Sostenibilidad y Eficiencia Energética en Criptomonedas: Evaluación de Mecanismos de Consenso y Marcos Regulatorios - Muñoz Espinosa, Borja

Abstract

Este trabajo analiza la sostenibilidad ambiental de las tecnologías blockchain, con especial atención al consumo energético y la huella de carbono asociada al uso de criptomonedas. En un contexto de creciente preocupación global por el cambio climático y la necesidad urgente de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, el estudio examina críticamente el impacto ambiental de los principales mecanismos de consenso utilizados en blockchain, especialmente Proof of Work (PoW) y Proof of Stake (PoS). A través de un análisis comparativo detallado, se pone de relieve el elevado coste energético y climático del modelo PoW, así como las mejoras significativas en eficiencia y sostenibilidad alcanzadas mediante PoS, tras la transición de Ethereum en 2022. La investigación adopta un enfoque multidisciplinar que integra perspectivas técnicas, medioambientales, regulatorias y económicas. Incluye una revisión exhaustiva de la literatura científica, el análisis de datos empíricos sobre consumo energético y el estudio de casos reales de minería alimentada por energías renovables en regiones como Islandia, Texas y Quebec. Asimismo, se evalúa el potencial de mecanismos de consenso emergentes -como DPoS, PoH o PBFT- y se examinan los marcos regulatorios vigentes y en desarrollo, destacando el papel del Reglamento MiCA de la Unión Europea y sus exigencias de divulgación ambiental. Los resultados indican que la sostenibilidad del ecosistema cripto es técnicamente viable, pero exige una acción coordinada entre desarrolladores, legisladores y actores del mercado. El trabajo concluye con una serie de recomendaciones estratégicas para compatibilizar el desarrollo de criptoactivos con los objetivos climáticos globales, subrayando la necesidad de establecer metodologías estandarizadas para evaluar su impacto ambiental y de avanzar hacia una trazabilidad energética en tiempo real.

This thesis explores the environmental sustainability of blockchain technologies, focusing particularly on the energy consumption and carbon footprint of cryptocurrencies. In a context of increasing global concern about climate change and the need to reduce greenhouse gas emissions, this study critically examines the environmental impact of different blockchain consensus mechanisms, especially Proof of Work (PoW) and Proof of Stake (PoS). The work presents an in-depth comparative analysis of both models, highlighting the significant energy demands and carbon emissions associated with PoW, as well as the notable improvements in efficiency and sustainability achieved through PoS, particularly following Ethereum’s transition in 2022. The research adopts a multidisciplinary approach, combining technical, environmental, regulatory and economic perspectives. It includes an extensive review of the scientific literature, empirical energy consumption data, and case studies of mining operations powered by renewable energy in regions such as Iceland, Texas and Quebec. Furthermore, the study assesses the potential of emerging consensus mechanisms -such as Delegated Proof of Stake (DPoS), Proof of History (PoH), and Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT)- and examines current and forthcoming regulations, with special attention to the EU’s MiCA framework and its environmental disclosure requirements. The findings suggest that blockchain sustainability is technically achievable but requires coordinated efforts from developers, regulators, and market participants. The study concludes by proposing strategic recommendations for reconciling crypto-asset development with climate goals, while recognizing the need for future research on standardized methodologies for environmental impact assessment and real-time energy traceability.