La generación de electricidad es un proceso intensivo en agua, dado que la mayoría de las centrales requieren agua para hacer girar las turbinas hidroeléctricas o enfriar los generadores termoeléctricos. En América Latina y el Caribe (ALC), aproximadamente la mitad de la generación de electricidad proviene de la energía hidroeléctrica, mientras que la otra mitad proviene de la energía de combustión, incluidos el carbón, el petróleo, el gas y la biomasa. Dado que las sequías hidrológicas limitan predominantemente la capacidad de generación de las centrales hidroeléctricas, las sequías pueden desplazar la generación a las centrales de combustión. Una consecuencia plausiblemente importante pero poco estudiada de este desplazamiento de la generación es el empeoramiento de la calidad del aire local. Los cambios en la calidad del aire son una preocupación de primer orden, dado que la exposición a la contaminación del aire por partículas finas (PM2,5,< 2,5 μm) es perjudicial para la salud humana, y estudios recientes muestran que incluso niveles bajos de exposición conducen a resultados adversos para la salud. Dado que casi 500 millones de personas en ALC residen cerca de una central eléctrica de combustión y que el cambio climático provoca sequías hidrológicas más frecuentes y graves en la región, una cuestión clave es determinar cómo cambia la calidad del aire en respuesta a este cambio en la generación de electricidad. En este trabajo, se llena este vacío cuantificando la relación entre las sequías hidrológicas y el aumento de las concentraciones de PM2,5 alrededor de las centrales eléctricas de combustión en ALC. Se comienza ensamblando un panel a nivel de planta eléctrica de frecuencia mensual que cubre el período 2000 a 2020. El panel proporciona información tanto sobre las concentraciones de PM2,5 en las proximidades de las centrales eléctricas de combustión como sobre las medidas a nivel de mercado del nivel de capacidad de generación hidroeléctrica en situación de estrés hídrico. Estas medidas a nivel de mercado se derivan de medidas granulares de sequía hidrológica a nivel de cuenca. La medida preferida a nivel de mercado es la fracción de capacidad de generación hidroeléctrica afectada por la sequía (FHD). El panel también proporciona información sobre un amplio conjunto de factores meteorológicos, emisiones de incendios forestales, indicadores de la demanda de electricidad y características de las centrales eléctricas. Utilizando este conjunto de datos y métodos de efectos fijos, se estima el exceso de contaminación atmosférica creado por los cambios en la FHD. Las estimaciones tienen una interpretación causal porque, condicionadas por factores meteorológicos, cambios en la demanda de electricidad y tendencias estacionales, las sequías hidrológicas crean un impacto exógeno plausible en la generación de electricidad. Dado que las sequías hidrológicas pueden aumentar las PM2,5 a través de mecanismos alternativos, como el aumento de la probabilidad de incendios forestales, se excluyen las observaciones de meses-planta afectados por incendios forestales. 

El segundo conjunto de resultados pone de relieve que el mecanismo más probable para el aumento documentado de PM2,5 es el cambio en la generación de electricidad de centrales hidroeléctricas a centrales de combustión. En concreto, se muestra un claro gradiente dosis-respuesta con un aumento monotónico de las PM2,5 con la FHD. También apuerta pruebas de dos ejercicios placebo que descartan los incendios forestales y las tormentas de polvo como posibles causas de los resultados. En concreto, se probó y no se encontraron pruebas de que la FHD aumente las PM2,5 en torno a las centrales eléctricas limpias (solares, eólicas y nucleares) o en torno a las centrales combinadas en los años anteriores a su entrada en funcionamiento. También se descarta que los cambios en la demanda de electricidad u otros factores meteorológicos influyan en los resultados controlando estos factores en la especificación. En la especificación principal, se supone que estos efectos son aditivos y lineales. Aun así, el resultado se mantiene incluso después de relajar estos supuestos y utilizar el método de selección postdoble de Belloni para probar especificaciones mucho más flexibles. El patrón de efectos heterogéneos con respecto al tamaño de la central y al tipo de combustible refuerza aún más la idea de que el cambio en la generación hacia centrales eléctricas de combustión es el mecanismo principal. En concreto, se observa que los efectos sobre el exceso de PM2,5 son mayores en las centrales más pequeñas y en las que utilizan petróleo o biomasa, y más moderados en las centrales más grandes y en las que utilizan carbón. Estos resultados son coherentes con la idea de que las centrales más pequeñas son más capaces de responder durante una sequía, dado que tienden a estar refrigeradas por aire, mientras que las centrales más grandes tienden a estar refrigeradas por agua. Otra posible razón por la que el efecto es más atenuado entre las centrales más grandes (principalmente de carbón) es su limitada flexibilidad (es decir, proporcionan generación de carga base). El tercer conjunto de resultados cuantifica el número de vidas perdidas a partir de las estimaciones del exceso de PM2,5 inducido por la sequía, datos demográficos sobre la población ex- puesta y funciones de concentración-respuesta bien establecidas de la literatura que documenta los efectos adversos para la salud de las PM2,5. El cuarto conjunto de resultados proyecta estos costos hacia el futuro, teniendo en cuenta posibles cambios en el clima, la demografía y el sector eléctrico. En concreto, se amplían los cálculos contrafactuales hasta 2059, que corresponde aproximadamente a la vida útil prevista de las centrales eléctricas de combustión en servicio. 

Otra característica importante de estos resultados es que existen diferencias considerables en las tendencias subregionales, por ejemplo, la Región Andina (Colombia, Ecuador y Perú) está a punto de experimentar una disminución de las sequías hidrológicas y, en consecuencia, de su FHD. Este trabajo contribuye a varios ámbitos de la literatura. Más concretamente, amplía el trabajo realizado en Estados Unidos que cuantifica la relación entre sequías hidrológicas, generación de energía y calidad del aire. Específicamente, se demuestra que esta relación también existe en ALC, recupera las primeras estimaciones a nivel regional del exceso de PM2,5 para la región, y ofrece tres perspectivas novedosas sobre esta relación. En primer lugar, proporciona las primeras estimaciones del nexo entre las sequías hidrológicas y el exceso de PM2,5 creado por las centrales eléctricas de combustión que utilizan petróleo y biomasa. También muestra que estas centrales provocan algunos de los mayores descensos de la calidad del aire. Estos resultados son importantes porque las centrales eléctricas de petróleo y biomasa son comunes en los países en vías de desarrollo. En segundo lugar, demuestra que la relación entre sequías hidrológicas y empeoramiento de la calidad del aire puede observarse incluso en sequías de corta duración. Se puede documentar esta respuesta porque se observan pequeñas centrales hidroeléctricas (de más de 1 MW), que a menudo carecen de presas y, en consecuencia, su capacidad de generación se ve afectada de forma más inmediata por las sequías. En tercer lugar, se muestra que las centrales de combustión de pequeña capacidad, comunes en la región y con más probabilidades de estar refrigeradas por aire y menos afectadas por las sequías, provocan aumentos considerables del exceso de PM2,5. El documento se organiza como sigue. La sección 2 describe los datos. La sección 3 presenta la estrategia de identificación y los resultados. La sección 4 proporciona cálculos contrafactuales de las pérdidas creadas por el exceso de PM2,5. La sección 5 presenta proyecciones de pérdidas basadas en nuestros resultados y en modelos climáticos. La sección 6 presenta comprobaciones de robustez. La sección 7 muestra las conclusiones del informe.

El informe destaca cómo las sequías afectan la calidad del aire en la región latinoamericana y caribeña al modificar la generación de energía. La sequía reduce la disponibilidad de agua para las centrales hidroeléctricas, lo que lleva a un aumento en la generación de energía a partir de fuentes térmicas, principalmente carbón y petróleo, que emiten más contaminantes atmosféricos que las hidroeléctricas. Este cambio en la generación de energía ha resultado en un aumento de las emisiones de dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y material particulado fino (PM2.5), contribuyendo así a la mala calidad del aire en la región. La investigación resalta que durante períodos de sequía prolongada, las emisiones de las centrales térmicas pueden incrementarse hasta en un 60% en comparación con años no secos. Esto tiene graves consecuencias para la salud pública, dado que la exposición a estos contaminantes atmosféricos está relacionada con enfermedades respiratorias y cardiovasculares, así como con un mayor riesgo de mortalidad prematura. Además, la contaminación del aire afecta desproporcionadamente a las comunidades más vulnerables, como los niños, los ancianos y las personas con enfermedades crónicas, exacerbando las desigualdades en salud. El informe subraya la importancia de abordar la vulnerabilidad de la región ante las sequías, así como de promover una transición hacia fuentes de energía más limpias y sostenibles. Recomienda políticas que fomenten la diversificación de la matriz energética, la mejora de la eficiencia energética y la adopción de tecnologías más limpias en el sector energético. Asimismo, destaca la necesidad de fortalecer la capacidad de los sistemas de monitoreo y control de la calidad del aire, así como de implementar medidas de adaptación y mitigación para enfrentar los impactos del cambio climático en la región.