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En busca del fuego (y III)

En busca del fuego (y III)

Todas las energías de las que hemos hablado en las entregas precedentes tienen una fuente común: el Sol. El petróleo, el viento, el movimiento de las corrientes de agua, las mareas, la biomasa, etc., no son sino acumuladores de energía solar.

A nuestro alcance tenemos, sin embargo, fuentes de energía alternativas que no tienen un origen directo en el Sol.

Las energías del futuro: hidrógeno, átomos y estrellas

Cuando aconteció la primera gran crisis mundial del petróleo hace casi cincuenta años, de repente la sociedad cayó en la cuenta de que el mundo dependía peligrosamente de él. Si fue entonces cuando alguien comenzó a pensar en alternativas, difícilmente acogería en su mente la imagen de un horizonte colmado de bosques de aerogeneradores girando como modernos molinos de viento cervantinos, o de superficies fotovoltaicas con miles de hectáreas sembradas de placas solares.

Coches del futuro

El hidrógeno (H2) es una potencial fuente de energía limpia e inagotable. Su combinación con el oxígeno libera energía y vapor de agua.

Se trata del elemento que más abunda en el universo y procede de su enfriamiento tras el Big Bang, hace casi 14.000 millones de años. Más de las dos terceras partes de nuestro planeta es hidrógeno y, junto con el oxígeno, forma el agua (H2O) de los ríos, mares y océanos.

"Cuando aconteció la primera gran crisis mundial del petróleo hace casi cincuenta años, de repente la sociedad cayó en la cuenta de que el mundo dependía peligrosamente de él"

En un dispositivo denominado pila de combustible se genera calor a partir de la combustión del hidrógeno, calor que ese mismo dispositivo transforma en corriente eléctrica, utilizada entonces para alimentar un motor eléctrico. Este es el fundamento del coche de hidrógeno o de pila de combustible.

Curiosamente, el coche cien por cien eléctrico está muy de moda y, sin embargo, apenas nada se habla del coche de hidrógeno, aunque no pocas veces se le otorgó la consideración de coche del futuro.

Blade Runner 2049

Son varias las marcas que llevan años apostando fuerte por este tipo de vehículos: Toyota (Mirai), Honda (FCX Clarity), Mazda (RX8), General Motors (Chevrolet Equinox), Hyundai (ix35 Fuell Cell, Nexo). Algunos de estos modelos alcanzan ya autonomías cercanas a los 600 Km.

Aunque los expertos siguen insistiendo en que el hidrógeno tiene posibilidades de convertirse en una alternativa seria a los combustibles fósiles, especialmente en el sector de la automoción, lo cierto es que continúa siendo una fuente energética cuyo desarrollo y comercialización no acaban de despegar.

El principal obstáculo que encuentra es la producción de hidrógeno: no es posible producir masivamente hidrógeno de forma rentable.

Algunas técnicas de obtención del hidrógeno se basan en la utilización de combustibles fósiles, lo que produce emisiones de dióxido de carbono (CO2). Otras emplean métodos de electrolisis para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando energía eléctrica de forma más limpia, pero cara.

La inexistencia de una red de distribución de hidrógeno equiparable a la de los combustibles derivados del petróleo (gasolineras) supone también una seria barrera al despegue definitivo de esta forma de energía.

Lorem ipsum dolor...La energía nuclear

Materia es la sustancia que forma los cuerpos que ocupan un espacio.  La masa es la medida de la cantidad de materia.

La energía es algo intangible que en el colegio definíamos como «la capacidad para desarrollar un trabajo».

"Se trata del elemento que más abunda en el universo y procede de su enfriamiento tras el Big Bang, hace casi 14.000 millones de años"

Parece que materia y energía son conceptos absolutamente dispares y sin embargo ambos son la misma cosa. La materia es simplemente una manifestación de la energía.

La ecuación E= m c2 nos dice que materia y energía son intercambiables; la energía (E) equivale a la masa (m) en una proporción determinada por el cuadrado de la velocidad de la luz (c). Puesto que c = 300.000 Km/s, la cantidad de energía que potencialmente sería posible obtener de un solo gramo de masa es ingente.

Se puede acceder a esta energía en dos formas distintas: mediante la destrucción de átomos (fisión nuclear) o mediante la unión de átomos (fusión nuclear).

Pandora central nuclear

La fisión nuclear se realiza comercialmente dividiendo átomos de uranio en las centrales nucleares que todos conocemos. La energía obtenida en forma de calor es utilizada, al igual que en las centrales termoeléctricas, para producir vapor de agua y generar electricidad mediante el consabido sistema de turbinas.

Aunque las centrales nucleares no emiten gases de efecto invernadero y, en consecuencia, tampoco contribuyen al calentamiento global del planeta, la división del átomo de uranio genera residuos radiactivos que permanecen vivos durante millones de años. La producción de este tipo de residuos en el mundo asciende a miles de toneladas al año.

Los desechos radiactivos plantean serios problemas; el primero de ellos relacionado con la seguridad de las plantas nucleares. Los residuos se generan a altas temperaturas y continúan calientes durante largo tiempo. En caso de fallo del circuito de refrigeración de la central, la temperatura se mantiene incluso tras apagar el reactor. Si el núcleo del reactor llegara entonces a fundirse, se arrojarían al aire toneladas de escombros radiactivos. Esto es lo que sucedió en Chernóbil y en Fukushima.

Aparte de las cuestiones relacionadas con la seguridad, la producción de energía nuclear se enfrenta al problema de la evacuación de los residuos. Tras tres cuartos de siglo de era nuclear, todavía no existe una solución satisfactoria.

"Aunque las centrales nucleares no emiten gases de efecto invernadero y, en consecuencia, tampoco contribuyen al calentamiento global del planeta, la división del átomo de uranio genera residuos radiactivos que permanecen vivos durante millones de años"

Se han utilizado distintos entornos para crear cementerios nucleares (el fondo del mar, fosas, minas abandonadas…), cometiéndose todo tipo de disparates medioambientales.

Aunque la producción mundial de energía nuclear representa ya entre el 5 y el 7% del total (en España entre el 20 y el 25%), su futuro es incierto. Las centrales nucleares cuestan miles de millones de euros y los inversores las consideran de alto riesgo.

Buscando el calor de las estrellas

Existe una segunda forma de generar energía nuclear que puede convertirse en la solución de todos nuestros problemas: la fusión. Mientras que la fisión del átomo de uranio genera energía a costa de producir residuos radiactivos altamente contaminantes, la fusión se basa en la combinación de átomos de hidrógeno de forma natural para formar helio. Este proceso, que solo es posible bajo unas condiciones muy particulares, produce energía en cantidades cósmicas: el hidrógeno de un vaso de agua contiene la energía equivalente a medio millón de barriles de petróleo.

Activismo antinuclear

La fusión es el proceso por el que se creó todo lo que vemos en el universo. La materia, sea la que sea, está compuesta por átomos, los cuales, a su vez, no son más que combinaciones de electrones y protones. El átomo de hidrógeno consta de un protón y de un electrón, es decir, materia prima de la que se compone el resto de los elementos de la tabla periódica; los 116 elementos que existen en la naturaleza.

"Existe una segunda forma de generar energía nuclear que puede convertirse en la solución de todos nuestros problemas: la fusión"

La materia se creó poco después del comienzo de todo, hace más de trece mil millones de años, cuando casi la totalidad de lo que existía en el universo era hidrógeno. La acumulación de átomos de hidrógeno en determinados puntos del espacio puso en marcha el mecanismo gravitatorio, comprimiéndolos unos contra otros y atrayendo a otros más en un proceso acumulativo. La gravedad imprime una fuerza sobre toda esa materia tendiendo a comprimirla hacia su centro, ocasionando así un fuerte incremento de la temperatura.

La gran bola de gas a alta presión y temperatura se convierte en una central nuclear donde se dan las condiciones idóneas para la fusión. Hemos asistido al nacimiento de una estrella o, si se prefiere, de una fuente de energía similar a la de nuestro sol.

La buena noticia es que es un procedimiento relativamente limpio, porque se trata en definitiva del que se vale la naturaleza para suministrar energía al universo. Una central nuclear de fusión produce tan solo helio y una cantidad insignificante de residuos radiactivos que se mantienen vivos apenas unas décadas. Además, los residuos se enfrían automáticamente al apagar el reactor, lo que elimina el riesgo de fundición del núcleo.

Como vemos, en las centrales nucleares de fusión todo son ventajas. Tan solo tienen un pequeño inconveniente: no existen.

De pasada y sin detenernos demasiado en ello, hemos descrito ya las claves de la reacción de fusión: presión y temperatura. Para que los núcleos de hidrógeno se fusionen formando helio, es necesario someterlos a una presión muy alta y uniforme, así como alcanzar temperaturas del orden de 50 millones de grados.

Cúmulo globular Omega Centauri en constelación Centaurus

Los muchos intentos llevados a cabo para provocar este proceso, de momento, han fracasado. Resulta tremendamente difícil reproducir las condiciones en las que la naturaleza crea y mantiene a las estrellas.

"La fusión es el proceso por el que se creó todo lo que vemos en el universo"

La opinión pública se muestra bastante escéptica respecto a la fusión nuclear, porque han sido muchos los fracasos y engaños que han pretendido vender logros asombrosos en este terreno.

Quizás el caso más famoso fue el de Stanley Pons y Martin Fleischmann, de la universidad de Utah. En 1989 declararon haber desarrollado una tecnología que permitía provocar la fusión a temperatura ambiente («fusión fría»). Este anuncio causó una conmoción mundial y se comenzó a hablar del inicio de la era de la energía sin límites. Nadie, sin embargo, fue capaz de reproducir el proceso, llegándose finalmente a la conclusión de que la fusión fría era una quimera.

Los científicos, sin embargo, son cada vez más optimistas. La duda ya no es si se conseguirá o no controlar el proceso de fusión nuclear; la duda es cuándo y si será posible hacerlo de forma rentable.

Conclusión

"Resulta tremendamente difícil reproducir las condiciones en las que la naturaleza crea y mantiene a las estrellas"

En el mismo modo en que aquel ciudadano de los albores de la década de los setenta miraba con preocupación el futuro de un mundo atado al petróleo, podemos hoy intentar imaginar desde nuestra perspectiva cómo será el panorama energético en los próximos años.

La Agencia Internacional de la Energía parece tenerlo claro a la vista de la figura. Según parece, esta organización no espera cambios relevantes en el horizonte de las dos próximas décadas.

Panorama energético 2019-2035. (Agencia Internacional de la Energía)

Los combustibles fósiles mantendrán su hegemonía en el panorama energético mundial, pero serán las energías renovables las que, con su crecimiento, absorban el incremento de demanda previsto en esas dos próximas décadas.

Sin embargo, al igual que a ese ciudadano de los setenta se sorprendería hoy al contemplar los aerogeneradores y las placas solares, ¿por qué no podríamos también nosotros sorprendernos dentro de veinte años al contemplar las grandes chimeneas de las centrales nucleares de fusión salpicando nuestros campos?

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