martes, 3 de julio de 2012

Una visión rápida de las energías renovables

Arenas bituminosas (vía)
Se ha predicho muchas veces que el petróleo va a acabar terminándose y que debemos recurrir a otras fuentes de energía menos contaminantes y más renovables. En primer lugar, habría que definir que es "renovable" porque si el petróleo no se ha agotado todavía es porque es renovable, en cuanto a  que procede de materia orgánica (y se podría considerar biomasa, en un sentido amplio). Renovable no es lo mismo que infinita o inagotable, sino que se refiere más bien a "que no sea agotable a escala humana", es decir, que no consumamos los recursos más rápido de lo que se producen. En ese sentido, el petróleo no es renovable porque lo consumimos más rápido de lo que se genera (ya que tarda en generarse millones de años). El problema (sin tener en cuenta la contaminación) es que el petróleo barato se acaba..., pero sigue habiendo petróleo en forma de arenas bituminosas. Los hidrocarburos gaseosos ascienden por las capas de la tierra hasta encontrar alguna impermeable que no pueden atravesar, y entonces se condensan formando una balsa de petróleo. Pero si no hay ninguna capa impermeable, el petróleo se queda impregnado en las partículas de suelo, requiriendo métodos químicos para extraerlo que encarecen su producción y además son técnicas muy contaminantes. Además, depender de una única fuente de energía y de materias primas (a partir del petróleo se hacen polímeros y materiales, aunque el 60% se utiliza para transporte y el 30% en la producción de energía) es bastante inseguro por situaciones geopolíticas, las líneas de suministro.

Toda la energía que consume el planeta en 1 año son 500 EJ. Actualmente los esfuerzos se centran en potenciar las llamadas energías renovables, pero estas presentan algunos inconvenientes como que suelen ser intermitentes, no se conoce la manera de almacenar la energía sobrante, ocupan espacio que podría ser destinado a otros usos como la alimentación, y (sí lo leen bien) producen un impacto medioambiental. Es decir, que en cada caso habrá que evaluar las ventajas e inconvenientes, considerando si es más o menos contaminante usar las energías renovables frente a las convencionales. A continuación, hablaremos brevemente de cada una de estas fuentes de energía:
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Hidroelétrica: se trata de la energía renovable por excelencia ya que presenta una eficiencia mayor del 85% (al convertir una caída de agua en energía eléctrica se consigue al 85%), es barata a pesar de los costes de construcción pero... no proporciona toda la energía que necesita el planeta.

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Eólica: se está invirtiendo bastante en su desarrollo por lo que ha experimentado una evolución exponencial. Uno de los problemas antes señalados es que hay que buscar una forma de almacenar la energía (aire comprimido, hidrógeno o saltos de agua) para solucionar la intermitencia.

Solar: se distinguen tres tipos: la fotovoltaica (con una eficiencia del 10-15%), la térmica (de eficiencia mayor del 8%) y la térmica de baja temperatura (de eficiencia del 25% aproximadamente). Actualmente se están investigando nuevos elementos químicos que se puedan emplear en las células fotovoltaicas para abarcar un espectro mayor de las longitudes de onda de la luz incidente. De momento, es complicado que los sitemas solares puedan competir económicamente sin políticas favorables y subvenciones.
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Geotérmica: se distingue la electricidad geotérmica y el calor geotérmico. Esta energía es abundante y menos contaminante que las convencionales... pero más que las otras renovables: aunque si se emplea un circuito cerrado no tiene por qué resultar peligroso. Así, se aprovecharía no solo la energía en zonas volcánicas o sísmicas sino también el gradiente de temperaturas al descender en la Tierra.

Marina: el mar puede ser una gran fuente de energía, pero tiene el gran problema de que es muy difusa, además de que cuando se intenta aprovechar las corrientes marinas o las olas surgen problemas de destrucción de las instalaciones por corrosión. La potencia extraíble, tanto por los dos métodos mencionados como por producción de energía térmica, energía osmótica o combustibles a partir de biomasa marina, es baja y se requiere invertir más en investigación e innovación.

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Biomasa: se suele denominar con este nombre a la materia orgánica procedente de seres vivos muertos, que podría aprovecharse mediante gasificación, combustión y pirólisis como fuente de energía. El problema es que bajo esta definición hay mucha variedad: material lignocelulósico procedente de la poda y actividades forestales, purines y demás residuos de explotaciones agrícolas y ganaderas, etc.

Se postulas dos vías para el cambio de nuestra economía basada en fuentes fósiles (carbón, gas natural y petróleo) a otra basada en renovables:

1) Usar una materia prima común (como es el syngas, un gas compuesto de CO e hidrógeno, obtenido del refinado del petróleo) y/o un combustible común (por ejemplo, el hidrógeno o el metanol). La ventaja es que se podrían aprovechar las instalaciones existentes para combustibles y fabricación de objetos, y que se genera menos dióxido de carbono (si este se secuestrara el balance daría negativo, pero ya hablaremos de esto más en concreto).

2) Cambiar todos los procesos y obtener materiales alternativos a los actuales: es lo que se pretende con las biorrefinerías, que dejan bastante que desear.

El gas hidrógeno parece el vector más prometedor, así que hablaremos en otra entrada de una nueva economía basada en él.

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Este post participa en la XVI Edición del Carnaval de Química, alojado por Dr. Litos en ¡Jindetrés, sal!
Bibliografía:

Apuntes de la asignatura Materias Primas Renovables, impartida por el profesor Víctor Martínez-Merino en el máster de Química Sostenible de la UPNA (Navarra)

Renewable Global Status Report, Ahmed Al Jaber et al, REN21 2010


Ununcuadio Uuq (2010). Una visión rápida de las energías renovables Ninguno DOI: 10.1016/0960-1481(96)88811-2

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