17.5: El Cuarto Mandamiento

DADO QUE LA ENERGÍA ES CLAVE PARA LA SUSTENTABILIDAD, ES ESENCIAL EL DESARROLLO DE FUENTES DE ENERGÍA EFICIENTES Y ABUNDANTES QUE TENGAN POCO O NINGÚN IMPACTO AMBIENTAL

Como se discute en el Capítulo 15, “Energía Sustentable: La Base Esencial de los Sistemas Verdes”, la energía abundante y sustentable que puede ser utilizada sin dañar el medio ambiente es posiblemente la faceta más importante de la sustentabilidad. Aquí se discuten varios aspectos de la energía en la sustentabilidad. Ejemplos de lo que se puede lograr con suficiente energía sustentable son los siguientes: La materia orgánica tóxica en las sustancias de desecho peligrosas puede destruirse totalmente y cualquier elemento restante puede ser reclamado o puesto en una forma en la que no puedan representar ningún peligro, las aguas residuales de las aguas residuales pueden ser purificadas para una forma en la que se puede reutilizar como agua potable, se pueden eliminar contaminantes del gas de la pila y se puede construir infraestructura esencial.

El logro de la sustentabilidad es imposible sin el desarrollo de fuentes de energía eficientes, sustentables y no contaminantes. Aquí radica el mayor desafío para la sustentabilidad porque las principales fuentes de energía basadas en combustibles fósiles que se utilizan hoy en día son ineficientes, insostenibles y, debido a la amenaza para el clima mundial de los gases de efecto invernadero, amenazan a la Tierra con una forma devastadora de contaminación. Se deben desarrollar otros medios para proporcionar energía que sean amigables con el medio ambiente y sustentables.

Afortunadamente, como se discute en el Capítulo 15, se dispone de alternativas a los combustibles fósiles, dada la voluntad de desarrollarlos. La mayoría de las fuentes de energía renovables son alimentadas finalmente por el sol. El uso más directo de la energía solar es la calefacción solar. El calentamiento solar de edificios y de agua se ha practicado cada vez más en las últimas décadas y debe emplearse siempre que sea posible. La conversión de energía solar a energía eléctrica con células fotovoltaicas es factible y también se practica en una escala creciente. En la actualidad, la electricidad de esta fuente es más cara que la de fuentes de combustibles fósiles, pero la electricidad solar está bajando gradualmente de precio y ya es competitiva en algunas ubicaciones remotas lejos de las redes de distribución de energía.

La energía eólica ha surgido como una alternativa algo sorprendente a los combustibles fósiles y ahora es competitiva en precio en muchas áreas. Existen numerosas ubicaciones geográficas que son adecuadas para la instalación de grandes aerogeneradores, que se encuentran cada vez más en el paisaje europeo, particularmente en Dinamarca y Alemania. En Estados Unidos, áreas de California, Kansas y el oeste de Texas están particularmente bien adaptadas a la instalación de instalaciones de generación eólica. Algunas personas consideran que los aerogeneradores altos y elegantes son feos (otros los ven como agraciados y pintorescos), pero ciertamente no son tan feos como se volverá el paisaje si se produce un calentamiento climático masivo.

Hay un gran problema común a la energía solar y eólica: su naturaleza intermitente. La energía solar funciona mal cuando el sol no brilla y la energía eólica falla cuando el viento no sopla (aunque los aerogeneradores modernos funcionan a velocidades del viento notablemente bajas). Por lo tanto, es necesario contar con medios confiables de almacenamiento de energía para proporcionar un flujo de energía uniforme. Las baterías para almacenamiento en los principales sistemas eléctricos serían demasiado grandes y costosas. Las alternativas posibles incluyen el almacenamiento de agua bombeada, la energía cinética en volantes que giran rápidamente y la producción de hidrógeno y oxígeno por electrólisis del agua con estos dos gases posteriormente recombinados en celdas de combustible para producir electricidad.

Para algunas aplicaciones, especialmente los combustibles para aeronaves, no hay sustitutos realistas para los combustibles a base de carbono. El desafío es utilizar dichos combustibles con una mínima adición de dióxido de carbono de gases de efecto invernadero a la atmósfera. La mejor alternativa sustentable para producir dichos combustibles es hacerlos a partir de biomasa. Es posible sintetizar y utilizar combustibles de biomasa de una manera neutra con gases de efecto invernadero, es decir, el carbono en el dióxido de carbono liberado por su combustión vino originalmente de la atmósfera por fotosíntesis (al igual que el carbono en los combustibles fósiles, pero en un marco de tiempo mucho más largo). La biomasa se utiliza ahora para combustibles líquidos en dos formas principales. Uno de ellos es el etanol elaborado a partir de la fermentación de azúcar a partir de almidón de grano o azúcar de caña de azúcar. La otra alternativa es el combustible diesel hecho esterificando aceites vegetales, particularmente aceite de soya. Pero estas fuentes requieren de una materia prima de alto valor que está en demanda de alimentos y que son económicas sólo por sustanciales subsidios gubernamentales. Los esfuerzos para extraer azúcares para la fermentación a alcohol de fuentes de madera y subproductos de cultivos, incluidos tallos, hojas y paja, han demostrado ser difíciles y antieconómicos.

La mejor alternativa para preparar combustibles líquidos a partir de fuentes de biomasa es la gasificación termoquímica, que produce un gas de síntesis que consiste en una mezcla de monóxido de carbono, CO e hidrógeno elemental, H ₂. La proporción de H ₂ se puede incrementar haciendo reaccionar CO con vapor (H ₂ O). El CO y el H ₂ se pueden combinar en diversas proporciones para producir una amplia gama de combustibles que incluyen metano, gasolina, combustible para aviones y combustible diesel. La fracción de biomasa que se consume para generar el H ₂ requerido para elaborar combustibles sintéticos, un proceso que genera una molécula de gas de efecto invernadero CO ₂ por cada molécula de H ₂ producida, puede reducirse en gran medida mediante el uso de gas hidrógeno elaborado por la electrólisis del agua utilizando energía eólica renovable.

Otras alternativas para la producción, conservación y utilización de energía se presentan en el Capítulo 15. Los más prometedores de estos se resumen a continuación:

• Uso de energía hídrica sin presas por medios que incluyen turbinas ancladas en agua fluyente de río y fuentes de energía mareomotriz.
• Generación de energía geotérmica, especialmente a partir de fuentes de roca caliente seca.
• Uso de combustibles fósiles con secuestro subterráneo de dióxido de carbono.
• Mayor uso de energía nuclear con reactores criadores que producen más materia fisionable de la que consumen y destrucción de elementos transuránicos radiactivos fisionables de larga vida como el plutonio por su uso como combustible de reactor.
• Conversión de sistemas ferroviarios de locomotoras diésel a electricidad generada a partir de fuentes renovables.
• Mayor uso de metano (gas natural sintético) elaborado a partir de fuentes de biomasa como combustible para vehículos automotores
• Almacenamiento de energía de fuentes renovables intermitentes por medios como el bombeo de gas hidrógeno producido por electrólisis de agua a sitios de almacenamiento subterráneos