Tras la COP24 y las alarmantes advertencias del IPCC, una cosa está clara: se necesita más innovación en energía limpia para limitar el calentamiento global a 1,5 °C. La magnitud y el ritmo del cambio climático hacen que ya no podamos permitirnos esperar décadas a que las tecnologías de energía limpia estén disponibles. La innovación de siempre ya no basta. Por suerte, la inteligencia artificial (IA) está surgiendo como catalizadora del descubrimiento científico, ayudando a que las innovaciones en energía limpia lleguen más rápido al mercado y alterando los modelos de negocio existentes.
Existe una oportunidad única de aplicar la IA a un eslabón específico de la cadena de valor de la energía limpia: los materiales. Los materiales son los componentes básicos de la energía limpia, como las células solares que forman los paneles fotovoltaicos instalados en los tejados. Innovar en los materiales utilizados para fabricar componentes de energía limpia es importante porque los materiales existentes suelen ser tóxicos, escasos en la Tierra y requieren un procesamiento con altas emisiones de carbono.
Este escenario representa una oportunidad para el sector de fabricación de energía limpia. Aplicar la IA al desarrollo de nuevos materiales puede reducir las emisiones incorporadas, la toxicidad y los costos, y ahorrar a los investigadores un tiempo muy valioso en el laboratorio. Los experimentos basados en ensayo y error suelen repetirse miles de veces antes de lograr un avance decisivo. En cambio, la IA podría automatizar tareas científicas complejas y permitir que los investigadores se centren en tareas que requieren más creatividad e ingenio.
Usar la IA de este modo puede dar ventaja a los fabricantes. Estos suelen invertir en optimizar las funciones de producción posteriores, lo que ha propiciado varias aplicaciones de IA en tecnologías de sensores y optimización de procesos. Sin embargo, el uso de la IA para el diseño en etapas iniciales es una oportunidad de negocio aún sin explotar que podría reducir el tiempo necesario para descubrir nuevos materiales y liberar capital para estrategias de implementación y comercialización.
Los procesos actuales de fabricación de energía limpia están muy especializados, requieren capital inicial y consumen mucha energía. Por eso, el mercado está muy concentrado en regiones con menores costos operativos y regulaciones ambientales menos estrictas. Tomemos los paneles solares como ejemplo. Actualmente, su producción requiere temperaturas de 2.000 °C. Con las tecnologías actuales, es difícil descarbonizar los procesos industriales pesados, por lo que la energía utilizada para ese calentamiento no siempre está libre de emisiones. En una economía circular, las emisiones incorporadas durante la fabricación del producto contribuyen al perfil total de emisiones a lo largo de todo su ciclo de vida. Usar la IA para desarrollar reacciones químicas limpias que consuman menos energía para producir los mismos productos reduciría las facturas de energía y daría a las empresas ya establecidas un incentivo económico para seguir innovando. Unos costos operativos más bajos también mejorarían las posibilidades de que nuevos competidores entren en el mercado.
También es importante qué ocurre al final de la vida útil de un producto, pero a menudo se pasa por alto. Con los procesos de reciclaje existentes, hoy solo una pequeña proporción de los equipos de energía limpia puede reciclarse de manera rentable. Por ejemplo, diseñar paneles solares que puedan reciclarse y reutilizarse podría generar beneficios económicos superiores a 15.000 millones de dólares para 2050, según un informe de IRENA de 2016 (véase la figura anterior).
Sin embargo, el diseño de procesos de fabricación innovadores depende de las propiedades químicas de las materias primas utilizadas. En otras palabras, desarrollar materiales alternativos puede reducir la dependencia de los procesos de fabricación existentes. Por ejemplo, podrían producirse localmente nuevos materiales compatibles con la impresión 3D, evitando así los costos del transporte internacional y las emisiones asociadas. La innovación en los propios materiales impulsaría una transformación muy necesaria del sector, haciendo que la energía limpia fuera aún más barata y limpia.
Algunas tecnologías de energía limpia se fabrican actualmente con elementos de tierras raras. Por ejemplo, el neodimio es el material magnético más potente del mundo y se utiliza en motores y generadores, como los de las turbinas eólicas. Los elementos de tierras raras se extraen, procesan y producen principalmente en unos pocos países donde abundan y su extracción es barata. Esta dependencia de unos pocos países para obtener materias primas podría intensificar la competencia, la volatilidad de los precios y las tensiones geopolíticas en las etapas iniciales de la cadena de valor de la energía limpia. Por lo tanto, producir energía limpia con materiales abundantes en la Tierra y obtenidos a bajo costo ofrece ventajas geopolíticas estratégicas.
Las empresas pueden aprender de un avance reciente en la aplicación de la IA en las etapas iniciales de la fabricación de energía limpia. Conozcan a Ada (Autonomous Discovery Accelerator): el primer laboratorio autónomo del mundo. Lleva el nombre de Ada Lovelace, la científica que revolucionó la informática en el siglo XIX. Ada podría transformar la forma de producir energía limpia en una fracción del tiempo y el costo. Al probar materiales de forma autónoma con una gran capacidad de computación, Ada busca hacer que los paneles solares sean más resistentes y convertir el dióxido de carbono en combustibles útiles.
Ada forma parte de una iniciativa más amplia en el marco de Mission Innovation, una colaboración mundial de 23 países y la Unión Europea para desplegar plataformas de aceleración de materiales (MAP) en todo el mundo. Canadá y México lideran esta iniciativa estratégica como colíderes del Clean Energy Materials Innovation Challenge, e invierten en la solución para satisfacer una necesidad ambiental e industrial emergente. Esta tecnología pronto se desplegará en varios otros países, creando una red mundial de plataformas robóticas que abordarán aplicaciones regionales y empresariales específicas.
Los gobiernos están dando los primeros pasos en el descubrimiento de materiales para energía limpia con ayuda de la IA, lo que indica que se trata de un ámbito de interés estratégico nacional y mundial. El capital público de riesgo ayuda a reducir los costos para la industria y permite una adopción más amplia de la IA en la fabricación avanzada. Hacer que los materiales para la energía limpia sean más baratos, limpios y duraderos no solo es bueno para el medio ambiente, sino también para las empresas.
