cambio climático (desertificación y escasez de lluvias), es un reto para todos los sectores de España, incluida la industria agroalimentaria, el establecer nuevos desarrollos tecnológicos sostenibles relacionados con soluciones basadas en la descarbonización de sus operaciones.
Al contrario de lo que sucede con otros sectores como la industria química, petroquímica y siderúrgica, en la agricultura no se observa una tendencia a la baja en sus emisiones, al contrario, las emisiones de CO2 en la agricultura se incrementaron entre 2012-2021, con un valor máximo de 34,7 M Tm C02 en 2020. En el año 2021, las emisiones generadas por la agricultura ascendieron a aproximadamente 34,4 millones de toneladas equivalentes de CO2.
Gráfica 3. Reparto de las emisiones de CO2 por sectores en 2021en España. Fuente: MITECO
El cuarto sector que más impacta a nivel de emisiones de CO2 es la industria energética, con un 10,8% del total emitido. La liberalización de sector energético en la década de los 90, con un marcado impacto en el aumento de cogeneraciones y ciclos combinados basados en gas natural y combustibles fósiles, nos sitúa a mediados de los años 2000 con un problema creciente a nivel de emisiones y con una fuerte dependencia exterior de los combustibles (gas y carbón). A este nivel de industria, podemos diferenciar, por tanto, entre generación térmica y eléctrica. A nivel térmico es más compleja la sustitución, ya que la electrificación es un proceso costoso y las industrias están sujetas a ciclos de inversión y rentabilidad de la tecnología implementada. A nivel de producción de electricidad, el factor de cambio hacia una producción energética con menos emisiones es donde más se ha progresado en los últimos años. El aumento de las tecnologías renovables y el impulso a nivel legislativo hacia su desarrollo ha permitido alcanzar en la actualidad un sector energético más sostenible y con menos impacto ambiental.
La principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la generación eléctrica en España son las centrales eléctricas de ciclo combinado, que emitieron 26,2 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente (MtCO₂e) en 2022. Le siguió la generación eléctrica con carbón, con 7,49 MtCO₂e adicionales. En conjunto, las centrales de ciclo combinado representan más de la mitad de las emisiones eléctricas de España.
Gráfica 4. Emisiones de CO2 en la generación eléctrica en 2022 en España por tecnología. Fuente: MITECO
Comparativa de emisiones de CO2 entre España y el resto de Europa
Focalizando la visión en el panorama europeo, se observa como nuestro país es el que más creció en emisiones desde 1970, pero a partir del siglo XXI comienza a estabilizar sus emisiones al resto de países europeos. A partir de 2005, donde se registró un máximo de 374,9 M Tm de CO₂, las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en España han disminuido en 114 millones de toneladas de CO₂ equivalente (-30,4 por ciento).
Aunque las emisiones en Alemania han disminuido considerablemente en las últimas décadas, el país todavía tiene, con diferencia, las mayores emisiones de CO₂ de la UE. Alemania produjo 634,9 millones de toneladas métricas de emisiones de dióxido de carbono (M Tm CO₂) en 2022.
Aunque la transición hacia fuentes de energía más limpias ha ayudado a Alemania a reducir su huella de carbono, todavía depende en gran medida del carbón. El carbón es el combustible fósil más contaminante y una de las principales razones de los altos niveles de emisiones de Alemania. Este es también el caso de Polonia, donde casi el 70 por ciento de la generación eléctrica del país se produce con carbón. La más contaminante de todas las centrales es la central eléctrica de lignito de Bełchatów, en Polonia.
En 2022, Alemania produjo más del doble de las emisiones emitidas por los siguientes estados miembros más contaminantes: Italia, Polonia, Francia y España. En la comparativa, podemos observar cómo a partir de 2015, las emisiones en estos países se mantienen estables, en torno a los 250-300 M Tm de CO₂, destacando el papel de Alemania como gran industria europea con unas emisiones asociadas superiores al resto, pero con un descenso favorable desde su punto álgido en los años 80, con 1077,8 M Tm de CO₂. Con respecto a 1990, las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en Alemania disminuyeron en 372,7 millones de toneladas de CO₂ equivalente (-36,7 por ciento).
Gráfica 5. Emisiones de CO2 del 1970-2022, comparativa europea. Fuente: Energy Report KPMG
Evolución de las emisiones de CO2 en España
Las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en España han sido consistentemente más altas entre 1995 y 2005, en comparación con los niveles de 1990, debido al aumento de la industrialización en nuestro país y el marcado impacto de los ciclos combinados basados en gas natural y combustibles fósiles. El mayor aumento se observó en 2005, cuando las emisiones de GEI en nuestro país fueron alrededor de un 52,5% más altas que en 1990.
En el año 2020 fue la primera vez que las emisiones cayeron en comparación con 1990, con niveles que se redujeron en aproximadamente un 5,4 por ciento. Esto se debió principalmente a la pandemia de coronavirus y a las restricciones impuestas. Sin embargo, un año después, las emisiones de España habían vuelto a aumentar por encima de los niveles de 1990. En general, las emisiones anuales de GEI en España han seguido una tendencia mayoritariamente descendente desde 2007.
Gráfica 6. Cambio porcentual en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en España de 1995 a 2021, en relación con los niveles de 1990. Fuente: MITECO
Según el último informe resumen del inventario nacional de emisiones a la atmósfera (marzo 2023) del MITECO, las emisiones brutas de gases de efecto invernadero (GEI) a nivel nacional se estiman para el año 2021 en 288,8 millones de toneladas de CO₂-eq, lo que supone un aumento de las emisiones de 6,1 % respecto al año anterior, y una reducción del 6,4 % respecto a las del año 2019, en un marco de recuperación de la crisis originada por la pandemia del COVID-19.
El nivel de emisiones totales supone un aumento del 0,4 % respecto a 1990 y un descenso del 34,2 % respecto a 2005.
Comparativa de emisiones de CO2 entre Europa y el resto del Mundo: evolución futura
Si nos adentramos en un análisis futuro de las emisiones con los objetivos de neutralidad previstos en Europa para 2050, podemos ver que, a nivel global, las emisiones no pararán de crecer hasta alcanzar su máximo en 2025 con 36.000 M tm de CO2. Países con una capacidad productiva enorme, como China (con una gran industria de consumo de carbón) del 31% del total en 2021, o países emergentes como la India no tienen la misma sensibilidad al cambio en sus modelos y tecnologías productivas con un enfoque de lucha contra el cambio climático.
Pero esta tendencia cambiará en el futuro, ya que el progresivo agotamiento de los combustibles fósiles y el abaratamiento de la tecnología nos llevará a un panorama a 2050 con niveles de emisiones globales estimadas en unos 22.000 M tm de CO2, estando por debajo de los niveles del año 2000, con unos 25.500 M tm. Un halo de esperanza al final del túnel.
Gráfica 7. Emisiones globales de CO2 del 2000 y estimación a 2050. Reparto por regiones. Fuente: Enerdata
Retos para el futuro: neutralidad de emisiones hacia 2050
Como parte del Acuerdo de París, 195 países se han comprometido a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). En la Unión Europea hay una apuesta decidida para que en el horizonte 2050 se reduzcan las GEI entre un 80% y un 95% respecto al nivel de 1990. Para saber más sobre las iniciativas mundiales para alcanzar estos objetivos de descarbonización, te recomiendo leer el artículo del blog de Norvento de nuestro compañero Javier Taibo Pose. https://www.norvento.com/blog/objetivos-de-descarbonizacion/
Retos científicos: monitorización de CO2 a través de la teledetección
El proyecto Copernicus es uno de los programas de Observación Terrestre (EO) más innovadores. Esta iniciativa entre la Comisión Europea y la Agencia Espacial Europea (ESA) dispone actualmente de una flota de satélites denominados Sentinel (Sentinel 1, Sentinel 2, Sentinel 3, y Sentinel 5P) que operan alrededor de la Tierra obteniendo información ambiental y, sobre todo, datos vinculados a efectos del cambio climático. El Sentinel 5P permite realizar un seguimiento atmosférico de la Tierra, con indicadores de concentración y distribución de elementos contaminantes en la atmósfera como el CO, SO2, N02 o CH4, entre otros.
El Sentinel 2, por su parte, permite obtener imágenes satélite de alta resolución. Se emplean para monitorizar la superficie de la Tierra con el fin de llevar a cabo un seguimiento de la cubierta vegetal, las masas de agua y las zonas costeras.
Los satélites Sentinel empezaron a trabajar a mediados de 2014. Desde entonces, múltiples variantes de Sentinel han sido lanzados hasta la fecha para desempeñar diferentes funciones. Está previsto que, en 2026, la ESA Copernicus lance al espacio la misión Sentinel 7, la cual será capaz de diferenciar las emisiones de CO2 causadas por el hombre de las emisiones de la naturaleza, lo que supondrá un avance muy importante para hacer frente a la crisis del cambio climático.
Esta misión europea de monitorización del CO2 será la primera misión satelital capaz de realizar mediciones de las emisiones antropogénicas diferenciándolas de las emisiones del ciclo natural del carbono, monitorizando no solo la concentración en la atmósfera sino también las fuentes emisoras.
Imagen 2. Imagen satélite Sentinel 2 de la erupción volcánica de la Palma de 2021. Fuente: ESA Copernicus