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Un recurso renovable (también conocido como recurso de flujo [nota 1] [1] ) es un recurso natural que se repondrá para reemplazar la porción agotada por el uso y el consumo, ya sea a través de la reproducción natural u otros procesos recurrentes en una cantidad finita de tiempo en una escala de tiempo humana. Cuando es poco probable que la tasa de recuperación de los recursos supere alguna vez una escala de tiempo humana, estos se denominan recursos perpetuos . [1] Los recursos renovables son parte del entorno natural de la Tierra y los componentes más grandes de su ecosfera . Una evaluación positiva del ciclo de vida es un indicador clave de la sostenibilidad de un recurso .
Las definiciones de recursos renovables también pueden incluir la producción agrícola, como en el caso de los productos agrícolas y, en cierta medida, los recursos hídricos . [2] En 1962, Paul Alfred Weiss definió los recursos renovables como: " La gama total de organismos vivos que proporcionan al hombre vida, fibras, etc... ". [3] Otro tipo de recursos renovables son los recursos energéticos renovables . Las fuentes comunes de energía renovable incluyen la energía solar, geotérmica y eólica, que se clasifican como recursos renovables. El agua dulce es un ejemplo de un recurso renovable.
El agua puede considerarse un material renovable cuando se siguen un uso, una temperatura, un tratamiento y una liberación cuidadosamente controlados. De lo contrario, se convertiría en un recurso no renovable en ese lugar. Por ejemplo, como el agua subterránea suele extraerse de un acuífero a un ritmo mucho mayor que su muy lenta recarga natural, se considera un recurso no renovable. La extracción de agua de los espacios porosos de los acuíferos puede provocar una compactación permanente ( hundimiento ) que no se puede renovar. El 97,5% del agua de la Tierra es agua salada y el 3% es agua dulce ; un poco más de dos tercios de esta está congelada en glaciares y casquetes polares . [4] El agua dulce no congelada restante se encuentra principalmente como agua subterránea, con solo una pequeña fracción (0,008%) presente sobre el suelo o en el aire. [5]
La contaminación del agua es una de las principales preocupaciones en lo que respecta a los recursos hídricos. Se estima que el 22% del agua mundial se utiliza en la industria. [6] Los principales usuarios industriales incluyen represas hidroeléctricas, centrales termoeléctricas (que utilizan agua para refrigeración), refinerías de minerales y petróleo (que utilizan agua en procesos químicos) y plantas manufactureras (que utilizan agua como disolvente), también se utiliza para verter basura.
La desalinización del agua de mar se considera una fuente renovable de agua, aunque es necesario reducir su dependencia de la energía de combustibles fósiles para que sea totalmente renovable. [7]
Un alimento es cualquier sustancia que se consume para proporcionar apoyo nutricional al cuerpo. [8] La mayoría de los alimentos tienen su origen en recursos renovables. Los alimentos se obtienen directamente de plantas y animales.
La caza puede no ser la principal fuente de carne en el mundo modernizado, pero sigue siendo una fuente importante y esencial para muchos grupos rurales y remotos. También es la única fuente de alimentación para los carnívoros salvajes. [9]
El término agricultura sostenible fue acuñado por el científico agrícola australiano Gordon McClymont . [10] Se ha definido como "un sistema integrado de prácticas de producción vegetal y animal que tiene una aplicación específica en el sitio y que perdurará a largo plazo". [11] La expansión de las tierras agrícolas reduce la biodiversidad y contribuye a la deforestación . La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura estima que en las próximas décadas, se seguirán perdiendo tierras de cultivo debido al desarrollo industrial y urbano, junto con la recuperación de humedales y la conversión de bosques en cultivos, lo que provocará la pérdida de biodiversidad y el aumento de la erosión del suelo . [12]
Aunque el aire y la luz solar están disponibles en todas partes de la Tierra , los cultivos también dependen de los nutrientes del suelo y de la disponibilidad de agua . El monocultivo es un método que consiste en cultivar un solo cultivo a la vez en un campo determinado, lo que puede dañar la tierra y hacer que se vuelva inutilizable o que sufra una reducción de los rendimientos . El monocultivo también puede provocar la acumulación de patógenos y plagas que atacan a una especie específica. La Gran Hambruna Irlandesa (1845-1849) es un ejemplo bien conocido de los peligros del monocultivo.
La rotación de cultivos y la rotación a largo plazo de cultivos permiten la reposición de nitrógeno mediante el uso de abono verde en secuencia con cereales y otros cultivos, y pueden mejorar la estructura y la fertilidad del suelo alternando plantas de raíces profundas y de raíces superficiales. Otros métodos para combatir la pérdida de nutrientes del suelo son el retorno a los ciclos naturales que inundan anualmente las tierras cultivadas (devolviendo los nutrientes perdidos indefinidamente), como la inundación del Nilo , el uso a largo plazo de biocarbón y el uso de razas locales de cultivos y ganado que están adaptadas a condiciones menos que ideales, como plagas, sequía o falta de nutrientes.
Las prácticas agrícolas son uno de los mayores contribuyentes al aumento global de las tasas de erosión del suelo . [13] Se estima que "más de mil millones de toneladas de suelo del sur de África se erosionan cada año. Los expertos predicen que el rendimiento de los cultivos se reducirá a la mitad dentro de treinta a cincuenta años si la erosión continúa al ritmo actual". [14] El fenómeno del Dust Bowl en la década de 1930 fue causado por una sequía severa combinada con métodos agrícolas que no incluían la rotación de cultivos, campos en barbecho, cultivos de cobertura , terrazas en el suelo y árboles rompevientos para prevenir la erosión eólica . [15]
La labranza de tierras agrícolas es uno de los principales factores que contribuyen a la erosión, debido a los equipos agrícolas mecanizados que permiten un arado profundo, lo que aumenta severamente la cantidad de suelo disponible para el transporte por erosión hídrica . [16] [17] El fenómeno llamado pico del suelo describe cómo las técnicas de agricultura industrial a gran escala están afectando la capacidad de la humanidad para cultivar alimentos en el futuro. [18] Si no se realizan esfuerzos para mejorar las prácticas de manejo del suelo , la disponibilidad de suelo cultivable puede volverse cada vez más problemática. [19] [ ¿ Fuente poco confiable? ]
Los métodos para combatir la erosión incluyen la agricultura sin labranza , el uso de un diseño de líneas clave , la creación de cortavientos para retener el suelo y el uso generalizado de compost . Los fertilizantes y pesticidas también pueden tener un efecto de erosión del suelo, [20] que puede contribuir a la salinidad del suelo e impedir el crecimiento de otras especies. El fosfato es un componente principal en el fertilizante químico que se aplica más comúnmente en la producción agrícola moderna. Sin embargo, los científicos estiman que las reservas de fosfato de roca se agotarán en 50 a 100 años y que el pico de fosfato se producirá alrededor de 2030. [21]
El procesamiento industrial y la logística también tienen un efecto sobre la sostenibilidad de la agricultura. La forma y los lugares donde se venden los cultivos requieren energía para el transporte, así como el costo energético de los materiales, la mano de obra y el transporte . Los alimentos que se venden en un lugar local, como un mercado de agricultores , tienen menores costos generales de energía.
El aire es un recurso renovable. Todos los organismos vivos necesitan oxígeno , nitrógeno (directa o indirectamente), carbono (directa o indirectamente) y muchos otros gases en pequeñas cantidades para su supervivencia .
Un recurso renovable importante es la madera proporcionada por medio de la silvicultura , que se ha utilizado para la construcción, la vivienda y la leña desde la antigüedad. [22] [23] [24] Las plantas proporcionan las principales fuentes de recursos renovables, la principal distinción es entre cultivos energéticos y cultivos no alimentarios . Una gran variedad de lubricantes , aceites vegetales de uso industrial, textiles y fibras hechas, por ejemplo, de algodón , copra o cáñamo , papel derivado de madera , trapos o hierbas , bioplásticos se basan en recursos renovables vegetales. Una gran variedad de productos de base química como látex , etanol , resina , azúcar y almidón se pueden proporcionar con renovables vegetales. Las renovables de origen animal incluyen pieles , cuero , grasa técnica y lubricantes y otros productos derivados, como por ejemplo pegamento animal , tendones , tripas o en tiempos históricos ambra y barbas proporcionadas por la caza de ballenas .
En lo que respecta a los ingredientes farmacéuticos y a las drogas legales e ilegales, las plantas son fuentes importantes; sin embargo, por ejemplo, el veneno de serpientes, ranas e insectos ha sido una valiosa fuente renovable de ingredientes farmacológicos. Antes de que se estableciera la producción de OGM, la insulina y las hormonas importantes se basaban en fuentes animales. Las plumas , un subproducto importante de la cría de aves de corral para la alimentación, todavía se utilizan como relleno y como base para la queratina en general. Lo mismo se aplica a la quitina producida en la cría de crustáceos , que puede usarse como base de quitosano . La parte más importante del cuerpo humano utilizada para fines no médicos es el cabello humano , como las integraciones de cabello artificial , que se comercializan en todo el mundo.
Históricamente, los recursos renovables como la leña, el látex , el guano , el carbón , la ceniza de madera , los colores vegetales como el índigo y los productos de ballena han sido cruciales para las necesidades humanas, pero no lograron satisfacer la demanda al comienzo de la era industrial. [25] Los primeros tiempos modernos enfrentaron grandes problemas con el uso excesivo de recursos renovables, como la deforestación , el pastoreo excesivo o la sobrepesca . [25]
Además de la carne fresca y la leche, que como alimentos no son el tema de esta sección, los ganaderos y artesanos usaban otros ingredientes animales como tendones , cuernos, huesos, vejigas. Construcciones técnicas complejas como el arco compuesto se basaban en la combinación de materiales de origen animal y vegetal. El conflicto de distribución actual entre biocombustibles y producción de alimentos se describe como Alimentos versus combustible . Los conflictos entre las necesidades de alimentos y su uso, como se supone por las obligaciones del feudo , también fueron comunes en tiempos históricos. [26] Sin embargo, un porcentaje significativo de los rendimientos de los agricultores (de Europa central) se destinaron al ganado , que también proporciona fertilizante orgánico. [27] Los bueyes y los caballos eran importantes para el transporte, impulsaban motores como, por ejemplo, en las cintas de correr .
Otras regiones resolvieron el problema del transporte con la agricultura urbana , hortícola y de terrazas . [25] Otros conflictos, como entre la silvicultura y la ganadería, o entre pastores (de ovejas) y ganaderos, llevaron a diversas soluciones. Algunos limitaron la producción de lana y de ovejas a grandes dominios estatales y nobiliarios o la subcontrataron a pastores profesionales con rebaños errantes más grandes. [28]
La revolución agrícola británica se basó principalmente en un nuevo sistema de rotación de cultivos , la rotación de cuatro campos. El agricultor británico Charles Townshend reconoció la invención en el Waasland holandés y la popularizó en el Reino Unido del siglo XVIII, George Washington Carver en los EE. UU. El sistema utilizaba trigo , nabos y cebada e introdujo también el trébol . El trébol es capaz de fijar el nitrógeno del aire, un recurso renovable prácticamente no agotado, en compuestos fertilizantes para el suelo y permitió aumentar considerablemente los rendimientos. Los agricultores abrieron un cultivo de forraje y de pastoreo. De este modo, el ganado podía criarse durante todo el año y se evitaba el sacrificio invernal . La cantidad de estiércol aumentó y permitió más cultivos, pero abstenerse de pastos de madera . [25]
En los primeros tiempos modernos y en el siglo XIX, la base de recursos anterior fue parcialmente reemplazada y complementada respectivamente por síntesis química a gran escala y por el uso de recursos fósiles y minerales. [29] Además del papel todavía central de la madera, hay una especie de renacimiento de los productos renovables basados en la agricultura moderna, la investigación genética y la tecnología de extracción. Además de los temores sobre una próxima escasez mundial de combustibles fósiles , la escasez local debido a boicots, guerras y bloqueos o simplemente problemas de transporte en regiones remotas han contribuido a diferentes métodos de reemplazo o sustitución de recursos fósiles basados en energías renovables.
El uso de determinados productos básicamente renovables, como en la medicina tradicional china, pone en peligro a varias especies . Sólo el mercado negro de cuernos de rinoceronte redujo la población mundial de rinocerontes en más del 90 por ciento en los últimos 40 años. [30] [31]
El éxito de la industria química alemana hasta la Primera Guerra Mundial se basó en la sustitución de los productos coloniales. Los predecesores de IG Farben dominaron el mercado mundial de colorantes sintéticos a principios del siglo XX [32] [33] y tuvieron un papel importante en los productos farmacéuticos artificiales , la película fotográfica , los productos químicos agrícolas y los productos electroquímicos . [29]
Sin embargo, los antiguos institutos de investigación de fitomejoramiento adoptaron un enfoque diferente. Después de la pérdida del imperio colonial alemán , actores importantes en el campo como Erwin Baur y Konrad Meyer pasaron a utilizar cultivos locales como base para la autarquía económica . [34] [35] Meyer, como científico agrícola clave y planificador espacial de la era nazi, administró y dirigió los recursos de la Deutsche Forschungsgemeinschaft y centró aproximadamente un tercio de las subvenciones de investigación completas en la Alemania nazi en investigación agrícola y genética y especialmente en recursos necesarios en caso de un mayor esfuerzo bélico alemán. [34] En ese momento se fundó o amplió una amplia gama de institutos de investigación agraria que todavía existen hoy en día y que tienen importancia en el campo.
Hubo algunos fracasos importantes, como por ejemplo intentar cultivar especies de olivos resistentes a las heladas , pero cierto éxito en el caso del cáñamo , el lino y la colza , que todavía tienen importancia actual. [34] Durante la Segunda Guerra Mundial, los científicos alemanes intentaron utilizar especies rusas de Taraxacum (diente de león) para fabricar caucho natural . [34] Los dientes de león de caucho siguen siendo de interés, ya que los científicos del Instituto Fraunhofer de Biología Molecular y Ecología Aplicada (IME) anunciaron en 2013 haber desarrollado un cultivar que es adecuado para la producción comercial de caucho natural. [36]
Se han utilizado varios medios jurídicos y económicos para aumentar la cuota de mercado de las energías renovables. El Reino Unido utiliza las Obligaciones de Combustibles No Fósiles (NFFO), un conjunto de órdenes que obligan a los operadores de redes de distribución eléctrica de Inglaterra y Gales a comprar electricidad de los sectores de la energía nuclear y las energías renovables . En Escocia funcionan mecanismos similares (las Órdenes Escocesas de Energías Renovables en el marco de la Obligación Escocesa de Energías Renovables) e Irlanda del Norte (la Obligación de Combustibles No Fósiles de Irlanda del Norte). En los Estados Unidos, los Certificados de Energía Renovable (REC) utilizan un enfoque similar. La Energiewende alemana está utilizando tarifas de alimentación. Un resultado inesperado de los subsidios fue el rápido aumento de la combustión de pellets en las plantas de combustibles fósiles convencionales (compárense las centrales eléctricas de Tilbury ) y las fábricas de cemento, lo que hizo que la madera y la biomasa representaran aproximadamente la mitad del consumo de energía renovable de Europa. [24]
Los productos químicos biorrenovables son productos químicos creados por organismos biológicos que proporcionan materias primas para la industria química. [37] Los productos químicos biorrenovables pueden proporcionar sustitutos alimentados con energía solar para las materias primas de carbono basadas en petróleo que actualmente abastecen a la industria química. La tremenda diversidad de enzimas en los organismos biológicos y el potencial de la biología sintética para alterar estas enzimas para crear aún nuevas funcionalidades químicas pueden impulsar la industria química. Una plataforma importante para la creación de nuevos productos químicos es la ruta biosintética de los policétidos , que genera productos químicos que contienen unidades de cadena de alquilo repetidas con potencial para una amplia variedad de grupos funcionales en los diferentes átomos de carbono. [37] [38] [39] Se están llevando a cabo investigaciones sobre poliuretanos que utilizan específicamente recursos renovables. [40]
Los bioplásticos son una forma de plásticos derivados de fuentes de biomasa renovables , como grasas y aceites vegetales , lignina , almidón de maíz , almidón de guisante [41] o microbiota . [42] La forma más común de bioplástico es el almidón termoplástico . Otras formas incluyen bioplásticos de celulosa , biopoliéster , ácido poliláctico y polietileno bioderivado .
La producción y el uso de bioplásticos se considera generalmente una actividad más sostenible en comparación con la producción de plástico a partir del petróleo (petroplástico); sin embargo, la fabricación de materiales bioplásticos a menudo sigue dependiendo del petróleo como fuente de energía y materiales. Debido a la fragmentación del mercado y a las definiciones ambiguas, es difícil describir el tamaño total del mercado de bioplásticos, pero se estima que la capacidad de producción mundial es de 327 000 toneladas. [43] En cambio, se estima que el consumo mundial de todos los envases flexibles es de 12,3 millones de toneladas. [44]
El bioasfalto es una alternativa al asfalto fabricada a partir de recursos renovables no derivados del petróleo. Las fuentes de fabricación del bioasfalto incluyen azúcar , melaza y arroz , almidones de maíz y patata , y residuos a base de aceite vegetal. El asfalto fabricado con aglutinantes a base de aceite vegetal fue patentado por Colas SA en Francia en 2004. [45] [46]
La energía renovable se refiere al suministro de energía a través de recursos renovables que se reponen naturalmente tan rápido como se utilizan. Algunos ejemplos son la luz solar , el viento , la biomasa , la lluvia , las mareas , las olas y el calor geotérmico . [47] La energía renovable puede reemplazar a los combustibles convencionales en cuatro mercados distintos, a saber, la generación de electricidad , el agua caliente / calefacción de espacios , los combustibles para motores y los servicios de energía rurales (fuera de la red) . [48] La fabricación de dispositivos de energía renovable utiliza recursos no renovables como metales extraídos y la superficie terrestre .
La biomasa se refiere al material biológico de organismos vivos o recientemente vivos, generalmente refiriéndose a plantas o materiales derivados de plantas.
La recolección y el uso sostenibles de recursos renovables (es decir, mantener una tasa de renovación positiva) pueden reducir la contaminación del aire , la contaminación del suelo , la destrucción del hábitat y la degradación de la tierra . [49] La energía de biomasa se deriva de seis fuentes de energía distintas: basura, madera, plantas, desechos, gases de vertedero y combustibles de alcohol . Históricamente, los humanos han aprovechado la energía derivada de la biomasa desde el advenimiento de la quema de madera para hacer fuego, y la madera sigue siendo la mayor fuente de energía de biomasa en la actualidad. [50] [51]
Sin embargo, el uso de baja tecnología de la biomasa, que todavía representa más del 10% de las necesidades energéticas mundiales, puede inducir contaminación del aire en interiores en los países en desarrollo [52] y causar entre 1,5 y 2 millones de muertes en 2000. [53]
La biomasa utilizada para la generación de electricidad varía según la región. [54] Los subproductos forestales, como los residuos de madera, son comunes en los Estados Unidos . [54] Los desechos agrícolas son comunes en Mauricio (residuos de caña de azúcar) y el sudeste asiático (cáscaras de arroz). [54] Los residuos de la cría de animales, como los excrementos de aves de corral, son comunes en el Reino Unido . [54] La industria de generación de energía a partir de biomasa en los Estados Unidos, que consta de aproximadamente 11 000 MW de capacidad operativa de verano que suministra energía activamente a la red, produce alrededor del 1,4 por ciento del suministro de electricidad de los Estados Unidos. [55]
Un biocombustible es un tipo de combustible cuya energía se deriva de la fijación biológica del carbono . Los biocombustibles incluyen combustibles derivados de la conversión de biomasa , así como biomasa sólida , combustibles líquidos y diversos biogases . [56]
El bioetanol es un alcohol elaborado por fermentación , principalmente a partir de carbohidratos producidos en cultivos de azúcar o almidón, como el maíz , la caña de azúcar o el pasto varilla .
El biodiésel se elabora a partir de aceites vegetales y grasas animales . El biodiésel se produce a partir de aceites o grasas mediante transesterificación y es el biocombustible más común en Europa.
El biogás es metano producido por el proceso de digestión anaeróbica de material orgánico por anaerobios ., [57] etc. también es una fuente renovable de energía.
El biogás se refiere típicamente a una mezcla de gases producidos por la descomposición de materia orgánica en ausencia de oxígeno . El biogás se produce por digestión anaeróbica con bacterias anaeróbicas o fermentación de materiales biodegradables como estiércol , aguas residuales , desechos municipales , desechos verdes , material vegetal y cultivos. [58] Es principalmente metano ( CH
4) y dióxido de carbono (CO 2 ) y puede tener pequeñas cantidades de sulfuro de hidrógeno ( H
2S ), humedad y siloxanos .
Las fibras naturales son una clase de materiales similares al cabello que son filamentos continuos o se encuentran en piezas alargadas discretas, similares a trozos de hilo . Se pueden utilizar como componente de materiales compuestos . También se pueden enmarañar en láminas para fabricar productos como papel o fieltro . Las fibras son de dos tipos: fibras naturales, que consisten en fibras animales y vegetales, y fibras artificiales, que consisten en fibras sintéticas y fibras regeneradas.
Los recursos renovables se encuentran en peligro debido al crecimiento y desarrollo industrial no regulados. [59] Deben ser gestionados con cuidado para evitar exceder la capacidad del mundo natural para reponerlos. [60] Una evaluación del ciclo de vida proporciona un medio sistemático para evaluar la renovabilidad. Se trata de una cuestión de sostenibilidad en el entorno natural. [61]
National Geographic ha descrito la sobrepesca en los océanos como "simplemente la extracción de vida silvestre del mar a tasas demasiado altas para que las especies pescadas puedan reemplazarlas". [62]
La carne de atún está impulsando la sobrepesca, poniendo en peligro a algunas especies como el atún rojo. La Comunidad Europea y otras organizaciones están tratando de regular la pesca para proteger a las especies y evitar su extinción. [63] El tratado de la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar aborda aspectos de la sobrepesca en los artículos 61, 62 y 65. [64]
Existen ejemplos de sobrepesca en zonas como el Mar del Norte de Europa , los Grandes Bancos de América del Norte y el Mar de China Oriental de Asia. [65]
La disminución de la población de pingüinos se debe en parte a la sobrepesca, provocada por la competencia humana por los mismos recursos renovables [66].
Además de su papel como recurso de combustible y material de construcción, los árboles protegen el medio ambiente absorbiendo dióxido de carbono y creando oxígeno. [67] La destrucción de las selvas tropicales es una de las causas críticas del cambio climático . La deforestación hace que el dióxido de carbono permanezca en la atmósfera. A medida que se acumula, el dióxido de carbono produce una capa en la atmósfera que atrapa la radiación del sol. La radiación se convierte en calor, lo que provoca el calentamiento global , más conocido como efecto invernadero . [68]
La deforestación también afecta el ciclo del agua , ya que reduce el contenido de agua en el suelo y en las aguas subterráneas, así como la humedad atmosférica. [69] La deforestación reduce la cohesión del suelo, por lo que se producen erosión , inundaciones y deslizamientos de tierra . [70] [71]
Las selvas tropicales albergan numerosas especies y organismos que proporcionan alimentos y otros productos básicos a la población. Por ello, los biocombustibles pueden resultar insostenibles si su producción contribuye a la deforestación. [72]
Algunos recursos renovables, especies y organismos se enfrentan a un riesgo muy alto de extinción debido al crecimiento de la población humana y al consumo excesivo. Se ha estimado que más del 40% de todas las especies vivas de la Tierra están en riesgo de extinguirse. [73] Muchas naciones tienen leyes para proteger a las especies que se cazan y restringir la práctica de la caza. Otros métodos de conservación incluyen restringir el desarrollo de la tierra o crear reservas. La Lista Roja de Especies Amenazadas de la UICN es el sistema de clasificación y listado de estados de conservación más conocido a nivel mundial. [74] A nivel internacional, 199 países han firmado un acuerdo en el que acuerdan crear Planes de Acción para la Biodiversidad para proteger a las especies en peligro de extinción y otras especies amenazadas.
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