Tráfico rodado y contaminación atmosférica

Por Rafael Borge, Catedrático de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid y María del Rosario Carretero Casado, Investigadora de la Cátedra UPM-Fundación Repsol de Transición Energética

La contaminación del aire está considerada como uno de los grandes retos sanitarios mundiales debido a su impacto en la salud pública. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) causa  a 6,7 millones de muertes prematuras cada año [1]. Los efectos negativos asociados a la mala calidad del aire se concentran en ciudades por su mayor acumulación de población. Se prevé que para el año 2050 aproximadamente el 70% de la población mundial viva ya en urbes. Es en estas zonas donde se concentran muchas de las emisiones de contaminantes debidas a la actividad humana. Las fuentes pueden variar de una ciudad a otra, pero el tráfico rodado está presente en todas ellas. En Europa, para el caso de las PM_2,5, el transporte es el responsable del 10,4% de las emisiones, pero en gases como los NOx, este valor asciende hasta el 43,3% [2]. Actualmente la Unión Europea está revisando la directiva de calidad del aire para plantear unos valores límite para los contaminantes más importantes (como pueden ser NO₂ o PM_2,5) más cercanos a las recomendaciones de la OMS. En este contexto, las medidas dirigidas a minimizar las emisiones del tráfico rodado pueden jugar un papel fundamental.

¿Qué pueden hacer las ciudades para mejorar la calidad del aire?

En el contexto de la Cátedra Fundación Repsol – Universidad Politécnica de Madrid sobre Transición Energética se ha realizado una revisión bibliográfica de medidas dirigidas al tráfico en distintos entornos urbanos para mejorar la calidad del aire con objeto de entender su efectividad y orientar futuras propuestas de actuación. Se han identificado un total de 26 tipos que se pueden clasificar en 6 grandes grupos, tal y como se resume en la Figura 1.

Figura 1. Esquema de las medidas revisadas

Las medidas de control de acceso y regulación de la circulación incluyen las zonas de bajas emisiones (ZBE), tarifas de congestión, restricción de circulación de matrículas por número, variaciones en los límites de velocidad y carriles de alta ocupación (VAO).

• Las ZBE son áreas urbanas donde se limita el acceso de vehículos según su clasificación ambiental siendo ampliamente utilizadas en Europa. Hay zonas ZBE en todos los planes de calidad del aire y la tendencia en su implantación es creciente, por lo que es una medida que está ocupando el presente, pero que se seguirá implantando en el futuro. El fin de la mayoría de las ZBE implantadas en Europa pone el foco en la reducción de NO₂ y así se comprueba en varios de los estudios revisados, aunque en otros no se llega a ninguna correlación entre ZBE y reducción de NO₂. En lo que la mayoría de los estudios sí coinciden es en que esta medida acelera la renovación de la flota, lo que resulta en emisiones más bajas en el conjunto de la ciudad que las que se habrían producido sin la LEZ durante algunos años. [3]. [4] [5].
• Las tarifas de congestión o peajes urbanos son cargos que se aplican a los vehículos que circulan en áreas de alto tráfico durante ciertos períodos del día, con el doble objetivo de reducir la congestión urbana y mejorar la calidad del aire. El primer objetivo está comprobado que se logra alcanzar. La respuesta en calidad del aire es más difícil de cuantificar y solo se han reportado descensos humildes en la concentración de PM₁₀ y NOx [6]. [7].
• La restricción de circulación de vehículos según su número de matrícula es una medida que por definición debe ser puntual y aplicada si la contaminación en un momento y localización determinados es muy elevada. En el pasado, tenía más sentido al no existir los etiquetados ambientales que se usan actualmente para establecer restricciones de circulación. Debido a la drástica reducción del tráfico se comprueba que las emisiones descienden de manera significativa pero los efectos en la calidad del aire son muy reducidos por la puntualidad de esta medida. Varios estudios sugieren que la restricción de circulación por sí sola no puede ayudar a los objetivos de mejora de la calidad del aire urbano a largo plazo [8]. [9] [10]
• A raíz de las investigaciones observadas no es posible llegar a un resultado global para la mejora de la calidad del aire si se reduce el límite de velocidad en las autopistas, puesto que en algunos estudios no se observa variación de en los niveles NOx o PM₁₀. En algunos casos se documenta un ligero descenso e incluso aumentos tras la implantación de esta medida. En lo que varias investigaciones sí están de acuerdo es en que implementar una velocidad variable según las características del tráfico en ese momento es más efectivo que modular la velocidad máxima de circulación para mejorar la contaminación ambiental [11]. [12]
• Si la congestión es elevada, se han encontrado beneficios en el uso de carriles para vehículos de alta ocupación (VAO), es decir carriles reservados en las autopistas y carreteras para vehículos que transportan a un número mínimo de pasajeros, puesto que se reducen los tiempos medios de viaje reduciendo así las emisiones. Importante es la acción dinamizadora en la compra de vehículos eléctricos si se facilita su acceso a los carriles VAO aunque no cumplan la condición de ocupación mínima. Para que esta medida tenga efecto reseñable es necesaria una red densa de carriles VAO tal y como se tiene en ciertos Estados de EEUU y no como en la situación europea actual. De hecho, si la estructura no es buena, se puede dar el caso de que el carril VAO tenga más tráfico, por lo que los vehículos que estén en él vayan más lentos (por ejemplo, si solo hay un carril por el que circula un coche lento o un autobús) [13]. [14]

Las medidas de gestión del estacionamiento cuentan con poca bibliografía que haya estudiado su impacto sobre la calidad del aire. Se han estudiado la implantación de parkings disuasorios y la gestión del emplazamiento a nivel más general.

• Los aparcamientos disuasorios (estacionamientos situados, generalmente, en la periferia de ciudades, cuyo objetivo es que los conductores que pretenden acceder al centro de la ciudad aparquen en ellos y continúen su viaje en transporte público colectivo) pueden desempeñar un papel importante en la mejora de la movilidad urbana, la reducción de la congestión del tráfico y las emisiones contaminantes. Sin embargo, es necesario considerar cuidadosamente su ubicación y evaluar sus efectos a corto y largo plazo, así como su aceptación social y potenciales desventajas. Por ejemplo, algunos expertos señalan que estos grandes aparcamientos disminuyen la utilización del coche en el centro de las ciudades a costa de fomentar el uso en las periferias [15].
• Las estrategias de gestionar el estacionamiento incluyen: la regulación del servicio de estacionamiento en períodos de alta demanda para garantizar un uso justo, la reducción del tiempo de permanencia de los usuarios para aumentar la rotación, el fomento  del uso de medios de transporte alternativos y el establecimiento de las tarifas variables para brindar un mejor servicio a los usuarios que a su vez permita internalizar las externalidades generadas por las mismas. A pesar de la búsqueda exhaustiva de literatura sobre el impacto en la calidad del aire que tendría la gestión del estacionamiento, no se cuenta con resultados suficientes para respaldar un análisis en profundidad [16].

También se han revisado ciertas medidas relativas a la propia infraestructura del transporte como son el uso de materiales fotocatalíticos, la movilidad autónoma y conectada, el barrido, limpieza y lavado de calles o el uso de supresores químicos.

• Los materiales fotocatalíticos, en especial del dióxido de titanio (TiO₂), son capaces de absorber la luz y activar una reacción química para eliminar contaminantes del aire. Dos de las grandes ventajas de esta medida serían su gran potencial de aplicabilidad a gran escala (puesto que se pueden recubrir con TiO₂ edificios urbanos o calles enteras) y la gran variedad de aplicaciones. Como desventaja se podría citar su deterioro lo que obliga a labores de mantenimiento y su rendimiento muy dependiente de factores externos impredecibles y muy alejados de los obtenidos en experimentos de laboratorio [17]. [18]
• Los vehículos autónomos necesitan de otras tecnologías como la conexión entre ellos o la electrificación para ser realmente determinantes en la mejora de la calidad del aire, pero una vez estas tecnologías se consigan implantar pueden darse reducciones en la contaminación atmosférica muy importantes [19].
• El barrido de calles es necesario para el correcto funcionamiento de la ciudad, pero no es una medida puramente diseñada para la mejora de la calidad del aire. Los estudios revisados muestran que las concentraciones de PM son indiferentes o incluso empeoran con esta medida. Algunos sugieren que el barrido puede tener efectos a largo plazo, mientras que otros no encuentran beneficios significativos en el corto plazo debido a la influencia de otras fuentes de contaminación y factores meteorológicos. La eficacia del lavado depende de la situación local, pero se han observado reducciones en la concentración de partículas en algunos estudios, aunque su efecto, en general, se limita al corto plazo [20]. [21]
• La bibliografía existente para comprobar la eficacia de los supresores químicos de polvo no es demasiado amplia. Por los artículos consultados, el rocío de estos compuestos es efectivo en países nórdicos donde se usan neumáticos con clavos para la conducción con nevadas que produce aumento de las PM₁₀. En el resto de otros climas, su uso extendido no parece ofrecer ventajas significativas.

Hay ciertas medidas que pretenden promocionar el transporte sostenible que unifican el problema con su faceta más social. Estas incluyen las llamadas “medidas blandas”, medidas relativas al transporte público o incluso el carsharing y el fomento del teletrabajo. Mientras que todas ellas buscan reducir el volumen de tráfico, el fomento de la movilidad activa además tiene un efecto positivo sobre la salud de los ciudadanos.

• La sustitución de viajes en transporte público o privado por viajes activos (caminar o montar en bici) presenta múltiples ventajas evidentes como son la menor contaminación acústica, estilos de vida más activos, mejor uso del espacio de la ciudad, etc. Pero también es posible encontrar ventajas en la calidad del aire, siendo el transporte por bicicleta (especialmente el transporte por bicicleta eléctrica) el medio activo que tiene más poder de sustitución del transporte no activo ya que las distancias recorridas suelen ser mayores con este medio. Puesto que los medios activos no emiten gases procedentes de la combustión, su único impacto es relativo a las posibles PM que provengan del uso de frenos, rodadura de las ruedas, pero siempre preferible al de los medios motorizados [22]. [23]
• Las medidas blandas en el contexto del transporte son estrategias destinadas a influir en las percepciones, creencias, actitudes, valores y normas de las personas para promover un cambio en su comportamiento hacia modos de viaje más sostenibles. En todos los estudios analizados se llega a la conclusión de que la implementación de estas medidas persuasivas disminuye el uso del vehículo privado en favor de otros medios de transporte con menos emisiones per cápita. Incluso los estudios menos alentadores estipulan una reducción de más del 5% en el porcentaje viajes realizados en coche con respecto al total de los viajes [24].
• Aumentar la oferta de transporte público como medida aislada puede no ser rigurosamente efectivo para mejorar la calidad del aire de nuestras ciudades, sino que debe estar acompañado de otras medidas (por ejemplo mediante incentivos fiscales a las empresas para alentar a los empleados a utilizar el transporte público o mediante campañas de concienciación para destacar los beneficios del transporte público) que hagan posible que la nueva oferta se complete, de lo contrario, se estarían añadiendo vehículos contaminantes desocupados a nuestras ciudades [25].
• El carsharing, o coche compartido, es un servicio que ofrece una flota de vehículos privados a través de una plataforma para su uso libre, pagando por tiempo de uso. Tiene el potencial de impactar positivamente la sostenibilidad urbana y la calidad del aire, especialmente si los coches son de tipo eléctrico. Sin embargo, la adquisición de este tipo de coches puede suponer menos ingresos de los fabricantes de vehículos, es por ello que se considera relevante que desde los gobiernos y demás organismo se apoye económicamente a las empresas para que se involucren en este servicio [26]. [27]
• Evitar desplazamientos desde los hogares hasta el puesto de trabajo disminuye buena parte de los viajes cotidianos de la población. Sin embargo, ciertos estudios destacan que, aunque el teletrabajo puede tener efectos positivos en la calidad del aire, también existen ciertos desafíos. En algunos casos, el teletrabajo puede conducir a un aumento de los viajes no laborales y a una mayor distancia recorrida, lo que podría contrarrestar parcialmente los beneficios de reducción de emisiones. Salvando este desafío, se concluye que el incremento del teletrabajo tendría aspectos muy positivos en la calidad del aire, puesto que además es una medida de rápido efecto [28]. [29]

Otro tipo de medidas son las que están relacionadas con el urbanismo, es decir, con el propio diseño de la ciudad habiéndose estudiado las soluciones basadas en la naturaleza, el urbanismo táctico, supermanzanas y las ciudades de 15 minutos.

• En el estudio de la posible mejora de la calidad del aire a partir de las Soluciones Basadas en la Naturaleza se encuentran de nuevo resultados dispares. La bibliografía consultada admite que las zonas verdes en las urbes mejoran escasamente la calidad del aire. Esta mejora puede verse truncada porque los árboles pueden generar problemas en los patrones de dispersión de contaminantes, reduciendo la velocidad del viento debido al aumento de rugosidad y con ello pudiendo incluso empeorar los niveles de concentración. Es por tanto, esencial para aprovechar los múltiples beneficios ecosistémicos de la vegetación que estas medidas estén acompañadas por una reducción en las emisiones del tráfico [30] [31].
• El urbanismo táctico es una herramienta novedosa que se contrapone al enfoque tradicional que prioriza la visión económica de la ciudad y el uso del coche frente a la adaptabilidad al peatón. En cuanto a la aplicación de este urbanismo táctico con la intención de mejorar la calidad del aire, el objetivo primordial sería el de reducir el espacio para vehículos privados en la ciudad. Un ejemplo de cómo una ciudad ha utilizado el urbanismo táctico es Bogotá (Colombia) creando un plan llamado Ciclovía, en la que durante las mañanas de los domingos y festivos más de 120 kilómetros de calles son cerradas al tráfico vehicular y abiertas a los peatones y ciclistas. Los estudios analizados muestran que esta medida no genera un impacto relevante en la calidad del aire a nivel global, pero sí da lugar a fuertes reducciones de la concentración de contaminantes en el entorno más próximo de las calles en las que se aplica. [32]. Las supermanzanas (reorganización de un área urbana en bloques de manzanas más pequeños y peatonalizados), están al orden del día en poblaciones como Barcelona, con objeto de hacer la ciudad más atractiva a la movilidad activa y reducir emisiones del tráfico rodado. Pueden ser consideradas como una herramienta de urbanismo táctico. De manera similar, la reducción de contaminantes puede ser muy apreciable pero solamente en el propio punto de actuación, sin un impacto evidente en la calidad del aire a nivel del conjunto de la ciudad. [33].
• Las ciudades de 15 minutos constituyen un nuevo modelo de urbanismo caracterizado porque todos los servicios (trabajo, colegios, ocio, servicios médicos, supermercado…) se encuentren a 15 minutos andando o en bici del hogar. Puesto que es un concepto nuevo y solo está en desarrollo en algunas ciudades, no se cuentan con estudios que analicen el efecto de esta medida. Además, no es posible aplicar este concepto en zonas urbanas consolidadas. Sin embargo, la mejora en la reducción de emisiones y con ello en la calidad es evidente puesto que se reduce drásticamente el uso del coche en las ciudades [34].

Por último, encontramos las medidas relativas a la tecnología del propio vehículo que buscan reducir el factor de emisión del mismo y no tanto una reducción de su actividad. Se incluyen aquí la incentivación de la renovación de la flota, el retrofitting, la electrificación de la flota, el uso de combustibles renovables y los sistemas de postratamiento.

• En cuanto a la aceleración de la renovación del parque móvil, diversos estudios examinados han reforzado la idea intuitiva de que los vehículos más nuevos tienen en general menores niveles de emisión y por lo tanto tienen un menor perjuicio en la calidad del aire, aunque a veces puedan existir diferencias entre las emisiones certificadas y las producidas en la conducción real. Algunos estudios apuntan a que la renovación de la flota es el factor principal para explicar la tendencia descendente de las emisiones del sector para el conjunto de Europa como en las grandes ciudades. Para que los coches más modernos sean efectivamente menos contaminantes resulta esencial la implantación de los sistemas de postratamiento que reducen las emisiones de contaminantes. El catalizador tiene el potencial de reducir las emisiones gases como CO o HC y NOx en el caso de los motores de gasolina. Los motores diésel operan con exceso de oxígeno produciendo altas tasas de NOx por lo que es debido utilizar otras tecnologías para aminorar estas emisiones. Una de ellas es la reducción catalítica selectiva (SCR), que utiliza una solución acuosa de urea para reducir los NO_X a N₂, inocuo para la salud. Otra tecnología es la válvula EGR encargada de recircular una parte de los gases de escape hacia la cámara de combustión del motor para que se vuelvan a quemar bajando así la temperatura en la cámara y produciendo menos NOx. Muchas de estos sistemas están siendo incorporados por los fabricantes para cumplir la normativa de emisiones, pero es fundamental el papel de los usuarios y de la administración velar que son eficaces en el tiempo gracias a un correcto mantenimiento [2] [35] [36] [37] [38].
• El retrofitting se relaciona fundamentalmente en la incorporación de filtros de partículas en vehículos diésel antiguos. Estos filtros ayudan a reducir las emisiones de partículas dañinas generadas por motores diésel, contribuyendo así a la mejora de la calidad del aire urbano. Por otro lado, también está el retrofitting de vehículos tradicionales para que funcionen con GLP (Gas Licuado de Petróleo) o GNC (Gas Natural Comprimido). Las emisiones de CO₂ de los vehículos que usan este tipo de combustibles son menores con carácter general, aunque se han documentado tasas de emisión de otros compuestos como el NO_X superiores a vehículos de gasolina o diésel. Además, como principales desincentivos se tiene el reducido número de estaciones de repostaje que ofrecen este combustible relacionado con las complicaciones que conlleva el almacenaje de este combustible, y la pérdida de potencia que sufre el vehículo con el nuevo combustible, que puede compensarse aplicando mejoras al proceso de combustión, pero que difícilmente se llegue a la potencia que tenía el vehículo con combustibles tradicionales. También se puede enmarcar aquí la transformación de vehículos convencionales, ya sean diésel o gasolina, en vehículos eléctricos. Se señala que esta estrategia puede conducir a una reducción significativa de las emisiones de CO₂ si se convierte una proporción de la flota de vehículos existentes en eléctricos. Sin embargo, se reconoce que actualmente la conversión completa de la flota no es económicamente viable debido a los costos de conversión y las incompatibilidades de diseño entre vehículos convencionales y motores eléctricos [34] [40].
• Los estudios sobre la electrificación de la flota resaltan que esta medida tiene un impacto positivo en la reducción de las emisiones de gases contaminantes en el aire, especialmente NOx y PM₅. Sin embargo, la electrificación de la flota de vehículos por sí sola no es suficiente para alcanzar los menores valores en la concentración de los contaminantes. Es necesario implementar medidas adicionales para abordar las fuentes de contaminación no relacionadas con el escape de los vehículos y garantizar una mejora significativa en la calidad del aire [41] [42] [43] [44].
• Para el caso de los combustibles renovables, su mayor objetivo no es mejorar la calidad del aire, sino que se intenta reducir las emisiones de CO₂ y por tanto aminorar el cambio climático, por lo que es una medida algo diferente a las demás. Su papel en la reducción del CO₂ y en la disminución de la independencia de recursos renovables es innegable, aunque los biocombustibles o combustibles sintéticos no necesariamente ofrezcan ventajas en relación a la calidad del aire en las ciudades. De hecho, en los estudios revisados, se llega a la conclusión de que el uso de mezclas de biodiesel con diésel convencional aumenta las emisiones de NOx puesto que el biodiesel tiene una compresibilidad baja, por lo que entra en la cámara de combustión antes que el diésel convencional. Esto extiende el período de tiempo entre la inyección de combustible y el encendido del combustible, conocido como “retraso en el encendido”. Este retardo aumenta la mezcla de aire y combustible dentro de la cámara de combustión, lo que puede provocar aumentos rápidos de la presión y de la temperatura en comparación con el uso de combustible diésel puro. La formación de NOx aumenta con los aumentos de temperatura, por lo que un mayor retraso en la ignición se corresponde con un aumento de NOx [45] [46] [47].

Un problema realmente complejo

Evaluar la eficacia de las medidas para mejorar la calidad del aire no es tarea para nada trivial. Hay muchos impedimentos que dificultan la estimación del impacto de cierta medida en la calidad del aire. En primer lugar, nunca existe la posibilidad de comparar con un blanco total, es decir no es posible contrastar exactamente qué es lo que hubiera pasado si una medida no hubiera tenido lugar. Entre otros factores, es muy difícil aislar el efecto de las condiciones meteorológicas que influyen activamente en la dispersión de contaminantes, afectando de forma determinante en las observaciones y que no van a ser nunca las mismas en los estados previo y posterior de la adopción de una medida. Esto se hace más patente si en una misma ciudad, como es lo habitual, hay varias medidas para la contaminación atmosférica dentro de un plan. Se hace muy difícil segregar el impacto una medida con respecto a otra. Este problema no existe cuando la evaluación se hace en base a simulaciones, pero en este caso, la valoración está afectada por la incertidumbre intrínseca de los modelos utilizados.

Por otro lado, existen posibles sinergias entre los distintos tipos de medidas analizadas. Las medidas de control de acceso y regulación de la circulación, así como la gestión del estacionamiento pueden funcionar bien para desincentivar el uso masivo del coche y para acelerar la rotación de la flota, pero deben ir acompañas de medidas para promocionar el transporte sostenible para que el ciudadano tenga buenas alternativas al transporte convencional. En cualquier caso, resultan esenciales las medidas relativas a la tecnología del propio vehículo para minimizar las emisiones del tráfico remanente, especialmente los dedicados a servicio público o transporte de mercancías. Por otro lado, las medias relacionadas con el urbanismo, es decir, con la optimización de las ciudades para minimizar el impacto del transporte y las medidas relativas a la propia infraestructura del transporte pueden ser un complemento eficaz del cualquier otro tipo de medida, aunque en muchas ocasiones el margen de actuación en esta área es estrecho.

Se puede concluir que es necesaria la coexistencia de diversos tipos de medidas en los planes de calidad del aire en las ciudades. Se puede establecer que ninguna medida se puede considerar infalible y es poco probable que pueda solucionar todos los problemas de calidad del aire por sí sola, más aún si se consideran simultáneamente los objetivos de descarbonización a nivel local. Por otro lado, y como apuntan varias de las medidas estudiadas, resulta esencial la regulación por parte de las administraciones, la implicación de las empresas y la participación ciudadana. En este sentido, su convencimiento para adoptar decisiones a nivel personal como al utilizar el transporte público, compartir viajes, caminar, andar en bicicleta o usar vehículos eléctricos para mejorar la calidad del aire de nuestras ciudades.

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