El Sol como fuente de Energía

Todos hemos escuchado que el Sol es la fuente de energía que sostiene el planeta. El Sol, aunque está a unos 150 millones de kilómetros irradiando a la Tierra con tan sólo el 0.000000045% de la luz que emite, ha suplido casi el cien por ciento de la energía que el planeta ha requerido para que las cosas ocurran. Desde que surgió la vida en La Tierra, con ese proceso único llamado fotosíntesis que ha sido vital no sólo para sostener y mantener la vida sino para multiplicarla y diversificarla por todo el planeta, el Sol ha sido el único soporte desde hace 5 mil millones de años.

Hoy día con todos los artilugios tecnológicos que ha inventado la humanidad para "producir energía" , a veces tiende a confundirnos, haciéndonos creer que somos capaces de hacer energía de otra forma distinta a la que el Sol provee, sin caer en verdadera cuenta que en últimas siempre estamos cosechando la energía del Sol. El proceso más eficiente hasta ahora conocido por el ser humano para cosechar la energía solar de manera casi instantánea es la fotosíntesis, las otras no son más que formas diferentes de obtener la energía solar que no se cosechó en el momento justo de su creación por el proceso de fotosíntesis sino que hasta meses, años, o incluso millones de años luego de su transformación. La revolución industrial sólo fue posible gracias a la biomasa (quema de madera) y luego al carbón. El carbón no es más que producto de millones de años de materia orgánica creda por la fotosíntesis. Durante el siglo 20 apareció el petróleo, otro producto de millones de años de cosechar el Sol a través de la fotosíntesis, tal como el gas natural y cualquier otra gran fuente de energía que se la pueda a uno ocurrir en este momento.

Hasta ahora los seres humanos sólo estamos cosechando la energía solar acumulada durante millones de años, lo que ha generado un gigantesco crecimiento y desarrollo como consecuencia de este enorme consumo energético. Las preocupaciones serias surgen cuando nos damos cuenta que somos capaces de acabar con estos recursos en menos de dos siglos. Lo que a la naturaleza le tomó millones de años en acumular, la humanidad los consume en menos del 0,000001% de tiempo necesario para crearlo. Esto pone en entredicho cualquier teoría, por muy optimista que sea, sobre el devenir energético de la humanidad. Sobre todo cuando se tiene conciencia que hasta ahora se estima que tan sólo el 75% de la humanidad está aprovechando los beneficios de esa energía, pero que el 50% del total de esa energía la consume el 20% de la población mundial que se encuentra en los países más desarrollados. Cuesta imaginar que pasaría con el planeta si los cerca de 7 mil millones de seres humanos que somos actualmente tuviésemos acceso equitativo a la energía. Hoy día deberíamos tener una especie de solución mágica para que esto fuese posible, sino al menos deberiamos estar implementando los cambios necesarios para que esas soluciones mágicas procedan en las próximas dos o tres décadas y logremos la equidad energética en todo el planeta. Por supuesto, no estamos contemplando los otros 2 mil millones de personas que habrá en el planeta dentro de esas tres décadas.

No por ello escasean las preocupaciones de que el mundo actual es insostenible desde el punto de vista energético. Y es que a decir verdad no hay un solo experto en este planeta que pueda predecir de manera objetiva un devenir energético acorde con el crecimiento de la humanidad, a menos que se refiere a una sola población aislada o específica que ya cuente con la energía y su única preocupación es mantener el consumo energético, y que además no subestime los "costos" necesarios para garantizar dicha energía.

¿Y qué hay de las otras fuentes de energía como la nuclear, el hidrógeno, la eólica, etc?

Sí existen otras fuentes de energías que explotadas a gran escala pueden llegar a mitigar los efectos de la escasez de energía, pero con las tecnologías disponibles hoy día no se puede preveer que sean capaces de suplir la demanda total del planeta en el futuro cercano. La mayoría de las energías alternativas dependen de recursos naturales extremadamente escasos. Este es otro de los problemas de conciencia que tiene la humanidad; el no reconocimiento de lo limitado de los recursos disponibles en el planeta. Y aunque esto no tiene que ver con nuestro Sol actual, si tiene que ver con la estrella que lo precedió, no sólo estamos cosechando la energía de nuestro Sol actual sino que además estamos cosechando la energía que obtuvimos de la estrella anterior a nuestro Sol.

Recordando un poco de física estelar: Una estrella emite energia porque está hecha fundamentalmente de gas hidrógeno que comprimido bajo el efecto de la gravedad genera las condiciones necesarias para que se de la fusión nuclear del hidrógeno para formar helio. Proceso que emite grandes cantidades de energía y es lo que observamos diariamente en nuestro Sol actual. Este proceso funciona por varios miles de millones de años hasta que comienza a agotarse el hidrógeno, y entonces comienza a realizar la fusión nuclear del helio, produciendo materiales más pesados como litio, berilio, carbono, etc. Cada vez que la estrella va agotando un combustible comienza a hacer la fusión de elementos cada vez más pesados hasta que llega al hierro, el cual es sumamente estable y ya no se puede producir más la fusión nuclear de este elemento químico. Entonces la estrella muere, pero lo hace de una manera espectacular: ¡Una supernova! La supernova es la explosión de una estrella que ya no tiene más combustible fusionable y que hace que durante unos breves momentos la estrella libere enormes cantidades de materia y energía al espacio. Justamente durante esta explosión es que hay suficiente energía para fusionar el hierro y producir los elementos químicos con número atómico superior al del hierro. Pero esto es sólo durante un breve instante y se forman muy pequeñas cantidades de estos elementos pesados, por ello es que apenas aparecen como trazas en la corteza terreste y son extremadamente escasos. Así, los materiales como el oro, platino, plomo, uranio, y todos los elementos químicos son el resultado de una estrella anterior a nuestro Sol, y hoy día estamos utilizando los pocos productos de esa supernova para producir por ejemplo energía nuclear con el uranio, o baterías de plomo para nuestros vehículos.

Muchas veces se hacen propuestas de nuevas fuentes de energía que suplirán a nuestro planeta, como por ejemplo las celdas de combustible de hidrógeno, una tecnlogía de la que se habló mucho e incluso de una nueva economía denominada la economía del hidrógeno. Y la idea es excelente: mezclar hidrógeno y oxígeno para producir electricidad y calor, y como subproducto agua. Pero esta tecnología tiene un pequeño inconveniente, y es que todo el proceso con la tecnología actual se basa en una membranas de platino, el material más escaso del planeta. Si tomásemos todo el platino del planeta no podríamos proveer ni al 3% de la población actual con estas fuentes de energía. Lo mismo ocurre para los materiales fisionables para reactores nucleares, no hay suficiente combustible para alimentar a toda la humanidad actual.

La ciencia y la lógica indican que no debemos contar con estos limitados recursos naturales para solventar las necesidades energéticas de la humanidad en el largo plazo. A menos que contemos con los recursos minerales de otros planetas, satélites y asteroides.

Lo más razonable para ser cosechar de manera directa la energía que provee nuestro Sol. Una forma de hacerlo es con los vientos que pueden proveer una porción no despreciable de energía aunque tiene límites, y que lejos del debate de que si produce o no tanto como se estima, simplemente es insuficiente. Otra forma es la energía fotovoltaica, que convierte la energía electromagnética del Sol en energía eléctrica, a pesar de la baja eficiencia de conversión actual, puede llega a ser tal vez una de las fuentes más importantes en el futuro. En cualquier caso los elementos limitantes de los que hablamos anteriormente son los que impondrán las capacidades topes de cualquiera de las tecnologías que se desarrollen.

Una propuesta que a muchos les parece interesante es utilizar la fotosíntesis para producir energía, algo que han dado en denominar bio-combustibles. Utilizando plantas o algas que por ejemplo produzcan azúcares que se puedan transformar en etanol, seríamos capaces de cosechar más directamente la energía del Sol. Pero, como era de esperarse siempre hay un pero, se estima que los seres humanos utilizamos entre el 30 y 40 % de la capacidad fotosintética del planeta para nuestro propio beneficio, aunque la mayor parte es para la producción de alimentos aún no hemos logrado un equilibrio para alimentar a toda la humanidad como debe ser. Utilizar mayor porcentaje de la capacidad fotosintética del planeta para producir nuestra energía, sin lugar a dudas pondrá en riesgo a todos los ecosistemas del planeta y con ello la capacidad de supervivencia de los mismos seres humanos.

Creo que la pregunta que debemos responder es: ¿Existe la posibilidad real de cubrir la demanda energética de toda la humanidad en el mediano plazo? Dar respuesta es una tarea colosal que requiere mucho trabajo con una visión muy objetiva, muchos recursos e investigación. Pero, supongamos que algún departamento de energía ya hizo el trabajo y la respuesta que encontró es: NO, NO ES POSIBLE.

¿Qué piensa usted que debe hacer la humanidad?