2. 1. Características del Valle de Aburrá

El Valle de Aburrá está conformado por diez municipios: Caldas, Sabaneta, La Estrella, Itagüí, Envigado, Medellín, Bello, Copacabana, Girardota y Barbosa. Tiene una extensión de 1 129 km² de los cuales el 70% corresponde a zonas rurales y el 30% a zonas urbanas (^{DANE, 2017}). De acuerdo con la proyección por parte del Departamento Administrativo Nacional de Estadística, para 2015 se reportan 3 866 165 habitantes, lo cual corresponde aproximadamente al 58% de la población del departamento de Antioquia (cuadro 1).

Los factores que afectan la calidad del aire en el Valle de Aburrá están definidos. Además de las emisiones diarias que realizan las fuentes fijas y móviles, hay otros factores como la topografía y las condiciones meteorológicas que hacen que periódicamente tengan lugar episodios críticos de calidad del aire (^{SIATA, 2021}). La configuración del valle ubicado en un entorno montañoso constituye una condición geográfica adversa para la circulación horizontal de las masas de aire, lo que sumado a condiciones de ventilación escasa (meteorología adversa) favorece la acumulación de contaminantes y dificulta su remoción (^{AMVA, 2021}). En el Valle de Aburrá se evidencia un comportamiento típico anual de los niveles de contaminación del aire que es determinado por la meteorología. La transición entre la temporada seca y la primera temporada de lluvias acontece entre febrero y marzo y se caracteriza por la presencia de capas de nubes de baja altura que ocasionan la acumulación de contaminantes en la atmósfera. Durante este fenómeno, se registran las concentraciones más altas de PM del año (PM10 y PM2.5). Del mismo modo, sucede la segunda transición de temporada de lluvia a temporada seca entre octubre y noviembre, época en la que se registra de nuevo un incremento de las concentraciones de PM (^{AMVA, 2021}). Algunas características de la temporada de transición que pueden ocasionar episodios críticos de calidad del aire son nubes de baja altura, aumento de la humedad relativa en la tropósfera y la baja incidencia de la radiación solar en la superficie de la tierra (^{SIATA, 2021}).

Las condiciones meteorológicas desfavorables para la dispersión de PM, sumadas a la continua emisión de contaminantes por parte de fuentes fijas y móviles, dan como resultado un aumento significativo en las concentraciones de PM2.5 y PM10 y, como consecuencia, un Índice de Calidad del Aire (ICA) dañino a la salud en todas las estaciones de representatividad poblacional que están instaladas a lo largo del Valle de Aburrá (^{SIATA, 2021}).

De acuerdo con los datos proporcionados por la Secretaría de Tránsito y Transporte de los diferentes municipios del Valle de Aburrá, en 2015 el parque automotor estaba conformado por 1 204 273 vehículos, de los cuales la mayoría son motocicletas y automóviles (cuadro 2) (^{AMVA-UPB, 2017}).

En 2015 el Valle de Aburrá contaba con 432 empresas que emitían contaminantes a la atmósfera y que tenían 1 448 fuentes de emisión (cuadro 3). Se observa que en Medellín e Itagüí se encontraban el 72% de las empresas y el 60% de las fuentes de emisión. Las demás empresas y fuentes se distribuyen en los ocho municipios restantes, donde se destaca que las seis empresas que se encontraban ubicadas en Girardota contaban con 143 fuentes de emisión (^{AMVA-UPB, 2017}).

2. 2. Canasta energética del Valle de Aburrá

2. 3. El origen y uso de la energía y su relación con la contaminación del aire

El uso de los combustibles tanto en el sector industrial como en el de transporte es la principal fuente de emisión de contaminantes atmosféricos en el Valle de Aburrá. El aprovechamiento de combustibles derivados del petróleo (gasolina y diésel) provoca diversos contaminantes como monóxido de carbono, PM, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno. El carbón y el petróleo crudo, usados en su mayoría por la industria, generan emisiones de partículas y óxidos de azufre (^{Molina et al., 2003}).

El cuadro 14 precisa la emisión de contaminantes criterio en los sectores residencial y comercial para 2015. La estimación de las emisiones a la atmósfera se hizo a través de factores de emisión de ^{U.S. EPA (2017)}. La emisión de contaminantes en estos sectores se debió sobre todo al uso de gas natural.

El cuadro 15 muestra la emisión de contaminantes criterio por categoría vehicular en el sector transporte para 2015. Se observa que los camiones son la principal fuente de NOx y PM2.5, pues suministran el 31% y 36% del total de las emisiones de estos contaminantes respectivamente. Se destaca también el aporte que realizan las volquetas a este último contaminante. A su vez, las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) son dominadas por las motocicletas de cuatro tiempos con un 37%, mientras que los automóviles son las principales fuentes de emisión de CO y SOx (contribuyen con el 37% y 59% respectivamente) debido a su número y a que la mayoría recurre a la gasolina como combustible, la cual tiene un porcentaje más elevado de azufre que el diésel (^{AMVA-UPB, 2017}).

Destaca también la contribución de los automóviles y buses a la emisiones de NOx, así como de las emisiones de SOx provenientes de las motocicletas de cuatro tiempos y taxis. Asimismo, se resalta la participación de los automóviles y los camiones en las emisiones de COV (^{AMVA-UPB, 2017}).

Los camiones, siendo una de las categorías con menor cantidad de vehículos, son la principal fuente de emisión de contaminantes, en especial de PM2.5 (538 ton/año). Esto se debe en especial a la edad del parque automotor, puesto que existen vehículos con más años de antigüedad que el promedio de las demás categorías (^{AMVA-UPB, 2017}).

Las emisiones por tipo de combustible se encuentran en el cuadro 16. Se observa que la gasolina es la principal fuente responsable de las emisiones de CO, SOx y COV, con un 65%, 87% y 82% respectivamente. El diésel es la principal fuente de NOx y PM2.5 con un 69% y 80% de las emisiones de estos contaminantes. El GNV por su parte hace una contribución clave a las emisiones de CO con un 29% (^{AMVA-UPB, 2017}).

Las características particulares de los motores a gasolina y de los motores diésel hacen que los primeros muestren una eficiencia menor respecto a los segundos. Esto redunda en una combustión menos completa y de ahí que las emisiones de CO sean superiores en la gasolina, pues los motores diésel consiguen transformar mejor el carbono del combustible en CO₂. Esto también se debe a que en los motores a gasolina la combustión se realiza por medio de una chispa ocasionada por una bujía, lo cual hace que la eficiencia de la combustión dependa de la sincronización de los tiempos del motor y del octanaje del combustible, la cual, si no es la adecuada, causará una ignición fuera de tiempo, que va en detrimento del objetivo de conseguir una combustión lo más cercana posible a la ideal (^{AMVA-UPB, 2017}).

De igual forma, las mayores emisiones de COV por parte de la gasolina se deben a que está compuesta por elementos más volátiles que el diésel y a que además le son adicionados otros compuestos para mejorar su octanaje y así evitar los problemas ya mencionados. Por otra parte, la gasolina que se consume en el Valle de Aburrá tiene un máximo de 300 ppm de azufre, frente al diésel que cuenta con menos de 50 ppm; esto explica que las emisiones de SOx sean también dominadas por la gasolina (^{AMVA-UPB, 2017}).

Ahora bien, pese a que los motores diésel tienen mayor eficiencia que los motores a gasolina, presentan zonas más ricas en combustible que otras, como consecuencia de que no hay una mezcla previa de éste con el aire. De esta forma, hay zonas con combustible que no alcanzan a quemarse por completo y ello conduce a la formación de PM; asimismo, hay zonas de altas temperaturas en donde el nitrógeno del aire se oxida y se desencadenan elevadas concentraciones de NOx (^{AMVA-UPB, 2017}).

En resumen, el hecho de que el GNV sea responsable del 29% de las emisiones de CO se debe a que muchos de los vehículos que funcionan con este combustible lo hacen también con gasolina; es decir, sus motores no fueron diseñados para trabajar con gas, lo cual conduce también a una combustión incompleta (^{AMVA-UPB, 2017}).

El cuadro 17 especifica la emisión de contaminantes criterio (excepto el O₃) y COV, el cual está distribuido por municipios en el sector industrial para 2015 en el Valle de Aburrá. Se observa que la ciudad de Medellín realiza los mayores aportes de CO y COV, mientras que Itagüí lo hace con los SOx. Es trascendental también el papel de Envigado en las emisiones de NOx y el de Girardota en las de PM.

El cuadro 18 y la gráfica 1 muestran la emisión distribuida por sectores de contaminantes criterio en el Valle de Aburrá para 2015. El sector transporte aparece como el principal responsable de la emisión de contaminantes criterio en el Valle de Aburrá con un 93.5%, cantidad muy superior a la del sector industrial. La participación del sector transporte en la contaminación atmosférica indica en la actualidad una tendencia al aumento debido al alto crecimiento del parque automotor en los últimos años.

Para analizar el problema de la contaminación atmosférica en el Valle de Aburrá (Antioquia, Colombia) y definir prioridades y estrategias de control se debe emplear un enfoque integrador que permita identificar y clasificar a los actores participantes. Nuestro actual modo de vida se basa en un modelo energético centrado en el consumo de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) y en el uso irracional de la energía. Esto tiene como consecuencia la emisión a la atmósfera de importantes cantidades de contaminantes, lo que se manifiesta como contaminación atmosférica en las principales ciudades. El modelo de generación, transporte y consumo actual de energía, que es dependiente en absoluto de los combustibles fósiles, es insostenible. Por lo tanto, una de las formas de actuar para limitar e impedir las graves consecuencias ambientales, sociales y económicas consiste en reducir el consumo de energía o sustituir los combustibles “sucios” que tienen una mayor participación, tales como la gasolina, el diésel y el carbón, los cuales podrían ceder una parte considerable de su aporte a fuentes de energía más “limpias”, como la energía eléctrica, eólica y solar.

Fuente: elaboración propia.

Gráfica 1 Emisión de contaminantes criterio distribuido por sectores en el Valle de Aburrá para 2015