Tendencias en la investigación sobre mercados de carbono con modelado temático LDA y HJ-Biplot

_{Autor: Carlos Alfredo Salas Macías — Directora de tesis: Regina Ávila Santos}

^{Resumen elaborado por la herramienta ResumeAI, una solución de inteligencia artificial desarrollada por el Instituto Pecege, orientada a la síntesis y redacción.}

Esta investigación realiza un análisis bibliométrico y temático de la producción científica sobre mercados de carbono de 1994 a 2024, para mapear la evolución del campo, identificar tendencias y revelar la estructura de colaboración internacional. El estudio responde a preguntas sobre las fuentes de publicación más relevantes, los patrones de colaboración entre países, los principales temas de investigación y su evolución temporal y distribución. La metodología busca proporcionar una visión cuantitativa del estado del arte, identificando lagunas temáticas y orientando futuros trabajos en la lucha contra el cambio climático.

El calentamiento global es un desafío apremiante, y los mercados de carbono son un mecanismo central para mitigar sus efectos al incentivar la reducción de gases de efecto invernadero (World Bank, 2021). Sin embargo, su implementación enfrenta desafíos como la falta de consenso en los diseños, la volatilidad de los precios del carbono y la necesidad de una mayor integración entre políticas económicas y ambientales (Kollmuss et al., 2008). Tales problemas justifican un análisis sistemático de la investigación existente para identificar tendencias y lagunas que puedan fortalecer el conocimiento científico y las políticas públicas.

La literatura científica sobre mercados de carbono ha crecido exponencialmente. La producción anual, estable en aproximadamente ocho publicaciones por año entre 2000 y 2010, aumentó a partir de 2016, impulsada por el Acuerdo de París (Zhang et al., 2022). El número de citas anuales pasó de menos de 10 en 2000 a más de 1.000 en 2014 (Yue et al., 2020). Recientemente, la tasa de crecimiento anual de los trabajos sobre carbono y mercados financieros ha sido de aproximadamente 14,65% al año, con una contribución que creció más del 80% solo en 2020 (Dawar et al., 2024).

Esta expansión, sin embargo, ha resultado en una fragmentación del conocimiento. Temas como la equidad en la distribución de beneficios, la integración de mercados voluntarios y regulados, y el impacto de innovaciones tecnológicas no han sido suficientemente explorados (Tumushabe et al., 2023; Zhang et al., 2022). Esta situación evidencia la necesidad de un análisis crítico para identificar las lagunas en la investigación y orientar futuros esfuerzos. El análisis de publicaciones científicas es una herramienta para comprender la evolución del conocimiento, y este estudio emplea una combinación metodológica para este fin.

La presente investigación contribuye al campo al generar una base de datos estructurada y herramientas metodológicas robustas, promoviendo la transparencia y la replicabilidad (Aria & Cuccurullo, 2017). De esta forma, se busca ofrecer insumos a la comunidad científica y a los responsables de la toma de decisiones, fortaleciendo los esfuerzos globales para enfrentar el cambio climático.

Este estudio adoptó una metodología sistemática para analizar tendencias, estructura temática y colaboraciones en la investigación sobre mercados de carbono. Las etapas incluyeron la recopilación de datos, el análisis descriptivo, el modelado de temas con Asignación Latente de Dirichlet (LDA) y la visualización con la técnica HJ-Biplot. La recopilación de datos siguió el protocolo PRISMA (Page et al., 2021), utilizando las bases de datos Scopus y Web of Science (WoS), reconocidas por su amplia cobertura multidisciplinaria (Pranckutė, 2021; Chadegani et al., 2013).

El procedimiento de recopilación se dividió en dos fases. En la primera, se realizaron búsquedas sistemáticas en cada base de datos con términos como “carbon markets”, “carbon trading” y “carbon pricing”. Los resultados se refinaron para incluir artículos científicos y revisiones, con la eliminación de duplicados y registros sin resúmenes. En la segunda fase, los datos se integraron con el paquete R ‘Bibliometrix’ y Excel, siguiendo una metodología adaptada (Caputo & Kargina, 2022). El análisis descriptivo calculó indicadores como el número de documentos, la tasa de crecimiento anual y las citas. Un análisis de redes exploró las colaboraciones internacionales, utilizando el algoritmo Walktrap (Pons & Latapy, 2006) para identificar clústeres, visualizados con el algoritmo Kamada-Kawai (Kamada & Kawai, 1989).

El modelado de temas se realizó con el algoritmo de aprendizaje no supervisado LDA (Blei et al., 2003), eficaz en la identificación de patrones temáticos en grandes corpus (Griffiths & Steyvers, 2004). El proceso incluyó el preprocesamiento del texto (minúsculas, eliminación de puntuación, números y stop-words), la construcción del modelo y el etiquetado de los temas, ejecutados con LDAShiny (de la Hoz-M et al., 2021). Para determinar el número óptimo de temas (k), se generaron modelos con k variando de 4 a 40, y la coherencia se evaluó con la métrica CV (Röder et al., 2015), basada en la hipótesis de que palabras con significados similares coocurren en contextos similares (Harris, 1954).

La visualización de los temas y sus relaciones se realizó con LDAvis (Sievert & Shirley, 2015), que mapea la similitud entre temas, y la técnica HJ-Biplot (Galindo, 1986). El HJ-Biplot es una evolución de los biplots tradicionales (Gabriel, 1971) que optimiza la representación de filas (individuos) y columnas (variables) en un mismo espacio, siendo una herramienta poderosa para interpretar estructuras de datos complejas. La técnica ha sido aplicada para mejorar el análisis del modelo LDA en diversos estudios (Montes-Escobar et al., 2023; Abril-Spin et al., 2024). La interpretación del diagrama HJ-Biplot permite un análisis robusto de las relaciones entre temas, países, revistas y tendencias temporales.

El análisis estadístico del conjunto de 10.552 artículos publicados entre 1994 y 2024 revela un campo de investigación dinámico. Los documentos provienen de 10.552 revistas y cuentan con 18.319 autores. El índice de colaboración de 3,73 indica una fuerte coautoría, aunque 1.315 trabajos son de autoría única. La producción científica demostró un crecimiento exponencial, especialmente a partir de 2008. Hasta 2007, las publicaciones anuales eran inferiores a 100, pero a partir de 2015, la producción se aceleró, alcanzando un pico de 2.287 artículos en 2024.

La revista Journal of Cleaner Production es la más prolífica, con 362 publicaciones y 14.103 citas. Otras revistas influyentes incluyen Energy Policy (11.586 citas) y Climate Policy (6.151 citas). La diversidad de revistas, de alcance amplio como Science of the Total Environment a especializadas como Carbon Management, evidencia la naturaleza interdisciplinaria de la investigación, que interconecta economía, política y tecnología. La distribución geográfica de la producción científica se concentra en pocos países. China lidera con 3.662 publicaciones, seguida por Estados Unidos (1.183) y Australia (614).

El análisis de colaboración internacional revela que China, aunque líder en volumen, realiza la mayor parte de su investigación (3.049 artículos) de forma independiente. En contraste, Estados Unidos y países europeos como el Reino Unido, Alemania y Francia presentan una alta tasa de publicaciones multipaís (PMP), lo que indica una fuerte cooperación internacional. La red de colaboración posiciona a Estados Unidos como el centro global, con los mayores niveles de intermediación y conectividad. China, el Reino Unido, la India y Australia también actúan como intermediarios clave, formando un clúster azul interconectado. Un segundo clúster amarillo, de países europeos, demuestra una fuerte colaboración regional. La prominencia de estos países, grandes emisores de gases de efecto invernadero (IPCC, 2022), explica el enfoque de la investigación en políticas y fijación de precios del carbono, aunque sus enfoques heterogéneos reflejan diferentes sistemas de gobernanza.

El modelado de temas con LDA identificó 32 temas como la estructura óptima. La evolución temporal de estos temas reveló tendencias claras. Los temas emergentes incluyen el comercio regional de carbono en China (t_6), la gestión de la cadena de suministro (t_3), la dinámica y volatilidad de los mercados (t_22), la inversión en tecnología verde (t_20) y el modelado predictivo de precios del carbono (t_29). Este aumento sugiere un enfoque creciente en soluciones económicas, financieras y tecnológicas. Por otro lado, los temas en declive incluyen el desarrollo de proyectos de carbono (t_1), como los del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL), la estimación de carbono forestal (t_4), el secuestro de carbono en suelos agrícolas (t_12) y los mercados voluntarios de carbono (t_16). Este declive indica una maduración del campo, que transita de conceptos iniciales al análisis de sistemas regulados más complejos y a gran escala, como los Sistemas de Comercio de Emisiones (ETS).

La visualización de la estructura temática mediante escalamiento multidimensional (MDS) reveló una división en la investigación. El primer componente principal (PC1) separa los estudios de políticas públicas y gobernanza (regulación, tributación) de aquellos centrados en cuestiones ecológicas y tecnológicas (captura de carbono, energías renovables). El segundo componente (PC2) diferencia la investigación económica y financiera de alto nivel (fijación de precios, inversión) de los estudios operativos y aplicados (logística, optimización de la cadena de suministro). Esta estructura evidencia la tensión entre estrategias regulatorias y procesos ecológicos, y entre análisis macroeconómicos y desafíos de implementación. El análisis HJ-Biplot confirmó esta especialización, mostrando que las revistas de política y economía se agrupan en torno a temas de gobernanza, mientras que las publicaciones periódicas técnicas y de energía se concentran en el modelado y la tecnología.

La distribución de los temas a lo largo del tiempo, visualizada por el HJ-Biplot, organizó la investigación en tres fases. La fase inicial (1994-2010) se centró en temas fundacionales como la reducción de emisiones y los acuerdos internacionales. Una fase intermedia consolidó estos conceptos, mientras que la fase reciente (2011-2024) se concentró en temas aplicados como el mercado chino, las finanzas del carbono, las energías renovables y el modelado predictivo. El análisis por país también reveló especializaciones: un clúster europeo centrado en políticas y gobernanza; un clúster asiático (liderado por China) centrado en el comercio de carbono y la transición energética; y un tercer clúster diversificado (EE. UU., Canadá, Brasil, Australia) con un enfoque en la innovación, la tecnología verde y las estrategias de mitigación.

La fragmentación temática identificada entre los enfoques de política/economía y los de tecnología/ecología es un hallazgo significativo. Aunque la especialización es necesaria, esta desconexión desafía el desarrollo de mercados de carbono eficaces, que operan en la intersección de sistemas ecológicos, económicos y sociales. La necesidad de enfoques integrados, que conecten gobernanza, economía, tecnología y ecología, emerge como una conclusión central. Superar esta fragmentación es crucial para diseñar mercados que sean eficientes, eficaces y equitativos.

Este estudio bibliométrico ha mapeado la evolución y la estructura de la investigación sobre mercados de carbono de 1994 a 2024. Los resultados muestran un crecimiento exponencial de las publicaciones y una maduración temática, transitando de estudios ecológicos a enfoques aplicados en economía, tecnología y finanzas. El análisis también revela una especialización disciplinar que fragmenta el conocimiento, con revistas de política centradas en la gobernanza y publicaciones periódicas técnicas en el modelado. Esta fragmentación dificulta la adopción de enfoques holísticos, esenciales para la complejidad de los mercados de carbono.

Se concluye que el objetivo fue alcanzado: se demostró la evolución de la investigación sobre mercados de carbono, identificando una transición de temas ecológicos a económico-financieros, una creciente especialización geográfica liderada por China y EE. UU., y una fragmentación disciplinar que apunta a la necesidad crítica de una mayor integración interdisciplinaria para el desarrollo de políticas climáticas eficaces. Las áreas emergentes, como la integración de mercados, el modelado financiero y la economía del comportamiento, junto con la necesidad de fortalecer las redes de investigación Norte-Sur y Sur-Sur, representan las fronteras para futuras investigaciones que busquen avanzar en la mitigación del cambio climático a través de mecanismos de mercado robustos y equitativos.

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