Valoración de la huella de carbono en la construcción de túneles

Resumen

El objetivo de la Tesis es el desarrollar un método para el cálculo de las emisiones de CO2 durante la construcción de un túnel. El alcance de la tesis abarca las emisiones producidas durante la excavación, así como las emisiones producidas por los materiales necesarios para el sostenimiento y revestimiento, y las producidas por las tareas auxiliares necesarias para su ejecución (ventilación, iluminación, bombeo y tratamiento del agua y las instalaciones exteriores tales como oficinas). Como métodos de excavación se han incluido la perforación y voladura, el minador y el martillo hidráulico, no habiéndose desarrollado el modelo para otros métodos como por ejemplo la tuneladora. Se ha excluido del alcance todas las labores preparatorias en la ejecución del túnel, la operación y el desmantelamiento al final de su vida útil, así como otras emisiones necesarias para la ejecución del túnel, pero no directamente asociadas a su ejecución como podrían ser: energía necesaria para la fabricación de los equipos de avance (camiones, palas, jumbos, etc.), transporte de los empleados desde casa al trabajo, etc. Se han usado los factores de conversión en el cálculo de las emisiones de CO2 a partir de la energía consumida o de los materiales empleados, utilizando solo el valor del gas CO2 emitido como gas de efecto invernadero excluyendo todos los demás excepto el metano, que por su relevancia cuando el túnel atraviesa terrenos del carbonífero, se ha considerado en los cálculos como un caso particular. No se ha considerado en el estudio la absorción del CO2 durante el fraguado del cemento por ser un valor muy pequeño en comparación con las emisiones producidas en su fabricación. El capítulo cuatro de la Tesis detalla el cálculo de los consumos de energía eléctrica, de los combustibles y, en el caso de avance por voladura, de los gases de los explosivos, para cada una de las tareas elementales del avance. También se hace un cálculo de los materiales necesarios para el sostenimiento y revestimiento, así como de los consumos de energía de todas las tareas auxiliares mencionadas anteriormente. Todos estos valores se han transformado en emisiones de CO2 utilizando los factores de conversión. Estos cálculos se han aplicado a siete túneles con diferentes parámetros constructivos (longitud, sección y pendiente), de diferentes características geológicas y con diferentes Rock Mass Rating (RMR), excavados por las tres técnicas mencionadas anteriormente. El resumen del análisis de estos casos demuestra que la mayor parte de las emisiones de CO2 provienen de los materiales empleados, fundamentalmente del cemento, siendo menos importantes tanto las emisiones provenientes del avance del frente como las provenientes de los consumos de todas las tareas auxiliares. El rango de las emisiones por m oscila entre los 5000 kg/m en los casos donde el RMR es muy alto y el sostenimiento no es apenas necesario, hasta los 15000 kg/m en los casos mas desfavorables. Se han identificado como los factores que más influyen en la cantidad de las emisiones de CO2 la sección del túnel y el valor del RMR del macizo rocoso. Tanto a mayor sección como a valores de RMR bajos va a ser necesario el aumentar el sostenimiento necesario para soportar la bóveda, hastiales y suelo lo cual conlleva a un mayor uso de cemento y acero y por tanto un aumento de las emisiones. En lo que respecta al avance del túnel, el método con mayor ratio de emisiones es el del martillo hidráulico, usado normalmente en terrenos de RMR más bajo. El metano se ha demostrado como un factor muy relevante, de hasta el 24% del total en el caso estudiado, cuando el túnel atraviese terrenos del carbonífero en que haya posibilidades de desprendimiento de este gas, siendo recomendable el buscar trazados alternativos si se quiere disminuir el valor total de las emisiones. Basándose en los valores de los túneles estudiados se proponen al final de la Tesis, unos valores de emisiones esperadas para la construcción de diferentes túneles con diferentes valores de sección y de RMR. Esta tabla es orientativa, pero permite el identificar las emisiones esperadas de CO2 en función de sus parámetros ya durante la fase de diseño y ayudar a definir alternativas que puedan tener un menor impacto ambiental.