III. Mitigación

Cuando se trata de detener el cambio climático para prevenir los impactos que causa en los diferentes sistemas del planeta, los seres humanos aplican dos tipos de medidas: la adaptación y la mitigación. La mitigación involucra reducir el flujo de gases de efecto invernadero en la atmósfera, ya sea reduciendo las fuentes de emisión de dichos gases (por ejemplo, el quemado de combustibles fósiles para generar electricidad, calor o emplearse en el transporte) o bien incrementando los lugares en donde se pueden atrapar y guardar (por ejemplo, los océanos, bosques y suelos). La meta de la mitigación es impedir la creciente interferencia humana en los sistemas climáticos y, como menciona el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (ipcc),

[…] estabilizar los niveles de gases invernadero en un lapso suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten naturalmente al cambio climático y se garantice que la producción de alimentos no es amenazada, permitiendo que el desarrollo económico continúe de una manera sustentable.

Por lo tanto, la mitigación lleva a cabo acciones que se implementan para disminuir la emisión de gases, mientras que la adaptación se basa en reducir la vulnerabilidad de los efectos por el cambio climático. La ambiciosa reducción de emisiones modelada para la mayoría de las vías de emisiones no son suficientes para limitar la elevación de la temperatura. Dentro de esas vías, es necesario contemplar formas de remover el dióxido de carbono a escala de miles de millones de toneladas por año en todo el mundo. La intención de la remoción del carbono es almacenar el CO₂ en plantas, suelos, océanos, así como en formaciones y productos no biológicos o en formaciones geológicas (por ejemplo, materiales de construcción), aumentando así la transferencia neta del carbono de la atmósfera que se lleva a cabo de manera natural como parte del ciclo de carbono.

Estrategias para el precio del carbono

Muchas de las tecnologías emergentes requerirán inversiones sustantivas para continuar el desarrollo tecnológico, habilitando infraestructura y mercados, así como inversión en conocimiento científico para entender los beneficios climáticos y los efectos secundarios que puedan provocar. En última instancia, las tecnologías de remoción del carbono dependerán de un soporte público sostenido, incluyendo financiamiento. Darle un precio al carbono es un método para reducir sus emisiones que emplea mecanismos del mercado para transferir el costo de éstas a quien las provoca. El principal objetivo es desalentar el uso del dióxido de carbono emitido por los combustibles fósiles. Un aspecto fundamental del mecanismo está basado en el principio de “el que contamina, paga”. Si se pone un precio al carbono la sociedad puede señalar a los emisores como responsables de los serios daños que provocan los gases de efecto invernadero, con lo cual se crean incentivos para que los contaminadores reduzcan sus emisiones.

Ingeniería fotosintética

Para generar combustibles a partir de productos vegetales o de deshecho es necesario hacer uso de procesos biocatalíticos. El término biocatálisis se refiere al empleo de células o sus enzimas aisladas para promover reacciones que conducen a la obtención de compuestos que satisfacen numerosas necesidades humanas. La catálisis es un proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química utilizando para ello un catalizador, el cual interviene en las reacciones y elige perfectamente las moléculas que van a combinarse. La bioquímica para estos procesos se basa en el uso de microorganismos vivos, ya sean hongos o bacterias que convierten la biomasa en formas más útiles de emplearse. La utilización de células o enzimas ha demostrado su eficacia en la síntesis de fármacos, herbicidas, insecticidas y otros productos químicos, o en la industria textil y de detergentes. Ello se debe a que representan una alternativa más eficiente y a la vez más ecológica a la química sintética tradicional, ya que los procesos que catalizan transcurren a través de reacciones en medios más respetuosos con el ambiente. En el corazón de estos procesos se encuentran microorganismos fotosintéticos que cuando se les alimenta de dióxido de carbono, en lugar de emplear la fotosíntesis para producir nuevas células, producen combustibles (ver la Figura 22). La celulosa es la fuente de carbono renovable más abundante de la Tierra. Se ha estimado que la vida media de la celulosa es de millones de años, indicando que la hidrólisis enzimática es clave en la degradación de este polímero. Los hongos son reconocidos como agentes de descomposición de la materia orgánica en general y de la celulosa en particular. Adicionalmente, las conversiones termoquímicas implican el calentamiento controlado y la descomposición de la masa en subproductos líquidos, gaseosos y sólidos susceptibles de convertirse en un combustible líquido para el transporte, ya que al volverse a combustionar generará otra vez dióxido de carbono, por lo cual debe volverse a recuperar. La fermentación alcohólica tiene como finalidad proporcionar energía a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno, produciendo alcohol y CO₂ como desechos de la fermentación. La humanidad emplea la fermentación alcohólica desde tiempos inmemoriales para la elaboración de cerveza y del vino. Los griegos atribuían el descubrimiento de la fermentación al dios Dionisio. En 1815 el investigador francés Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850) fue el primero en determinar una reacción de fermentación obteniendo etanol a partir de glucosa, a pesar de este logro los fundamentos de la fermentación alcohólica eran completamente desconocidos. Hasta 1896 se había venido aceptando que el proceso de la fermentación requería células vivas e intactas de levadura. El químico alemán Eduard Büchner (1860-1917) comprobó la falsedad de este punto de vista y demostró que la fermentación alcohólica se debe a la acción química causada por una sustancia segregada por la propia levadura; esta sustancia, descubierta por Büchner en 1897, se llamó zimasa, y los derivados químicos de origen y acción fisiológica similar se llaman enzimas. Por este trabajo Büchner recibió en 1907 el Premio Nobel de Química. Las ventajas medioambientales y económicas del etanol renovable reducen la dependencia de los combustibles fósiles.

El aumento de la producción de alcohol en el mundo está aparejado con el desarrollo de nuevas tecnologías que permiten obtenerlo a partir de residuos agrícolas, maderables, desechos sólidos y de todos los materiales que contengan celulosa y hemicelulosas. Aunque los procesos son costosos en la actualidad, los avances en la biotecnología deben llevar a una disminución sustancial del costo de conversión de estos materiales a etanol. La aplicación a gran escala de bioetanol como un combustible de transportación puede contribuir sustancialmente a la reducción de la emisión de CO₂ (ver la Figura 23). Tómese en consideración que la gasolina es un producto que contiene hidrocarburos de cuatro a 12 átomos de carbono. Esto trae como consecuencia que en el mejor de los casos si la combustión es completa, entonces se generan de cuatro a 12 moléculas de CO₂, mientras que con el etanol serían únicamente dos.

Geoingeniería

La manipulación a gran escala del medio terrestre, conocida como geoingeniería, puede ofrecer soluciones para enfriar el planeta y reducir los niveles de dióxido de carbono de la atmósfera. Pero los científicos son conscientes de que estas tecnologías aún se encuentran en sus primeras fases de desarrollo y no han sido probadas a escala global. Según Scott Barret, economista de la Universidad de Columbia, debido a la “insuficiente” acción por parte de los gobiernos para reducir emisiones ha llegado el momento de contemplar alternativas consideradas hasta ahora como ciencia ficción.

Aunque interferir deliberadamente en la naturaleza implica grandes riesgos, algunos investigadores creen que, si las concentraciones de carbono en la atmósfera alcanzan un nivel crítico, la geoingeniería podría ser la única manera de tomar el control del clima. Otros expertos creen que los esfuerzos deberían concentrarse en las formas conocidas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Lo claro es que no se disminuirá la emisión de carbono lo suficientemente rápido para prevenir los cambios climáticos, sin embargo, hay maneras de enfriar el planeta más rápidamente y comprarnos algo de tiempo para dejar de emplear los combustibles fósiles. Tradicionalmente, la geoingeniería ha incorporado dos acciones muy diferentes entre sí: por una parte, extraer el dióxido de carbono de la atmósfera de manera que atrape menos luz solar y, por otra parte, alejar la luz solar del planeta de manera que no toda se absorba. La geoingeniería solar más conocida consiste en dispersar partículas en la estratósfera que formen aerosoles para refractar la luz solar (ver la Figura 24).

Aerosoles

Un aerosol es una suspensión coloidal de partículas presentes en un gas. Una tormenta de polvo o la dispersión de cenizas volcánicas pueden generar estos aerosoles. Los críticos de la geoingeniería han argumentado que una modificación significativa de la insolación solar total conducirá a consecuencias indeseables, por ejemplo, se menciona que el dióxido de carbono atrapa el calor tanto en el ciclo del día y como en el de la noche, mientras que una reducción de la insolación sólo se sucederá en el ciclo diurno.

Lo anterior tiene un gran impacto en la química atmosférica, específicamente sobre la capa de ozono. En los últimos años la capa de ozono, manto superficial que resguarda a nuestro planeta de la radiación generada por los rayos ultravioleta, se ha deteriorado cada vez más, ocasionando severos daños al clima debido a la emisión de gases contaminantes. Aunque la concentración de gases de efecto invernadero sea la principal causa del calentamiento global, éste no es el único factor que interviene en el cambio climático. Hay aerosoles, como el carbón negro y el mineral en polvo con alto contenido en hierro, que se comportan de manera similar a los gases de efecto invernadero, pudiendo contribuir a aumentar la temperatura del planeta. Además, existen aerosoles (como las cenizas derivadas de una erupción volcánica o de un fuego intenso) que reflejan y dispersan hacia el exterior la luz solar, provocando un enfriamiento planetario que tendría diversos efectos negativos para el medio ambiente y para la salud humana. Por otra parte, poco se conoce sobre la toxicidad de algunos aerosoles candidatos que se han propuesto y no existe consenso de cuáles deben ser los niveles aceptables de exposición a ellos. Adicionalmente, el efecto de dicho procedimiento será más pronunciado en el ecuador, lo que conduce a menores gradientes de temperatura respecto a latitud, con consecuencias impredecibles sobre las corrientes marinas y, en general, sobre el clima global.

Métodos para alejar la luz del planeta

Estos métodos proponen estacionar lentes o espejos en el espacio para desviar la radiación solar antes de que llegue a la Tierra. El concepto es bastante simple: crear un escudo de partículas protectoras en la atmósfera que hagan rebotar la radiación solar de nuevo hacia el espacio. Sería como polarizar el vidrio de un carro o untarse bloqueador para ir a la playa. Según el astrónomo Roger Angel, de la Universidad de Arizona, podríamos solucionar parte del problema del calentamiento global colocando millones de espejos en el espacio. Estos espejos se ubicarían entre la Tierra y el Sol, bloqueando de forma parcial su luz. Al quedar nuestro planeta bajo la “protección” de esta especie de eclipse parcial artificial, su temperatura descendería. Por supuesto, ésta es una solución que difícilmente se pueda poner en práctica dentro de un plazo razonable. Además, es prácticamente imposible montar semejante escudo en un plazo menor al que necesitamos para extinguirnos por el calentamiento global. A pesar de ello, la idea es perfectamente viable desde el punto de vista técnico. Sólo nos falta la tecnología suficiente para poder comenzar a enviar espejos al espacio hoy mismo.

Modificaciones del albedo superficial

La Tierra refleja parte de la radiación que recibe del Sol a través de tres actores principales: la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre. La radiación reflejada por la superficie terrestre es el albedo. Así pues, se puede decir que el albedo es la cantidad de radiación solar devuelta a la atmósfera tras chocar con la superficie terrestre. Las modificaciones del albedo tienen como propósito reflejar la luz hacia el espacio, modificando las superficies terrestres como los desiertos, los terrenos agrícolas o el hielo. La palabra albedo se refiere a la reflectividad de una superficie, no tiene unidades y se describe como un porcentaje o como una fracción de un número entre cero y uno. La nieve, por ejemplo, tiene un albedo de alrededor de 80%, lo que significa que la radiación sobre los campos nevados se refleja mayoritariamente hacia la atmósfera. En la Tabla 3 se hace una comparación entre el material de la superficie sobre la que se refleja la luz solar y su respectivo efecto albedo. Pues bien, dependiendo del color que tiene la superficie sobre la que inciden los rayos solares se reflejará o se absorberá mayor cantidad. Para colores oscuros, la tasa de absorción de rayos solares es mayor a menor cantidad de energía reflejada. El negro es el color que más cantidad de calor es capaz de absorber. El albedo de la Tierra es 0.39 y afecta a su temperatura de equilibrio. El efecto invernadero es capaz de bajar el albedo de la Tierra atrapando la radiación infrarroja, originando un calentamiento global. Por el contrario, colores más claros son capaces de reflejar mayor cantidad de radiación solar. En este caso, el blanco es el que tiene una tasa de absorción menor. Ésta es la razón por la que antes en los pueblos sólo se veían casas de color blanco. Es una forma de aislar la casa de las altas temperaturas del verano por una menor absorción de calor. Se han sugerido varias propuestas en las que el desarrollo de cultivos que reflejen más luz (ya sea por modificación genética de cultivos o variedades naturales con alto albedo), podrían enfriar la atmósfera al enviar más radiación solar al espacio. A continuación describimos algunas de las propuestas para modificar el albedo.

Cobertura del desierto

Hace más de una década se propuso diseñar un sistema que permitiera cubrir una porción significativa de los desiertos de la Tierra con polietileno blanco para reflejar la luz solar y disminuir la temperatura superficial. Quienes hoy en día proponen tales proyectos no toman en consideración que los desiertos contienen plantas, animales y humanos, por lo que sería difícil imaginar cómo continuaría la vida de un ecosistema cubierto de plástico. El polvo del desierto, que quedaría cubierto por el plástico, es esencial para el clima global, ya que influencia la radiación solar, la formación de nubes y hasta el enfriamiento del océano.

Cobertura del hielo

De manera similar a cubrir el desierto, se ha propuesto el revestimiento del hielo del Ártico posiblemente con una malla hecha con nanotecnología o bien con capas de vidrio. Con ello se tendría “una banda de reflectancia” que aislaría rápidamente los copos de nieve y glaciares empleando, entre otras cosas, bolsas de basura hechas de plástico. Los posibles efectos negativos que dichas acciones pueden tener sobre el clima, la temperatura del agua y la biodiversidad parece que no han sido considerados.

Pintar montañas, techos y pavimentos

En el año 2010 el Banco Mundial otorgó un premio a un grupo que planteaba pintar de blanco la cima de una montaña situada en el Perú. Tal propuesta tendría efectos negativos sobre los ecosistemas frágiles, la flora y la fauna, por lo que la idea fue descartada. Sin embargo, se ha promovido cubrir los techos de los edificios y el asfalto de las calles con pintura blanca, lo que podría tener un efecto de enfriamiento local.

Eliminación de los bosques boreales

Otra idea adaptada de modelos de ingeniería pregona eliminar del planeta las áreas que quedan de bosques boreales (por ejemplo, en Rusia y Canadá) con el fin de incrementar la reflexión. Los estudios realizados indican que habría efectos negativos a nivel local, ya que se puede destruir la productividad del ecosistema subártico afectando a los pájaros migratorios y a otras especies, así como a plantas y a personas que dependen de ellos.

Tecnologías de emisiones negativas

Antes de adentrarnos en la definición y usos de las emisiones negativas de CO₂ en el ambiente, debemos mencionar brevemente aquellas emisiones definidas como renovables, es decir, fuentes de energía basadas en la utilización de recursos naturales: el sol, el viento, el agua o la biomasa vegetal o animal. Se caracterizan por no utilizar combustibles fósiles, más bien recursos naturales capaces de renovarse ilimitadamente. Las energías renovables podrían proporcionar más de 80% del consumo de la energía del mundo entero en 2050, esto podría significar una reducción de 30% de las emisiones de gases de efecto invernadero, según un informe elaborado por el ipcc. Dicho organismo presentó una evaluación de los aspectos científicos, tecnológicos, ambientales, económicos y sociales de la contribución de seis fuentes de energía renovable a la mitigación del cambio climático. Las fuentes evaluadas fueron la bioenergía, energía solar directa, energía geotérmica, hidroenergía, energía del océano y energía eólica. Éstas se aprovechan en la actualidad para la generación de energía eléctrica, térmica y/o mecánica, sea de modo descentralizado o al interior de grandes redes de energía. Las tecnologías de la bioenergía son muy diversas y su grado de madurez técnica varía considerablemente. Algunas ya comercializadas son las calderas de pequeño o gran tamaño, los sistemas de calefacción central por gránulos o la producción del etanol a partir del azúcar y del almidón. Los proyectos de la bioenergía dependen generalmente del combustible disponible a nivel local y regional, aunque en los últimos tiempos parece haber indicaciones de que la biomasa sólida y los biocombustibles líquidos están cada vez más presentes en el comercio internacional. Las tecnologías de la energía solar directa explotan la energía irradiada por el Sol para producir electricidad mediante procesos fotovoltaicos o mediante la energía por concentración solar, generando energía térmica (con fines de calefacción o refrigeración, y por medios pasivos o activos) para usos de iluminación directa y, posiblemente, para producir combustibles para el transporte o de otra índole. La energía solar es variable y, en cierta medida, impredecible, aunque en determinadas circunstancias el perfil temporal de la producción de la energía solar está bastante correlacionado con la demanda de energía. El almacenamiento de energía térmica ofrece la posibilidad de mejorar el control de la producción en algunas tecnologías, como la energía por concentración o la calefacción solar directa. La energía geotérmica explota la energía térmica accesible del interior de la Tierra. En esta modalidad, el calor es extraído de reservorios geotérmicos mediante pozos, o por otros medios. Los reservorios que se hallan suficientemente calientes y permeables en estado natural se denominan “reservorios hidrotérmicos”, mientras que otros, cuya temperatura es suficientemente elevada, pero que es necesario mejorar mediante estimulación hidráulica, se denominan “sistemas geotérmicos mejorados”. Una vez en la superficie es posible utilizar fluidos a distintas temperaturas para generar electricidad o destinarlos directamente a aplicaciones alimentadas de energía térmica, en particular la calefacción de áreas residenciales. La energía hidroeléctrica explota la energía del agua en su caída, principalmente para generar electricidad. Los proyectos de energía hidroeléctrica pueden consistir en presas con embalses, proyectos a lo largo de un río o en mitad de la corriente y pueden abarcar todo tipo de escalas. Esta diversidad confiere a la energía hidroeléctrica capacidad para responder a necesidades urbanas centralizadas y en gran escala, pero también a las necesidades rurales descentralizadas. Las tecnologías de la energía hidroeléctrica se encuentran en fase avanzada. La energía oceánica se obtiene a partir de la energía potencial, cinética, térmica o química del agua de mar, que puede ser transformada para suministrar electricidad, energía térmica o agua potable. Es posible utilizar tecnologías muy diversas: muros de contención de la amplitud de la marea, turbinas submarinas para las corrientes de marea y oceánicas, intercambiadores de calor para la conversión de energía térmica oceánica, y una gran diversidad de dispositivos que permiten controlar la energía del oleaje y los gradientes de salinidad. Si se exceptúan los muros de contención de la marea, las tecnologías oceánicas se encuentran en fase de demostración o de proyecto piloto, y muchas de ellas deben pasar todavía por una fase de investigación y desarrollo. En cierto sentido llegamos muy tarde. Aunque consiguiéramos detener súbitamente las emisiones excesivas de dióxido de carbono, no podríamos mitigar los efectos de los gases de efecto invernadero. El calentamiento global es un hecho, así que sólo nos queda adaptarnos o buscar soluciones más... creativas. En una nueva economía del carbono que crezca y sea próspera, es necesario generar la tecnología que capture y confine más carbono del que emite. Con el fin de poder estabilizar el calentamiento global a un cierto nivel, las emisiones del CO₂ deben ser eliminadas, pues reducirlas exclusivamente no es suficiente para mitigar el cambio climático. La excedencia en el incremento en la temperatura representa un nivel superior a un valor especificado de calentamiento motivado por aumento de los gases invernadero. Cuanto mayor es el valor de aumento, alcanzar los valores de 2100, removiendo el dióxido de carbono, será cada vez más difícil. Lo anterior conduce a implementar rápidamente sistemas de remoción del CO₂, tecnologías de cero emisiones de contaminantes en las que el gas es atrapado en la atmósfera y es almacenado en sitios terrestres, en nuevos productos o bien en los océanos. Los escenarios revisados por los científicos muestran que en ausencia de medidas adicionales para reducir los gases de efecto invernadero el planeta se dirige a una trayectoria en la cual la temperatura promedio global sería de 3.7 a 4.8 °C mayor a la que existía en la época preindustrial. Las consecuencias de tales temperaturas serían catastróficas (ver la Figura 25). Es obvio que mientras más dure la excedencia y persista por largo tiempo, más difícil será retornar a los niveles deseados, por lo que hay que incrementar rápidamente las tecnologías de emisiones negativas La solución es eliminar de la atmósfera suficientes gases de efecto invernadero para balancear aquellos imposibles de eliminar, con lo cual se consiga alcanzar un valor neto de cero. Si las emisiones negativas balancean a las positivas por un cierto periodo, el calentamiento global debería estabilizarse. Hoy en día el único gas donde es posible aplicar el concepto de emisiones negativas en una escala aceptable es el dióxido de carbono. El término de emisiones negativas está presente tanto en la discusión de las tecnologías para remover el dióxido de carbono como en las trayectorias que dichas emisiones tendrán en el largo plazo. Vale la pena hacer notar que para determinar si se ha realizado con éxito una reducción negativa de emisiones es necesario conocer la fuente de captura, el método empleado y la conversión y disposición de dióxido de carbono. Por ejemplo, si el gas capturado se emplea para fabricar combustibles sintéticos, el proceso, a fin de cuentas, volverá a generar CO₂ que irá a la atmósfera cuando se combustione. Por el contrario, si el CO₂ se confina en una formación geológica o se aísla en productos de larga vida, entonces se está hablando de tecnologías de emisiones negativas. Eliminar el CO₂ atmosférico no es una idea nueva, pues siempre se ha considerado que la mitigación incluye tanto la reducción de emisiones como la eliminación. Lo que es nuevo es la escala, la naturaleza y la urgencia que se está considerando, y lo que esto significa para su gobernanza efectiva.

Las grandes fuentes puntuales de CO₂ comprenden las instalaciones de combustibles fósiles o de energía de la biomasa de grandes dimensiones, principales industrias emisoras de CO₂, la producción de gas natural, las plantas de combustible sintético y las plantas de producción de hidrógeno alimentadas por combustibles fósiles. Existen diferencias importantes entre la reducción de CO₂ y la no emisión, puesto que algunos grupos temen que centrar la atención en la eliminación a gran escala crea un riesgo moral que podría disminuir la reducción de emisiones, pero la reducción y la remoción de CO₂ no son sustitutos ni complementos. La implementación de estos procesos a gran escala podría requerir grandes cantidades de tierra, energía o agua y competir con la producción de alimentos u otras actividades. Algunas tecnologías podrían tener efectos secundarios negativos para la biodiversidad, el aire, el agua subterránea y la calidad del suelo. Los efectos de diferentes tipos de métodos podrían afectar a las comunidades de manera desigual y crear desafíos en torno a la responsabilidad y la compensación. Los métodos son diversos e incluyen el uso de “sumideros” biológicos y procesos químicos; también varían considerablemente en su potencial, preparación, permanencia, costo y riesgos de efectos secundarios negativos. Salvo por algunas de las medidas basadas en la naturaleza, ninguna está actualmente lista para desplegarse a la velocidad o escala que se necesitará para prevenir un rebasamiento de los objetivos de temperatura del Acuerdo de París. Los posibles métodos técnicos de almacenamiento son los siguientes: el geológico (en formaciones geológicas, como los yacimientos de petróleo y gas, las capas de carbón inexplotables y las formaciones salinas profundas), almacenamiento oceánico (liberación directa en la columna de agua oceánica o en el fondo oceánico), la captura directa del aire, la fijación industrial de CO₂ en carbonatos inorgánicos, etc.). La capacidad de tomar acciones colectivas podría ayudar a abordar estos problemas y fortalecer la rendición de cuentas. Si la sociedad implementara estos procesos a la velocidad y los niveles implícitos en las alternativas evaluadas, los gobiernos tendrían que crear con urgencia incentivos de políticas que puedan estimular importantes inversiones en investigación y permitir el despliegue, al tiempo que garantizan que cualquier investigación, prueba o uso potencial sea seguro y efectivamente gobernado. La colaboración internacional es necesaria para abordar, entre otras cosas, los impactos ambientales, sociales y económicos transfronterizos, así como las cuestiones relacionadas con la responsabilidad, el monitoreo, la contabilidad y las finanzas. Las tecnologías suelen verse como simples mecanismos para remover el dióxido de la atmósfera, des­afortunadamente también son responsables de emitir cierta cantidad de CO₂. Por ejemplo, las plantas que se construirán para la captura directa en el aire serán fabricadas de plásticos, acero y cemento cuya producción emite dióxido y puede consumir energía que no proviene de fuentes de carbono de cero emisiones. Por tanto, se considera que la forma correcta de considerar los impactos climáticos es describirlos en términos de remoción “neta”, o sea la cantidad de CO₂ removida menos cualquier cantidad que corresponda a las emisiones resultantes provocadas como consecuencia de la eliminación. Lo anterior lleva a examinar el proceso de eliminación desde el punto de vista del ciclo de vida, el cual toma en cuenta el desempeño considerando todos los elementos, desde la extracción de las principales materias primas hasta la disposición final de los productos manufacturados, una vez que cumplieron la función para la cual se fabricaron.

Confinamiento en los océanos

Se ha calculado que el océano contiene 40 000 millones de toneladas de carbono, mientras que la atmósfera 750 000 millones y las tierras 2 200. Esto significa que si todo el CO₂ de la atmósfera se almacenase en las capas más profundas del océano la concentración del gas en los mares aumentaría en 2% como mínimo. El almacenamiento oceánico podría llevarse a cabo de dos formas: mediante la inyección y disolución de CO₂ en la columna de agua (por lo general, a más de 1 000 metros de profundidad) por medio de un gasoducto fijo o un buque en desplazamiento o mediante el depósito de CO₂ por medio de un gasoducto fijo o una plataforma marítima en el fondo oceánico a más de 3 000 m de profundidad, donde el CO₂ tiene mayor densidad que el agua y se espera que forme un “lago” que retrasaría la disolución de CO₂ en el entorno (ver la Figura 26). El almacenamiento oceánico y su impacto ecológico aún están en fase de investigación. No se sabe si el CO₂ almacenado a 3 000 metros de profundidad volvería a la superficie al cabo de 200 años, tampoco cómo va a reaccionar el ecosistema ante esta lenta invasión natural de CO₂. Esta incertidumbre ha inducido a algunos científicos a sugerir que quizá fuese menos perjudicial extraer el CO₂ de la atmósfera e inyectarlo directamente en las capas profundas del océano, donde sólo vive una cantidad exigua de organismos marinos. El problema estriba en que a estos organismos de las profundidades oceánicas les afectaría gravemente la rápida modificación de su entorno, habida cuenta de que su lento metabolismo no les permitiría adaptarse con facilidad al cambio producido. Ciertas deficiencias importantes de conocimientos que deberían ser subsanadas antes de evaluar los riesgos y el potencial del almacenamiento oceánico conciernen al impacto ecológico del CO₂ en los grandes fondos marinos. Deben realizarse estudios sobre la reacción de los sistemas biológicos en el fondo del mar frente a la adición de CO₂, en particular estudios de más duración y magnitud que los que se han llevado a cabo hasta la fecha.

Bioenergía por captura de carbono y confinamiento (bccc)

La bccc es una tecnología de emisión negativa neta que emplea primordialmente la poscombustión (ver la Figura 27). Algunos tipos de bccc pueden ser negativos para la seguridad alimentaria y los ecosistemas naturales. Algunas formas de bccc pueden reducir las emisiones de carbono, pero no su remoción. Otras tecnologías pueden no proveer beneficio alguno, dado el uso directo de la tierra o el cambio en su forma natural. Poner en marcha formas de bccc en gran escala requerirán desarrollar cadenas para suplir los insumos derivados de otras fuentes dedicadas a proveer la energía a los cultivos, como pueden ser subproductos de los bosques, residuos agrícolas, deshechos municipales. Los desarrollos están limitados por los altos costos y los requerimientos intensivos de fuentes de energía de bajo contenido de carbono, pero dichos costos parecen ser mucho menores que lo estimado con anterioridad y el desarrollo tecnológico continuo puede hacerlo disminuir aún más. Esta tecnología tiene el potencial de capturar entre 0.5 y 5 Gt CO₂. La captura y confinamiento del carbono (ccc) inyecta el dióxido en las profundidades del planeta, en donde se confina. En teoría, la quema de una biomasa como la madera se considera como carbono neutral debido a que solamente emite el dióxido de carbono que ya había previamente capturado durante su crecimiento. Si la ccc se emplea para confinar esas emisiones bajo tierra, entonces se puede argumentar que el total del proceso es negativo en carbono. El problema es que algunos científicos no están muy seguros de que la biomasa pueda considerarse neutra, pues el dióxido emitido al quemarse los árboles no es recapturado tan rápidamente por nuevos árboles, y el calentamiento global continuará su trayectoria ascendente. El almacenamiento puede tener lugar en formaciones geológicas (yacimientos agotados de gas y petróleo, acuíferos salinos profundos y minas no explotables de carbón). A pesar de la incertidumbre en las predicciones, parece claro que existe suficiente capacidad para almacenar las emisiones de CO₂ generadas por el hombre durante decenas y posiblemente centenares de años. Los yacimientos de gas y petróleo son considerados como una opción muy segura y factible, ya que, por una parte, han mantenido petróleo, gas y a menudo CO₂ durante millones de años. La inyección de CO₂ en ellos facilita la recuperación del residual de petróleo/gas que queda, dando unos beneficios que costean fácilmente los gastos del almacenamiento de CO₂. Como en cualquier otra tecnología existen riesgos asociados a la captura y confinamiento de CO₂. Lo realmente importante es: (a) si los riesgos son aceptables y (b) si son comparables con otras alternativas para mitigar las emisiones de CO₂. Los riesgos más importantes residen en el transporte y el almacenamiento de CO₂. Todos los posibles puntos de almacenamiento deben estar lejos de zonas con riesgos sísmicos para asegurar la estabilidad de las formaciones rocosas. El principal riesgo asociado con el almacenamiento reside en el punto de inyección, debido a algún posible escape. La probabilidad de fuga en el almacenamiento subterráneo es realmente baja, y comparable al de un escape de gas natural de alguno de sus yacimientos, lo cual es poco usual. Otra alternativa de la bccc implica la producción de grandes cantidades de biomasa que luego se procesan para la obtención de biocombustibles líquidos (como el etanol) o mediante su combustión para la producción de electricidad y calor, a la vez que capturan las emisiones resultantes de CO₂ y las almacenan bajo tierra.

Captura directa del aire (cda)

Capturar CO₂ a partir de la atmósfera es costoso e ineficiente, pero posible. Lo único que hace falta es pasar el aire atmosférico por una planta de procesado especial que, mediante unos circuitos de recirculación y unos filtros especiales, capturan el dióxido de carbono y lo convierten en otra sustancia. La eliminación del CO₂ presente en una mezcla gaseosa con otras especies químicas no es un nuevo reto para los ingenieros químicos, pues sistemas similares se han instalado en los submarinos y naves espaciales, ya que es imposible respirar en ambientes cerrados. Los sistemas de captura de gran escala, necesarios para combatir el cambio climático, apenas empiezan a emerger hoy en día. El término captura directa del aire (cda) se refiere a un grupo de tecnologías que emplean químicos para capturar y concentrar el dióxido de carbono del aire. La investigación en materiales sorbentes incluye resinas, polímeros, así como materiales organometálicos. Los sistemas de captura directa pueden visualizarse semejantes a una planta vegetal, ya que de la misma manera en que los árboles emplean la fotosíntesis para extraer el CO₂ del aire, los sistemas de cda emplean químicos capaces de unirse exclusivamente con el dióxido y no con ningún otro componente químico del aire. Una vez que el sorbente se satura con el dióxido es necesario añadir energía al sistema (en forma de calor, humedad, presión, etc.) para liberar el CO₂ puro y regenerar el sorbente para repetir el proceso (ver la Figura 28). La regeneración del sorbente comúnmente se realiza ya sea incrementando la temperatura y/o disminuyendo la presión en el sistema. Cuando la corriente de dióxido capturada se confina geológicamente o se utiliza comercialmente para hacer productos no degradables o combustibles, la cda puede generar una emisión negativa neta. Los sistemas de cda se pueden escalar fácilmente y la remoción del CO₂ puede llegar a ser permanente si se confina geológicamente o se transforma en un mineral, con lo que se elimina el paso de transportarlo, como sucede con otras tecnologías de remoción. La cda produce de una a dos toneladas de agua por tonelada de dióxido removido como subproducto de la operación, lo cual es benéfico en regiones donde hay escasez de agua. La energía requerida en los sistemas de cda depende de qué tan eficiente es el proceso de captura del dióxido y qué concentración final es requerida. Hoy en día las tecnologías de captura directa son muy caras, pues el alto costo refleja el hecho de que el dióxido es mucho más diluido en la atmósfera que, por ejemplo, en las corrientes de gas natural. La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera es aproximadamente de 0.04% comparada con 5% en el caso del gas natural. Como resultado de ello, la energía mínima teórica necesaria para separar el CO₂ de otros gases es aproximadamente tres veces mayor si se compara con los sistemas que queman carbón. Si se toma en cuenta que una planta generadora de energía de 1 000 mega watts que emplea carbón emite cerca de seis millones de toneladas de dióxido al año, un sistema de cda, para removerlo como la planta lo genera, necesitaría estructuras de 10 metros de alto dispuestas en una extensión de unos 30 kilómetros. El veredicto acerca del futuro del papel de cda se ve comprometido por la escasez de resultados experimentales de estos sistemas.

Carbonatación mineral

La carbonatación mineral consiste en la fijación de CO₂ mediante el uso de óxidos, como el de magnesio (MgO) y el de calcio (CaO), presentes en las rocas de silicatos de formación natural. Las reacciones químicas entre estos materiales y el CO₂ producen compuestos como el carbonato de magnesio (MgCO3) y el carbonato cálcico (CaCO3, comúnmente conocido como piedra caliza). La cantidad de óxidos metálicos presentes en las rocas de silicatos que pueden encontrarse en la corteza terrestre excede las cantidades necesarias para fijar todo el CO₂ que produciría la combustión de todas las reservas de combustibles fósiles existentes. Estos óxidos también aparecen en pequeñas proporciones en algunos desechos industriales, como la escoria y las cenizas del acero inoxidable (ver la Figura 29).

La carbonatación mineral produce sílice y carbonatos que se mantienen estables durante largos periodos y que, por tanto, pueden eliminarse en zonas como las minas de silicato o pueden reutilizarse con fines de construcción, si bien es probable que esa reutilización sea mínima en relación con las cantidades producidas. Tras la carbonatación el CO₂ no sería liberado en la atmósfera. Es difícil estimar el potencial de almacenamiento en esta fase inicial de desarrollo. En todo caso, estaría limitado por la fracción de reservas de silicatos cuya explotación sea posible desde el punto de vista técnico, por cuestiones ambientales como el volumen de la eliminación de productos y por obstáculos jurídicos y sociales relacionados con el lugar de almacenamiento. El proceso de carbonatación mineral que se produce de forma natural se conoce como “meteorización”. En la naturaleza el proceso es muy lento, por lo que debe ser acelerado de forma considerable a fin de convertirlo en un método de almacenamiento viable. El impacto ambiental de la carbonatación mineral a gran escala sería consecuencia de la explotación y eliminación necesarias de los productos resultantes que no tuvieran ninguna aplicación práctica. La fijación industrial de una tonelada de CO₂ requiere entre 1.6 y 3.7 toneladas de rocas de silicatos. Los impactos de la carbonatación mineral son similares a los causados por las minas a cielo abierto a gran escala. Estos comprenden el desmonte, una menor calidad del aire local y los efectos sobre el agua y la vegetación como resultado de la perforación, las excavaciones y la clasificación y lixiviación de metales de los desechos mineros, los cuales también pueden dar lugar indirectamente a la degradación del hábitat. La mayor parte de los productos de la carbonatación mineral deben ser eliminados, lo cual requiere vertederos controlados.

Algas

Las algas pertenecen al reino Protista, es decir, aquel que agrupa a los organismos que no pueden ser considerados animales, plantas, hongos o bacterias. Y es que, aunque son popularmente conocidas como las “plantas del mar”, no se puede identificar a las algas con los vegetales, ya que no presentan todas sus características y funciones. Poseen una estructura simple llamada talo en lugar de raíz, tallo y hojas o tejido vascular, pues al vivir dentro del agua no necesitan de esos órganos para absorberla. Son organismos formados por células eucariotas (con núcleo) y se dividen en unicelulares —suelen formar parte del fitoplancton— y pluricelulares, aunque no se agrupan formando tejidos, además todas las células realizan todas las funciones. Otra característica fundamental de las algas es que son autótrofas: generan materia orgánica a partir de materia inorgánica utilizando la energía de la luz (fotosíntesis). Su reproducción puede ser asexual, por esporas, o sexual, a través de gametos. Crecen en el fondo del mar o pegadas a las rocas y las hay en mares, ríos y lagos. Su morfología es muy variada (filamentosas, laminariales, calcáreas, etc.), pudiendo ser microscópicas o alcanzar más de 50 m de longitud. Existen más de 30 000 especies conocidas de algas. El cultivo de algas parece la solución perfecta a muchos problemas. Si las algas necesitan del CO₂ para vivir, ¿por qué no usarlas para capturar las emisiones de CO₂? Hoy se sabe que hay más de 60 000 variedades diferentes de algas que pueden ser producidas para tales fines. Dado que el crecimiento de las algas es más rápido en términos relativos en comparación a la de muchas especies de árboles, se calcula que sobre una superficie de 10 000 m2 puede generarse una planta de cultivo con capacidad de producir un millón de litros de líquido verde que, de momento, equivale como mínimo a 40 toneladas de biomasa anuales. Para darse una idea, en esta superficie pueden absorberse unas 200 toneladas anuales de CO₂ para lo que, en la naturaleza, se necesitaría una treintena de hectáreas (300 000 m2) pobladas con unos 26 000 árboles para fijar la misma cantidad. La gama de subproductos que pueden obtenerse del cultivo de algas es de lo más amplia. Por un lado, las algas prometen en un futuro no muy lejano la elaboración de alimentos de alto valor nutricional. Asimismo, pueden ser utilizadas para la elaboración de alimento para el ganado. La industria farmacéutica, por su parte, puede beneficiarse a partir de la extracción de diversos productos orgánicos sintetizados por las algas o bien de sus exudados, que se emplean como aditivos en medicamentos. Los reactores que contienen microalgas pueden emplearse para capturar simultáneamente el dióxido y limpiar el agua de sus impurezas.

Usos industriales del CO₂

Los usos industriales del CO₂ comprenden los procesos químicos y biológicos en los que el CO₂ actúa como reactivo, por ejemplo, los que se utilizan para la producción de urea y metanol, así como diversas aplicaciones tecnológicas qu>e usan directamente el CO₂, como en el sector hortícola, el envasado de alimentos, la soldadura, las bebidas y los extintores de incendios. El CO₂ está clasificado como un refrigerante natural que ofrece un excelente rendimiento para los sistemas de refrigeración. Pero ¿por qué se considera una buena opción? La historia documenta que, aun cuando el CO₂ es conocido desde el primer siglo de la humanidad, su uso como refrigerante comenzó hasta el siglo xviii, cuando dio inicio la refrigeración mecánica. En 1744 Joseph Priestley disolvió por primera vez esta sustancia en agua. El resultado de este experimento fue una disminución de la temperatura del líquido, por lo que infirió que el fluido poseía propiedades termodinámicas convenientes para ser utilizado en la refrigeración. La mayor parte (dos terceras partes del total) se utiliza para producir urea, que se emplea en la fabricación de fertilizantes y otros productos. Cierta cantidad de CO₂ es extraída de pozos naturales y otra proporción se origina en las fuentes industriales —como las plantas de producción de amoniaco e hidrógeno— que captan CO₂ como parte del proceso de producción. En principio, los usos industriales del CO₂ pueden contribuir a mantenerlo fuera de la atmósfera mediante su almacenamiento en el “depósito químico de carbono” (a saber, las reservas de productos manufacturados carbonatados). No obstante, en tanto que es una medida de mitigación del cambio climático, esta opción únicamente tiene valor si la cantidad y la duración del CO₂ almacenado son significativas y si se registra una reducción neta real de las emisiones de CO₂. La duración típica de la mayor parte del CO₂ utilizado actualmente para los procesos industriales corresponde a periodos de almacenamiento de tan sólo días a meses. Posteriormente, el carbono almacenado es degradado a CO₂ para ser emitido de nuevo a la atmósfera. Esas escalas cronológicas tan breves no aportan una contribución válida a la mitigación del cambio climático.

Conversión del CO₂ por electrólisis

En una celda de electrólisis se disocia H₂O o CO₂ usando electricidad que proviene de fuentes renovables. Atractiva en su simplicidad, en la electrólisis se realiza la disociación en un solo paso sin necesidad de partes móviles, y los productos se liberan por separado en los compartimientos del ánodo y el cátodo de la celda. En un electrolizador el CO₂ se reduce en el cátodo, mientras que la reducción del oxígeno tiene lugar en el ánodo. Las pilas de combustible de baja temperatura y las celdas de electrólisis de CO₂ están a menudo limitadas por el rendimiento, por lo tanto, se está tratando de mejorar mediante el desarrollo de catalizadores más activos. La fijación química del CO₂ es una técnica atractiva para el uso de fuentes de carbono, así como la reducción de éste en la atmósfera. Sin embargo, el CO₂ es la estructura más estable dentro de las sustancias base carbono, pero puede ser reducido por electrólisis para generar productos de uso industrial, todo ello bajo condiciones no muy severas. La transformación oscila entre 30 y 40% del CO₂ original, razón por la cual tan baja eficiencia puede disuadir sus aplicaciones industriales en el futuro, pero es hoy en día un tópico de investigación en química. La reducción electroquímica del CO₂ genera CO, el cual se puede combinar con el hidrógeno para producir combustibles líquidos, como el metanol. El proceso fue desarrollado por primera vez por los alemanes Franz Fischer (1877-1947) y Hans Tropsch (1899-1935) en 1925.

Bienes básicos

Se les llama de esta manera a los productos que se destinan para uso comercial y que tienen como característica más relevante no contar con ningún valor agregado, porque se encuentran sin procesar o no poseen ninguna característica diferenciadora con respecto a los demás productos que se encuentran en el mercado. Muchos bienes básicos contienen carbono y en su ciclo de vida generan CO₂. La conversión del CO₂ otra vez en químicos o combustibles hidrocarbonados crea una economía circular que puede aproximarse a la neutralidad de carbono y de manera importante proveen una forma de evadir las emisiones. En general, el consumo de energía primaria para las tecnologías de conversión debe ser renovable para que el ciclo de emisión resulte favorable, preferentemente energía solar y geotérmica. Éste es un requisito importante, ya que generalmente tienen la eficiencia térmica relativamente baja (sólo una pequeña fracción de la energía de entrada se convierte en producto útil).

Materiales duraderos a base de carbono

En el caso de la producción de cemento el curado es el proceso de controlar y mantener un contenido de humedad satisfactorio y una temperatura favorable durante la hidratación de los materiales cementantes para el desarrollo de las propiedades para las cuales fue diseñada la mezcla. El dióxido de carbono puede ser parcialmente reciclado durante las primeras etapas del curado y confinado al formar un producto estable, el carbonato de calcio. El proceso no requiere un aporte significante de energía y produce potencialmente calor residual que puede ser aprovechado. En la industria de plásticos y hules el carbonato es apreciado por su elevado rango de blancura, elevada pureza, baja abrasividad. La inclusión de este compuesto en esta industria obedece, entre otras características, a su poca absorción de plastificante y óptima capacidad para dispersarse. En la industria del caucho el carbonato de calcio se usa para conservar la maleabilidad y dotar de resistencia al caucho. Otro de los usos del carbonato de calcio se encuentra en la industria de productos de limpieza. En este caso se utiliza para mejorar los jabones y detergentes en distintas fases de su proceso de fabricación sin cambiar sus cualidades. Los materiales duraderos a base de carbono van de la mano con las mejoras tecnológicas, en las que fibras de carbono y los bioplásticos serán la base de la siguiente generación de productos industriales. Los bioplásticos son hechos con recursos renovables como almidón, aceites comestibles, celulosa o, incluso, los residuos agrícolas. Una característica de los bioplásticos es que pueden ser biodegradables o compostables. Esto quiere decir que los biodegradables se pueden hacer o no con recursos renovables. Los plásticos son compostables únicamente cuando son completamente asimilados por los microorganismos como una fuente de energía y convertidos en CO₂, agua y biomasa. La tecnología oxo-biodegradable se basa en la introducción de un agente degradante en el proceso de fabricación del plástico convencional. En efecto, los aditivos oxo-degradables bajo la influencia del calor y/o la luz conducen a una descomposición mecánica de los plásticos. La tecnología permite que el plástico tenga una vida útil controlada (entre 6 meses y 5 años), es decir, que con el tiempo se degrade y vuelva a la naturaleza sin contaminar el medio ambiente, caso contrario es el plástico tradicional, que se puede demorar hasta 500 años en degradarse en nuestro planeta. Por otra parte, se han desarrollado compuestos a base de carbono que son una nueva clase de materiales de ingeniería. La fibra de carbono (fibrocarbono) es un material formado por fibras de 5-10 micras de diámetro, compuesta principalmente de átomos de carbono. Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica, las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, deportes de motor junto con muchos otros deportes, aunque son relativamente caras en comparación con las fibras de vidrio o de plástico, lo que limita en gran medida su uso. Las fibras de carbono se pueden combinar con una resina para formar material reforzado (a menudo denominado también como fibrocarbono), el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido, aunque el material es un tanto frágil. Las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito para formar compuestos carbono-carbono, los cuales tienen una tolerancia térmica muy alta.

Investigación de futuras tecnologías de mitigación

La estabilización global de la concentración global de los gases invernadero que impidan un riesgo significativo en el clima requerirá una “descarbonización” masiva de las principales economías del mundo en las siguientes décadas. Para llegar a esa escala de reducción de emisiones se requerirá una política que soporte una amplia gama de tecnologías y cambios de comportamiento. En la Tabla 4 anotamos algunas tecnologías disponibles hoy en día y otras que aparecerán más allá del 2030 enfocadas al sector energético. Debe ser uno cuidadoso considerando que este tipo de estudios son informativos, enfocados a la capacidad de una cierta tecnología, pero no informan sobre el costo-beneficio de las opciones de reducción, las posibilidades de innovación en el tiempo y las políticas que deben seguir los países para alcanzar dichos logros. Para saber cuáles son los últimos avances tecnológicos que podrían ser fundamentales en la defensa del medio ambiente. Sólo habrá una manera de conseguirlo: acceso a nuevas tecnologías y soluciones innovadoras que permitan un crecimiento sostenible de la economía de nuestro planeta. Algunas tecnologías ya están dando resultados, otras, más controvertidas, aún están siendo investigadas y desarrolladas.

Una estrategia de crecimiento sostenible

El desafío energético para América Latina y el Caribe es triple: proveer a todos los ciudadanos de electricidad, con costes asequibles que impulsen el desarrollo y que sean generadas por fuentes sostenibles con el medio ambiente. Si bien en la región 60% de la electricidad es generada por energías renovables (la más alta a nivel mundial), aún existen 87 millones de personas que cocinan con combustibles altamente contaminantes como la madera y el carbón. En el año 2012 se registraron más de 6.5 millones de muertes relacionadas con la contaminación del aire que respiramos, y casi 95% de esas muertes suceden en países de ingresos medios y bajos. Para poder combatir el cambio climático debemos entonces enfocarnos en soluciones que ayuden a descarbonizar la producción de energía, así como también generar un consumo más eficiente. No debemos esperar sentados que ocurra un milagro energético, de igual forma centrarnos en generar innovaciones que sean capaces de resolver los desafíos más urgentes. El desarrollo económico y el bienestar de América Latina y el Caribe están directamente relacionados con el impacto de este fenómeno y los acuerdos de París dieron cuenta de ello. La inversión en investigación y desarrollo (i&d) más que nunca debe fortalecerse, como también los acuerdos de cooperación que permitan una fluida transferencia de tecnología de países más desarrollados a los que tienen menos ventajas. ¿Será la tecnología capaz de disminuir la concentración de CO₂ de las emisiones? Desde mejoras incrementales en tecnologías ya existentes a propuestas radicalmente rompedoras, revisemos algunas de las propuestas que están sobre la mesa.

Tecnologías para mejorar la producción de energías limpias

Países, empresas, universidades e investigadores de todo el mundo se encuentran en una carrera contra reloj para idear las tecnologías más innovadoras, viables y eficientes que consigan hacer posible una generación de energía con cero emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Veamos algunas tecnologías que están enfocadas en resolver estos problemas.

Energía solar y eólica súper inteligente

La energía solar y la energía eólica se han convertido en fuentes clave de generación de energía limpia y los desafíos a los que se enfrentan ambas son similares. En primer lugar, la intermitencia, debido a que el viento no siempre sopla y el Sol no siempre brilla, no es posible abastecer de electricidad al sistema de manera constante. En segundo lugar, la escalabilidad, debido a que requiere capital intensivo y alto desembolso de dinero para desarrollar la infraestructura acorde. Y, en tercer lugar, el problema del almacenaje. El desarrollo de tecnologías complementarias como las baterías de nueva generación podría ser parte de la solución. Para mitigar el problema de la intermitencia se han desarrollado softwares que utilizan inteligencia artificial para procesar los datos que reciben de satélites, estaciones meteorológicas y otros parques eólicos del país. De esta manera, consiguen previsiones de altísima precisión de cómo se comportará el viento y el Sol, logrando así que el uso de esta energía renovable sea más eficiente, a un menor coste y se utilice en mayor proporción. Hasta ahora este problema era resuelto utilizando otras fuentes de energía fósiles que, además de ser caras, contaminan. Estos softwares permiten a las empresas prever mejor los picos de utilización y los periodos de intermitencia para hacer un uso más eficiente de la electricidad y con la ayuda de baterías (que como veremos ya están desembarcando en el mercado) cubrir la demanda casi sin interrupciones.

Cometas de energía

Las turbinas de los molinos pueden ser más grandes o las torres más altas, pero el problema de la intermitencia y el coste no se resuelve. Así piensan los investigadores para crear una novedosa tecnología que pretende captar viento a una altura donde sopla con más fuerza y es constante durante todo el año, es una especie de turbina voladora semejante a una cometa capaz de captar el viento a una gran altura. La cometa tiene unos rotores o pequeñas hélices semejantes a un helicóptero que no sólo le ayudan a despegar del suelo, debido a la rotación impulsada por las corrientes de aire estos rotores producen la energía eléctrica que se transmitirá a través de un cable que sujeta a la cometa y la mantiene en órbita. Este cable está conectado a una pequeña torre que controlada por un software guía los movimientos de la cometa y transmite energía e información. Esta combinación podría ser una gran solución para muchos países que cuentan con el recurso (el viento), pero que carecen de la inversión necesaria para poner en funcionamiento un parque eólico. Además, mejoraría la distribución de la generación de energía, otro problema al que se enfrenta hoy la producción de energía eólica.

Odisea “solar” en el espacio

El planeta se queda pequeño y no todas las soluciones pueden desarrollarse en él. Se propone que la producción de energía solar en el espacio podría resolver todas las emisiones de gases contaminantes y ser una solución definitiva al cambio climático. Y hace hincapié no sólo en ayudar, sino igualmente en resolver el problema. A través de la localización de paneles fotovoltaicos en satélites ubicados en órbitas terrestres geoestacionarias, se capturaría la energía del Sol y se transmitiría a la Tierra de forma inalámbrica. Así, esta tecnología superaría la intermitencia, que es el principal problema de la energía solar debido a la formación de nubes en la atmósfera o a los periodos nocturnos. Los defensores de esta tecnología argumentan que la energía solar en el espacio es literalmente billones de veces más potente que la que usamos hoy desde la Tierra, y sin duda la más grande fuente de energía disponible. Existen varios problemas que retrasan o impiden su implementación, principalmente asociados a su elevadísimo costo, la dificultad para fabricar paneles fotovoltaicos que puedan soportar la intensidad de la radiación solar espacial o la transmisión inalámbrica de energía a la Tierra de forma eficiente.

Baterías como complemento perfecto

No es una tecnología para generar energía libre de carbono, pero sí un gran aliado a la hora de luchar contra el cambio climático. Su incorporación a los sistemas de redes eléctricas añade un grado de flexibilidad que permite al operador de la red controlar el almacenamiento y despacho de la energía eléctrica. Entre las grandes ventajas destacan la posibilidad de aumentar la penetración de las fuentes renovables a menudo intermitentes como fotovoltaica y eólica, posponer la inversión en costosa infraestructura necesaria para los picos de demanda que se presentan durante periodos escasos del año, favorecer el consumo de electricidad limpia en los vehículos eléctricos, etcétera.

Transitando por una economía circular

La economía circular es un concepto económico que se interrelaciona con la sostenibilidad, y cuyo objetivo es que el valor de los productos, los materiales y los recursos (agua, energía,) se mantenga en la economía durante el mayor tiempo posible, y que se reduzca al mínimo la generación de residuos. La economía circular es la intersección de los aspectos ambientales, económicos y sociales. El sistema lineal de nuestra economía (extracción, fabricación, utilización y eliminación) ha alcanzado sus límites. Se empieza a vislumbrar, en efecto, el agotamiento de una serie de recursos naturales y de los combustibles fósiles. Por lo tanto, la economía circular propone un nuevo modelo de sociedad que utiliza y optimiza los flujos de materiales, energía y residuos y su objetivo es la eficiencia del uso de los recursos.

En pocas palabras, la economía circular se basa en tres principios muy simples: (a) el desperdicio no existe. Los productos deben ser diseñados y optimizados para un continuo ciclo de desensamblado y reutilización al final de su vida útil. (b) La cuidadosa gestión del flujo de materiales. De acuerdo con esta perspectiva, son de dos tipos: por una parte, nutrientes biológicos, diseñados para reincorporarse sin impacto ambiental negativo al ecosistema, contribuyendo de ese modo al crecimiento del capital natural. Por otra parte, nutrientes tecnológicos, diseñados para reincorporarse sin pérdida de valor al sistema industrial, contribuyendo al crecimiento del capital económico. La energía para alimentar este ciclo debe ser renovable para reducir la dependencia de recursos e incrementar la resiliencia del sistema natural y del sistema económico. (c) El producto debe ser diseñado para ser reconstruido. La economía circular consigue convertir nuestros residuos en materias primas, paradigma de un sistema de futuro. Se trata de implementar una nueva economía, basada en el principio de “cerrar el ciclo de vida” de los productos, los servicios, los residuos, los materiales, el agua y la energía. Es decir, la economía circular aboga por utilizar la mayor parte de materiales biodegradables posibles en la fabricación de bienes de consumo —nutrientes biológicos— para que éstos puedan volver a la naturaleza sin causar daños medioambientales al agotar su vida útil.

¿Tendremos pronto un nuevo software para el Homo sapiens?

El planeta es un bien común, no pertenece a un individuo en particular ni tampoco a una nación específica. Tampoco pertenece a una sola generación, como la nuestra, también pertenece a todas las criaturas vivientes, tanto a las que viven hoy en día como a las que habitarán en el futuro. Así como toda la humanidad está conectada “horizontalmente” a lo largo del globo, también lo son todas las formas pasadas y futuras unidas “verticalmente” en un continuo de la historia de la vida. Las instituciones políticas y económicas de nuestra civilización tienen como única meta disfrutar el presente, incapaces de evaluar las consecuencias de nuestras acciones sobre el futuro. Lo anterior está fácilmente a la vista en nuestro comportamiento financiero, en donde los individuos, corporaciones y gobiernos están constantemente endeudando el futuro para mejorar el presente. Desafortunadamente, los daños que provocamos en la naturaleza son aprovechados por una minoría en el planeta para vivir bien, aunque esto se haga a costa de dañar al planeta en términos geológicos que se degradan en un espacio de tiempo muy corto. En efecto, nuestros descendientes, cientos o miles de años en el futuro desearán tener —o tienen el derecho de tener— un clima estable, con niveles de los océanos que han permitido el florecimiento y avances de nuestra civilización. A la luz de la aparente imposibilidad de detener el impacto ecológico y la autodestrucción parece irracional, por tanto, seguir culpando a nuestro “hardware” que incorrectamente lo etiquetamos como crisis del “clima” y “medio ambiente”, y en realidad es una manifestación de una crisis intelectual basada en principios de materialismo mecánico que formaron la base de la revolución industrial. En otras palabras, nuestra crisis es de software y no de hardware. Esta visión es compartida por muchos individuos, corporaciones y algunos gobiernos, por lo que la respuesta hasta ahora ha sido enfocarse ntensamente en el desarrollo de soluciones tecnológicas, es decir, “hardware”.