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INTRODUCCIÓN
La mayor parte del vidrio comercial está constituida casi enteramente de vidrio de cal sodada, el cual está compuesto de sílice, sosa y cal y de pequeñas cantidades de alúmina y otros álcalis y tierras alcalinas; además de algunos ingredientes menores. Las principales materias primas del vidrio que emiten CO2 durante el proceso de fundición son la piedra caliza, la dolomita y la ceniza de sosa. Otra de las fuentes de emisión de gases de efecto invernadero viene dada por el empleo de combustibles en el horno de fusión (ANFEVI 2012).
Es por ello que la producción de vidrio es una de las categorías de las Guías del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) dentro del módulo Procesos Industriales. Ello ha suscitado el compromiso de inventariar y controlar las emisiones de este sector (IPCC 2006).
El indicador Huella de Carbono (HC) se ha utilizado en este sentido y se presenta como una vía de cuantificación de la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), medidas en CO2 equivalente, que son liberadas a la atmósfera debido a las actividades agroindustriales (Rojas-Ortíz y Concha-Peláez 2011; Reinosa-Valladares et al. 2018).
El origen de la huella de carbono proviene de los ambientalistas británicos, que comenzaron hace algún tiempo a adoptar el consumo preferencial de alimentos locales, por no incluir emisiones por transporte desde regiones lejanas. Consecuentemente, el término ha sido asumido por países como Alemania, Estados Unidos, Francia, Japón, Reino Unido; los cuales han logrado importantes avances en la definición y aplicación de metodologías orientadas al cálculo de la huella de carbono para incorporarla al etiquetado y así poder contabilizar las emisiones y trabajar con sus proveedores para que estos las reduzcan (Schneider y Samaniego 2009).
En el caso de Cuba, Cuza y Garrido et al. (2015) calculan la huella de carbono en la Empresa Constructora de Obras de Ingeniería (ECOING 5) para portadores energéticos; una de las organizaciones mayores consumidoras de la capital por la actividad que realiza, además de ser altamente contaminante al medio ambiente. Los autores obtuvieron la carga contaminante por concepto de consumo de portadores energéticos, así como un plan de medidas para su disminución.
Por otra parte, Gavilán-Martínez y Reinoso-Pérez (2017) estiman la huella de carbono en el cultivo de la caña de azúcar en Villa Clara, utilizando como casos de estudio dos Cooperativas de Producción Agropecuaria. Para ello se cuantificaron los aspectos ambientales asociados a dicho cultivo. Concluyen que los sistemas de producción de las unidades productivas seleccionadas presentan un comportamiento similar en cuanto a la contribución de las mismas al calentamiento global.
Posteriormente, Reinosa-Valladares y demás colaboradores (2018) cuantifican este indicador para el central azucarero Argeo Martínez, de la provincia de Guantánamo, y alcanzan resultados similares de HC comparados con los calculados por otros países y regiones para este sector.
La Empresa Vidrios Lisa es la única productora de vidrio en Cuba. Entre sus principales surtidos se encuentran vasos, copas, ceniceros, ornamentos, jarras y dulceras (Barroso-Gaínza 2014). Esta industria se caracteriza, de manera general, por la prevalencia de tecnología obsoleta, lo que conlleva elevados consumos de combustibles fósiles y portadores energéticos, con una marcada incidencia negativa en la eficiencia de los procesos, y por ende, al incremento de los GEI. En este sentido, la determinación de la huella de carbono puede resultar en la práctica un instrumento clave en la reducción de estas emisiones. El objetivo de esta investigación fue estimar la huella de carbono en la producción de vidrio en Cuba, sobre la base de las actuales condiciones de este sector.
MATERIALES Y MÉTODOS
De manera general, la Figura 1 muestra los pasos y las secuencias empleados en la determinación de la huella de carbono para la producción de vidrio en Cuba.
Delimitación del alcance
Emisiones de alcance 1: Las emisiones asociadas a la descomposición de los carbonatos y las emitidas en el horno de fusión.
Emisiones de alcance 2: Los GEI asociados al consumo eléctrico.
Se consultaron los datos de actividad relacionados con los consumos de materias primas, electricidad y combustible de los últimos cinco años, fijándose el 2017 como año base al disponerse de la mayor cantidad de informaciones con respecto a los otros periodos. Debe existir un año base contra el cual se puedan comparar las emisiones actuales, cuya elección constituye el primer paso del seguimiento del desempeño y que será aquel para el que exista información confiable. Se selecciona como indicador de HC la relación entre la cantidad total de GEI y el total en toneladas de vidrio fundido.
Metodologías empleadas
Se consultaron las siguientes metodologías para realizar el inventario de GEI de la producción de vidrio:
Factores de emisiones vinculadas con la descomposición de los carbonatos
Durante la producción de vidrio se emite CO2, por tanto, constituye una categoría de fuente de gases de efecto invernadero (GEI). En la práctica, los fabricantes de vidrio no producen vidrio solo a partir de materias primas, sino que algunos emplean una cierta cantidad de chatarra de vidrio reciclada (o cullet, del inglés). La mayoría de las operaciones utilizan la mayor cantidad de cullet que se pueda obtener, lo que induce a veces restricciones en los requisitos de calidad del vidrio. La proporción de cullet (la fracción de la carga del horno representada por el cullet) se sitúa en el intervalo de 0,4 a 0,6 para las aplicaciones en la fabricación de recipientes, que constituye el grueso de la producción de vidrio.
Para todas las categorías de fuentes de GEI se pueden estimar las emisiones por métodos de nivel 1, 2 o 3 en orden ascendente de complejidad, precisión y disminución de incertidumbres.
En este trabajo se empleó el método de nivel 3, relacionado con las materias primas carbonatadas en el horno de fundición. En la Tabla 1 se presentan los factores de emisión para la estimación de estas emisiones.
Tabla 1 Fórmulas, pesos moleculares de fórmula, y contenido de CO2 de las especies comunes de carbonatos
Fuente. Lide (2004) * Fracción de CO2 emitida, suponiendo una calcinación al 100 %.
No obstante, tal como se establece en la Guía, en el epígrafe Garantía de calidad/Control de calidad (GC/CC), si se estiman las emisiones mediante este procedimiento, los resultados pueden compararse con los del nivel 2 para ver si poseen un orden de magnitud similar. En este sentido, se calcularon las emisiones con la utilización del método de nivel 2 11.
Se debe aclarar que, para el cálculo de la huella de carbono en la producción de vidrio, se incluirán dentro del alcance 1 las determinadas por el nivel 3. Cuando estas estimaciones se basan en las entradas de carbonatos, la incertidumbre del factor de emisión (1 % a 3 %) es relativamente baja, pues el factor de emisión depende del cociente estequiométrico.
Por otra parte, puede existir cierta incertidumbre (1 %) asociada a la hipótesis de que la calcinación de los carbonatos en las entradas es del 100 %. Sin embargo, aunque no se logre la total calcinación, estas en la práctica, en términos de emisiones, no resultan significativas (IPCC 2006).
Factores de emisiones empleados para el cálculo del resto de las emisiones
Las emisiones de CO2 asociadas a los procesos de combustión se calculan mediante la aplicación de la siguiente fórmula a cada uno de los combustibles empleados y sumando las emisiones debidas a todos los combustibles (Generalitat Valenciana 2019).
Los factores de oxidación por defecto recogidos en las metodologías del IPCC asumen un valor de 1 para todos los combustibles (IPCC 2006). La Tabla 2 registra los factores de emisión y las propiedades físicas necesarias para el cálculo de las emisiones de CO2 equivalentes asociados al empleo de combustibles. En la ecuación antes mencionada se sustituyen los valores correspondientes para cada uno de los combustibles empleados reportados en la tabla. Para el consumo eléctrico se empleó el factor de emisión de 0,176 kgCO2e/kWh, reportado por la Agencia Internacional de Energía (Leal 2015).
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Resultados del cálculo de las emisiones dentro del alcance 1
Emisiones asociadas a la descomposición de los carbonatos
La Tabla 3 reporta las toneladas de CO2 equivalente asociados al consumo de materias primas carbonatadas de 2017. Se debe aclarar que, aunque en la producción de vidrio se emplean otras materias primas, las principales que emiten CO2 durante el proceso de fundición son: la piedra caliza de la cual proviene la calcita (CaCO3), la dolomita [CaMg(CO3)2] y la ceniza de sosa (Na2CO3). Estos materiales, allí donde se extraen como carbonatos minerales para ser utilizados en la industria del vidrio, representan una producción primaria de CO2 y deben incluirse en las estimaciones de emisiones (IPCC 2006).
En el caso de los materiales carbonatados derivados de la carbonización de un hidróxido no producen emisiones netas de CO2 y no deben incluirse en las estimaciones de emisiones, como el hidróxido de aluminio (IPCC 2006).
A partir de los datos de consumo de materias primas de 2017 y las toneladas de vidrio roto blanco se calculó el porcentaje de cullet, obteniéndose un valor de 54,66 %.
Las emisiones de CO2 resultantes del empleo del método 2 arrojaron un valor de 47,97 de CO2 equivalentes, cercano al obtenido por el nivel 3.
Emisiones asociadas al horno de fusión de vidrio
En la Empresa Vidrios Lisa se utilizan hornos artesanales construidos con ladrillos refractarios (Figura 2), para fundir y realizar el soplado del vidrio (Barroso-Gaínza 2014). Los datos de los consumos de combustible y las cantidades de CO2 resultantes se reportan en la Tabla 4.
La mayor cantidad de emisiones viene dada por el empleo del fuel oil como combustible en el horno de fusión de vidrio. Los aceites son empleados en menor medida como combustible, sobre la base de que constituyen una mezcla de hidrocarburos logrados por destilación de crudos de petróleo, o por síntesis, a partir de productos petroquímicos que se encuentran degradados y contaminados por lodos, metales y agua.
Por otra parte, aunque con el aceite usado se logra una disminución de la cantidad de emisiones si se compara con las obtenidas con el empleo del fuel oil, se debe tener en cuenta que este contamina el aire cuando es quemado; además del CO2, se emiten metales pesados y otras sustancias tóxicas producto de la combustión incompleta.
Resultados del cálculo de las emisiones dentro del alcance 2
Las emisiones dentro de este alcance están vinculadas con el consumo de gas y la electricidad. El consumo eléctrico de 2017 emitió una cantidad de 260,32 t de CO2. En esta industria el consumo de gas está dado durante la etapa de recocido y en la cocina comedor. Definir lo que se consume en cada uno de estos procesos no fue posible determinarlo en el presente trabajo, es por ello que se incluyen estas emisiones dentro del alcance 2. Las emisiones asociadas al consumo del gas natural fueron de 804,46 t de CO2, para un consumo de 402,79 ml.
Resultados de la estimación de la huella de carbono en la producción de vidrio
A continuación se resumen las cantidades de CO2 equivalentes para ambos alcances (Tabla 5). Las mayores emisiones se encuentran dentro del alcance 1, representando el 75 % del total de emisiones. El menor aporte viene dado por el consumo de materias primas carbonatadas, las cuales constituyen solamente el 1,52 %.
A partir de los resultados anteriores se estimó la huella de carbono para la producción de vidrio, la cual arrojó un valor de 0,12 t CO2equivalente/t de vidrio fundido. Al compararse los resultados de un análisis realizado por la Sección de Vidrios de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrios (SECV) y VIDRIOESPAÑA (Tabla 6) con los obtenidos en el presente trabajo, se puede observar que el aporte de las emisiones producto de la descarbonatación de las materias primas es mucho mayor que en la industria del vidrio cubana, no siendo así con respecto al consumo de combustible. Sin embargo, la huella de carbono de la producción de vidrio en Cuba es menor que la reportada en España.
Los resultados alcanzados en esta investigación repercuten en la práctica con gran importancia al disponer de una línea de base del sector que permita monitorear los avances en la aplicación de acciones orientada a la eficiencia energética, tecnologías limpias, lo que facilitará la toma de decisiones en aras de contribuir a la sostenibilidad de esta industria.
Esta cuantificación permitirá, además, ser conscientes del impacto que genera la producción de vidrio en Cuba en el calentamiento global, convirtiéndose de esta manera la huella de carbono en una herramienta de sensibilización de gran valor que puede ser extendido al resto de las industrias químicas del país.
Por otro lado, es preciso comprender la huella de carbono no solo como un simple elemento de cálculo, sino como un primer paso en el camino de la mejora y el compromiso de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero como parte de la lucha contra el cambio climático.
En este marco, los sectores empresariales y productivos se enfrentan a nuevos desafíos y paradigmas en los que se incorpora en la gestión de las economías, nuevas oportunidades derivadas de enfrentar este fenómeno climático, como la denominada economía baja en carbono; entendida como aquella que busca mitigar las emisiones de gases contaminantes en cuanto se genera actividad productiva amigable con el clima.
Las últimas décadas han demostrado que no es posible continuar con la intensidad del consumo energético y de minerales fósiles con la que avanza el planeta al día de hoy, sino la necesidad de transitar a nivel global hacia una economía más baja en carbono y, por tanto, un modelo más eficiente y sostenible (Uliarte et al. 2012). Estudios llevados a cabo en España por las autoras Cámara y Martínez (2017) estiman el impacto económico, social y ambiental que tendría la transición hacia un modelo energético con bajas emisiones de carbono en el horizonte temporal del año 2030.
Si bien es cierto que la contribución de Cuba a las emisiones globales de gases de efecto invernadero es mínima, y no superan el 0,08 %, conforme a los inventarios más recientes. En el país se ha realizado un esfuerzo importante en la conducción de programas que conllevan a la reducción de las mismas, en correspondencia con las circunstancias nacionales y con los recursos financieros y tecnológicos disponibles, dirigidos a la modernización y el desarrollo tecnológico sobre bases de sostenibilidad (CEPAL 2020).
Teniendo en cuenta lo anterior, las medidas que, como consecuencia, se deriven del análisis de la determinación del indicador de huella de carbono en la producción de vidrio en Cuba, deben estar orientadas a la disminución de las emisiones generadas en el horno de fusión; evaluándose alternativas de empleo de combustibles bajo en carbono y en un programa de mantenimiento tecnológico que incremente la eficiencia de los procesos productivos.
CONCLUSIONES
Se evalúan las emisiones de CO2 equivalentes asociados a la producción de vidrio. Las mayores emisiones se encuentran dentro del alcance 1, representando el 75 % del total. El mayor aporte dentro de este alcance viene dado por el consumo de combustible, principalmente por el empleo del fue oil en el horno de fusión.
Se estima la huella de carbono para la producción de vidrio la cual arroja un valor de 0,12t CO2equivalente/t de vidrio fundido; valor inferior al reportado en España.
Se obtiene una línea base de emisiones que permitirá trazar metas y estrategias dirigida a la mitigación de los gases de efecto invernadero como una oportunidad de desarrollo para esta industria cubana.
