La revista Science of the Total Environment, ha publicado recientemente un estudio sobre el potencial de producción de alimentos, energía fotovoltaica y recogida de agua pluvial —el denominado nexo AEA (Alimento-Energía-Agua, FEW Food-Energy-Water en inglés)—, en los tejados de los edificios, espacios hasta ahora infrautilizados y con un gran potencial de uso. Para ello, se ha desarrollado un procedimiento basado en información geoespacial.
Este estudio, financiado por la Universidad de Zaragoza en su convocatoria de Proyectos Puente 2020, ha sido realizado por investigadores del Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales de Aragón (IUCA), de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Zaragoza y del Centro Universitario de la Defensa (CUD) y ha tomado como caso de estudio el barrio de El Rabal de Zaragoza.
Los Dres. Antonio Luis Montealegre y Jorge Sierra forman parte de ese equipo, junto a los Dres. Sergio García-Pérez y Marta Monzón Chavarrías, profesores del Dpto. de Arquitectura de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (EINA) y la Dra. Silvia Guillén Lambea, profesora del Centro Universitario de la Defensa (CUD).
Antonio Luis Montealegre es profesor en el Centro Universitario de la Defensa (CUD). Su investigación se centra en el estudio de los espacios forestales (modelos combustibles, incendios, inventario, dinámica) mediante Teledetección y Sistemas de Información Geográfica (SIG). Forma parte del grupo GEOFOREST (Procesos GEOambientales en espacios FORESTales), perteneciente también al Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales (IUCA) de la Universidad de Zaragoza.
Jorge Sierra es profesor del Dpto. de Ingeniería de Diseño y Fabricación, en la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (EINA) de la Universidad de Zaragoza. Su investigación se centra en el diseño de estrategias y métodos de evaluación para el desarrollo sostenible. Trabaja con el grupo de investigación en Agua y Salud Ambiental, adscrito al Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales (IUCA) y ha liderado este estudio.
En un contexto como el actual, en el que somos testigos de la subida de precios de la energía y en el que asoma repetidamente la sombra del desabastecimiento de algunos productos, se plantea con más fuerza la búsqueda de alternativas para el abastecimiento tanto energético, como de otros bienes. ¿Qué posibilidades nos brinda este estudio?
Jorge Sierra: La principal aportación de este estudio es que nos permite conocer el potencial de cada uno de los edificios de la ciudad para producir o generar energía solar, alimentos y recoger agua. Con respecto a la recogida de agua buscábamos conocer, con las condiciones de pluviometría que tiene la ciudad, qué cantidad de agua le cae encima a nuestro edificio, simplemente a través de los m2 que tiene. En definitiva, tener claras las posibilidades de la ciudad, edificio a edificio. Lo hemos desarrollado en Zaragoza pero esta metodología es extrapolable, si se tienen los datos necesarios (LiDAR y catastro).
En la revisión de literatura que hemos realizado durante este proyecto, hemos visto estudios que tienen aproximaciones más gruesas que, por ejemplo, no tienen en cuenta las sombras que se generan en los edificios, etc.
Antonio Luis Montealegre: Es un trabajo para ver el potencial de las cubiertas y saber cuánto podemos autoproducir. Luego, veremos si verdaderamente podemos cubrir todas nuestras necesidades o sólo una parte. Las posibilidades de extrapolar nuestro trabajo a otros entornos urbanos españoles son muy amplias porque hemos utilizado datos abiertos y accesibles: catastro y datos LiDAR del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea.
¿Qué son los datos LiDAR?
AM: Básicamente son nubes de puntos 3D. El LiDAR es una técnica de teledetección que emplea un sensor que emite pulsos de luz láser para escanear el territorio. Estos pulsos pueden rebotar contra cualquier elemento, como un tejado, un árbol, un vehículo, etc. de forma que los rebotes o reflexiones son registrados por el sensor y perfectamente geolocalizados. El resultado es una colección densa de puntos que nos permite hacer una reconstrucción tridimensional del territorio. España ha sido escaneada con sensores LiDAR aeroportados y esta ha sido la información que hemos utilizado para caracterizar las propiedades morfológicas de las cubiertas de los edificios, como su inclinación.
JS: Realmente la novedad de nuestro método ha sido el propio diseño del método. Le hemos dado esta aplicación, pero podría tener muchas otras.
¿Cómo surgió el estudio?
JS: Yo trabajo con el grupo de investigación SOSTENIPRA (SOSTENIbilidad y PRevención Ambiental), de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). Este grupo trabaja con agricultura urbana desde un punto de vista micro. Tienen un invernadero en el propio edificio de la universidad, y trabajan de puertas para dentro, es decir, estudian la eficiencia de producción de tomates con diferentes condiciones lumínicas, la absorción de metales pesados de las plantas (hay una autovía al lado del edificio). Entonces, con base en el trabajo de este grupo, surgió la inquietud de extenderlo a toda la ciudad. En cuanto a la formación del equipo, yo conocía previamente a diferentes miembros del equipo por separado, algunos habíamos sido compañeros en el Centro Universitario de la Defensa (CUD). Buscábamos a alguien que manejase los Sistemas de Información Geográfica (SIG) y datos LiDAR y contactamos con el geógrafo Alberto Garcia Martin, profesor en el Centro Universitario de la Defensa (CUD). Él fue quien nos puso en contacto con Antonio L. Montealegre.
En definitiva, surgió de la inquietud de ver lo que se hacía en laboratorio y querer extrapolarlo para ver si nuestras ciudades estaban preparadas o no.
¿Por qué se ha escogido El Rabal como caso de estudio?
AM: Elegimos El Rabal porque es, de todos los distritos de Zaragoza, el que reúne más diversidad. Por un lado, cuenta con una población de mediana edad y las rentas no son demasiado altas, por lo que pensamos que podría ser interesante desarrollar un estudio de este tipo en una zona donde sus habitantes pudiesen beneficiarse del autoabastecimiento o de una ayuda en la factura de la luz. Por otro lado, también es un barrio de contrastes en lo que se refiere a su tejido urbano. Existen zonas industriales, un casco histórico de edificaciones tradicionales, bloques de la época del Desarrollismo, zonas de viviendas unifamiliares y pareados y áreas de bloques compactos más recientes. Es un barrio que reúne todo, que era lo que buscábamos, un escenario diverso para ver qué podría ocurrir en otros espacios urbanos heterogéneos.
¿Qué disciplinas han sido necesarias para llevar a cabo este estudio?
JS: Han sido necesarias disciplinas de varios campos de conocimiento diferentes. El campo de la arquitectura, cuya responsable ha sido Marta Monzón, ha intervenido en la parte constructiva del edificio. Por otro lado, han sido necesarias las energías renovables, como la energía solar, cuya responsable ha sido Silvia Guillén. La parte de agricultura urbana, la visión estratégica y la extrapolación de estrategias la he aportado yo (Jorge Sierra) y la parte principal del método la han desarrollado Antonio L. Montealegre y Sergio García-Pérez, Geógrafo y Urbanista respectivamente que abordaban la parte de los Sistemas de Información Geográfica desde dos perspectivas.
AM: Sergio ha trabajado en mayor medida con los datos de catastro y yo me he centrado en el análisis de los datos LiDAR con SIG. Lo bueno que tiene este método es que toda la información está georreferenciada. Esto nos ha permitido presentar los resultados a través de mapas.
JS: Las informaciones en 3D, se han limpiado, y hemos conseguido quedarnos con la parte volumétrica de los edificios, libre de imperfecciones. Eso nos ha permitido trabajar con la superficie de los edificios, bien sea plana o inclinada, de la forma más limpia y real posible. Una vez que teníamos este volumen, Sergio trabajaba con la parte de los datos catastrales. Hacíamos coincidir los dos datos edificio a edificio: los datos LiDAR del edificio (volumen, datos físicos y morfológicos) con los datos catastrales (representados en polígonos), que aportan información sobre el número de viviendas, propietarios, m2 útiles de cada una de las viviendas, locales comerciales, año de construcción, etc.
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) han sido unos de los protagonistas en la elaboración de este estudio, ¿qué posibilidades ofrecen en este tipo de trabajos? ¿Qué potencial tienen para extraer y gestionar información en estudios de este tipo?
AM: Los SIG son un conjunto de herramientas implementadas en un programa informático que nos permiten analizar la información que está georreferenciada, es decir, datos procedentes del mundo real que están vinculados a una referencia espacial. Entre las principales ventajas que ofrecen los SIG destaca la posibilidad de interrelacionar los datos organizados en “capas de información”. Por ejemplo, los SIG son muy útiles para aplicar métodos multicriterio, es decir, para combinar espacialmente diferentes variables temáticas, como la inclinación, la orientación, las sombras o la insolación de los tejados, y extraer así las zonas idóneas en las que colocar los paneles fotovoltaicos o los invernaderos para cultivar. Como trabajamos con información digital que representamos mediante mapas, podemos “acercarnos” a cada edificio pero también tener una perspectiva del conjunto del barrio, que es muy interesante para poder descubrir patrones espaciales y determinar en qué zonas sería más conveniente actuar por su alto potencial de producción.
JS: De acuerdo con lo que dice Antonio, creo que nuestro estudio puede tener resultados a dos niveles: a nivel político, en relación al Ayuntamiento, como decía Antonio, podría identificar zonas donde actuar cuando fuese necesario realizar planes de intervención, inversión, o de cualquier otro tipo. Por otro lado, a nivel usuario. Nuestra idea es hacer un mapa interactivo en abierto en el que los propios usuarios y comunidades de vecinos puedan conocer qué potencial tiene su propio edificio buscando su dirección. De momento, simplemente para conocerlo de forma informativa pero que, en el caso de políticas que ayudasen o promocionasen ese tipo de uso, pudiesen disponer de esa información.
Hablando de las ventajas del acceso a la información sobre el potencial de los edificios… En este estudio se ha medido el potencial de las azoteas de cada uno de los edificios en relación a los usos y los metros cuadrados de los que disponen ¿qué áreas presentan mayor y menor potencial y por qué?
AM: El mayor potencial, sin duda, lo tienen las áreas industriales. En la zona de El Rabal hay polígonos industriales con cubiertas muy grandes en las que se podrían instalar placas fotovoltaicas, recolectar agua, y colocar invernaderos para producir alimentos, pero hay que tener en cuenta su actividad. Colocar invernaderos en un entorno industrial no tendría demasiado sentido. Hemos visto que las edificaciones más compactas, con pocas viviendas bajo la cubierta, y sobre todo las que cuentan con azoteas planas, también tienen un potencial importante. En general, si la cubierta es plana, se podrían desarrollar los tres sistemas de producción: energía, agua y alimentos, algo que no permiten los tejados inclinados que podemos encontrar, por ejemplo, en la zona del casco histórico o en viviendas de tipo unifamiliar donde los invernaderos serían inviables, pero sí la producción de energía solar y la recolección de agua pluvial.
Hay bastante heterogeneidad espacial a nivel de barrio porque el tejido urbano influye en cómo se distribuye el potencial de producción. Por ejemplo, las zonas industriales contrastan con las áreas de casas bajas y éstas con los espacios de altos bloques aislados.
Teniendo en cuenta esta diversidad, creo que sería interesante establecer sinergias productivas entre estas morfologías urbanas contrastadas. Por ejemplo, hay zonas de cubiertas planas que son más adecuadas para producir alimentos, mientras que otras de tejados inclinados, son mejores para producir energía fotovoltaica. Lo ideal sería poder compartir la producción entre los vecinos y vecinas.
JS: Para que pudiesen compartir recursos entre diferentes zonas, sería interesante que, dentro de una misma zona, haya diferentes distritos y puedan surgir sinergias o simbiosis entre ellos a la hora de producir energía, cultivos… teniendo en cuenta la diversidad de los tipos de edificios. En este caso, hilando con nuestro siguiente paso, nos gustaría trabajar con imágenes hiperespectrales que nos permitan identificar el tipo de material con el que está construida cada cubierta, ya que los materiales que se utilizan para construir naves industriales no son los mismos que los que se utilizan para construir viviendas. Saber el material nos ayudaría a conocer las capacidades portantes de esa cubierta. Por ejemplo, instalar un invernadero en una nave industrial corriente, tendría cierto riesgo porque la cubierta podría hundirse.
¿Qué tipo de tejado o azotea sería la idónea para cada una de las actividades que se han estudiado?
JS: Las cubiertas inclinadas podrían ser útiles para la producción de energía fotovoltaica y la recogida de agua. Si buscamos un tipo de cubierta útil para las tres actividades, sería una cubierta plana y accesible. La valoración de la accesibilidad de las cubiertas es otra de las cuestiones que tenemos pendiente, además del material del que están construidas.
¿Cómo sería el día a día de las personas que habitan un edificio con una azotea “aprovechada”? ¿Tendrían alguna responsabilidad o sería gestionado por agentes externos? ¿Se propone algún modelo desde vuestro estudio?
JS: Desde este estudio no hemos hecho ningún planteamiento. En la última convocatoria nacional de proyectos pedimos un proyecto junto con la Universidad Autónoma de Barcelona y la Universidad Politécnica de Cataluña, en el que planteamos los nuevos modelos de negocio que podrían surgir de estas nuevas actividades. En el caso de las tres actividades que hemos estudiado, estos modelos podrían ser el autoconsumo, el cooperativismo entre barrios, la subcontratación, o incluso modelos de negocio municipales que pudiesen servir para integración social. Es algo que nos queda pendiente y queremos incluir en futuras propuestas de proyectos para poder diseñar estos nuevos servicios a través de la ideación de modelos de negocio.
Según el estudio que habéis desarrollado, estamos lejos todavía de la autosuficiencia energética, de producción de alimentos y de recogida de agua pluvial. Cuando hablamos de autoabastecimiento, ¿nos referimos al doméstico, al industrial o se habla de un autoabastecimiento total?
JS: Nos referimos sobre todo a un autoabastecimiento residencial. Cuando hemos trabajado en zonas industriales, no sabemos qué actividad se desarrolla bajo cada una de las cubiertas. Las necesidades energéticas de cada actividad varían, no es lo mismo un almacén de mercancías, que un almacén de mercancías que necesite refrigeración.
AM: De hecho, ya existen iniciativas como el “Barrio Solar”, impulsada por ECODES, EDP y el Ayuntamiento de Zaragoza en el barrio del Actur, que consiste en dos instalaciones fotovoltaicas en las cubiertas de los Pabellones Deportivos Municipales Siglo XXI y Actur V, que proporcionan energía a los vecinos y vecinas de la zona. Ideas como esta empiezan a ser una realidad y creo que podrían valorarse los espacios industriales o los equipamientos públicos como lugares de autoproducción de energía, sobre todo para ayudar a los hogares más vulnerables.
Este estudio indica que estamos lejos de ser autosuficientes pero que la autoproducción podría ser útil como estrategia complementaria, ¿con qué otras estrategias podría contar una ciudad como Zaragoza para ser autosuficiente o, en cualquier caso, más sostenible?
JS: En el caso de la alimentación, la huerta zaragozana y de toda la ribera del Ebro lo pone más fácil. Podría ayudar al abastecimiento de determinados productos al menos, a algunas partes de la ciudad. Puede ser algo complementario que también pueda resultar útil para otros objetivos, por ejemplo, para combatir la obesidad infantil. Con alimentos de cercanía que estén encima de nuestras cabezas, en nuestras cubiertas o edificios, es más probable que a los niños les haga cierta ilusión comer las lechugas u hortalizas que ellos mismos han regado o que han colaborado en su cuidado. Por lo que iniciativas de este tipo no son interesantes solamente por la autoproducción, sino también en otras cuestiones que faciliten la sostenibilidad de la ciudad y de los ciudadanos.
AM: También podríamos utilizar algunos solares de la ciudad o incluso las zonas comunes de las áreas residenciales, que en ocasiones están infrautilizadas para, por ejemplo, dedicarlas a la autoproducción de alimentos.
JS: Además, en la zona del barrio Jesús y El Arrabal hay muchos solares. Algunos actualmente se dedican al aparcamiento de coches, otros no se utilizan. Podría ser útil higienizar y adecuar esos espacios para que sean más salubres y además, poder aprovecharlos para asumir esa autoproducción.
En relación al potencial de recogida de agua que habéis estudiado, ¿qué usos podría tener el agua recogida?
AM: El agua recogida podría destinarse para el riego de los invernaderos de los tejados, pero habría que pensar en cómo almacenarla, ya que en Zaragoza las precipitaciones son escasas e irregulares.
JS: También se le podría dar a ese agua otros usos de la comunidad, como regar zonas verdes, como aguas grises (cisternas, etc.), es decir, agua que no es de boca, filtrándola y tratándola como fuese conveniente.
¿Qué ejemplos cercanos al autoabastecimiento encontramos en España?
JS: En cuanto a alimentos, nos vamos al medio rural, donde todas las casas tienen su propio huerto, que abastecen a ellos, a sus hijos, a sus vecinos… es algo que ya teníamos antes. También los aljibes, que había antiguamente en todas las casas, que recogían el agua de lluvia y se decantaba en el propio aljibe, permitiendo el almacenamiento de agua para consumo propio. Y en el caso de la energía solar, tenemos barrios solares aquí en Zaragoza, como el Actur, que está ya en marcha y en funcionamiento.
En cuanto a las tres cuestiones juntas, la unión de ese nexo creemos que no existe en ciudades completas. El edificio del ICTA en la Universidad Autónoma de Barcelona sería otro ejemplo: recogen agua, producen los alimentos y, para higienizar los ambientes de las plantas en las que se encuentran los despachos, recogen el C02, lo conectan y lo dirigen hacia el invernadero, para que las plantas puedan “resolverlo”. Ya no solo se abastecen, sino que crean un flujo del ambiente. Seguro que energía solar también tendrán… Además de este edificio, habrá otros muchos ejemplos.
¿Consideráis que es viable la aplicación de este modelo en una ciudad como Zaragoza?
JS: La parte de las cuestiones energéticas es totalmente viable. La parte de la agricultura es más complicada en una ciudad como Zaragoza. Hay ciudades en las que podrían sobrevivir determinados tipos de cultivo sin necesidad de instalar invernaderos. En Zaragoza es complicado. Si hay que instalar un invernadero, entran en juego las normativas urbanísticas, que no permiten superar la altura del edificio. En Barcelona, ya se ha modificado la normativa para que los invernaderos no cuenten como altura, supongo que se tendrá que tener en cuenta cuestiones como los retranqueos, que no esté en línea con la fachada, sino un poco más metido, la visión desde la calle, etc. pero actualmente en ese aspecto todavía hay muchas barreras.
¿Qué más barreras se encuentran desde la norma?
JS: Cuestiones de higiene alimentaria, posible venta de la autoproducción, temas de accesibilidad, de incendios, etc. Por ejemplo, si la accesibilidad a la zona donde se desarrolle la actividad no es sencilla, es complicado que permitan la actividad en ella.
Por barreras normativas hay muchísimas, hasta hace poco teníamos el impuesto al sol. Lo importante es identificar las barreras y ver las implicaciones que pueden tener.
Actualmente, vuestro equipo de investigación estudia la conveniencia de la utilización de estas prácticas de forma extensiva… ¿podríais adelantarnos algo sobre este estudio?
JS: Sí, también hemos colaborado con la Universidad de Barcelona, con Susana Toboso para la aplicación de este método en Cerdanyola del Vallès. Supone otro contexto y otro clima.
Sobre el estudio que estamos llevando a cabo de la ciudad de Zaragoza… lo que estamos haciendo ahora es cuantificar el impacto que tiene la instalación de estos sistemas y su utilización y, por otro lado, el impacto que tiene el sistema actual, es decir, la obtención de energía a través de gas, la compra de los alimentos con los datos que obtenemos de MercaZaragoza relativos al origen de los alimentos (en este caso, tomates), qué huella /impacto ambiental deja su transporte, etc.
Estamos valorando el impacto ambiental y energético, el impacto económico, de momento, no lo hemos explorado. Además, en otra etapa de este estudio estudiaremos mediante SIG el material de las cubiertas, como hemos adelantado antes.
AM: El trabajo de Cerdanyola supone un paso más respecto del que hemos estado haciendo aquí en Zaragoza. Se sustenta sobre una serie de encuestas que se han hecho a los vecinos para saber qué piensan de estos sistemas de autoproducción y cuáles son sus hábitos de consumo.
JS: Esa información es como otra «capa». Nos permite, una vez que sabemos el potencial del que disponen nuestros edificios, saber qué opinan las personas y más que su opinión, identificar qué barreras existen, a la hora de diseñar nuevos modelos de negocio a partir de estas actividades y además, hacer co-creación con vecinos, agricultores, etc. En definitiva, incorporar a todos los actores implicados en el desarrollo de estos proyectos, a los de la ciudad y también a los del campo, porque nos gustaría conocer su saber y su buen hacer para aplicarlo en la creación de los sistemas urbanos.
Consulta el artículo: GIS-based assessment for the potential of implementation of food-energy-water systems on building rooftops at the urban level
Jacqueline Sambou Gimeno
Responsable de comunicación IUCA