Equipo

Introducción

Los gases que conforman nuestra atmósfera contribuyen a que la Tierra tenga una temperatura tolerable para el desarrollo de la vida. El balance de estos es necesario para sustentar la vida en la tierra, ya que la falta o el exceso de uno de estos componentes en el caso del dióxido de carbono (CO2) puede ser la diferencia entre una tierra muy fría o demasiado caliente para soportar la vida. Hoy en día las emisiones de dióxido de carbono son un subproducto del desarrollo tecnológico humano, esto es principalmente cierto cuando nos referimos a países con una economía en desarrollo o que experimenta un rápido crecimiento es su población e industria.

GUÍA ESPECÍFICA DE TRABAJO SOBRE “Co2 y cambio climático”

Antecedentes

Desde la apertura económica de China en 1978 la población nacional ha crecido un 47.7%, sin embargo las emisiones de CO2 han aumentado 374% en los últimos 40 años. En China las emisiones de CO2 durante 2019 han crecido 378.129 kilotoneladas, un 3,39% respecto a 2018.

Las emisiones de CO2 en 2019 han sido de 11.535.200 kilotoneladas, con lo que China es el país que más ha contaminado con sus emisiones de CO2 durante 2019 del ranking de países por emisiones de CO2, formado por 184 países, en el que se ordenan los países de menos a más contaminantes.

China se convirtió en el mayor emisor de CO2 del mundo en 2006 y ahora es responsable de más de una cuarta parte de las descargas globales de gases de efecto invernadero para el planeta. El uso y creación de nuevas plantas eléctricas de carbón es uno de los principales factores en este aumento de emisiones.

Las emisiones de C02 per cápita en México alcanzaron su punto más alto en la historia reciente en el año 2008, desde ese entonces han decaído un 22.7% desde ese entonces, en este periodo la población aumentó en un 15%.

México ha formado parte de las principales convenciones y convenios internacionales respecto a la emisión de gases de efecto invernadero como lo es el C02:

Convenio de Viena para la Protección de la Capa de Ozono. Convención marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. Convenio Internacional sobre Cooperación, Preparación y Lucha contra Contaminación por Hidrocarburos. Protocolo de Kyoto a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático. Acuerdo de París.

Actualmente México ocupa el doceavo puesto en el ranking de los países que más emiten CO2.

Reforma económica China

Plantas de carbón en China

senado.gob.mx

Dióxido de Carbono CO2

¿Qué es?

Es un gas incoloro, inodoro e incombustible que se encuentra en baja concentración en el aire que respiramos (en torno a un 0.03% en volumen).

El dióxido de carbono se genera cuando se quema cualquier sustancia que contiene carbono. También es un producto de la respiración y de la fermentación. Las plantas absorben dióxido de carbono durante la fotosíntesis.

Se estima que este aumento es causado por una concurrencia de factores entre los cuales el uso de combustibles fósiles (carbón, petróleo y derivados, gas) y las quemas con fines agrícolas pueden señalarse como los más significativos. Se calcula que este aumento del nivel de dióxido de carbono ocasione cambios climáticos considerables.

Dióxido de Carbono (CO2)

conicet.gov.ar

Efectos sobre la salud

Si bien el dióxido de carbono no es tóxico ni tan siquiera nocivo para la salud humana, tampoco es útil para la respiración, de manera que altas concentraciones en el aire interior de este gas producen una sensación poco confortable debido a que desplaza el oxígeno del aire y hace que la respiración se vuelve más fatigosa.

Contaminación atmosférica y salud

¿Importancia?

Si bien el dióxido de carbono es esencial para que se produzca la fotosíntesis en las plantas las cuales nos proveen con Oxígeno, también el que esté en niveles desmedidos provoca desplazamiento de oxígeno lo cual nos perjudica no solamente con problemas de respiración sino que acentúa el efecto invernadero, provocando un daño mayor a la tierra.

¿Cuál es la población de cada país?

En cuanto a la población Mexicana, se estima que en los años 1900 había poco más de 13 millones de habitantes, mientras que en la actualidad, año 2021 se estima la cantidad de 128 millones de habitantes.

De manera opuesta, la población de China en los años 1900 ya contaban con 400 millones de habitantes, actualmente en el año 2021 se estima la cantidad de 1.402 miles de millones.

Población de México

Población de China

¿Cómo es la economía de cada país?

China es la segunda mayor economía mundial, el mayor exportador y posee las mayores reservas cambiarias del mundo. El sector industrial de la economía de China contribuye a aproximadamente el 39% del PIB de China. Mientras que representa el 6.1 del PIB mundial tiene una economía altamente diversificada, dominada por los sectores manufacturero y agrícola.

La economía en México está diversificada, esta incluye industrias de alta tecnología, producción de petróleo, explotación de minerales y manufactura, Cabe mencionar que ocupa el lugar número 2 en la economía de América Latina y número 15 del mundo y ocupando el 1.67% del PIB mundial.

¿Qué país produce más CO2? ¿Por qué x país produce más CO2?

A nivel per cápita el país que produce más CO2 es Qatar, con 37.05 toneladas de CO2 por habitante, sin embargo China es el país que produce más CO2 en general, produciendo 9257.9 millones de toneladas, casi el doble que Estados Unidos.

China es el país más poblado del mundo, para sustentar a esta población depende principalmente de plantas eléctricas alimentadas por carbón, además de esto las principales industrias en China son la manufactura, el procesamiento de materias primas como el hierro y la industria alimenticia.

Los 20 países que más dióxido de carbono emitieron en el 2017

Los países que más contaminan el aire por habitante

Plantas de carbón en China

¿Cuáles son las consecuencias de esto?

La calidad del aire en China es de las peores en el mundo, ocasionando cerca de 1.5 millones de muertes prematuras y millones de hospitalizaciones, la contaminación afecta al sector agrícola, limitando la capacidad de las cosechas.

El crecimiento constante de la población en las zonas urbanas ha traído consigo la concentración de las actividades económicas y productivas, que bajo ciertas circunstancias agudizan problemáticas como las relacionadas con la mala calidad del aire. En particular, la exposición al aire contaminado tiene implicaciones sociales y económicas importantes, siendo quizá una de las más relevantes la de ser la principal causa ambiental de muertes prematuras a nivel mundial.

Calidad del aire SEMARNAT

Air pollution in China

Metodología de muestreo y análisis

En este estudio se utilizó la información y filtros de muestreo obtenidos de “Our World in Data based on the Global Carbon Project” por Friedlingstein et al (2020). Aquí obtuvimos las emisiones anuales de dióxido de carbono basadas en la producción, medidas en toneladas por persona (per cápita). Esto basado en las emisiones territoriales sin considerar las emisiones integradas en los bienes comercializados.

ourworldindata.org

Análisis de emisiones CO2 México

emisions_mx <-co2_MX$percapita

emisions_chn <-co2_CHN$percapita
plot(x=co2_MX$year, y = co2_MX$percapita, xlab = "Año", ylab = "Toneladas CO2", main = "Mexico")

Periodos de interés:

Durante este periodo que prosigue al porfiriato inicia la revolución mexicana, se observa que las emisiones per cápita aumentan de manera exponencial, esto es debido al aumento en el uso del ferrocarril, en 1912 se construyó la primera locomotora nacional, durante esta década comenzó a extenderse el uso de electricidad a nivel nacional, para suplir esta demanda se utilizaban plantas eléctricas con altas emisiones de Co2, no sería hasta 1937 que se empezó a implementar plantas hidroeléctricas para cubrir la creciente demanda, para este periodo de los 18.3 millones de habitantes, 7 millones ya contaban con servicio de electricidad, lo que supone un 38.2% de la población.

Se puede concluir que las emisiones per cápita están en declive a lo largo de esta década debido al aumento de población y al uso de plantas energéticas más eficientes.

EL FERROCARRIL EN MÉXICO

Historia de la CFE

A lo largo de este periodo se observa que las emisiones per cápita comienzan a subir exponencialmente, esto se debe al rápido crecimiento poblacional y económico, el comercio con Estados Unidos se incrementó y así como la demanda de granos para importación, a su vez se incrementó el uso del automóvil, aunado a que el uso obligatorio de catalizador en los automóviles no sería obligatorio hasta 1984, llevó a un gran aumento en las emisiones de Co2.

Uso obligatorio del catalizador

1994-2008:

Después de una década con emisiones estables debido a una devaluación en la moneda nacional, el crecimiento económico se vio reducido, sin embargo con la entrada del Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN), la economía nacional se vio revitalizada, aumentado el flujo de bienes y el comercio de hidrocarburos.

TLCAN resultados

2008-2020:

Con la crisis del 2008 México vivió un ralentización económica debido a su dependencia con Estados Unidos, en este periodo se han visto reducidas las emisiones per cápita pese al aumento de la población en un 15%, otro factor a considerar es la popularización de energías renovables, ya que estas en los últimos años se han convertido en una alternativa eficiente que produce menos Co2, las emisión ha caído aún más con la presencia de la pandemia de SARS-CoV-19, esta reducción en las emisiones ha sido un fenómeno experimentado a nivel mundial.

Medidas de Tendencia central de Emisiones Co2 México

  • Moda
moda =mlv(emisions_mx, method = "mfv")
moda
## [1] 0.0438
  • Media
mean(emisions_mx)
## [1] 2.252332
  • Mediana
median(emisions_mx)
## [1] 1.776
  • Sumario estadístico
sum <- summary(emisions_mx)
sum
##    Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
##  0.0396  1.0456  1.7760  2.2523  3.8218  6.0657
  • Rango intercuantil
primer <- sum[2] 
tercer <- sum[5]


primer <- as.numeric(substr(primer,1,7))
tercer <- as.numeric(substr(tercer,1,7))


result <- tercer - primer


result
## [1] 2.7762

Distribución de Frecuencia con datos Emisiones Co2 en México

  • Tabla de Distribución de Frecuencia
dist <- fdt(emisions_mx)
dist
##     Class limits  f   rf rf(%)  cf  cf(%)
##  [0.0392,0.7156) 23 0.18 17.83  23  17.83
##   [0.7156,1.392) 31 0.24 24.03  54  41.86
##    [1.392,2.068) 16 0.12 12.40  70  54.26
##    [2.068,2.745)  6 0.05  4.65  76  58.91
##    [2.745,3.421)  5 0.04  3.88  81  62.79
##    [3.421,4.097) 31 0.24 24.03 112  86.82
##    [4.097,4.774) 14 0.11 10.85 126  97.67
##     [4.774,5.45)  1 0.01  0.78 127  98.45
##     [5.45,6.126)  2 0.02  1.55 129 100.00
  • Histogramas
plot(dist, type="fh",col="blue", main="Emisión absoluta de Co2 per cápita en México")

plot(dist, type="fp",col="blue",main="Emisión absoluta de Co2 per cápita en México")

plot(dist, type="rfh",col="blue",main="Emisión Relativa de Co2 per cápita en México")

plot(dist, type="rfp",col="blue",main="Emisión relativa de Co2 per cápita en México")

plot(dist, type="cfh", col="blue", main="Emisión acumulada de Co2 per cápita en México")

plot(dist, type="cfp",col="blue",main="Emisión acumulada de Co2 per cápita en México")

Medidas de Dispersión de Datos Co2 México

  • Rango
range(emisions_mx)
## [1] 0.0396 6.0657
  • Varianza
 var(emisions_mx)
## [1] 2.52578
  • Desviación Estándar
sd(emisions_mx)
## [1] 1.58927
pairs(co2_MX, cex=.5)

En esta gráfica podemos observar la relación que tiene el paso de los años con la cantidad de emisiones de Co2. Solo en los años 1920 hay un cantidad notable de emisiones por parte del país, debido a que en esa época aumentó el uso del ferrocarril y comenzó a popularizarse la electricidad, después en el periodo que abarca los años 1960-1980 aumenta y se mantiene la cantidad de emisiones.

  • Probabilidad de que en México la emisión sea de 1.5 Toneladas per capitaes de 26%
pnorm(1.5, mean =  2.457173, sd = 1.505636, lower.tail = TRUE)
## [1] 0.2624773

Análisis de emisiones CO2 China

plot(x=co2_CHN$year, y = co2_CHN$percapita, xlab = "Año", ylab = "Toneladas CO2", main = "China")

Periodos de interés:

Con la llegada de la reforma económica China, comienza la apertura económica e inicia el milagro económico chino, el país se convierte en una de las principales naciones manufactureras, industrias como la minera crecen de gran manera y el procesamiento de materias primas como el hierro.

No se adopta a gran escala fuentes de energía más eficientes que las plantas eléctricas de carbón, debido a lo económicas que resultan estas y a la falta de convenios ambientales.

Debido al rápido crecimiento poblacional se establece la “política de un solo hijo”, la cual limita la cantidad de hijos que se pueden tener por familia a un máximo de uno, durante este periodo la población crece solamente un 52%.

Reforma económica China

one-child policy

China se establece como superpotencia, es la principal nación manufacturera, gran parte de la población pasa de ser campesinos a ciudadanos de clase media, esto conlleva un aumento en considerable en las necesidades energéticas de la población, los vehículos impulsados por hidrocarburos se vuelven accesibles para gran parte de la población, las plantas eléctricas de carbón siguen siendo la principal forma de generar energía eléctrica en el país.

En el 2007 China superó a Estados Unidos como el principal emisor de Co2 a nivel mundial.

China overtakes US as world’s biggest CO2 emitter

Inicia la guerra comercial con Estados Unidos, aumentan las tarifas de tránsito entre las dos naciones, pese a esto la economía china sigue creciendo sólo que no al mismo ritmo vivido.

Inician programas de reforestación y de control de emisiones, pese a esto nuevas plantas eléctricas de carbón siguen abriendo, en 2019 China supera a Estados Unidos como el mayor emisor de gases de efecto invernadero a nivel mundial.

En el 2020 China abrió más de dichas centrales de las que fueron cerradas en todo el resto del mundo durante el mismo año.

Plantas de carbón en China

Medidas de Tendencia central de Emisiones Co2 China

  • Moda
mlv(emisions_chn, method="mfv")
## [1] 2e-04
  • Media
mean(emisions_chn)
## [1] 1.495378
  • Mediana
median(emisions_chn)
## [1] 0.6152
  • Sumario estadístico
sum <- summary(emisions_chn)
sum
##    Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
##  0.0002  0.0714  0.6152  1.4954  2.0621  7.0964
  • Rango intercuantil
primer <- sum[2] 
tercer <- sum[5]


primer <- as.numeric(substr(primer,1,7))
tercer <- as.numeric(substr(tercer,1,7))


result <- tercer - primer


result
## [1] 1.9907

Distribución de Frecuencia con datos Emisiones Co2 en China

  • Tabla de Distribución de Frecuencia
dist <- fdt(emisions_chn)
dist
##       Class limits  f   rf rf(%)  cf  cf(%)
##  [0.000198,0.8961) 67 0.56 56.30  67  56.30
##     [0.8961,1.792) 17 0.14 14.29  84  70.59
##      [1.792,2.688) 15 0.13 12.61  99  83.19
##      [2.688,3.584)  4 0.03  3.36 103  86.55
##       [3.584,4.48)  2 0.02  1.68 105  88.24
##       [4.48,5.376)  2 0.02  1.68 107  89.92
##      [5.376,6.271)  3 0.03  2.52 110  92.44
##      [6.271,7.167)  9 0.08  7.56 119 100.00
  • Histograma de Frecuencia Absoluta
plot(dist, type="fh",col="blue", main="Emisión absoluta de Co2 per cápita en China")

plot(dist, type="fp",col="blue", main="Emision absoluta de Co2 per cápita en China")

plot(dist, type="rfh",col="blue",main="Emision relativa de Co2 per cápita en China")

plot(dist, type="rfp",col="blue", main="Emision relativa de Co2 per cápita en China")

plot(dist, type="cfh", col="blue", main="Emisión acumulada de Co2 per cápita en China")

plot(dist, type="cfp",col="blue", main="Emisión acumulada de Co2 per cápita en China")

Medidas de Dispersión de Datos Co2 China

  • Rango
range(emisions_chn)
## [1] 0.0002 7.0964
  • Varianza
 var(emisions_chn)
## [1] 4.215681
  • Desviacion Estandar
sd(emisions_chn)
## [1] 2.053212
pairs(co2_CHN, cex=.5)

En esta gráfica observamos que a partir del año de 1960 China empezó a aumentar la cantidad de emisiones Co2, la cantidad se elevó notablemente hasta la actualidad, siendo así de los principales países con mayor emisión de Co2 Per-cápita.

  • Probabilidad de que en China la emisión sea de 1.5 Toneladas per capitaes de 49%
pnorm(1.5, mean =  1.508049, sd = 2.05729)
## [1] 0.4984392
Conf2x2 = matrix(c(1:2), nrow=1, byrow=FALSE)

layout(Conf2x2)

boxplot(emisions_mx,  main="Emisiones Per Cápita México" ,ylab="Toneladas CO2 Mexico", col="blue")
boxplot(emisions_chn,  main="Emisiones Per Cápita China" ,ylab="Toneladas CO2 China", col="blue")

  • Utilizando el gráfico de caja y bigote se aprecia de manera grafica la distribución de Frecuencia de los datos, la línea central representa la Mediana de los datos, la parte posterior e inferior de la caja azul representan el rango interquantil \(Q1, Q3\) y las líneas superior e inferior fuera de la caja, también llamados bigotes representan el valor máximo y mínimo dentro de los limites. Como resultado en este gráfico notamos que no están distribuidos hacia el centro. En el caso de China tiene valores por fuera de el limite superior, además la distribución recae cerca del limite inferior lo cual no es algo normal. En el caso del grafico de México hay mas dispersión de los datos en comparación al grafico de china, pero de la misma forma se distribuyen cerca de el limite inferior.

Conclusiones

En equipo

Las emisiones de CO2 son un subproducto de la expansión humana, esta tendencia es observable en países como México y China, principalmente en este último, ya que el acelerado crecimiento de su industria requiere el uso de plantas de carbón, las cuales son económicas y efectivas, pero producen enormes cantidades de CO2 y contaminan el aire, añadido a esto, la inmensa población de china depende de vehículos impulsados por hidrocarburos para sustentar sus necesidades de transporte; para México vemos esto pero en una escala mucho menor, principalmente a que la población es menos de 10 veces la de China, y a la adopción en menor escala de energías renovables en tiempos recientes.

Individual

Se puede observar que la principal causa en el aumento de las emisiones de CO2 es el crecimiento industrial y poblacional de dichos países, en el caso particular de China se ha visto un crecimiento explosivo en las emisiones, debido a que no entro a una época industrial hasta los últimos 50 años y en el caso de México el crecimiento ha sido mucho más gradual, manteniendo un nivel proporcional entre población y emisiones durante las últimas décadas, esto puede deberse a que el sector industrial ha visto su crecimiento desacelerado y se han adoptado nuevas soluciones energéticas.

Referencias