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Evaluación del impacto de las emisiones de GEI en la rehabilitación vial en bosques tropicales mediante análisis de ciclo de vida

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2026-01-30

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Duarte Cespedes, Gabriela del Pilar (2026). Evaluación del impacto de las emisiones de GEI en la rehabilitación vial en bosques tropicales mediante análisis de ciclo de vida. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. https://hdl.handle.net/11349/100530

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Resumen

This research evaluates the greenhouse gas (GHG) emissions generated during the rehabilitation of a road located in a highly intervened tropical forest in the department of Guaviare, Colombia, applying a Life Cycle Assessment (LCA) in accordance with ISO 14040 and ISO 14044 standards. The analyzed corridor corresponds to the San José del Guaviare – El Retorno – Calamar stretch, a road infrastructure project of great regional relevance that crosses ecosystems of high environmental sensitivity in the Colombian Amazon. The study encompassed the four methodological phases of LCA: definition of objective and scope, life cycle inventory, impact assessment, and interpretation phase. A cradle to gate approach was adopted, which considered the processes of input transportation, heavy machinery operation, terrain earthworks, granular subbase and base construction, asphalt paving, and drainage works execution. Two complementary tools were used for the quantification and modeling of environmental impacts: SimaPro® for the detailed quarterly analysis of the construction phase, and Athena® Pavement LCA for the simulation of the complete life cycle over 30 years. The impact assessment methodology applied was ReCiPe 2016 Midpoint (World 2010 H), through which four impact categories were estimated: Global Warming (GW), Mineral Resource Scarcity (MRS), Fossil Resource Scarcity (FRS), and Water Consumption (WC). This selection made it possible to characterize both the direct CO₂ equivalent emissions and the effects associated with the consumption of materials and natural resources throughout the project. The life cycle inventory results revealed that the greatest environmental impacts were concentrated in the first quarter of construction, a period dominated by earthwork activities and the high fossil fuel consumption of the heavy machinery employed. In subsequent quarters, the impacts were redistributed among the subbase, granular base, and paving processes. By extending the analysis to the 30-year horizon using Athena®, it was determined that the periodic maintenance phase represents 62% of the total accumulated emissions of the project, underscoring the relevance of this stage in the environmental footprint of road infrastructure. Regarding materials, cement, lime, and Granular A concentrated more than 60% of the total quantifie edemissions. In the comparison between tools, SimaPro® demonstrated greater detailed modeling capacity and flexibility for the analysis of individual processes, compared to Athena®, which offers an integrated perspective of the pavement life cycle. The total emissions of the project significantly exceeded the carbon capture capacity of the intervened area, with an estimated 289 to 1,818 forest hectares required to offset the emissions generated, a figure that evidences the magnitude of the climate impact of this type of project in tropical forest contexts. The study concludes by highlighting the importance of incorporating environmental sustainability criteria from the early planning stages of road infrastructure, as well as the need to strengthen and update local inventory databases to improve the accuracy and representativeness of LCA in Latin American tropical contexts.

Descripción

Esta investigación evalúa las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) generadas durante la rehabilitación de una vía ubicada en un bosque tropical altamente intervenido del departamento del Guaviare, Colombia, aplicando un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) conforme a las normas ISO 14040 e ISO 14044. El corredor analizado corresponde al tramo San José del Guaviare – El Retorno – Calamar, una obra de infraestructura vial de gran relevancia regional que atraviesa ecosistemas de alta sensibilidad ambiental en la Amazonia colombiana. El estudio abarcó las cuatro fases metodológicas del ACV: definición del objetivo y alcance, inventario del ciclo de vida, evaluación del impacto y fase de interpretación. Se adoptó un enfoque cradle to gate, que consideró los procesos de transporte de insumos, operación de maquinaria pesada, explanación del terreno, construcción de subbase y base granular, pavimentación asfáltica y ejecución de obras de drenaje. Para la cuantificación y modelación de los impactos ambientales se emplearon dos herramientas complementarias: SimaPro® para el análisis trimestral detallado de la fase constructiva, y Athena® Pavement LCA para la simulación del ciclo de vida completo a 30 años. La metodología de evaluación de impacto utilizada fue ReCiPe 2016 Midpoint (World 2010 H), con la cual se estimaron cuatro categorías de impacto: Calentamiento Global (GW), Escasez de Recursos Minerales (MRS), Escasez de Recursos Fósiles (FRS) y Consumo de Agua (WC). Esta selección permitió caracterizar tanto las emisiones directas de CO₂ equivalente como los efectos asociados al consumo de materiales y recursos naturales a lo largo del proyecto. Los resultados del inventario de ciclo de vida revelaron que los mayores impactos ambientales se concentraron en el primer trimestre de construcción, período dominado por las actividades de explanación y por el elevado consumo de combustible fósil de la maquinaria pesada empleada. En los trimestres subsiguientes, los impactos se redistribuyeron entre los procesos de subbase, base granular y pavimentación. Al ampliar el análisis al horizonte de 30 años mediante Athena®, se determinó que la fase de mantenimiento periódico representa el 62% de las emisiones acumuladas totales del proyecto, lo que subraya la relevancia de esta etapa en la huella ambiental de la infraestructura vial. En cuanto a los materiales, el cemento, la cal y el Granular A concentraron más del 60% de las emisiones totales cuantificadas. En la comparación entre herramientas, SimaPro® demostró mayor capacidad de modelación detallada y flexibilidad para el análisis por procesos individuales, frente a Athena®, que ofrece una perspectiva integrada del ciclo de vida pavimento. Las emisiones totales del proyecto superaron significativamente la capacidad de captura de carbono del área intervenida, estimándose entre 289 y 1.818 hectáreas forestales necesarias para compensar las emisiones generadas, cifra que evidencia la magnitud del impacto climático de este tipo de proyectos en contextos de bosque tropical. El estudio concluye destacando la importancia de incorporar criterios de sostenibilidad ambiental desde las etapas tempranas de planificación de la infraestructura vial, así como la necesidad de fortalecer y actualizar las bases de datos de inventario locales para mejorar la precisión y representatividad del ACV en contextos tropicales latinoamericanos.

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