Cambio Climático Global Bases Científicas y Soluciones Tecnológicas

Presentación del tema: "Cambio Climático Global Bases Científicas y Soluciones Tecnológicas"— Transcripción de la presentación:

1 Cambio Climático Global Bases Científicas y Soluciones Tecnológicas
Por favor excusarme por no poder asistir Ramirez, Armando UCV May

2 Opciones de mitigación y predicciones
Contenido Efecto invernadero, sus bases científicas, las incertidumbres y los gases responsables Opciones de mitigación y predicciones Conclusiones Contenido de la presentación

3 Cambio Climático 1. Luz solar entrante, calienta la superficie del planeta 2. La superficie irradia calor (IR) 3. Los gases de efecto invernadero absorben la radiación IR y parte es reirradiada a la tierra Explicación del fenómeno Cambio Climático

4 Cambio Climático Concentración de Gases de efecto Invernadero (CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6) en la atmósfera Aumento de la temperatura del planeta Consecuencias Aumento del nivel del mar Cambios en los patrones temporales y espaciales de precipitación Implicaciones comerciales Sociales Políticas Impactos Incertidumbres Esta lámina puede ser utilizada con sus hipervinculos o si se prefiere no utilizarlos, las ideas que siguen serán presentadas en el siguiente orden: primero se indicarán cuales son los gases de efecto invernadero y su potencial de efecto invernadero destacando la importancia del CO2 que se debe a su alta concentración atmosférica, seguidamente se hablará de cuales son los efectos que se esperan calentamiento o enfriamiento para estos gases, y la incertidumbre, seguidamente se indicarán sus concentraciones atmosféricas, la incertidumbres y pasamos a las tecnologías de mitigación. El tema de las consecuencias no será tratado por falta de tiempo Principio de precaución Acciones de Mitigación

5 Gases de efecto invernadero
Potencial de Calentamiento Global (GWP) 1 21 310 23900 - Incluidos dentro del Protocolo de Kioto CO2 CH4 N2O HFCs/PFCs SF6 NOx SO2 O3 Partículas In order to be able to compare the effect of different gases in enhancing the greenhouse effect, a method has been developed of estimating their global warming potentials (GWP). The GWP index is the cumulative enhancement occurring between now and a chosen later time caused by a unit mass of the gas emitted now. This is expressed in relation to a reference gas, CO2. For example, the global warming potential of CH4 is 21 over 100 years, a typical period (Table 5). Thus, the effect of reducing CO2 emissions by a certain amount can be compared with the effect of reducing CH4 emissions by a different amount. GWPs have inherent uncertainties, typically about 35%, not least because of the range of possible lifetimes of the reference gas, CO2 (IPCC, 1996a).

6 Retroalimentaciones Partículas de nubes O3 Estratosférico Partículas
Calentamiento CH4 N2O CO2 CFCs Enfriamiento Relative importance of the various greenhouse gases and small particles currently in the atmosphere. Bars extending above the horizontal line indicate a cooling effect. The impacts of tropospheric ozone, stratospheric ozone, and particles are quite uncertain. The range of possible effects for these gases is indicated by the red bar; i.e., the effect is in the range of one end of the red bar to the other. O3 Troposférico

7 Registros de concentración de CO2
370 350 340 330 320 310 360 Concentración de CO2 (ppm) Esta lámina muestra las concentraciones atmosféricas de CO2 medidas en Mauna Loa en Hawaii, se puede notar un aumento de 40 partes por millón por volumen (ppmv) en el período comprendido entre los años 1958 y Las fluctuaciones que se ven en la curva son debidas a las variaciones estacionales que ocurren como consecuencia de una mayor extracción y producción de CO2 por los organismos, note que el valor mínimo ocurre durante el verano del hemisferio norte, cuando la actividad fotosintética global es mayor y el mínimo ocurre seis meses después. 1957 1963 1969 1975 1981 1987 1993 1999 año

8 Concentración de CO2 A third line of evidence has been added since Ice buried below the surface of the Greenland and Antarctic ice caps contains bubbles of air trapped when the ice originally formed. These samples of fossil air, some of them over 200,000 years old, have been retrieved by drilling deep into the ice. Measurements from the youngest and most shallow segments of the ice cores, which contain air from only a few decades ago, produce carbon dioxide concentrations nearly identical to those that were measured directly in the atmosphere at the time the ice formed. But the older parts of the cores show that carbon dioxide amounts were about 25% lower than today for the ten thousand years previous to the onset of industrialization, and over that period changed little (Figure 5.1). The final line of evidence comes from the geographic pattern of carbon dioxide measured in air. Observations show that there is slightly more carbon dioxide in the northern hemisphere than in the southern hemisphere. The difference arises because most of the human activities that produce carbon dioxide are in the north and it takes about a year for northern hemispheric emissions to circulate through the atmosphere and reach southern latitudes.

9 Núcleos de hielo en Law Dome
Concentración de CO2 Núcleos de hielo en Law Dome Núcleos de hielo Valores medidos Línea de ajuste CO2 (ppm) Four lines of evidence prove conclusively that the recent buildup of carbon dioxide arises largely from human activities. The nuclei of carbon atoms in carbon dioxide emitted by burning coal, oil, and natural gas (fossil fuels) differ in their characteristics from the nuclei of carbon atoms in carbon dioxide emitted under natural conditions. Coal, oil, and natural gas were formed deep underground tens of millions of years ago, and the fraction of their nuclei that were once radioactive has long ago changed to non- radioactive carbon. But the carbon dioxide emitted from natural sources on the Earth's surface retains a measurable radioactive portion. As carbon dioxide has been emitted through fossil fuel combustion, the radioactive fraction of carbon in the atmosphere has decreased. Forty years ago scientists provided the first direct evidence that combustion of fossil fuels was causing a buildup of carbon dioxide and thereby diluting radioactive carbon in the atmosphere by measuring the decreasing fraction of radioactive carbon-14 captured in tree rings, each year between 1800 and 1950. Secondly, scientists began making precise measurements of the total amount of carbon dioxide in the atmosphere at Mauna Loa, Hawaii, and at the South Pole in the late 1950s. They have since expanded their observations to many other locations. Their data show convincingly that the levels of carbon dioxide have increased each year worldwide. Furthermore, these increases are consistent with other estimates of the rise of carbon dioxide emissions due to human activity over this period. año

10 Variación de la Temperatura
Anomalía Línea de ajuste T (C) Destacar que el aumento de temperatura ha sido de aproximadamente 0.6 grados centígrados en los últimos 100 años año Variación respecto al promedio

11 Variación de la temperatura
2 -2 -4 -6 -8 --10 Temperatura (c) Por medio de paleo-botánica, isótopos de oxígeno y otros datos geológicos se hacen reconstrucciones cuantitativas de la temperatura del aire notese los ciclos interglaciales con una duración de unos años del pleistoceno. En esas épocas el clima era sustancialmente más frío que en la actualidad. Este período comenzó hace aproximadamente de años y fue precedido por una época más cálida, denominada plioceno, en la que solo se produjo una glaciación limitada, fundamentalmente sobre la Antártida. Las temperaturas globales en la superficie experimentaron variaciones típicas de 5-7 c entre ciclos del pleistoceno, produciéndose grandes cambios en el volumen de hielo y en el nivel del mar y variaciones de temperatura que alcanzaron los c en algunas regiones de las latitudes altas y medias del hemisferio norte. Desde el comienzo de la época interglacial actual, hace unos años las temperaturas globales ha oscilado en un intervalo mucho más reducido. Sin embargo, algunas fluctuaciones se han prolongado durante siglos, como la pequeña edad del hielo que finalizó en el siglo XIX y que tuvo un alcance mundial 100 200 300 400 Miles de años antes del presente

12 Variación de la concentración de CO2
100 325 300 275 250 225 200 175 Conc. CO2 (ppmv) 100 200 300 400 Miles de años antes del presente

13 Variación de la temperatura y la concentración de CO2
150 300 275 250 225 200 175 2 -2 -4 -6 -8 --10 Temperatura (c) Conc. CO2 (ppmv) 100 200 300 400 Miles de años antes del presente

14 Incertidumbres Procesos relacionados con la física de la atmósfera (vapor de agua, nubes y albedo) y sus interacciones Conocimientos detallados de las interacciones química-biología El rol de la circulación profunda oceánica en el almacenamiento del calor Ciclo del Carbón y sus interacciones con la circulación oceánica y la biósfera Dirección de las interacciones entre los gases invernaderos y el cambio climático El impacto de los cambios ocasionados por el CC en los ecosistemas Las interacciones y retroalimentaciones en este fenómeno Contribución Antropogénica Vs Natural Limitación de los modelos disponibles para el clima Observación: No se ha demostrado una vinculación entre el aumento de la temperatura del planeta y la ocurrencia del Niño Pasar rápidamente sobre las incertidumbres

15 IPCC Respuesta: Por iniciativa de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) las Naciones Unidas crearon, en 1988, el Panel Intergubernamental para los Cambios Climáticos (Intergovernmental Panel on Climate Change o IPCC). Este agrupa los centros de investigación y expertos del mundo en climatología y otras ciencias relacionadas. Este organismo establece las bases científicas para la toma de decisiones Conferencia de Rio Grupos de Trabajo Evaluación científica Estrategias de respuesta Evaluación de impactos Conferencia de las Partes (CoP)

16 Convención Marco para los Cambios Climáticos (FCCC):
Conferencia de Rio Convención Marco para los Cambios Climáticos (FCCC): Tratado Internacional de la Naciones Unidas (Rio Summit, 1992). Convenio marco cuyo objetivo es lograr estabilizar estabilizar la concentración de gases invernadero (GI) en la atmósfera a niveles que anticipen interferencias peligrosas con el clima mundial. Requiere que todos los países signatarios desarrollen un inventario nacional de emisiones antropogénicas de GI La concentración que produciría la estabilización constituye un aspecto técnico abierto al debate, hay mas o menos consenso alrededor del rango , el punto medio 550 ppm es usado como un valor de referencia. Utilizando este valor el DOE estima que se desarrollarían tecnologías costo-efectivas en los próximos años que podrían implantarse en caso de ser necesario

17 I&D en Tecnologías de Mitigación ¿Cuál es el futuro probable?
Cronología de eventos 1988 1992 1998 2000 2002 2006 2008 2012 OMM ONU Rio Kioto ¿Ratificación? 55 países que tengan al menos 55% de las emisiones (1990) de los países desarrollados Medidas en efecto 5,2% reducción CoP Establece reducción de 5,2% de GI para los países desarrollados Restricciones a países en desarrollo IPCC Mecanismos JI ET CDM Mecanismos implantados La idea de esta lámina es mostrar brevemente la cronología de lo que ha ocurrido como consecuencia del alerta de la comunidad científica respecto al aumento de la concentración del CO2, y los efectos potenciales ( En caso de que se requiera resaltar algo en especial están los hipervinculos que llevan a las láminas correspondientes, hasta encontrar otro hipervinculo que regresa hasta aquí), para continuar la presentación indicar que vamos a poner atención a la parte de I&D en tecnologías de mitigación y avanzar la página I&D en Tecnologías de Mitigación ¿Cuál es el futuro probable?

18 Tecnologías de Mitigación y Control
Rutas de I&D Eficiencia en el uso de la Energía en las etapas de producción y uso Combustibles de menor relación C/H o libres de C Secuestro de C Descarbonización Cambios de Combustibles Aumentar el número de sistemas energéticos libres de C (Renovables y nuclear) Rutas Absorción (química y física) Adsorción (física) Destilación a bajas temperaturas Membranas de separación de gases Procesos biológicos avanzados Vegetación Captura Almacenamiento Mencionar que estas son las tres rutas pero que por limitaciones de tiempo iremos directamente a la parte de almacenamiento y avanzar la pág. Lo cual nos llevará a almacenamiento en el oceano. Océanos Ecosistemas Terrestres Formaciones Geológicas Para alcanzar la meta del FCCC es improbable que los dos primeros enfoques sean suficiente

19 Almacenamiento de CO2 en el océano
Fertilización de la superficie oceánica: Incrementar la fijación de C por parte del fitoplancton (producción primaria) Inyección directa: Almacenar por cientos de años CO2 líquido o gaseoso concentrado, a profundidades superiores a 1000 m Rutas Señalar las dos rutas

20 Almacenamiento de CO2 en el océano
Indicar que las tecnologías para ubicar las tuberias que se necesitarían y el transporte del CO2 son tecnologías listas que ya se utilizan en la industria petrolera

21 Almacenamiento de CO2 en el océano
Se requiere Entender las interacciones físicas y químicas entre el CO2 y el agua de mar Investigar como el efecto buffer de los sedimentos del fondo podrían incrementar capacidad de almacenamiento Cinética asociada a los hidratos de CO2 Modelos de circulación oceánica Evaluación de efecto ambiental Estas son las áreas que requieren mejor entendimiento

22 Almacenamiento en ecosistemas terrestres
Capacidad de Secuestro de Carbono Mundial Trópicos 61 % del Total Mundial

23 Almacenamiento en ecosistemas terrestres
Venezuela tC/ha/año Capacidad de secuestro de carbono

24 Almacenamiento en ecosistemas terrestres
Reporte Unep % de los bosques están en 15 países, Venezuela tiene ha de Bosques Densos

25 Almacenamiento en ecosistemas terrestres
Oportunidades de Venezuela en Secuestro de Carbono Biomasa en bosques, Millardos de toneladas por país Venezuela, 8vo lugar a nivel mundial

26 Costos de captura y almacenamiento de CO2
(1)Estos serían los costos que harían los proyectos de recuperación mejorada económicos a precios del petróleo $ 14-27/bbl) (2) IEA. Carbon dioxide utilization. Greenhouse Gas R&D Programme, January 1995 Actividad Bosques Costo $/t de C (2) 1-16 Beneficios adicionales +++ ++ Inyección de CO2 (para recuperación secundaria) Otras tecnologías 25-40(1) >20

27 Costos de captura y almacenamiento de CO2
Actividad Bosques Países tropicales 16 Países industrializados 76 Costo $/t de C

28 Almacenamiento de CO2

29 Recuperación mejorada de Crudo
Almacenamiento de CO2 Recuperación mejorada de Crudo La inyección de co2 como mecanismo de recuperación secundaria tambien es una forma de almacenar el C.

30 Biosfera Almacenamiento Geosfera Sumideros de CO2 1356 Gt C 457 Gt C
Materiales Productos Químicos Productos de madera o fibra (durables) Plásticos No oficialmente reconocido como opción de mitigación Oceanos Bosques Suelos Recuperación Mejorada de Crudo Yacimientos agotados de petróleo Minas de Carbón Acuiferos profundos Ref: Gunter, W.D., Large CO2 Sinks: Their role in the mitigation of greenhouse gases from an international, national and provincial perspective. Applied Energy 61, , 1998

31 109 Ton CO2 Carbon dioxide emissions from the burning of coal, oil, and natural gas are shown for the period 1860 to 1992 for three groups of countries. año

32 Capacidad de secuestro de carbono
Existen grandes áreas del país con potencial para proyectos de: Reforestación Plantaciones Agroforestería Recuperación de áreas degradadas

33 Contribución a las emisiones de CO2
1996 22 Gt CO2/año 2010 31 Gt CO2/año 2020 38 Gt CO2/año

34 Formaciones Geológicas
Recuperación mejorada de crudo y yacimientos agotados de P y G Cuantificación de los yacimientos Afectación de los yacimientos por otros contaminantes (SO2, NOx, PTS) Problemas potenciales de precipitación de asfaltenos Elaboración de escenarios para almacenamiento de CO2 o recuperación mejorada Jerarquización de yacimientos de acuerdo a: Presión de factura, costos de inyección y otros criterios Requerimiento de separación y captura de CO2 o posibilidad de inyectar gases de combustión Fijación del C en la formación

35 Conclusiones Aunque existen incertidumbres, la comunidad científica (IPCC) sostiene la tésis de que las actividades humanas afectarán el clima Existen tecnologías probadas y en desarrollo que contribuiran a la mitigación del problema Venezuela tiene ventajas competitivas para el almacenamiento en ecosistemas terrestres y en formaciones geológicas

36 Muchas gracias