Entradas etiquetadas como ‘energías renovables’

¿Cómo lograr las emisiones cero? La solución está en el subsuelo

Por Víctor Vilarrasa (CSIC)*

En pocos años, para poder cumplir con los objetivos climáticos del Acuerdo de París de limitar el aumento de temperatura por debajo de 2 °C, y preferiblemente por debajo de 1,5 °C, muchos de nuestros desplazamientos tendrán que hacerse en coches eléctricos. Tras circular sin emitir gases de efecto invernadero, será necesario cargar el automóvil. ¿Pero de dónde procederá la energía con la que lo carguemos?

Por descontado, tiene que ser de origen renovable para no emitir dióxido de carbono (CO2) por otro lado. La mayoría de las veces tendremos que cargar el coche de noche, cuando por razones obvias los paneles fotovoltaicos no pueden producir electricidad. Tampoco hay garantías de que el viento sople cada noche, ni de que haya oleaje. La energía hidroeléctrica podría proporcionar parte de la demanda, pero difícilmente podrá satisfacerla por completo dado que el agua es un bien preciado y escaso, y su consumo se prioriza frente a la producción de energía. La solución al problema está bajo nuestros pies.

Energía geotérmica

Central geotérmica de Nesjavellir (Islandia).

La Tierra es una fuente inagotable de energía geotérmica. En la corteza terrestre, la temperatura aumenta de media 30 °C por cada kilómetro a medida que nos dirigimos hacia el interior de la Tierra. Por lo tanto, en torno a los 4 kilómetros de profundidad respecto a la superficie acostumbramos a encontrar temperaturas superiores a los 100 °C. Si hacemos circular agua hasta esas profundidades y la devolvemos a la superficie una vez se ha calentado, produciremos vapor de agua, ya que el agua entra en ebullición a 100 °C y a presión atmosférica. Este vapor lo podemos utilizar para mover turbinas que generen electricidad sin emitir emisiones de gases de efecto invernadero.

El vapor de agua, después de turbinado, se enfría y se condensa, pero mantiene una temperatura elevada, cercana a los 80 °C. El agua caliente resultante se puede utilizar como fuente de calor para proporcionar calefacción a un gran número de viviendas, con lo que eliminaremos también las emisiones de CO2 asociadas a calentar nuestras casas en invierno.

Un almacén subterráneo de energía

En verano, la demanda de calor es menor, por lo que habrá un excedente que conviene almacenar. De nuevo, el subsuelo nos proporciona la solución. El excedente de agua caliente se puede inyectar o hacer circular por un intercambiado de calor en el subsuelo. Este proceso aumenta la temperatura del suelo, que puede almacenar el calor durante largos periodos de tiempo con unas pérdidas de energía pequeñas. Para recuperar el calor, no hay más que inyectar agua fría y dejar que ésta se caliente al circular por el suelo que hemos calentado previamente.

El calor no es la única fuente de energía que tendremos que almacenar en la transición hacia un sistema económico con emisiones netas de carbono nulas. De hecho, las fluctuaciones de las renovables, tanto en la producción a lo largo del día como entre las diferentes estaciones del año, exigen disponer de cantidades inmensas de almacenamiento para poder utilizar los excedentes en periodos en los que la producción sea menor que la demanda. El almacenamiento necesario no se podrá cubrir con baterías, por gigantes que las lleguemos a construir.

eneergía eólica

Uno de los mayores desafíos de las energías renovables son sus fluctuaciones.

Una solución que se plantea es producir combustibles que no contengan carbono, como el hidrógeno, a partir de los excedentes de energía renovable; y luego almacenarlos para utilizarlos en periodos de escasez de producción de este tipo de energía. Garantizar la demanda energética en esos periodos implicará almacenar millones de toneladas de hidrógeno. Uno de los mejores lugares para hacerlo son las capas permeables con alta porosidad del subsuelo, que permiten que el combustible se inyecte y recupere con facilidad.

Captura de CO2 bajo tierra

El reto de descarbonizar la economía va más allá de producir energía limpia con las renovables y electrificar los modos de transporte. Existen procesos industriales que difícilmente pueden dejar de emitir CO2, ya que este gas de efecto invernadero es el resultado de las reacciones químicas que tienen lugar en diversos procesos productivos. Por ejemplo, la fabricación de acero y cemento conlleva la emisión de CO2.

Las emisiones asociadas a procesos industriales representan el 20% de las emisiones actuales. La solución a estas emisiones vuelve a estar en el subsuelo. En este caso hay que capturar el CO2 antes de que sea emitido a la atmósfera, para lo que existen diferentes técnicas, y posteriormente inyectarlo en formaciones geológicas profundas para su almacenamiento permanente. Con esto, no estaríamos más que devolviendo el carbono a su lugar de origen, ya que el carbono que hemos emitido y seguimos emitiendo a la atmósfera proviene de la quema de combustibles fósiles, que hemos extraído y extraemos del subsuelo.

Campo de géiseres El Tatío (Chile).

Aunque hacemos vida sobre él, el hecho de no poder ver lo que hay en el subsuelo lo convierte en un gran desconocido. Y, como todo lo desconocido, produce temores y cierta desconfianza. Sin embargo, no nos podemos permitir excluir los recursos geológicos en el gran reto de alcanzar la neutralidad de carbono. No existe una única solución para conseguir la descarbonización y necesitamos de la contribución de todas las tecnologías disponibles.

Al igual que el resto de tecnologías, las relacionadas con el subsuelo no están exentas de riesgos, como por ejemplo la sismicidad inducida, desafortunadamente conocida en España por los terremotos del almacén de gas de Castor. La investigación científica en geoenergías pretende minimizar esos riesgos para poder contar con el subsuelo en la descarbonización. Los recursos geológicos, como origen del problema, deben formar parte también de la solución.

 

* Víctor Vilarrasa es investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) y del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB). Actualmente dirige un proyecto del European Research Council (ERC) para aumentar la viabilidad de las geoenergías.

Apúntate a la Semana de la Ciencia del CSIC: hay más de 140 actividades para elegir… y muchas son online

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te interesa saber cómo ventilar una habitación para reducir el riesgo de contagiarse de coronavirus? ¿Quieres descubrir cómo las matemáticas están cambiando a los robots? ¿Te animas a participar en un escape room ambientado en un agujero negro, de donde ni siquiera la luz puede salir? Propuestas como estas forman parte de la programación del CSIC para la Semana de la Ciencia y la Tecnología: más de 140 actividades gratuitas, algunas presenciales y otras virtuales, que se desarrollarán a lo largo de noviembre en 12 comunidades autónomas (Andalucía, Aragón, Asturias, Canarias, Cantabria, Castilla y León, Cataluña, Comunidad Valenciana, Galicia, Islas Baleares, Madrid y País Vasco).

SCT en el IEM-CSIC

Taller escolar en el Instituto de Estructura de la Materia durante la Semana de la Ciencia de 2019. / Sandra Diez (CSIC)

En la web www.semanadelaciencia.csic.es encontrarás todas las iniciativas del CSIC para este gran evento de divulgación y podrás informarte de cómo inscribirte en las que más te interesen; pero, atención:  todavía estamos ultimando los preparativos, así que en los próximos días iremos añadiendo nuevas propuestas. ¿Quieres conocer algunas de ellas? Te las contamos a continuación.

Lo que sabemos (hasta ahora) sobre la pandemia

Como es lógico, la pandemia provocada por el SARS-CoV-2 se dejará notar en el contenido de esta Semana de la Ciencia. El estado de desarrollo de las vacunas españolas, las pruebas PCR, o los mecanismos moleculares, celulares y epidemiológicos que contribuyen a la propagación del patógeno serán el eje de varias conferencias que, de forma presencial o virtual, impartirán especialistas del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa o el Centro Nacional de Biotecnología.

Otras propuestas abordarán la epidemia desde un enfoque multidisciplinar. Es el caso de dos actividades virtuales del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua: la charla Daños colaterales de la COVID-19: la pandemia del plástico, sobre el aumento en el consumo de este material que ha supuesto la crisis del coronavirus, y el taller Aprende a medir la ventilación de un espacio cerrado, que aportará pautas para reducir el riesgo de contagio. Por su parte el debate presencial Biodiversidad y zoonosis, que tendrá lugar en el Real Jardín Botánico, se centrará en cómo una naturaleza sana puede evitar que nuevos virus salten de los animales a los seres humanos.

Eventos online para todos los públicos

Además, el coronavirus ha traído consigo algunos cambios en el formato de las actividades y muchas se llevarán a cabo de manera virtual, para que cualquiera pueda participar desde casa. Entre ellas figuran un escape room del Instituto de Física de Cantabria, en el que el objetivo será evadirse de donde ninguna partícula logra hacerlo: un agujero negro, o la gymkhana sobre la luz que todos los años organiza el Instituto de Óptica, y que en esta edición se traslada a Youtube. Así mismo, el taller (R)Evoluciona la vida de los océanos del Instituto de Biología Evolutiva desafiará al público a diseñar una nueva especie marina adaptada al calentamiento de los océanos y al aumento de microplásticos en sus aguas.

SCT 2019 en el Instituto de Biologia Funcional y Genomica de Salamanca

Visita al Instituto de Biología Funcional y Genómica de Salamanca durante la pasada edición de la Semana de la Ciencia. / CSIC

Entre las propuestas virtuales no faltan tampoco las dirigidas a niños y niñas. La Delegación del CSIC en las Islas Baleares invita al alumnado de primaria a divertirse y aprender con el juego ¿Qué hacen los científicos y científicas?, unKahoot’ sobre plantas, animales, océanos y el mismo planeta Tierra. Mientras, el Centro de Investigación y Desarrollo Pascual Vila ofrece dos talleres especialmente dirigidos a niñas de 6 a 12 años en el marco de la actividad Las chicas son de ciencias (CSIC4Girls): uno sobre contaminación atmosférica y otro en el que las participantes tendrán que valerse de la química para fabricar camisetas. Otra actividad online para escolares será el concurso de dibujo de la Misión Biológica de Galicia ¿Pueden enfermar las plantas?, abierto a alumnado de primaria de toda España.

Para ESO y Bachillerato también hay planeadas actividades en la red, como una charla sobre el papel de los pingüinos en el funcionamiento ecológico de la Antártida, que podrá verse en el canal de Youtube del Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía, o la jornada Acercando los Objetivos de Desarrollo Sostenible a las aulas, en la que científicos y científicas del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología presentarán sus investigaciones. Lo harán desde la perspectiva de los retos planteados en la Agenda 2030 de la ONU y tratarán temas como las especies invasoras en Canarias, las vacunas, el cambio climático o la seguridad alimentaria.

Las propuestas virtuales no acaban aquí. El canal de Youtube del Instituto de Física Teórica, que cuenta con más de medio millón de suscripciones, emitirá dos directos: uno sobre lo ‘infinitamente’ pequeño, como la física cuántica o el bosón de Higgs, y otro sobre lo ‘infinitamente’ grande, como el origen y el futuro del universo, la energía oscura o las ondas gravitacionales. También habrá charlas para todos los públicos, como las organizadas por el Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono sobre nanotecnología y energías renovables, o las tituladas Matemáticas y robótica, del Instituto de Ciencias Matemáticas, ¿Qué hay de cierto en que se puedan cultivar patatas en Marte?, del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, o Verdades y mentiras de la física cuántica, del Instituto de Física Fundamental. Además, será posible visitar virtualmente varios centros de investigación, como el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca. En este caso las ideas que la célebre bióloga Rachel Carson transmitió a través de su libro Primavera silenciosa servirán de hilo conductor para hablar de los proyectos que se llevan a cabo en el centro.

Eventos presenciales en tu comunidad autónoma

Visitas a laboratorios, rutas científicas, conferencias danzadas: la Semana de la Ciencia del CSIC sigue contando con un gran número de actividades presenciales. Todas ellas se llevarán a cabo de forma segura, para lo cual se han reducido los aforos habituales y se han establecido medidas de higiene y desinfección especiales. Además, será imprescindible la inscripción previa, lo que permitirá comunicar al público asistente cualquier cambio en la programación motivado por la situación sanitaria. Si esta Semana de la Ciencia te apetece salir de casa, aquí tienes algunos de los eventos que se desarrollarán en tu comunidad autónoma.

SCT 2019 en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición

Taller del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición en la anterior edición de la Semana de la Ciencia. / CSIC

En Andalucía, el Museo Casa de la Ciencia de Sevilla te invita a asistir a varias de sus actividades. Una de ellas es el taller Buscando vida en el universo, en el que personal del Centro de Astrobiología explicará, a través de vistosas demostraciones, cómo se extrae el ADN, cómo se han formado los cráteres lunares y por qué no hay agua líquida en Marte. Y si vives en Aragón, la Estación Experimental Aula Dei, el Instituto Pirenaico de Ecología y el Instituto de Carboquímica te animan a acudir a sus jornadas de puertas abiertas.

Los eventos virtuales predominan en Cataluña. Sin embargo, en esta comunidad no faltarán los cursos de formación para el profesorado, como el que ofrece el Instituto de Biología Evolutiva, ni los talleres presenciales para escolares. Es el caso de LabEnClass: La energía del futuro, en el que el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona presentará sus investigaciones relacionadas con la energía a través de varios experimentos.

En la Comunidad Valenciana la Casa de la Ciencia de Valencia organizará charlas y debates con personal investigador, y en Galicia la Delegación del CSIC presentará Ciencia que alimenta, una obra de teatro sin comunicación verbal que busca despertar el interés por la ciencia en el público de todas las edades. Además, las niñas y los niños de esta comunidad podrán diseñar su propio escudo familiar en un taller del Instituto de Estudios Gallegos Padre Sarmiento para acercarse de forma divertida y amena al mundo de la heráldica.

Ya en Madrid, será posible asistir a una conferencia bailada sobre danza contemporánea en el Instituto de Historia y a un gran número de talleres presenciales, en los que el público de todas las edades tendrá la oportunidad de descubrir si las moscas tienen olfato (Instituto Cajal), si se puede congelar agua a temperatura ambiente (Instituto Cajal) o cuánta vida hay en un ecosistema urbano (Real Jardín Botánico). Además, quien quiera estar al aire libre podrá sumarse a alguna de nuestras rutas científicas, como la que propone el Centro de Ciencias Humanas y Sociales por la historia de la Plaza Mayor, la Puerta del Sol o el Madrid de la Guerra Civil.

Por último, en el País Vasco podrás explorar las escalas macro, micro y nanoscópica por medio de lupas y de un microscopio fabricado con tus propias manos en el taller familiar Escala tu mundo, organizado por el Centro de Física de Materiales (San Sebastián).

Como ves, no faltan opciones, pero no te preocupes si ahora mismo no sabes cuál elegir. En la web de la Semana de la Ciencia del CSIC  puedes encontrar la actividad que más te interese buscando por diferentes criterios, como la comunidad autónoma en la que vives, el formato del evento o el tipo de público al que va dirigido (general o alumnado educación, infantil, primaria, secundaria o universidad). Eso sí, cuando lo tengas claro date prisa para inscribirte, porque otros años el aforo se ha cubierto rápido y en esta edición la pandemia ha hecho necesario reducirlo más. ¡Te esperamos!

¿Qué son y cómo funcionan los mercados de emisiones de CO2?

Por Mar Gulis (CSIC)

AZZVV

Emisiones de gases sobre el cielo de Madrid / M. Rodríguez Gutiérrez

En 2015, nuestro país aumentó las emisiones de C02 a la atmósfera, incumpliendo así sus compromisos internacionales en esta materia. Esta es una de las conclusiones del Informe sobre Cambio Climático elaborado por el Observatorio de Sostenibilidad. Uno de sus autores, el biólogo del CSIC Jorge Lobo, considera que esta situación se debe a nuestro “uso intensivo y abusivo de los combustibles fósiles”, sobre todo del carbón, mientras las energías renovables no acaban de despegar. Junto a ello, el investigador señala la ineficiencia del mercado de los derechos de emisión, un mecanismo que funciona a nivel internacional y que, aunque se concibió para luchar contra el calentamiento global, ha cosechado escasos resultados.

La web del Ministerio de Agricultura (MAGRAMA) explica que “el comercio de derechos de emisión es un instrumento de mercado persigue un beneficio medioambiental: que un conjunto de plantas industriales reduzcan colectivamente las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera”.

Para que el mecanismo funcione tiene que haber una autorización de emisión, es decir, un permiso otorgado a una instalación para que pueda emitir gases. Pero también existe el derecho a emitir, que se refiere a la cantidad de gases que podrán emitirse. Este derecho de emisión es transferible: se puede comprar o vender. Ahí está la clave.

Tal y como explica el MAGRAMA, “actualmente existen mercados de emisiones que operan en distintos países y que afectan a diferentes gases”.  La Unión Europea puso en marcha en 2005 un mercado de CO2 que cubre, en los 28 Estados miembros, las emisiones de este gas de instalaciones como centrales térmicas, refinerías, cementeras o papeleras. Este régimen afecta a más de 10.000 instalaciones y a más de 2.000 millones de toneladas de CO2, según cifras del MAGRAMA, lo que supone “en torno al 45% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero en la UE”.

Sin embargo, en Bruselas se debate desde hace tiempo sobre cómo reformar este mercado. Teóricamente su objetivo es reducir las emisiones de gases con efecto invernadero y combatir así el cambio climático. Pero el propio Parlamento Europeo (PE) señala que “los desequilibrios entre la oferta y la demanda de los derechos de emisión está desincentivando las inversiones verdes”, es decir, la inversión de los Gobiernos en energías limpias que nos lleven a un modelo más sostenible y menos basado en los combustibles fósiles. Para que fuera eficaz, la compra-venta de derechos de emisión se debería realizar a un precio que anime a la industria “a buscar alternativas para ahorrar energía y reducir sus emisiones”, afirma el PE en su página web.

El PE afirma también que en la actualidad “el precio de mercado de estos permisos es muy bajo” porque la demanda se ha desplomado a raíz de la crisis económica. Por ejemplo, “en 2013 había un exceso de unos 2.000 millones de licencias comparado con las emisiones reales, que podría alcanzar los 2.600 millones en el horizonte de 2020”. Cada licencia concede a su titular el derecho de emitir una tonelada de CO2.

XBVXCZVB

La apuesta por las energías renovables, como la eólica, es clave para ir hacia un modelo energético más sostenible / Steve Wilson

El investigador Jorge Lobo explica que “en las cumbres del clima se establecen unos derechos de emisión para cada país y después se deja operar al mercado libremente. Por ejemplo, un país concreto, con una cantidad de población, un PIB, etc., tiene unas capacidades de emisión determinadas; pero si por tener un desarrollo escaso o por hacer un uso intensivo de renovables o por la razón que sea no tiene esa capacidad de emisión, puede vender los derechos. Es decir, las toneladas de CO2 que puede emitir pero que no emite, se las puede vender a otro Estado”. Y añade: “Si esos derechos de emisión se ponen en el mercado y cotizan alto, a muchos países no les rentará adquirirlos, sino que preferirán reconvertir su industria o invertir en renovables. Pero si  valen poco, puede compensar emitir CO2 porque luego compras esos derechos fuera”. Lobo considera que en el actual escenario de bajos precios, el comercio de emisiones, lejos de desincentivar a las industrias en el uso de combustibles fósiles, facilita el mantenimiento del modelo actual y con él las elevadas emisiones de CO2 a la atmósfera.

Para salir de esta situación ya en 2013 el PE votó a favor de una medida temporal para que algunas licencias programadas para 2014-2016 se retrasaran hasta 2019-2020. También se ha contemplado la creación de una reserva que reequilibre la oferta y la demanda. Si el exceso de oferta supera un determinado umbral, se retirarán licencias del mercado y se depositarán en la citada reserva hasta que, si cambian las circunstancias, se pongan de nuevo en circulación.

Sin embargo, investigadores como Lobo y otras voces críticas se muestran escépticos ante este tipo de medidas. En su opinión, la solución pasaría por incrementar la inversión en  energías renovables para, poco a poco, ir hacia un modelo de economía baja en carbono y más sostenible a largo plazo.