Prácticas de mitigación y adaptación al cambio climático

Prácticas de Sostenibilidad Integral e
Innovación Aplicada para la Mitigación y
Adaptación al Cambio Climático
Dr. Ramón Alberto Sánchez Piña
Harvard University
Agosto 22, 2013

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Slide # 2
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Slide # 2
Información preliminar
n  Dr. Ramón Alberto Sánchez Piña
n  Director Adjunto del Programa en Sustentabilidad y
Administración Ambiental de la Universidad de
Harvard (más de 300 alumnos de maestría)
n  Profesor titular de las clases: “Negocios sustentables
y tecnología”, “Energía y medio ambiente” y
“Manufactura sustentable y administración de la
cadena de valor” impartidas a alumnos de maestría
n  Para mayor información favor de revisar la siguiente liga de internet
http://www.extension.harvard.edu/about-us/faculty-directory/ramon-sanchez

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Slide # 3
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Slide # 3
Información preliminar
Harvard fue fundada en
1636
Tiene 21,000 alumnos
haciendo carreras
profesionales y posgrados
Para mayor información favor de revisar la siguiente liga de internet
http://www.extension.harvard.edu/courses/subject/environmental-studies

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Slide # 4
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Slide # 4
Resumen
n  Conceptos básicos de cambio climático
n  Necesidad de disminuir el cambio climático
n  Conceptos de Mitigación y Adaptación
n  Prácticas Integrales de Mitigación y Adaptación
al Cambio Climático
n  Areas de Oportunidad en México

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Slide # 5
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Slide # 5
http://www.geos.ed.ac.uk/sages/image_gallery/general/earth-space.jpg
Efecto Invernadero:
La radiación solar pasa a través de la
atmósfera
Parte de esta radiación llega a la superficie
del planeta y calienta la tierra, otra parte es
reflejada por la tierra, el agua y la
atmósfera
Sin embargo, existen ciertos gases que
capturan y re-emiten la radiación infrarroja
a nivel molecular
A estos gases se les llama Gases de Efecto
Invernadero (GEI)
Un exceso de Gases de Efecto
Invernadero pueden aumentar la
temperatura promedio del planeta tierra

Conceptos Básicos de Cambio Climático
Source: OECD (2010). Reducing Transport GHG Emissions: Trends and Data. 2010
Transport Forum, Leipzig Germany. Available at:
http://www.internationaltransportforum.org/Pub/pdf/10GHGTrends.pdf
El uso de combustibles
fósiles, el manejo de
desperdicios, el
cambio de uso de
suelos, los procesos
industriales y la
fabricación y uso de
fertilizantes son
responsables por el
92% de las emisiones
de Gases de Efecto
Invernadero (GEI),
los cuales están
aumentando la
temperatura media de
nuestro planeta

Ramon Sanchez
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Slide # 7
Data from Climate Monitoring and Diagnostics Lab., NOAA. Data prior to 1974 from C. Keeling, Scripps
Inst. Oceanogr.
El ritmo de
emisiones GEI se
ha incrementado
con el tiempo

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Slide # 8
n  Las actividades humanas generan emisiones de
dióxido de carbono a la atmósfera, nosotros
exhalamos CO2 en nuestra respiración, ¿porqué
estas emisiones son malas?

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Slide # 10
Uno de los
problemas
principales con el
calentamiento global
es que afecta el ciclo
del agua de forma
muy significativa.
-Va a llover más en
los lugares donde ya
llovía
-Va a llover menos
en los lugares donde
había poca lluvia

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Slide # 11
n  Estos cambios en la temperatura del planeta ocasionan un
desequilibrio en la distribución del agua, lo cual puede incrementar
la intensidad de ciertos efectos climáticos
¿Cómo es posible que en un mismo año
tuviéramos heladas que destruyeron 1000,000
de hectáreas de cultivos en México y sequías
que no permiten un ciclo agrícola adecuado?
Necesidad de Disminuir el Cambio
Climático

Ramon Sanchez
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Slide # 12
Cortesía del Dr. Samuel Myers, Harvard Medical School
Climático

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Slide # 13
Katrina
Agosto del
2005
NCDC
NOAA
La severidad de los huracanes se ha incrementado debido al
aumento de las temperaturas promedio del agua de mar

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Slide # 14
1992 2002 2005
Climático

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Slide # 15
Climático

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Slide # 16
Desde 1992, el nivel
del mar ha
aumentado en 48 mm
60% de este aumento
se debe a la expansión
de los oceános por el
incremento de
temperatura, y el
40% al derretimiento
de los glaciares y el
hielo polar
Courtesía Steve Nerem
Universidad de Colorado
Climático

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Slide # 17
Climático

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Slide # 18
Predicción mínima
1 metro
aumento en el nivel del
mar
30,000,000desplazados
20%
de la sup. terrestre desaparece
30%de las cosechas de arroz desaparecen

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Slide # 19
Climático

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Slide # 20
Climático
Efectos de
la
Tormenta
Sandy en
Nueva
York

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Slide # 21
Climático

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Slide # 22
Contaminación ambiental: Esta aumenta con el calor residual de la
atmósfera, el cual incrementa la volatilidad de compuestos orgánicos en
combustibles y procesos industriales y por ende, la velocidad de reacción
de los contaminantes secundarios como el ozono
Climático

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Slide # 23
Conceptos de Mitigación y
n  Mitigación: Se refiere a cualquier actividad,
tecnología o práctica que reduce la intensidad del
carbón en nuestra sociedad global. Intenta reducir
la emisión de Gases de Efecto Invernadero

Ramon Sanchez
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Slide # 24
n  Adaptación: Se refiere a cualquier actividad,
tecnología o práctica que reduce los efectos del
cambio climático causado por emisiones GEI.
Asume que el cambio climático va a ocurrir en el
futuro a mediano o largo plazo.

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Slide # 25
Mitigación Adaptation
Energía fotovoltaica Presas de Agua
Combustibles renovables Plantas desalinizadoras
Vehículos híbridos y eléctricos Sistemas de distribución de agua
Sistemas de Conservación y
Administración de Energía
Canales de irrigación
Energía Eólica Diques
Energía Nuclear Centros de atención médica
Electricidad de Gas Natural
Secuestro de Carbono en
Plantas Termoeléctricas
Reducción de peso en aviones
Reducción de materias primas
en las fábricas

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Slide # 26
n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. El cambio
climático ha ocasionado una escasez de agua en
el sur de Sonora, el pueblo Yaqui no desea que se
envie agua a la Cd. de Hermosillo porque afecta
sus actividades agrícolas y ecosistemas locales,
por ello han bloqueado una carretera federal de
forma parcial (¿por 60 días?)
Prácticas Integrales de Mitigación y

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Slide # 27
n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. Adicionalmente
consideran que el agua que se transporta a
Hermosillo es para beneficiar las actividades
agrícolas de esa región, no para consumo
humano

Ramon Sanchez
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Slide # 28
n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. Conflicto Social
y político. Hermosillo requiere agua para
continuar con sus actividades productivas, ahí se
concentra la mayor parte de la población del
estado
Cortesía: http://www.24-horas.mx

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Slide # 29
n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui. ¿Cómo
resolvemos lo aparentemente irresolvible?
Respuesta: Con Sostenibilidad, Innovación
Tecnológica, Trabajo en Equipo y Ayuda de la
Sociedad.
n  OK, es claro que no podemos seguir haciendo lo
que haciamos antes porque es insostenible (no
vamos a revertir los cambios en el ciclo hídrico y
no podemos hacer agricultura convencional)

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Slide # 30
n  Caso de Estudio: Pueblo Yaqui.
Primera Solución: Adaptación pura de
actividades agrícolas y cuidado del agua
(Desalinización de Agua para Hermosillo,
consume mucha energía y el proceso es caro)

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Slide # 31
Source: FAO (UN Food and Agriculture Organization)

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Slide # 32
Tanto para la desalinización de agua de mar
como para hacer una administración más efectiva
del agua de irrigación existente se requiere de
recursos, al final sólo se tendría el mismo nivel
de servicio que hace 20 años y el calentamiento
global podría incrementar los problemas de agua
de la región a largo plazo. ¿Qué les parece si le
metemos innovación sostenible a este problema?

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Slide # 33
En México no tenemos que
esperar 20 años, nuestras
reservas de petróleo ya están
bajando, lo cual está
ocasionando un descenso en la
producción nacional (y por
ende en el potencial de
exportación, el cual
proporciona una parte
importante del presupuesto del
sector público en nuestro país)

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Slide # 34
En el 2011, PEMEX
tuvo ingresos por
49,322 millones de
dólares por concepto
de exportación de
petróleo.
¿Cómo vamos a
sustituir estos ingresos
en el futuro?
Fuente: Milenio (2012, Abril 16)

Ramon Sanchez
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Slide # 35
-  No tenemos energía barata que nos
permita desalinizar sin problemas
-  No tenemos dinero para invertir en este
problema porque es posible que
disminuyan los ingresos del gobierno
-  No tenemos agua dulce en la región y es
posible que esta disminuya
-  Si tenemos agua de mar en abundancia
cerca de Pueblo Yaqui y Hermosillo
-  Tenemos muchísima tierra de bajo valor de
biodiversidad
-  Tenemos Plantas Termoeléctricas cerca de
Pueblo Yaqui y el mar
¿Qué podemos hacer?

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Slide # 36
Algas fotosintéticas
• Estos microorganismos flotan en el
agua y realizan la fotosíntesis
• Organismos más eficientes en la
conversión de energía solar (3 veces
mejor que las plantas terrestres)
• Estructura celular simple
• No requieren
• Agua dulce
• Tierras cultivables
(así que no compiten con la comida)
VS

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Slide # 37
Producción Básica de Microalgas
Selección
de Especies
Cultivo en
laboratorio
MezcladoInoculación + CO2
y nutrientes
Extracción
Transesterificación
Recobro de glicerinaJabón y
cosméticos
Biodiesel
Cosecha

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Slide # 38
Grasas
Biodiesel
&
Hidrógeno
Carbohidratos
Etanol
&
Hidrógeno
Proteínas y
anti-oxidantes
Suplementos
alimenticios y
medicinas
Ejemplo: Nannochloropsis
Oculata
36% lípidos, 30 % proteínas,
14% carbohidratos, 20% fibra
Distintos productos

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Slide # 39
Tasas de producción:

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Slide # 40
Requerimientos de tierra y agua: El cultivo de microalgas no
requiere de tierra cultivable o de agua dulce, por lo cual se
pueden utilizar extensiones áridas cerca del mar, muelles
abandonados o instalaciones industriales para esta operación

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Slide # 41
Reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero:
El cultivo de microalgas reduce la intensidad de carbono de los
combustibles (turbosina y diesel) en un 70%

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Slide # 42
Una hectárea de microalga previene la
emisión de 300 toneladas métricas de CO2
cada año
Se requieren 2 gr de CO2 por cada gramo de biomasa de alga
producida.
Considerando las microalgas se cosechan diariamente con una
tasa de producción de 220 a 300 kg/ha.Día, entonces
necesitamos aproximadamente media tonelada métrica de CO2
por hectárea por día, ¿de dónde obtenemos este dióxido de
carbono?

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Slide # 43
Pues de aquí, las plantas termoeléctricas son una de las fuentes
más estables de CO2; así que necesitamos fuentes de dióxido de
carbono, una fuente estable de agua de mar y un lugar donde
exista muchísima radiación solar (¿Dónde encontramos estos
factores en México?

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Slide # 44
Primero hicieron un sitio de evaluación e investigación de
especies de algas mexicanas, lejos de centros altamente poblados
en Camahuiroa, Sonora (a menos de 100 km de Pueblo Yaqui
esto fue hace más o menos 5 años)
Historia del cultivo microalgas en Sonora
y perspectivas de desarrollo regional

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Slide # 45
Después hicieron un campo experimental y laboratorio de
investigaciones en tierras cercanas a las plantas termoeléctricas
de la región, ahí se refinaron los procesos de producción y
cosecha para reducir costos y aumentar la producción

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Slide # 46
Este es el tipo de tierras que se utilizarían, las cuales se
encuentran de forma abundante en todo el litoral de Sonora,
Norte de Sinaloa y ambas Baja Californias. No tienen un gran
valor de biodiversidad, pero incluso si lo tuvieran no se requieren
más de 15 a 20 mil hectáreas por termoeléctrica. Tenemos
millones de hectáreas de este tipo en la región.

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Slide # 47
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Slide # 47
¿Porqué no se hacía antes?: Costos de obtención de CO2 (esto lo
acaba de reducir el Gobierno…)
El Gasoducto del Noroeste que va a entrar en
operación en el 2017, va a permitir que se eliminen
casi completamente los óxidos de azufre y que se
reduzcan a la mitad los óxidos de nitrógeno en la
generación de electricidad, lo cual podría reducir
los costos de obtención de CO2 a menos de la
mitad de su costo inicial

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Slide # 48
Adicionalmente, el Gasoducto del Noroeste va a permitir la
síntesis de fertilizantes en la región, uno de los desechos de este
proceso es CO2 puro, el cual puede utilizarse para el cultivo de
microalgas. Las granjas de algas también van a permitir el reciclado
de nutrientes del agua de drenajes y canales agrícolas, los cuales se
pueden reutilizar en la fabricación de fertilizantes

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Slide # 49
Otra ventaja, el progreso en las técnicas de producción de
microalgas continúa en Mexico, con apoyos de distintos sectores
privados y gubernamentales
Éste es un foto bio-reactor, aumenta la producción al doble que con sistemas
abiertos de producción de algas

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Slide # 50
Las algas heterotróficas no necesitan hacer la fotosíntesis para
crecer y pueden usar nutrientes en aguas residuales y/o carbón
orgánico (como los de aguas residuales y desechos agrícolas) para
incrementar la producción de grasa hasta 35 veces

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Slide # 51
Se necesitan aproximadamente 15,000 hectáreas de microalgas
para consumir el CO2 de una termoeléctrica promedio en la
región. Cada hectárea genera 2 empleos directos permanentes
bien pagados y 3 empleos indirectos para los proveedores de
suministros y servicios
Éstos son casi 75,000
empleos permanentes en el
Sur de Sonora. No estamos
contando los empleos en
las termoeléctricas cerca de
Guaymas y Hermosillo

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Slide # 52
Se necesitan aproximadamente 15,000 hectáreas de microalgas
para consumir el CO2 de una termoeléctrica promedio en la
región. Cada hectárea cuesta entre $50,000 y $70,000 dólares,
así que estamos hablando de un contrato de por lo menos 750
millones de dólares (¿Cuántos empleos temporales se irán a
generar en la construcción? De nuevo, esto es sólo en el Sur de
Sonora, ¿Cuánto será para el resto del Estado de Sonora?)

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Slide # 53
Existe una demanda estable para el combustible de microalgas que se
produzca en cualquier lugar. La Unión Europea solicita que las
empresas que vuelen a esta región reduzcan sus emisiones de Gases
de Efecto Invernadero o que paguen una multa. La bio-turbosina
reduce las emisiones GEI en 70%; ya se probó que el combustible
con 50% de bio-turbosina es seguro, así que muchas empresas
probablemente decidirían volar a la región para cumplir con la
regulación europea (para más información revisar el programa “Plan
de Vuelo” de Aeropuertos y Servicios Auxiliares)

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Slide # 54
Existen otros productos que se pueden producir en invierno. Entre
ellos los ácidos grasos Omega 3 (que previenen enfermedades
cardiovasculares) y el ácido hialurónico, usado en la industria de
cosméticos y en el tratamiento de artritis reumatoide. Estos productos
se venden entre 20 y 50 veces más caros que los biocombustibles
(podrían producirse de noviembre a febrero)

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Slide # 55
Una vez extraído el aceite, el residuo de microalgas (65% de la
biomasa total producida) se puede utilizar como un aditivo para la
alimentación animal, pues tiene un contenido de 70% de proteína.
Esta biomasa reusa el CO2, así que reduce el impacto ambiental y
emisiones GEI de la producción de carne (de res, de puerco, de aves y
especies acuícolas)

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Slide # 56
n  Se pueden utilizar los desperdicios agrícolas, de biomasa de algas y
la basura municipal para generar la energía para desalinizar agua
Un incinerador de plama destruye
la materia hasta dejarla a nivel
molecular (5000 C), no requiere
agua para producir electricidad y
genera calor para ayudar en la
desalinizacion. Aquí matamos 3
pájaros de un tiro, aumentamos el
suministro de agua dulce, nos
deshacemos de la basura municipal
y del exceso de desperdicios
orgánicos en la región

Ramon Sanchez
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Slide # 57
n  Suponiendo que no tengan una fuente de basura ó materia
orgánica se pueden usar otras tecnologías para desalinizar el agua
de la forma más barata posible

Ramon Sanchez
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Slide # 58
n  OK, resumiendo. Podemos utilizar tecnologías de mitigación y
adaptación para resolver problemas relacionados con el
calentamiento global.
n  Las soluciones se implementan caso por caso, se requiere
conocimiento de las tecnologías verdes y las condiciones locales
donde se desea establecer un nucleo de desarrollo sostenible
n  Se requiere de TODOS para evolucionar a una economía verde:
Mercadotecnistas, Administradores de Negocios, Ingenieros de
todo tipo, Financieros, Sociologos, Diplomáticos, Científicos, etc.

Ramon Sanchez
Harvard University
Slide # 59
Ramon Sanchez
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Slide # 59
Futureando: ¿Qué les parecería utilizar las termoeléctricas, la basura y
los desechos agrícolas en el sur de Sonora para crear productos de alto
valor agregado y empleos en la región? (Se abrirá la carretera?)

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Slide # 60
Disculpen que lo mencione, pero el material particulado total
(proveniente de la combustión y de los óxidos de azufre) de las
termoeléctricas locales es responsable en promedio de 2 a 3 muertes al
año por enfermedades cardiovasculares, cáncer de pulmón y
afectaciones respiratorias. Así que urge cambiar la legislación para que
los humos de las termoeléctricas pasen de “productos derivados” a
“desechos” para que su remoción pueda licitarse.
Haciendo un cálculo aproximado, la entrada del gas natural va a salvar
entre 6 y 15 vidas por año en todo Sonora (independientemente del
cultivo de microalgas).
Areas de Oportunidad en México

n  Se requiere de un mayor conocimiento de las tecnologías
sostenibles usadas a nivel mundial

Ramon Sanchez
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Slide # 62
n  Necesitamos más conocimientos acerca de
nuestros impactos ambientales

Ramon Sanchez
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Slide # 63
n  Necesitamos más conocimientos acerca de
nuestros impactos ambientales

Ramon Sanchez
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Slide # 64
n  Necesitamos un plan de acción claro comprensible
por todos para reducir emisiones GEI e identificar
oprtunidades de negocios
SEDS: State Energy Data
Systems
¡Y la ayuda de todos!
Space Cooling

Ramon Sanchez
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Slide # 65
n  Necesitamos modificar el Ecosistema de
Innovación en México
Concepción
de idea
Diseño
conceptual
del producto
o servicio
Diseño
conceptual
del modelo
de negocios
Incubación
y desarrollo
del negocio
Aceleración, diseño a
detalle, construcción
de prototipos
(¿protección de
Propiedad Intelectual?)
Elaboración del
plan de negocios
detallado (15-30
páginas)
Presentación
de prototipos
o
lanzamiento
de App (V.
Alfa o Beta)
Solicitud de
préstamo
bancario a más
del 15% anual,
otros tipos de
préstamos
Conseguir Empresa
que “apadrine” el
proyecto o hacer
empresa para
presentar a
CONACYT
Entrada a Concurso
para recibir fondos
del CONACYT-
GOBEmpresa
funciona o se
hunde
(búsqueda de
un trabajo
“verdadero”)
¿Se parece esto a la realidad? (¿Si/No?,¿Más o menos?)

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Slide # 66
¿Preguntas?
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Rsanchez@hsph.harvard.edu

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