¿Cómo sustituir a los combustibles fósiles en el siglo XXI?


EL DILEMA DE LA ENERGIA NO CONTAMINANTE

¿Cómo sustituir a los combustibles fósiles en el siglo XXI?

Jorge Barba González


INTRODUCCIÓN
Dice Lovelock en su libro La venganza de la Tierra, que “estamos abusando tanto de la Tierra que ésta puede rebelarse y volver a la elevada temperatura que tuvo hace cincuenta y cinco millones de años. Si lo hace la mayoría de nosotros moriremos, así como nuestros descendientes.” Esta no es una exageración de un activista ecológico sino de una de las autoridades mundiales en cuanto se refiere a las ciencias planetarias y especialmente de la Tierra. Lovelock con Lynn Margulis concibieron la hipótesis de GAIA que ha sido debatida en muchísimos foros científicos mundiales.
Esta teoría afirma que debemos concebir a la Tierra como un sistema muy complejo formado por seres vivos y no vivos que mantienen un cierto equilibrio, de tal manera que permite que los seres vivos puedan existir ya que la Tierra se puede autor regular. En este libro Lovelock argumenta que no es la Tierra la que se ver afectada enormemente por las actividades humanas sino que seremos nosotros los humanos los que pereceremos, ya que el calor del Sol aumenta desde hace muchos miles de millones de años y nosotros estamos haciendo lo necesario para que este proceso en la Tierra se acelere al enviar cada año a la atmósfera miles de millones de toneladas de CO2 y otros gases que refuerzan el efecto invernadero.

ENERGÍA Y AMBIENTE

El deleite eterno
William Blake en su libro The Marriage of Heaven and Hell, describe a la energía como “el deleite eterno, es decir, el generador de todo lo bueno, de la simetría y la belleza en el cosmos.” La energía no solo es el deleite eterno sino el motor del desarrollo de todas las civilizaciones en el planeta Tierra. Por esto las mayores inversiones a nivel mundial son aquellas que se realizan para buscar, ubicar y luego explotar recursos naturales que se pueden usar para transformar en energía utilizable directamente por nosotros en todas las formas necesarias para las civilizaciones modernas.
Los efectos ambientales
Desde la época de la revolución industrial y como consecuencia principalmente del uso de los combustibles fósiles en el desarrollo de las civilizaciones modernas, en los últimos dos siglos, con todos los productos y desechos de todo tipo que producimos para mantener a más de seis mil seiscientos millones de habitantes más miles de millones de animales domesticados y plantas en los campos, las ciudades y grandes urbes, el planeta Tierra está siendo afectado de una manera muy peligrosa.
Posibles soluciones
La situación actual es crítica. Como mencionamos antes, las emanaciones de gases de efecto invernadero son tan enormes que parece que estamos llegando al umbral después del cual no hay retorno y la Tierra continuar en un desbocado calentamiento irreversible. Hace falta un esfuerzo coordinado de la mayor parte de países del mundo para “reemplazar los combustibles fósiles por otras fuentes de energía más seguras.” (Lovelock Pag. 23 - 24)
Una de las soluciones es producir combustibles con fuentes alternas de energía como el hidrógeno y el oxígeno, pero hay que estudiar detenidamente los efectos y circunstancias en que estos procesos se producen ya que hay que invertir ingentes cantidades de energía en separar el hidrógeno del oxígeno como veremos más adelante. Hay muchas otras fuentes de energía alternativas como se detalla a continuación, pero éstas solo pueden suplir una pequeña parte de las necesidades totales, que siempre aumentan a medida que mejora la calidad de vida en todo el planeta.
El renacimiento nuclear
Se ha hablado y escrito mucho sobre los posibles peligros de los residuos radiactivos, Lovelock menciona que esto es “un miedo irreal sin ningún fundamento...Una de las cosas más sorprendentes de los lugares contaminados por nucleídos radiactivos es la riqueza de la vida salvaje.” Esto sucede en los alrededores de Chernobyl y de los lugares en donde se han hecho pruebas atómicas.
La gran ventaja de la energía nuclear sobre los combustibles fósiles es la facilidad para controlar los residuos que se producen. Cada año se producen 27.000 millones de toneladas de CO2 que si pudieran solidificarse formarían una montaña de 1.550 metros de altura y de 20 kilómetros de circunferencia en su base. Si plantas nucleares generaran esa misma energía cada año, se produciría una cantidad de residuos radiactivos que caben en “un cubo de 16 metros por lado.” (Lovelock Pag. 138 - 139)
La mezcla adecuada
Dice Lovelock que no cree que la energía nuclear sea la panacea para todos los males que nos aquejan, pero que es una manera de ganar tiempo hasta que logremos que las energía alternativas puedan ser puestas a punto para que funcionen a nivel planetario. Con estas energías y especialmente con la nuclear, es posible producir grandes cantidades de hidrógeno que puede reemplazar a los combustibles fósiles y de esta manera podemos evitar el colapso social debido al efecto invernadero galopante que tenemos ahora. Claro que podemos también recurrir a otras fuentes alternas de energía como veremos a continuación.

ENERGÍAS ALTERNATIVAS

Energía hidráulica
Desde la antigüedad se sabía que el agua que fluye desde las montañas posee una energía cinética o de movimiento que podía ser utilizada para mover los molinos a las orillas de los ríos. “Hace un siglo se comenzó a usar la energía hidráulica para generar electricidad, al aprovechar la energía potencial del agua que se halla en los lugares altos y transformar la energía cinética de las caídas de agua en energía hidroeléctricas, convirtiéndose en un recurso renovable.”
Debido a los enormes problemas de polución ambiental causados por las centrales térmicas, especialmente aquellas que usan carbón como combustible, se están aprovechando todo tipo de caídas de agua y reservorios para dotarles de turbinas y convertirles en minicentrales hidráulicas. Para esto es indispensable construir embalses y reservorios de agua muy grandes en las partes altas de las cuencas hidrográficas, que son construcciones muy costosas y grandes, por lo que resultan muy caros los proyectos hidroeléctricos y el valor de la energía alto.
Es la energía cinética del viento, que como hemos dicho antes se produce por el calentamiento desigual de ciertas partes de la atmósfera creando movimientos de confección en las masas de aire. “Aproximadamente el dos por ciento de la energía que nos llega del Sol se transforma en energía eólica. En la antigüedad se aprovechó intuitivamente esta energía especialmente en los barcos de vela, en los molinos de viento y en otros mecanismos movidos por el viento.” Actualmente existen enormes instalaciones de turbinas de viento con aspas de más de cien metros en algunos casos, tanto en tierra como en el mar especialmente en Alemania y Dinamarca. (Bradley, Fulmer Pag. 33-35)
Energía geotérmica
Esta palabra proviene de dos raíces, “geo” significa tierra y “termos” significa calor, es decir, la energía que se obtiene del calor del interior de la Tierra. “En nuestro planeta existe una gran cantidad de reservas de energía en su interior y los ejemplos más claros son los volcanes, aguas termales y géiseres. Diversos estudios científicos realizados en distintos puntos de la superficie terrestre han demostrado que en promedio la temperatura del interior del planeta aumenta en 3º C cada 100 metros de profundidad. Este aumento de temperatura con la profundidad se denomina gradiente geotérmico y se cree que varía al alcanzar grandes profundidades, superando en el centro de la Tierra los 5.000º C.” La forma en que se utiliza esta energía es por medio de fuentes y baños termales pero también se perforan pozos para inyectar y luego extraer fluidos calientes. El aprovechamiento de este tipo de energía es muy similar a la explotación hidrocarburífera ya que hay que perforar pozos profundos y requiere de altas inversiones para su exploración y explotación. (Bradley, Fulmer Pag. 35-36)
Energía solar
Es la energía liberada por el Sol y se transmite por el espacio interplanetario mediante radiaciones electromagnéticas. Se ha calculado que el Sol pierde cada segundo cerca de cinco millones de toneladas de masa de hidrógeno que se transforma en energía; esta energía se reparte en todas direcciones, de modo que la cantidad que llega a la Tierra es, muy pequeña. Esta energía es más que suficiente para las necesidades actuales de la humanidad, mas en el futuro, debido al continuo aumento de la demanda de energía, no será suficiente.
La crisis del petróleo de principios de los años 70 del siglo pasado elevó el precio de tal manera que hizo posible que la energía solar pasara a competir con las otras fuentes de energía convencionales. Se hicieron grandes inversiones en centrales experimentales en muchos lugares del mundo, demostrando que ciertamente es viable obtener energía del Sol pero también se demostró la dificultad que plantea competir con los precios de otras fuentes de energía.
En la actualidad los paneles fotovoltaicos en lugares remotos están sustituyendo a los sistemas convencionales. “El sistema de aprovechamiento indirecto de la energía del Sol para producir energía eléctrica se denomina conversión fotovoltaica, para lo cual se usan paneles de células solares fabricadas de silicio, que tienen las propiedades específicas de los semiconductores, al permitir convertir el calor en electricidad.
Por otra parte, existen dispositivos para captar la energía solar térmica directamente, por medio de colectores solares. El colector es una superficie que, expuesta a la radiación solar, permite absorber su calor y transmitirlo a un fluido como el agua para su posterior transformación en otras formas de energía.” (Bradley, Fulmer Pag. 39-40) Ambos sistemas se usan en muchos lugares del mundo, pero donde son más eficientes son en los trópicos, en los cuales las radiaciones tienen mucho mayor intensidad durante todo el año.
La energía del hidrógeno
Es sin duda una de las más interesantes y se están realizando muchas investigaciones para sustituir con hidrógeno los combustibles fósiles usados en todo tipo de medios de transporte como los automotores. El hidrógeno es inagotable, de alta eficiencia en la transformación y se logra reducir la polución atmosférica notablemente, ya que el residuo que sale por los tubos de escape es solamente agua.
La pila de combustible
Es una de las tecnologías más prometedoras para usar el hidrógeno como combustible y generar electricidad ya que puede usarse para cualquier propósito como generador de corriente eléctrica. “A la primera pila le llamó Grove batería gaseosa, ya que es en esencia una batería que es recargada por un combustible químico, el hidrógeno, en vez de una recarga por medio de una corriente eléctrica inversa que es lo usual en las baterías de los vehículos actuales. Las pilas más eficientes son aquellas que funcionan con oxígeno e hidrógeno puros y el único producto de desecho que se produce es agua caliente.” (Bradley, Fulmer Pag. 43-44)


LAS SOLUCIONES

La democratización de la energía
Hasta hace pocos años atrás esta tecnología se usaba solamente en submarinos y naves espaciales como las Apolo que llegaron a la Luna. Las dos aplicaciones más prometedoras de las pilas de combustible son para generar electricidad para abastecer las necesidades de las ciudades y de las industrias y para mover los motores eléctricos de los nuevos vehículos del siglo XXI. La generación de electricidad se puede hacer en unidades centrales de generación o en otras pequeñas en las residencias y casas de las ciudades, al enviar la corriente eléctrica a la redes de distribución. De esta manera lograríamos democratizar la generación de energía por primera vez.
La generación planetaria por medio de los automotores
También se puede usar las pilas de los automotores como plantas de generación conectadas a redes de distribución eléctricas paralelas ya que estos automotores están el 95% del tiempo estacionados en algún garaje. “Se ha estimado que cuando los setecientos millones de vehículos que hay en el planeta puedan generar electricidad con las pilas de hidrógeno y estén conectados a las redes de distribución mundial, entonces se tendría muchas veces más energía disponible que la existente actualmente de todos los sistemas centralizados de generación del planeta.” (Bradley, Fulmer Pag. 43-44)
Las fuentes alternativas
Con las fuentes alternativas de energía pero especialmente con estas pilas en los automotores del futuro se solucionaría en gran parte el problema de la polución urbana causada por los combustibles fósiles como la gasolina o el diesel ya que estas pilas son limpias, no polucionan, son confiables y se les puede hacer del tamaño que sea para ajustarse a las distintas aplicaciones.
Como vimos antes, el único gran problema de estas tecnologías es que no existe hidrógeno y oxígeno puros en la naturaleza. Si bien el oxígeno puede ser sustituido por el aire con una ligera reducción en la eficiencia hay que buscar la forma más adecuada y económica de extraer el hidrógeno de diferentes compuestos como el agua, el metanol, el gas natural o de ciertos hidrocarburos. Aquí es donde la energía nuclear y las fuentes alternativas nos pueden ayudar y de esta manera podremos evitar lo que se nos avecina, el colapso ecológico y la posible desaparición de la especie humana.

Bibliografía

BLAKE WILLIAM The Marriage of Heaven and Hell. Dover Publications, London, 1994

BRADLEY ROBERT L. Jr. FULMER RICHARD W. Energy, The Master Resource. An Introduction to the History, Technology, Economics, and Public Policy of Energy. Kendall / Hunt Publishing Co. Iowa. 2004


LOVELOCK JAMES. La Venganza de la Tierra. La teoría de Gaia y el futuro de la humanidad. Editorial Planeta. Barcelona 2007
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