Procedimiento para la valoración de la sostenibilidad energético-ambiental de estrategias energéticas (página 2)

Kofi Annan, Secretario General de la ONU, dijo: "Nuestro mayor desafío en este nuevo siglo es tomar una idea que parece abstracta – el desarrollo sustentable – y convertirla en una realidad diaria por todas las personas del mundo"(Annan, 2002). Muchas son las definiciones y aportes que han aparecido desde que en el año 1987 la Comisión Bruntland planteara su ya famosa propuesta de conceptualización sobre lo que debía ser el Desarrollo Sostenible (World Commission on Environment and Development, 1987).

Se han reconocido hasta la fecha más de 200 definiciones desde diferentes puntos de vista científico, que van desde las ciencias ambientales, hasta las naturales y exactas, pasando por las ciencias técnicas y la sociología, entre otras, han realizado importantes contribuciones al conocimiento y difusión universales de la Sostenibilidad.

Son generalmente aceptados los criterios de que la Sostenibilidad global tiene varios componentes que pueden ser agrupados en tres vectores, a saber: la sostenibilidad ambiental, la sostenibilidad económica y la sostenibilidad social (Elkington, 1997, Jiménez, 2000).

Por otra parte, desde el punto de vista de las ciencias técnicas es bien conocido el criterio de que lo que no se mide no puede ser controlado. Este concepto de valor práctico para la toma de decisiones se ha convertido en una verdadera inquietud científica, ya que se adolece de procedimientos prácticos lo suficientemente completos que permitan la proyección de políticas encaminadas al logro de la sostenibilidad.

Como ya se ha comentado, la energía constituye el centro de la actividad humana, por lo que el logro de la sostenibilidad energética por parte de un sistema social será el primer paso para el logro de la sostenibilidad total.

Lamentablemente, la no existencia de procedimientos lo suficientemente completos y encaminados directamente al logro de la sostenibilidad energética que permitan evaluarla en el tiempo y realizar comparaciones entre sistemas, resulta un impedimento para el logro de ésta.

Algunos científicos han encaminado sus esfuerzos a desarrollar instrumentos metodológicos que permitan determinar mediante un valor numérico la calidad ambiental de una determinada zona de estudio, como paso inicial hacia la determinación de la calidad de vida o, incluso, la sostenibilidad.

En este sentido es importante el trabajo que han realizado un grupo de especialistas de algunas universidades de Europa y América Latina en el marco del Proyecto de colaboración internacional INCO- ELANEM A Euro Latin American Network on Environmental Assessment and Monitoring (ELANEM INCO Project: ERBICI18-CT98-0290), los cuales han desarrollado una metodología basada en la aplicación de un conjunto de indicadores e índices para la determinación de la Calidad Ambiental

(EQ). Estos fueron agrupados en: indicadores de presión, indicadores de estado e indicadores de respuesta, mientras que los índices determinados fueron: Grado de Naturalidad y otros referidos a las funciones del medio, teniéndose así un índice de fuente de recursos, otro de sumidero y un tercero de soporte de actividades, todos los cuales son finalmente integrados en el ya referido EQ. La validación de la metodología propuesta se realizó en 10 zonas de estudio de Europa y América Latina (Cendrero, 2003, Ocaña, 2002a).

Sin embargo, la metodología ELANEM no tiene en cuenta en toda su magnitud la problemática energética, considerada por muchos como el problema estratégico número uno de la temática ambiental, o incluso de la humanidad (Ocaña, 2002b, Villegas, 2004).

Otros relevantes esfuerzos se han desarrollado para establecer metodologías de análisis de la problemática energética a partir del estudio de la segunda ley de la termodinámica, tomando en consideración que el problema principal está dado por la degradación de la energía y no por su pérdida, lo cual no ocurre según establece la primera ley. Por esta razón la comunidad científica ha dado un paso hacia delante incluyendo los análisis de segunda ley (Ocaña, 2006a).

La propiedad termodinámica que caracteriza la calidad de la energía es la exergía y en los últimos años se dedican grandes esfuerzos científicos a la vinculación de los análisis exergéticos a los problemas globales y ambientales de los procesos asociados a las pérdidas y costos energéticos para poder interpretar de manera adecuada muchos fenómenos y procesos que ocurren en industrias, zonas de estudio determinadas, a nivel de países o a nivel planetario. Como principales actores de estos esfuerzos pueden citarse (Cornelissen, 1997), (Georgescu-Roegen, 1975), (Dewulf, 2000).

En el caso de Cuba han sido dados algunos pasos en este sentido, Roque P. y Wall publicaron su trabajo "National exergy balance of Cuba: Pointing Towards a Time Sustainable Development" (Roque, 2003.) en el que es realizado por primera vez un balance exergético de la República de Cuba.

Como se puede apreciar existe dispersión en los esfuerzos por alcanzar la sostenibilidad y en especial la Sostenibilidad Energética por lo que se detecta el siguiente problema científico.

Problema Científico:

Debido a la dispersión en los esfuerzos por alcanzar la sostenibilidad y en especial la sostenibilidad Energético – Ambiental, no ha sido encontrada una herramienta lo suficientemente completa que

permita cuantificar el nivel de sostenibilidad energética de un sistema dado; destacando los aspectos sobre los que se debiera actuar para mejorar su estado.

Hipótesis:

Es posible modelar un procedimiento matemático que permita cuantificar el nivel de sostenibilidad energético – ambiental de sistemas, definiendo las áreas o subsistemas que intervienen negativamente sobre su estado de sostenibilidad. Permitiendo además la selección de una matriz energética adecuada en relación con la sostenibilidad energética.

Objetivo general:

Desarrollar un procedimiento que permita cuantificar la sostenibilidad energético – ambiental para sistemas dados, mediante la integración de los análisis exergéticos y de sistemas de indicadores, permitiendo la comparación espacio-temporal con otros sistemas, para alcanzar la sostenibilidad energético ambiental en dichos sistemas.

Objetivos específicos:

Determinar los factores que influyen sobre la sostenibilidad energético-ambiental de un sistema cualquiera, a partir del estudio evolutivo de los conceptos sobre desarrollo sostenible y los caminos propuestos con anterioridad para alcanzarlo.

Establecer un procedimiento que permita cuantificar el nivel de sostenibilidad energético-ambiental de diferentes sistemas y la comparación espacio – temporal de los mismos.

Aplicar el procedimiento desarrollado en diferentes sistemas de estudio, para comprobar su efectividad, en la caracterización de la sostenibilidad energético ambiental.

Capítulo 1:

Sostenibilidad Energética, un paso hacia el Desarrollo sostenible. Estado del Arte

• Desarrollo sostenible. Aspectos fundamentales.

La mayoría de los científicos y una parte de los políticos actuales, reconocen que el futuro de la humanidad es incierto, por esta causa el concepto de "Desarrollo Sostenible", dadas las presentes condiciones, se ha convertido en una esperanza salvadora para la humanidad. Resulta necesario dejar claro sus basamentos y aspiraciones para que se convierta de una agradable utopía en una realidad cotidiana, por esta razón en el presenté capítulo se analizan los aspectos fundamentales que se relacionan con dicha forma de desarrollo.

• Desarrollo Sostenible. Conceptos.

En los últimos 50 años, la población global ha consumido más bienes y servicios que la integración de todo el consumo de las generaciones anteriores. Este crecimiento en el consumo ha sostenido el crecimiento económico, la degradación medioambiental y mejora del nivel de vida, en algunos casos. Sin embargo, los modelos del consumo difieren significativamente entre las naciones desarrolladas y en vías de desarrollo.

Pasada la primera mitad del siglo XX, debido a las grandes transformaciones económicas, tecnológicas y geopolíticas fueron modificadas las relaciones entre el sistema humano y el medio ambiental. Estas condiciones comenzaron a preocupar a la comunidad científica internacional, siendo valoradas las consecuencias de ese modo de comportamiento. Desde la conferencia de Estocolmo 1972 sobre Medio Ambiente y Desarrollo, momento en que fue reconocida oficialmente la crisis ambiental contemporánea, hasta la conferencia de Río de 1992 sobre Medio Ambiente y Desarrollo (ambas organizadas por Naciones Unidas), se pudo observar un progresivo acercamiento a la comprensión de la separación entre desarrollo y medio ambiente.

Sin lugar a dudas, el Término Desarrollo Sostenible resulta en extremo popular en la actualidad, es usado tanto por políticos como por científicos en aras de los más disímiles propósitos. Unos lo ven como la utopía inalcanzable para la raza humana, por su propia condición egoísta y de auto satisfacción, sin que importen el resto de los individuos que le rodean.

Este término se refiere a lograr el desarrollo económico y social de manera que no agote los recursos naturales de un ambiente dado, promoviendo su conservación. Existen más de 200 definiciones y aplicaciones específicas del término sostenibilidad y desarrollo sustentable, el más conocido es el planteado por la Comisión Mundial de Ambiente y Desarrollo (World Commission on Environment and Development, 1987, CNUMAD, 1992). Esta comisión estableció que "el desarrollo sustentable es un proceso de cambio en que la explotación de recursos, la dirección de inversiones, la orientación de desarrollo tecnológico y el cambio institucional, es hecho consecuentemente con el futuro, así como las necesidades presentes". Según esta Comisión, el desarrollo sostenible es aquel "que satisface las necesidades del presente sin componer la habilidad de generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades". Se considera también como el mantenimiento del delicado equilibrio entre la necesidad humana de mejorar los estilos de vida conservando los recursos naturales y ecosistemas de los cuales depende la existencia futura del hombre. El desarrollo sustentable implica el crecimiento económico junto con la protección de la calidad medioambiental, cada uno refuerza al otro. El ser de este concepto de desarrollo es una relación estable entre las actividades humanas y el mundo natural que no disminuyen las perspectivas para las generaciones futuras de disfrutar, por lo menos, una calidad de vida tan buena como la actual. Esta idea encierra dos aspectos fundamentales, el primero, Las Necesidades las que cada sociedad según sus patrones culturales y aspiraciones se plantea y el segundo Las Limitaciones que imponen los recursos del medio ambiente, el estado actual de la tecnología, la organización social y la capacidad de la biosfera de asimilar los efectos de las actividades del hombre.

La humanidad no debe tomar más de la naturaleza que lo que la propia naturaleza puede restituir. Esto significa que se adopten estilos de vida y caminos de desarrollo que respeten y trabajen dentro de los límites de la naturaleza. Puede hacerse sin rechazar el gran beneficio que la tecnología moderna ha traído, con tal de que la tecnología también trabaje dentro de esos límites.

El desarrollo sustentable respeta la capacidad limitada de un ecosistema de absorber el impacto de actividades humanas, incluyendo la preservación del ambiente para otras especies, así como para las personas. En el sentido más amplio, sostenibilidad se refiere a la capacidad de un sistema socio-ecológico de persistir intacto en el futuro. La sostenibilidad medioambiental se refiere al mantenimiento del ecosistema y la base del recurso natural siendo la degradación medioambiental un fracaso (Raskin, 1997). Bajo esta consideración, la degradación toma tres formas: la disminución de los recursos la polución o sobre uso de la capacidad de absorción de desechos del ambiente y la reducción en la biodiversidad o pérdida de algunos tipos de recursos.

La Declaración de Río sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD, 1992) tuvo en cuenta este modelo de desarrollo y trató de precisarlo mediante una serie de principios en los cuales se planteó el protagonismo de los seres humanos en relación con la sostenibilidad, teniendo el derecho a una vida saludable y productiva en armonía con la naturaleza; el derecho a desarrollarse debe ejercerse en forma responsable teniendo en cuenta las necesidades de las generaciones presentes y futuras; con el propósito de alcanzar el desarrollo sostenible, la protección del medio ambiente debe constituir una parte integrante del proceso de desarrollo, no considerándose en forma aislada; los Estados deberían reducir y eliminar las modalidades de producción y consumo insostenibles y fomentar políticas demográficas adecuadas y la cooperación entre Estados en cuanto al conocimientos científicos y tecnológicos e intensificando el desarrollo.

Luego de varios años de reuniones y discusiones oficiales internacionales, todavía es difícil establecer un significado concreto del concepto de desarrollo sostenible. Muchos son los que de una manera u otra han establecido sus ideas, como ya se ha planteado. Sin embargo, existen reglas para el comportamiento humano teniendo en cuenta la sostenibilidad, ejemplo de ello es lo expresado por Hawken "deja al mundo mejor que como lo encontraste, no cojas más de lo que necesites, intenta no dañar la vida o la naturaleza, compensa lo que haces" (Hawken, 1993).

Como puede apreciarse no existe consenso en cuanto al concepto de desarrollo sustentable, cómo medirlo e incluso, en cómo debe promoverse. Martínez Alier agrupa la discusión en dos puntos de vista: por un lado, el de los ecólogos que asocian la sostenibilidad con la preservación del estado y función de sistemas ecológicos. Por otro lado, los economistas que consideran que la sostenibilidad está relacionada con el mantenimiento y mejora del estándar de vida humana (Martínez, 1998). En las palabras de Robert Solow "si la sostenibilidad es algo más que un eslogan o expresión de emociones, debe equivaler a un orden que tienda a conservar la capacidad productiva para un futuro indefinido" (Solow, 1992). Ahora, mientras en la vista de los ecólogos los recursos naturales tienen un valor que va más allá de su uso productivo y no pueden ser sustituidos por otras formas de capital, dentro del punto de vista de la economía pueden consumirse los recursos naturales y sustituirlos por otras formas de capital, con tal de que la capacidad productiva se mantenga, contraponiéndose a la idea ecologista.

Según Jiménez Herrero un acercamiento para reunir los puntos de vistas de economistas y ecólogos es asumir que los individuos deducen el bienestar y las preferencias del consumo, la calidad medioambiental y la salud social, pudiendo así decidir la sustitución perfecta. En este caso, es acertado postular la existencia de una función de bienestar social que incorpora indicadores de consumo, calidad medioambiental y estabilidad social. Entonces, un camino de desarrollo sustentable puede definirse como el que aumenta al máximo el valor presente de la función social intertemporal (Jiménez, 1992). En otros términos, un juego dado de indicadores económicos, medioambientales y sociales se agregaría en un solo indicador que se transforma en una medida universal de la sostenibilidad.

Podrían entonces evaluarse las políticas con respecto a los impactos que ellas llevan sobre el indicador. Un ejemplo de este tipo de indicador es el Índice de Desarrollo Humano (United Nations Development Program, 1991). Este indicador integra el promedio de esperanza de vida, alfabetización e ingreso per cápita, publicado anualmente en el Informe de Desarrollo Humano. El HDI se usa a menudo por los gobiernos nacionales y las organizaciones internacionales para fijar las metas de la política y asignar los recursos públicos(United Nations Development Program, 2005). Desafortunadamente, en este indicador se obvian una serie de aspectos que la humanidad puede considerar importantes, uno de ellos es la dimensión medioambiental la cual no es tenida en cuenta y, por el contrario agredida hasta cierto punto, ya que la misma estimula el consumo por parte de las sociedades. Otro aspecto es la aceleración de la disminución de las reservas de recursos, especialmente los energéticos no renovables, lo que disminuye su disponibilidad en el tiempo.

Por consiguiente, proponer una función social que agregue las preferencias sociales puede ser una tarea imposible. La existencia de una función social depende de fuertes asunciones con respecto a las preferencias de las personas y los formularios funcionales que en la mayoría de los casos no existen. Pero, ¿cómo se hará para medir sus componentes? Naciones Unidas ha realizado estudios utilizando la Web para analizar las preferencias con vista a establecer los pesos sobre cada una de las dimensiones tenidas en cuenta (el crecimiento económico, la calidad ambiental y la distribución de los ingresos). Los resultados pusieron en evidencia la alta variación de los criterios.

Frecuentemente es confundido el término crecimiento económico con el de desarrollo. Para muchos resulta un error: "No es correcta la relación consecutiva entre crecimiento y desarrollo, más incorrecta aún es la creencia de que crecimiento engendra el desarrollo, sobre todo porque el contenido de esas palabras no es, sino 800 millones de seres víctimas de la pobreza absoluta" (Perroux, 1984).

De todo lo anterior, se concluye que el desarrollo sostenible es aquel que respeta la condición y capacidad limitada del sistema que resulta analizado, busca la satisfacción de las necesidades sociales presentes sin llegar a agotar las fuentes de recursos imprescindibles para suplir las necesidades en un futuro indefinido, aprovechando al máximo los recursos y disminuyendo la emisión de Sustancias contaminantes, que de una forma o de otra, limiten la regeneración del propio recurso o de algún otro.

Es necesario que se valoren algunos aspectos importantes sobre la sostenibilidad

• Dimensiones de la sostenibilidad y el desarrollo sostenible.

En la actualidad el concepto de desarrollo sostenible resulta un conjunto de interrelaciones entre sistemas (naturales y sociales), dinámica de procesos (energía, materia e información) y escala de valores (valores, ética). En la medida en que los sistemas económicos, ecológicos y sociales interaccionan entre sí de forma independiente, su estabilidad dependerá de su capacidad del conjunto y garantizará sus funciones básicas. Teniendo en cuenta lo anterior Jiménez Herrero planteó que el desarrollo sostenible presenta una serie de dimensiones las se muestran a continuación (Jiménez, 2000):

Sistema ecológico, como soporte básico de la vida y de las actividades humanas. Sistema económico, como conjunto productivo de bienes y servicios materiales. Sistema social, como base de la organización de los agentes sociales e institucionales.

Sistema de valores, complementando los anteriores, se podrá hablar de una cuarta dimensión ética que envuelve a las otras tres y que proporciona un nuevo conjunto de ideas y de valores humanos respecto a la naturaleza (ética del ecosistema global).

Lo anterior puede ser expresado matemáticamente de la siguiente forma vectorial (Jiménez, 2000),

Tratar de expresar la noción de sostenibilidad en forma vectorial es un intento de visualizar y precisar su esencia como proceso de equilibrio dinámico en el tiempo. Aunque el tema energético no se encuentra expresado explícitamente, implícitamente entrelaza las dimensiones planteadas por Jiménez Herrero. La energía constituye el centro de la actividad humana, como es mostrado en la figura 1.1 por lo que su sostenibilidad será decisiva para el logro de la sostenibilidad global (Ocaña, 2006b).

Figura 1. 1. Dimensiones de la sostenibilidad (Ocaña, 2006b)

• Herramientas para la cuantificación de la sostenibilidad.

Al plantearse todos estos conceptos, resulta necesario discutir las herramientas que han sido desarrolladas, para lograr la obtención de un desarrollo en armonía con el medio que sustenta a la sociedad humana. Una de estas herramientas ha sido el uso de indicadores con el propósito de tener un acercamiento a la medida del nivel de sostenibilidad de un sistema, dichos indicadores se dividen en base a criterios de sostenibilidad débil y de sostenibilidad fuerte reportada por Jiménez Herrero (Jiménez, 2000).

Indicadores de sostenibilidad débil Indicadores de sostenibilidad fuerte

PNB. Producto Nacional Bruto Indicadores de eficiencia económica y ecológica. PNB Verde. Producto Nacional Bruto Verde Indicadores de equilibrio ambiental

Indicador de sostenibilidad económica (ISE), para una economía cerrada (Ahorro genuino)

Indicadores de balances materiales y energético termodinámicos

Índice de Calidad Ambiental (ELANEM) Huella ecológica

• Indicadores de sostenibilidad débil.

Estos tipos de indicadores promueven una actitud optimista respecto a la situación ambiental defendiendo la sustitución del capital natural por otras formas de capital, dando un enfoque tecnocéntrico (Jiménez, 2000). Algunas posiciones menos radicales plantean una conservación moderada de los recursos naturales ya que reconocen cierto valor al no uso de la naturaleza e introducen los principios de la termodinámica en los análisis económicos (Georgescu-Roegen, 1971).

En el caso del PNB, se mide el nivel de vida de la población a partir del consumo. Si bien este indicador muestra el crecimiento de la economía de un país o una región se encuentra muy lejos de ser capaz de dar una idea de la sostenibilidad del desarrollo ni de la calidad de vida de la población. Al tener en cuenta algunos aspectos ambientales este índice se convierte en el PNB- Verde, acercándose un poco al objetivo pero dejando fuera otros aspectos igualmente importantes.

El indicador (ISE) se centra en la capacidad de una economía de sustentarse a sí misma, teniendo en cuenta el ahorro genuino de los recursos naturales utilizados para satisfacer la demanda de la sociedad.

• Indicadores de sostenibilidad fuerte

Estos tipos de indicadores muestran una visión pesimista (neomalthusiano) llevando a un conservacionismo radical (Jiménez, 2000). Mantienen un enfoque egocéntrico o biocéntrico (Daly, 1973), siendo el ecosistema global quien limita al sistema económico.

En el espíritu de la sostenibilidad fuerte se toma como base, el mantenimiento del capital natural para que el subsistema económico acople sus mecanismos internos a los flujos, tanto de entrada como de salida de los bienes y servicios que produce.

• Indicadores de eficiencia económica y ecológica.

En estos indicadores se toma como regla la minimización de los flujos procesados por el sistema económico maximizando y los servicios producidos, por otro lado tienen en cuenta que en una economía abierta es importante considerar los costos que supone sacrificar determinados servicios necesarios del ecosistema perdidos debido a la reducción del capital natural al transformarlo en capital artificial o manufacturado (Daly, 1991, Daly, 1996).

Sobre esta base es establecido un indicador básico de eficiencia de servicios económico-ecológicos, el cual fue propuesto por Daly, 1991 como un indicador de eficiencia de utilización de la naturaleza para satisfacer las necesidades humanas, estas dependen de dos factores: la cantidad de servicios obtenidos por unidad de capital manufacturado y la cantidad de servicios sacrificados por unidad de capital natural, que se pierde como resultado de su conversión en capital manufacturado.

• Indicadores de equilibrio ambiental

La gestión integrada de los recursos naturales y los residuos atendiendo a los efectos sobre el capital natural y la calidad ambiental sugiere una fórmula de sostenibilidad generalizando, un nivel mínimo de equilibrio ambiental medido en términos físicos, con independencia de cualquier objetivo de eficiencia económica. Este modelo de desarrollo sostenible elaborado por Barbieri y Markandya en 1990, parte de la existencia de un valor de activos ambientales mínimo sobre cuya base la tasa de degradación del medio ambiente, entendida como sostenibilidad material, se define como una función dependiente del equilibrio entre los flujos de residuos, los flujos de asimilación de éstos por el medio ambiente, así como de los flujos de recursos naturales renovables, de flujos de producción biológica y los flujos de recursos no renovables (Jiménez, 2000).

La condición estricta para que no exista una degradación ambiental en un tiempo cumple los principios operativos del desarrollo sostenible en términos de equilibrios entre las tasas de uso de los recursos naturales renovables y no renovables y las tasas de emisión y absorción de contaminantes. Para este caso no existen valores fijos para cada variable contemplada. En realidad, el deterioro ambiental se deriva de la sobreexplotación de los recursos y de la sobrecarga de los ecosistemas, una vez que se sobrepasan determinados > difíciles de precisar.

• Indicadores materiales y energéticos-termodinámicos.

Los impactos de las actividades económicas sobre el medio ambiente y los procesos de transformación de capital natural en artificial, deben ser analizados mediante criterios basados en balances de materiales y energía, integrados posteriormente a otros criterios que tengan en cuenta las preferencias individuales y sociales (Jiménez, 2000).

En la actualidad, las teorías del Análisis Energético y de la Economía Termodinámica planteadas por Georgescu-Roegen, en los años setenta, han sido encausadas hacia la corriente actual de la economía ecológica, los aportes de la termodinámica constituyen un importante recurso para la obtención de indicadores que pueden orientarse en la corriente de sostenibilidad fuerte. Las pérdidas en los procesos de transformación, conjuntamente con la tendencia a la explotación prioritaria de los recursos de mayor calidad permiten una mayor utilización de nuevos recursos materiales y energéticos a medida que aumentan las necesidades o se van explotando recursos de menor calidad(Georgescu-Roegen, 1971). Este proceso puede medirse en términos de eficiencia en el uso de materiales y energía. De acuerdo con ello, han sido definidos dos indicadores básicos reportados por Ayres y retomados por Jiménez Herrero (Ayres, 1978, Jiménez, 1992):

• Eficiencia de materiales (Em) como relación entre los recursos materiales necesarios para satisfacer la demanda final (RDF) y los recursos totales procesados (RTP): Em = RDF/RTP.

• Eficiencia energética (Ee) definida por la relación entre los flujos energéticos aportados al consumo final (EDF) y los recursos energéticos totales procesados ETP: Ee = EDF/ETP.

Al analizar el desarrollo humano, cuya base se encuentra en procesos económicos de extracción de recursos, su transformación y generación de residuos, queda manifiesto su relación con las leyes de la termodinámica. Como quiera que la entropía no tiene una forma de medición precisa, la evaluación de los procesos que implican uso de recursos, energía y generación de residuos, reclaman algún tipo de medida útil relacionada con el devenir entrópico del desarrollo humano.

Algunas teorías recientes sobre –termoeconomía– señalan indicadores precisos en el sentido apuntado. Como el concepto de energía, en general, es ambiguo, se trata de utilizar indicadores que midan el rendimiento de los procesos, las pérdidas y las ganancias en términos de energía neta o energía útil (Jiménez, 2000).

El concepto de exergía aparece como un instrumento eficaz para definir el trabajo potencial que se puede extraer de un sistema por procesos reversibles según el sistema se equilibra con el entorno. Las particularidades de la exergía son, tal como señala Ayres en (Ayres, 1995), una forma natural de medir las entradas de recursos, las salidas de residuos y las pérdidas de un sistema económico, teniendo en cuenta condiciones de cantidad y calidad, siendo aplicable a flujos de materia y de energía. Además, la exergía no se conserva y realmente se consume en el proceso económico. Por tanto, es un factor que se puede considerar tan básico como el capital o el trabajo en la función de producción (Ayres, 1998).

La termodinámica ha realizado varios aportes al campo de los indicadores, los que resultan especialmente interesantes debido a que pueden expresarse en unidades medibles, aunque no siempre con el nivel de precisión deseadas para cualquier proceso (Jiménez, 2000):

• Evaluación de entalpía, como medida de la variación de un sistema entre un estado inicial y otro final.

• Evaluación de exergía, que considera las propiedades cualitativas de la energía según la capacidad de un sistema para producir trabajo mecánico. El indicador del Excedente Exergético es una medida del rendimiento energético del sistema económico.

• Evaluación de eMergía, que permite establecer las formas energéticas en base a la incorporación de la energía solar y medir la calidad de la energía en los sistemas económico-ecológicos y sus interfases (Pilliet, 1987, Odum, 1983). El indicador del Excedente eMergético es una medida de la capacidad de reproducción de los recursos naturales.

• Evaluación entrópica, que define la degradación irreversible de la energía (segundo principio de la termodinámica) y se puede utilizar para medir el grado de contaminación agregado. El indicador de Generación de Entropía Mínima es una medida de la minimización de la contaminación.

• La Huella Ecológica como indicador de sostenibilidad.

El término Huella Ecológica fue definido por Wachernagel y Rees en 1996 como el "área de territorio ecológicamente productiva, cultivos, pastos, bosques y ecosistemas marinos, en que son producidos los recursos necesarios y es capaz de asimilar los residuos de su población durante un tiempo indefinido, donde quiera que se encuentre esa área" (Wackernegel, 1996). Otra definición se estableció por Georg Borgstrom 1967 "es el territorio fantasma externo al país, necesario para mantener a la población dentro de los límites de su área" (Borgstrom, 1967).

Este indicador persigue simplificar e integrar en un número fácil de manejar, el uso que cada comunidad hace de los sistemas naturales con el propósito de mantener sus formas de vida. Este análisis otorga al territorio la importancia que la capacidad de carga da a la población, es decir, en vez de buscar cuánta población se puede mantener busca cuánta superficie de suelo productivo se necesita para sustentar una población determinada sin importar la ubicación de este suelo (Salas, 2003).

Para el cálculo de la huella ecológica es necesario contar con los datos de los recursos utilizados y los desechos generados, teniendo en cuenta que no existe deterioro, contaminación o pérdida de la capacidad productiva en los sistemas naturales durante los procesos de producción. Para la conversión son utilizados tres procedimientos (Salas, 2003):

Posibilidad de obtener metanol, partiendo de ciertos productos agrícolas en un año

Posibilidad de obtener biomasa para combustión

Superficie arbolada necesaria para asimilar el CO2 emitido a la atmósfera

Este indicador aunque tiene en cuenta los aspectos relacionados con el consumo y sus límites, solo muestra el estado de los sistemas analizados, no permite definir los cambios concretos en los que se tendría que trabajar para mejorar el estado del mismo.

• Relación entre la termodinámica, la energía y la economía.

A mediados del siglo XVIII nació en Francia la escuela económica de los fisiócratas, la cual tenía como primer principio que los recursos naturales y en particular la agricultura y la tierra, eran la fuente del bienestar material (Cleveland, 1996). Son conocidos generalmente como la primera escuela científica organizada de economía y sostenían que el proceso económico podía ser entendido basándose en un factor muy simple, la productividad de la agricultura. Es de señalar que ni los fisiócratas, ni Smith, ni Maltus ni Ricardo, se ocuparon del tema del uso de la energía en la economía(Martínez, 1992).

Fue Carnot, en 1824 quien escribió su memoria sobre la eficiencia de las máquinas de vapor y posteriormente, Clausius dio a las dos leyes su formulación clásica, con las que se formaliza el nacimiento de la termodinámica. Podolinski intentó medir la relación entre la energía utilizada y la energía obtenida en la agricultura. Los planteamientos de Podolinsky aseguraban que para que la humanidad alcanzara las condiciones de existencia, cada caloría de trabajo humano debía tener una productividad de por los menos 10 calorías. La productividad del trabajo humano tendría que ser igual o mayor que el coeficiente económico; al no ocurrir, aparecería la escasez y, muchas veces, podría producirse una reducción de la población. El análisis de flujo de energía llevado a cabo por Podolinsky fue posteriormente utilizado por algunos autores como (Cottrell, 1955, Odum, 1971, Pimentel, 1974, Cleveland, 1984).

Podolinsky establece un punto muy importante al lograr obtener, en ese proceso energético, la mayor cantidad posible de energía transformable en trabajo económico (trabajo mecánico) (Podolinsky, 1995). Esta concepción se apoya íntegramente en la segunda ley de la termodinámica, para señalar la tendencia del universo a un equilibrio térmico en donde, por no existir diferencias en el calor, no será posible realizar trabajo y para indicar que desde que aparecieron los seres vivos, principalmente las plantas, ha aumentado la cantidad de energía disponible sobre la tierra.

Ya en el siglo pasado Soddy, aplicó las leyes de la termodinámica al proceso económico, enfatizando que es la energía solar la que potencia todos los procesos de la vida, definió la riqueza como un flujo que no podía ahorrarse sino sólo gastarse, esta riqueza real tenía su origen en el flujo de energía solar que se consume en cuanto llega a la tierra y ésta no podía ser realmente acumulada (Soddy, 1926). Aunque parte de esa riqueza era transformada en los bienes de capital, este capital no podía almacenarse porque estaba sujeto a un continuo decrecimiento, ya que en términos físicos, era una energía incorporada en ciertos objetos y sujeta a la 2da ley de la termodinámica.

Por otro lado, Soddy en 1995 replantea el aspecto de la energía acumulada (fósil), que se degrada y "genera riqueza", según la economía convencional. También llama la atención sobre la imposibilidad lógica desde la termodinámica, de degradar un flujo energético considerando que se ha aumentado la riqueza física., parte de reconocer que la energía es la fuente fundamental del bienestar entendido, como la disponibilidad de los adelantos tecnológicos(Soddy, 1995).

En 1955 Cottrell en su análisis denominado "Energía y Sociedad" enfatizaba en dos aspectos de las relaciones entre la calidad de la energía y el desarrollo económico y social (Cottrell, 1955). El primero lo denominó "ganancia energética" que es la diferencia entre la energía liberada por un proceso y la energía invertida en él y el segundo aspecto fue la relación entre la cantidad de energía utilizada para subsidiar el trabajo humano y la productividad. En dicho trabajo, planteó que la Revolución Industrial fue exitosa porque el trabajo humano fue complementado por enormes cantidades de energía provenientes de los combustibles fósiles.

Más adelante, Boulding plantea que la tierra resulta un sistema económico cerrado en el que la economía y el medio ambiente no se caracterizan por relaciones lineales sino por relaciones circulares, pero no hizo referencias a la imposibilidad de reciclar el 100 % de los recursos.

Nicolas Georgescu Roegen fue quien dio relevancia económica a la segunda ley, afirmando que se pueden reciclar algunos desechos generados por la economía, pero la energía no se puede reciclar, se usan flujos energéticos de baja entropía y se desechan los mismos flujos pero en condiciones de muy alta entropía o baja disponibilidad (Georgescu-Roegen, 1971). Dicho autor en los años 70, a raíz de la crisis de los precios del petróleo, publicó su artículo "The Entropy Law and the Economic Process" en el que se presenta su idea de la existencia de un vacío en la teoría económica convencional la que genera una confusión entre los conceptos de stocks (reservas) y flujos, dando lugar a una relación equivocada entre capital natural y capital manufacturado. Enfatizó que la materia está sometida a una disipación irrevocable, lo cual es verdad para los sistemas cerrados. Todos los cambios en el estado de los materiales estarán acompañados de una degradación de la calidad de la energía y finalmente, el sistema alcanzará un estado en el cual no existirán gradientes de temperatura, presión o composición que le permitan un nuevo cambio de estado.

Basado en las afirmaciones anteriores y otras observaciones más, Georgescu Roegen postuló la que denominó la cuarta ley de la termodinámica, ley de entropía de la materia, describiendo la degradación de la materia como el factor que finalmente impone las Restricciónciones al crecimiento económico, por encima de la disponibilidad de energía. Esta postulación del cuarto principio de la termodinámica, le valió varias críticas, y de alguna forma debilitó la relevancia de todo su trabajo relacionado con el segundo principio y los procesos económicos (Constanza, 1997).

En la década del 70, H. T. Odum realizó dos de las más importantes contribuciones a la economía ecológica. La primera es el concepto de calidad de la energía y la segunda es el flujo en contracorriente entre la energía y el dinero, que se da en la economía (Odum, 1971). Este autor en su teoría energética del valor, afirma que la energía es la fuente de valor económico, argumenta que en cualquier lugar de la economía en el cual fluye un dólar, se requiere un flujo de energía en dirección opuesta. Además propone el término "emergía" para realizar la contabilidad energética y lo define como el trabajo hecho previamente para obtener un producto o un servicio, esta es una medida de la energía usada en el pasado, una "memoria de la energía". Según Odum, existen tipos de emergías diferentes para cada tipo de energía disponible.

En 1977, Daly publica "La Economía en Estado Estacionario", donde presenta la inconsistencia física entre el crecimiento económico, la protección de los recursos y el medio ambiente. En este tipo de economía, el stock de riqueza física (capital) y la población se mantienen constantes (Daly, 1977). Daly en 1985 argumenta que el modelo económico basado en un flujo circular de intercambio de valor es incompleto, porque no toma en cuenta el flujo de recursos naturales de baja entropía a partir de los cuales se derivan todos los bienes y servicios y con el cual está acoplado (Daly, 1985).

Constanza, R. retoma la propuesta de Odum en 1971 y usa el término "energía incorporada" para describir el costo energético total de un bien o un servicio y, a continuación usando evidencias empíricas, propone su teoría energética del valor en la cual sostiene que el valor de cualquier bien o servicio está en últimas instancias relacionado con la cantidad de energía usada, directa o indirectamente, en su producción (Constanza, 1980).

En 1983, Chapman y Roberts publican su libro "Metal Resources and Energy", en el que hacen un extenso tratado de la relación entre la abundancia de los recursos y la energía necesaria para obtenerlos, los modelos para la predicción del agotamiento de recursos no renovables, los límites termodinámicos en la explotación de los metales y los efectos del reciclado en la disponibilidad de materiales. Adicionalmente, presentan datos de consumo de energía asociados a las diferentes operaciones minerales (extracción y concentración) y en el refinado de diferentes metales, a partir de las menas concentradas (Chapman, 1983).

Durante los años 90 han existido varias propuestas interesantes que relacionan las teorías de la termodinámica y la sostenibilidad, entre ellas se encuentran la de Ayres y Martinás en 1995 y la de Ayres en 1996, los cuales proponen la exergía como una medida agregada del flujo de recursos naturales, así como de los desechos generados por el subsistema económico, ya que es una función que se puede calcular, tanto para los recursos energéticos como no energéticos (Ayres, 1995, Ayres, 1996).

A partir de los trabajos realizados por Szargut en 1988 (Szargut, 1988), quien como se verá más adelante, definió un ambiente de referencia que permite calcular la exergía química para cualquier sustancia, a partir de datos físicos y químicos, Ayres propone hacer una contabilidad exergética a lo largo del ciclo de vida de los procesos y productos (Ayres, 1998), hallando la exergía utilizada y la pérdida como una medida de la eficiencia técnica, eficiencia con la cual es convertida la exergía contenida en los recursos naturales, en servicios finales.

Una de las críticas a éste análisis se ha hecho por Cleveland en 1998, según este trabajo, la exergía al igual que la entalpía, no debe ser usada para realizar una contabilidad de materiales y energía porque es unidimensional, por otro lado la exergía no necesariamente refleja otros atributos de un combustible que lo hacen útil para la economía. Agrega, que en el caso de los materiales, la exergía no puede explicar, por ejemplo la resistencia al impacto, la resistencia a la corrosión, ductilidad y otras propiedades que determinan su utilidad (Cleveland, 1998). Lo que si puede medir la exergía, entendida como la cantidad mínima de trabajo que es necesario invertir para, a través de un proceso reversible, obtener una sustancia o recurso a partir de un ambiente de referencia, es la mínima energía que tuvo que invertir la naturaleza para entregar los recursos naturales en las condiciones específicas (físicas y químicas) que los diferencian del entorno y los hacen útiles para el subsistema económico.

Entre los trabajos más recientes, vale la pena destacar los de Naredo y Valero en 1999 y Ranz en 1999 los que plantean las bases para una teoría general del costo físico de los procesos económicos, el desarrollo de la teoría del costo exergético y el cálculo del "costo exergético de reposición de los recursos minerales" la que contribuye a llenar un poco el vacío existente en la valoración objetiva del capital natural (Naredo, 1999, Ranz, 1999). Valero ha defendido la aplicación de la filosofía termo- económica en el análisis operacional y diagnóstico de sistemas energéticos. Esta es una herramienta que permite estudios más completos de estos sistemas, realizando un mejor uso de los recursos energéticos disponibles (Valero, 2004).

• La exergía, herramienta potencial en los análisis de la sostenibilidad.

La energía es el elemento central de las interacciones entre la naturaleza y la sociedad. Es también considerada vital para el desarrollo económico. Por otro lado no existe fuente de energía que sea completamente neutral con respecto al ambiente. Bajo estas circunstancias, la energía tiene una naturaleza interdisciplinaria, influyendo sobre el desarrollo sustentable y el impacto medioambiental. De aquí debe considerarse que todas las políticas en materia de energía deben ser auténticas, teniendo en cuenta las condiciones globales, es decir, adaptando los sistemas energéticos reconociendo la fuerte unión que existe entre los requisitos de los sistemas energéticos y las emisiones contaminantes.

Bejan en 1982 estudió la aplicación de los principios de minimización de la producción de entropía para formular aspectos de política energética introducidos primeramente por Bejan M. y Bejan A., donde señaló que esa minimización de generación de entropía debe ser considerada un ''diseño filosófico'' para sistemas térmicos y su concepto puede ser empleado en desarrollar una consecuente y comprensiva política energética a largo plazo (Bejan, 1982). Tal política energética debe proveer una gestión eficiente de la energía contabilizando la exergía total o suministro de todos los combustibles conocidos y fuentes de energía (Bejan, 1994). De esta manera se resalta el papel de la exergía como una herramienta primaria para dar legitimidad a la política energética a largo plazo.

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