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Ecosistemas y recursos agropecuarios

versión On-line ISSN 2007-901Xversión impresa ISSN 2007-9028

Ecosistemas y recur. agropecuarios vol.8 no.2 Villahermosa  2021  Epub 31-Ene-2022

https://doi.org/10.19136/era.a8n2.2962 

Notas científicas

Emisiones generadas por el consumo de leña y carbón en la preparación de comida rápida

Emissions generated by firewood and charcoal consumption in fast-food preparation

Emmanuel Díaz-Nigenda1  * 
http://orcid.org/0000-0001-7391-4602

Williams Vázquez-Morales1 
http://orcid.org/0000-0001-9230-0702

Andrea Venegas-Sandoval1 
http://orcid.org/0000-0002-1592-3356

Horacio Morales-Iglesias1 
http://orcid.org/0000-0002-7219-8509

Sibia Hernández-Jiménez2 
http://orcid.org/0000-0003-4951-6473

1Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas. Instituto de Investigación en Gestión de Riesgos y Cambio Climático. Lib. Norte Pte. #1150. Col. Lajas Maciel. CP. 29039. Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México.

2Subsecretaría de Planeación, Evaluación y Desarrollo Regional. Secretaría de Bienestar. Av. Paseo de la Reforma #116. Col. Juárez. CP. 06600. Del. Cuauhtémoc, Ciudad de México, México.


Resumen:

El objetivo del trabajo fue cuantificar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y otros contaminantes generados por el consumo de leña y carbón en la preparación de pollos asados en Tuxtla Gutiérrez (TGZ), Chiapas, mediante la aplicación de factores de emisión (FE). Se hizo una categorización de los establecimientos en función a su producción y la infraestructura utilizada para la actividad para determinar el combustible consumido anualmente. Los gases con emisiones más altas fueron el dióxido de carbono (CO2, 5 312.12 t año-1) y el monóxido de carbono (CO, 290.13 t año-1); mientras que las partículas con diámetros aerodinámicos menores a 10 µm (PM10) fueron las más abundantes (27.23 t año-1). Los resultados muestran la relevancia del consumo de leña y carbón en la preparación de pollos asados como fuente de contaminación del aire que se suma a la problemática ambiental de la ciudad.

Palabras clave: Alimentos; biocombustible sólido; factor de emisión; gei; pollos asados

Abstract:

The objective of this work was to quantify the emissions of greenhouse gases (GHG) and other pollutants generated by the consumption of firewood and charcoal in the roast chicken preparation in Tuxtla Gutiérrez (TGZ), Chiapas, by applying emission factors (EF). A categorization of establishments was made based on their production and infrastructure used for the activity and then the fuel consumed annually was determined. The gases with higher emissions were carbon dioxide (CO2, 5 312.12 t yr-1) and carbon monoxide (CO, 290.13 t yr-1); while particles with aerodynamic diameters less than 10 µm (PM10) were the most abundant (27.23 t yr-1). Results show the relevance of firewood and charcoal consumption in roast chicken preparation as an air pollution source that adds up to environmental problems of the city.

Key words: Food; solid biofuel; emission factor; ghg; roast chicken

Introducción

La contaminación del aire es uno de los problemas que afecta a diferentes ciudades en el mundo, cuya complejidad está definida por los impactos en la salud de la población como resultado de la exposición a altas concentraciones de contaminantes (Páramo 2019), así como de las implicaciones climáticas generadas por las emisiones de GEI, mismas que generan cambios en el clima global (Ramanathan y Feng 2009). Los contaminantes atmosféricos pueden ser emitidos por una gran diversidad de fuentes que afectan la calidad del aire de una región (SEMARNAT 2013). En la industria alimentaria, se puede hacer uso de gas LP y/o de biomasa (leña y carbón) (Masera et al. 2011) en la preparación de alimentos. El sistema alimentario a través de su cadena de suministro (producción, transporte, comercialización y preparación) contribuye significativamente a las emisiones globales de GEI (Garnett 2011).

Algunos estudios sobre el uso de leña y carbón en la cocción de alimentos cuantifican las emisiones generadas en función del alimento (contenido de grasas) y condimentos utilizados para su preparación (McDonald et al. 2003). Otros evalúan la eficiencia energética de estufas domésticas y su relación con las emisiones de GEI y otros contaminantes (Smith 1994, Bhattacharya y Abdul-Salam 2002). Además, se ha buscado determinar los factores de emisión para gases y partículas como resultado del uso de diferentes tipos de biomasa como combustible (Lango-Reynoso et al. 2018, Andreae 2019, Padilla-Barrera et al. 2019).

Debido a la dinámica de la sociedad, con jornadas laborales cada vez más exigentes, demandantes y absorbentes, los alimentos preparados son una forma de satisfacer las necesidades alimentarias de la población, por lo que la comida rápida es una de las principales opciones de alimentación de las personas (Vilaplana 2002). La producción de alimentos preparados es comúnmente practicada en México, en donde se emplean usualmente asadores de uso comercial que utilizan como combustible leña o carbón (Lango-Reynoso et al. 2018, Padilla-Barrera et al. 2019). En consecuencia, los contaminantes generados pueden ser diversos, sin embargo, es común encontrar CO2, CO, metano (CH4), óxido nitroso (N2O), óxidos de nitrógeno (NOx), compuestos orgánicos totales diferentes al metano (TNMOC por sus siglas en inglés), hidrocarburos totales diferentes al metano (TNMHC por sus siglas en inglés), partículas suspendidas totales (PST), PMi0 y PM2.5, entre otros que afectan la calidad del aire y la salud de la población (IEECC 2015). En Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, la producción de alimentos preparados, referidos a pollos asados, ha tenido un aumento considerable debido al crecimiento acelerado de la ciudad, lo cual demanda un mayor consumo de combustibles y, por consiguiente, un incremento en las emisiones de contaminantes a la atmósfera. Con base a lo anterior el objetivo planteado fue cuantificar las emisiones de GEI y otros contaminantes generados por el con sumo de leña y carbón en la preparación de pollos asados en TGZ.

Materiales y métodos

Descripción del área de estudio

La ciudad de TGZ se ubica dentro de las coordenadas: 16o 40’ 30” y 16o 48’ 00” LN, 93o 01’ 35” y 93o 13’ 10” LO, a una altitud de 522 metros sobre el nivel del mar, en la parte centro-occidente del estado de Chiapas, México (Figura 1). Ocupa una superficie de 334.61 km2 en la cuenca baja del río Sabinal, al norte colinda con las montañas del Parque Nacional Cañón del Sumidero, al este con el río Grijalva y Chiapa de Corzo, al sur con la Mesa de Copoya y el Cerro Mactumatzá, al oeste con las montañas que integran la cuenca alta (CEIEG 2020). Con una población de 604 147 habitantes al 2020 (INEGI 2020), TGZ ha tenido un crecimiento acelerado y desordenado en los últimos años, lo que favorece la presencia de calles sin pavimentar las cuales emiten partículas que afectan la calidad del aire de la localidad (Díaz-Nigenda et al. 2018). La dinámica de las actividades propias de una ciudad, hacen que la producción y preparación de alimentos que emplean leña o carbón tengan un crecimiento considerable, que se suma al transporte, los incendios forestales y quemas de predios, como fuentes de contaminación.

Figura 1: Zona de estudio y ubicación de establecimientos en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez. Establecimientos pequeños (amarillo), medianos (verde) y grandes (rojo). 

Datos de actividad

El número de establecimientos que se dedicaban a la producción y preparación de alimentos (asado de pollos) fue obtenido del Directorio Estadístico de Unidades Económicas (DENUE) del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI 2014). La información fue validada a través de visitas durante el año 2014. Se encontraron 166 establecimientos en operación, además de 11 locales que no aparecían en los registros, por lo que un total de 177 comercios fueron considerados en el estudio.

Aplicación de encuestas

Se aplicaron encuestas con preguntas relacionadas a datos del establecimiento, tipo de combustible utilizado, combustible consumido (kg), producción diaria, días y horario de servicio. Los establecimientos se clasificaron en tres categorías con base a su producción e infraestructura (Tabla 1); identificándose franquicias nacionales, así como locales establecidos a orillas de calles y avenidas. De acuerdo con Aguilar-Barojas (2005), el número de establecimientos encuestados fue calculado por:

ni= niσ2Z2Ni-1e2+σ2Z2

Donde: i = categoría, ni = tamaño de la muestra en la categoría i, N i = número de establecimientos en la categoría i, Z = valor de 1.96 para un nivel de confianza del 95%, a = varianza de la población en estudio (0.5) y e = nivel de precisión absoluta (9%).

Tabla 1: Información de establecimientos dedicados al asado de pollos. 

Categoría Combustible Producción (pollos día-1) Número de establecimientos Consumo diario por establecimiento (kg d-1) Consumo anual por categoría (kg año-1 )
Pequeño Carbón <50 132 15.94 (± 7.95) 767 989.20
Mediano Leña 50-100 28 138.91 (± 52.20) 1 419 660.20
Grande Carbón >100 17 81.25 (± 28.37) 504 156.25
TOTAL - - 177 - -

Datos entre paréntesis indican la desviación estándar.

Estimación de combustible consumido

El consumo anual por categoría fue calculado con la expresión:

CAi=CPi x Ni x 365

Donde: i = categoría, CA i = consumo anual de combustible en la categoría i (kg año-1), CP i = consumo promedio por establecimiento en la categoría i (kg d-1) y N i = número de establecimientos en la cate goría i.

Cuantificación de emisiones

El uso de FE representa una técnica rápida para el cálculo de emisiones de contaminantes, por lo que se cuantificaron las descargas anuales de CO2, CH4, N2O, CO, NOx, TNMOC, TNMHC, PST, PM10 y PM2.5. Lo anterior fue realizado mediante la ecuación (SEMARNAT 2013):

Eij=CAi x FEj x 1 ton106g

Donde: i = categoría, j = contaminante, E i j = emisión anual del contaminante j en la categoría i (t año-1), CAi = consumo anual de combustible en la categoría i (kg año-1) y FEj = factor de emisión del contaminante j por tipo de combustible (g kg-1). Los FE empleados por tipo de combustible se tomaron de Smith (1994), EPA (1995), IPCC (1997), Zhang et al. (2000), Andreae y Merlet (2001), Battacharya y Abdul-Salam (2002), Bertschi et al. (2003), Yokelson et al. (2008), Christian et al. (2010), Akagi et al. (2011), Padilla-Barrera et al. (2019) y Andreae (2019), y se muestran en las Tablas 2 y 3. De ellos se obtuvo un FE promedio (FEp) para cada contaminante, así como su desviación estándar.

Tabla 2: Factores de emisión de contaminantes empleados para el cálculo de emisiones por el consumo de carbón. 

Factor de emisión (g kg-1) Referencia
CO2 CH4 N2O CO NOx TNMOC TNMHC PST PM10 PM2.5
2 570 7.8 - 210 - 4 - - - - Smith (1994)
- 4 - 45 1.5 - - - 2.6 1.35 EPA (1995)
2 943.1 5.9 0.029 206.5 2.95 2.95 - - - - IPCC (1997)
2 280 2.92 - 71.3 0.91 - 0.664 1.30 - - Zhang et al. (2000)
2 611 6.2 0.2 200 3.9 - - - - 9 Andreae y Merlet (2001)
1 703 - - 40 2.34 - - 1.95 - - Battacharya y Abdul-Salam (2002)
2 402 6.88 - 134 1.41 7.31 - - - - Bertschi et al. (2003)
- - - - - - - - - - Yokelson et al. (2008)
- - - - - - - - - - Christian et al. (2010)
2 385 5.29 0.24 189 1.41 5.56 - 2.38 - - Akagi et al. (2011)
- - - - - - - - - - Padilla-Barrera et al. (2019)
2 500 6 0.34 207 2.3 11 - - - 3 Andreae (2019)
2 424.26 (± 353.37) 5.62 (± 1.55) 0.20 (± 0.13) 144.76 (± 73.65) 2.09 (± 0.98) 6.16 (± 3.17) 0.664 1.88 (± 0.54) 2.6 4.45 (± 4.03) Promedio

Tabla 3: Factores de emisión de contaminantes empleados para el cálculo de emisiones por el consumo de leña. 

Factor de emisión (g kg-1) Referencia
CO2 CH4 N2O CO NOx TNMOC TNMHC PST PM10 PM2.5
1 620 9 - 99 - 12 - - - - Smith (1994)
1 700 4.8 - 115.4 1.4 26.5 - - 15.3 1.84 EPA (1995)
1 446.6 4.35 0.058 72.5 1.45 8.7 - - - - IPCC (1997)
1 520 5.06 - 69.2 1.19 - 4.34 3.82 - - Zhang et al. (2000)
1 550 6.1 0.06 78 1.1 - - - - 7.2 Andreae y Merlet (2001)
1 609 3.95 0.049 38.2 - - - - - - Battacharya y Abdul-Salam (2002)
1 525 10.4 - 96 2.04 26.78 - - - - Bertschi et al. (2003)
1 677 3.82 - 57.46 1.67 - - - - 9.93 Yokelson et al. (2008)
1 724 3.35 - 58.4 - 4.46 - - - 6.73 Christian et al. (2010)
1 548 4.86 - 77 1.42 19.2 2.27 4.55 18.4 6.64 Akagi et al. (2011)
1 364 3.2 - 51.62 0.87 - - - - 2.11 Padilla-Barrera et al. (2019)
1550 6.8 0.07 83 1.3 58 - - - 6.8 Andreae (2019)
1 569.5 (± 104.25) 5.47 (± 2.25) 0.06 (± 0.01) 74.65 (± 21.84) 1.38 (± 0.34) 22.23 (± 17.94) 3.31 4.19 16.85 5.89 (± 2.91) Promedio

Resultados y discusión

Se consideraron 177 comercios en el estudio, formando tres categorías con base a la infraestructura con la que contaban los locales al momento de la encuesta: los grandes fueron franquicias de empresas nacionales con asadores eficientes en el uso del combustible; los medianos consideraban locales con asadores semi estructurados en ladrillos; mientras que los pequeños fueron aquellos negocios con asadores metálicos de menor tamaño. En la Figura 1 se observa que los locales pequeños y medianos, no tienen un patrón de distribución definido, por el contrario, los grandes se localizan a lo largo de una franja central que atraviesa la ciudad.

Se aplicaron 101 encuestas distribuidas de la siguiente manera: 15 en establecimientos grandes, 23 en comercios medianos y 63 en establecimientos pequeños. Con la información obtenida se estimó la cantidad promedio de combustible consumido anualmente por cada una de las categorías. Los establecimientos pequeños (R2 = 0.68) y grandes (R2 = 0.63), tienen una relación directa con el consumo de carbón y la producción de pollos asados. Mientras que en los establecimientos medianos, no se identificó este comportamiento con el uso de la leña, lo cual se atribuye a la falta de control en el uso de este combustible, ya que utilizan cualquier tipo de vegetación sin importar su poder calorífico. Lo anterior, sumado al diseño irregular de los asaderos, generan que el consumo de leña de los establecimientos medianos presente mayor variación (± 52.2 kg d-1) en comparación con las otras categorías. Los establecimientos medianos consumen aproximadamente 1 419 t año-1 de leña, mientras que los pequeños queman cerca de 768 t año-1 y los grandes 504 t año-1 de carbón (Tabla 1).

En las Tablas 2 y 3, se observa que los FEp para CO2, CO, N2O y NOx del carbón, son mayores a los de la leña, sin embargo, las desviaciones son más grandes, lo que coincide con Andreae y Merlet (2001). Pero de acuerdo con Zhang et al. (2000) y Akagi et al. (2011), se observó lo contrario para TNMOC, TNMHC, PST y PM10, donde los FEp son mayores para la leña. Para CH4 y PM2.5, como lo reportan la EPA (1995) y Andreae y Merlet (2001), los FEP son similares para ambos combustibles. Las diferencias entre los FE utilizados resultan de las técnicas aplicadas y las características de los combustibles empleados para su determinación.

El comportamiento de las emisiones de los diferentes GEI y otros contaminantes para cada categoría se muestra en la Figura 2 y la Tabla 4. Los establecimientos medianos presentaron las descargas más altas de CO2, CH4, NOx, TNMOC, TNMHC, PST, PM10 y PM2.5, lo cual, de acuerdo con Battacharya y Abdul-Salam (2002), se debe a la cantidad de combustible consumido anualmente y, con base al tipo de combustible, los resultados coinciden con Akagi et al. (2011), IEECC (2015) y Lango-Reynoso et al. (2018) quienes señalan que las emisiones por el uso de leña son mayores a las del carbón.

Figura 2: Comparativo de emisiones generadas por el asado de pollos en las diferentes categorías. 

Tabla 4: Emisiones anuales por tipo de contaminante (t año-1). 

Establecimientos CO2 CH4 N2O CO NOx TNMOC TNMHC PST PM10 PM2.5
Pequeños 1 861.81 4.32 0.16 111.17 1.61 4.73 0.51 1.44 2.00 3.42
Medianos 2 228.11 7.77 0.08 105.98 1.96 31.57 4.69 5.94 23.92 8.37
Grandes 1 222.21 2.84 0.10 72.98 1.05 3.11 0.33 0.95 1.31 2.24
Total 5312.12 14.93 0.34 290.13 4.62 39.41 5.54 8.33 27.23 14.03

Por el contrario, los establecimientos pequeños generaron las emisiones más altas de CO y N2O, lo cual, considerando la diferencia en la cantidad de combustible consumido (Tabla 1), se atribuye a los FE que, de acuerdo con Akagi et al. (2011) y Andreae (2019) son mayores para el carbón (Tablas 2 y 3). En tanto que los grandes establecimientos o franquicias presentan las emisiones más bajas, lo cual se puede deber a que el proceso de producción tiene un aprovechamiento energético más eficiente que reduce el consumo de combustible; lo que coincide con Zhang et al. (2000) y Battacharya y Abdul-Salam (2002) quienes señalan el beneficio generado por el uso de dispositivos con mejor eficiencia energética.

En la Tabla 4 se observa que el CO2 (5 312.12 t año-1) y el CO (290.13 t año-1) son los gases más abundantes. Lo que es de interés debido a que en la región las tasas de deforestación y degradación de la cobertura forestal son mayores a las de recuperación (SEMAHN 2011), lo cual se encuentra relacionado con la extracción de leña. En el caso de las partículas, las más abundantes son las PM10 (27.23 t año-1), seguidas de las PM2.5 (14.03 t año-1) y de las PST (8.37 t año-1); en los tres casos, los establecimientos medianos generaron más del 50% de las emisiones de cada contaminante por el consumo de leña.

Las emisiones de TNMOC y NOx no son tan grandes como aquellas de CO2, sin embargo, su importancia radica en el rol que desempeñan como precursores para la formación de ozono (Akagi et al. 2011), el cual, junto con PM10, son los principales contaminantes que afectan la calidad del aire de la ciudad.

Los resultados muestran la relevancia que tiene el consumo de leña y carbón en la preparación de pollos asados como fuente de emisión de contaminantes atmosféricos que sumado a los incendios forestales, quemas de predios, a las emisiones vehiculares y la resuspensión de partículas en calles sin pavimentar que se presentan en la región, permiten dimensionar y entender la problemática ambiental. Por lo que el monitoreo de la calidad del aire es necesario para desarrollar e implementar estrategias que permitan prevenir escenarios severos de contaminación atmosférica para cualquier ciudad en desarrollo.

Literatura citada

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Recibido: 04 de Marzo de 2021; Aprobado: 25 de Mayo de 2021

*Autor de correspondencia: emmanuel.diaz@unicach.mx

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