RESUMEN
La vegetación en grandes extensiones funciona como sumidero natural de carbono para eliminar las concentraciones de gases efecto invernadero; por esta razón en las ciudades resulta necesario mantener el equilibrio entre las superficies construidas y las vegetadas. Los sistemas de naturación urbana se emplean como una respuesta a este problema, las fachadas vegetadas forman parte de ellos. El presente estudio tuvo como objetivo determinar la cantidad de C y CO2 capturado por las especies Pentalinon luteum y Clitoria Ternatea, utilizadas en un modelo construido. Ambas capturan cantidades similares de carbono. Los datos son útiles para ampliar la investigación, ya que a la fecha no existe un registro específico de captura de CO2 en especies recomendadas para muros y azoteas vegetadas.
ABSTRACT
Vegetation in large land area plays the role of a natural carbon sink which eliminates high concentrations of greenhouse gases; for this reason, it is necessary to maintain the balance between the built and vegetated surfaces in the cities. Green infrastructure systems are used as an answer to this urban problem. and green facades are part of them. This study aimed to determine the amount of C and CO2 captured by Pentalinon luteum and Clitoria Ternatea species, used in a constructed model. Both capture similar amounts of carbon. The obtained data are useful for further investigation because there is not a specific record of CO2 capture to date for the species recommended species for walls and vegetated roofs.
INTRODUCCIÓN
El crecimiento poblacional en las ciudades genera mayor demanda de bienes y servicios, esto se relaciona con la demanda de energía cuyo suministro es responsable aproximadamente del 26% de las emisiones globales de Gases Efecto Invernadero (GEI), siendo la quema de combustibles fósiles la fuente más importante (UN-Hábitat, 2011). En el ámbito mundial, las proyecciones van en aumento, las estimaciones indican que en el 2050 se suscitará un Cambio Climático más perjudicial debido principalmente a un incremento de 70% en las emisiones de CO2 relacionadas con la generación de energía (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos [OCDE], 2012).
Las principales actividades responsables de las emisiones de GEI en las urbes de América Latina y el Caribe son el transporte terrestre (38%) así como la producción de electricidad (21%); México es el país con mayor cantidad de emisiones de GEI contribuyendo con el 30% (UN-Hábitat 2012). Como ejemplo, el 75% de la electricidad se genera a partir de combustibles fósiles (Comisión Nacional de Vivienda [Conavi], 2006).
Gracias a los sumideros naturales de carbono se eliminan los GEI, la vegetación funciona como uno de ellos; por eso la necesidad de que las ciudades equilibren las superficies construidas y vegetadas; de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), por cada habitante debe existir un mínimo de 9 m2 de espacio verde (UN-Hábitat, 2014). La disminución de este espacio merma la calidad del aire afectando la salud de las personas, según la OMS, México es el segundo país de América Latina con mayor número de muertes relacionadas con la contaminación del aire (Green & Sanchez, 2012). El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés, 2008) sugiere medidas para mitigar sus efectos; en los edificios propone la aplicación de los aislamientos térmicos y recurrir al diseño solar pasivo1 tanto para la calefacción como para la refrigeración de los espacios.
Por otro lado, la naturación urbana es la acción de incorporar la vegetación al medio urbano con el objetivo de amortiguar el desequilibrio entre la urbanización y la conservación del medio ambiente (Urbano & López, 2013). Entre los beneficios que aportan destacan su funcionamiento como aislante térmico y la captura de CO2, entre otras partículas contenidas en el aire. Las fachadas vegetadas forman parte de los sistemas de naturación urbana, se instalan en los muros exteriores que componen la envolvente arquitectónica2 de un edificio. Se componen básicamente de un recipiente que contiene el sustrato o medio de crecimiento y una malla o enrejado que sirve de guía para el desarrollo de la vegetación que es de tipo trepadora.
El CO2 secuestrado por las plantas es el resultado de las diferencias entre el CO2 atmosférico absorbido durante el proceso de la fotosíntesis y el CO2 emitido durante la respiración. Esta diferencia es convertida en biomasa y suele oscilar entre el 45% y 50% del peso seco de la planta (Espada, 2013). Un estudio realizado por Getter, Row, Robertson, Cregg & Andresen (2009) mostró que una cubierta extensiva de sedum puede capturar en promedio 375 g de C por m2 en un periodo de seis meses; 168 g de C por m2 en la biomasa aérea, 107 g de C por m2 en la raíz y 100 g de C por m2 en el sustrato. Es decir, el 45% lo captura la vegetación aérea, el 28% la raíz y el 27% el sustrato.
El presente estudio tuvo como objetivo determinar la cantidad de CO2 fijado anualmente por las especies Pentalinon luteum y Clitoria ternatea, trepadoras nativas del trópico húmedo de América, por sus cualidades de bajo requerimiento de agua, fácil mantenimiento, alta tolerancia a la exposición del sol y su apariencia estética son apropiadas para ser utilizadas en los sistemas de fachada vegetada. Los resultados serán útiles para comparar los resultados con otras especies recomendadas para los sistemas de naturación.
MATERIALES Y MÉTODOS
El método para determinar el carbono (C) capturado por m2 se basa en la producción de biomasa en un periodo de seis meses para la especie Clitoria ternatea y de año un año seis meses para la especie Pentalinon luteum. El contenido de carbono por cada fracción de la planta se determinó utilizando la metodología de Mota, Alcaraz, Iglesias, Martínez & Carvajal (2011), aplicada a plantas hortícolas de la región de Murcia en España. La equivalencia en CO2 se obtuvo considerando que cada mol de CO2 contiene 12 g de C (44/12), por tanto, la estequiometría de la reacción de fijación de este gas indica que, por cada g de carbono asimilado, se retiran de la atmósfera 3.66 g de CO2 (García, 2014). Dicha equivalencia la refiere asimismo el IPCC que indica que 1 t de C= 3.67 t CO2.
El sistema de fachada vegetada está compuesto por un contenedor metálico rectangular de 30 cm de altura y profundidad y 2 m de longitud, anclado al muro estructural con soportes metálicos en forma de “L” y por una reja prefabricada de alambre electro-soldado con acabado de poliéster cuyas dimensiones son 2.50 m de altura y 2.00 m de longitud, separada 10 cm del muro estructural para evitar que la superficie se humedezca y fijada en la parte superior. Se instaló en una vivienda tipo residencial ubicada en la zona centro del municipio de Acapulco, Guerrero (figuras 1 y 2).
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Figura 1. Modelo construido
Fuente: Elaboración propia
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Figura 1. Modelo construido
Fuente: Elaboración propia Close |
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Figura 2. Detalle de la estructura
Fuente: Elaboración propia
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Figura 1. Detalle de la estructura
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El sustrato está compuesto de fibra de coco, grava de tepetate triturada, humus de lombriz y abono de hoja, en proporción: 0.3, 0.2, 0.3, 0.2, respectivamente; estos materiales se hallan en la región de Acapulco. La especie Pentalinon luteum es una enredadera perennifolia de tallos leñosos, sus hojas son ovadas, brillantes, de color verde claro, sus flores de color amarillo y en forma de campana; comúnmente se utiliza como planta ornamental, protege la fauna silvestre, florece todo el año con mayor florecimiento en primavera y verano, crece en suelos con pocos nutrientes, no tolera inundaciones con agua salada, además de ser venenosa. Se adquiere fácilmente en los viveros locales (figura 3). La especie Clitoria ternatea es una leguminosa que tiene la cualidad de recuperar suelos degradados al aportar nitrógeno atmosférico, el color de su flor puede ser azul o blanca; es considerada una planta silvestre de uso forrajero o medicinal (figura 4). No es posible hallarla en los viveros locales, por lo que fue necesario reproducirla con semillas recolectadas en el campo; estas se reposaron en agua durante 24 h antes de ser sembradas ya que su corteza es muy dura. La tabla 1 muestra la paleta vegetal que incluye el origen taxonómico, las características físicas y los requerimientos para su buen desarrollo. La especie Clitoria ternatea fue sembrada en el contenedor con una separación aproximada de 40 cm entre planta, mientras que de la especie Pentalinon luteum se plantaron tres individuos separados entres si 60 cm, cuya altura inicial fue de un metro aproximadamente (tabla 1).
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Figura 3. Pentalinon luteum
Fuente: Elaboración propia
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Figura 3. Pentalinon luteum
Fuente: Elaboración propia Close |
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Figura 4. Clitoria ternatea
Fuente: Elaboración propia
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Figura 1. Clitorea ternatea
Fuente: Elaboración propia Close |
Tabla 1.
Paleta vegetal.
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Familia
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Nom.
Científico
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Ciclo
vegetativo
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Nombre
común
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Altura m
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Color de
flor
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Época de
floración
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Suelo
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Sol
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Agua
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Plantación
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Apocynaceae
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Pentalinon
luteum
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Perene
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Madevilla
amarilla/
Allamanda
silvestre
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2.00 -3.00 m
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Amarillo
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Junio-
octubre
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Drenado
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Abundante
|
Cada
tres días
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@ 0.60 m
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Fabaceae
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Clitoria
ternatea
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Perene
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Conchita
azul
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0.60 - 2.00 m
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Azul y
Blanco
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Permanente
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Arcilloso y Drenado
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Abundante
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Cada
tres días
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@ 0.40 m
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Fuente: Elaboración propia.
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Fuente: Elaboración propia. Close
Para obtener el contenido de biomasa se extrajeron manualmente desde la raíz dos individuos de cada especie, los cuales fueron colocados cuidadosamente en bolsas de plástico para ser trasladados al laboratorio. Se limpiaron y se separaron en fracciones (tabla 2).
Tabla 2.
Fracciones de las especies utilizadas.
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Fracciones de la planta
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Clitoria ternatea
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Pentalinon luteum
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Tallo
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*
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*
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Raíz
|
*
|
*
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Vaina
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*
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En ambas especies no se contó con suficiente muestra de flor para realizar su análisis.
Fuente: Elaboración propia.
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En ambas especies no se contó con suficiente muestra de flor para realizar su análisis.
Fuente: Elaboración propia. Close
El peso fresco se obtuvo de cada fracción de las plantas utilizando una balanza analítica de alta precisión marca OHAUS, modelo PA214 con capacidad máxima de 210 g. Posteriormente, muestras de 5 g contenidas en recipientes de vidrio fueron secadas en una estufa convencional de secado (hand made) a 60 °C hasta obtener el peso constante de cada fracción. A continuación, las muestras fueron molidas en tres etapas, primero utilizando una licuadora común, seguido de un molido con mortero y por último utilizando un filtro de tela hasta obtener un polvo homogéneo (figuras 5 y 6).
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Figura 5. Separación de las plantas en fracciones
Fuente: Elaboración propia
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Figura 5. Separación de las plantas en fracciones
Fuente: Elaboración propia Close |
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Figura 6. Mediación del peso en fresco
Fuente: Elaboración propia
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Figura 6. Mediación del peso en fresco
Fuente: Elaboración propia Close |
Las partículas de polvo se etiquetaron y se colocaron en bolsas de papel glassine para trasladarlas al departamento de Edafología del Instituto de Geología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), donde se realizó el análisis por duplicado del contenido de carbono. Para ello se utilizó un analizador elemental CNHS/O perkin Elmer 2400 series II en el modo CHN.
RESULTADOS
El contenido de carbono es similar en las distintas fracciones de las plantas (tabla 3).
Tabla 3.
Contenido de carbono en cada fracción de las plantas.
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Muestra
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% C total
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PLh
|
38.56
|
PLr
|
42.39
|
PLt
|
43.80
|
CTh
|
43.97
|
CTr
|
43.43
|
Muestra
|
% C total
|
CTt
|
43.58
|
CTv
|
46.04
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PL, Pentalinon luteum; CT, Clitoria ternatea; hoja h, raíz r; tallo t; vaina v.
Fuente: Elaboración propia.
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PL, Pentalinon luteum; CT, Clitoria ternatea; hoja h, raíz r; tallo t; vaina v.
Fuente: Elaboración propia. Close
El carbono total fijado se obtuvo multiplicando el porcentaje de cada fracción por su respectivo peso seco en gramos. La estimación de CO2 capturado se obtuvo de acuerdo a la equivalencia sugerida por el IPCC.
El contenido de carbono por cada fracción de la especie Citoria ternatea varía entre 43% y 46%. La captura en promedio es de 71.93 g de C por planta que equivale a 263 g de CO2; el tallo captura el 44%, las hojas el 26%, la vaina el 21% y la raíz el 9% (tabla 4).
Tabla 4.
Valores de Carbono y fijación de CO2 de la especie Clitoria ternatea (julio 2015 - enero 2016).
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Clitoria ternatea
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Peso fresco g/planta
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Peso seco (%)
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Peso seco /planta (g)
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Humedad (%)
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C /planta (%)
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C /planta (g)
|
CO2 /planta (g)
|
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Hoja
|
123.78
|
34.38
|
42.56
|
65.62
|
43.97
|
18.71
|
68.61
|
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Tallo
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164.42
|
44.71
|
73.51
|
55.29
|
43.58
|
32.04
|
117.49
|
|
Raíz
|
30.02
|
48.37
|
14.52
|
51.63
|
43.43
|
6.31
|
23.14
|
|
Vaina
|
97.66
|
33.08
|
32.31
|
66.92
|
46.04
|
14.87
|
54.53
|
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Total
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415.87
|
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162.89
|
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|
71.93
|
263.77
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La densidad de plantación sugerida es de cada 40 cm por metro lineal.
Fuente: Elaboración propia.
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La densidad de plantación sugerida es de cada 40 cm por metro lineal.
Fuente: Elaboración propia. Close
El contenido de carbono en cada fracción de la especie Pentalinon luteum varía entre 38% y 44%. Esta planta captura en promedio 128.52 g de C por m2 en un periodo de año y medio, equivalente a 471.28 g de CO2. El tallo captura el 60%, la raíz el 25% y las hojas el 15% (tabla 5).
Tabla 5.
Valores de Carbono y fijación de CO2 de la especie Pentalinon luteum, año y medio después de su plantación (julio 2014 – enero 2016).
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Pentalinon luteum
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Peso fresco g/planta
|
Peso seco (%)
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Peso seco /planta (g)
|
Humedad (%)
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C /planta (%)
|
C /planta (g)
CO2 /planta (g)
|
CO2 /planta (g)
|
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Hoja
|
227.43
|
22.57
|
51.33
|
77.43
|
38.56
|
19.79
|
72.57
|
|
Tallo
|
422.07
|
41.73
|
176.13/p>
|
58.27
|
43.80
|
77.14
|
282.87
|
|
Raíz
|
172.38
|
43.23
|
74.53
|
56.77
|
42.39
|
31.59
|
115.84
|
|
Total
|
821.88
|
|
301.99
|
|
|
128.52
|
471.28
|
La densidad de plantación sugerida es de cada 40 cm por metro lineal.
Fuente: Elaboración propia.
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La densidad de plantación sugerida es de cada 40 cm por metro lineal.
Fuente: Elaboración propia. Close
La tabla 6 muestra los resultados de la captura de CO2 de las especies analizadas comparadas con los datos de captura de carbono en una especie de sedum según Getter et al. (2009).
Tabla 6.
Captura de CO2 por metro cuadrado de vegetación en distintas especies y periodos.
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Especie
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Periodo
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(g) CO2/individuo
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Clitoria ternatea
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Seis meses
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263.77
|
Pentalinon luteum
|
Año y medio
|
471.28
|
Sedum
|
Seis meses
|
1008
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Fuente: Elaboración propia.
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Fuente: Elaboración propia. Close
DISCUSIÓN
Los resultados de contenido de carbono de cada fracción de la planta en las especies analizadas se hallan en el intrevalo 39% – 46%, muy cerca del margen 45% – 50% referido por Espada (2013). La especie Clitoria ternatea puede capturar 71.93 g de C, equivalente a 263.25 g de CO2 por planta en un periodo de seis meses, la mayor parte es capturado por el tallo (44%), seguido de las hojas (26%), la vaina (21%) y raíz (9%). Mientras que la especie Pentalinon luteum puede capturar 128.53 g de C, equivalente a 470.43 g de CO2 por planta en un periodo de año y medio; la captura es principalmente debida al tallo (60%), la raíz y la hoja capturan menor cantidad, 25% y 15%, respectivamente.
Ambas especies cubren una superficie de un metro cuadrado por individuo; sin embargo, la densidad de plantación en el sistema es de 2.5 plantas por metro lineal. Las especies que se analizaron en el presente trabajo mostraron cantidades similares de captura de carbono en relación con su periodo de producción de biomasa.
La cantidad de carbono capturado por las plantas utilizadas en este trabajo es inferior a la capturada por una especie de Sedum sp. la cual captura 275 g de C por m2 equivalente a 1008 g de CO2 por m2 en un periodo de seis meses, Getter et al. (2009). Este hecho podría deberse a la diferencia de biomasa que existe entre estas plantas. Es importante señalar que en los sistemas de fachadas vegetadas se requieren especies de trepadoras, las especies de Sedum son suculentas de porte bajo, razón por la cual se emplean comúnmente en las azoteas y muros vegetados tipo panel o fieltro.
CONCLUSIONES
En el presente trabajo se ha obtenido la cantidad de carbono capturado por plantas trepadoras de las especies Pentalinon luteum y Clitoria ternatea utilizadas en la construcción de muros vegetados. En la primera la raíz y el tallo capturan más CO2 (60% y 25%, respectivamente), mientras que en la Clitoria ternatea el tallo y la hoja capturan más de este contaminante (44% y 26%, respectivamente). En promedio, la especie Pentalinon lutem captura 471.38 g de CO2 durante un año y medio, la especie Clitoria ternatea captura (263 g de CO2) en seis meses. La relevancia de este estudio radica en la cantidad de CO2 capturado por especies de trepadoras recomendables en fachadas vegetadas.
AGRADECIMIENTOS
Al Centro de Investigación Científica y Tecnológica de Guerrero (Cicteg) por el financiamiento para realizar el modelo. A la Dra. Beatriz Mónica Pérez Ibarra por la asesoría en la metodología, a la M.C. Kumico Shimada Miyasaca del Instituto de Geología de la Universidad Nacional Autónoma de México por la realización de las pruebas de contenido de Carbono. Al cuerpo académico de Ingeniería en Materiales de la Facultad de Ingeniería Química de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla por facilitar las instalaciones y el quipo para el estudio. A la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado de la BUAP por el financiamiento otorgado.
REFERENCIAS
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Getter, K. L., Row, D. B., Robertson, G. P., Cregg, B. M., & Andresen, J. A. (2009). Carbon sequestration Potential of extensive green roofs. Environmental Science and Technology, 43(19), 7564-7570. doi: 10.1021/es901539x
Green, J., & Sanchez, S. (2012). La calidad del aire en América Latina, una visión panorámica. Washington D.C.: Clean Air Institute. Recuperado en febrero de 2014 de http://www.cleanairinstitute.org/calidaddelaireamericalatina/cai-report-spanish.pdf
Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). (2008). Cambio climático 2007. Informe de síntesis. Contribución de los grupos de trabajo I. II y III al cuarto informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de expertos sobre el Cambio Climático. Ginebra Suiza. Recuperado en enero de 2014 de https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_sp.pdf
Mota, C., Alcaraz, C., Iglesias, M., Martínez C., & Carvajal, M. (2011). Investigación sobre la absorción de CO2 por los cultivos más representativos de la región Murcia, Horticultura Global, No. 294 pp.58-63.
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