5.4: Calera - Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad

Objetivos de aprendizaje

1. Dé un ejemplo de cómo se puede utilizar la biomimética para ayudar a resolver problemas de negocios.
2. Identificar los desafíos únicos de una start-up orientada a la sostenibilidad en una industria madura y conservadora.
3. Analizar cómo una empresa altamente innovadora, aún en etapa de investigación y demostración, identificará a los primeros clientes y generará ingresos para demostrar la viabilidad comercial de la tecnología.

En nuestro último caso, tenemos la oportunidad de ver los desafíos iniciales de una empresa emprendedora de alto potencial en California. Con base en el conocimiento científico patentado del empresario, esta firma está escalando la tecnología para secuestrar las emisiones de carbono.

Brent Constantz tuvo tres décadas de experiencia empresarial, comenzando con empresas basadas en cómo se formaron cementos en arrecifes de coral y conchas marinas. Sin embargo, esos mismos arrecifes y conchas estaban amenazados por la acidificación de los océanos a partir de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono (CO ₂) (Figura 5.12 “Emisiones antropogénicas de GEI (A)”). Constantz tenía una visión simple: si los humanos pudieran hacer cemento como lo hizo la vida marina (biomimética), sin quemar combustible y convertir minerales en procesos de alta temperatura, entonces podríamos reducir significativamente nuestras emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Con esa idea, nació la Corporación Calera.

Figura\(\PageIndex{1}\): Emisiones antropogénicas de GEI (A). MtCO ₂ eq = millones de toneladas métricas de CO ₂ equivalente. Fuente: Creado a partir de EIA/DOE, Emisiones de Gases de Efecto Invernadero en Estados Unidos 2008, diciembre de 2009, figura 1, consultado el 17 de marzo de 2011, http://www.eia.doe.gov/oiaf/1605/ggrpt/pdf/0573(2008).pdf.

Figura\(\PageIndex{2}\): Emisiones antropogénicas de GEI (B). Los valores para la generación de energía son de 2000; otros valores son de 2003. El noventa por ciento de todas las emisiones de fuentes estacionarias provienen de aquellas que emiten más de 0.1 Tm/año. Asia tiene alrededor del 40 por ciento de esas fuentes, seguida del 20 por ciento en Norteamérica. Fuente: Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, “Fuentes de CO ₂”, Informe Especial del IPCC sobre Captura y Almacenamiento de Dióxido de Carbono, 2005, cuadro 2.3 del capítulo 2, consultado el 17 de marzo de 2011, www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_wholereport.pdf.

El objetivo de Calera era hacer piedra caliza sintética y un cemento carbonatado, ambos utilizados como principales materias primas para el concreto, imitando el proceso de baja energía de la naturaleza. El proceso de Calera tuvo como objetivo precipitar Precipitado significa separar de una solución o suspensión, en este caso para formar sólidos a partir de una solución acuosa. cemento carbonato de agua de mar (idealmente retenido dejado por desalinización) y combinarlo con una base alcalina fuerte. Cuando Constantz descubrió accidentalmente que el CO ₂ podría mejorar su proceso, buscó una fuente de CO ₂. Cuando trajo su tecnología y su desafío al capitalista de riesgo de tecnología limpia Vinod Khosla, Calera se convirtió en una compañía de tecnología de captura y secuestro de carbono (CCS), una con potencial de almacenamiento masivo si se ubicaba cerca de fuentes puntuales de contaminación: las centrales eléctricas emitieron el 40 por ciento de EU dióxido de carbono en 2008 e instalaciones de procesos industriales otro 20 por ciento. Sin embargo, un alto nivel de riesgo técnico y una serie de incógnitas permanecieron alrededor de la amplitud de aplicabilidad debido a la necesidad de salmueras y materiales alcalinos. Khosla, como principal inversionista, compartió la visión de Constantz y vio la enorme promesa y el consiguiente riesgo de fracaso como un jonrón de alto riesgo y alto impacto para cambiar completamente las suposiciones sobre la industria de la energía y el cemento o un giro de ponche.

En dos años y medio, Calera pasó del procesamiento por lotes pequeños en un laboratorio como prueba de concepto a la construcción de una planta de demostración en funcionamiento continuo que sugería la viabilidad de operaciones a gran escala. En el proceso Constantz continuó descubriendo nuevas posibilidades. Dado que su proceso despojó los iones de magnesio y calcio de cualquier agua cargada con minerales, como el agua de mar, algunas aguas residuales y salmueras, podría producir potencialmente agua potable. ¿Podría la empresa proporcionar tecnología de purificación de agua también? ¿Podría ser económico? Además, donde no se disponía de agua de mar y bases fuertes, Calera necesitaba reemplazarlas o producirlas. En consecuencia, Calera desarrolló un proceso de mayor eficiencia energética para utilizar agua salada para producir hidróxido de sodio, la base que necesitaba. Con esa tecnología, Calera podría impactar potencialmente en la industria madura de cloro-álcali. También hubo posibilidades de remediación ambiental. El proceso inicial de Calera había utilizado el hidróxido de magnesio base que había sido desechado por otras empresas en su sitio de demostración de Moss Landing. En lugar de agua de mar, Calera podía utilizar salmueras subsuperficiales, que a menudo se dejaban atrás por la perforación de petróleo y gas como desechos peligrosos. A medida que Constantz y su creciente equipo vieron expandirse sus oportunidades, la compañía creció rápidamente. Si todo funcionaba como se esperaba, el método de Calera parecía una esponja mágica capaz de absorber múltiples contaminantes y transformarlos en productos deseables. La realidad, aunque llena de posibilidades, era compleja con muchos obstáculos prácticos.

En el camino, el equipo de Calera había identificado y agregado a las múltiples áreas de experiencia de la firma, a menudo cuando la compañía se topaba con la complejidad de un proceso de desarrollo. Calera también atrajo a una amplia gama de curiosos espectadores que algún día podrían convertirse en posibles clientes. Agencias gubernamentales y otras empresas estaban ansiosas por entrar en la acción. Para posicionarse favorablemente, Calera necesitaba comprender sus competencias centrales e identificar colaboradores clave para llevar la nueva tecnología a la operación a gran escala en múltiples sitios. Simultáneamente, necesitaba proteger su propiedad intelectual y forjar una posición defendible en el mercado. Como una start-up de alto riesgo y altamente intensiva en capital con una gran cantidad de incertidumbres y posibles formas de abordar muchos mercados y afectar positivamente al medio ambiente, ¿qué modelo de negocio tenía sentido?

La Industria del Cemento

El cemento secuestrante de CO ₂ podría tener un impacto significativo. En 2008, se produjeron 2.5 mil millones de toneladas métricas de cemento Portland con entre 0.8 y 1 tonelada de CO ₂ emitida por cada tonelada de cemento.Todas las toneladas indican toneladas métricas a lo largo de este caso. Para información de producción, consulte Carrie Sturrock, “El cemento verde puede establecer el destino de CO ₂ en concreto”, San Francisco Chronicle, 2 de septiembre de 2008, consultado el 8 de enero de 2011, http://articles.sfgate.com/2008-09-02/news/17157439_1_cement-carbon-dioxide-power-plants. _{En 2001 en Estados Unidos, el tercer mayor productor mundial de cemento, la intensidad promedio de CO 2 de la producción de cemento fue de 0.97 toneladas CO 2/tonelada de cemento, variando por horno de 0.72 toneladas de CO 2/ton de cemento a 1.41 toneladas de CO 2 /ton de cemento.} El carbón era la abrumadora fuente de energía (71 por ciento) de los hornos de cemento, seguido del coque de petróleo y otros combustibles. Ver Lisa Hanle, Kamala Jayaraman, y Joshua Smith, Perfil de emisiones de CO ₂ de la industria del cemento de Estados Unidos (Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, 2006), consultado el 8 de enero de 2011, http://www.epa.gov/ttnchie1/conference/ei13/ghg/hanle.pdf. A nivel mundial, la intensidad promedio de CO ₂ para la producción de cemento en 2001 fue de alrededor de 0.82 toneladas de CO ₂ /tonelada de cemento. Ver Ernst Worrell, Lynn Price, C. Hendricks, y L. Ozawa Meida, “Emisiones de Dióxido de Carbono de la Industria Mundial del Cemento”, Revisión Anual de Energía y Medio Ambiente 26, núm. LBNL-49097 (2001): 303—29, consultado el 8 de enero de 2011, industrial-energy.lbl.gov/node/193. Los números solo de California en 2008 pusieron la intensidad de CO ₂ ahí en 0.85 toneladas CO ₂ /tonelada de cemento. Consulte la Junta de Recursos Aéreos de la Agencia de Protección Ambiental de California, “Overview: AB 32 Implementation Status” (presentación en la reunión del grupo de trabajo de la Industria del Cemento de California, Sacramento, CA, 10 de abril de 2008), consultada el 29 de mayo de 2010, www.arb.ca.gov/cc/cement/meetings/041008/041008presentations.pdf. China produjo casi 1.400 millones de toneladas de cemento en 2008, seguida de India (alrededor de 200 millones de toneladas) y Estados Unidos (100 millones de toneladas). “Informe de investigación sobre la industria del cemento de China, 2009”, Reuters, 5 de marzo de 2009, consultado el 8 de enero de 2011, www.Reuters.com/article/PressReleases/IDUS108100+05-mar-2009+BW20090305; David Biello, “Cemento de CO ₂: ¿Una cura concreta para el calentamiento global?” Scientific American, 7 de agosto de 2008, consultado el 8 de enero de 2011, http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=cement - de-dióxido de carbono; India Brand Equity Foundation, “Cement”, consultado el 8 de enero de 2011, http://www.ibef.org/industry/cement.aspx. En consecuencia, la producción de cemento Portland, el principal aglutinante para el concreto convencional, representó entre 5 y 8 por ciento de las emisiones globales de GEI, convirtiéndola en una de las industrias más intensas en GEI (Figura 5.14 “CO estacionario”).

Figura\(\PageIndex{3}\): Emisiones estacionarias de CO ₂. Los valores para la generación de energía son de 2000; otros valores son de 2003. Fuente: Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, “Fuentes de CO ₂”, Informe Especial del IPCC sobre Captura y Almacenamiento de Dióxido de Carbono, 2005, cuadro 2.3 del capítulo 2, consultado el 17 de marzo de 2011, www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_wholereport.pdf.

La producción de cemento Portland genera CO ₂ de dos maneras (Figura 5.15 “Ciclo de Vida del Cemento Portland Producido por Proceso Seco y Mezclado en Concreto”). La primera fuente de emisiones es la calcinación, que descompone la piedra caliza extraída (carbonato de calcio) en cal viva (óxido de calcio) y libera CO ₂ como subproducto. La segunda fuente es el calor necesario para lograr la calcinación, que requiere temperaturas superiores a 2700°F (1500°C), o casi un tercio de la temperatura superficial del sol. Estas temperaturas generalmente se logran quemando combustibles fósiles o desechos peligrosos que contienen carbono. El sostenimiento de tales temperaturas consume alrededor de 3 a 6 gigajulios (1,000 a 2,000 kWh) de energía por tonelada de cemento, lo que hace que los costos de energía ronden el 14 por ciento del valor de los envíos totales.Un método alternativo, la producción húmeda, ha sido eliminada en gran medida debido a su mayor consumo de energía. Ernst Worrell, “Energy Use and Efficiency of the U.S. Cement Industry” (presentación ante el Comité de Implementación de Políticas del Proyecto de Conservación de Energía y Reducción de Emisiones de GEI en TVEs de China, Berkeley, CA, 18 de septiembre de 2003). (En comparación, el hogar típico de Estados Unidos usa alrededor de 11,000 kWh al año.US Energy Information Administration, “Frequently Asked Questions”, consultado el 29 de enero de 2011, www.eia.doe.gov/ask/electricity_faqs.asp #electricity_use_home.)

Figura\(\PageIndex{4}\): Ciclo de Vida del Cemento Portland Producido por Proceso Seco y Mezclado con Concreto

Dado que las emisiones de la calcinación son dictadas por la química de la reacción y no se pueden cambiar, para ahorrar energía y reducir las emisiones, los hornos se han esforzado por utilizar el calor de manera más eficiente. En California, por ejemplo, las emisiones de calcinación se mantuvieron estables en 0.52 toneladas de CO ₂ por tonelada de cemento de 1990 a 2005, mientras que las emisiones de la combustión disminuyeron de 0.40 toneladas de CO ₂ por tonelada de cemento a 0.34 toneladas.Junta de Recursos Aéreos de la Agencia de Protección Ambiental de California, “Overview: AB 32 Implementation Status” (presentación en la reunión del grupo de trabajo de la Industria del Cemento de California, Sacramento, CA, 10 de abril de 2008), consultada el 29 de mayo de 2009, www.arb.ca.gov/cc/cement/meetings/041008/041008presentaciones.pdf. Bajar aún más las emisiones, sin embargo, había resultado difícil.

Videoclip

Cómo se fabrica el cemento

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Dada la intensidad de carbono de la producción de cemento, los gobiernos han atendido cada vez más las emisiones de los hornos de cemento. La calcinación por sí sola emitió 0.7 por ciento del CO ₂ de Estados Unidos en 2007, un aumento del 34 por ciento desde 1990 y la mayor parte de cualquier otro proceso industrial excepto la generación de energía y la producción de acero.Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., Datos Rápidos: Inventario de Emisiones y Sumideros de Gases 2008 (Washington DC: US Environmental Protection Agency, 2010), consultado el 8 de enero de 2011, http://www.epa.gov/climatechange/emissions/downloads10/US-GHG-Inventory-Fast-Facts-2008.pdf. El Proyecto de Ley 32 de la Asamblea de California, la Ley de Soluciones para el Calentamiento Global de 2006, incluye hornos de cemento bajo su programa de reducción de emisiones de GEI, que requeriría que los hornos reduzcan aún más sus emisiones a partir de 2012. La Regla de Reporte de Gases de Efecto Invernadero de la EPA de abril de 2009 también requiere que los hornos envíen datos sobre sus emisiones de GEI a la EPA, un requisito previo para cualquier eventual reducción obligatoria de emisiones.

Además de ser energía y CO ₂ intensa, la producción de cemento también es una industria de capital intenso. Un horno y sus operaciones concomitantes de canteras pueden requerir una inversión del orden de mil millones de dólares. En consecuencia, alrededor de una docena de grandes empresas multinacionales dominan la industria. En 2010 había 113 plantas de cemento en Estados Unidos en 36 estados, pero las empresas de propiedad extranjera representaban alrededor del 80 por ciento de la producción de cemento estadounidense.

A pesar de esta estructura de propiedad, la producción y consumo real de cemento es en gran parte regional La industria cementera mueve casi el 100 por ciento de su producto en camión; la mayoría va a operadores de concreto premezclado, de planta a uso. Toda la industria cementera estadounidense envió 7.500 millones de dólares en productos en 2009, una disminución desde los 15 mil millones de dólares en 2006 desde que la construcción nacional había declinado.Portland Cement Association, “Overview of the Cement Industry: Economics of the U.S. Cement Industry”, diciembre de 2009, consultado el 8 de enero de 2011, http://www.cement.org/basics/cementindustry.asp. A nivel mundial, la industria del cemento representó un mercado de 140 mil millones de dólares en 2009 con cerca de 47 por ciento vertido en China.

Aunque el cemento se puede utilizar para producir mortero, estuco y lechada, la mayor parte del cemento se usa para producir concreto. Para hacer concreto, el cemento se mezcla en diversas proporciones con agua y agregados, incluyendo agregados finos como arena y agregados gruesos como grava y rocas. (El cemento concreto comúnmente se llama simplemente concreto, aunque el asfalto también es técnicamente un tipo de concreto donde el aglutinante es asfalto en lugar de cemento Portland). El cemento en sí viene en cinco clases básicas, dependiendo de la resistencia deseada, el tiempo de fraguado, la resistencia a la corrosión y el calor emitido a medida que el cemento se endurece, o hidrata. Aunque el cemento juega un papel crucial en las propiedades del concreto, los demás ingredientes también importan. Los agregados ayudan a dar al concreto su resistencia y apariencia. Los plastificantes se pueden agregar en cantidades más pequeñas, al igual que materiales como cenizas volantes de carbón o escoria de altos hornos para variar la resistencia, peso, trabajabilidad y resistencia del concreto a la corrosión. Algunos estados, como California, requieren que se agreguen cenizas volantes y escoria al concreto para reducir su intensidad de GEI, mejorar la durabilidad del material final y evitar que estos agregados ingresen a los vertederos como materiales de desecho.

Una mezcla típica de concreto puede contener en masa una parte de agua, tres partes de cemento, seis partes de agregado fino y nueve partes de agregado grueso. Así, una yarda cúbica de concreto, que pesa aproximadamente dos toneladas y media (2,000 a 2,400 kg/m ³), requeriría aproximadamente 300 libras (36 galones) de agua, 900 libras de cemento (9.5 bolsas, o 9.5 pies cúbicos) y 4,500 libras de agregados totales. También se pueden atrapar o atrapar cantidades variables de aire en el producto. El cemento, en torno a 100 dólares por tonelada en 2010, es normalmente alrededor del 60 por ciento del costo total del concreto vertido. Los agregados, en contraste, cuestan más cerca de $10 por tonelada.

La fabricación de concreto agrega más emisiones de GEI de, por ejemplo, la extracción y el transporte de piedra y el mantenimiento del agua a la temperatura adecuada (de 70 a 120°F) para mezclarse de manera efectiva. A medida que el cemento en concreto se cura, carbonata, que es el proceso en el que el CO ₂ interactúa con las soluciones de poros alcalinos en el concreto para formar carbonato de calcio. Este proceso tarda décadas en ocurrir y nunca representa más de un pequeño porcentaje de los secuestros de carbono en el cemento.

Al usar menos energía, el proceso de Calera ya prometía reducir las emisiones. Más importante aún, el uso de un material de construcción estándar, cemento, para capturar CO ₂ significaría una capacidad de secuestro escalada directamente con la actividad económica como se refleja en la nueva construcción. Por ejemplo, la Presa de las Tres Gargantas en China utilizó aproximadamente cincuenta y cinco millones de toneladas de concreto que contenía ocho millones de toneladas de cemento. El concreto en la presa es suficiente para pavimentar una carretera de dieciséis carriles de San Francisco a Nueva York.Bruce Kennedy, “Presa de las Tres Gargantas de China”, CNN, accedido el 8 de enero de 2011, http://www.cnn.com/SPECIALS/1999/china.50/asian.superpower/three.gorges. El valor de la carretera de comparación se deriva de la Presa Hoover, que utilizó aproximadamente 6 millones de toneladas de concreto. Departamento del Interior de Estados Unidos, “Hoover Dam: Frequent Asked Questions and Answers”, consultado el 8 de enero de 2011, www.usbr.gov/lc/hooverdam/faqs/damfaqs.html. De ahí que si se hubiera utilizado cemento Calera en esa presa, podría haber secuestrado aproximadamente cuatro millones de toneladas de CO ₂ en lugar de emitir aproximadamente siete millones de toneladas adicionales del mismo, por una diferencia neta de once millones de toneladas. Si Calera hubiera fabricado las piedras utilizadas como agregado en el concreto de la presa, las emisiones podrían haberse reducido aún más, siempre y cuando el proceso de Calera produjera menos emisiones que extraer el agregado equivalente. La promesa se mantuvo pero también la pregunta: ¿en cuántos lugares era viable el proceso de Calera y dónde tenía sentido la economía?

Constantz busca una apertura

Brent Constantz había centrado su carrera en cómo la naturaleza fabrica cementos y cómo podemos aplicar esas técnicas a otros problemas. Ahora enfrentó el desafío de pasar de nichos de mercado para cementos médicos especializados a pequeña escala a la corriente principal de la construcción internacional, los materiales básicos y el secuestro de carbono. Para estos mercados, el producto de Calera prometía emisiones netas negativas de CO ₂ pero primero tuvo que competir en costo, tiempo establecido, resistencia y durabilidad. Calera tendría que aprobar todos los estándares apropiados, así como apuntar aplicaciones para las cuales la gente estaría dispuesta a pagar una prima por concreto negativo en carbono. Además, la cadena de responsabilidad a menudo terminó en el productor de cemento en la industria de la construcción altamente litigiosa. En consecuencia, el cemento Calera tuvo que ser considerado irreprochable para penetrar en el mercado. Pero si lo fuera, entonces su capacidad para reducir las emisiones de GEI atraería a muchos en la industria de la construcción que buscaban bajar costos y mejorar su imagen ambiental.

Escalador de rocas y surfista de viento, Constantz obtuvo su licenciatura en Ciencias Geológicas y Biología Acuática de la Universidad de California—Santa Bárbara en 1981 y obtuvo su maestría (1984) y doctorado (1986) en Ciencias de la Tierra por la Universidad de California—Santa Cruz. Recibió una beca postdoctoral del Servicio Geológico de Estados Unidos en Menlo Park, California, durante la cual estudió geoquímica de isótopos. A continuación como becario Fulbright en Israel, estudió la interacción de cristales y proteínas durante la biomineralización. En ese momento, Constantz desarrolló cementos médicos para ayudar a curar huesos fracturados o desgastados, y en 1988 fundó su primera compañía, Norian Corporation, en Cupertino, California, para comercializar esos cementos médicos. Cuando Norian fue vendida en 1998 a Synthes, una compañía con 3.400 millones de dólares en ventas en 2009, Synthes, “Synthes Reporta resultados 2009 con 9% de crecimiento de ventas y 13% de crecimiento de ganancias netas en moneda local (6% y 12% en US$)”, comunicado de prensa, 17 de febrero de 2010, consultado el 8 de enero de 2011, www.Synthes.com/html/noticias-detalles.8013.0 .html? &tx_synthesnewsbyxml_pi1 [ShowUId] =39. Constantz se convirtió en profesor consultor en la Universidad de Stanford, donde continuó impartiendo cursos sobre biomineralización, sedimentología de carbonatos y el “Papel del cemento en el manejo de fracturas” hasta el año 2010.Biografía de Stanford en Stanford Biodesign, “Personas: Brent Constantz Ph.D.”, consultado el 8 de enero de 2011, biodesign.stanford.edu/bdn/people/bconstantz.jsp.

Durante su estancia en Stanford, Constantz fundó y lideró tres compañías de cemento médico más: Corazon, comprada por Johnson & Johnson; Skeletal Kinetics, comprada por Colson Associates; y Biomineral Holdings, que Constantz aún controlaba. Se desempeñó en la junta directiva del Instituto de Ciencias Moleculares Ambientales de Stanford y también ganó una variedad de premios, incluyendo un premio al logro de ex alumnos de la Universidad de California-Santa Cruz en 1998 y un premio Global Oceans en 2004 por promover nuestra comprensión y ayudar a conservar los océanos.

De hecho, el impacto del cambio climático en los océanos estaba cada vez más en la mente de Constantz. En entrevista con el San Francisco Chronicle, Constantz declaró: “El cambio climático es el mayor desafío de nuestra generación” Carrie Sturrock, “El cemento verde puede establecer el destino de CO ₂ en concreto”, San Francisco Chronicle, 2 de septiembre de 2008, consultado el 8 de enero de 2011, http://articles.sfgate.com/2008-09-02/news/17157439_1_cement-carbon-dioxide-power-plants. Constantz se preocupaba específicamente por la acidificación del océano, que estaba destruyendo el coral, el mismo tema que lo había inspirado durante años. A medida que el CO ₂ se emite a la atmósfera, una porción es absorbida por los océanos, formando ácido carbónico por aproximadamente el mismo proceso que da a las bebidas carbonatadas sus burbujas. Constantz reconoció que el proceso amenazado por las emisiones de CO ₂, la biomineralización natural, también era una solución. Fundó Calera Corporation en 2007.

El nombre Calera es español para horno de cal, pero también se refiere a un estrato de piedra caliza subyacente a partes de California. Esa capa probablemente se formó hace cien millones de años cuando los respiraderos del fondo marino desencadenaron la precipitación de carbonato de calcio. Constantz encontró que un proceso inorgánico similar al precipitado de carbonatos podría hacer cemento de grado de construcción. De hecho, los primeros trabajos de laboratorio revelaron el sorprendente hallazgo de que agregar CO ₂ podría aumentar ocho veces el rendimiento de la reacción. En una de sus conversaciones regulares con Khosla sobre la compañía, Constantz se preguntó en voz alta dónde conseguir más CO ₂. Khosla, un destacado inversionista de tecnología limpia, vio de inmediato la respuesta: secuestro de carbono. Si Calera pudiera hacer cemento con CO ₂, ahora se podría producir cemento que, de hecho, era negativo en carbono. El financiamiento de primera ronda para la empresa provino de Khosla en 2007. No se redactó ningún plan de negocios, y en 2010 aún no había una junta formal ni suficiente claridad para desarrollar un plan estratégico.

Figura\(\PageIndex{5}\): Ciclo de Vida Aproximado para Cemento Calera

El método de Calera pone en contacto los gases de combustión de las centrales eléctricas que contienen CO ₂ con salmueras concentradas o agua de mar concentrada, que contienen iones de magnesio y calcio disueltos. Se añaden hidróxidos y otros materiales alcalinos al agua de mar para acelerar la reacción entre el CO ₂ y los minerales.Ver Brent R. Constantz, Cecily Ryan, y Laurence Clodic, Cementos hidráulicos que comprenden composiciones de compuestos de carbonato, patente estadounidense 7735274, presentada el 23 de mayo de 2008, y emitida el 15 de junio de 2010 . Esa reacción precipita carbonatos de magnesio y calcio, los materiales cementosos que se encuentran en los arrecifes de coral y conchas marinas, almacenando así el CO ₂ y dejando atrás agua desmineralizada. A diferencia de los hornos de cemento convencionales, Calera puede producir su cemento a temperaturas inferiores a los 200°F (90°C), disminuyendo drásticamente las emisiones de CO ₂ de la combustión del combustible (Figura 5.16 “Ciclo de Vida Aproximado para Cemento Calera” y Figura 5.17 “Calera Industrial Flujos de Materiales y Energía Ecosistémicos”). En principio, Calera podría producir y vender su agregado, esencialmente piedras manufacturadas; piedras en polvo, o cemento, el aglutinante en hormigones; o material cementoso suplementario (SCM), un aditivo para mejorar el rendimiento del concreto que puede ser agregado a la mezcla de cemento directamente o posteriormente agregado al concreto.

Sin embargo, en 2010, cada uno de estos materiales estaba en medio de la optimización y las pruebas. Algunos estaban al principio de su fase de desarrollo de productos. Además, a pesar de que Constantz poseía cerca de doscientas patentes o patentes pendientes, entre ellas dos para los procesos de Calera, una para producir el cemento carbonatado y otra para desmineralizar agua, los cementos médicos a los que estaba acostumbrado en empresas anteriores solían utilizar gramos o menos a la vez, no toneladas o kilotones, y no requirieron maquinaria masiva, extensiones de tierra y grandes inversiones de capital. Calera enfrentó otro reto: el ecosistema industrial.

Figura\(\PageIndex{6}\): Flujos de Material y Energía del Ecosistema Industrial Calera

Una aplicación práctica de los conceptos de ecología industrial se refiere a la colocación de fábricas o procesos que pueden utilizar los desechos de cada uno como materia prima. Cuando el flujo de desechos de una planta se convierte en el insumo material de la siguiente, el efecto neto es ahorrar energía y material y reducir la infraestructura necesaria. El parque de ecología industrial más famoso, en Kalundborg, Dinamarca, incluía una planta de energía, una refinería, una compañía farmacéutica, un fabricante de paneles de yeso y una piscifactoría. El parque tiene un sitio web: Simbiosis Industrial, “Bienvenido a la Simbiosis Industrial”, consultado el 8 de enero de 2011, http://www.symbiosis.dk. La central eléctrica, por ejemplo, trató sus gases de combustión para atrapar las emisiones de dióxido de azufre y con ello produjo yeso, la materia prima para paneles de yeso. El agua caliente de la central eléctrica fue a la piscifactoría, al igual que los desechos de la compañía farmacéutica que podrían ser utilizados como fertilizante. Constantz vio una simbiosis existente entre plantas de cemento, centrales eléctricas y suministros de agua, pero tendría que planear cuidadosamente para insertar Calera efectivamente en esa ecología.

Si pudiera ingresar a los mercados, Constantz sintió que la oportunidad estaba ahí. Comentó sobre el mercado global de la tecnología de Calera:

Casi en todas partes del mundo, pero Estados Unidos puede que los proyectos obtengan el valor de las reducciones de emisiones de carbono. En los sistemas de capitalización y comercio, el gobierno establece un “tope” a las emisiones; si las emisiones de una empresa caen por debajo del tope, puede vender la diferencia en el mercado a empresas que quieran superar su tope. Si Calera lo demuestra, puede ir a cualquier parte, instalarla junto a una central eléctrica y obtener nuestros ingresos con solo vender créditos de carbono. Eso significa que podríamos producir cemento en un país en desarrollo donde básicamente no pueden pagar el concreto, por lo que de otra manera no podrían construir su infraestructura o incluso construir casas. Y cuanto más cemento produce Calera, más dióxido de carbono eliminamos de la atmósfera.Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010).

Figura\(\PageIndex{7}\): Brent Constantz. Fuente: Universidad de California—Santa Bárbara, Instituto de Eficiencia Energética Seminario: Brent Constantz, “Secuestrando CO ₂ en el Entorno Construido”, 22 de abril de 2009, consultado el 4 de marzo de 2011, http://iee.ucsb.edu/events/seminar-brent-constantz.

Como Constantz reflejó en su oficina de Los Gatos sobre el impacto potencial de Calera en el cambio climático, observó, “Un precio de carbono suficientemente alto permitiría una serie de modelos de negocio. Los precios bajos limitaron las opciones disponibles a Calera.” Calera planeaba ofrecer servicios de secuestro a centrales eléctricas u otros usuarios de la industria pesada como su principal negocio y, por lo tanto, estaba interesado en cualquier emisión de CO ₂. “Consideramos al CO ₂ como un recurso, no un contaminante, y un recurso escaso. Para reemplazar todo el cemento Portland con cemento Calera, lo que queremos hacer, necesitaríamos alrededor de 19 mil millones de toneladas de CO ₂ anuales, para siempre” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010).

Las regulaciones gubernamentales de carbono podrían ayudar a Calera a generar ingresos y clientes, pero no fueron vistos como cruciales. En el esquema de comercio de derechos de emisión de la Unión Europea, el CO ₂ en julio de 2010 cotizó en torno a 14 €/tonelada, o 18 dólares por tonelada La Iniciativa Regional de Gases de Efecto Invernadero (RGGI) de los Estados del Noreste, que comenzó en 2009, limitó las emisiones de GEI de las centrales eléctricas en 188 millones de toneladas de inmediato, aproximadamente una cuarta parte del total de las emisiones estadounidenses, y reducirá las emisiones de GEI de fuentes RGGI en un 10 por ciento con respecto a ese nivel Derechos de emisión RGGI vendidos entre $1.86 y $2.05 por tonelada en subasta en diciembre de 2009.European Energy Exchange, “Derechos de emisión”, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.eex.com/en; Iniciativa Regional de Gases de Efecto Invernadero, “Resultados de la subasta: Subasta 6”, 2 de diciembre de 2010, consultado el 10 de enero, 2011, http://www.rggi.org/market/co2_auctions/results/auction6. Dado que RGGI permitió que las fuentes cubrieran hasta el 10 por ciento de sus emisiones mediante la compra de compensaciones, Calera planeó tratar de convencer a las compañías eléctricas de que firmaran acuerdos con Calera en lugar de comprar permisos para cumplir con sus obligaciones. Al otro lado del país, la Western Climate Initiative (WCI) estaba diseñando un sistema de tope y comercio para la generación de energía y el consumo de combustible. El WCI comprendía 11 provincias canadienses y estados del oeste de Estados Unidos y entraría en pleno efecto en 2015, con fases anteriores a partir de 2012. En muchos casos hubo un fuerte interés por el futuro pero poco apetito por el riesgo o implementación real en el presente, con la posible excepción de los proveedores del mercado eléctrico de California.

A nivel federal, Calera también presionó para que la Ley Americana de Energía Limpia y Seguridad de 2009 (HR 2454, la Ley Waxman-Markey) incluyera el secuestro que no sea por medios exclusivamente geológicos; de lo contrario, no se reconocería a Calera como proporcionando compensaciones por derechos de emisión en un programa comercial. El proyecto de ley salió de comité en mayo de 2009 con las opciones ampliadas de secuestro pero luego se estancó. Antes de eso, los debates sobre captura y secuestro de carbono (CCS) se habían centrado en el secuestro geológico, pero esa solución era costosa, requería subsidios federales masivos a emisores de CO ₂ y, según un informe de McKinsey & Company 2008, no sería comercialmente factible para otros veinte years.McKinsey Climate Change Initiative, Carbon Capture and Storage: Assessing the Economics (Nueva York: McKinsey, 2008), consultado el 10 de enero de 2011, www.McKinsey.com/clientservice/sustainability/pdf/ccs_assessing_the_economics.pdf. A pesar de las tentadoras estimaciones de que las emisiones de CO ₂ de siglos podrían almacenarse bajo tierra, Joseph B. Lassiter, Thomas J. Steenburgh, y Lauren Barley, Calera Corporation, caso 9-810-030 (Boston: Harvard Business Publishing, 2009), 3, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.ecch.com/casesearch/product_details.cfm?id=91925. los escépticos se preguntaban cuánto tiempo permanecería ahí, ya que una liberación repentina de CO ₂ almacenado sería catastrófica. Señalaron además que las fugas graduales derrotarían el propósito de la tecnología y potencialmente acidificarían las aguas subterráneas, causando nuevos problemas. Todos, por su parte, coincidieron en que mucho dependía del precio del carbono, que dependía de la evolución de los mercados de carbono en Estados Unidos y Europa.

Un nuevo proyecto de ley con una mezcla de comercio de carbono e impuestos estaba en proceso en marzo de 2010, y a falta de acción del Congreso, la EPA se preparaba para regular el CO ₂ bajo la Ley de Aire Limpio por orden de la Corte Suprema en su decisión de 2007 Massachusetts v. EPA .Massachusetts v. Agencia de Protección Ambiental, 549 US 497 (2007), consultado el 10 de enero de 2011, http://www.supremecourt.gov/opinions/06pdf/05-1120.pdf. A pesar del fracaso general de la Conferencia sobre el Clima de Copenhague en diciembre de 2009, Constantz consideró “una broma” el intento de negociar un sucesor del Protocolo de Kioto Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010). —Estados Unidos sí se comprometió, de manera no vinculante, a reducir sus emisiones de GEI en 17 por ciento con respecto a los niveles de 2005 para 2020 y en última instancia 83 por ciento para 2050, una desviación significativa con respecto a la anterior administración Bush En enero de 2010, el presidente Obama anunció a través de la Orden Ejecutiva 13514 que el gobierno federal reduciría sus emisiones de GEI 28 por ciento con respecto a los niveles de 2008 para 2020. El gobierno federal fue el único mayor consumidor de energía en Estados Unidos. No obstante, Constantz afirmó que incluso sin regulaciones de cambio climático, “vamos a ser rentables, no nos importa, no necesitamos un precio del carbono”.

Moss Landing

Aparte de la legislación sobre cambio climático, Constantz fue testigo de que las agencias reguladoras “se inclinaron hacia atrás para ayudarnos. Afortunadamente, la gente está a favor de lo que estamos haciendo porque creo que ven el propósito superior al que nos dedicamos” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Entrepreneurship, Innovation, and Sustainability, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, University of Virginia, 21 de septiembre de 2010). El proceso de Calera había demostrado ser efectivo, por ejemplo, para atrapar las emisiones de dióxido de azufre, actualmente reguladas en Estados Unidos bajo el Programa de Lluvia Ácida y otras normas. Reguladores de agua y placas de aire por igual, un total de nueve agencias, facilitaron el camino para la primera planta de Calera en Moss Landing, California. El sitio, doscientos acres a lo largo de la Bahía de Monterey, contaba con siete tanques de tres millones de galones para almacenar agua de mar, un volumen total equivalente a treinta piscinas olímpicas, y permisos para bombear sesenta millones de galones de agua de mar por día, o casi setecientos galones por segundo, durante la Segunda Guerra Mundial original— era pipa de secoya. Al sitio también le quedaban cinco millones de toneladas de hidróxido de magnesio de operaciones anteriores, que incluyeron la fabricación de bombas.

En junio de 2008, Calera colaboró con el cercano Monterey Bay Aquarium Research Institute y Moss Landing Marine Lab para evaluar y minimizar los impactos en los ecosistemas marinos de la bahía. El agua es un elemento clave del proceso de Calera, y todo se hizo para minimizar su uso. Constantz le dijo a un periódico local: “Queríamos asegurarnos de que no íbamos a hacer ningún daño. Estamos justo al lado de estas instituciones oceanográficas de clase mundial. Estos lugares pueden publicar artículos sobre [el proceso], mientras que la mayoría de las partes del mundo no tienen científicos de ese calibre para firmarlo”. Lizzie Buchen, “Una idea verde ambientada en cemento”, Monterey County Herald, 4 de octubre de 2008, consultado el 10 de enero de 2011, www.Montereyherald.com/noticias/ci_10637168. Calera estaba interesada en utilizar el agua de la central eléctrica, reduciendo potencialmente la demanda y los impactos en el agua de la Bahía de Monterey. Constantz sabía que Moss Landing establecería el estándar para futuras plantas. De hecho, convertir un sitio con una historia ambiental negativa en un lugar que demostrara tecnologías de energía limpia y agua potable fue muy atractivo para todo el equipo directivo.

El hidróxido de magnesio, por su parte, formó una costra gris y blanca que se extendía por cientos de yardas y era visible desde el cielo. Proporcionó la alcalinidad para la producción temprana de Calera. Los enormes cobertizos metálicos en el suelo que de otro modo serían fangosos albergaban una variedad de líneas Igualmente importante, cruzando la calle se encontraba la central eléctrica más grande de la costa oeste, la planta de gas natural de 2.500 MW de Dynegy.

En agosto de 2008, Calera abrió su planta de producción de cemento de prueba. En abril de 2009, logró una operación continua y capturó con 70 por ciento de eficiencia las emisiones de CO ₂ de una central eléctrica simulada de carbón de 0.5 MW. Joseph B. Lassiter, Thomas J. Steenburgh, y Lauren Barley, Calera Corporation, caso 9-810-030 (Boston: Harvard Business Publishing , 2009), 1, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.ecch.com/casesearch/product_details.cfm?id=91925. En diciembre de 2009, Calera corrió una tubería debajo de la carretera para aprovechar la chimenea de Dynegy, algo así como meter una pajita en una bebida, para capturar emisiones equivalentes a una planta de 10 MW cuando Calera ascendió a un proyecto a escala de demostración. Para la primavera de 2010 la planta de demostración, veinte veces el tamaño de la planta piloto, había logrado una operación continua.

Figura\(\PageIndex{8}\): Moss Landing. Las chapas de humo en el centro son parte de la central eléctrica Dynegy. A la derecha se encuentra Calera's Moss Landing Cement Company, incluyendo su planta de demostración, tanques de retención de agua de mar e hidróxido de magnesio restante. Fuente: US Army Corps of Engineers Digital Visual Library, consultado el 1 de septiembre de 2010, ePortal.usace.army.mil/sites/dvl/dvl%20images/forms/dispform. aspx=id=2573.

Una planta típica de cemento puede producir entre quinientos mil y dos millones de toneladas de cemento al año, lo que significó que Calera's Moss Landing Cement Company seguiría siendo un jugador bastante pequeño, o se convertiría en un consumidor masivo de agua. El agua de mar es típicamente solo 0.1 por ciento de iones de magnesio y 0.04 por ciento de iones de calcio.Jay Withgott y Scott Brennan, Environment: The Science Behind the Stories, 3rd ed. (San Francisco: Pearson Benjamin Cummings, 2008), 445. De ahí que si Calera pudiera extraer esos iones con una eficiencia perfecta, podría crear alrededor de 240 toneladas de calcio y magnesio al día, suficientes para hacer poco menos de 590 toneladas de cemento Calera al día. En funcionamiento continuo, Calera solo podía producir alrededor de 215,000 toneladas de cemento al año. Por lo tanto, la planta Moss Landing de Calera podría secuestrar poco más de 100,000 toneladas de CO ₂ al año en plena operación con su permiso de agua actual.Estos valores suponen que el cemento de Calera está compuesto por carbonatos de calcio y magnesio. El carbonato de calcio tiene un peso molecular de 100 gramos por mol; el carbonato de magnesio tiene un peso molecular de 84 gramos por mol. El CO ₂ representa casi exactamente la mitad del peso de cada tonelada de cemento Calera producido a partir de agua de mar estándar. Esta proporción de CO ₂, sin embargo, no incluiría las emisiones de la energía necesaria para operar la planta.

Disrupción: oponentes y competidores

Calera, sin embargo, tenía la promesa de ser más que una planta de cemento. Debido a que podría secuestrar CO ₂, dióxido de azufre y mercurio en carbonatos, Calera ofreció una tecnología de control y remediación multicontaminante que podría resultar más barata que los métodos existentes y generar ingresos adicionales por la venta de sus subproductos, cemento y agua desmineralizada. La promesa de los múltiples beneficios del proceso de Calera atrajo la atención de muchos sectores. El Departamento de Transporte de California estaba interesado, ya que California usa más concreto que cualquier otro estado y tiene su propio programa de tope y comercio de GEI. Investigadores y constructores egipcios, marroquíes y saudíes habían expresado interés en el proceso debido a su aspecto de desalinización, y el escaparate de cero emisiones Masdar City en los Emiratos Árabes Unidos había considerado usar cemento Calera.Bloque Ben, “¿Capturando emisiones de carbono... en cemento?” Worldwatch Institute, 26 de enero de 2009, consultado el 25 de mayo de 2009, www.worldwatch.org/node/5996. Las centrales eléctricas y los hornos de cemento buscaban formas de reducir sus emisiones de todos los contaminantes. A principios de 2010, Calera recibió una subvención del gobierno australiano para construir una planta de demostración para capturar carbono de una planta de carbón, que como la mayoría en Australia quemaba particularmente carbón pardo sucio. Constantz para enero de 2010 tenía “una acumulación de 70 personas” que representaban “100 proyectos”. Señaló que “seleccionar el adecuado es un proceso patentado, grande”, que incluye la consideración de materias primas locales, regulaciones, compradores y proveedores, incentivos y otros factores.Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 ( Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010).

Además de considerar a sus pretendientes, recursos materiales y oportunidades de negocio, Constantz también tuvo que considerar su competencia. Otras empresas estaban tratando de hacer cemento de formas innovadoras para reducir las emisiones de GEI. En 1979, el arquitecto nacido en Alemania Wolf Hilbertz había publicado una forma de producir carbonato de calcio a partir del agua de mar vía electrólisis.Wolf Hilbertz, “Electrodeposition of Minerals in Sea Water: Experiments and Applications”, IEEE Journal on Oceanic Engineering 4, no. 3 (1979): 94—113, consultado el 10 de enero, 2011, www.Globalcoral.org/IEEE_Jour_1979small.pdf. Ese método había sido comercializado como Biorock, también el nombre de la compañía, y se utilizó para ayudar a restaurar los arrecifes de coral mediante el recubrimiento de carbonato de calcio en barras de refuerzo. La empresa Biorock, sin embargo, no parecía interesada en perseguir aplicaciones terrestres. En contraste, Novacem en Inglaterra planeó usar óxido de magnesio y otros aditivos para reducir las temperaturas de procesamiento y obviar las emisiones de GEI de los hornos de cemento. Otras empresas también intentaban secuestrar CO ₂ en cemento. Carbon Sciences de Santa Bárbara planeó usar limo minero (agua más residuos de magnesio y calcio que quedan en las minas) y gases de combustión para hacer cemento, y Carbon Sense Solutions en Nueva Escocia planeó usar gases de combustión para curar el cemento, absorbiendo así CO ₂. Sin embargo, Calera hasta ahora se había mantenido por delante de estos posibles competidores y trabajó para garantizar que sus productos cumplieran con los estándares de rendimiento de ingeniería familiares para acelerar la adopción.

Dejando a un lado el rendimiento del edificio, el científico climático Ken Caldeira del Departamento de Ecología Global de la Institución Carnegie había dudado públicamente de que el proceso Calera reduciría las emisiones netas de carbono, ya que actualmente usaba hidróxidos de magnesio o sodio, que tendrían que producirse de alguna manera y no parecían incluidos en los análisis del ciclo de vida de las emisiones de carbono. Caldeira también había dicho que Calera básicamente tomó piedra caliza disuelta y la convirtió de nuevo en piedra caliza, y hubo discusiones activas en línea sobre este tema. El debate parece ocurrir principalmente por correo electrónico y grupos, por ejemplo, Intervención Climática, “¿Calera—Engañando a los escolares?” consultado el 10 de enero de 2011, http://groups.google.com/group/climateintervention/browse_thread/thread/7b5ff4ee64ce759d?pli=1. Calera simplemente esperó a que se publicaran sus patentes en lugar de refutar directamente la acusación.

El cemento Portland era el estándar industrial y lo había sido desde su invención en 1824. Es probable que cualquier cambio encuentre resistencia por parte de productores y consumidores, y los órganos que establecen normas son necesariamente conservadores y cautelosos. Una serie de organizaciones, desde American Standards Institute (American Standards for Testing and Materials, ASTM) del American National Standards Institute hasta la Portland Cement Association y el American Concrete Institute, además de empresas individuales, realizaron sus propias pruebas rigurosas de calidad y establecieron muchos estándares.

Irónicamente, en lugar de verse a sí mismo como un oponente de la industria cementera Portland, Constantz se consideraba un aliado: “Creo que vamos a salvar a toda su industria. En cuanto haya legislación sobre carbono, la industria asfáltica va a comer su almuerzo. La industria del cemento Portland está realmente en problemas sin nosotros y ellos lo saben. Por eso nos están llamando” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010). Después de todo, la industria había tratado de reducir las emisiones aumentando la eficiencia pero sólo podía hacer tanto. El proceso de Calera parecía ser el avance que necesitaba la industria. Además, la infraestructura ya existía para vincular las plantas de cemento con las centrales eléctricas porque estas últimas suelen tener que deshacerse de las cenizas volantes. De igual manera, las centrales eléctricas también consumen mucha agua, lo que significa que la infraestructura existía para abastecer el proceso de Calera, presumiendo que el agua contenía suficientes sales.

Constantz consideró que Calera podría interrumpir la industria de secuestro de carbono, principalmente empresas de exploración de petróleo y gas que habían estado abogando por una mayor recuperación mediante la inyección de CO ₂ bajo tierra como una forma de secuestro geológico de carbono: inyectar CO ₂ comprimido bajo tierra forzó más petróleo y gas a la superficie. Khosla estuvo de acuerdo pero no estaba seguro de la amplitud de aplicabilidad del proceso de Calera. Un negocio atractivo y algunas plantas definitivamente eran posibles, pero Calera aún tenía que demostrar que era algo más que una solución para algunos casos especiales.

Para ello, Calera esperaba superar a todas las demás opciones de CCS, especialmente las modificaciones de las plantas existentes. Aunque los problemas técnicos y ambientales pudieran resolverse para la CAC generalizada, sería costoso, sobre todo en un mundo sin un precio del carbono. En abril de 2010, el Grupo de Trabajo Interagencial de Estados Unidos sobre Captura y Almacenamiento de Carbono estimó que el costo de construir CCS típico en nuevas plantas de carbón (desarrollo greenfield) sería de 60 a 114 dólares por tonelada métrica de CO ₂ evitada, y de 103 dólares por tonelada para la modernización de plantas existentes. Eso se tradujo en mayores costos de capital de 25 a 80 por ciento. También se esperaba que dichas plantas consumirían entre 35 y 90 por ciento más de agua que plantas similares sin CCS.Grupo de Trabajo Interagencial sobre Captura y Almacenamiento de Carbono, Informe del Grupo de Trabajo Interagencial sobre Captura y Almacenamiento de Carbono (Washington DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos/Departamento de Energía de los Estados Unidos, 2010 ), 27, 33—35, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.epa.gov/climatechange/downloads/CCS-Task-Force-Report-2010.pdf. El reporte no consideró que un modelo como el de Calera fuera CCS, sino que definió CCS solo como secuestro geológico.

Los CCS disponibles requerían mucha energía para operar, la llamada carga parasitaria que colocaba en las centrales eléctricas cuyas emisiones secuestraba. Esta carga parasitaria representó un costo y penalización muy altos para la central eléctrica ya que esencialmente se trataba de electricidad perdida, traduciéndose directamente en pérdida de ingresos. Para cubrir la electricidad necesaria para operar cualquier sistema que atrapa las emisiones de CO ₂ de la chimenea y aún abastecer a sus otros clientes, la central eléctrica tendría que consumir más carbón y operar más tiempo para obtener los mismos ingresos.

Constantz señaló que los CCS geológicos generalmente tenían cargas parasitarias alrededor del 30 por ciento. Para resolver este problema, el modelo de negocio de Calera era comprar energía a precio mayorista, convirtiéndose en el cliente de electricidad de la central eléctrica. La planta podría aumentar su factor de capacidad para cubrir esta demanda adicional de energía o reducir sus ventas de energía a la red sin mucha pérdida de ingresos. Desde la perspectiva de la planta, entonces, Calera no alteró los ingresos, a diferencia de otras opciones. Constantz creía que el consumo de energía de Calera podría ser mucho menor que el de CCS asumiendo que se podrían explotar los insumos locales correctos de minerales y salmuera. Además, para optimizar su uso de energía y precio, Calera estaba diseñando un proceso que pudiera aprovechar la energía fuera de pico. Sin embargo, seguía siendo incierto cuántas ubicaciones cumplieron con los requisitos de insumos minerales para hacer que el proceso Calera fuera económicamente atractivo.

Calera podría perturbar otras industrias convencionales de control de la contaminación. Las tecnologías existentes para controlar los óxidos de azufre (SOx), mercurio y otras emisiones podrían ser suplantadas por la tecnología de Calera. Dichos contaminantes están actualmente sujetos a programas de tap-and-trade o Best Available Control Technology, lo que significa que las empresas tienen que instalar cualquier tecnología de control de contaminación disponible para lograr los mejores resultados. El costo para las centrales eléctricas podría ser tan alto como $500 a $700 por kWh para eliminar estos contaminantes de sus gases de combustión.Joseph B. Lassiter, Thomas J. Steenburgh, y Lauren Barley, Calera Corporation, caso 9-810-030 (Boston: Harvard Business Publishing, 2009), 7, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.ecch.com/casesearch/product_details.cfm?id=91925. Los primeros experimentos sugirieron que el proceso de Calera podría atrapar estos contaminantes con más del 90 por ciento de eficiencia en un solo sistema, aunque los óxidos nitrosos (NOx) aún necesitarían ser tratados.

Posiblemente, los servicios públicos podrían resistir la perspectiva de vender una gran parte de su electricidad a Calera, incluso si Calera instalara una tienda donde se limitara el carbono, como la Unión Europea, o se acercara a empresas que desean reducir sus emisiones voluntariamente. Los servicios públicos podrían cambiar a gas natural o encontrar otras formas de reducir las emisiones. Calera, sin embargo, vio suficiente valor en su propio proceso y en la infraestructura de carbón que había considerado comprar plantas de energía de inmediato y operarlas por sí misma.

Por último, Calera consideró la posibilidad de proporcionar una forma de almacenamiento de energía. Las centrales eléctricas podían operar más por la noche, normalmente cuando la demanda era menor, para suministrar energía para el proceso electroquímico de Calera, almacenando efectivamente energía en forma de otros químicos. Durante el día, no habría una mayor demanda de energía por parte de Calera, lo que incrementaría la producción total de energía de una central eléctrica. De la misma manera, Calera también podría almacenar energía de parques eólicos u otras fuentes renovables.

Gestión del crecimiento

Con mucha gente ansiosa por explotar la tecnología de Calera, la compañía enfatizó mantener el control. Desde el principio, Constantz limitó a los inversores externos al conocido inversionista de capital de riesgo Vinod Khosla. Khosla cofundó Sun Microsystems en 1982 y se fue cinco años después para la firma de capital riesgo Kleiner Perkins Caufield y Byers. Khosla fundó su propia firma, Khosla Ventures, en Menlo Park, California, en 2004, e invirtió su propio dinero en innovaciones comerciales sostenibles y ambientales. Para mayo de 2009, Khosla había realizado una importante inversión en Calera. A pesar de dos rondas de inversiones, que sumaron siete vicepresidentes experimentados para funciones que van desde la propiedad intelectual hasta los asuntos gubernamentales, y el exitoso movimiento del proceso por lotes a la planta piloto de operación continua a la planta de demostración, Calera todavía tenía una junta de solo dos miembros: Constantz y Samir Kaul de Khosla Ventures. Constantz creía que “el mayor riesgo de esta compañía o de cualquier otra compañía en este espacio son los problemas de junta. Debido a que Calera solo tenía un inversionista, se había librado de los problemas de varios miembros de la junta, que pueden tanquear nuevas empresas visionarias” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010). Los malos consejos o los conflictos planteaban una amenaza mayor que “la tecnología o el mercado”, lección que Constantz había tomado en serio de sus empresas anteriores.

La compañía también se protegió de la responsabilidad mediante la creación de entidades de propósito especial (SPE) para operar proyectos individuales. Según Constantz, “Somos una corporación que otorga licencias de su tecnología y propiedad intelectual a otras empresas separadas [SPE] que hemos creado” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010). Por ejemplo, la instalación de Moss Landing era propiedad y estaba operada por Moss Landing Cement Company, que, a su vez, era propiedad de Calera. Esta división permitió a Calera reducir la amenaza de litigios y costos de seguros en la sede de su oficina en la cercana Los Gatos en Silicon Valley porque la producción de cemento y la construcción asociada eran industrias pesadas en las que la escala y la complejidad de los equipos podrían implicar errores costosos y trabajo las condiciones planteaban muchos peligros. Todos en el sitio de Moss Landing estaban obligados a usar cascos y gafas de seguridad, y el hidróxido de sodio producido por electroquímica en el lugar era un producto tóxico.

La compañía también había crecido para absorber más áreas de experiencia técnica. Aurelia Setton llegó a Calera a mediados de 2008 como gerente senior de desarrollo corporativo después de completar su MBA en Stanford Business School. Se convirtió en directora de planeación estratégica en el verano de 2009. Joven y comprometido con el pensamiento empresarial sustentable, Setton había visto a la compañía darse cuenta de las implicaciones de diferentes aplicaciones tecnológicas y luego pasar a reclutar expertos en esas áreas. Primero fue cómo producir cemento con menos energía y luego cómo potenciar su capacidad para secuestrar CO ₂. Entonces fue purificación de agua. Después fue la electroquímica, el proceso de extracción de químicos a través de su división en solución. “Si vemos suficiente valor en él, lo traemos internamente”, dijo Setton.Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010).

Sin embargo, Calera tuvo que reconocer límites. Por ejemplo, Setton sabía que “no somos una empresa manufacturera. Esas asociaciones son muy complicadas. La gente está muy interesada en entrar en nuestra P.I. [propiedad intelectual], y necesitamos su ayuda, pero solo hay una Calera y varias de ellas”. De ahí que Calera sintió que podría dictar sus términos.

Para facilitar el despliegue, Calera entró en una alianza estratégica mundial con Bechtel en diciembre de 2009. Bechtel es una firma global de ingeniería, adquisiciones y construcción (EPC) con cuarenta y nueve mil empleados. Con sede en San Francisco, Bechtel opera en unos cincuenta países y generó 31.400 millones de dólares en ingresos en 2008. Sus proyectos anteriores incluyeron el Túnel del Canal de la Mancha que conecta Inglaterra y Francia; el sistema de metro del área de San Francisco, Bay Area Rapid Transit (BART); y bases militares, refinerías de petróleo, aeropuertos y puertos marítimos, centrales nucleares y combustibles fósiles e infraestructura ferroviaria. Calera trabajó en estrecha colaboración con la división de Renovables y Nuevas Tecnologías en la Unidad de Negocio de Energía de Bechtel. Esa división tenía experiencia con CCS y solicitudes y contratos de subvenciones gubernamentales, lo que podría ayudar a Calera. Bechtel también ofreció una red masiva de proveedores. “No queríamos salir a muchas firmas de EPC”, explicó Constantz. “Optamos por simplemente ir a una firma y dejarles ver lo que estamos haciendo” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010). Bechtel asesoró a Calera en la construcción de su planta de demostración y desempeñó un papel fundamental en el despliegue mundial.

Calera persiguió a otros posibles colaboradores. Uno fue Schlumberger, la empresa petrolera y de perforación con setenta y siete mil empleados y 27 mil millones de dólares en ingresos en 2008. Calera buscó la experiencia de Schlumberger en la extracción de salmueras subsuperficiales, que eran necesarias para reemplazar el agua de mar para el proceso de Calera para ubicaciones interiores. A principios de 2010, Calera también estaba en medio de firmar un acuerdo con un gran proveedor para sus operaciones de electroquímica. Por último, para las centrales eléctricas, Constantz consideró a Calera “sólo otro usuario industrial. Podemos pelear por quién guarda los créditos de carbono y todo eso, pero la única vez que tenemos una relación es si invierten en una planta, y no los necesitamos para invertir” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010). Sin embargo, Setton creía que Calera tenía influencia en la negociación de los términos con una planta de energía eléctrica y CO ₂.

Cuantificación de oportunidades económicas

A mediados de 2010, Setton concibió que los posibles servicios de Calera abarcaban cuatro categorías principales: energía limpia, eficiencia de materiales, manejo de carbono y sostenibilidad ambiental (Figura 5.20 “Oportunidades de ingresos de Calera”). Estas oportunidades a menudo estaban interconectadas, complejas y afectadas por regulaciones y mercados cambiantes, por lo que para ganar dinero, la compañía tuvo que manejar esta complejidad y educar a múltiples audiencias. Parecía un acto desalentador, aunque emocionante, de equilibrio para Setton. Fue uno que tuvo oportunidad de perfeccionar cuando el gobierno australiano y TruEnergy quisieron ver qué podía hacer Calera.

Figura\(\PageIndex{9}\): Oportunidades de Ingresos de Calera. Fuente: Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010).

El Valle de Latrobe, sitio de la Central Eléctrica Yallourn de TruEnergy en el estado de Victoria, Australia, contiene alrededor del 20 por ciento de las reservas mundiales y más del 90 por ciento de las conocidas reservas de lignito, o lignito de Australia, un carbón especialmente sucio y, en consecuencia, barato. En 2006—2007, Australia produjo 65.6 millones de toneladas métricas de lignito valoradas en A$820 millones, o alrededor de US $10/ton.Ron Sait, “Brown Coal”, Australian Atlas of Minerals Resources, Mines, and Processing Centers, accessed January 10, 2011, www.australianminesatlas.gov.au/aimr/commodity/brown_coal_10.jsp . Australia representaba alrededor del 8 por ciento de las exportaciones mundiales de carbón, y su lignito representaba alrededor del 85 por ciento de la generación de electricidad en Victoria. El Gobierno del Trabajo había propuesto el comercio de carbono en 2009, pero ese plan había estado vacilando hasta 2010. Sin embargo, la industria del carbón había invertido en diversos proyectos de demostración para hacer del carbón pardo una fuente de electricidad más limpia. Llevar una planta de demostración de Calera a la Central Eléctrica de Yallourn fue otro de esos esfuerzos. El proyecto Calera se incrementaría eventualmente a una escala de 200 MW.

Toda la Central Eléctrica de Yallourn tenía una capacidad de 1,480 MW y una voraz demanda de recursos. La planta necesitaba miles de toneladas de agua por hora a plena capacidad. Parte de esa agua tendría que ser enviada a tratamiento después. La planta también tuvo la baja eficiencia de conversión de energía típica de las plantas de carbón. A lo que se suma eso, el carbón pardo de la planta tenía una densidad de energía baja, alrededor de 8.6 gigajulios por tonelada. Además, la combustión de lignito crea más SOx y NOx que otros combustibles. Las emisiones exactas de NOx y SOx, antes del control de la contaminación, dependen del diseño de la unidad de combustión, pero para una variedad de diseños la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos estimó que las emisiones de SOx serían de 5 a 15 kg por tonelada de lignito quemado y las emisiones de NOx serán de 1.8—7.5 kg por tonelada de lignito quemado. Ver Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, “Capítulo 1: Fuentes de Combustión Externa”, en AP 42, Compilación de Factores de Emisión de Contaminantes del Aire, Volumen 1: Fuentes de Punto y Área Estacionarias, 5a ed (Research Triangle Park, NC: US Environmental Protection Agency, 1998), 7—8, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch01/index.html. Si bien es difícil poner un precio exacto en el costo de controlar las emisiones en Australia, los programas de comercio en Estados Unidos dan alguna idea. Estados Unidos ejecuta un programa de tope y comercio de NOx y SOx para centrales eléctricas en la costa este, y de enero de 2008 a julio de 2010, los permisos para emitir una tonelada de SOx disminuyeron de aproximadamente $500 a $50 por tonelada, mientras que las asignaciones de NOx comenzaron alrededor de 800 dólares antes de alcanzar un pico cercano a los 1.400 dólares y disminuir a 50 dólares por tonelada. Consulte la Comisión Federal Reguladora de Energía, Mercado de Emisiones: Precios de Permiso de Emisiones (Washington, DC: Comisión Federal Reguladora de Energía, 2010), consultado el 10 de enero de 2011, www.ferc.gov/market-oversight/othr-mkts/emiss-allow/2010/07-2010-othr-emns-no-so-pr.pdf. Dado que el precio de una asignación representa idealmente el costo marginal para disminuir una tonelada adicional de emisiones, refleja el costo de la tecnología de control. Calera afirmó que su proceso, como se señaló anteriormente, podría lograr una reducción de hasta 90 por ciento de CO ₂ y hacerlo a un precio menor si los recursos locales pudieran proporcionar una valiosa materia prima y ambos contaminantes estaban regulados en Australia.

Calera planeó buscar salmueras locales para proporcionar alcalinidad para su proceso. Si no estuvieran disponibles, Calera produciría alcalinidad con su proceso electroquímico patentado, lo que aumentaría el costo de producción de cemento. La economía del proyecto dependería principalmente del precio que pudiera obtener por su cemento. Calera tenía el potencial de utilizar aguas residuales para proporcionar calcio (Figura 5.21 “Estudio de caso de la planta de demostración de Yallourn”): a unas cien millas de la planta TruEnergy, se estaba construyendo un proyecto de desalación a gran escala, proporcionando una materia prima potencial para el proceso de Calera . La utilización de tales corrientes de aguas residuales también ofrecía ingresos potenciales: como ejemplo, en Europa, una planta desalinizadora tuvo que pagar hasta 200€ por tonelada para deshacerse de su salmuera. Aunque los precios serían diferentes para Australia, se podría pagar a Calera para tomar dicha salmuera de desecho para su proceso. Calera también consideró el uso de cenizas volantes, un residuo de combustión de carbón, para material alcalino adicional.

Figura\(\PageIndex{10}\): Estudio de caso de planta de demostración de Yallourn. Fuente: Adaptado de Roland Geyer, Christian Del Maestro y Adam Rohloff, “Análisis de emisiones de gases de efecto invernadero de dos escenarios de implementación de procesos de Calera en la central eléctrica de Yallourn”, Bren School of Environmental Science and Management, 4 de mayo de 2010.

Con muchas variables y varias incógnitas, fue crítico determinar el costo de cada parte del proceso para determinar la viabilidad de todo el proyecto. Sin embargo, los modelos dependían de diversos supuestos, y esos supuestos cambiaban constantemente a medida que cambiaban la configuración del proyecto y otros factores. Nadie había construido nunca un sistema Calera en el campo. Eso dejó mucha incertidumbre en los números reales. También dejó incertidumbre en estrategias más amplias. Bajo muchos escenarios, la demanda de energía de Calera seguiría siendo mucho menor que la carga parasitaria de otras opciones de CCS. Por otro lado, en algunos escenarios, Calera necesitaría tener más cerca del 50 por ciento de iones electroquímicos, lo que representaría un alto requerimiento energético. ¿Cuántos sitios podrían competir con CCS en términos de este requerimiento energético? ¿Cómo debería impactar eso en el modelo de negocio y plan de expansión de Calera?

TruEnergy, seguro, podría beneficiarse enormemente de Calera, más allá del potencial de captura de CO ₂. TruEnergy era una subsidiaria de propiedad total de CLP Holdings Group, un inversionista de generación, distribución y transmisión de electricidad con sede en Hong Kong con activos en India, China, el sudeste asiático y Australia. Lecciones que CLP aprendió ahora podría pagar dividendos más tarde, y la compañía se había comprometido a reducir su intensidad de carbono.CLP Holdings, “Climate Vision”, consultado el 10 de enero de 2011, https://www.clpgroup.com/ourvalues/environmental/climatevision/Pages/climatevision.aspx. La Central Eléctrica de Yallourn, que podría tener una vida útil de cuarenta o más años, podría intentar obtener una ventaja estratégica y mejorar la imagen pública al reducir sus emisiones de carbono en previsión de una eventual regulación. La planta también podría utilizar los procesos de Calera para reducir las emisiones de SOx. El cemento de Calera podría atrapar directamente estas partículas. Indirectamente, si Calera comprara energía por la noche, la planta podría disminuir las emisiones de SOx en momentos en que eran más destructivos, por lo general, las tardes calurosas y soleadas, y los controles de SOx suelen ser los más caros. Este cambio de carga podría ahorrar dinero en controles de contaminación o capacidad de nueva generación.

Próximos pasos

Setton se sentó en su oficina, colindando con Constantz's en el edificio que Calera compartía con la Biblioteca Pública de Los Gatos. Afuera de su puerta, una docena de empleados trabajaban en cubículos cuyos tabiques bajos y translúcidos los hacían más escritorios uno al lado del otro que los cubículos. Una luz brilló en una burbuja que contenía una pantalla del tamaño de un juego en el vestíbulo para representar CO ₂ moviéndose de una planta de energía a una planta de cemento de Calera y luego a un camión mezclador de concreto. Trozos de piedras calcáreas, como los que están en viales en el escritorio de Constantz, representaban el producto de Calera. La compañía había crecido rápidamente y mostró una enorme promesa, pero aún no había construido plantas comerciales a gran escala para cumplir esa promesa. Setton resumió la situación: “Innovar significa que hay que protegerse, tener que convencer a la gente, tener que demostrar rápidamente, y tener que desplegarse ampliamente. Dos preguntas estratégicas son importantes: una, cuáles son las alianzas que nos ayudarán a convencer al mundo y llevarlo a la realidad, y segundo, qué tan rápido podemos desplegar. Eso significa recursos y asignación. Cuánto guardamos en casa, cuánto subcontratamos sin perder nuestra protección. Esas son preguntas clave a medida que crecemos rápido” Andrea Larson y Mark Meier, Calera: Emprendimiento, Innovación y Sustentabilidad, UVA-ENT-0160 (Charlottesville: Darden Business Publishing, Universidad de Virginia, 21 de septiembre de 2010).

El caso Calera ofrece un ejemplo de emprendedor tomando un proceso realizado de forma natural, pero a pequeña escala en la formación de arrecifes de coral, y aplicando los principios inherentes a la producción de cemento a gran escala. Esta imitación de la química y función del sistema natural representa un enfoque inspirador creciente y un enfoque concreto de diseño de productos para la innovación. La siguiente discusión introduce a los estudiantes a la noción de biomimética en los negocios.

Biomimética

¿Qué mejores modelos podría haber? ... Esta vez, venimos no a aprender sobre la naturaleza para que podamos burlarla o controlarla, sino a aprender de la naturaleza, para que encajemos, por fin y para siempre, en la Tierra de la que salimos. Janine M. Benyus, Biomimicry: Innovation Inspired by Nature (Nueva York: William Morrow, 1997), 2, 9.

- Janine Benyus

Los humanos siempre han imitado la naturaleza. Por lo tanto, la biomimética es probablemente tan antigua como la humanidad. Sin embargo, la biomimética como concepto formal es mucho más reciente. Como filosofía de diseño, la biomimética se basa en la naturaleza para inspirar y evaluar productos y estrategias de crecimiento hechos por el hombre. Los diseñadores e ingenieros biomiméticos primero examinan cómo las plantas, los animales y los ecosistemas resuelven problemas prácticos y luego imitan esas soluciones o las utilizan para estimular la innovación. Las plantas y los animales han evolucionado en relación entre sí y con el mundo físico a lo largo de miles de millones de años. Esa evolución ha arrojado estrategias exitosas de adaptación y supervivencia que pueden, a su vez, informar productos comerciales, prácticas y elecciones estratégicas. Las estrategias de sustentabilidad de la naturaleza —una perspectiva de sistemas, eficiencia de recursos y no toxicidad— forman el núcleo de la biomimética y ofrecen un modelo en el que basar las innovaciones sustentables en el comercio.

Conceptos clave

Janine Benyus, silvicultora de formación, es la figura central en la articulación y defensa de los principios de la biomimética. En su libro de 1997 Biomimicry: Innovation Inspired by Nature, acuñó el término biomimética y lo definió como “la emulación consciente del genio de la vida” para resolver problemas humanos en el diseño y la industria.Janine M. Benyus, Biomimicry: Innovation Inspired by Nature (Nueva York: William Morrow, 1997), 2. Benyus lo ha llamado “innovación inspirada en la naturaleza. Es un método, una forma de pedirle consejo a la naturaleza cada vez que diseñas algo” Michael Cervieri, “Flota como una mariposa, con Janine Benyus”, ScribeMedia, 22 de octubre de 2008, consultado el 12 de abril de 2010, http://www.scribemedia.org/2008/10/2...-janine-benyus. Benyus también fundó el Gremio de Biomimicry, una consultoría que ayuda a las empresas a aplicar los principios biomiméticos, y el Instituto de Biomimicry, una organización sin fines de lucro que aspira a educar a una audiencia amplia.Para ver un video de veintitrés minutos de Janine Benyus hablando sobre biomimética en la Tecnología 2005, Entretenimiento, conferencia de diseño, ver Janine Benyus, “Janine Benyus Shares Nature's Designs”, filmado en febrero de 2005, video TED, 23:16, de un discurso en la conferencia de Tecnología, Entretenimiento y Diseño 2005, publicado abril 2007, consultado el 12 de abril de 2010, http://www.ted.com/talks/janine_benyus _ shares_nature_s_designs.html.

Benyus se mostró frustrada porque su formación académica se enfocó en analizar piezas discretas de la vida porque le impedía a ella y a otros ver principios que surgen del análisis de sistemas enteros. La naturaleza es uno de esos sistemas, y Benyus pide a los diseñadores y empresas que consideren a la naturaleza como modelo, mentor y medida. Como señala, cuatro mil millones de años de selección natural y evolución han dado respuestas sofisticadas, sustentables, diversas y eficientes a problemas como el uso de energía y el crecimiento de la población. Los humanos ahora cuentan con la tecnología para comprender muchas de las soluciones de la naturaleza y para aplicar ideas similares en nuestras sociedades ya sea a nivel de materiales, como imitar la seda de araña o derivar productos farmacéuticos de las plantas, o a nivel de los ecosistemas y la biosfera, como mejorar la agricultura aprendiendo de praderas y bosques o reduciendo nuestras emisiones de GEI cambiando hacia la energía solar. Como paso final, si evaluamos nuestros propios productos y prácticas comparándolos con los naturales, tendremos un buen sentido de cuán sustentables son en última instancia.

En efecto, Benyus identificó una lista de principios que hacen sustentable a la naturaleza y podrían hacer lo mismo con la actividad económica humana:

• Funciona con la luz del sol
• Utiliza solo la energía que necesita
• Se ajusta de forma a función
• Recicula todo
• Recompensas la cooperación
• Bancos en la diversidad
• Exige experiencia local
• Limita los excesos desde dentro
• Aprovecha el poder de los límitesJanine M. Benyus, Biomimicry: Innovation Inspired by Nature (Nueva York: William Morrow, 1997), 7.

Dichos principios biomiméticos podrían ser, y han sido, explotados para elaborar productos innovadores en las industrias convencionales. Por ejemplo, un fabricante italiano de piolet modificó el diseño de su producto después de estudiar pájaros carpinteros. El nuevo diseño demostró ser más efectivo y generó mayores ventas.Kate Rockwood, “Biomimicry: Nature-Inspired Products”, Fast Company, 1 de octubre de 2008. Las nociones de biomimética pueden extrapolarse aún más e instarnos a asumir un lugar sustentable dentro de la naturaleza reconociéndonos a nosotros mismos como parte inextricablemente de la naturaleza. La biomimética se centra “no en lo que podemos extraer del mundo natural, sino en lo que podemos aprender de él” Janine M. Benyus, Biomimicry: Innovation Inspired by Nature (Nueva York: William Morrow, 1997). También da urgencia a proteger los ecosistemas y catalogar sus especies e interdependencias para que podamos seguir siendo inspirados, asistidos e instruidos por el ingenio de la naturaleza.

En su sentido más amplio y consciente de los sistemas, la biomimética se asemeja a la ecología industrial y los servicios de la naturaleza, pero claramente comparte rasgos con el concepto de diseño de cuna a cuna de William McDonough, las pautas de Natural Step de Karl-Henrik Robèrt y otras estrategias y teorías de sustentabilidad.Cada uno de estos conceptos se relaciona con negocios sustentables y cada uno tiene su propio patrimonio. De ahí que los conceptos se resuman aquí con una sugerencia para su posterior lectura. La ecología industrial se refiere a la práctica industrial de colocación, que utiliza desechos de un proceso como insumo para otro, como usar yeso recuperado del lavado de emisiones de chimeneas para hacer paneles de yeso. Véase Thomas E. Graedel y Braden R. Allenby, Ecología Industrial, 2a ed. (Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2003). Los servicios de la naturaleza se refieren a las formas en que los procesos naturales, como la fotosíntesis y la filtración en humedales, brindan bienes y beneficios a los humanos, como aire limpio y agua limpia. Ver Gretchen Daily, ed., Nature's Services: Societal Depending on Natural Ecosystems (Washington, DC: Island Press, 1997). El diseño de la cuna a la cuna enfatiza que los productos deben fabricarse para ser desmontados y reutilizados de manera segura, no desechados, al final de sus vidas para convertirse en materia prima para nuevos productos o nutrientes para la naturaleza. Véase William McDonough y Michael Braungart, Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make Things (Nueva York: North Point Press, 2002). El Paso Natural es un marco estratégico que considera la actividad económica humana dentro de los equilibrios materiales y energéticos más amplios de la tierra; sostiene que debido a que no podemos agotar recursos ni producir productos que la naturaleza es incapaz de reponer o degradar de manera segura, debemos cambiar a renovables y materiales no tóxicos. Ver Karl-Henrik Robèrt, The Natural Step Story: Seding a Quiet Revolution (Gabriola Island, Canadá: New Society Publishers, 2008); Natural Step, “Home”, consultado el 12 de abril de 2010, http://www.naturalstep.org; y Natural Step USA, “Home”, consultado el 12 de abril de 2010, www.naturalstep.org/usa. Benyus incluso ha alineado explícitamente la biomimética con la ecología industrial para enumerar diez principios de una economía que imita la naturaleza.Janine M. Benyus, Biomimicry: Innovation Inspired by Nature (Nueva York: William Morrow, 1997), 252—77.

1. “Utilizar los desechos como recurso”, ya sea a escala de parques empresariales integrados o de la economía global.
2. “Diversificar y cooperar para utilizar plenamente el hábitat”. La simbiosis y especialización dentro de nichos asegura que no se desperdicie nada y brinda beneficios a otras empresas o partes de la industria.
3. “Reúna y use la energía de manera eficiente”. Utilice los combustibles fósiles de manera más eficiente mientras cambia a recursos renovables.
4. “Optimizar en lugar de maximizar”. Centrarse en la calidad sobre la cantidad.
5. “Use los materiales con moderación”. Desmaterializar productos y reducir el empaque; reconceptualizar los negocios como brindar servicios en lugar de vender bienes.
6. “No enfurezca los nidos”. Reducir toxinas y descentralizar la producción de bienes y energía.
7. “No saque recursos”. Cambie a materias primas renovables, pero úselas a una tasa lo suficientemente baja como para que puedan regenerarse. Invertir en capital ecológico.
8. “Permanecer en equilibrio con la biosfera”. Limitar o eliminar la contaminación.
9. “Corre con información”. Crear bucles de retroalimentación para mejorar los procesos y recompensar el comportamiento ambientalmente restaurador.
10. “Compre localmente”. Utilizar los recursos locales para la resiliencia y apoyar a las poblaciones regionales, reducir las necesidades de transporte, construir economías locales y dejar que la gente vea el impacto de su consumo en el medio ambiente y la vitalidad económica local.

Ejemplos de Productos Biomiméticos

Si bien los conceptos de biomimética se pueden aplicar a diversas escalas, con mayor frecuencia se consideran a nivel de productos o tecnologías individuales. El velcro es quizás el ejemplo más conocido. En la década de 1940, el ingeniero suizo George de Mestral notó rebabas pegadas a su ropa y al pelaje de su perro después de que se fueran de excursión. Analizó las fresas y la tela bajo un microscopio y vio cómo los ganchos del primero agarraban tenazmente los bucles de este último. Utilizó esta observación para inventar Velcro, nombre que derivó del terciopelo (en francés para terciopelo) y del ganchillo (francés para gancho). Durante los siguientes años, cambió del algodón al nylon para mejorar la durabilidad del producto y refinó el proceso de elaboración de sus matrices microscópicas de ganchos y bucles (Figura 5.22 “Burdock Magnificada y Microscopio Electrónico de Barrido Imagen de Velcro”). Luego comenzó a presentar patentes en todo el mundo. El velcro ahora se usa de innumerables maneras, incluidos trajes espaciales, billeteras, ropa para muñecas y zapatos deportivos.

Figura\(\PageIndex{11}\): Fresa de Bardock Magnificada. Fuente: Jean-Marie Cavanihac. Usado con permiso.

Figura\(\PageIndex{12}\): Microscopio Electrónico de Barrido Imagen de Velcro. Fuente: Jim Ekstrom. Usado con permiso.

Las plantas inspiraron otro ejemplo de biomimicria de diseño temprano.Muchos ejemplos de biomimética se pueden encontrar en el sitio web del Instituto de Biomimicry, Ask Nature, “Home”, consultado el 12 de abril de 2010, http://www.asknature.org. La Conferencia de Biomimética 2009 en San Diego incluyó una visión general de los productos biomiméticos; las imágenes de esa conferencia están disponibles: “Conferencia de Biomimética 2009—San Diego”, video de YouTube, 3:26, de la Conferencia Educativa de Biomimética de la Sociedad Zoológica de San Diego del 1 al 2 de octubre de 2009, posted by MemsDisplayGuy, 9 de noviembre de 2009, consultado el 8 de abril de 2010, www.youtube.com/V/R-WUPR5lur8. Joseph Paxton, jardinero, fue acusado de cuidar del nenúfar gigante amazónico de un duque inglés (Victoria amazonica), que los viajeros británicos habían traído de América del Sur en la década de 1830. Las almohadillas de lirio eran tan masivas y boyantes que Paxton podía ponerles a su pequeña hija y no se hundirían. Intrigado, Paxton estudió la parte inferior del nenúfar. Luego utilizó el diseño de nervios y espinas que mantenía a flote los nenúfares para construir un invernadero. Unos años más tarde, aplicó los mismos principios para diseñar el Palacio de Cristal para la Gran Exposición de Londres de 1851 (Figura 5.23 “Interior del Palacio de Cristal de Londres, cuya construcción se inspiró en la estructura de hojas del lirio de agua amazónico”). El edificio se basó en costillas de hierro fundido para soportar placas de vidrio y fue un precursor del diseño modular y los invernaderos modernos.Lucy Richmond, “El lirio de agua gigante que inspiró el palacio de cristal”, Telegraph (Reino Unido), 7 de mayo de 2009, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.telegraph.co.uk/comment/l...al-Palace.html; “Hojas dadas soporte estructural: Lirio de agua gigante”, Ask Nature, accessed April 8, 2010, asknature.org/strategy/902666afb8d8548320ae0afcd54d02ae.

Figura\(\PageIndex{13}\): Interior del Palacio de Cristal de Londres, cuya construcción se inspiró en la estructura de hojas del lirio de agua amazónico. Fuente: El Constructor 12 (1854): 307. Para ver una fotografía de la parte inferior de una almohadilla de nenúfar de Amazon, visite asknature.org/strategy/902666afb8d8548320 ae0afcd54d02ae #changeTab (consultado el 6 de mayo de 2010).

Más recientemente, los arquitectos han aprendido a regular las temperaturas de los edificios mediante el estudio de los montículos de termitas. En 1995, el arquitecto Mick Pearce y los ingenieros de Arup Associates obviaron la necesidad de un sistema de aire acondicionado para el Eastgate Centre en Harare, Zimbabue, mediante el uso de una serie de pozos de aire y la masa térmica del edificio. Eso solo ahorró 3.5 millones de dólares en costos de construcción. Las tiendas y oficinas del Eastgate Centre utilizan un 65 por ciento menos de energía que los edificios comparables para mantener una temperatura confortable, reduciendo las necesidades energéticas totales en un 10 por ciento y haciendo que la renta sea 20 por ciento más barata que los edificios comparables. El diseño se inspiró en las termitas (Macrotermes michaelsei) que construyeron montículos de diez a veinte pies de altura mientras mantenían la temperatura interna de las estructuras a 87°F, la temperatura ideal para cultivar los hongos que comen las termitas, incluso cuando las temperaturas externas bajaron a 70°F. almacenado en el lodo para ayudar a regular la temperatura y abrir y cerrar escotillas en ejes que ventilan aire caliente y aspiran aire más frío. “Edificio Eastgate Center: Calefacción Pasiva y Refrigeración Ahorra Energía”, Ask Nature, consultado el 16 de noviembre de 2009, http://www.asknature.org/product/373ec79cd6dba791 bc00ed32203706a1; “Nidos Ventilados Quitan Calor y Gas: Termitas de Construcción de Montículos”, Ask Nature, consultado el 12 de abril de 2010, http://www.asknature.org/strategy/8a16bdffd27387cd2a3a995525ea08b3; Abigail Doan, “Edificio verde en Zimbabwe Modelado a partir de los montículos de termitas”, Habitar, 10 de diciembre de 2007, consultado el 10 de enero de 2011, http://inhabitat.com/building-modell...re-in-zimbabwe.

Interface Flooring Systems, una compañía de alfombras con mentalidad de sostenibilidad, tomó otra lección de la naturaleza: las hojas y ramitas nunca se ven fuera de lugar en el suelo del bosque, sin importar cómo estén dispersas o si varían sutilmente en tono y forma. En el año 2000, la división InterfaceFLOR incorporó esta lección a su línea Entropy de losetas para alfombras, parte de su plataforma de productos biomiméticos. Cada loseta de alfombra tiene un patrón aleatorio diferente dentro de un diseño básico y variaciones de color dentro de una paleta general (Figura 5.24 “Hojas de otoño, que inspiraron la línea de alfombras de entropía de Flor's Entropy”). Esta variación crea un todo armonioso y elimina la necesidad de combinar tintes específicos o instalar baldosas en una dirección particular, lo que a su vez ahorra dinero, material y tiempo para la instalación inicial y reparaciones posteriores. La compañía estima que la instalación de desechos de alfombra Entropy solo 1.5 por ciento de la alfombra en comparación con el promedio de la industria de 14 por ciento para alfombras broadloom. “Alfombras y pisos i2™: el reemplazo de baldosas según sea necesario ahorra recursos”, Ask Nature, accessed January 10, 2011, http://www.asknature.org/product/a84a9167f21f1cc 690e0e673c4808833; Interface Floor, “i2™ Modular Carpet — How Nature Would Design a Floor”, accessed April 12, 2010, http://www.interfaceflor.com/Default.aspx?Section=3&Sub=11.

Figura\(\PageIndex{14}\): Hojas otoñales, que inspiraron la línea de alfombras de entropía de Interface Floor. Fuente: Mark Meier. Usado con permiso. Para ver ejemplos de diseños de alfombras de InterfaceFlor's, visite http://www.interfaceflor.com/default.aspx?Section=2&Sub=4 (consultado el 6 de mayo de 2010).

La biomimética también puede ayudar a la electrónica sofisticada. La empresa de tecnología de la comunicación Qualcomm ha aplicado el principio que hace que las mariposas y las plumas de pavo real sean iridiscentes a las pantallas electrónicas a todo color, desde los celulares hasta las tabletas. Su producto, Mirasol, se basa en lo que Qualcomm llama modulación interferométrica dentro de un dispositivo de sistemas microelectromecánicos. La pantalla consiste en píxeles que contienen dos capas, una placa de vidrio y una capa reflectante sobre un sustrato base. Minúsculas diferencias de voltaje cambian la distancia entre las placas en píxeles individuales, produciendo patrones de interferencia que crean diferentes colores. Los píxeles no necesitan su propia retroiluminación, a diferencia de las LCD, y por lo tanto utilizan muy poca energía y permanecen muy visibles incluso bajo la luz solar brillante. La tecnología ganó varios premios entre 2008 y 2010, entre ellos el Wall Street Journal 2009 Technology Innovations Award en la categoría de semiconductores y la revista LAPTOP Best Enating Technology.Qualcomm, “Mobile Displays: Mirasol Display Technology”, consultado el 10 de enero de 2011, www.qualcomm.com/products_services/consumer_electronics/displays/mirasol; “Mirasol Display Hands-On High-Res”, video de YouTube, 0:58, publicado por engadget, 8 de enero de 2010; consultado el 12 de abril de 2010, www.youtube.com/v/jmpbgapGykQ; Mirasol Displays, “Cómo funciona”, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.mirasoldisplays.com/how-it-works; y Mirasol Displays, “Centro de Prensa: Premios”, consultado el 10 de enero de 2011, http://www.mirasoldisplays.com/awards.

Conclusión

La naturaleza proporciona una rica fuente de ideas que pueden hacer que los productos diseñados por el ser humano y las estrategias corporativas sean más eficientes y resilientes, y menos tóxicos y, por lo tanto, más sostenibles. Los ecosistemas de la naturaleza evitan el desperdicio: lo que es desechado por una especie suele ser utilizado por otra como insumo o nutrición. La naturaleza resuelve problemas con los materiales a mano, los mismos bloques de construcción de la vida, en lugar de los químicos exóticos y sintéticos. Sus sistemas son autoenergizantes; la naturaleza corre sobre la luz solar, mediada por la fotosíntesis. Cuando los ejecutivos de estrategia o los diseñadores de productos operan desde un punto de vista biomimético, considerando sus principios y los ejemplos de plantas y animales que se aplican, pueden usar modelos de la naturaleza para crear innovaciones comerciales sostenibles.

CLAVE PARA TOMAR

• La biomimética puede ofrecer nuevas ideas para resolver algunos de nuestros problemas ecológicos y de salud ambiental aparentemente intratables.
• Los emprendedores emergen de una amplia variedad de orígenes; se trata más bien de “encajar” entre el emprendedor, el producto/tecnología, y la necesidad del mercado que crea la oportunidad.
• El éxito no se trata solo de tener una tecnología única o superior; es, quizás lo más importante, en encontrar clientes tempranos y generar fuentes de ingresos que satisfagan a los inversionistas.

EJERCIOS

1. Describa cada uno de los siguientes para Calera:
   1. emprendedor
   2. oportunidad
   3. producto
   4. concepto
   5. recursos
   6. mercado
   7. entrada
2. ¿Cuáles son los principales retos de Calera ahora? ¿Qué tiene la compañía para acertar a corto plazo para tener éxito? Prepara tu análisis como una presentación con recomendaciones.
3. Nombrar ventajas o desventajas en contar con el respaldo financiero de Vinod Khosla.