Sobre el agua virtual

Ocurre que estoy en un seminario/curso sobre divulgación de la ciencia (tema apasionante, más en épocas en que encuentran planetas "earth-like" a 36 años luz orbitando su estrella en la zona habitable, y en épocas enlas que se anuncia que el Bosón de Higgs está acorralado y piensan encontrarlo antes de navidad).

Pues bueno, una de las tareas en esta semana fue la de escribir un artículo de divulgación de algún tema que nos guste, y elegí el agua virtual. Una hora de trabajo y 4 párrafos. No me desagrada, no me encanta, pero aquí está, para la mejor opinión del respetable...


¿Qué es el agua virtual y por qué es importante?

Carlos A López
Septiembre, 2011

Nunca antes en la historia del planeta los recursos naturales han tenido que soportar a una población de 7 mil millones de habitantes, y aún está creciendo. La organización de las naciones unidas (ONU), basada en estimaciones de expertos de todo el mundo, espera que la población del planeta se estabilice en alrededor de 10 mil millones de habitantes para 2050. Eso quiere decir que por cada dos personas que observas hoy, habrá tres un par de generaciones adelante. Pero el reto no es únicamente por números: los patrones de consumo se van sofisticando a medida que las sociedades se desarrollan, de tal suerte que cada ser humano requiere el uso directo e indirecto de más recursos, en particular de tierra agrícola y de agua dulce. La imagen de que el agua dulce es una pequeña fracción del agua total en el planeta, apenas el 2.5%, es relativamente conocida. Menos conocido es el hecho de que la demanda económica global equivale sólo al 8% del agua dulce que cada año el ciclo hidrológico global hace disponible, volumen que se denomina oferta sustentable. Si estas cifras describen una situación de abundancia, ¿por qué hay escasez? ¿Por qué el agua representa uno de los mayores retos de la sociedad presente y la futura?

Básicamente por tres motivos. El primero es que el agua está muy inequitativamente distribuída en el mundo. Brasil, por ejemplo, tiene el 15% de la oferta renovable global, mientras que China sólo el 5%. El segundo es que el agua se distribuye de forma desigual en el tiempo, haciendo necesaria la construcción de infraestructura de almacenamiento que no todos los países pueden costear. El tercero es que el agua es necesaria para todas las formas de vida, y que es un insumo intermedio crucial para la provisión de servicios ambientales de los que dependemos tan certeramente como lo hacemos de la comida y de la energía. Estos motivos explican en parte cómo es que en pleno siglo XXI mil millones de personas carezcan del acceso a una fuente confiable de agua, y que dos mil millones carezcan de infraestructura de saneamiento. Como resultado, las enfermedades asociadas al consumo de agua contaminada, en su mayoría tratables a bajo costo, matan más gente cada año que cualquier forma de conflicto violento en el mundo.

Así que uno de los retos para la sociedad del siglo XXI es el de lograr un uso técnicamente eficiente del agua, respetando criterios básicos aunque rígidos sobre equidad entre presente y futuro, y respetando las funciones del agua en el mantenimiento de la buena salud de los ecosistemas. Junto al desarrollo tecnológico para el manejo de los recursos de agua, que suelen llamarse medidas de oferta, se encuentran los impactos en el uso del agua causados por cambios en los patrones de consumo humano, llamados medidas de demanda. Una de estas medidas se relaciona con el consumo del agua virtual, que es el volumen consumido durante todo el proceso de producción de los bienes de consumo. Un coche, por ejemplo, si bien contiene físicamente apenas una mínima cantidad de agua, requiere de 400,000 litros para su producción. Lo mismo pasa con otros bienes, como los alimentos. Un kilogramo de carne de puerco, por ejemplo, requiere de entre 3,000 y 6,000 litros para su producción. Un kilogramo de pollo, entre 2,400 y 3,500 litros, y un kilogramo de carne de res entre 13,000 y 140,000 litros. En contraste, un kilogramo de arroz requiere de 1,600 litros, uno de trigo 850 litros, y uno de maíz 500 litros. Se ha estimado que para producir una hamburguesa promedio se han consumido 2,400 litros de agua, y para una tasa de café 140 litros.

A esta agua se le denomina virtual porque no se ve directamente al no estár físicamente incorporada al bien de consumo. Pero es agua que realmente se utiliza en algún lugar en el mundo, y que puede afectar las situaciones locales y globales de escasez. Las elecciones cotidianas de consumo, como con los alimentos, afectan la magnitud de agua utilizada localmente y, en la medida en la que los productos sean comerciados internacionalmente, en el resto del mundo. Uno de los temas de investigación de frontera en asuntos globales de sustentabilidad es el papel de las dietas en el uso de los recursos naturales en el mundo. Una dieta asiática o mediterránea, por ejemplo, utiliza menos tierra y menos agua por caloría que una dieta occidental, mucho más basada en carnes rojas. Los problemas de escasez y de sustentabilidad muchas veces parecen tan complejos e intratables que pensamos que no podemos hacer nada ante ellos, y que es papel de los gobiernos y las grandes empresas de llevar a cabo las medidas adecuadas. Lo cierto es que nuestras decisiones cotidianas, aparentemente tan chiquitas e inocentes en el contexto nacional o global, tienen efectos multiplicativos, para bien o para mal. Un patrón responsable de consumo puede contribuir, litro a litro, a aminorar la competencia sobre los cada vez más escasos recursos hídricos.

Sobre la sociedad científica

Desde la segunda semana de intercambio de conocimiento de la conservación organizado por el Fondo Mexicano para la Conservación de la Naturaleza.

Una alumna de la maestría de gestión integrado de cuencas hidrográficas, de la U A de Querétaro, dice:

"La ciencia es el sustento para la toma de decisiones."
"La multidisciplina no se aprende, se vive."

Moraleja. Sin duda, algo están haciendo muy bien en esa Universidad.

3 vínculos sobre agua y otras cosas



  1. Noto que Tony Allan ha sacado un libro sobre agua virtual. Allan fue quien acuñó el término hace ya unos 15 años, y  ahora es uno de los más importantes en la literatura de agua. El precio de venta es espectacular, y se ve que ha recogido la distinción (que al principio obvió) sobre agua verde y agua azul.
  2. Emily Green postea esta nota sobre los planes de Las Vegas para hacerse de agua del Mississippi solo para que tú puedas ir a poner tu poker face mientras pierdes tu dinero.
  3. La gente de RPI ha encontrado evidencia de un fenómeno que me hace recordar a los grupos cuasidecisivos del teorema de imposibilidad de Arrow. Se requiere que el 10% de la población piense firmemente una idea para que dicha idea termine dominando la opinión pública. Cosa por demás interesante. Bien por RPI, por cierto!

Enfriamento global, Cambio climático, y las narrativas de los medios

He encontrado el blog de David Stern, Stochastic Trend, ahora en Crawford School of Economics en ANU. David fue mi asesor doctoral durante mi primer año en RPI. Bajo su dirección hice las cosas sobre cambio climático que tengo. Fue bajo su motivación que me animé a mandar un trabajo a la conferencia de la sociedad estadounidense de economía ecológica en 2007, en NY, en la que me fue muy bien (recibiendo el premio a la mejor presentación estudiantil, e incluyeron el artículo como capítulo en el libro de las Proceedings, junto con sólo una docena de trabajos). Fue, a no dudar, una tremenda sacudida. No sé si me hubiera sentido tan seguro después participando en tanta conferencia de no haber sido por aquella experiencia. 

Revisando su blog encuentro este asunto sobre cambio climático

  • Hay una década (1998-2008) en la que el planeta no se calentó tanto
  • Los negacionistas la utilizan para negar (valga la redundancia), ya no digamos lo antropogénico, sino la existencia misma del asunto... En esta ola es muy triste ver que personajes culturales como Enrique Ganem cayeron en el pasado. Hace tiempo que no lo escucho, en parte, para qué negarlo, por los corajes que hacía al escucharlo equivocarse en sus interpretaciones de la literatura. (Y por los corajes de ver que, como en la canción, a todos les respondía sus correos, menos a mí).
  • Robert Kaufmann, a quien me parece haber conocido en algún seminario en RPI, es coautor de un nuevo estudio en el sugiere a) que dicha década sí presenta una disminución en la tendencia b) que los factores que la explican som tanto naturales (ciclo solar, el efecto de los infantes) pero, sobre todo, humanos (la emisión de partículas de azufre por las plantas de carbón en China están enfriando al planeta). Nada halagüeño, por lo demás.
  • El asunto es que el CC es tan apasionante que ya se están dando hasta con la cubeta, malinterpretando, tanto tirios como troyanos a decir de David, el trabajo de su profe.
  • Pero lo más lamentable y peligroso del asunto es la cobertura de medios, sobre todo de los mensos de Fox News, que dicen, tal cual, que el CO2 reduce el calentamiento global... Reímos todos? O lloramos todos??
  • En otras palabras ¿cómo vamos de aquí
  • ...a aquí?

Moraleja: It never ends! 

Ceteris Paribus, retroalimentación, y supuestos económicos


Así pues, nos adentramos en el método de costo de reemplazo para estimar costos in situ de la erosión

En breve, supongamos que x* es la cantidad óptima de insumo en una unidad productora. La erosión hace que se pierda la cantidad x*-x_o del insumo en cuestión (ie nutrientes) y el método estima los costos in situ como lo que tendría que gastarse en el mercado para reemplazar dicha cantidad (Área D) (ie fertilizante)

Barbier, en el ya aquí multicitado paper, dice, correctamente, que dicho método subestima los costos in situ al negar el área E, que es la contribución al producto marginal por encima del precio del insumo de cada unidad entre x*-x_o (que es lo quehace que x* sea óptimo de entrada).

Este método puede dar una idea de lo que pasa si tiene sentido el ceteris paribus, es decir, entre más pequeña resulta la unidad productora. El problema es cuando se generalizan las estimaciones a nivel nacional, por ejemplo. El método entonces ofrece mayores desviaciones... pues al área E hay que sumarle los efectos que un aumento generalizado de la demanda por fertilizante tiene en en el precio de mercado, que no podrá seguir suponiéndose constante.

Estos análisis de equilibrio parcial, por tanto, no resultan tan adecuado cuando se hacen a una escala en la que el método  adecuado sería, más bien, el equilibrio general (no tiene que ser a nivel macro macro... de hecho sería mejor con un modelito intersectorial, interregional, es decir a nivel meso). El problema, como todo estudiante aplicado sabe, es que el equilibrio general es n veces más complejo de implementar que el equilibrio parcial

Moraleja: Los problemas de escala levantan su fea cabeza, de nuevo.

¿Qué tal esto para una fuente de respaldo?







Nada más que desarrollemos la tecnología y, Einstein mediante, adiós a los problemas de escasez.

¿Se imaginan los cálculos de agua virtual?


Moraleja: Solo recuerdo las entrevistas estupendas de Richard Feynman en las que criticaba las versiones provinciales sobre la unicidad de la tierra y de sus condiciones para la vida...

2 modelos económicos sencillitos de conservación de suelos 2



Siguiendo con este rollo de la modelación económica del problema de conservación de suelos, y siguiendo con la guía fabulosa de Cretegny y Rutherford, se plantean los siguientes dos problemas que asumen que el suelo es un recurso no renovable -- aquí puestos ya listos para correr en su versión  libre del GAMS. 

El primero es un Hotelling clásico.



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El segundo modifica la restricción de recursos para permitir que las medidas de conservación repongan lo que se pierde por la extracción del suelo. Las medidas de conservación elevan los costos y ello se refleja en la función objetivo

Los resultados comparados son los siguientes.


Las lineas grises corresponden a Hotelling y las azules al modelo de conservación. La escala de la derecha refleja la profundidad del suelo (con X(o)=1) y la de la izquierda el consumo instantáneo. En Hotelling, la tasa de extracción es decreciente, y la profundidad del suelo, x(t), también. Con conservación, la política óptima mantiene la profundidad del suelo constante e igual a 1, y la tasa de uso también, a un nivel mucho mayor (0.4), a pesar de la tasa de descuento positiva!!! De hecho, la solución es la misma para cualquier tasa de descuento, incluyendo la cero!!! Como si fuera poco, los beneficios con conservación (el valor de la función objetivo) son mayores que en el caso de Hotelling, incluso si se tienen que incurrir en gastos adicionales. 

Moraleja: La política óptima de erosión puede ser con erosión cero, aunque faltan muchas cosas en la modelación (ie la erosión natural). Cuando la literatura habla de una tasa de erosión positiva óptima, piensa en términos de Hotelling. Si se permite que haya medidas de conservación que deshagan el cochinero que hacemos, entonces la política óptima puede ser con erosión cero... 

En este modelito de Barbier...





Necesito una forma funcional para f y para h que hagan sentido. Ya tengo el código en GAMS, ya hice un par de pruebas obteniendo políticas óptimas (aunque aún no sé con qué tanto sentido económico), y quiero obtener resultados visibles y soluciones analíticas para ver cómo se ve el problema con horizonte infinito. Todo ello para analizar cómo depende la política óptima de conservación de suelos (el gasto en z_2 y en z_1en el modelo de Barbier) de los parámetros tecnológicos y de comportamiento, y para tener bien entendido el referente teórico ideal para comparar métodos de evaluación de los costos de la erosión que se pueden implementar (ie., perdida de productividad y costo de reemplazo)...

Pero por ahora, busque y busque,  me siento como Mafalda en su problema con el tonelero.