Raymundo Peña-Márquez (a), Jorge Marroquín-Desentis (b) J., Roberto Ramirez-Cortés (a), René Sanjuan-Galindo (a), Sergio Martínez-Delgadillo (b), Alejandro Alonzo-Garcia (c).
(a) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Nuevo León, Av. Eloy Cavazos No. 2001, Colonia Tolteca, Cd. Guadalupe, N.L., C.P. 67170, México
(b) Depto. Ciencias Básicas, Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Av. San Pablo 180. Azcapotzalco, 02128, Ciudad de México, México
(c) SECIHTI-Instituto Tecnológico de Nuevo León, Av. Eloy Cavazos No. 2001, Colonia Tolteca, Cd. Guadalupe, N.L., C.P. 67170, México
*Autor de correspondencia: Alejandro Alonzo Garcia, [email protected].
El metano (CH₄) es el hidrocarburo más simple, un gas incoloro e inodoro usado como combustible [1] y el segundo gas de efecto invernadero (GEI) producido por actividades humanas más significativo después del dióxido de carbono (CO₂) [2]. Su capacidad de atrapar calor es 86 veces mayor que la del CO₂ durante 20 años [3], generando un impacto climático significativo a pesar de permanecer solo de 7 a 12 años en la atmósfera [4]. La exposición prolongada representa riesgos para la salud pública, incluyendo enfermedades respiratorias (asma, bronquitis), cardiovasculares y problemas neurológicos [5,6]. En México, las emisiones de CH₄ alcanzaron los 6.3 millones de toneladas en 2021 [7], con el sector energético contribuyendo con el 22% [8].
Frente a este riesgo, la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología y Educación en conjunto con el Instituto Tecnológico de Nuevo León, apoyan el desarrollo de proyectos científicos relacionados con el impacto de estas emisiones en entornos urbanos, centrándose en la Colonia Jerónimo Treviño 2 Sector, en Nuevo León, un área a 4.6 kilómetros cuadrados de la refinería de Cadereyta, donde coexisten viviendas, escuelas y comercios con la industria pesada. La dispersión del gas es heterogénea debido a la velocidad del viento y a la disposición de las edificaciones, generando patrones complejos de flujo de aire. Esto crea gradientes locales (diferencias marcadas en la concentración de gas entre puntos cercanos) que la red de monitoreo actual no detecta por ocurrir, ya que miden la concentración en un punto fijo en el espacio, y a que están dispuestas de manera lejana entre ellas [9].
Para abordar esta complejidad, se propone el uso de una herramienta llamada Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, por sus siglas en inglés), que permite simular el comportamiento del aire y visualizar el transporte de contaminantes mediante modelos computacionales, incluyendo sus variaciones tridimensionales y su evolución temporal. En colaboración con investigadores de instituciones como la UAM-Azcapotzalco y la UABC, este trabajo adaptará los modelos numéricos a las condiciones locales. La Figura 1 ejemplifica la aplicación del CFD en estudios similares, un resultado posible son visualizaciones de la distribución del contaminante utilizando contornos de colores. Los tonos cálidos representan mayor presencia del contaminante permitiendo identificar rápidamente como una fuente afecta sus alrededores. Además, estos estudios son prácticos porque pueden configurarse fácilmente con diferentes condiciones de viento, como su velocidad y dirección [10]. Este enfoque generará mapas de riesgo que se compartirán con el Sistema de Monitoreo Ambiental (SIMA) de Nuevo León para mejorar la planeación urbana.
[1] Cornejo-Arteaga, P.M. de L. Aplicaciones del Metano. Con-Ciencia Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa3/n4/m2.html.
[2] Sacristán, E. (2024). Las emisiones de metano han aumentado más rápido que nunca. Sinc, Ciencia Contada en Español. https://www.agenciasinc.es/Noticias/Las-emisiones-de-metano-han-aumentado-mas-rapido-que-nunca.
[3] Climate & Clean Air Coalition. Metano. https://www.ccacoalition.org/es/short-lived-climate-pollutants/methane.
[4] NASA Ciencia. Metano. https://ciencia.nasa.gov/cambio-climatico/metano/.
[5] EarthShare, (2024). Los peligros inmediatos y crecientes del metano y los supercontaminantes. https://www.earthshare.org/es/the-immediate-and-rising-dangers-of-methane-and-super-pollutants/
[6] Prana Air. Metano (CH4). https://www.pranaair.com/es/what-is-methane/
[7] International Energy Agency. (2021). Global Methane Tracker. https://www.iea.org/reports/global-methane-tracker-2022
[8] MéxiCO2, plataforma mexicana del carbono. (2023). México es el decimo emisor de metano mundial. https://www.mexico2.com.mx/noticia-ma-contenido.php?id=818
[9] Santiago, J. L., Borge, R., Martin, F., de la Paz, D., Martilli, A., Lumbreras, J., & Sanchez, B. (2017). Evaluation of a CFD-based approach to estimate pollutant distribution within a real urban canopy by means of passive samplers. The Science of the Total Environment, 576, 46–58. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.09.234.
[10] Gousseau, P., Blocken, B., Stathopoulos, T., van Heijst (2011). CFD simulation of near-field pollutant dispersion on a high-resolution grid: A case study by LES and RANS for a building group in downtown Montreal. Atmospheric Environment, 45, 428–438. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2010.09.065.
