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Introducción La operación del transporte genera efectos negativos significativos al medio ambiente, de manera directa identificamos a las emisiones generadas por la operación vehicular que contribuyen a la contaminación atmosférica (calidad del aire) y al cambio climático; igualmente, dentro de estas emisiones hacia la atmósfera, se encuentra el ruido; el que, como cualquier otro contaminante, causa daños a la salud pública. Otros aspectos identificados como impactos ambientales de la operación vehicular son los accidentes de tránsito, los derrames de residuos peligrosos y la generación de basura (residuos sólidos). Las emisiones vehiculares son una gama de contaminantes que afectan al medio ambiente; hoy existe el reto y la prioridad de disminuir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) que contribuyen al cambio climático y que son acciones prioritarias dentro de los planes y programas ambientales nacionales e internacionales. En las últimas décadas ha sido más evidente la importancia de medir la contribución de las emisiones de gases invernadero y su efecto al calentamiento global. En el sector transporte, las emisiones de gases invernadero tienen su fuente principal en la emisión de CO2 por la quema de combustibles, lo que se relaciona directamente con el uso de energéticos. Para la realización del monitoreo ambiental usualmente se apoyan en los inventarios de emisiones, que son herramientas útiles para detallar e identificar las diferentes fuentes de emisión y la contribución de diferentes sectores. Los inventarios cuentan con estimaciones de emisiones confiables e información que puede utilizarse en la gestión y monitoreo de la calidad del aire, ya que puede ser trazable en el tiempo y actualizable. Existen diferentes maneras de llevar a cabo los inventarios de emisiones en carreteras, los parámetros más comúnmente empleados son: el número de vehículos y su nivel de actividad, donde se incluye el kilometraje que recorre la unidad y el consumo de combustible promedio; las velocidades de operación; patrones de arranque y longitudes de viaje; tecnología vehicular y edad de la flota vehicular; factores de emisión, los cuales se encuentran incorporados en diferentes modelos como el COPERT, aunque otros países cuentan con información propia para dichos factores. En México no existe información de esta naturaleza, por lo que basándonos en las herramientas disponibles y en la experiencia internacional se desarrolló el primer inventario de emisiones en carreteras. Metodología para el desarrollo del inventario de emisiones en carreteras La metodología planteada para la estimación de emisiones en carreteras se basa en tres etapas, conforme se muestra en la figura 1. El trabajo principal se centra en la primera de ellas, donde se requiere recopilar la información de los datos del tránsito, obtener la información de la geometría del camino, caracterizar la flota vehicular que circula en él, así como obtener la información ambiental de la zona donde se ubica el camino. La etapa 2 es la alimentación del modelo HDM-4 y realizar los análisis necesarios con el modelo. Finalmente la etapa 3 considera los resultados de las emisiones derivadas del análisis del modelo. Como procesos alternativos se maneja el aseguramiento de la calidad de acuerdo a los estándares establecidos y finalmente se definen los resultados finales del inventario.
Figura 1. Metodología para el Inventario de Emisiones de vehículos automotores que circulan en carreteras. El HDM-4 es un modelo computacional que simula condiciones económicas y físicas a lo largo de un periodo, para una serie de especificaciones y escenarios definidos en la gestión de redes carreteras. El Subsistema de Efectos Ambientales (SEA) es parte de uno de los tres submodelos que lo integran. Este submodelo consta a su vez de tres partes para la estimación de contaminantes ambientales: emisiones de vehículos, balance energético y ruido. El análisis realizado en este modelo es con base en una flota de vehículos representativos, los cuales muestran características que pueden ser consideradas como representativas del total de vehículos. Los contaminantes criterio estimados dentro del modelo son seis: hidrocarburos, óxidos de nitrógeno; dióxido de azufre; monóxido de carbono; material particulado y dióxido de carbono. Con el uso del módulo ambiental para estimar la cantidad de emisiones integrado en el HDM-4, se tiene la posibilidad de conocer la cantidad de emisiones generadas en una red carretera o segmento de la misma, por la operación del transporte que circula sobre ella. Además de las emisiones anuales totales y por vehículo, la variación anual neta de las emisiones como consecuencia de las distintas obras y alternativas de construcción con un caso base (sin proyecto o mínimo), que normalmente representa el estándar mínimo de conservación rutinario, puede también ser analizada con el HDM-4. Una vez realizado el análisis, el modelo permite generar tres tipos de reportes: · Emisiones anuales por vehículo · Resumen de emisiones anuales · Cambio neto anual en emisiones Con los reportes que arroja el modelo se puede manejar la información para presentarla en gráficas o tablas. Inventario de emisiones en el estado de Querétaro Para aplicar la metodología y desarrollar el inventario de emisiones, se eligió la red de carreteras federales del estado de Querétaro. La información de entrada para la estimación de emisiones se obtuvo de diversas fuentes, tales como la geometría horizontal del camino, las longitudes, y especificaciones geométricas, así como el estado superficial del pavimento; la geometría vertical se obtuvo de planos de elevaciones con uso de herramientas de sistemas de información geográfica; la caracterización de la flota vehicular se realizó mediante encuestas aplicadas en las rutas que conforman este estudio. La red inventariada consta de 12 tramos carreteros, con un total de 599 km de carreteras federales listadas en la tabla 1. Tabla 1. Tramos y carreteras de la red federal del estado
Fuente: Datos Viales, 2009. Secretaría de Comunicaciones y Transportes. Para cada tramo se obtuvieron las emisiones de hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), material particulado (PM), dióxido de carbono (CO2) y óxido de azufre (SO2). Aunque el análisis y la matriz incluyen los datos por cada kilómetro; en el trabajo se presenta sólo la compilación de los resultados para la totalidad del tramo, así como la aportación por tipo de vehículo de acuerdo con la clasificación vehicular para cada contaminante. Con respecto al tipo de combustible empleado por el parque vehicular, se consideran solamente los vehículos de gasolina y diesel. Los resultados de las emisiones anuales estimadas para la red carretera federal del estado de Querétaro por cada tramo carretero que integra la red, están expresadas en toneladas de contaminante al año, y por cada 1000 vehículos. Con los datos de emisiones por cada 1000 vehículos y el TDPA se estimó que la red de carreteras federales genera anualmente 123.37 ton de HC; 88.33 ton de CO; 34.76 ton de Nox; 0.88 ton de PM; 2515.24 ton de CO2 y 0.39 ton de SO2. Los resultados totales por tipo de contaminante y tipo de vehículo se resumen en la tabla 2. La representación de los resultados totales se muestra en la gráfica 1.
Gráfica 1. Emisiones totales de la red
La gráfica 2 muestra de manera porcentual la contribución de cada tipo de emisión contaminante generada en la red carretera.
Discusión de los resultados Los resultados muestran que el principal contaminante derivado de la operación carretera es el CO2, aportando el poco más del 91% de emisiones a la red carretera analizada. Los vehículos tipo A son los que mayor aportación de emisiones presentan en la red, particularmente de hidrocarburos, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono. Mientras que la mayor aportación de partículas y dióxido de azufre son del vehículo tipo T2-S1. En todos los casos los vehículos tipo B son lo que menor aportación de emisiones realizan a la atmosfera, mientras que los tipo C3 también representan una baja participación en las emisiones, excepto por la emisión de partículas donde su contribución incrementa considerablemente. Al realizar una proporción de emisiones de vehículos ligeros (tipo A) versus vehículos pesados (todo el resto), se obtiene que los vehículos ligeros aportan un mayor número de emisiones de hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno, y los vehículos pesados emiten una mayor cantidad de emisiones de partículas, dióxido de azufre y dióxido de carbono. En la mayoría de los tramos carreteros se emiten más emisiones de CO2 que del resto de los contaminantes, seguidos del monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno. De las emisiones totales de la red las emisiones más bajas se presentan en las partículas suspendidas y el dióxido de azufre. Conclusiones La experiencia de desarrollar el presente inventario permitió conocer la limitación que se tiene de información de las redes carreteras sobre el tipo de vehículos que circulan en ella y de otros aspectos menos relevantes. El trabajo de generación y obtención de información para el desarrollo del inventario fue arduo y laborioso, sin embargo, la información obtenida es valiosa y con un uso potencial importante, información del estado del camino, la geometría del mismo, los resultados de las encuestas y los derivados del uso del submodelo efectos ambientales. El uso de herramientas informáticas es precisamente una decisión importante para el desarrollo de los inventarios de emisiones, por lo que deberá tomarse en cuenta la posibilidad de adecuar el software a las condiciones del lugar del estudio. Para el caso de este inventario el uso del HDM-4 fue vital ya que se encuentra desarrollado para la gestión de carreteras, y no tiene consideraciones urbanas como el MOBILE, de esta manera la información de entrada de la herramienta va directamente a elementos propios de una carretera. La calibración de los factores de emisión es una tarea importante si se desea mejorar la calidad de los resultados, toda vez que el uso de herramientas informáticas proveídas por agencias u organismos ajenos al país toman en cuenta parámetros que no necesariamente son considerados en el país, sin embargo cuando se requieren resultados de una escala macro, este tipo de modelos son útiles y arrojan información importante para la toma de decisiones. La calidad de los resultados mostrados son ciertamente válidos, pero requieren comparaciones con otros inventarios de emisiones realizados específicamente para carreteras, que no fue posible obtener para hacer dicha tarea, ya que la mayoría de los inventarios se están concentrando actualmente en la estimación de emisiones de gases de efecto invernadero y no de gases criterio como es el caso de la presente investigación. De cualquier manera incluye las emisiones de CO2 que es la emisión más importante, y que es estimada en ambos inventarios. La comparativa de los resultados de CO2 nos permitieron darnos cuenta que los resultados son correctos para los fines del presente trabajo. El uso potencial de la información que se obtuvo del presente estudio se puede dar de diversas maneras: Contar con información de la cantidad de emisiones que se generan en la red carretera de un estado o del país, con fines de elaboración de estrategias relacionadas con el cambio climático, ya sean políticas de mitigación o de adaptación. Incluir en las estrategias de conservación la variable ambiental: “emisiones generadas”, al definir la acción de conservación a implementar, ya que de acuerdo a cada acción de mejora establecida en el HDM-4 se obtienen más o menos emisiones. Reportar el ahorro de emisiones por la mejora del estado del camino que se le realice a la red de carreteras, la cual podría tener ventajas a nivel país participando en el mercado de bonos de carbono y así obtener recursos para la mejora de la infraestructura vial. Identificar puntos críticos donde se generan actualmente un número significativo de emisiones, de tal manera que se pueda conocer la causa y proponer alternativas de solución, que podrían ser la mejora de la geometría del camino, el estado superficial del pavimento, la conceptualización de rutas alternas, entre otras. Eficiencia en el consumo de energía de los vehículos, identificando las zonas de mayor consumo energético, para establecer acciones de ahorro de energía. Establecer rutas vulnerables, donde los vehículos mayormente contaminantes no les sea posible circular en zonas de alto valor ambiental. Se espera que el presente estudio sea de utilidad para el sector transporte en la toma de decisiones donde se involucren aspectos ambientales y que la metodología utilizada sirva para replicar los casos de estudio y contar con inventarios de emisiones de toda la red carretera del país, tanto la federal, como las redes estatales y municipales. Bibliografía Environmental Protection Agency. Handbook for Criteria Pollutant Inventory Development. Estados Unidos. (Septiembre 1999) Instituto Nacional de Ecología. Guía de elaboración y uso de inventarios de emisiones. México, DF. (Mayo 2005) Lara, C.; Mendoza S., J. F.; López D., M. G.; Téllez G., R.; Martínez M., W.; Alonso G., E. M. Propuesta metodológica para la estimación de emisiones vehiculares en ciudades de la República Mexicana. Publicación Técnica No. 322 Instituto Mexicano del Transporte. Qro, México (2009)Mendoza, JF et al. Inventario de emisiones en carreteras. Publicación Técnica No. 339 Instituto Mexicano del Transporte. Qro, México. (2010) Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Inventario de emisiones. http://www.semarnat.gob.mx/temas/gestionambiental/calidaddelaire/Paginas/InventarioNacionaldeEmisiones.aspx. México D.F. (2009)Nota. El resto de la bibliografía puede ser consultada en la Publicación Técnica 339 en la página Web www.imt.mx, en el apartado de publicaciones. MENDOZA Fernando LÓPEZ Guadalupe |
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