Los científicos e ingenieros siempre buscan aprovechar mejor las fuentes de energía limpia.
Aquí, The Conversation explora cinco ideas innovadoras para combatir el cambio climático.
Desde paneles solares sobre canales hasta baterías de vehículos eléctricos que abastecen de energía nuestros hogares.
Para la mayoría de las personas, un parque solar o una central geotérmica es una fuente importante de energía limpia. Los científicos e ingenieros ven eso y mucho más potencial.
Imaginan turbinas eólicas marinas que capturan y almacenan carbono bajo el mar, y centrales geotérmicas que producen metales esenciales para alimentar vehículos eléctricos. Las baterías de los vehículos eléctricos también pueden transformarse para abastecer de energía los hogares, lo que permite a sus propietarios ahorrar dinero y, además, reducir las emisiones del transporte.
Ante la voz de alarma que están dando científicos de todo el mundo por los crecientes peligros y costos del cambio climático, exploremos algunas ideas de vanguardia que podrían transformar la forma en que las tecnologías actuales reducen los efectos del calentamiento global, a partir de cinco artículos recientes de The Conversation.
1. Canales solares: energía y protección del agua
¿Y si los paneles solares cumplieran una doble función: proteger las reservas de agua y producir más energía?
California está desarrollando los primeros canales solares de Estados Unidos, con paneles solares instalados sobre algunos de los canales de distribución de agua del estado. Estos canales recorren miles de kilómetros por zonas áridas, donde el aire seco acelera la evaporación en un estado que sufre con frecuencia escasez de agua.
«En un estudio de 2021, demostramos que cubrir los 4.000 millas de canales de California con paneles solares permitiría ahorrar más de 65.000 millones de galones de agua al año al reducir la evaporación. Esa cantidad bastaría para regar 50.000 acres de tierras agrícolas o cubrir las necesidades de agua de más de 2 millones de personas», escribe Roger Bales, profesor de ingeniería Roger Bales de la Universidad de California, Merced. Además, ampliarían la energía renovable sin ocupar tierras cultivables.
Las investigaciones demuestran que las actividades humanas, en particular el uso de combustibles fósiles para la energía y el transporte, están calentando inequívocamente el planeta y aumentando los fenómenos meteorológicos extremos. El aumento de la energía renovable, que actualmente representa alrededor del 20 % de la generación eléctrica de las empresas de servicios públicos de EE. UU. puede reducir la demanda de combustibles fósiles.
Instalar paneles solares sobre aguas sombreadas también puede mejorar su rendimiento energético. El agua más fría reduce la temperatura de los paneles unos 10 grados Fahrenheit (5,5 Celsius), lo que aumenta su eficiencia, escribe Bales.
2. La energía geotérmica podría aumentar el suministro de baterías
Para que la energía renovable reduzca drásticamente las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, los edificios y los vehículos deben poder utilizarla. Las baterías son esenciales, pero la industria tiene un problema en la cadena de suministro.
La mayoría de las baterías utilizadas en vehículos eléctricos y en el almacenamiento de energía a escala de servicios públicos son de iones de litio, y la mayor parte del litio utilizado en EE. UU. procede de Argentina, Chile, China y Rusia. China lidera el procesamiento del litio.
Geólogos e ingenieros trabajan en un método innovador que podría aumentar el suministro nacional de litio de EE. UU. mediante la extracción de litio de salmueras geotérmicas en la región del mar de Salton, en California.
Las salmueras son el líquido que queda en una central geotérmica después de utilizar el calor y el vapor para producir energía. Ese líquido contiene litio y otros metales, como manganeso, zinc y boro. Normalmente se bombea de nuevo bajo tierra, pero también es posible filtrar los metales.
«Si los proyectos piloto que están en marcha demuestran que se puede extraer litio apto para baterías de estas salmueras de manera rentable, solo las 11 centrales geotérmicas existentes a lo largo del mar de Salton podrían tener el potencial de producir suficiente litio metálico para satisfacer unas 10 veces la demanda actual de EE. UU.», escriben el geólogo Michael McKibben de la Universidad de California, Riverside, y el especialista en políticas energéticas Bryant Jones de la Universidad Estatal de Boise.
El presidente Joe Biden invocó la Ley de Producción de Defensa el 31 de marzo de 2022 para ofrecer incentivos a las empresas estadounidenses a fin de que extraigan y procesen más minerales críticos para las baterías.
3. Hidrógeno verde y otras ideas de almacenamiento
Los científicos también trabajan en otras formas de reforzar la cadena de suministro de minerales para las baterías, como reciclar el litio y el cobalto de las baterías usadas. También están desarrollando diseños con otros materiales, explicó Kerry Rippy, investigadora del Laboratorio Nacional de Energías Renovables.
Por ejemplo, la energía solar concentrada almacena la energía del sol calentando sal fundida y utilizándola para producir vapor que acciona generadores eléctricos, de forma similar a como una central eléctrica de carbón genera electricidad. Sin embargo, es cara y las sales que se utilizan actualmente no son estables a temperaturas más altas, escribe Rippy. El Departamento de Energía financia un proyecto similar que experimenta con arena calentada.
Los combustibles renovables, como el hidrógeno verde y el amoníaco, ofrecen otro tipo de almacenamiento. Como almacenan la energía en forma líquida, pueden transportarse y utilizarse como combustible para barcos o cohetes.
El hidrógeno recibe mucha atención, pero no todo es verde. De hecho, la mayor parte del hidrógeno que se utiliza hoy se produce con gas natural, un combustible fósil. El hidrógeno verde, en cambio, podría producirse utilizando energía renovable para alimentar la electrólisis, que separa las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, aunque también es cara.
«El principal desafío es optimizar el proceso para que sea eficiente y económico», escribe Rippy. «La recompensa potencial es enorme: energía inagotable y completamente renovable».
4. Usar tu vehículo eléctrico para abastecer de energía tu hogar
Pronto, las baterías también podrían convertir tu vehículo eléctrico en una enorme batería móvil capaz de abastecer de energía tu hogar.
Actualmente, solo unos pocos vehículos están diseñados para la carga del vehículo al hogar, o V2H, pero eso está cambiando, escribe el economista de energía Seth Blumsack de la Universidad Estatal de Pensilvania. Ford, por ejemplo, afirma que su nueva camioneta F-150 Lightning podrá abastecer de energía una casa promedio durante tres días con una sola carga.
Blumsack analiza los retos técnicos que plantea la expansión del V2H y su potencial para cambiar la forma en que las personas gestionan el uso de la energía y las empresas de servicios públicos almacenan electricidad.
Por ejemplo, escribe: «Algunos propietarios podrían querer utilizar su vehículo para lo que los planificadores de servicios públicos llaman “reducción de picos”: consumir durante el día electricidad doméstica procedente de su vehículo eléctrico en lugar de depender de la red, reduciendo así sus compras de electricidad durante las horas de máxima demanda».
5. Capturar carbono del aire y confinarlo
Otra tecnología emergente es más controvertida.
En los últimos dos siglos, los seres humanos han liberado tanto dióxido de carbono a la atmósfera que dejar de usar combustibles fósiles no bastará para estabilizar rápidamente el clima. La mayoría de los escenarios, incluidos los de los informes recientes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, indican que el mundo también tendrá que eliminar dióxido de carbono de la atmósfera.
La tecnología para capturar dióxido de carbono del aire ya existe: se llama captura directa de aire; sin embargo, es cara.
Ingenieros y geofísicos como David Goldberg de la Universidad de Columbia exploran formas de reducir esos costos combinando la tecnología de captura directa de aire con la producción de energía renovable y el almacenamiento de carbono, por ejemplo, mediante turbinas eólicas marinas instaladas sobre formaciones rocosas submarinas, donde podría confinarse el carbono capturado.
La mayor planta de captura directa de aire del mundo, inaugurada en Islandia en 2021, utiliza energía geotérmica para alimentar sus equipos. El dióxido de carbono capturado se mezcla con agua y se bombea a formaciones subterráneas de basalto volcánico. Las reacciones químicas con el basalto lo convierten en un carbonato sólido.
Goldberg, quien ayudó a desarrollar el proceso de mineralización utilizado en Islandia, ve un potencial similar en los futuros parques eólicos marinos de EE. UU.. Las turbinas eólicas suelen producir más energía de la que necesitan sus clientes en un momento dado, por lo que queda energía excedente disponible.
«Si se construyen conjuntamente, estas tecnologías podrían reducir los costos energéticos de la captura de carbono y minimizar la necesidad de gasoductos terrestres, reduciendo así el impacto ambiental», escribe Goldberg.
