¿Qué puede hacerse contra el calentamiento global?

23/09/2014 13 comentarios
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La acumulación de gases de invernadero es, muy probablemente, la principal causa de calentamiento global. ¿Qué deben cumplir, los gases, para provocar este calentamiento? Se han propuesto diversas estrategias para capturar este exceso, entre las que queremos destacar la que se basa en los árboles artificiales. ¿Cómo funcionan?

Desde que el hombre es hombre, colectivamente hablando, la contaminación del medio ambiente ha sido consustancial a su propia actividad. Sin embargo, la revolución industrial provocó una aceleración de esta contaminación hasta cotas preocupantes, que sólo muy recientemente ha podido empezar a revertirse, al menos en cuanto a tendencia.

La calidad de nuestro ambiente es mejor, pero...

Un vistazo a la calidad ambiental en los años setenta u ochenta refleja cuánto ha cambiado el panorama. ¿Quién no recuerda los ríos contaminados, las ciudades grises y el aire espeso, a medida que nos acercábamos a una gran ciudad? Desde entonces, un buen número de medidas correctoras han permitido mejorar apreciablemente la situación.

Por poner sólo un ejemplo, los catalizadores en los automóviles han disminuido sobremanera la cantidad de óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y hidrocarburos emitidos al aire, hecho que ha permitido mejorar notablemente su calidad. Por supuesto, queda camino por recorrer, pero no está de más ser consciente de cuánto se ha recorrido...

Entre los años setenta y los ochenta tuvieron lugar, también, episodios de contaminación más específicos, pero no menos importantes. Me refiero a la contaminación por accidentes en las industrias químicas, por vertido de petróleo en naufragios, por lluvia ácida a partir de emisiones de las centrales térmicas, la aparición del agujero de ozono, la pérdida de masa forestal por sobreexplotación, etc.

Aunque no siempre es percibido así, la fría verdad es que cada uno de estos problemas ha disminuido en intensidad. Y no por casualidad, sino a partir de una serie de medidas correctoras, normalmente auspiciadas por organismos internacionales. Por ejemplo, los protocolos de seguridad que deben seguir las industrias químicas son mucho más estrictos, actualmente, gracias a la Directiva Seveso de 1982. También, la prohibición de uso de los denominados gases CFC, a partir del Protocolo de Montreal, de 1987, ha permitido que la capa de ozono empiece a recuperarse, tal como analicé hace unos meses, y como más recientemente se han hecho eco los medios de comunicación.

...nos falta solventar el calentamiento global

Una conclusión razonable sería, entonces, que un buen número de problemas ambientales ha sido adecuadamente tratado. Sin embargo, uno de los problemas persiste, y es potencialmente devastador. Me refiero a la emisión de gases de invernadero, que no sólo no ha remitido, sino que continúa incrementándose.

Aunque los países más industrializados han conseguido reducir ligeramente sus emisiones, la industrialización de los países más poblados ha llevado a un incremento neto de aquéllas. Se ha publicado recientemente que la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera es la más elevada de los últimos 800.000 años, y que el 2014 ha marcado el récord de emisiones.

Por ello, el debate sobre las potenciales medidas paliativas continúa. Justo al escribir estas líneas (23/09/14), veo en los medios la noticia sobre las manifestaciones de Nueva York, en las que se reclaman medidas efectivas contra el calentamiento global. Anna Cabré acaba de publicar en Scilogs una entrada sobre el tema, con énfasis en cómo la historia geológica permite percibir la excepcionalidad de la situación actual.

Cierto es que la gradual implantación del coche eléctrico sin duda provocará un cambio definitivo en el ritmo de emisiones. Del mismo modo, la futura adopción del hidrógeno en pilas de combustible, como alternativa de mayor autonomía, favorecerá también una ulterior disminución en estas emisiones.

Aun así, no es posible obtener energía, sin emitir gases de invernadero, en algún punto de la cadena de producción. La disciplina "Life Cycle Analysis" (LCA, Análisis del Ciclo de Vida) se dedica precisamente a eso, a analizar una determinada forma de producción desde un punto de vista global, considerando todos y cada uno de los procesos que involucra, así como el impacto ambiental de cada etapa. Los análisis LCA demuestran que la emisión cero de gases de invernadero, en la práctica, no existe.

Por otro lado, sabemos que aquello que ya está en la atmósfera continuará allí. Los gases emitidos, en la atmósfera están. Y allí estarán durante decenios, puesto que el tiempo de residencia de los gases de invernadero en general, y del dióxido de carbono en particular, es muy elevado.

La composición de la atmósfera. ¡Los gases de invernadero son los hooligans atmosféricos!

Los principales gases de invernadero son, por este orden, el agua, el dióxido de carbono, el metano, el óxido de nitrógeno y el ozono. Curiosamente, estos gases se encuentran en proporciones minoritarias, de modo que cuando se dan tablas numéricas sobre composiciones, estos gases aparecen después de los omnipresentes nitrógeno y oxígeno.

Un estadio deportivo nos puede permitir entender mejor la proporción en la atmósfera de los gases minoritarios.

Una forma, quizá más divertida, de apreciar cuán minoritarios son estos gases, es imaginar qué espacio ocuparían en un estadio deportivo. Tomemos, como referencia, el estadio del F.C. Barcelona, que oficialmente tiene capacidad para 99.354 espectadores, que con vuestro permiso lo redondearemos a cien mil.

La mayor parte del estadio, más del 99 %, está ocupado por gases que no intervienen en el efecto invernadero, es decir, el nitrógeno, el oxígeno, y el argón. Eso significa que 99.959 de las cien mil localidades están ocupadas por gases sin efecto invernadero. De los 41 asientos restantes, 40 están ocupados por el dióxido de carbono, y la localidad restante es compartida por el resto de los componentes atmosféricos, entre ellos el metano, el óxido de nitrógeno y el ozono.

Por lo tanto, la inmensa mayoría del estadio, las dos primeras graderías y casi toda la tercera, está ocupado por nitrógeno, oxígeno y argón. En la última fila de la tercera gradería, unos míseros 40 asientos son ocupados por el CO2. Finalmente, un único asiento, de los cien mil, está ocupado a la vez por el óxido de nitrógeno, el metano y el ozono, junto con otros muchos gases aún más minoritarios.

Continuando con el símil futbolístico, en esas localidades más lejanas es donde se sitúan los aficionados más pasionales del equipo contrario. Por lo tanto, una hipotética conclusión es que, en nuestro Camp Nou Molecular... ¡los gases de invernadero son los hooligans de la atmósfera!

El tamaño importa... ¡y la cantidad!

Se ha dicho muy frecuentemente que los gases de invernadero más importantes son el dióxido de carbono, el metano, el ozono, y otros. ¿Por qué es así? ¿Qué es lo que determina que un gas provoque este efecto?

Un gas da lugar a efecto invernadero si cumple las siguientes condiciones:

  1. la molécula que lo identifica presenta una composición y forma específicas: cuanto más variada es la composición de la molécula, y mayor el tamaño molecular, más intenso es el efecto invernadero;
  2. la cantidad con la que está presente en la atmósfera es suficientemente elevada: a mayor cantidad, más elevado es el efecto;
  3. el tiempo de permanencia en la atmósfera es también elevado: a mayor tiempo, más efecto sobre la retención de radiación, a largo plazo;
  4. absorbe radiación dentro de la denominada "ventana atmosférica". Este es un aspecto bastante técnico, y muy frecuentemente ignorado, que indica que los gases deben absorber radiación dentro de un intervalo de frecuencias restringido, el que corresponde al intervalo emitido por la superficie de la Tierra. La captura de esta radiación es la que realmente provoca el efecto invernadero.

La consideración de todos los factores, a la vez, es lo que permite calibrar, cuantitativamente, la importancia de los diferentes gases de invernadero. Permite determinar, por ejemplo, que el agua no puede causar más calentamiento del que ya provoca actualmente. También permite saber que el metano y el óxido de nitrógeno son mucho más importantes que lo que su pequeña cantidad presente en la atmósfera nos indica. Por otro lado, conviene remarcar que el ozono al que nos referimos no es el ozono estratosférico, el de la capa de ozono, sino el ozono en superficie, que está presente en cantidades mucho menores.

¿Qué podemos hacer? Árboles artificiales, mil veces más eficientes que los naturales, para la captura de CO2... ¡con la tecnología actual!

Conocer qué gases provocan el calentamiento global, e incluso por qué provocan este efecto, es interesante. Pero, al menos de entrada, no nos permite saber qué podemos hacer para paliar este calentamiento, excepto probar de emitir menos gases. Pero la disminución de las emisiones no es sencilla, y muy probablemente no está a nuestro alcance.

Por ello, cobra importancia la captura de los gases acumulados como uno de los aspectos básicos que también deben contemplarse. Una medida que está al alcance de todos es llenar de verde las ciudades. Los edificios son grandes absorbentes de radiación solar, y por tanto contribuyen a que la tierra emita más radiación infrarroja. Si llenamos de plantas los balcones y terrazas de los edificios, contribuimos doblemente en la lucha contra el calentamiento global. Por un lado, incrementamos la cantidad de "aspiradores" de CO2, y por otro modificamos la capacidad absorbente de los edificios.

Otros aspiradores de CO2 ya se están utilizando en algunas centrales térmicas, para impedir que este gas fugue a la atmósfera. Una vez capturado, puede conducirse a depósitos geológicos, o incluso utilizarse tecnológicamente, por ejemplo en la recuperación mejorada de petróleo.

Sin embargo, la emisión de CO2, por parte de automóviles, así como de metano, por parte del ganado, es prácticamente imposible de capturar, puesto que las fuentes de emisión se encuentran completamente dispersas, y esta emisión la realizan de forma totalmente irregular. Ahí sólo podemos plantear una solución, como es la "limpieza" del aire.

Recientemente se ha propuesto, en este sentido, una técnica muy imaginativa. Se trata de los árboles artificiales. Son dispositivos que, a modo de raquetas de tenis gigantes, exponen una gran superficie al aire. Las "hojas" del árbol son de material plástico, recubierto de una resina impregnada de carbonato de sodio. El dióxido de carbono del aire, junto con el carbonato de sodio, genera bicarbonato sódico. Esta última substancia puede lavarse con agua, que después de un tratamiento al vacío, permite recuperar el carbonato sódico inicial, y el dióxido de carbono queda capturado, en cantidades 1000 veces superiores a la acción de los árboles verdaderos de igual superficie.

Los árboles artificiales exponen una gran cantidad de superficia al aire, y pueden capturar mil veces más dióxido de carbono, que los árboles naturales.

Una posibilidad interesante, de cara a su implementación práctica, es alimentar estos árboles artificiales con la energía producida por las centrales eólicas, cuya proliferación es imparable y garantiza un futuro sostenible, en cuanto a la generación centralizada de energía eléctrica.

Una interesante posibilidad es alimentar los árboles artificiales, a partir de la energía producida por las centrales eólicas.

El profesor Klaus Lackner, de la Universidad de Columbia en Nueva York, es quien ha desarrollado la técnica. Afirma que el coste de cada árbol puede ser de unos 20.000 $, y que la recuperación de una tonelada de CO2 puede costar 600 $. Son cifras respetables, sobre todo teniendo en cuenta que se necesitan unos diez millones de árboles artificiales, para poder reducir el CO2 atmosférico, a razón de un 0,1 % cada año.

A pesar de la espectacularidad de las cifras, son primeras estimaciones que nos permiten saber de dónde partimos. Futuras mejoras tecnológicas permitirán claramente mejorar la situación, disminuir el coste, y hacer más factible la propuesta.

Las zeolitas pueden ayudar a capturar todavía más dióxido de carbono, y metano, y óxido nitrógeno, y... la contribución de Matgas.

Una de las posibilidades de mejora tecnológica consiste en desarrollar materiales que absorban el CO2, y a poder ser los demás gases de invernadero, de forma más eficiente. En este sentido, una de las posibilidades es utilizar unos sólidos porosos, las zeolitas, cuya superficie porosa se recubre mediante compuestos especialmente afines al CO2.

Esta línea de desarrollo, y muchas otras, está siendo activamente cultivada por el Centro de Investigación y Desarrollo Matgas, consorcio público–privado situado en el Campus de la Universidad Autónoma de Barcelona, con el que tengo el privilegio de colaborar desde hace unos dos años.