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Un variado menú energético

Cada país hará su propia combinación de fuentes de energía limpias para enfrentar los cambios climáticos. Tal es la conclusión de un workshop realizado en la FAPESP

Cana-de-aÁ˙carEduardo CesarPotencializado por la necesidad de reducir las emisiones de gases causantes del efecto invernadero, el desarrollo de fuentes de energía renovables y limpias difícilmente resultará en un modelo hegemónico. La tendencia apunta que cada país creará una combinación propia de matrices, elegida entre diversas categorías de biocombustibles, la energía solar o la eólica y, posteriormente, probablemente el hidrógeno, capaz de aportar eficiencia energética y ayudar al mundo a atenuar los efectos de los cambios climáticos. El estado de arte en la investigación básica y en el desarrollo tecnológico apunta ese camino, tal como quedó demostrado en el workshop Physics and Chemistry of Climate Change and Entrepreneurship, que reunió a investigadores brasileños y británicos en el auditorio de la FAPESP, en la capital paulista, durante los días 26 y 27 de febrero.

Organizado por la Fundación y por las instituciones británicas Institute of Physics (IOP) y Royal Society of Chemistry (RSC), con el apoyo de la Embajada Británica en Brasilia, la Academia Nacional de Ciencias del Reino Unido y The Royal Society, el evento discutió experiencias llevadas a cabo en diversas partes del mundo, especialmente en Brasil y el Reino Unido, países que recientemente tomaron decisiones ambiciosas para enfrentar los cambios climáticos. Mientras que el gobierno británico se comprometió a reducir nada menos que el 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero hasta 2050, el brasileño fijó el año 2020 como límite para el desafío de disminuir un 80% la deforestación de la Amazonia, responsable de la mitad de su contribución para el calentamiento global. Los compromisos son importantes, porque el planeta se volverá más cálido por más  tiempo si tardamos en actuar, dijo Carlos Nobre, investigador del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) y coordinador del Programa FAPESP de Investigación sobre Cambios Climáticos Globales, que invertirá 100 millones de reales durante los próximos diez años o alrededor de 10 millones de reales anuales en la articulación de estudios básicos y aplicados sobre las causas del calentamiento global y de sus impactos sobre la vida de la gente. Las actividades del workshop forman parte de los esfuerzos de ese programa. Nuestra intención es llegar a mitigar los cambios climáticos y promover el emprendedorismo en el campo de las tecnologías limpias, al hacer un balance de los progresos recientes en ambos países, afirmó Nobre.

Siemens Vattenfall Offshore Windkraftpark LillgrundSiemens Naturalmente, la experiencia brasileña con biocombustibles tuvo un espacio importante en el workshop. El físico Carlos Henrique de Brito Cruz, director científico de la FAPESP, hizo una presentación sobre el éxito de la tecnología de producción del etanol extraído de la caña de azúcar, que actualmente corresponde a la mitad del combustible consumido por los automóviles brasileños. Además de reemplazar parte del petróleo, el etanol tiene a su favor el hecho de producir menos dióxido de carbono (CO2) que la gasolina, y parte significativa de ese gas es reabsorbida por la caña en la zafra siguiente. El aumento de la productividad de la caña desde la década de 1970 ha sido del 4% anual, merced a la investigación que multiplicó la cantidad de cultivares de la planta, adaptándola a las distintas realidades. Tales mejoras diferencian a la tecnología brasileña de la utilizada en Estados Unidos, que extrae etanol de maíz y son los mayores productores mundiales del combustible a  fuerza de pesados subsidios. La gran cuestión es hasta qué punto seguiremos expandiendo la productividad del etanol de caña, dijo Brito Cruz. Para preservar el liderazgo tecnológico de Brasil en especial de São Paulo, que concentra la mayor parte de los cultivos y del parque de centrales procesadoras de alcohol del país se lanzó en junio del año pasado el Programa FAPESP de Investigación en Bioenergía (Bioen), que tiene la ambición de estimular y articular las actividades de investigación en instituciones paulistas y perfeccionar la aptitud existente en el área.

Brasil es un país atípico en materia de matrices energéticas. Gracias a inversiones en centrales hidroeléctricas y en biocombustibles, extrae el 46% de su energía de fuentes renovables, mucho más allá del promedio mundial del 13%, y del índice del 6% de los países más industrializados del planeta, aquéllos que integran la Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE). La inversión en tecnología de alcohol combustible se remonta a finales de los años 1970, cuando el país, abatido por los shocks del petróleo, comenzó a invertir en tecnologías de explotación de petróleo en aguas profundas y también en la búsqueda de combustibles alternativos. Los coches alimentados con alcohol ocuparon las calles del país en la década de 1980, pero casi desaparecieron en los años 1990, con la caída del precio del petróleo. A partir de 2003, con el surgimiento de los carros flex, que andan con gasolina, etanol o cualquier mezcla de ambos, el alcohol combustible recuperó el terreno perdido. Actualmente, alrededor del 90% de los automóviles nuevos vendidos en Brasil corresponde a vehículos flexibles. La gasolina se ha convertido así en el combustible alternativo en Brasil, sostuvo Brito Cruz, al recordar que, si bien el alcohol es vendido puro en los surtidores, la gasolina es comercializada en una mezcla con un 25% de etanol.

014-021_MateriaDeCapa_157-01Brito Cruz destacó que la factibilidad de la producción del combustible extraído de la caña no debe encararse como una salida obligatoria para otras naciones. Las soluciones serán peculiares en cada país y en cada región. Luego de la Segunda Guerra Mundial, todos los países apuntaron a la meta de generar su propia energía o, cuando eso no fuera posible, asegurarse el suministro desde fuentes seguras provenientes de otros países. Y cada uno siguió ese camino buscando estrategias acordes con su realidad, afirmó. La idea corriente de que el avance de la caña ampliaría la deforestación de la Amazonia fue cuestionada por el director científico de la FAPESP. Por una serie de motivos, es una mala idea plantar caña en la Amazonia, afirmó, mostrando en el mapa brasileño que las principales áreas de cultivo, en São Paulo y en el nordeste, se ubican al menos a dos mil kilómetros de la selva. También abordó la polémica internacional según la cual la expansión del área plantada para producir biocombustibles resultaría en una oferta menor de alimentos. Al menos en el caso brasileño eso no es cierto, pues tan sólo el 1% del área cultivable de Brasil (o el 0,5% del territorio brasileño) es ocupado por la producción de caña para la producción de etanol, mientras que el 49% de ese territorio se emplea para el pastoreo. Es posible ampliar varias veces el área plantada en Brasil sin causar impacto en la producción de alimentos y sin necesidad de talar nuevas áreas, dijo, mostrando que esa realidad puede reproducirse también en el continente africano, dotado de áreas no utilizadas que podrían emplearse en la producción de bioenergía.

La polémica había emergido ya en las primeras ponencias del workshop, cuando Richard Pike, ejecutivo jefe de la Royal Society of Chemistry, criticó la opción de invertir en biocombustibles para reemplazar a los derivados del petróleo, con el argumento de que eso pondría en riesgo la seguridad alimenticia. Y sostuvo que, en el caso de Gran Bretaña, la energía solar y el combate contra el derroche son las soluciones más sostenibles para alcanzar la meta de recortar las emisiones en un 80%. Si se aplicase la directriz de la Unión Europea de reemplazar el 5,75% de los combustibles fósiles por biocombustibles hasta 2010, más del 19% del área cultivable de Europa se vería comprometida, afirmó. En la ponencia siguiente, Pike fue cuestionado por el físico José Goldemberg, ex rector de la Universidad de São Paulo, para quien el diagnóstico del británico constituye una visión eurocéntrica. Acá en Brasil hay tierra disponible para plantar caña. Ustedes tienen que importar el etanol brasileño en vez de producirlo, afirmó. La producción de té en Inglaterra dependía de la importación de materia prima de la India en el siglo XIX.

014-021_MateriaDeCapa_157-02Sinergia
Fernando Galembeck, profesor del Instituto de Química de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), demostró que la constante inversión en ciencia, tecnología e innovación en el ámbito de la producción de caña de azúcar también resultó en la producción de otros artículos además del azúcar y del etanol, tales como la lisina empleada en los suplementos alimentarios, poliéster, celulosa, vitamina B, solventes, polietileno y energía eléctrica con el bagazo, en un ejemplo de sinergia entre alimentos, combustibles y producción de materiales. La caña es un poderoso recurso de alimento, combustible y de materiales. El área plantada en 2007 era de 2 megahectáreas (Mha), pero existen en Brasil alrededor de 80 Mha de pasturas, gran parte subutilizadas, destacó.

Los esfuerzos en investigación básica y aplicada, en busca de lo que se ha dado en llamar etanol de segunda generación, que se extraerá de la lignocelulosa, fueron explorados por el británico Richard Templer, del Imperial College, y por el brasileño Elói Garcia, del Instituto Nacional de Metrología, Normalización y Calidad Industrial (Inmetro). El desarrollo de tecnologías para la producción etanol de lignocelulosa abre la perspectiva de multiplicar la producción del combustible, extrayéndolo de plantas y residuos agroindustriales. En el caso de la caña, permitiría el aprovechamiento del bagazo y de la paja, que componen dos tercios de la biomasa de la planta. Templer mostró el trabajo de Porter Alliance, una red de 130 investigadores de diversas instituciones británicas, para desarrollar opciones sostenibles de combustibles renovables con base en lignocelulosa. Entre las líneas de investigación hay por ejemplo estudios genéticos volcados a la obtención de nuevas variedades de plantas ricas en la materia prima, como el sauce, el álamo y gramíneas del género Miscanthus, y la optimización de procesos que degraden las fibras y permitan la extracción del combustible con el uso del hongo de pudrición marrón (Gloeophyllum trabeum). Ninguna institución de investigación por sí sola logrará determinar cuáles serán las elecciones más sostenibles. Este trabajo deberá implicar la cooperación del mundo entero, afirmó Templer. En tanto, Elói Garcia mostró las investigaciones realizadas por el Inmetro, en sociedad con el Centro de Investigaciones y Desarrollo de Petrobras (Cenpes), utilizando el aparato digestivo de animales e insectos alimentados con bagazo de caña como modelo para el estudio de microorganismos y enzimas capaces de degradar la lignocelulosa. Los modelos estudiados hasta ahora involucran a rumiantes vacunos y caprinos, además de termitas, cucarachas y coleópteros.

Press Pictures: CopyrightSiemens La energía solar es una de las grandes apuestas de Europa en busca de matrices energéticas renovables. Alemania, por ejemplo, se destacó por aprovechar el 40% de su potencial fotovoltaico, en el marco de un esfuerzo que revela que, cuando la producción industrial de la tecnología se duplica, su costo de producción cae en alrededor de un 20%. Con 20 años de experiencia, Alemania lograría en una década la paridad con la energía convencional, del orden de 0,20 centavos de dólar por kilovatio/ hora (kWh). El costo actual de la energía fotovoltaica en Alemania es de 0,43 centavos de dólar por kWh. Ian Forbes, de la Escuela de Computación, Ingeniería y Ciencias de la Información de la Universidad de Northumbria, apuntó en el workshop los esfuerzos de investigación de Inglaterra, que tiene niveles de insolación tan solo ligeramente inferiores a los de Alemania, en busca de nuevos materiales para perfeccionar la tecnología de las células fotovoltaicas. La segunda generación de esta tecnología, que logró reducir costos sustituyendo placas de silicio por otros materiales semiconductores, tropieza en la escasez de algunos de sus compuestos, como el galio y el indio. En congresos realizados en Europa, los expertos estiman que en 2020 la energía solar fotovoltaica podrá cubrir más del 90% de la demanda de electricidad del continente, dijo.

Diseño de construcciones
El investigador británico John Twidell también destacó que la energía solar tendrá utilidades diversas, en el calentamiento y en el bombeo de agua, en la generación de electricidad y en la refrigeración. Las células fotovoltaicas se integrarán al diseño de las construcciones. Y los arquitectos deberán entrenarse para ello, afirmó Twidell, director del Centro Amset de la Universidad de Montfort, del Reino Unido, que patrocina investigaciones y educación en energías renovables y sostenibilidad. Para Twidell, el desarrollo de la energía solar, que aún adolece de avances tecnológicos para ser más eficiente y competitiva, depende de la creación de políticas públicas que estimulen el cambio tecnológico. Mencionó el caso de la Unión Europea, que estableció el año 2020 como plazo para que el 20% de la energía utilizada en sus países provenga de fuentes renovables. También de acuerdo con esas metas, para abastecer a su población e industria en distintos sectores económicos, cada uno de los 27 países de la Unión Europea deberá contar al menos con diez fuentes de energía renovables más que las actuales. En Gran Bretaña, por ejemplo, todos los nuevos edificios deberán seguir el concepto de carbono cero hasta 2018. Si esas construcciones utilizan energía que contribuya a la emisión de carbono, por ejemplo, tendrán que compensar con el uso de alternativas tales como células fotovoltaicas, energía eólica o biocombustibles, explicó.

Climaticas4novaFINAVERADesinfección
Entre las diversas aplicaciones de la energía solar, Patrick Dunlop, investigador de la Universidad de Ulster, Irlanda, presentó el trabajo de su grupo para desarrollar métodos de bajo costo para la desinfección del agua a través de su exposición al sol, ideales para regiones pobres o que viven situaciones de emergencia en relación con el tratamiento de agua. En días soleados, seis horas de exposición son suficientes para acabar con una amplia gama de microorganismos. Niños que reciben agua tratada en ese esquema tienen una chance siete veces menor de contraer cólera en relación con los demás. Si actualmente 1.800 millones de personas no tienen acceso al agua adecuadamente tratada, los cambios climáticos pueden tornar ese cuadro aún más  dramático, dijo Dunlop. Estas estrategias, que están probándose en países como Kenia, Sudáfrica y Zimbabwe, abarcan desde el montaje de equipos portátiles de fotocatálisis hasta la distribución de bolsas plásticas y botellas especiales, destinadas a facilitar el almacenamiento de agua para su purificación con la radiación solar.

Si bien Brasil avanzó en la tecnología del etanol, no se puede decir lo propio en relación con la energía solar y la eólica. Brasil registra el doble de los niveles de insolación de Alemania, que tiene el mayor mercado del mundo de energía solar, pero que se ciñe al calentamiento de agua residencial y a la generación de electricidad en áreas remotas. El problema es el alto costo de los equipos. La matriz ni siquiera es citada en el Programa de Incentivo a las Fuentes Alternativas de Energía Eléctrica (Proinfa), del gobierno federal. Con relación a la energía eólica, la situación es algo mejor. Datos presentados en el marco del workshop por Enio Bueno Pereira, investigador del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe), muestran que, aunque la capacidad de generación de energía eólica instalada se haya multiplicado por ocho entre 2005 y 2007, se encuentra todavía en un nivel sumamente bajo: el año pasado, la capacidad instalada era de 247 megavatios (MW), ante 8 mil MW de China y 6 mil MW de India, países que han venido invirtiendo pesadamente en esa matriz energética. Se estima que Brasil tiene potencial para 143,5 gigavatios de energía eólica, la mitad de ellos en la región nordeste. De acuerdo con Pereira, modelos computacionales sugieren que el potencial de la energía eólica de Brasil puede ampliarse con los cambios climáticos, gracias a un posible aumento del régimen de vientos de algunos estados de la región norte, como Pará.

GChi-reshanhamhallcutawaybarratt developmentsEl físico Luiz Pinguelli Rosa, docente de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ) y director de su instituto de investigación y posgrado en ingeniería (Coppe), criticó el avance de la termoelectricidad como matriz energética de Brasil y demostró que el potencial de explotación de la energía hidroeléctrica, mucho menos contaminante, es todavía grande en el país. A contrapelo de la historia, el gobierno brasileño pasó a apostar incluso en termoeléctricas impulsadas con gas natural y gasoil, dijo el profesor. Secretario ejecutivo del Foro Brasileño de Cambios Climáticos, Pinguelli dio una explicación para la opción brasileña. Segundo él, mientras es grande la resistencia a la creación de nuevos lagos y represas, poca gente vislumbra los perjuicios, incluso para la salud humana, de quemar crudo para producir energía. El movimiento de los afectados por represas es bastante articulado, y no sin razón, porque históricamente fueron muy mal tratados por las autoridades, afirmó. El físico culminó su presentación en el workshop hablando de oportunidades tecnológicas. Pasó una película mostrando el prototipo de una central, desarrollado por la Coppe, que aprovecha la fluctuación de las olas del mar para generar energía.

Si bien se encuentra lejos de ofrecer alternativas a corto plazo, la investigación en el campo de la biogeoingeniería ha logrado avances en los últimos años en Estados Unidos, merced al estímulo del gobierno de George W. Bush, para quien el enfrentamiento del calentamiento global se llevaría a cabo no mediante la reducción de uso de combustibles fósiles, sino a través de la creación de una estructura de soluciones tecnológicas capaces de mitigar los efectos de los cambios globales. Las ideas en estudio van desde capturar el carbono de la atmósfera por medio de árboles artificiales y confinarlo en el subsuelo, bombeando dióxido de carbono en estado líquido en el espacio que fuera ocupado por reservas de petróleo y gas ya explotadas, hasta mecanismos que se aproximan a las experiencias de campo, tales como la fertilización de los océanos mediante el lanzamiento de hierro soluble o el uso de bombas para traer aguas desde las profundidades a la superficie, ambos con potencial para estimular la producción de algas y aumentar la absorción de carbono  por el mar. De acuerdo con Paul Valdes, profesor de la Universidad de Bristol, muchas de esas ideas son económicamente inviables con base en la tecnología actual. Pero tienden a parecer menos absurdas debido a la demora en hacer lo que debe hacerse, que es reducir las emisiones, afirmó Valdes, en el workshop realizado en la sede de la FAPESP.

Rayos reflejados
De acuerdo con el profesor, las soluciones de biogeoingeniería suenan más factibles cuando se refieren a estrategias para aumentar el albedo (la reflexión de los rayos solares en un objeto) de la superficie terrestre con el fin de enfriar el ambiente y contrabalancear los efectos del calentamiento. Cabe señalar que estos esquemas pueden mitigar algunos efectos de los cambios climáticos, pero no evitan el proceso de acidificación de los océanos ocasionado por el incremento de carbono de la atmósfera, por ejemplo, que genera impactos en la biodiversidad marina tales como la muerte de corales, afirmó. Es cierto que, entre las medidas destinadas a aumentar el albedo, figuran ideas que parecen de ciencia ficción, como la de instalar gigantescos espejos en órbita destinados a reflejar parte de la radiación solar o cubrir los desiertos con material de reflexión, para reducir así la temperatura del planeta.

Pero también existen aplicaciones más prosaicas, como el plantío de cultivares agrícolas con mayor capacidad de reflejar la radiación solar o el uso en construcciones de materiales capaces de promover el mismo efecto. Fernando Galembeck, de la Unicamp, hizo mención al pigmento que con su equipo desarrolló en la Unicamp, cuya tecnología fue transferida a la empresa Bunge. Empleado en las pinturas blancas, el pigmento blanco nanoestructurado aumenta la reflexión de la luz solar de las paredes y construcciones, disminuyendo así el calor y el uso del aire acondicionado. Valdes citó investigaciones realizadas en Inglaterra, según las cuales ciertas variedades de sorgo, cebada y maíz poseen albedo en cantidades significativamente mayores que otras. Según Valdes, modelos climáticos sugieren que el uso de esas variedades con más albedo podría compensar los efectos de la elevación de 1 grado Celsius de la temperatura, con efectos potenciales más  significativos en el hemisferio Norte. Hay que hacer mucha investigación en este campo todavía, pero estos esquemas suenan más realistas que los que involucran inversiones gigantescas, dijo Valdes.

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