Combustibles solares la energia del futuro

Mientras que los precios del petróleo causan cada tanto, con sus vaivenes, incertidumbre y preocupación a los países que dependen de él para que su economía marche como debería ser, se viene gestando en algunos laboratorios del mundo una silenciosa revolución. Se trata de la revolución de los combustibles solares. La idea es sencilla y todos la aprendimos en el colegio. Consiste en imitar a la naturaleza en el proceso de la fotosíntesis, en el cual, a través de la energía solar, se pueda fijar el dióxido de carbono en otra forma de energía química que luego nos sirva para las actividades que ayudan a mover una economía y desarrollar una sociedad.

Desde combustibles para el transporte, pasando por la fabricación de materiales como el plástico, hasta la producción de electricidad.
El problema, como ya es conocido por todos, es que con el uso y quema de los combustibles fósiles, el producto de la fotosíntesis de hace millones de años, en vez de fijar el dióxido de carbono estamos liberándolo a través de la quema de esos mismos combustibles. Allí, en la atmósfera, contribuye al calentamiento global y al cambio climático.

Pero, ¿qué pasaría si tenemos un proceso en el cual la única energía de entrada que necesitemos sea renovable, como la solar o eólica, que fije el carbono, y al final tengamos un material que nos sirva para «mover» toda nuestra sociedad y que al ser utilizado solo se emita a la atmósfera la misma cantidad de carbono que se fijó anteriormente? Pues en ese instante habremos solucionado el mayor problema de nuestro tiempo.

Esto es lo que básicamente pretende el primer tipo de combustibles solares denominados biocombustibles, que, explotados de una forma sostenible, solucionarían gran parte de las necesidades de transporte y energía de nuestra sociedad. En este primer caso, no se está imitando el proceso de la fotosíntesis, sino simplemente utilizándolo.

El Banco Interamericano de Desarrollo apoya actualmente una serie de iniciativas para aumentar la producción de biocombustibles en América Latina y el Caribe a partir de caña de azúcar, palma africana, jatropha o trozos de madera, en las cuales son estas mismas plantaciones las que ayudan a fijar el dióxido de carbono presente en la atmósfera durante su crecimiento y, luego, en forma de etanol o biodiésel, llegan a reemplazar la gasolina o el diésel obtenidos del petróleo. El dióxido de carbono que se ha fijado puede también venir de algún proceso industrial o de plantas de tratamiento de desechos.

Existen dos dificultades fundamentales que nos impiden, desde el punto de vista técnico, utilizar algunas de las energías renovables no convencionales como sustituto perfecto para la generación tradicional, a partir de fuentes fósiles o nucleares.

La primera radica en que algunas fuentes renovables como el sol o el viento son variables y la electricidad generada a partir de ellas tiene que ser consumida de inmediato, pero, desafortunadamente, esto no siempre sucede, ya que los patrones de consumo de electricidad no pueden tener en cuenta si el sol brilla o el viento sopla.

En términos técnicos, se podría decir que la curva de la demanda es poco gestionable. Sin embargo, este aspecto es corregible y es uno de los objetivos de lo que se conoce como redes inteligentes o smart grids, por su nombre en inglés.

Todo cambiaría si pudiéramos almacenar de alguna forma la electricidad sobrante que no fuera consumida en el mismo momento que fuera producida.

Este aspecto constituye la segunda dificultad, ya que no existen hoy en día medios ciento por ciento eficientes y efectivos para almacenar energía y, además, que sean rentables.

Existen baterías que pueden almacenar energía en forma química, represas de agua que la almacenan en forma de energía potencial y volantes que la almacenan en forma de energía cinética.

También existe, por supuesto, la posibilidad de producir un combustible como el hidrógeno y, después, a través de las llamadas celdas de combustible, obtener electricidad para consumir cuando nosotros queramos.

Los críticos de las renovables se basan en estas dos dificultades para desprestigiarlas y muchas veces para subestimar su potencial como una fuente viable y confiable de suministro energético en el futuro.

Por otro lado, los científicos e ingenieros no se quedan quietos y ven estas dificultades más como un reto tecnológico que como una barrera insalvable.

Irónicamente, en la búsqueda de un combustible solar ideal es probable que seamos testigos de una alianza que nos brinde la clave para solucionar las dos dificultades de las que hemos hablado, de manera eficiente y sostenible.

Se trata de la alianza entre la energía eólica y el gas natural, el combustible fósil más limpio.

La revolución que estábamos esperando puede estar sucediendo en el Centro de Investigación en Hidrógeno y Energía Solar (ZSW), en la ciudad de Stuttgart, en Alemania, donde científicos han desarrollado un proceso en el cual se intenta imitar el proceso de la fotosíntesis, con el que se obtiene al final un combustible cuyo balance neto de emisiones de dióxido de carbono ¡es cero!.

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Nos lo podemos imaginar de la siguiente manera: a medida que la participación de la energía eólica o solar aumente dentro del sistema de generación eléctrica de un país, se puede presentar la situación de que, en un momento de muy alta producción por demasiado viento (o demasiado sol) y poco consumo, se tenga que desconectar o reducir la capacidad de generación de los parques eólicos.

Simplemente sobraría demasiada energía, que no se podría almacenar de manera efectiva.

En este nuevo proceso, esa energía se utiliza, en un primer paso, para producir hidrógeno a partir de agua. A continuación, el hidrógeno y dióxido de carbono se «mezclan» para obtener metano, que es básicamente gas natural.

Es aquí donde se trata de imitar a la fotosíntesis, ya que estamos extrayendo el dióxido de carbono de la atmósfera o de algún proceso industrial y convirtiéndolo en un combustible químico como el gas natural, que puede ser almacenado fácilmente para ser usado cuando se requiera, bien sea para producir electricidad nuevamente o en transporte.

Si nos damos cuenta, la clave del proceso está en que toda la energía necesaria para el proceso es limpia, y el carbono producido en la combustión del gas natural, cuando lo usemos, es el mismo que ha sido extraído de la atmósfera; por lo tanto, el balance neto es neutral. Se soluciona al mismo tiempo la dificultad de la variabilidad de las energías renovables, por un lado, y por el otro el de almacenamiento de energía, ya que, según cálculos de los investigadores, la red existente de gas natural en muchos países nos brinda el mayor potencial de almacenamiento posible de una manera efectiva en costos.

El primer piloto ha sido muy exitoso y se está pensando en construir en el próximo año una planta en el rango de megavatios.

Uno de los más grandes fabricantes de automóviles del mundo ya se vinculó a este proyecto, gracias al cual sus autos serían neutrales en carbono, a pesar de funcionar con gas natural.

Pero este no sería un gas natural extraído de las entrañas de la tierra, sería un gas natural producido solo con el viento y con el sol.

Acerca del autor

Estudió Ingeniería Mecánica y Física en la Universidad de los Andes y una maestría en Energías Renovables de la Universidad de Oldenburg (Alemania). Es responsable de la diligencia técnica de los proyectos eólicos financiados por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID).

JUAN ROBERTO PAREDES
BLOGS DE CAMBIO CLIMÁTICO DEL BID
blogs.iadb.org

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