lunes, 7 de marzo de 2011

ENERGÍAS RENOVABLES: SOLUCIÓN AL CALENTAMIENTO GLOBAL Y CRISIS ENERGÉTICA


Por Douglas Alberto Gómez Reyes

La población mundial entre 1950 y 2000, aumento de 2500 a 6100 millones de habitantes, con una proyección, para 2050, de 9830 millones[a]; por lo cual el  consumo de energía en México y en el mundo seguirá creciendo irremediablemente. La Agencia Internacional de la Energía (AIE) estima que las necesidades energéticas mundiales para el año 2030 superarán en más de 50% las actuales. México en 2006 ocupo el primer lugar en Latinoamérica en emisiones de bióxido de carbono equivalente[1] derivados del uso y quema de combustibles fósiles, con 435 millones de toneladas anuales[b]. El Departamento de Energía de Estados Unidos, sitúa a México en el décimo tercer país que más gases de efecto invernadero emite a la atmósfera en el mundo. La respuesta del gobierno mexicano anunciada en diciembre del año pasado en la Conferencia de Cambio Climático en Poznan, Polonia, es la reducción de las emisiones de  al 50% de las actuales para 2050. Sin embargo, las palabras del secretario del Medio Ambiente, Rafael Elvira, al expresar que la propuesta “más que un compromiso formal, es un ofrecimiento a la comunidad mundial” me hacen saber lo ignaro del secretario.
            De las varias iniciativas de ley para energías renovables propuestas en el Congreso de la Unión durante los últimos diez años, sólo la de los bioenergéticos ha sido aprobada. Por su parte, la Ley del Servicio Público de Electricidad es de muy corto alcance, al no promover incentivos económicos al desarrollo de la generación eléctrica con energías renovables, pese a que el sector residencial en el país emite 21.7 millones de toneladas de  al año[c]. El gobierno mexicano en un intento por la reducción de los gases de efectos invernadero proveniente en gran parte de la quema de los combustibles fósiles, ha implementado programas como: sustitución de focos incandescentes por lámparas ahorradoras, hipotecas verdes (incentivos crediticios para adquirir viviendas ecológicas, con calentadores solares de agua) , modernización de refrigeradores y equipo de aire acondicionado (en regiones de clima extremo) y fomento de energías renovables (apoyadas por  la LAFRE, Ley para el Aprovechamiento de las Fuentes  Renovables de Energía). Sin embargo, el gobierno mexicano en un acto apátrida ―con el silencio del pueblo en complicidad―  no aprende la lección: despretrolizar la economía. Para ello, debe cambiar los hábitos energéticos de todos los sectores del país.
            En 1974 la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) creó la Agencia Internacional de la Energía (AIE) como respuesta a la suspensión de envió de petróleo por parte de la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP). La AIE busco desde entonces alternativas para disminuir la dependencia energética del petróleo por medio del desarrollo de los recursos renovables como el Sol, el viento, el potencial hidráulico, la biomasa y la energía de los océanos; todos ellos, recursos no susceptibles al control geopolítico de otras naciones.
            Por otra parte, en la década de 1970 en México se descubrieron los mayores yacimientos petrolíferos, augurando con ello bonanza, prosperidad económica y el olvido de  las consecuencias de la dependencia del petróleo. A partir de entonces se acrecentó la dependencia petrolera  en nuestra económica. En México se soslayo el desarrollo de los recursos energéticos renovables disponibles en forma cuantiosa en nuestro territorio.
            Hoy día enfrentamos una crisis medio ambiental global que amenaza la biosfera por el alto nivel de Gases de Efecto Invernadero (GEI) provenientes de la quema de hidrocarburos necesarios para satisfacer la demanda energética, a la par de una nueva crisis petrolera por el inminente declive de las reservas de hidrocarburo convencional [2] a nivel mundial. A estos problemas se agrega la crisis política mexicana, donde el ejecutivo el año pasado propuso una Reforma Energética inicua donde poco o nada se tocan los temas de diversificación, disponibilidad y seguridad energética con base a recursos energéticos alternativos,  comprometiendo nuestro futuro y el de las próximas generaciones a los eventuales hallazgos de nuevos yacimientos petrolíferos con un costo económico, social y ambiental ruinoso.
            La Reforma Energética es la prueba de lo inmoral de los gobernantes y políticos de México, pero como escribiera el joven periodista Alejandro Encinas Nájera “sería imperdonable que nosotros, la sociedad, y en especial los jóvenes, asumiéramos como propia la derrota moral de los corruptos. Combatir y oponernos a estas prácticas es nuestra tarea irrenunciable”. Por lo que con este trabajo propongo como solución al problema energético y de cambio climático por actividad antropogénica,  el impulso a las energías renovables y toma de conciencia.  Mostrando para ello el panorama de las energías renovables disponibles en México y justificando el por qué optar por la diversificación de éstas.

EL MEDIO AMBIENTE
Existe una correlación directa e importante entre la generación de energía a partir de la quema de combustibles fósiles y la emisión de GEI a la atmósfera, degradando el medio ambiente al atrapar más calor y provocar un recalentamiento de la Tierra. Investigaciones científicas en todo el mundo indican  que el incremento de GEI está provocando cambios climáticos severos, trastornos en la agricultura, variación en el nivel del mar  y cambios en la salinidad de los océanos, así como propagación de enfermedades tropicales y lluvia ácida -dañando el ecosistema y monumentos históricos-. El requerimiento energético actual en el mundo demanda el consumo de 85 millones de barriles de petróleo diarios (1 barril=158.9 litros) y la proyección para 2050  de no existir una alternancia energética es de 132 millones, donde para satisfacer la demanda mundial se deberá hacer uso extensivo de petróleo no convencional provocando una severa crisis económica mundial y ambiental. En 2006, México liberó 435 millones de COe: transporte 144.63 millones de toneladas, generación de electricidad 112.63 millones de toneladas, manufactura y construcción 56.83 millones de toneladas, emisiones fugitivas 47.70 millones de toneladas, sector energético 36.68 millones de toneladas, residencial 20.19 millones de toneladas, agropecuario 7.16  millones de toneladas y comercial 4.69 millones de toneladas. El Instituto Nacional de Ecología estima que de seguir utilizando los mismos combustibles las cifras anteriores se triplicarán.
            En general, el calentamiento global, la lluvia ácida y la contaminación de los acuíferos, se relaciona directamente por el uso de combustibles fósiles. En México, se estima que la pérdida natural causada por daños al agua, suelo y aire, equivale a 10.6%  del Producto Interno Bruto (PIB) anual (~1800 millones de dólares), siendo los bosques los más afectados[d].
            Es evidente que las mediadas adoptadas hasta ahora por el gobierno mexicano tanto en la preservación del medio ambiente como en la generación energética para la producción de bienes y satisfactores, han fracasado, por lo cual urge se replantee una nueva, integral y formidable estrategia para preservar el medio y satisfacer los requerimientos energéticos.

ENERGÍAS RENOVABLES: LA GRAN DIVERSIDAD
Dada la ubicación geográfica y características geomorfológicas de México, las oportunidades de desarrollo energético regional por suministro de fuentes locales son enormes, generando soluciones ad hoc a los distintos sectores económicos de la región en cuestión. Un ejemplo de lo anterior sería la utilización de energía solar, eólica y mareomotriz, así como la generación de electricidad a partir de la basura en los estados del norte del país, en reemplazo del petróleo proveniente del sureste. La generación de electricidad en la vivienda y producción de calor para la industria  por conversión de la energía solar es una de las mejores alternativas energéticas dado que los días de insolación en gran parte de la república mexicana son superiores a 252 días al año.
            Los caminos tecnológicos para aprovechar las energías renovables ya están bien establecidos. Con el Sol se puede producir electricidad por vía directa, mediante celdas fotovoltaicas. Se puede producir calor en un amplio rango de temperaturas, mediante captadores planos o tecnologías que permitan la concentración de la luz solar, permitiendo proveer de agua caliente y calefacción al sector residencial, comercial e industrial, incluso, se podría generar electricidad por medio de turbinas convencionales.
Con la fuerza del agua y viento se pueden mover generadores eléctricos como se hace en las centrales hidroeléctricas y en las granjas eólicas del sureste y noroeste de México. Mediante procesos químicos relativamente sencillos, la biomasa se puede transformar en combustibles sólidos, líquidos o gaseosos para aplicaciones domésticas, industriales y de transporte. El mar es una fuente inagotable de energía susceptible de ser aprovechada, al igual que la energía térmica proveniente del interior de la Tierra, como los geiseres, aprovechados por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) para la generación de electricidad en centrales geotérmicas como Los Azufres en Michoacán o Cerro Prieto en Baja California[3].
            Calor, potencia mecánica, electricidad, y combustibles para el transporte son tipos de energías de uso en nuestra vida diaria que pueden ser generados con energías renovables. Los desarrollos tecnológicos han hecho plausible que las energías renovables sean un vector energético para múltiples aplicaciones.
            Las energías renovables afrontan un pequeño problema: son intermitentes y de relativa baja densidad. Sin embargo, existe tecnología para resolver éstos problemas mediante el almacenamiento de calor, sistemas híbridos para el aprovechamiento concurrente de diversos  recursos, como podría ser la alternancia entre centrales hidrológicas y granjas eólicas. El ejemplo anterior permite visualizar que la utilización de energías renovables es cuestión de costos relativos. Por lo cual a la hora de comparar costos entre las energías renovables y no renovables, es menester contabilizar los costos ambientales, sociales, etc., asociados con el uso de combustibles no renovables. La balanza costo-beneficio mostrará que las energías renovables son la mejor inversión dada su diversidad reduciendo al mínimo la emisión de GEI y la par que posibilita enfrentar la crisis energética a corto, mediano y largo plazo.

POR QUÉ OPTAR POR LA DIVERSIFICACIÓN
La disponibilidad de los recursos energéticos renovables es prácticamente inagotable. Por ejemplo: el contenido energético de los 85 millones de barriles de petróleo consumidos diariamente en el mundo, representa apenas el 0.005% de la energía solar que recibe diariamente la Tierra.
            El problema que ha originado la crisis energética en México, es la dependencia mental del petróleo por la inexistencia de una política energética; la existencia de subsidios (gasolina, electricidad) desalienta la racionalización del consumo al no hacer patente los costos reales, llevando a la conclusión errónea que habrá petróleo por siempre, aunque sea a mayores profundidades y mayores costos. Es desalentador y preocupante que en el panorama político nacional, no se vislumbra un genuino cambio en la orientación de la política energética para disminuir la dependencia del petróleo.
            Las razones por las cuales optar por el uso extensivo de las energías renovables son: bajo costo económico; reducción de GEI generados por la quema de combustibles fósiles; contribución a la diversificación energética no susceptible al control geopolítico; seguridad energética, al estabilizar el precio de otros energéticos; múltiples beneficios a la economía, como reactivación de industrias, creación de empleos y fomento de inversiones. Además, la diversidad tecnológica y de escalas para su aprovechamiento ofrece la ventaja de flexibilizar el abasto energético en una economía en desarrollo, siendo más rentable y conveniente que el suministro por un sistema centralizado.
 
IMPULSO A LA ENERGÍA RENOVABLE Y TOMA DE CONCIENCIA
De continuar la tendencia de consumo actual de los recursos naturales, la generación de energía y la dependencia de la economía centrada en el petróleo, el riesgo que corremos por llegar al punto sin retorno es muy alto. En el siglo XX se ha atribuido a actividades humanas la pérdida de bosques, selvas, glaciares, fauna, pérdida de arrecifes de coral, emisión en cantidades descomunales de GEI y la degradación del medio ambiente. Parece que en todos los niveles sociales se ha ignorado el cuidado de la biodiversidad, existiendo un pobre o nulo compromiso por la preservación del ambiente, donde el compromiso involucra el uso eficiente e intensivo de energías renovables.
            Con excepción de la geotermia y las grandes hidroeléctricas, son pocos los servicios que en el país tenemos por la utilización de las energías renovables (la energía eléctrica generada por el viento apenas representa 83 MW). El uso de calentadores solares de agua en el ámbito doméstico está poco difundido, y la tecnología fotovoltaica se relega a servicios muy básicos en comunidades rurales alejadas de la red eléctrica
           La situación nacional contrasta con otras naciones, donde las capacidades instaladas y los beneficios económicos energéticos son claros: 117000 millones de dólares en bienes y servicios, y 2.2 millones de empleos creados hasta la fecha [e]. La razón por la cual México no ha podido entrar al concierto de las otras naciones, es la falta de visión del gobierno por establecer un marco legal y programático que fomente estas formas de energía. Los ciudadanos tenemos en las energías renovables la opción para mitigar el severo problema energético y de cambio climático que se avecina.
 

[1] equivalente e) es la cantidad de Bióxido de Carbono que contaría para el calentamiento potencial de todas las emisiones de gases de efecto invernadero.
[2] La industria petroquímica diferencia dos tipos básicos de hidrocarburos: hidrocarburos convencionales e hidrocarburos no convencionales. Se define por hidrocarburos convencionales el petróleo y el gas natural. Los no convencionales se han agrupado en tres categorías, ordenadas conforme el grado de diferencia del petróleo convencional: petróleo pesado y extra pesado, arenas asfálticas y pizarras/esquistos bituminosos.

[3] México ocupa el tercer lugar mundial en explotación de la energía geotérmica para la generación de electricidad, con una capacidad instalada de 953 megawatts (MW), significando el 3% de la generación eléctrica del país, en cuatro campos geotérmicos: Los Azufres, Michoacán (188 MW);  Los Humeros, Puebla (35 MW); Cerro Prieto, Baja California (720 MW) y Tres Vírgenes, Baja California Sur (10 MW).


Referencias
[a] DESA, (2000), Report. United Nations Department of Economic and Social Affairs. Nueva York, [www.un.org/esa/desa/].
[b] Omar López Vergara, (2009). “A Dieta de Tierra Caliente”,  Revista National Geographic  en Español, marzo 2009, vol. 23, núm. 3, pp. 24-31.
[c] Instituto Nacional de Ecología (INE) [www.ine.gob.mx].
[d] SEMARNAT, (2001). Cruzada nacional por los bosques y el agua, México, [www.cruzadabosquesagua.semarnat.gob.mx/i.html]
[e] REN21. 2008. “Renewables 2007 Global Status Report”. REN21 Secretarial and Worldwatch Institute

PROTECCION PLANETARIA

Pruebas con rayos X muestran cómo desviar un asteroide que se aproximase a la Tierra

John L. Remo, físico del Centro Harvard-Smithsoniano de  Astrofísica (Harvard-Smithsonian  Center for Astrophysics), se ha fijado una meta modesta: salvar al mundo. Desde mediados de los años noventa, él y sus colegas de los laboratorios Nacionales Sandia han realizado los primeros experimentos  encaminados a observar la manera en la que se transfiere el ímpetu de las  explosiones de radiación  de alta intensidad a los fragmentos de meteoritos. Con acceso a la máquina Z de Sandia, el generador de rayos X más potente del mundo, Remo y su equipo podrían dirigir los esfuerzos para desviar un asteroide o cometa que se acerca demasiado a la Tierra.

La ocurrencia de una devastadora colisión con un objeto cercano a la Tierra (OCT) podría ser simplemente cuestión de tiempo. Por ejemplo en junio de ese año, el asteroide 2002MN, una roca de 50 a 100 metros de diámetro, pasó a menos de 120,000 kilómetros de nuestro planeta. Y es motivo de preocupación  si consideramos que el 2002MN fue descubierto tres días después del momento en que se acercó a la Tierra. Un caso de mayor preocupación es el asteroide NT7, una roca de dos kilómetros de  diámetro que llegará antes del 2019. Si chocara contra la Tierra, causaría perturbaciones globales (los últimos cálculos indican que sólo pasará cerca).

Los investigadores han estudiado la posibilidad de desviar estos objetos desde hace más de diez años, pero los análisis no han sido concluyentes por falta de información. Remo ha insistido en la importancia de conocer las características de los materiales de los OCT para predecir su reacción a un impulso. Considera que el parámetro crucial es el  “coeficiente de acoplamiento del ímpetu”, una medida de la eficiencia con la que la radiación que llega a un objeto se convierte en energía cinética. Las pulsaciones de rayos X  de alta energía producidas por la máquina  Z golpean al objetivo (hasta ahora se han probado seis variedades de meteoritos) y crean un chorro de plasma que regresa hacia el origen. Una ola de choque que conserva el ímpetu formado al final lanza al meteorito en la dirección opuesta. Remo, junto con Michael D. Furnish de Sandia, midió el efecto Doppler del rayo láser reflejado para calcular la velocidad de estas partículas.

Con base en sus cálculos, Remo cree que  para desviar a un OCT hacia una trayectoria segura, basta con detonar explosivos de tamaño medio cerca de éste. Entre más tiempo haya para preparar el dispositivo o entre menores sean los objetos, habrá más opciones  para no recurrir a la energía nuclear.
Desde luego, no es tan simple extrapolar los resultados para piedras del tamaño de unos centímetros a rocas con un diámetro de cientos de metros. Independientemente del tamaño del meteorito, como los rayos X interactúan con la materia a una escala microscópica, los coeficientes de acoplamientos pueden medirse con exactitud en el laboratorio. Sin embargo, la mayor incertidumbre proviene de si los asteroides son objetos sólidos o un conjunto holgado de rocas. 

Remo está  diseñando experimentos para investigar lo anterior y planeando pruebas Z para diferentes materiales meteóricos y de cometas. A lo que  aspira es a  convertir el peligro de los OCT en un problema directo de física e  ingeniería. Más que asustar a la gente con pronósticos de un cercano fin del mundo, le gustaría decirles lo que puede hacerse.

jueves, 3 de marzo de 2011

¿CÓMO CAUSA EL CALENTAMIENTO GLOBAL EL CO2?


Casi todos sabemos que el bióxido de carbono (CO2) es el causante que la temperatura global aumente, pero pocos sabemos algo más sobre el CO2, por ejemplo; ¿cómo causa el calentamiento el CO2?
John Sterman, profesor del MIT  ha descrito de manera sucinta lo que debemos saber sobre el CO2. He aquí las ocho preguntas y respuestas fundamentales sobre el CO2:

  ¿Qué pasaría si detenemos el incremento de emisiones?
Incluso a la tasa actual de emisiones, el CO2 se emite a casi el doble del ritmo del que se elimina, por lo que la atmósfera se seguirá saturando.
¿Cómo emitimos CO2?
Cuatro quintas partes provienen del consumo de combustibles fósiles. Casi todo el resto es por deforestación y cambios en el uso de suelo.
  ¿Cómo causa calentamiento el CO2?
El CO2 absorbe parte de la radiación de calor proveniente de la superficie terrestre expuesta al sol, y la radia de regreso a esta.
  ¿Ha estado antes así de alto el CO2?
No en al menos 800 000 años, según nos dicen las burbujas de aire más antiguas encontradas en los núcleos de hielo antárticos, y quizá no en un millón de años.
  ¿A dónde va nuestro CO2?
Plantas y suelo absorben casi un tercio cada año; las aguas marítimas superficiales, alrededor de un cuarto. El resto permanece en el aire por largo tiempo.
  ¿Cuánto es demasiado?
Nadie está seguro. Algunos científicos creen que necesitamos regresar los niveles de CO2 a 350 partes por millón (ppm) –lo que equivale a 745 000 millones de toneladas métricas de carbono– para evitar impactos climáticos graves. Pero si la tendencia actual continúa, el nivel de 450 ppm se superará mucho antes de mediados del siglo.
  ¿Y si detenemos las emisiones por completo?
Les tomaría siglos a las plantas y océanos absorber la mayor parte del CO2 producido por los humanos. Tomaría cientos de milenios que el resto fuera eliminado por degradación rocosa, la cual convierte el CO2 en sedimentos carbonados y rocas.
  ¿Por qué se mantendría alto el nivel por tanto tiempo?
Las plantas y el suelo absorben rápido el CO2, pero esa reserva se llena fácil.
El océano profundo es más grande, pero el acceso lento; el agua superficial con CO2 se hunde sólo en los lugares cercanos a los polos.
Los sedimentos carbonados y las rocas son mucho más grandes y todavía más lentos; se forman en el mar a partir de elementos erosionados de las rocas en tierra.

miércoles, 2 de marzo de 2011

LUZ ROJA


La luz roja podría detener algo más que autos, y parar e incluso revertir daños oculares que causan ceguera. Para estimular el crecimiento de plantas en el espacio, la NASA diseño un diodo de luz roja con emisiones de diez veces más energía que el Sol a la misma longitud de onda. Los astronautas hallaron que este diodo, del tamaño de un paquete de naipes, ayuda a sanar pronto las heridas. Su luz estimula las mitocondrias, las centrales de energía celulares, por un mecanismo aún desconocido. 
La neurotoxicóloga Janis T. Eells, del Colegio Médico de Wisconsin, estudiaba el envenenamiento por metanol, del que se piensa que produce ceguera al inhibir las mitocondrias especialmente las activas en los ojos. Encontró que tres destellos de 14 segundos de la luz del diodo, durante 50 horas, aplicados a ratas envenenadas con metanol, hacían que recuperaran del 60 al 70 por ciento de sus funciones de la retina. Eells y sus colegas publicaron un informe en línea en Proceedings of the National Academy of Sciences y planean investigar si esta luz combate el glaucoma.

martes, 1 de marzo de 2011

LA CIENCIA Y SUS MÉTODOS


Por Douglas Alberto Gómez Reyes

La ciencia, la cual podemos entender como aquella que se desarrolla desde el siglo XVII e iniciada por el italiano Galileo Galilei, aún no posee una definición fuera de toda ambigüedad que nos permita afrontarla de una misma manera en todos los campos del saber. La ciencia es una herramienta cognoscitiva que nos permite conocer el mundo que nos rodea y que a su vez nos da los elementos para poder hacer predicciones y con ello ejercer un control sobre el mundo. 
La ciencia con su poderoso armatoste muchas de las veces se erige como una fortaleza impenetrable para la grey de principiantes. Sin embargo, la ciencia, nacida de la mente humana, se ha materializado como un instituto de conocimiento de indubitable reputación, resultando este hecho algunas de las veces  contraproducente. Así, la ciencia en su ambiciosa pretensión de conocer, explicar y predecir los fenómenos del mundo físico, tiene que sustentarse en una sólida base lógica que le permita hacer asequible sus metas. La ciencia utiliza los métodos inductivos y deductivos, métodos complementarios que bajo ninguna circunstancia son yuxtapuestos. Por su calidad de complementarios, la idea de creer que uno debe ser más poderoso que otro es una idea sin sentido; absurda. Asimismo, la ciencia ocupa otros dos métodos suplementarios, a saber; el reduccionismo y la totalidad.  
El reduccionismo consiste en disgregar los elementos constitutivos de un problema complejo y a través del análisis de sus partes intentar una comprensión del todo. La totalidad es el mecanismo que permite tratar el problema complejo como un todo y ver si existe un ensamble lógico entre las partes y el todo.

Al igual que los métodos de inducción y deducción, entre el reduccionismo y la totalidad no se puede hablar de uno más poderoso que el otro ya que sin la componenda de los dos, ninguno de ellos, por separado, tendría sentido.