Reservas de carbono de tableros de partículas y de fibra en Japón

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 9846 (2023) Citar este artículo

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La función de las reservas de carbono de los productos de madera recolectada (HWP, por sus siglas en inglés) está atrayendo atención entre las contramedidas al cambio climático. Entre los HWP, los tableros de partículas (PB) y los tableros de fibra (FB) utilizan principalmente materiales reciclados. Este estudio estimó las reservas de carbono de PB y FB y sus cambios anuales durante los últimos 70 años en Japón utilizando tres métodos de las directrices del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático: Niveles 1 a 3. El nivel 1 utiliza desintegración de primer orden (FOD), una vida media de 25 años y la base de datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. El nivel 2 utiliza FOD, una vida media de 25 años y estadísticas específicas de Japón. El nivel 3 utiliza una distribución log-normal para la función de desintegración y una vida media de 38 a 63 años del edificio PB/FB. Las reservas de carbono de PB y FB de Japón han aumentado durante los últimos 70 años. Las últimas reservas de carbono a principios de 2022 y el cambio anual en las reservas de carbono en 2021 fueron 21,83 millones de tC y 0,42 millones de tC/año, respectivamente, para el Nivel 3. El Nivel 3 tiene la precisión de estimación más alta al utilizar funciones de desintegración y vidas medias que coinciden con las condiciones reales de construcción de PB y FB, mientras que los Niveles 1 y 2 fueron subestimaciones. Aproximadamente el 40% del carbono almacenado se deriva de residuos de madera, lo que amplía su utilización.

El Acuerdo de París se adoptó en 2015 con el objetivo de resolver el cambio climático, uno de los problemas ambientales más graves que enfrenta la humanidad. El acuerdo tiene los siguientes objetivos globales comunes a largo plazo: garantizar que el aumento de la temperatura media mundial sea muy inferior a 2 °C con respecto a los niveles preindustriales, proseguir los esfuerzos para limitarlo a 1,5 °C y lograr un equilibrio entre las emisiones de gases de efecto invernadero emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) por fuentes antropogénicas y absorciones por sumideros en la segunda mitad del siglo1. La rápida promoción de la reducción de las emisiones de GEI y una mayor eliminación de GEI en todo el mundo son cuestiones importantes para alcanzar los objetivos antes mencionados.

Los productos de madera recolectada (HWP, por sus siglas en inglés) continúan almacenando carbono incluso después de haber sido recolectados de los bosques; por lo tanto, afectan el presupuesto global de carbono y están atrayendo la atención como contramedidas al cambio climático2,3,4,5,6,7. Entre los HWP, el uso de tableros de partículas (PB) y tableros de fibra (FB) (Fig.1)8 está aumentando a escala global en los últimos años, y su consumo global se ha triplicado en los últimos 30 años a aproximadamente 268 millones de m3/año en 20219. Los PB y FB prolongan las reservas de carbono de los PMR mediante el reciclaje, ya que muchos de estos PB y FB se fabrican a partir de residuos de madera después de su uso10,11. Por lo tanto, es importante determinar cuantitativamente la cantidad de reservas de carbono en PB y FB y sus cambios. Investigaciones anteriores estimaron las reservas de carbono de los PMR en su conjunto, incluyendo aproximadamente PB y FB12,13,14,15,16,17,18; sin embargo, no existen estudios que se centren en detalle en PB y FB.

Tableros de partículas y tableros de fibra (es decir, tableros duros, tableros de fibra de densidad media y tableros aislantes)8.

Japón tiene la mayor reserva de carbono de PMR después de Estados Unidos, China y Rusia6. Más del 90% de las materias primas para PB y FB se derivaron de residuos forestales y de procesamiento de madera y de desechos de madera en Japón en 202119, lo cual es esencial para el uso en cascada de la madera. En particular, los residuos de madera, como los materiales de construcción demolidos, representaron el 71 % de las materias primas en 202119; esto contribuye a prolongar el período de almacenamiento de carbono de los PMR. Sin embargo, investigaciones anteriores sobre PMR en Japón no han cuantificado la cantidad de carbono almacenado por PB y FB20,21,22.

El propósito de este estudio fue estimar las reservas de carbono de PB y FB en Japón desde el pasado hasta el presente. Las directrices del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC)23,24,25 han presentado múltiples métodos para estimar la cantidad de carbono almacenado en los PMR; sin embargo, los resultados de la estimación difieren según el método adoptado26. Por lo tanto, este estudio utilizó múltiples métodos de estimación. Se han propuesto varios enfoques de contabilidad de PMR, incluidos los enfoques de cambio de existencias, producción, flujo atmosférico y desintegración simple23,25. Sin embargo, basándonos en la importancia primaria, utilizamos el enfoque de cambio de existencias para productos de madera utilizado para comprender las existencias de carbono de PB y FB en Japón.

Las reservas de carbono estimadas de PB y FB de Japón basadas en el método de Nivel 1 de las últimas directrices del IPCC de 201925 entre 1961 y 2022 se muestran en la Fig. 2. Para el Nivel 1, se utilizó la desintegración de primer orden (FOD) como función de desintegración, 25 años fueron para la vida media, y la base de datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) (FAOSTAT)9 se utilizó como datos de actividad para el consumo de PB/FB (consulte la sección Métodos). Las reservas de carbono han seguido aumentando desde 1961 y se estima que alcanzarán un máximo de aproximadamente 18,37 millones de tC a principios de 2022. PB y FB representaron aproximadamente 10,51 millones de tC (~ 57% del total) y 7,86 millones de tC (~ 43% del total). el total), respectivamente en 2022. La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) considera los aumentos anuales de las reservas de carbono como absorciones de carbono y las disminuciones anuales como emisiones de carbono; por tanto, el índice de esta variación anual también es importante. El cambio anual en las reservas de carbono es positivo durante todo el período objetivo (hay aumentos anuales), y este aumento anual continuó hasta 1997, donde alcanzó un máximo de aproximadamente 0,77 millones de tC/año. Sin embargo, el aumento anual posterior ha disminuido y la última estimación para 2021 es de aproximadamente 0,17 millones de tC/año.

Reservas de carbono de tableros de partículas (PB) y tableros de fibra (FB) de Japón entre 1961 y 2022 según el Nivel 1 de las directrices del IPCC. “PB” incluye “Tableros de partículas y OSB (1961–1994)”, “Tableros de partículas” y “OSB” de FAOSTAT. “FB” incluye “Tableros de fibra comprimidos (1961–1994)”, “Tableros duros”, “MDF/HDF” y “Otros tableros de fibra”. El “cambio anual” representa la cantidad de cambio anual en las reservas de carbono.

En la Fig. 3 se muestran las reservas de carbono estimadas de PB y FB de Japón basadas en el método de Nivel 2 de las directrices del IPCC25 entre 1953 y 2022. Se utilizó FOD como función de desintegración y 25 años para la vida media del Nivel 2 utilizando Japón. -Estadísticas específicas27 para el consumo de PB/FB (ver sección Métodos). Las reservas de carbono han aumentado continuamente desde 1953 y se estima que alcanzarán aproximadamente 16,75 millones de tC a principios de 2022. El desglose fue del 53 % para PB y del 47 % para FB (de los cuales, el 7 % eran tableros duros (HB), el 35 % eran tableros de densidad media tableros de fibra (MDF) y el 5% tableros aislantes (IB)). Además, se estima que las reservas de carbono de PB y FB que utilizaron residuos de madera como materia prima serán de 6,77 millones de tC a principios de 2022. Esto representa aproximadamente el 40% de las reservas totales de carbono. El aumento anual de las reservas de carbono aumentó hasta 1997, alcanzando un máximo de aproximadamente 0,56 millones de tC/año, y luego siguió una tendencia decreciente. La última estimación para 2021 es de aproximadamente 0,19 millones de tC/año.

Reservas de carbono de tableros de partículas (PB) y tableros de fibra (FB) de Japón entre 1953 y 2022 según el Nivel 2 de las directrices del IPCC. HB: tableros duros; MDF: tablero de fibra de densidad media; y IB: panel aislante. “Madera de desecho” se refiere a la cantidad de carbono almacenado procedente de madera de desecho, como los materiales de construcción demolidos. El “cambio anual” representa la cantidad de cambio anual en las reservas de carbono.

Las reservas de carbono estimadas de PB y FB de Japón basadas en el método de Nivel 3 de las directrices del IPCC25 entre 1953 y 2022 se muestran en la Fig. 4. Para el Nivel 3, los PB y FB de construcción utilizaron una distribución logarítmica normal como función de desintegración y medio- vida útil de 38 a 63 años, y otros PB y FB utilizaban FOD para la función de desintegración y una vida media de 25 años; ambos utilizaron estadísticas específicas de Japón27 como datos para el consumo de PB/FB (consulte la sección Métodos). Las reservas de carbono tendieron a aumentar más que las del Nivel 1 y el Nivel 2 y eran de aproximadamente 21,83 millones de tC a principios de 2022. El desglose fue 50% PB y 50% FB (7% HB, 36% MDF y 7% IB); El 65% del stock de carbono se utilizó para edificios y el 35% para otros usos. Además, se estima que las reservas de carbono de PB y FB que utilizaron residuos de madera como materia prima serán de 7,99 millones de tC a principios de 2022; esto representó aproximadamente el 37% del total de reservas de carbono. El aumento anual de las reservas de carbono alcanzó un máximo de aproximadamente 0,65 millones de tC/año en 1997, seguido de una tendencia a la baja, con la última estimación en aproximadamente 0,42 millones de tC/año para 2021.

Reservas de carbono de tableros de partículas (PB) y tableros de fibra (FB) de Japón entre 1953 y 2022 según el Nivel 3 de las directrices del IPCC. HB: tableros duros; MDF: tablero de fibra de densidad media; IB: panel aislante; "edificios" se refiere a aplicaciones de construcción, y "otros usos" se refiere a aplicaciones distintas a las utilizadas para edificios. “Madera de desecho” se refiere a la cantidad de carbono almacenado procedente de madera de desecho, como los materiales de construcción demolidos. El “cambio anual” representa la cantidad de cambio anual en las reservas de carbono.

Hubo tendencias similares de cambios en las reservas de carbono a lo largo del tiempo para los Niveles 1 a 3, y estas tendencias reflejaron las condiciones socioeconómicas de Japón. Japón logró un rápido crecimiento económico entre los años cincuenta y setenta28; por tanto, la cantidad de stock de carbono aumentó considerablemente (Figs. 2, 3 y 4), junto con el consumo de PB y FB (Figs. 6 y 7). Además, la economía de la burbuja aumentó la cantidad de reservas de carbono desde finales de los años 1980 hasta principios de los años 199028. Sin embargo, el estancamiento económico tras el colapso de la economía burbuja28 y el aumento del impuesto al consumo en 199729 dieron como resultado un consumo máximo de PB y FB en 1997, seguido de una disminución y estancamiento del cambio anual de las reservas de carbono. En particular, el consumo de PB y FB disminuyó considerablemente en 2008-2010 debido al impacto de la recesión global que se originó en Estados Unidos, y el cambio anual en las reservas de carbono mostró una tendencia similar. Además, se cree que la gran disminución en la variación anual de las reservas de carbono en 2020 es la influencia del estancamiento económico causado por la pandemia del coronavirus de 2019.

Reservas de carbono de tableros de partículas (PB) y tableros de fibra (FB) para la construcción en Japón entre 1953 y 2022 según las diferentes vidas medias y funciones de descomposición. FOD_25: desintegración de primer orden con una vida media de 25 años; LND_25: distribución log-normal con una vida media de 25 años; FOD_38–63: desintegración de primer orden con una vida media de 38 a 63 años; LND_38–63: distribución logarítmica normal con una vida media de 38 a 63 años. Los valores para “FOD_25” corresponden a las reservas de carbono de PB y FB de la construcción basadas en el Nivel 2 que se muestran en la Fig. 3, mientras que los valores para “LND_38–63” consisten en las reservas de carbono de PB y FB de la construcción basadas en el Nivel 3 que se muestra en la Fig. 4.

Las reservas de carbono del Nivel 1 son mayores que las del Nivel 2 (Figs. 2 y 3), y los resultados del Nivel 1 fueron aproximadamente 1,1 veces los del Nivel 2 a principios de 2022. Mientras tanto, el cambio anual en las reservas de carbono del Nivel 1 fue aproximadamente 0,9 veces el de los resultados del Nivel 2 en 2021. El Nivel 1 y el Nivel 2 se estimaron utilizando la misma función de desintegración (FOD) y vida media (25 años) (consulte la sección Métodos). Por lo tanto, se cree que esta diferencia se debe a la diferencia en el consumo de PB y FB (los datos de actividad). El FAOSTAT utilizado en el Nivel 1 y las estadísticas específicas de cada país utilizadas en el Nivel 2 tienen definiciones ligeramente diferentes de PB y FB y es posible que no abarquen productos comunes. Además, PB y FB suelen entenderse en unidades de área; por lo tanto, el factor de conversión a volumen puede diferir. Además, FAOSTAT incluye estimaciones específicas de la FAO; por lo tanto, no está claro si refleja las circunstancias reales del consumo de PB/FB en el Japón. El Nivel 1 es un método útil para países y regiones donde las estadísticas específicas de cada país son insuficientes y para estudios de comparación internacional que utilizan métodos de estimación unificados y datos de actividad. Sin embargo, es importante prestar atención a la posibilidad de que los datos de actividad de FAOSTAT no coincidan con los de las estadísticas específicas de cada país que muestran el estado real de los PMR en el país.

Las reservas de carbono del Nivel 3 son mayores que las del Nivel 2, y los resultados del Nivel 3 fueron aproximadamente 1,3 veces los resultados del Nivel 2 a principios de 2022 (Figs. 3 y 4). El cambio anual de las reservas de carbono de Nivel 3 fue aproximadamente 2,2 veces mayor que el de las reservas de carbono de Nivel 2. Los niveles 2 y 3 utilizan los mismos datos de consumo de PB/FB. Mientras tanto, el Nivel 2 utiliza FOD para la función de desintegración y 25 años para la vida media, mientras que el Nivel 3 utiliza la distribución log-normal para la función de desintegración y 38 a 63 años para la vida media en el caso de los edificios PB y FB. . Por lo tanto, la diferencia entre los resultados del Nivel 2 y del Nivel 3 se debe a la diferencia en las funciones de desintegración y las vidas medias de los PB y FB de la construcción.

Analizamos por separado el efecto de la vida media y la función de descomposición en la diferencia entre los resultados de los Niveles 2 y 3. Las reservas de carbono estimadas de Japón en la construcción de PB y FB bajo las diferentes vidas medias y funciones de descomposición se muestran en la Fig. 5. La diferencia en los resultados estimados luego del cambio de las funciones de descomposición del PB y FB del edificio de FOD a la distribución log-normal (la diferencia entre "FOD_25" y "LND_25" en la Fig. 5) fue casi igual a la observada al prolongar las vidas medias del edificio. PB y FB de 25 años a 38–63 años (la diferencia entre “FOD_25” y “FOD_38–63” en la Fig. 5). Por lo tanto, se cree que la elección de una función de desintegración y una vida media afecta casi por igual a la diferencia en los resultados estimados entre los Niveles 2 y 3. La vida media predeterminada de 25 años en las directrices del IPCC25 es demasiado corta para los PB de construcción. y FB en Japón30,31. La cantidad de existencias de carbono de PB y FB en los edificios de los resultados del Nivel 3 fue aproximadamente 1,5 veces mayor que la de los resultados del Nivel 2 a principios de 2022. Esto se debe al Nivel 3, que utiliza una vida media más larga y refleja la función de descomposición adecuada de los edificios japoneses ( Figura 5).

Aproximadamente el 40 % de las reservas de carbono en PB y FB se derivaron de residuos de madera en los Niveles 2 y 3 a principios de 2022. En 2021, los residuos forestales, los residuos del procesamiento de la madera y los residuos de madera (por ejemplo, materiales de construcción demolidos) representan el 98 %. y el 80% de las materias primas para la producción de PB y FB en Japón, respectivamente19, y hay avances en el uso efectivo de materiales reciclados. Entre estos, el porcentaje de residuos de madera en las materias primas ha ido aumentando, y esto representa el 94% para PB y el 31% para FB en 2021 (Fig. 7)19. Anteriormente, los residuos de madera se utilizaban como productos de madera, como troncos, madera aserrada, madera contrachapada y madera laminada encolada para la construcción, muebles, etc., y se descartaban después de desempeñar el papel de reserva de carbono durante un cierto período de tiempo. Por lo tanto, el reciclaje de PB y FB puede ampliar las reservas de carbono, convirtiéndolos en una importante reserva de carbono.

Las cantidades de reservas de carbono fueron las más altas en el Nivel 3, seguido del Nivel 1 y el Nivel 2 a principios de 2022. Los últimos cambios anuales en las reservas de carbono fueron mayores en el Nivel 3, seguido del Nivel 2 y el Nivel 1 en 2021. Se cree que la cantidad de reservas de carbono del Nivel 3 y su cambio anual son mayores que las de los otros dos niveles como resultado de aplicar la función de descomposición y la vida media que reflejan la vida útil de los edificios de madera japoneses a la construcción de PB y FB. Se cree que el nivel 3 tiene la mayor precisión de estimación entre los tres niveles. Esto sugiere que los Niveles 1 y 2 subestiman la cantidad de reservas de carbono y su cambio anual.

Las reservas de carbono en los PMR bajo el enfoque de cambio de existencias eran de aproximadamente 386 millones de tC a principios de 2019 en investigaciones anteriores que abarcaban PMR completos en Japón6. Nuestros resultados de PB y FB fueron aproximadamente 21 millones de tC en el mismo año según el Nivel 3: esto correspondió a casi el 5% de las reservas de carbono en el total de HWP. Las reservas de carbono en los HWP utilizados en los edificios de Japón se estimaron en aproximadamente 148 millones de tC a principios de 201922, mientras que nuestros resultados de PB y FB de edificios de Nivel 3 fueron aproximadamente 13 millones de tC a principios de 2019. Esto indicó el 9 % de las reservas de carbono en los HWP de la construcción. Por el contrario, las reservas de carbono en los PMR disminuyeron anualmente en aproximadamente 2 millones de tC/año en 2018 en Japón6. Mientras tanto, este estudio mostró que PB y FB aumentaron anualmente aproximadamente 0,5 millones de tC/año en el mismo año según el Nivel 3. Esto contribuye a un aumento anual de más del 20%. Las disminuciones anuales en las reservas de carbono en los PMR de la construcción se estimaron en aproximadamente 0,8 millones de tC/año en 201822. Por el contrario, nuestros resultados de aumentos anuales en la construcción de PB y FB de aproximadamente 0,5 millones de tC/año en el mismo año contribuyen a una reducción de casi el 60%. aumento de las variaciones anuales. Es difícil comparar simplemente nuestros resultados con aquellos estudios previos6,22 porque existe una diferencia en los métodos de estimación entre ellos. Sin embargo, la tendencia decreciente de los cambios anuales en las reservas de carbono en los PMR se ve mitigada por el aumento anual de las reservas de carbono de PB y FB.

Este estudio hizo referencia a las últimas directrices del IPCC25 para el método de estimación; Los métodos de estimación de las directrices de 200623 y de 201324 son ligeramente diferentes de los de las directrices de 201925 en términos de productos de madera objetivo, vidas medias, factores de conversión de carbono y otros aspectos6. Los resultados de la estimación de las reservas de carbono diferirán si se hace referencia a otras directrices. Las directrices de 200623 y las directrices de 201925 proporcionan métodos de estimación bajo el enfoque de variación de existencias. Las vidas medias y los factores de conversión de carbono difieren entre las dos directrices con respecto a los PB y FB. Por lo tanto, analizamos el efecto de una diferencia en las directrices del IPCC sobre los resultados estimados de las reservas de carbono. Cambiamos las vidas medias de 25 años (las pautas de 2019)25 a 30 años (las pautas de 2006)23 para PB/FB según los Niveles 1-2 y PB/FB para usos distintos de los edificios según el Nivel 3 y como conversión de carbono. factores de los valores de la Tabla 1 (las directrices de 2019)25 a 0,294 tC/m3 (las directrices de 2006)23 para PB/FB según los Niveles 1 a 3. Los resultados estimados de las reservas de carbono se muestran en las figuras complementarias. T1-T3. Las reservas de carbono y sus cambios anuales fueron mayores según las directrices de 2006 en comparación con las de 2019 para todos los niveles. La estimación utilizando las últimas directrices25 en este estudio conduce a resultados conservadores en comparación con los de las directrices anteriores23.

Una limitación de esta investigación es que no pudimos examinar la función de descomposición y la vida media para usos distintos al de edificios. El PB y el FB se utilizan en aplicaciones como construcción, muebles, equipos eléctricos, interiores de automóviles, embalajes y productos diversos32. Es probable que la función FOD y la vida media de 25 años sugeridas en las últimas directrices del IPCC25 sean diferentes para estas aplicaciones. Sin embargo, la función de desintegración y la vida media que indican las circunstancias reales no fueron aclaradas científicamente. Por lo tanto, en este estudio se aplicó un FOD predeterminado de 25 años. Se cree que la precisión de la estimación de las reservas de carbono de PB y FB mejoraría aún más determinando las funciones de desintegración y las vidas medias adecuadas para cada aplicación.

Consumo de tableros de partículas (PB) y tableros de fibra (FB) de Japón de 1961 a 2021 obtenido de la base de datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) (FAOSTAT) (equivalente de carbono).

El consumo de tableros de partículas (PB) y tableros de fibra (FB) de Japón desde 1953 hasta 2021 se obtuvo de estadísticas específicas de Japón (equivalente de carbono). HB: tableros duros; MDF: tablero de fibra de densidad media; IB: panel aislante; "edificios" se refiere a aplicaciones de construcción, y "otros usos" se refiere a aplicaciones distintas a las de edificios. “Madera de desecho” se refiere a la proporción entre madera de desecho (como materiales de construcción demolidos) y materiales en bruto de PB y FB.

Otra limitación de este estudio es que sólo se centra en el enfoque de cambio de existencias como método contable para los PMR. Según el Acuerdo de París, tanto las Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional como el Informe del Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero (NIR) permiten a los países elegir libremente su enfoque de contabilidad de PMR33,34. Sin embargo, el NIR está obligado a reportar cifras de aproximación a la producción como información complementaria34. La cantidad de reservas de carbono y su cambio anual variarán mucho según el enfoque contable2,3,6,13. Por lo tanto, es importante considerar enfoques contables distintos del enfoque de cambio de acciones.

Este estudio estimó la cantidad de reservas de carbono de PB y FB y sus cambios anuales durante los últimos 70 años (1953-2022) en Japón. Cada valor se estimó utilizando tres métodos indicados en las últimas directrices del IPCC.

Las reservas de carbono de PB y FB de Japón aumentaron continuamente utilizando métodos de Nivel 1 a 3, aunque el aumento anual de las reservas de carbono alcanzó su punto máximo en 1997, seguido de una tendencia a la baja. La cantidad de reservas de carbono y la cantidad de cambio anual fueron mayores en el Nivel 3 en comparación con los Niveles 1 y 2. Esto estuvo influenciado por el uso de funciones de descomposición y vidas medias para la construcción de PB/FB que son adecuadas para edificios de madera japoneses. Por lo tanto, se sugirió que el Nivel 3 tiene la mayor precisión de estimación, mientras que los Niveles 1 y 2 subestiman las reservas de carbono y los cambios anuales. Aproximadamente el 40% de las reservas de carbono de PB y FB se derivan de residuos de madera, lo que prolonga la vida útil de las reservas de carbono. Si bien la contribución de las reservas de carbono en PB y FB a las de todos los HWP es limitada, sus aumentos anuales contribuyen en gran medida a mitigar las tendencias decrecientes de los cambios anuales en las reservas de carbono en los HWP. Por lo tanto, un mayor uso eficaz de PB y FB promueve fuertemente la eliminación de carbono de los PMR en Japón.

Este estudio proporciona información numérica sobre la cantidad de cambios en las reservas de carbono en PB y FB a lo largo del tiempo, lo que juega un papel importante en el uso en cascada de los recursos madereros para los responsables de políticas, expertos e investigadores que participan en políticas de utilización de madera y contramedidas al cambio climático. . Los hallazgos contribuirán al examen de las contramedidas al cambio climático mediante el uso eficaz de PB y FB. Además, los métodos utilizados en esta investigación se pueden aplicar a países y regiones distintos de Japón, y a HWP distintos de PB y FB.

Esta investigación se centró en los PB y FB utilizados en Japón a partir de todos los datos estadísticos disponibles entre 1953 y 2022 para dilucidar la cantidad de reservas de carbono.

Las últimas directrices del IPCC presentan tres métodos para estimar la cantidad de reservas de carbono y sus cambios anuales (Niveles 1 a 3) dependiendo de los métodos aplicables en cada país y la disponibilidad de datos de actividad de PMR25. Los resultados de la estimación difieren según el nivel25,26; por lo tanto, estos tres métodos se utilizaron para estimar las cantidades de reservas de carbono en este estudio.

El Nivel 1 es un método de estimación que se aplica cuando no se pueden aplicar métodos específicos del país y no se pueden utilizar datos de actividad de PMR específicos del país. Este método aplica FOD, que es una función de desintegración predeterminada propuesta por las directrices del IPCC25. Los datos de actividad utilizaron FAOSTAT9, las estadísticas mundiales de productos forestales publicadas por la FAO. Ecuaciones. (1)–(3) muestran las fórmulas de estimación para la cantidad de reservas de carbono y sus cambios anuales usando FOD:

donde \(C\left(i+1\right)\) es el stock de carbono de PB y FB al comienzo del año \(i+1\) (tC), \(Inflow\left(i\right)\) son las cantidades de entrada de carbono de PB y FB en las reservas de carbono durante el año \(i\) (tC/año), \(HL\) es la vida media de PB y FB (año), \(\Delta C\ left(i\right)\) es el cambio anual de las reservas de carbono durante el año \(i\) (tC/año), y \(i\) indica cada año desde 1961 hasta 2021.

\(Inflow\left(i\right)\) utiliza datos de FAOSTAT. Estas estadísticas internacionales están disponibles desde 1961 en adelante. La clasificación de los productos PB y FB cambió entre antes de 1994 y después de 1995 (Figura complementaria S4). Los “tableros de partículas” y los “OSB” (aglomerados orientados) de FAOSTAT fueron los destinatarios del PB. Los productos de tableros de partículas y OSB se combinaron antes de 1994 y sólo se separaron a partir de 1995. Mientras tanto, en el caso de FB, antes de 1994, los "tableros duros" y los "MDF/HDF" se combinaban como "tableros de fibras comprimidos (1961-1994)" y, desde 1995, estos productos se han separado. Además, “Otros tableros de fibra” se fijó como IB35. Se obtuvieron datos de producción, importación y exportación (m3/año) de estos productos y se calculó el consumo (= producción + importación – exportación) (m3/año). Esto se multiplicó por el factor de conversión de carbono (tC/m3)25 de las directrices del IPCC que se muestran en la Tabla 1 para convertirlo en una cantidad de carbono (tC/año), que luego se utilizó como la cantidad de entrada al stock de carbono como se muestra en Figura 6.

El \(HL\) se fijó en 25 años25, lo que se indicó como valor predeterminado para los paneles a base de madera en las directrices del IPCC.

El Nivel 2 es un método que utiliza datos de actividad específicos de cada país utilizando FOD como función de disminución. La función FOD es la misma que la de las ecuaciones de nivel 1. (1)–(3).

Los datos de consumo de PB y FB se utilizaron como datos de actividad basados en estadísticas específicas de Japón27 para el \(Inflow\left(i\right)\) en la ecuación. (1). Específicamente, los datos del consumo interno (= ventas internas + importación) se obtuvieron para PB y FB (HB, MDF e IB) mediante la solicitud de 1953 a 2021 de la Asociación de Fabricantes de Tableros de Fibra y Tableros de Partículas de Japón (JFPMA). Los Datos Suplementarios muestran los datos numéricos de las estadísticas. Esta cantidad de consumo de PB y FB (m3/año, t/año) se multiplicó por el factor de conversión de carbono (tC/m3, tC/t) (Tabla 1) para convertirlo en una cantidad de carbono (tC/año), que fue luego se utiliza como la cantidad de entrada al stock de carbono (Fig. 7). Los productos correspondientes a “OSB” en FAOSTAT9 del Nivel 1 están incluidos en el PP de las estadísticas específicas de Japón27.

También se obtuvieron datos de series temporales del desglose de materias primas para PB y FB de JFPMA27. El consumo de PB y FB que se derivó de los desechos de madera se calculó multiplicando el consumo de PB y FB por la proporción de madera de desecho (por ejemplo, materiales de construcción demolidos) a los materiales de PB y FB en bruto para cada año. Las estadísticas específicas de Japón sobre la proporción de datos de residuos de madera solo estuvieron disponibles para los siguientes períodos: 1993 y 1998–202127. Por lo tanto, los datos entre 1994 y 1997 se interpolaron conectando linealmente las dos proporciones en 1993 y 1998, y se supuso que las proporciones entre 1953 y 1992 eran 0 (ver Datos complementarios). Posteriormente, el consumo de PB y FB que se derivó de los desechos de madera se sustituyó en \(Inflow\left(i\right)\) en la ecuación. (1), y se estimó la cantidad de reservas de carbono de PB/FB derivadas de residuos de madera.

Se fijó un uniforme de 25 años \(HL\)25 para edificios y otros usos; este fue el mismo que se usó para el Nivel 1.

El Nivel 3 es un método que utiliza un método de estimación y datos de actividad específicos del país. Los edificios de madera japoneses que utilizan PB y FB han reportado vidas medias de 38 a 63 años30, que es mucho más larga que el valor predeterminado de 25 años en las directrices del IPCC25. La distribución log-normal es la que mejor se ajusta a la función de desintegración, no la FOD30. Se cree que tener en cuenta estos factores dará como resultado una mayor precisión en la estimación de las reservas de carbono de PB y FB que usar FOD como función de desintegración y 25 años como vida media; por lo tanto, aplicamos métodos de estimación específicos de cada país para construir BP y FB. Ecuaciones. (4) y (5) muestran las fórmulas de estimación de las reservas de carbono utilizando la distribución log-normal como función de desintegración:

donde \(Cb\left(i+1\right)\) es la cantidad de existencias de carbono de PB y FB del edificio al comienzo del año \(i+1\) (tC), \(Inflowb\left(n\right) \) es la cantidad de entrada de PB y FB incorporada en las reservas de carbono durante el año \(n\) (tC/año), y \(R\left(in\right)\) es la fracción restante de la entrada de PB y FB a las reservas de carbono después de \(en\) años. La vida media (\(HL\)) se define como el número de años transcurridos (\(in\)) en los que la fracción restante alcanza 0,5. \(\mu\) se refiere a la media y significa el logaritmo natural de la vida media (\(HL\)), \(\sigma\) se refiere a la desviación estándar, \({i}_{0}\ ) se refiere al año inicial de 1953, y \(i\) se refiere a cada año hasta 2021.

\(Inflowb\left(n\right)\) se dirige a aquellos que crean aplicaciones entre datos estadísticos específicos del país de Nivel 2 (Fig. 7). Los datos de importación no estaban disponibles por aplicación, mientras que los datos de ventas internas sí estaban disponibles. Por lo tanto, determinamos la cantidad de entrada de PB y FB para construcción importados a través de la relación entre PB y FB para construcción en los datos de ventas internas de cada año (ver Datos complementarios).\(i\)=1953–1964 tuvo una vida media de 38 años y una desviación estándar de 0,60, \(i\)=1965–1996 tuvo una vida media de 56 años y una desviación estándar de 0,61, y \(i\)=1997–2021 tuvo una vida media de 63 años y desviación estándar de 0,20 según investigaciones previas que estiman la distribución de la vida útil de los edificios de madera30.

La cantidad de reservas de carbono derivadas de los residuos de madera también se estimó utilizando la proporción de residuos de madera en las materias primas PB y FB cada año, como en el Nivel 2.

No se aclaran la función de descomposición ni la vida media de los PB y FB para usos distintos de los de construcción; por lo tanto, utilizamos FOD para la función de desintegración y 25 años para la vida media, como en el Nivel 2.

Los conjuntos de datos generados y analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.

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Descargar referencias

Esta investigación fue apoyada por la Asociación Japonesa de Fabricantes de Tableros de Fibra y Aglomerados, la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (número de subvención JP20H04384) y el Instituto de Investigación de Innovación Global de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio.

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Escuela Unida de Graduados en Ciencias Agrícolas, Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio, 3-5-8 Saiwai-Cho, Fuchu, Tokio, 183-8509, Japón

Kotoko Sanjo, Issei Sato y Mengyuan Liu

Facultad de Silvicultura, Universidad Gadjah Mada, Bulaksumur, Yogyakarta, 55281, Indonesia

Gianova Vierry Prasetyadi

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CK conceptualizó y diseñó este estudio. CK, KS, IS, ML, GP y SH adquirieron y analizaron datos. CK escribió el texto principal del manuscrito. KS, IS, ML, GP y SH editaron el texto. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Chihiro Kayo.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Kayo, C., Sanjo, K., Sato, I. et al. Reservas de carbono de tableros de partículas y de fibra en Japón. Informe científico 13, 9846 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-37132-x

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Recibido: 21 de abril de 2023

Aceptado: 16 de junio de 2023

Publicado: 17 de junio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-37132-x

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