2.1. Efecto invernadero

El efecto de los gases de efecto invernadero GHG funciona de la misma manera que los invernaderos. Los invernaderos se construyen especialmente en lugares con malas condiciones para el crecimiento de las plantas, normalmente en lugares helados o donde los rayos del Sol son insuficientes. Se construyen con techos y ventanas de cristal para que los rayos del Sol queden atrapados en el interior de la casa y así mantenerla más caliente en invierno o por la noche. La Fig. 2.1.1 muestra el funcionamiento de un invernadero.

Así, el efecto invernadero es el fenómeno que atrapa los rayos del Sol en la atmósfera terrestre, impidiendo que reboten hacia el espacio, manteniendo caliente el planeta a una temperatura media global ideal que permita la vida en la Tierra. La Fig. 2.1.2. muestra el efecto invernadero en la Tierra.

Sin embargo, debido a la actividad humana y al desarrollo de la industria, la cantidad de gases, como el CO2, el metano, entre otros en la atmósfera que provoca este fenómeno, se ha hecho alarmantemente grande en muy poco tiempo. El aumento de la proporción de gases de efecto invernadero por encima de las concentraciones normales provoca principalmente un aumento de la temperatura media global ideal.

En consecuencia, cuantos más gases de efecto invernadero haya en la atmósfera, más caliente será la Tierra. Por ejemplo, el planeta Venus tiene más del 90% de dióxido de carbono presente en su atmósfera, y la temperatura de su superficie es superior a 400 °C (Edinburgh University, s.f.)

2.2. El ciclo del carbono

Es bien sabido que las plantas absorben el dióxido de carbono del ambiente, reduciendo su cantidad en la atmósfera. Sin embargo, a diferencia de las plantas, los animales y los seres humanos respiran oxígeno, que es vital para la vida, pero exhalan dióxido de carbono a la atmósfera. De este modo, el carbono de las plantas vuelve a la atmósfera para iniciar el ciclo de nuevo.

Sin embargo, el ciclo del carbono es más amplio que el descrito anteriormente. También incluye una enorme cantidad de carbono en las rocas, como el carbón, que tiene un 60-80% de carbono. Del mismo modo, muchas otras rocas también contienen un cierto porcentaje de carbono, lo que indica que la cantidad de carbono almacenada en estas rocas es enorme. Las estimaciones indican que la cantidad de carbono almacenada en estas rocas es unas dos mil veces o más que las cantidades presentes en la atmósfera. La Fig. 2.2.1 muestra el ciclo del carbono.

Como se ve en la Fig. 2.2.1, se transfiere una pequeña cantidad de carbono entre el ciclo océano-atmósfera-biosfera y el ciclo geológico. Los sedimentos, que se depositan en los océanos, también contienen carbono. Estos sedimentos, como la arena o el barro, se convierten en rocas una vez enterrados. Ciertas cantidades de carbono almacenadas en estas rocas quedan atrapadas, por ejemplo, en el levantamiento de las montañas y se desgastan cuando el carbono vuelve a la atmósfera y a los océanos. Así, el ciclo comienza de nuevo.

2.3. Reservas de combustibles fósiles

Los combustibles fósiles son recursos naturales que consisten en carbón, petróleo y gas natural. Colectivamente, proporcionan más del 80% de la energía primaria del mundo. Los mercados energéticos actuales están dominados por el aumento crucial de la demanda de energía debido al sólido crecimiento económico en países como China e India (Prof. Bharat Raj Singh, 2012)

El consumo global de energía creció un 2,3 % en 2018, casi el doble de la tasa de crecimiento promedio desde 2010, impulsado por la solidez de la economía observada (Millennium Alliance for Humanity & the Biosphere MAHB, 2019). La demanda de electricidad en sí creció un 4 % en 2018. Debido al rápido crecimiento de la demanda mundial de energía, la electricidad está siendo impulsada a desempeñar un papel importante en el consumo total de energía.

Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), países como EE. UU., Rusia y China han producido en conjunto alrededor del 30 % y consumido el 40 % de la energía mundial total. Según la AIE, los combustibles fósiles seguirán siendo la principal fuente de energía a nivel mundial al menos hasta 2030, y se espera que su uso aumente en volumen. Sin embargo, estos recursos naturales son limitados.

La Fig. 2.3.1 muestra las reservas de energía en miles de millones de toneladas equivalentes de petróleo (Btep) a lo largo del tiempo.

Como se muestra en la Fig. 2.3.1, se puede apreciar que las reservas de combustibles fósiles ya no existirán. Para 2052, 2060 y 2090, las reservas de petróleo, gas y carbón se habrán agotado, respectivamente. Sin embargo, según el informe anual del gigante petrolero British Petroleum BP, la Tierra tiene cerca de 1.688 billones de barriles de crudo, que durarán 53,3 años a las tasas de extracción actuales (Christian Science Monitor, 2014).

2.3.1. Reservas de petróleo

La demanda mundial de petróleo creció un 1,3 % en 2018 (Millennium Alliance for Humanity & the Biosphere MAHB, 2019). Hoy, el petróleo suministra alrededor del 40% de la energía mundial y el 96% de su transporte. De todos los barriles de petróleo estimados, el 6% se encuentra en América del Norte, el 9% en América Central y Latina, el 2% en Europa, el 4% en Asia Pacífico, el 7% en África, el 6% en la ex Unión Soviética. Los países con más reservas de petróleo en el mundo son Arabia Saudita (25%), Irak (11%), Irán (8%), Emiratos Árabes Unidos (9%), Kuwait (9%) y Libia (2%) (Institute for the Analysis of Global Security)

La Fig. 2.3.1.1 muestra las reservas de petróleo en distintas partes del mundo.

Como se ve en la Fig. 2.3.1.1, los países con una gran cantidad de reservas de petróleo son los países de Medio Oriente, siendo los únicos capaces de aumentar sus reservas de petróleo. Por lo tanto, si la producción de petróleo continúa al ritmo actual, muchos de los mayores productores de 2002 pronto dejarán de desempeñar un papel relevante en el mercado petrolero.

2.3.2. Reservas de gas natural

La cantidad de reservas de gas natural depende de varios factores. Por ejemplo, depende de las tasas de producción y consumo, de cuántas reservas de carbón y petróleo estarán disponibles. Sin embargo, estudios estiman que el gas natural durará de 40 a 52 años (Better Meets Reality, 2021).

El consumo mundial de gas natural es de más de 17 mil pies cúbicos per cápita cada año (basado en la población mundial en 2017) (Worldometer, n.d.). Además, al 1 de enero de 2020, las reservas mundiales probadas de gas se estimaron en más de 7 mil billones de pies cúbicos, según la Agencia Internacional de Energía (AIE) (Administración de Información de Energía EIA, 2021)

La Fig. 2.3.2.1 muestra las reservas de gas probadas históricamente a lo largo del tiempo.

Es fundamental señalar la diferencia entre reservas probadas y recuperables de gas natural. Las reservas probadas se refieren a la cantidad real (total) de reservas. Por el contrario, el término "recuperable" se refiere a las reservas de gas natural que se pueden explotar con tecnología minera después de considerar las limitaciones de accesibilidad y los factores de recuperación (Better Meets Reality, 2021)

Según la perspectiva anual de la energía 2019 de la Administración de Información Energética de Estados Unidos, se estimaron más de 2 mil billones de pies cúbicos de recursos técnicamente recuperables de gas natural seco en los EE. UU. (Millennium Alliance for Humanity & the Biosphere MAHB, 2019).

2.3.3. Reservas de carbón

El carbón es el tercer tipo de combustible fósil y el más antiguo. Según la AIE, el consumo mundial de carbón aumentó un 1 % o 50,4 megatoneladas de carbón equivalente (Mtce) (Millennium Alliance for Humanity & the Biosphere MAHB, 2019). Además, la demanda de carbón en el mundo es de hasta un 0,7% en 2018 (S&P Global, 2019).

En 2016, la estimación de reservas de carbón en el planeta superaba el millón de toneladas, equivalente a unas 130 veces su consumo anual. El carbón se agotará en más de 130 años con los niveles de consumo actuales.

La Fig. 2.3.3.1. muestra las reservas mundiales de carbón a lo largo del tiempo hasta 2017.