17.12: Algunas medidas sensatas para la sustentabilidad

Aquí se discuten algunas ideas de medidas para mejorar la sustentabilidad. Algunos de estos son simples y de fácil implementación. Otros son grandiosos e incluso “lejanos”. La mayoría probablemente han sido sugeridas de una forma u otra por otras o han sido implementadas en algunos lugares. Pocos requieren la invención de algo nuevo. Se presentan aquí con la idea de estimular el pensamiento y la discusión. Probablemente el lector pueda sugerir otras ideas para la sustentabilidad. Si bien la mayoría de estas ideas se presentan desde el punto de vista de su posible implementación en Estados Unidos, la mayoría de ellas, o medidas estrechamente relacionadas, podrían implementarse también en otros países.

La economía de la energía del metano

La idea básica de la economía de la energía del metano es incrementar en gran medida el papel del gas natural como combustible, particularmente para el transporte. El metano, CH ₄, es la quema más limpia de los combustibles fósiles y produce el menor gas de efecto invernadero por unidad de energía generada. Se puede almacenar significativamente más energía en un tanque presurizado de metano que en el caso del hidrógeno elemental. Considerado en gran parte como una fuente de combustible que se agota rápidamente tan recientemente como el cambio de siglo (2000), el gas natural ha surgido como una fuente de energía abundante. Hay dos razones principales para esta abundancia. Uno es un desarrollo revolucionario de métodos para la extracción de gas de formaciones de esquisto apretadas fracturadas hidráulicamente. Estas formaciones, antes inaccesibles para la extracción de gas natural, están ampliamente distribuidas en muchos países, incluyendo en las amplias áreas de Estados Unidos de Pensilvania, Arkansas, Luisiana y Texas (uno de los depósitos más ricos se encuentra debajo de la ciudad de Fort Worth, Texas). Un segundo factor es la construcción de grandes depósitos para la exportación de gas natural licuado de países que antes lo quemaban en bengalas como subproducto residual de la producción de petróleo crudo. A partir de 2010 se proyectó que Estados Unidos contara con 100 años de reservas de gas natural y podría convertirse en exportador de este combustible.

A medida que las fuentes subterráneas agotables de metano se agotan, el metano se puede hacer por gasificación de carbón y biomasa y el subproducto dióxido de carbono de gasificación de sólidos convertido en metano haciendo reaccionar CO ₂ con hidrógeno hecho de electrólisis de agua usando electricidad de fuentes renovables como el viento. El metano se distribuye fácilmente por tubería, y ya existe un sistema para hacerlo en Estados Unidos y en muchas otras naciones. Una vez instalado correctamente bajo tierra, una tubería es un medio de transporte de energía menos disruptivo y altamente confiable que una línea eléctrica de alto voltaje o el transporte de combustibles líquidos por tren o barcaza. Una consideración importante es que la infraestructura de tuberías debe estar muy bien diseñada, construida y mantenida para evitar reventones destructivos. Una muy mala falla de gasoducto ocurrió el 9 de septiembre de 2010, con la ruptura de un gasoducto de 30 pulgadas en San Bruno, California. Este devastador incidente resultó en una explosión e incendio masivo que mató a 8 personas, destruyó 38 casas, dañó muchas más viviendas y dejó un cráter de 12 metros de profundidad, 51 m de largo y 8 m de ancho.

Conversión a vehículos híbridos de alta eficiencia

Como se señaló anteriormente, el metano es una fuente de energía muy sustentable que puede reemplazar a la mayoría de las aplicaciones existentes de los combustibles fósiles. Una de las opciones más atractivas es usar metano para alimentar locomotoras, camiones y otros vehículos. The Clean Air Power Company ha diseñado motores de camiones altamente eficientes energéticamente que obtienen el 90% de su energía del metano alimentado al motor con aire de admisión y que son encendidos por una pequeña cantidad de combustible diesel inyectado en el pico de la carrera de compresión. ⁵ Esta es una aplicación del concepto de encendido de carga estratificada que permite que los motores de combustión interna funcionen con una mezcla de combustible/aire que es demasiado pobre (deficiente en combustible) para encenderse con una chispa pero que puede encenderse con una pequeña zona de encendido rica en combustible creada inyectando combustible directamente en una pequeña región de la cámara de combustión (en un motor encendido por chispa directamente sobre la bujía).

Lo último en economía de combustible para automóviles sería un vehículo híbrido enchufable con un motor de encendido de carga estratificada alimentado con gas natural (ver arriba). La batería de dicho vehículo podría cargarse enchufándola a una fuente de electricidad y con una carga completa podría conducirse a varias decenas de millas de distancia antes de que el motor de combustión interna necesitara ser activado. Cuando sea necesario para cargar la batería, el motor de combustión interna podría funcionar a velocidades óptimas durante períodos de tiempo comparativamente largos para una máxima eficiencia y una contaminación mínima. Un problema con los vehículos híbridos es la necesidad de que el motor de combustión interna arranque inmediatamente en clima frío para proporcionar calor al calentador del vehículo. Este problema se puede superar con un material de cambio de fase mantenido como un líquido calentado en un recipiente aislado y que libera calor latente a medida que se solidifica. ⁶

Desviar el Mississippi

En el Capítulo 8 se presentó un esquema para utilizar el vasto recurso del río Misisipi desviando parte de su flujo desde el Golfo de México hacia regiones deficientes de agua del sudoeste. S. y el norte de México. El esquema incautaría una fracción de la descarga del río en un área de humedales contenidos en la desembocadura del río, permitiría que los procesos naturales purificaran el agua y utilizaría la energía eólica para bombear el agua purificada hasta 2000 millas hasta el sur de California para el suministro municipal de agua y riego. Los principales aspectos de sustentabilidad de este esquema son los siguientes:

• El crecimiento de las plantas en el embalse de humedales construidos eliminaría los nutrientes del agua, reduciendo así su descarga en el Golfo de México donde causan una “zona muerta” eutrofiada.

• La biomasa vegetal cosechada de los humedales construidos podría ser utilizada para la producción de combustibles sintéticos.

• El sedimento de río colectado en el embalse ayudaría en la restauración costera.

• El agua transportada a regiones áridas reduciría la actual demanda excesiva de agua de los ríos Colorado y Río Grande.

• Los peces y camarones de agua dulce cultivados en la vía fluvial y los embalses a lo largo de su curso podrían proporcionar una fuente significativa de proteínas

Entrega de Correo Tres Días por Semana

En la era electrónica moderna, la comunicación por correo convencional es relativamente menos importante que en la era preinformática. Se podría lograr un ahorro significativo de costos y energía al reducir la entrega de correo a tres días por semana, lunes, miércoles, viernes en algunas rutas y martes, jueves y sábado en rutas alternas. Tal sistema tendría que implementarse gradualmente para evitar despidos de personal.

Conexiones ferroviarias hacia y dentro de todos los aeropuertos principales

Los sistemas de transporte terrestre a muchos aeropuertos importantes son engorrosos, lentos y derrochadores de tiempo y energía. Cada aeropuerto grande debe tener un sistema ferroviario integrado que vincule las terminales con el sistema ferroviario que sirve a la ciudad y, dentro de la propia zona del aeropuerto, áreas de estacionamiento, ubicaciones de alquiler de autos, hoteles y otras instalaciones. Dicho sistema totalmente integrado ahorraría energía y tiempo y reduciría significativamente la contaminación en el complejo aeroportuario.

Fertilización de lechos de algas con dióxido de carbono de escape

Esta propuesta consiste en utilizar los gases de escape de combustión de los hornos de centrales eléctricas para enriquecer los cultivos de algas con dióxido de carbono. La eficiencia de los medios de algas para secuestrar dióxido de carbono se ve potenciada por la capacidad de las algas para hacer que los medios sean básicos en la producción de biomasa ({CH ₂ O}) mediante la siguiente reacción de fotosíntesis

\[\ce{HCO3^{-} + H2O + } h \nu \rightarrow \ce{(CH2O) + O2 + OH^{-}}\]

Un sistema de este tipo purificaría adicionalmente los gases de escape secuestrando gas ácido, particularmente SO ₂, y materia particulada.

Reprocesamiento de combustible nuclear

Enterrar el combustible nuclear gastado en un depósito de eliminación permanente es una práctica derrochadora inconsistente con los principios de sostenibilidad y química verde. Una práctica mucho mejor es reprocesar el combustible gastado como se explica en la discusión sobre energía nuclear en la Sección 15.10. Los productos de fisión de vida relativamente corta pueden aislarse para su entierro y se desintegrarán a niveles inofensivos en unos pocos siglos. Los elementos transuránicos de vida más larga, varios de los cuales son combustibles fisionables útiles, pueden tratarse mediante bombardeo de neutrones, proceso llamado transmutación. Como solución provisional, el almacenamiento a relativamente largo plazo de elementos combustibles gastados en sitios de reactores (hasta 100 años, por ejemplo) permite la descomposición de una fracción muy grande de la radiactividad inicial, lo que facilita el reprocesamiento de los combustibles. Dicho almacenamiento a largo plazo también permite el desarrollo de tecnologías de reciclaje mejoradas y reactores reproductores que puedan usar combustibles gastados.

Extracción de Calor de Aguas Residuales

Las aguas residuales son una importante fuente de calor que se puede extraer con una bomba de calor para calentar hogares y edificios comerciales. El concepto consiste en recolectar aguas residuales filtradas en un tanque de almacenamiento y bombear calor del agua con una bomba de calor. Posteriormente, el agua, enfriada por varios grados, puede ser descargada a la alcantarilla. El mismo sistema se puede utilizar para enfriar, en cuyo caso se puede bombear calor al agua antes de que se descargue