Enero, 2017Redacción: Cecilia Nicolini

Herramientas innovadoras para combatir el cambio climático

By Federico Mazzella Enero, 2017
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Redactor: Cecilia Nicolini
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  Ideas de Integración n245

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Cuáles son los últimos avances tecnológicos que podrían ser fundamentales en la defensa del medio ambiente.

Los acuerdos de París en la última Conferencia sobre Cambio Climático fueron una palmada en la espalda para toda la humanidad. Finalmente conseguimos ponernos de acuerdo y fijamos una meta común para disminuir las emisiones a la atmósfera. Pero la luna de miel con el medio ambiente será muy efímera si no se implementan todas las medidas necesarias para alcanzar la meta que le propusimos al planeta: Lograr que el aumento de la temperatura se mantenga por debajo de los 2 grados centígrados y hacer todos los esfuerzos necesarios para limitar el aumento a 1,5 grados centígrados en comparación a la era pre-industrial.

Y solo habrá una manera de conseguirlo: acceso a nuevas tecnologías y soluciones innovadores 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. Pero todas forman parte de la receta (y no mágica) para combatir el cambio climático.

Una estrategia de crecimiento sostenible

Según datos del Foro Económico Mundial (WEF) y el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) en el mundo aún hay 1.200 millones de personas sin acceso a la electricidad. En América Latina la cifra alcanza los 30 millones de personas concentrándose en países como Haití, Perú, Argentina, Bolivia, Brasil, Colombia y Guatemala.

 

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 el 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 el 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 decarbonizar la producción de energía como así también generar un consumo más eficiente.  No debemos esperar sentados que ocurra un milagro energético, como suele decir Bill Gates, sino 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 está directamente relacionado con el impacto de este fenómeno y los acuerdos de París dieron cuenta de ello. La inversión en I&D más que nunca debe fortalecerse, como así 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

“Es mucho más barato prevenir las emisiones que intentar retirarlas después”, afirma el investigador de la Iniciativa por la Energía del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EEUU), Howard Herzog. Con esta premisa, 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 0 emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Veamos algunas tecnologías que están enfocadas a resolver estos problemas.

Energía solar y eólica súper inteligente

La energía solar y 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. Otro problema es 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 complementarías como las baterías de nueva generación podrían ser parte de la solución.

Para mitigar el problema de la intermitencia, Xcel Energy una empresa en Estados Unidos junto a un laboratorio de investigación han desarrollado un software que utiliza 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 de esta manera que el uso de esta energía renovable sea más eficiente, a un menor coste y se utilice en mayor proporción.

Estas previsiones que resultan de la utilización de la inteligencia artificial y el Big Data ayudan a mitigar el gran desafío de la intermitencia. Hasta ahora, este problema era resuelto utilizando otras fuentes de energía fósiles que, además de ser caras, contaminan. Sin embargo, este software permite 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.

Bryan Hannegan, director del Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Colorado, Estados Unidos asegura que “Recopilar estas detalladas previsiones para desarrollar un sistema eléctrico más flexible y eficiente podría hacer que alcanzar los ambiciosos objetivos internacionales para reducir las emisiones de carbono fuera mucho más barato”.

Lo interesante de este avance radica en la relativa facilidad y el bajo coste para implantar un software que permita a las plantas de generación de energía solar y eólica existentes una producción más eficiente y una menor dependencia a otras fuentes de energía.

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 creadores de Makani, una empresa californiana responsable de crear una novedosa tecnología que pretende captar viento a una altura donde sopla con más fuerza y es constante durante todo el año.

Adquirida hace un tiempo por GoogleX, Makani creo una especie de turbina voladora semejante a una cometa y que es capaz de captar el viento a una gran altura. La cometa tiene unos rotores o pequeñas hélices semejantes a un helicóptero que no solo le ayudan a despegar del suelo, sino que además con su rotación impulsada por las corrientes de aire 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.

La tecnología aún está en fase de pruebas y no se ha implementado en el mercado. Su principal ventaja es, además de que puede capturar más y mejor viento, su reducido coste de inversión y mantenimiento. 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.

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Transporte de una de las turbinas de mayor tamaño de Makani. Crédito: Makani. https://plus.google.com/+makani

 

Odisea “solar” en el espacio

El planeta se queda pequeño y no todas las soluciones pueden desarrollarse en él. Así piensa la National Space Society una organización independiente basada en Estados Unidos que 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 enfatiza, no solo ayudar, sino 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 transmitiría a la tierra de forma inalámbrica. De esta manera esta tecnología superaría el principal problema de la energía solar que es su intermitencia, debido a la formación de nubes en la atmósfera o los períodos 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. Sin embargo, existen varios problemas que retrasan o impiden su implementación, principalmente asociados a su elevadísimo coste, 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.

Energía limpia ilimitada desde el espacio. ©Mafic Studios, Inc.

Energía limpia ilimitada desde el espacio. ©Mafic Studios, Inc.

Baterías como complemento perfecto

No es una tecnología para generar energía libre de carbono, pero si 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, etc.

El emprendedor tecnológico Elon Musk ha sorprendido nuevamente al mundo con la presentación de sus baterías de ion de litio recargables para uso doméstico y pequeñas industrias. Su relativa fácil instalación, reducido coste y diseño estético permitirán a hogares y pequeñas industrias hacer un uso más eficiente de la energía y ser capaces de utilizar fuentes renovables salvando el problema de la intermitencia.

Otra tecnología interesante es la que ha desarrollado la Universidad de Harvard dentro del programa de investigación estadunidense ARPA-E. Han creado una batería de flujo con moléculas orgánicas que será capaz de almacenar energía eléctrica a un costo bajísimo y con períodos de funcionamiento superiores al resto de tecnologías. De desarrollarse una solución a escala real para redes eléctricas, se avanzarían muchos pasos para que el impacto de las baterías sea notable

La innovación tecnológica en el campo de las baterías se ha acentuado en los últimos años ya que significa una gran solución para dar soporte a un mayor desarrollo de energías renovables y para resolver otros problemas, como es el desarrollo de la industria del transporte eléctrico.

Baterías verdes para almacenar energía renovable. Crédito: Harvard University

Baterías verdes para almacenar energía renovable. Crédito: Harvard University

Pero, ¿qué hacemos con el CO2 que ya hay acumulado en la atmósfera?

El objetivo de una industria y un consumo con cero emisiones a la atmósfera no será factible a corto plazo. Además, si bien los Acuerdos de París parecen haber sembrado un camino irreversible, aún queda la misión de ratificación en algunos países que aún no lo han hecho y el cumplimiento de los acuerdos.

Mientras tanto, existen tecnologías que se están desarrollando o probando en los laboratorios que buscan mitigar los efectos de la emisión de gases, capturándolos o impidiendo que provoquen el calentamiento de la tierra. Algunas de ellas son más conocidas y se están poniendo en práctica. Otras son más controvertidas o incluso posibles protagonistas de historias de ciencias ficción. La geoingeniería o ingeniería climática está siendo abordada en los laboratorios para encontrar soluciones radicales a los efectos del cambio climático. Pero traen consigo mucha polémica de los posibles efectos colaterales que podría tener la manipulación a gran escala de nuestro planeta.

Captura y Almacenaje de CO2: ¿enterrar o reciclar el problema? 

Algunos científicos creen que la forestación masiva podría contrarrestar el cambio climático. Pero, ni aunque plantáramos un árbol (almacenador natural de CO2) en cada metro cuadrado del planeta podríamos capturar el dióxido de carbono que se encuentra depositado en la atmósfera. Así lo cree la científica argentina Gabriela Chichilnisky, creadora de la empresa Global Termosthat y una reconocida experta en cambio climático.

Chichilnisky cree que plantar árboles y generar energía de fuentes renovables es una solución a largo plazo. Pero en el corto plazo, defiende que hay que implementar tecnologías disruptivas que ayuden a revertir el daño ya causado. Así fue que ideó la tecnología GT que consiste en plantas de bajo coste que a base de calor capturan CO2 que luego es reutilizado con fines industriales. La ventaja de estas plantas es que se pueden diseñar y construir a medida de lo que el cliente necesita en cualquier lugar del mundo.

La científica asegura que con la utilización masiva de este tipo de tecnologías se puede lograr una industria con emisiones negativas de carbono.

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Planta de Global Thermostat. Crédito: Global Thermosthat

Centrales eléctricas de Biomasa con Captura y Almacenaje de Carbono (BECCS por sus siglas en inglés)

Esta tecnología ha recobrado fuerza tras los encuentros en París, debido a que como mencionamos anteriormente, se necesita reforzar la producción de energías limpias con la captura y almacenaje de carbono de forma simultánea. Eso son los llamados “BECCS”, una opción que consiste en cultivar árboles u otro tipo de biomasa, quemarlos para generar electricidad y posteriormente enterrar bajo tierra el CO2 capturado tras la quema.

Esta tecnología se desarrolla en paralelo a plantas de generación de energía con biomasa. Pero está ultima fuente de generación no está exenta de polémica, y se trata de la más prometedora, pero a su vez politizada tecnología, por su impacto en el medio y la necesidad de utilizar cultivos comestibles, como la caña de azúcar o el maíz, para su funcionamiento.

Geo-ingeniería y las tecnologías polémicas

 Cada año afloran nuevas tecnologías que prometen acabar en un futuro cercano con el problema del cambio climático. Pero son tan polémicas, que incluso algunas pondrían en riesgo la existencia de nuestro propio planeta. Estos juegos de suma cero provocan agitadas discusiones, pero su existencia radica en la importancia de contar con alternativas, por más radicales que sean, si las concentraciones de carbono llegaran a un nivel crítico para la vida humana. En este caso, la geoingeniería sería casi la única salida.

Algunas de las tecnologías propuestas más reconocidas son:

Erupciones volcánicas controladas: Con esta tecnología se busca envolver la estratósfera con partículas de azufre que bloquearían parte de la radiación que llega al planeta, acentuando su efecto refrigerante. Hay numerosas maneras de enviar estas partículas a la estratósfera: con cohetes, jets o hasta globos. El peligro de utilizar este tipo de técnicas sin una clara evidencia de su impacto es evidente: una de las teorías que explica la extinción de los dinosaurios podría haberse provocado por la erupción de un volcán que liberó partículas de azufre en cantidades exorbitantes provocando un enfriamiento de la tierra intolerable para algunas formas de vida.

Polvo de Diamantes: Según expertos de la Universidad de Harvard se podría combatir el cambio climático esparciendo miles de toneladas de polvo de diamantes y óxido de aluminio a la estratósfera. De esta manera, se reflejarían los rayos del sol impidiendo que llegasen a la tierra y provocando un enfriamiento del planeta.  Quizás lo más descabellado sea utilizar diamantes, pero los defensores de esta tecnología aseguran que el polvo de diamantes no sería un problema ya que cuestan unos 100 dólares americanos el kilo (no confundir con diamantes cortados).

Incremento de la alcalinidad oceánica: El objetivo es incrementar la acidificación del océano para que aumente su capacidad de almacenar carbono. Y se lograría dispersando y disolviendo distintos tipos de roca como caliza o hidróxido de calcio en el mar.

Un parasol gigante: desde la NASA hasta investigadores de la Unión Europea consideran dentro de sus investigaciones la eventual construcción de un parasol planetario que sea capaz de dar sombra a ciertas regiones de la tierra y evitar así un sobrecalentamiento producto del cambio climático.

Todas estas tecnologías se siguen probando, aunque algunas puedan ser costosas, aún sin probar y de dudosa implementación. Pero todas ellas destacan la necesidad de contar con soluciones radicales en caso de no poder contener los efectos que ya estamos experimentando.

América Latina y el Caribe frente al cambio climático

La región está bien dotada de recursos que le permitirán un progresivo desarrollo de fuentes renovables de energía: principalmente hidroeléctrica, eólica, solar y biomasa. Aunque según el PNUD contribuimos con un 5% de las emisiones de gases de efecto invernadero, es una de las regiones que más está sufriendo el impacto. Adelanto de nevadas, inundaciones en la selva peruana, sequía en el Amazonas, disolución de los glaciares, erosión de la tierra cultivable, etc. La vulnerabilidad de la región ante el impacto del cambio climático no es solo geográfica, sino también social y económica.

La región ha adherido a los acuerdos de París, poniendo gran énfasis en la cooperación internacional para mitigar los daños causados por el cambio climático, pero también en una mayor transferencia tecnológica que le permita desarrollar sus propias capacidades para generar la energía suficiente y de manera sostenible a toda la región.

Sumado al esfuerzo de los gobiernos y las grandes empresas, se encuentra la labor de los emprendedores, universidades y centros de investigación y desarrollo. En los últimos años, diversas propuestas han emergido de jóvenes de la región que buscan presentar alternativas para la generación de energía limpia, mitigar los daños causados, o impactar la forma en que consumimos.

Marcela Cataño, de Colombia, ha ideado por ejemplo viviendas flotantes que, a base de elementos reciclables como botellas de plástico, pueden adaptarse en caso de inundaciones. Recientemente ha inaugurado las primeras escuelas flotantes en zonas vulnerables de Colombia con alto riesgo de inundaciones.

También Ramón Bacre, un joven mexicano que creó una empresa que produce biocarbón, una variedad del mineral procedente de la pirolisis de la biomasa, enriquecido con microorganismos para mejorar sus cualidades como fertilizante, lo que podría hacerlo competir con fertilizantes tradicionalmente más eficientes. El objetivo es darle una salida comercial a un producto que promueve la captura de CO2 y cuyo origen también se asocia a la absorción de este gas.

También del lado de la oferta de energía encontramos a Semtive, una empresa creada por jóvenes argentinos que desarrolla turbinas eólicas de menor tamaño que se adaptan a entornos urbanos y a la calidad del viento existente en la zona.

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Aulas que se convierten en flotantes en caso de inundaciones. Crédito: EAFIT

Del lado de la demanda también se necesitan políticas que impulsen el consumo de bienes y servicios libres de CO2 o que sean menos contaminantes para el planeta. El incentivo de compra de coches eléctricos, el uso de la bicicleta como medio alternativo o el reciclaje de residuos son algunas alternativas.

 Este año 20 multimillonarios, encabezados por Bill Gates (Microsoft), Jeff Bezos (Amazon) y Jack Ma (Alibaba), entre otros, han puesto en marcha una organización denominada “Coalición para Energías Disruptivas” (Breakthrough Energy Coalition). Los fundadores sostienen que los esfuerzos de los gobiernos no son suficientes para conseguir el desarrollo de energías libres de emisiones que pueda detener el cambio climático y evitar el impacto que está teniendo principalmente en países pobres. Demandan así a empresas, inversores, emprendedores y expertos a comprometerse para buscar soluciones conjuntas que confían se encuentran en el campo de la tecnología y la innovación.

En América Latina y el Caribe contamos con miles de emprendedores comprometidos en el desarrollo de tecnologías innovadoras, con organizaciones multilaterales que implementan programas orientados a combatir el cambio climático y con políticas públicas implementadas por gobiernos para mitigar su impacto. Sin embargo, todo esto parece no alcanzar. Necesitamos más colaboración de empresas, universidades y centros de investigación, y sobre todo una coordinación regional ya que como hemos visto, no existe una única tecnología que sea la bala de plata que solucione el problema del cambio climático. La tecnología será nuestra principal aliada, pero reside en nosotros la voluntad de hacerlo posible.

REFERENCIAS

  • BARRET, SCOTT. The coming Global Climate-Technology Revolution. Journal of Economic Perspectives. Volume 23, Number 2. New York. 2009
  • PUMADERE ET AL. Public perceptions and governance of controversial technologies to tackle climate change: nuclear power, carbon capture and storage, wind, and geoengineering. Wires Climate Change. October 2011.
  • VAN SER ZWAAG ET AL. Energy technology roll-out for climate change mitigation: A multi-model
  • study for Latin America. Sciences Direct. Energy Economics. November 2015.
  • NACIONES UNIDAS. Convención Marco sobre el Cambio Climático. París, diciembre 2015.
  • WORLD ECONOMIC FORUM. Report: The Future of Electricity in Fast Growing Countries. January 2016
  • WORLD ECONOMIC FORUM. White Paper: Scaling Technologies to Decarbonize Energy, octubre, 2015.

 Artículos periodísticos:

  • BBC MUNDO. COP21: aprueban histórico acuerdo contra el cambio climático en la cumbre de París. 12/12/2015
  • BBC MUNDO. Por qué a América Latina le preocupa tanto el Cambio Climático. 01/12/2015
  • MIT TECHNOLOGY REVIEW EN ESPAÑOL. No debemos esperar sentados un milagro Energético sino doblar la inversión en I+D. Entrevista a Bill Gates. 25/04/2016
  • MIT TECHNOLOGY REVIEW EN ESPAÑOL. Capturar CO2 lucha contra el cambio climático y aumenta la eficiencia de las baterías. 9/03/2016
  • MIT TECHNOLOGY REVIEW EN ESPAÑOL. Enfrentando al cambio climático. Entrevista a Ralph Cicerone, Presidente de la Academia Nacional de Ciencias. 1/09/2009
  • MIT TECHNOLOGY REVIEW EN ESPAÑOL. Frenar el cambio climático requiere colaboraciones globales y medidas locales. 16/06/2014
  • MIT TECHNOLOGY REVIEW EN ESPAÑOL. Mejor evitarlo que limpiarlo. Reducir las emisiones de CO2 es la medida más importante. 01/12/2015
  • MIT TECHNOLOGY REVIEW. Smart Wind and Solar Power Big data and artificial intelligence are producing ultra-accurate forecasts that will make it feasible to integrate much more renewable energy into the grid.
  • WORLD INTELECTUALL PROPERTY ASSOCIATION. El cambio climático un desafío tecnológico. Marco 2009.
  • THE HUFFINGTON POST. Can Tech Stop Climate Change? 14/12/2015

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