Un buen día pude ver unos datos del ITeC (Instituto Tecnológico de la construcción de Cataluña) sobre una cubierta invertida transitable con lamina de EPDM (cubierta verde), la valoración de sus emisiones de CO2 a la atmósfera rondaban los 137 kg/CO2/m2. Esto me preocupo, pero, si tenemos en cuenta los materiales utilizados en este elemento constructivo, de alguna forma es comprensible y lógica esta valoración. 

TECHOS VERDES, EPDM Y CO2 . (Como lograr un retorno energético menor de los techos verdes). Publicado en Ecohabitar en 2007

La lámina de EPDM cuenta con una energía primaria incorporada muy elevada, con 126,50 MJ, esta lámina cuenta con una cifra de cantidad de energía incorporada mucho más elevada que la presente en el acero. Así que, solo ella, genera una emisión de 18,67 KgCO2/m2. Algunas láminas similares como el Caucho-Butilo o el Neopreno tienen una energía incorporada ligeramente mas baja y emiten una cantidad de CO2 ligeramente menor.

Como no me gustaban algunos materiales contaminantes utilizados en el sistema constructivo nombrado por el ITeC realice unos cambios en su diseño, logre reducir las emisiones de este tipo de cubierta invertida a 62 kg/CO2/m2, simplemente siguiendo los criterios utilizados en bioconstrucción.
A los 62 kg CO2/m2 emitidos por nuestra cubierta verde con EPDM, bien podríamos sumarle el CO2 generado en el obligado sobredimensionado de la estructura para su colocación, transporte y el mantenimiento futuro durante 100 años. Creo que la cantidad puede acercarse a los 70 kg CO2/m2.

Quizás esta cifra, por si sola, no nos aporta una idea de las emisiones referidas, pero si las comparamos con otros ejemplos de cubiertas posibles, entonces si que podremos apreciarlo mejor. El diagrama siguiente nos ayuda a comprender las emisiones de CO2 generadas.

Diagrama consumo CO2 según los datos del ITeC

Compensación del CO2.

El tiempo aproximado de retorno energético (tiempo necesario para ahorrar la energía empleada en fabricar un elemento) es uno de los argumentos utilizados para construir las cubiertas verdes con EPDM, alegando que su vegetación puede equilibrar las emisiones de CO2 originados en su construcción mediante el Carbono fijado en su biomasa.
Como mi mente cuestiona todo tipo de sistema constructivo que ejecuta y siempre desea ver que tenemos más allá de lo que a simple vista se presenta, decidí realizar una cuantificación del Carbono potencial contenido en la biomasa de un tejado verde, a fin de estimar la compensación de este derroche de CO2.

Analizando la mayoría de techos verdes me di cuenta de que, muchos no son transitables y que su vegetación es madura o asilvestrada, siendo estos muy parecidos a ecosistemas equilibrados y maduros. Este análisis y las palabras que indica Gernot Minke en su libro Techos verdes en donde dice que "mientras las hojas verdes sobre el techo aumenten, se generara oxigeno y se consumirá CO2", me produjeron unas grandes dudas.
Y así es, un ecosistema maduro no puede fijar tanto Carbono como un ecosistema verde en pleno crecimiento, tal y como lo hace una explotación forestal o un pasto en crecimiento tras una siega. La tasa de crecimiento de un ecosistema maduro baja drásticamente al equilibrarse la relación entre la biomasa muerta anualmente con la biomasa joven que la restituye.

Según algunas lecturas la selva amazónica es un ecosistema en equilibrio, y con un balance de CO2 y O2 casi nulo, por eso su bajo crecimiento anual de biomasa. Es un ecosistema muy rico en biomasa, pero cuya biomasa no crece al estar en ese equilibrio entre la biomasa muerta y la biomasa en crecimiento. Actualmente la selva amazónica ha fijado en su biomasa, entre el año 1975 y 1996, una cantidad de 0.062 KgCarbono/m2/Año, en cambio una plantación cantábrica de pino insignis fija 1.87 KgC/m2/Año. Esto tiene su explicación.

Descartando la tasa de crecimiento de una plantación joven de pino, sucede que un ecosistema absorbe más carbono del que consigue fijar en su biomasa. Esto se entiende porque no todo la materia orgánica, en la que se ha convertido el carbono absorbido, acaba formando parte de la biomasa del ecosistema. Mucha de esta materia orgánica se traslada a otros ecosistemas diferentes pero interdependientes entre si.
Cuando se habla de la capacidad de fijación del carbono nos referimos en todo momento al aumento de biomasa, tanto en el suelo como sobre el. Así, para determinar la cantidad de carbono presente en una hectárea de bosque se suelen tomar unas muestras del suelo para ver su carga orgánica hasta una cierta profundidad y también se suele realizar un estudio densometrico de las especies vegetales. Con esos datos se determina la cantidad de materia seca presente en esa hectárea y que representa el doble del carbono fijado.
Lógicamente el carbono presente en la materia orgánica arrastrada por el agua y parte del carbono emitido por la materia en descomposición no puede ser contabilizado puesto que no contribuye a aumentar la biomasa de ese bosque. Simplemente es un carbono que no ha sido posible fijar, que se ha perdido o que ha sido trasladado a otro ecosistema diferente.

En una hectárea del Amazonas la diferencia entre la pérdida de materia orgánica y el aumento de materia orgánica es muy grande, puesto que este bosque solo aumenta de un año a otro aprox. 1.30 Tn Materia Seca por Ha. Así que, en un m2 tenemos un aumento de 130 gr de Materia seca por año o lo que es lo mismo los 0.062 KgC/m2/Año anteriormente señalados. Esta cantidad de materia orgánica puede parecer insignificante, visto la vegetación exuberante de la selva amazónica, pero también es abundante la cantidad de materia orgánica arrastrada por las continuas lluvias. Algo parecido, pero a otra escala, sucede en un hayedo o en un tejado verde, siempre existe una cantidad de materia orgánica que se pierde arrastrada por la lluvia o que desaparece a través de la bajante del canalón.

Según mi amigo Ismael Caballero, el río amazonas arrastra al año 376.000 Mill. de Tn de materia orgánica. Así, podemos decir que, esta materia orgánica dividida en los 705 Mill. de hectáreas de la cuenca amazónica, suponen un aporte al río de 533 Tn de materia orgánica por cada hectárea del amazonas. Esta materia orgánica arrastrada por el río esta en un estado muy húmedo y si deducimos que su humedad es del 75% nos da una Materia Seca de 133 TnMS/Ha o lo que es lo mismo 13.3 KgMS/m2 de materia orgánica seca que ha sido arrastrada por la lluvia amazónica en un año. Es una cifra que parece razonable visto las fuertes lluvias ligeramente acidas del lugar.
Podríamos decir que el bosque amazónico crece anualmente (en materia organica) por una cantidad de 13.3 kg (arrastrado por el río) + 0,130 kg (fijado en su biomasa) = 13,43 KgMS/m2/año, o lo que es lo mismo absorbe 6.04 KgC/m2/año.

Así, cada m2 de bosque amazónico necesita absorber al año el carbono presente en 1.249.661 m3 de aire. Y si el bosque amazónico tiene 600 km2, resulta que limpiaría al año el carbono presente en 7.497.966.102 Km3 de aire. Este aire repartido en los 510.065.285 Km2 de la superficie terrestre, seria como limpiar el aire hasta 14,7 km de altura en la troposfera, la zona baja de la atmósfera que cuenta con una altura en su ecuador de 18 km de altitud y 9 km en los polos. Es cierto eso de que la selva amazónica es el pulmón de la tierra.
En resumen, el aire que respira la humanidad se purifica principalmente en la Amazonía, pero el bosque amazónico solo retiene en su biomasa el 1% del carbono que ha fijado, el 99% retorna a la atmósfera o termina río abajo.

CO2 fijado en la biomasa de una cubierta verde con EPDM

Para determinar la cantidad de CO2 fijado por la biomasa de una cubierta verde con EPDM poblada con hierba silvestre, no tenía datos suficientes de esta. Aun así, me he lanzado a calcular aproximadamente el CO2 presente en la hierba asilvestrada.
Para ello podríamos utilizar la cuantificación del carbono potencial contenido en la biomasa de un prado silvestre con un valor medio resultante de 6 tn Materia Seca/ha de biomasa (valores medios de prados con poca o ninguna ganadería), pero en vez de utilizar este valor utilizare otro valor.

Lo realizaremos con una valoración media de 10,58 TnMS/ha, un valor aportado por Ismael y estimado por la facultad de agrónomos de Madrid, y que puede asimilarse a un valor medio dado en un techo verde de la capital española.

Para la cuantificación del Carbono en la biomasa se utiliza la ecuación:

CP = AT x BL x R c =
Donde:
CP = Carbono estimado contenido en el prado
AT = Área total del prado
BL= Biomasa promedio del prado
R c = Contenido de carbono en la biomasa estimada en un 50%, según IPCC (1996)

Así: CP = 1 x 10,58 x 0.5 = 5,29 Tn de Carbono por hectárea (0,52 KgC/m2/Año)

Para la cuantificación de dióxido de carbono fijado se utiliza la relación:

CO2 fijado = C x (44/12)
Donde:
CO 2 fijado = Toneladas de dióxido de carbono fijado
C = Carbono en la biomasa
(44/12)= Constante

Así: CO2 fijado = 5.29 x 3.66 = 19.36 Tn de CO2 por hectárea, o lo que es lo mismo 1.93 kg/CO2/m2.

CO2 absorbido anualmente por un tejado verde asilvestrado.
Determinar la cantidad de dióxido de carbono que una vegetación madura o asilvestrada de una cubierta verde pueda absorber anualmente es una tarea complicada y su resultado siempre será algo temporal gracias al "ciclo biológico" del carbono. Este ciclo comprende los intercambios de carbono entre los seres vivos y la atmósfera, es decir, la fotosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y posteriormente la "respiración" que lo devuelve a la atmósfera.
La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración los seres vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. Pero en el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas junto a los organismos del suelo y no, como podría parecer, los animales más visibles.
El suizo Saussure, demostró que el aumento de biomasa depende de la fijación del dióxido de carbono y del agua, pero que, en la respiración de las plantas también existe una emisión de dióxido de carbono más una pérdida de agua y una generación de calor. Este ciclo del carbono llamado "biológico" es relativamente rápido, estimándose que la renovación del carbono atmosférico se produce cada 20 años. Entendemos así que, la mayoría del carbono retenido en la biomasa tarde o temprano vuelve a la atmósfera y que por ello, una biomasa, a la vez que lo absorbe también desprende CO2.

Imagen: Ciclos del carbono

De la cantidad de carbono absorbido anualmente por una biomasa, solamente queda retenido un porcentaje mínimo en forma de biomasa. Cerca del 99% del carbono vuelve a la atmósfera a través de la respiración y del suelo o se transforma en una materia orgánica arrastrada a otros ciclos. Este porcentaje mínimo es lo que las plantas fijan en forma de celulosa, almidón, compost, etc, y que en una biomasa madura es un porcentaje casi inapreciable.
En nuestro ejemplo de cubierta verde con EPDM hemos usado una gran cantidad del carbono fósil presente en el ciclo largo (sedimentos fósiles) para traspasarlo al ciclo corto (atmósfera).
CO2 fijado anualmente por el crecimiento de la biomasa de un tejado verde.

Cubierta verde asilvestrada.

Para determinar esta cantidad es muy importante un dato concreto, la Tasa Anual de Crecimiento (Tac). Como hemos dicho, un ecosistema salvaje y maduro dispone de una tasa anual de crecimiento ridícula, así comprobamos como el Amazonas solo fija en su biomasa 0.062 KgC/m2/Año, obteniendo una tasa de crecimiento de 0,001.

En nuestro continente podríamos considerar bueno una tasa de crecimiento referencial como la presente en el bosque nativo como lo es cualquier robledal, que tiene una tasa de 0,003.

Para cuantificar la fijación de carbono por el aumento de biomasa se utiliza la ecuación (Alpízar, 1997):

C fijado = AT x Tac x R c
Donde:
C fijado = Carbono fijado
AT = Área total
Tac = Tasa anual de crecimiento
R c = Fracción de carbono en la biomasa (0.5 de acuerdo con el IPCC (1996))

Así, con una Tasa anual de crecimiento de 0.003 el resultado es:

C fijado = 1 x 0.003 x 5.29 = 0.015 Tn de Carbono por hectárea.

Para la cuantificación anual de dióxido de carbono fijado se utiliza la relación:

CO2 fijado = C x (44/12)
Donde:
CO2 fijado = Toneladas de dióxido de carbono fijado
C = Carbono en la biomasa
(44/12) = Constante

El resultado es de: CO2 fijado = 0.015 x 3.66 = 0.058 Tn de CO2 por hectárea y año. (0.0058 kg/CO2/m2/año)

Vemos que la fijación de carbono por el aumento anual de la biomasa es muy reducida, con lo que nos harían falta 12.000 años para que se compensaran los 62Kg/m2 de CO2 emitido por esta cubierta invertida con lámina de EPDM.

"...¿deberíamos cosechar nuestras cubiertas verdes y logar así un retorno energético menor?..."

Cubierta verde cosechada con siega anual.

Según Ismael Caballero, en la facultad de agrónomos de Madrid han estimado en 0.83 Kg/m2/año la biomasa seca cosechable en una cubierta verde (0.41 kg/C/m2/año).

Este dato me parece importante, cuando la acción humana rompe el equilibrio del ecosistema cosechando la materia orgánica destinada a la descomposición, se eleva así la tasa de crecimiento hasta un valor de 0.78. Con este dato y según la formula anterior podemos ver que gracias a esta cosecha rescatamos temporalmente del ciclo biológico del carbono la cantidad de 1.51 kg/CO2/m2/año.

Imagen: Edificio urbano con cubierta verde cosechada.

Así que, cosechando la vegetación de este techo, podremos compensar el CO2 emitido por esta cubierta invertida con lámina de EPDM en los siguientes 46 años.

En la Escuela Superior de Arquitectura de la Politécnica de Madrid han estudiado un tipo de cubierta verde con EPDM y estiman que genera una emisión de 42 kgCO2/m2 (puede que esta cubierta se construya de manera mas sencilla a una cubierta invertida). Con este tipo de cubierta la emisión de CO2 se compensaría en 28 años, pero solo si se cosechara anualmente.

Con estos datos veo muy interesante el diseño de cubiertas verdes que, siendo transitables, dan la opción de una explotación agraria u ornamental.

Por el contrario, no veo lógico el derroche energético generado para una cubierta verde no transitable o que no tiene ninguna opción a ser explotada para compensar el CO2 generado por su lámina de EPDM.

Deberemos intentar reenviar el carbono fijado por la biomasa a su "ciclo de carbono" original, al ciclo largo (fósil). Sabemos que, en unos pocos días, este carbono será devuelto a la atmósfera desde de las estaciones depuradoras de aguas residuales, incineradoras, etc., solo cosechando y compostando la cosecha de este tipo de cubiertas podremos acelerar el traslado de parte del carbono fijado por los vegetales, desde el ciclo corto al ciclo largo de los sedimentos marinos.

Un saludo
Igor Leibar