De la abundancia energética a la ergicultura
En el mundo que nos rodea abunda la energía. Hay energía en el viento, aire que se mueve cuando se establecen diferencias de presión que en su mayoría son debidas a variaciones en la temperatura pero también a la condensación y evaporación del agua, ambos procesos determinados por la energía que recibimos del Sol o por los organismos que transpiran y absorben esa misma agua. Hay energía en la luz que llega a borbotones del Sol, energía que la vida lleva aprovechando desde hace casi 3.500 millones de años y a la que debemos la abundancia orgánica de la biósfera, el paraíso en el que vivimos. Hay energía almacenada en todas las sustancias que producen los organismos vivos, especialmente en aquellos que cosechan la luz del sol, y por transitividad en los que se los comen: caballos, vacas, pollos, nosotros mismos. Hay energía que sale permanentemente del interior de la Tierra y que en su mayoría viene del decaimiento de sustancias radiactivas a cientos de kilómetros debajo de nuestros pies. Hay energía atrapada en los átomos más pesados de la tabla periódica, especialmente en el uranio, un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre y que flota también a sus anchas en los océanos[1]. Hay energía en líquidos y gases enterrados entre las rocas, jugos geológicos creados por la transformación del cuerpo microscópico de organismos marinos antiguos.
Energía por todas partes. Energía en abundancia. Energía suficiente para abastecer a la humanidad por millones de años[2].
Es por esto que hoy más que nunca cobra relevancia la pregunta ¿si hay tanta energía por qué tenemos tantos problemas para obtenerla?
Todo comienza con la manera en la que esa energía debe extraerse de la amplia diversidad de fuentes en las que abunda (eólica, solar, geotérmica, nuclear, fósil, etc.). Esa extracción tiene siempre un “costo”, el costo de cambiar la materia de la que sale y a la que llega.
En una columna anterior explicaba justamente cómo estas transformaciones materiales son claves para explicar buena parte de nuestros problemas ambientales. Para citar un ejemplo rápido —el más importante en realidad—, la extracción de la energía de los combustibles fósiles necesita que quememos esas sustancias o, en palabras expertas, que los oxidemos. Al hacerlo creamos nuevas sustancias, sustancias menos energéticas que tienen, sin embargo, otros efectos en la Tierra. Por ejemplo, el gas carbónico, que viene de la oxidación del petróleo, el gas natural o la biomasa, no se puede quemar más, así que se acumula en la atmósfera, absorbe el calor que emite la Tierra al espacio al calentarse expuesta al Sol y el resto es la complicada historia del cambio climático.
Pero hay otro problema con la energía y su paradójica abundancia del que hablamos muy poco.
Cuando un recurso abunda, cuando es posible que resulten excedentes de su “cosecha”, surge la necesidad de almacenar parte de ese recurso para el futuro. El excedente sirve para cuando no sea tan fácil obtener el recurso o, simplemente, para evitar extraerlo todo el tiempo con las respectivas consecuencias que esa extracción puede tener.
El almacenamiento de excedentes de recursos ha cambiado la Historia de la humanidad en otras oportunidades. Así por ejemplo, cuando los humanos de hace unos 10.000 años empezaron a domesticar plantas y animales —y ellos a nosotros también— se produjeron excedentes de alimentos con los que los humanos de entonces no contaban. O tal vez fue al revés: cultivamos la relación con esas plantas y animales para producir estos excedentes y mejorar la vida de todos. La nueva abundancia nos llevó a inventar maneras de preservar los alimentos, un problema más complejo entonces de lo que parece hoy. Con el objetivo pues de administrar esa nueva abundancia creamos nuevas tecnologías, se desarrollaron nuevas culturas, surgieron jerarquías sociales y también aparecieron nuevos problemas (enfermedades, guerra, esclavitud, patriarcado, etc.). Pero sobrevivimos. Hoy, vivimos en el mundo que creó la abundancia de aquel tiempo, el mundo que surgió de nuestra capacidad para almacenar un recurso natural abundante, plantas, tierra, animales, alimento. El mundo de la agricultura.
Es tiempo de dar un nuevo salto. Necesitamos almacenar la energía abundante que hay a nuestro alrededor y al hacerlo disminuir la presión material que estamos produciendo en el medio ambiente. Si lo logramos tal vez podríamos, como especie, realizar la transición a una nueva era, la era de la ergicultura[3]; un período caracterizado por el desarrollo de tecnología, pero también por cambios sociales y humanos que nos permitan administrar mejor las casi inagotables fuentes de energía. Y más importante, y como sucedió durante la revolución agrícola que creó el mundo presente, almacenar los excedentes de ese recurso, la energía.
El problema de las pilas
Aunque parezca increíble decirlo, en plena era de la inteligencia artificial, del descubrimiento de las ondas gravitacionales, del uso consuetudinario de escáneres cerebrales o de los organismos genéticamente modificados, estamos todavía muy atrás de ser capaces de manejar los excedentes de energía de los que disponemos. Para ponerlo en una frase, nos hacen falta pilas.
La energía que utiliza un electrodoméstico típico, por ejemplo, la licuadora con la que preparas un jugo o el aire acondicionado con el que te proteges del frío o el calor extremo, fueron producidos hace apenas unos segundos en un lugar no muy lejano. En Colombia, por ejemplo, donde un 70% de la electricidad que consumimos viene de centrales hidroeléctricas, la energía gravitacional del agua, convertida en electricidad, es distribuída casi en el mismo instante en el que se extrae. El que pueda que la consuma, sea que esté en Colombia o fuera de ella.
Y es que no hay manera, o por lo menos no hay una forma barata y limpia, de que miles de millones de kilovatios-hora que salen de una represa o de un reactor nuclear, puedan esperar, siquiera unos minutos y mucho menos unas horas o días, para ser consumidos por alguien.
Como sucedía en los tiempos anteriores al surgimiento de la agricultura, tiempos en los que la comida, que crecía silvestre en los campos y en los bosques, y que era recogida un día, tenía que ser consumida en los días o meses sucesivos. Esto dejaba a los humanos con la incertidumbre de si podría recogerse la suficiente cantidad para la siguiente temporada. Así mismo, en los años que corren, que parecen ser apenas los primeros de la revolución ergícola, la humanidad todavía extrae energía y debe usarla casi al instante.
Muchos argumentarán que en realidad los combustibles fósiles son poderosas “pilas de sol”, un medio químico muy eficiente en el que se capturó la energía solar de hace millones de años y se mantuvo guardada para cuando la necesitáramos hoy en día. Y es que no es equivocado decir que cuando quemas metano en el fogón estás liberando un poco de la energía solar capturada durante un amanecer o un mediodía de hace cerca de 400 millones de años. ¡Un verdadero milagro! Sin embargo, aparte de lo desastroso que terminó siendo para el planeta liberar esos excedentes almacenados naturalmente entre las rocas, es claro que lo que necesitamos para una verdadera ergicultura debe ser mucho más eficiente. Tenemos que poder capturar la energía del sol y guardarla al instante para usarla, si queremos, una hora después, al día siguiente y, por qué no, muchos años en el futuro.
Y lo que aplica para la energía del sol, porque es común que se piense que el problema de almacenamiento de energía solo afecta a la energía solar o a la eólica, debe poder aplicarse también para la hidroelectricidad, para la energía nuclear, para la energía geotérmica y para la energía capturada de las olas o las mareas. Debemos dar el salto a una nueva era en la que no sólo seamos capaces de extraer energía de muchas fuentes, sino también de almacenar excedentes para tiempos de escasez o, aún mejor, para evitar las transformaciones materiales que contaminan o ponen en riesgo el equilibrio del planeta.
Ahora bien, ¿cuál es el problema realmente con esto? Al decir todo lo anterior, da la impresión de que no se hubieran inventado todavía las baterías; de que el almacenamiento de energía fuera un verdadero problema cuando todos los días, al usar el celular, un reloj de pulsera o un control remoto, estamos usando justamente energía almacenada en pilas.
Millones de vehículos se mueven hoy usando la energía almacenada en baterías[4]. Granjas solares y eólicas vienen equipadas desde hace mucho con enormes estaciones de potencia de baterías capaces de almacenar la energía que cosechan en horas pico, para entregarla después, cuando el recurso primario no está disponible.
No estamos hablando entonces de inventar la rueda redonda.
Aún así, todavía no es suficiente.
Si cargáramos hoy todas las baterías de la Tierra[5] y al amanecer de mañana, digamos a las 6:00 a.m. hora de Colombia, comenzáramos a utilizar esa energía almacenada para cubrir las necesidades de electricidad de un día común en el planeta, para las 8:00 a.m. ya no quedaría una sola batería con carga. Antes de comenzar la jornada laboral en Colombia, tendríamos que empezar otra vez a cargar de nuevo las baterías de la Tierra.
La humanidad, hoy, sólo tiene capacidad para guardar un par de horas de excedentes energéticos.
Revolución ergícola o extinción
Es casi seguro que durante los primeros siglos en los que los humanos del pasado intentaron domesticar animales y hierbas silvestres con el propósito de producir alimento suficiente para una tribu y excedentes para los tiempos de escasez, muchas veces solo obtuvieron hambre. En no más de una ocasión, con seguridad, sus primitivos sembrados podrían haber muerto antes de alimentarlos, bien sea por falta de nutrientes adecuados, por culpa de una enfermedad o simplemente por los parásitos. La agricultura no fue pues un invento que ocurrió de la noche a la mañana.
En una situación análoga estamos los humanos en el presente. Buscamos las mejores maneras de almacenar excedentes energéticos que nos permitan cubrir los momentos en los que las fuentes de energía primaria escasean o simplemente no están disponibles (tal es el caso del sol y del viento, que van y vienen al vaivén del tiempo atmosférico). Sin embargo, y como le pasó a los humanos de antes de la revolución agrícola, la falta de algunos descubrimientos decisivos nos está empujando a una nueva forma de hambre: el hambre energético.
Pero los humanos del presente ya no queremos aguantar hambre. Ya no toleramos, aunque no podemos evitarlo, que ninguno de nosotros muera por falta de energía para calentarse en invierno o para preparar los alimentos. Aún peor, nuestro nivel de intolerancia a la escasez energética raya ahora en el ridículo: carecer de energía para cargar el teléfono móvil, así sea por unas horas, puede ser fuente de gran angustia entre la mayoría de nosotros.
El problema es que no hemos entrado todavía en la era de la ergicultura. Todavía la mayor parte de la energía que usamos es recolectada de fuentes primarias, unos segundos antes. A lo sumo usamos excedentes no renovables acumulados por la Tierra por millones de años. Hoy, carecemos de los medios tecnológicos adecuados para acumular nuestros propios excedentes y satisfacer así nuestras crecientes necesidades energéticas sin destruir el planeta.
Como resultado hemos transformado la atmósfera, los suelos, los océanos con los cambios materiales necesarios para extraer más y más energía de esas fuentes. En lugar de usar energía ahorrada, seguimos siendo unos simples recolectores de energía. Siguiendo con la analogía, es como si nuestros antepasados hubieran inventado las grandes ciudades, los ejércitos, la guerra, el patriarcado y la industria, viviendo todavía de bayas del bosque y de presas de caza. Si así hubiera sido, la Tierra se habría convertido en un desierto en unas cuantas generaciones y los humanos habríamos muerto definitivamente de hambre.
Pero no fue así. Bueno. Hasta ahora. Hemos inventado la sociedad de internet, de los videojuegos en línea, de los viajes en avión para todos, de los safaris en África, de los conciertos multitudinarios. Hemos inventado todo eso antes de tener excedentes de energía suficientes. El resultado es que la Tierra se está convirtiendo rápidamente en un desierto.
¿Podremos resolverlo a tiempo?
En la segunda parte de esta columna ahondaremos en la pregunta de cuáles son las tecnologías que estamos desarrollando actualmente para resolver el problema del almacenamiento de energía; tecnologías que aunque insuficientes, podrían darnos un vistazo de cómo será la revolución ergícola. Bueno, si es que alcanzamos a dar el salto.
[1] Se calcula que hay 1.000 veces más uranio en los océanos de lo que hay en la corteza. Ver por ejemplo Dungan, K., Butler, G., Livens, F. R., & Warren, L. M. (2017). Uranium from seawater–Infinite resource or improbable aspiration?. Progress in Nuclear Energy, 99, 81-85, disponible aquí: .
[2] A la Tierra llegan procedentes del Sol cada segundo aproximadamente 50 TWh de energía luminosa (175 PW). De ese total, 2 TWh podrían ser cosechados cada segundo si recogiéramos únicamente la luz que se refleja en la superficie (4%), esto sin afectar grandemente la energía absorbida por el suelo y la atmósfera y que mantienen calentito el planeta. La humanidad consume en promedio unos 30 TWh de energía eléctrica por año. Esto implica que si pudiéramos cosechar toda la luz solar de 1 solo minuto y almacenarla, la energía atrapada por ese minuto nos alcanzaría para cubrir las necesidades de electricidad de toda la humanidad por 4 años. Si nuestro hipotético sistema fotovoltaico funcionará por 1 solo año y tuviéramos una capacidad de almacenamiento ilimitada, ese año sería suficiente para acumular el equivalente a 2 millones de años de electricidad.
[3] Me valgo aquí de la palabra del griego antiguo ενέργεια (acción, trabajo).
[4] En 2021 el número de vehículos eléctricos en el mundo superó los 6 millones, que representan aproximadamente el 0,4% del número total de vehículos en el mundo. Ver: https://www.bloomberg.com/press-releases/2021-12-15/global-ev-sales-on-track-to-hit-record-6-3-million-in-2021-bnef
[5] Se calcula que existe en la Tierra una capacidad total de almacenamiento en baterías de alrededor de 365 GWh https://en.wikipedia.org/wiki/Battery_storage_power_station.