A través del ojo de una aguja: Una perspectiva eco-heterodoxa de la transición a energías renovables

Fuente: Energies -

Autores: Megan K. Seibert 1,* y William E. Rees 1,2 - ;

1 -The REAL Green New Deal Project, Albany, OR 97321, USA 2

2 - Faculty of Applied Science, School of Community and Regional Planning, University of British Columbia, Vancouver, BC V6T 1Z2, Canada; wrees@mail.ubc.ca

* Correspondence: megan.seibert@realgnd.org

Nos sumamos a la creciente literatura que pone de relieve las grietas en los cimientos de la transición energética. Ofrecemos un análisis tripartito que vuelve a caracterizar la crisis climática en su contexto más amplio de sobregiro ecológico, destaca numerosos problemas de las llamadas tecnologías de energía renovable, y sugiere soluciones alternativas que implican una contracción de la empresa humana. Este análisis deja claro que la noción de "energía limpia asequible" ve el mundo a través de un estrecho ojo de la cerradura que no tiene en cuenta los innumerables costes económicos, ecológicos y sociales. Estas "externalidades" indeseables no pueden seguir siendo ignoradas.

Para lograr la sostenibilidad y salvar la civilización, la sociedad debe embarcarse en un planificado y cooperativo descenso de un estado extremo de sobregiro en tan sólo una o dos décadas. Aunque sea más fácil que el proverbial camello pase por el ojo de una aguja que para la sociedad global tener éxito, la historia está repleta de logros estelares que han surgido únicamente de la búsqueda tenaz de lo aparentemente imposible.

1. Introducción

Comenzamos recordando que los humanos somos narradores por naturaleza. Construimos socialmente complejos conjuntos de hechos, creencias y valores que guían nuestra forma de actuar en el mundo. De hecho, los seres humanos actúan a partir de sus narrativas socialmente construidas como si fueran reales. Todas las ideologías políticas, las doctrinas religiosas, los paradigmas económicos, los relatos culturales -incluso las teorías científicas- son "historias" construidas socialmente que pueden o no reflejar con exactitud cualquier aspecto de la realidad que pretendan representar. Una vez que una construcción concreta se ha impuesto, es probable que sus partidarios la traten con más seriedad que las pruebas opuestas de un marco conceptual alternativo.

El Green New Deal (GND) es la vía impuesta por la narrativa dominante para lograr una sostenibilidad ecológica socialmente justa. Su mensaje central es que una transición fluida para abandonar los combustibles fósiles hostiles para el clima es una cuestión tecnológica relativamente sencilla. No sólo afirman sus defensores que la electrificación de todo el consumo de energía mediante turbinas eólicas y paneles solares fotovoltaicos de alta tecnología es técnicamente posible, sino que una expansión tan vasta y tan rápida como la de los combustibles fósiles es posible, sino que una sustitución tan amplia y sin precedentes de la base energética de la sociedad es viable desde el punto de vista financiero y tiene la ventaja de crear miles de puestos de trabajo "verdes" [1]." [1-7]. El único ingrediente que falta es la voluntad política. Los planes de transición energética elaborados por numerosas instituciones académicas e investigadores de todo el mundo apoyan o se ajustan obedientemente al paradigma de la GND, y los políticos políticos de todo el mundo han adoptado el estandarte de la GND como núcleo de sus promesas medioambientales.

Nosotros sostenemos que, aunque la narrativa de la GND es muy seductora, es poco más que una ilusión compartida desastrosa. No sólo es técnicamente defectuosa, sino que no reconoce la disfunción ecológica humana como motor general del incipiente colapso sistémico mundial.

Al considerar el cambio climático, y no el rebasamiento o sobregiro ecológico -del que el cambio climático es el problema central, el GND y sus variantes se aferran en vano a las soluciones tecno-industriales para los problemas causados por la sociedad tecno-industrial. Esta búsqueda autorreferencial está condenada al fracaso. Como dijo Albert Einstein, "no podemos resolver nuestros problemas con el mismo pensamiento que utilizamos cuando los creamos". Necesitamos una narrativa completamente nueva para una transición energética exitosa. Sólo si abandonamos la fuente paradigmática de nuestro dilema ecológico, podremos formular vías realistas para evitar el colapso social-ecológico.

2. El cambio climático en el contexto del sobregiro

Pedidos de los ecologistas bien informados que llevan desde hace mucho tiempo solicitando a la sociedad que adopte una perspectiva sistémica y aplique un enfoque multidisciplinar al cambio climático antropogénico han caído en saco roto. La mayoría de la gente ha sucumbido al paradigma mecanicista-reduccionista que ha dominado la ciencia cartesiana, como lo demuestra el aislamiento de la crisis del clima de su contexto ecológico más amplio y su tratamiento como una variable discreta independiente. La realidad es que el cambio climático es sólo un síntoma de la desestabilización de los sistemas, ya que la empresa humana ha llegado a desbordar la ecoesfera.

Para recalibrar nuestra lente focal, consideremos los siguientes cambios acelerados. La población de H. sapiens es casi ocho veces mayor de lo que era al comienzo de la era industrial de los combustibles fósiles, hace tan sólo 200 años, y ha crecido casi 20 veces más rápido [8]. Para dar cabida a la explosión de la humanidad, más de la mitad de la superficie terrestre ha sido modificada sustancialmente, sobre todo para la agricultura (la tecnología más ecológicamente destructiva). Una de las consecuencias es el desplazamiento competitivo de las especies de sus hábitats y fuentes de alimento. Antes de la aparición de la agricultura, hace entre ocho y diez milenios, los humanos representaban menos del 1%, y los mamíferos salvajes el 99%, de la biomasa de mamíferos en la Tierra. Hoy, el H. sapiens constituye el 36%, y nuestro ganado doméstico otro 60%, de una biomasa de mamíferos muy ampliada, en comparación con sólo el 4% de todas las especies salvajes combinadas [9-11]. McRae et al. [12] estiman que las poblaciones de vertebrados no humanos vertebrados no humanos se redujeron en un 58% sólo entre 1970 y 2012. Las poblaciones de vertebrados de agua dulce, marinos y terrestres terrestres disminuyeron en un 81%, 36% y 38%, respectivamente, y las poblaciones de invertebrados se redujeron en un 50%.

Si bien los combustibles fósiles (carbón y, posteriormente, el petróleo y el gas natural) han sido la principal fuente de energía de la humanidad en los últimos dos siglos, el 50% de todos los combustibles fósiles quemados se han consumido en los últimos 30 años (hasta el 90% desde principios de los años 40), ya que el crecimiento superexponencial se ha impuesto [13,14]. Por tanto, no debería sorprender que las emisiones de dióxido de carbono de carbono -el principal subproducto material de la combustión de los combustibles fósiles y el principal factor antropogénico del cambio climático- hayan superado durante mucho tiempo la absorción fotosintética de las plantas verdes. En 1997 (cuando el consumo anual era un 40% menor que en 2021), la humanidad ya quemaba combustibles fósiles que contenían unas 422 veces la cantidad neta de carbono fijada por la fotosíntesis en todo el mundo cada año [15]. Entre 1800 y 2021, las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera atmosférico aumentó un 48%, pasando de 280 ppm a aproximadamente 415 ppm.

Estos datos demuestran que la disminución de la biodiversidad y el cambio climático, junto con la contaminación del aire/tierra/océano, la deforestación, la desertificación son las consecuencias inevitables -de hecho, síntomas paralelos- de un mismo fenómeno de fondo: el espectacular y continuo crecimiento de la empresa humana en un planeta finito. H. sapiens está en sobregiro, explotando los ecosistemas más allá de sus capacidades de regeneración y asimilación.

El sobregiro sólo es posible gracias a: a) la disponibilidad a corto plazo de prodigiosas existencias de formas renovables (peces, bosques, suelos, etc.) y no renovables (carbón, petróleo, gas natural, (carbón, petróleo, gas natural, etc.) de los así llamados "recursos naturales"; y (b) los enormes, pero finitos, procesos de asimilación y reciclaje de residuos naturales de la ecoesfera. Sin embargo, se avecina un ajuste de cuentas.

En unas pocas décadas de crecimiento geométrico de la población y la economía, los seres humanos han explotado (a menudo hasta el colapso) las reservas de capital natural que tardaron milenios en acumularse y han impedido los procesos naturales de mantenimiento de la vida mediante vertidos excesivos, a menudo tóxicos, de residuos.

La empresa humana utiliza ahora las capacidades bioproductivas y de asimilación de 1,75 equivalentes de la Tierra [16]. En términos sencillos, el predicamento ecológico del mundo industrial es el resultado de que demasiadas personas consumen demasiado y contaminan en exceso la ecosfera.

Está claro que la crisis climática no puede resolverse aisladamente del macroproblema del sobregiro, y menos aún utilizando tecnologías que dependen de las mismas combustibles fósiles y procesos ecológicamente destructivos que crearon el problema en primer lugar.

3. Los problemas de las llamadas energías renovables

Aquí examinamos de forma integral las energías renovables (ER), centrándonos en las limitaciones ampliamente ignoradas de las tecnologías de ER que se suelen presentar como soluciones (pero que no constituyen todas las opciones posibles de ER). Este examen muestra que las ER no pueden suministrar la misma cantidad y calidad de energía que los combustibles fósiles, que las tecnologías propugnadas no son renovables, que su producción -desde la extracción hasta la instalación- requiere un uso intensivo de energía fósil, y que su producción -sobre todo la extracción de sus metales y la eliminación de sus residuos- conlleva graves injusticias sociales y una importante degradación ecológica.

El reto que tenemos ante nosotros es identificar qué tecnologías de ER son sostenibles y viables. La sostenibilidad implica la capacidad de persistir a perpetuidad con un mínimo impacto ambiental negativo (es decir, dentro de los límites ecológicos). La viabilidad implica cuestiones básicas y prácticas de producción y aplicación (por ejemplo, ¿es posible construir y aplicar la tecnología de ER sin insumos de energías de combustibles fósiles? ¿Puede hacerse en un plazo relevante para el clima? ¿Es asequible?). En este contexto, hay que descartar eslóganes como "energía 100% limpia" y "emisiones netas cero". Todas las tecnologías de producción de energía, por muy rudimentarias o avanzadas que sean, utilizan insumos del medio ambiente y producen contaminación u otro tipo de degradación ecológica a lo largo de su ciclo de vida. Hay que evaluar las compensaciones. Sólo porque la luz solar y el viento sean flujos de energía "limpios" y continuos no significa que su aprovechamiento para realizar un trabajo lo sea. Aunque inevitablemente nos enfrentamos a un futuro sustentado totalmente en las ER, la cuestión no es cómo satisfacer la demanda total actual, sino determinar (a)qué tecnologías de ER son realmente sostenibles y viables; (b) los contextos en los que podrían serlo, incluyendo los usos prioritarios a los que podrían aplicarse; y (c) cómo reducir la demanda energética de forma efectiva y justa.

Los defensores del Green New Deal - GND son terriblemente tolerantes con lo inexplicable. No abordan cómo las gigatoneladas de metales y minerales, ya muy agotados, esenciales para la construcción de las llamadas tecnologías de ER estarán disponibles a perpetuidad, teniendo en cuenta la típica vida útil de cinco a 30 años y la necesidad de una sustitución continua [17-19]. No ofrecen soluciones viables para el daño ecológico y las deplorables condiciones de trabajo, a menudo en el Sur Global, que implica la extracción de minerales metálicos [20,21].

Los defensores del New Green Deal

• no propone soluciones viables (técnicas o financieras) para electrificar los numerosos procesos de fabricación de alta intensidad calorífica implicados en la construcción de turbinas eólicas y paneles solares de alta tecnología (por no mencionar todos los demás productos de la sociedad moderna) [22-25].

• Los flujos de residuos generados por las llamadas energías renovables al final de su corta vida útil son ignorados o asumidos, para ser tratados eventualmente por procesos de reciclaje aún inexistentes [26-28].

• Las propuestas para electrificar el 80% de la demanda de energía no eléctrica pasan por alto hechos cruciales, como que los sistemas de transmisión y las redes a escala nacional necesarios para el transporte terrestre electrificado ni siquiera existen hoy en día, ni es probable que se construyan debido a las limitaciones materiales, energéticas y financieras [29].

• Por último, como se ha subrayado anteriormente, la búsqueda de una fuente mágica de energía gratuita ignora la crisis de rebasamiento o sobregiro que, paradójicamente, ha sido propiciada por una energía fósil abundante y barata.

Sostenemos que la única respuesta viable al rebasamiento es una contracción gestionada de la empresa humana hasta que lleguemos al territorio estable y seguro definido por los límites ecológicos. Esto implicará que muchas menos personas consuman mucha menos energía y recursos materiales que en la actualidad.

Obviamente, un descenso controlado requerirá un cambio paradigmático en los valores, creencias y supuestos socialmente construidos de la sociedad. Como mínimo, debemos sustituir nuestro implacable antropocentrismo y nuestro enfoque estrictamente instrumental de la Naturaleza por una perspectiva más holística y ecocéntrica. Las personas deben llegar a reconocer tanto su total dependencia de la integridad de la ecoesfera como el valor intrínseco de otras especies y ecosistemas naturales. Esto significa superar la adicción del capitalismo al crecimiento material y adoptar sistemas compatibles con la vida en una sola tierra ("vida en una sola tierra" implica cualquier nivel de vida material que, si se extendiera a todos los habitantes de la Tierra, sería sostenible, es decir, que la población humana viviría dentro de los límites del planeta. es decir, la población humana viviría dentro de la capacidad de carga global [30]. Evidentemente, cuanto más personas, menor será el nivel de vida medio sostenible).

Lejos de fomentar un paradigma tan radicalmente nuevo, el GND promueve una versión eco-lavada del statu quo con su fe incuestionable en que la tecnología nos salvará y su narrativa reconfortante de seguir como siempre con medios alternativos. Este mito ha sido tan bien aceptado por el público y el mundo académico que cuestionarlo significa ser percibido como anti-renovable, como un pesimista que descarta la posibilidad del ingenio humano, o incluso como una persona que se hace pasar por un cómplice de la industria de los combustibles fósiles. Los que se aventuran a hacer observaciones críticas lo hacen a menudo con inquietud y con limitaciones.

La siguiente visión eco-heterodoxa de la transición a las energías renovables surge de nuestro compromiso con el discurso crítico y la administración de nuestro único planeta. Esta perspectiva amplía la lente de análisis y confronta realidades desnudas que ya no pueden ser ignoradas. Nuestro objetivo primordial es ayudar a la sociedad a desarrollar una apreciación considerada de lo que podría ser un panorama energético verdaderamente renovable.

3.1. La cuestión de la electrificación

• Sólo el 19% del consumo mundial de energía final es en forma de electricidad. El 81% restante es en forma de combustible líquido [31].

• Existen obstáculos formidables para convertir el consumo de electricidad únicamente en las llamadas fuentes renovables.

3.1.1. La gran prueba de la sensatez

• La transición del suministro eléctrico de EE.UU. lejos de los combustibles fósiles para 2050 requeriría un ritmo de construcción de redes 14 veces superior al del último medio siglo [32].

• Los costes reales de instalación de un programa global de energía solar habrían ascendido a unos 252 billones de dólares (unas 13 veces el PIB de EE.UU.) hace una década [33], y bastante más en la actualidad.

• Un informe reciente que describe lo que se necesitaría para lograr la "descarbonización" y la electrificación del 90% para 2035 se olvida de mencionar que, para cumplir esos objetivos, Estados Unidos tendría que cuadruplicar su construcción anual de aerogeneradores cada año durante los próximos 15 años y triplicar la construcción anual de energía solar fotovoltaica cada año durante los próximos 15 años, para repetir el proceso indefinidamente, ya que los paneles solares y los aerogeneradores tienen una vida media de entre 15 y 30 años [34,35].

• Además, Clack et al. [36] descubrieron que uno de los estudios más citados sobre la electrificación al 100% en Estados Unidos es propenso a errores y está cargado de suposiciones insostenibles.

3.1.2. Calor para la fabricación

Los procesos de fabricación que se utilizan hoy en día para hacer paneles solares, turbinas eólicas de alta tecnología, baterías y todos los demás productos industriales implican temperaturas muy altas que se generan actualmente utilizando combustibles fósiles. A pesar de la importancia crítica del calor en la fabricación, hay poca información sobre si se puede generar, o cómo, sólo con energía renovables.

Aproximadamente el 30% de las aplicaciones de calefacción industrial requieren temperaturas inferiores a los 100 ◦C (212 ◦F); el 27% pueden satisfacerse con temperaturas entre los 100 ◦C y los 400 ◦C (212 ◦F); y el 43% requieren temperaturas superiores a los 400 ◦C (750 ◦F) [37]. La mayoría de las tecnologías de calefacción de energías renovables -ER- existentes pueden suministrar calor sólo dentro de la categoría de temperatura más baja [37]. Esto es muy problemático dado que la fabricación de paneles solares requiere temperaturas que van de 2700 ◦F a 3600 ◦F (1480 ◦C a 1980 ◦C) y la fabricación de acero y cemento para las turbinas eólicas de alta tecnología, las centrales hidroeléctricas y las centrales nucleares requieren temperaturas que van de los 980 ◦C a los 1700 ◦C (1800 ◦F a 3100 ◦F).

Según la Administración de Información Energética de Estados Unidos [38], el gas natural, el petróleo electricidad y carbón son las fuentes actuales de energía industrial, siendo el gas natural y el petróleo son predominantes. Para que la fabricación industrial moderna -responsable de la generación de los aparentemente innumerables componentes de las denominadas tecnologías de ER- continúe sin combustibles fósiles, deben desarrollarse tecnologías basadas en las renovables que suministren sustitutos sin fisuras para las fuentes de energía de alto calor a unos costes económicos y ecológicos aceptables.

Los informes existentes exploran numerosas fuentes de calor de Energía Renovable para la fabricación, incluyendo varias formas de bioenergía, energía solar concentrada (CSP), hidrógeno, geotérmica y nuclear [22-25]. En este artículo se analiza cada una de ellas en relación con las fuentes de energía fósiles a las que podrían sustituir.

Los posibles sustitutos del gas natural son el biometano y el hidrógeno.

Biometano es una fuente casi pura de metano derivada de uno de los dos métodos siguientes: la "mejora" del biogás o de la biomasa leñosa gasificada. El biogás es una mezcla de gases que resulta de de la descomposición de los residuos agrícolas, ganaderos y domésticos, de las de tratamiento de aguas residuales y de residuos municipales (es decir, la digestión anaeróbica de la materia orgánica en un entorno sin oxígeno). La gasificación consiste en calentar la madera en un entorno con poco oxígeno para producir gas sintético o syngas. El proceso de mejora implica la eliminación de casi todos los gases del biogás y el syngas, excepto el metano.

El biometano como opción de sustitución de energía industrial plantea muchos problemas. En la actualidad, la mejora del biogás representa aproximadamente el 90% de toda la producción de biometano [39].

Desde un punto de vista tecnológico, los cinco procesos comercialmente viables para la mejora del biogás tienen desventajas, cuando no auténticos obstáculos, que limitan su producción y viabilidad.

El polietilenglicol utilizado en un tipo de depuración física es un derivado del petróleo, y la otra forma de depuración física basada en el agua requiere cantidades significativas de agua y electricidad [40,41].

La depuración química implica disolventes tóxicos que son costosos y difíciles de manejar, y tiene una gran demanda de calor [40-42].

A pesar de los bajos insumos energéticos y financieros [40], la separación por membranas implica membranas frágiles y de corta vida (que duran entre 5 y 10 años) [42] y produce una pureza de metano relativamente baja [40]. La adsorción por cambio de presión es un proceso muy complejo [40,42], y ni la separación criogénica ni los métodos biológicos son todavía comercialmente viables [42,43]. Además, no todas las tecnologías de mejora son autosuficientes desde el punto de vista energético; muchas, si no la mayoría, dependen de los combustibles fósiles [41]. El problema es que la mejora del biogás produce CO2 [40,41]. La captura y el almacenamiento de carbono es una propuesta para tratar el CO2 resultante, pero presenta problemas ecológicos y costes elevados [40]. La gasificación aún no se ha implantado a gran escala industrial [43].

Hay problemas adicionales con las materias primas y los requisitos de ubicación. Los flujos de residuos actuales son insuficientes para apoyar el uso generalizado del biometano en el sector del transporte, por no hablar del sector industrial [44]. Se calcula que la máxima contribución práctica del biometano a través del biogás y la gasificación es sólo de alrededor del 11% del consumo total de gas natural en Europa [43]. La recolección de biomasa leñosa para su gasificación tendría que considerarse juiciosamente en el contexto más amplio de su gestión sostenible. Teniendo en cuenta las limitaciones de transporte posteriores a los combustibles fósiles que se comentan más adelante, las instalaciones de producción de biometano tendrían que estar ubicadas junto a los centros de alimentación, que a su vez tendrían que estar ubicados junto a los centros de fabricación. Estos requisitos suponen retos evidentes, cuando no auténticos impedimentos.

El mayor problema de la producción de hidrógeno es que, independientemente del método, se necesita más energía para producir y comprimir el producto que la que puede generar posteriormente [22,25,29,33]. La única materia prima viable a gran escala para el hidrógeno es el gas natural, y el proceso de reformado del gas requiere temperaturas que van de 1300 ◦F a 1830 ◦F (700 ◦C a 1000 ◦C) [25,29,33,45]. El reformado de gas produce importantes emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y presenta numerosos problemas de fugas, corrosión y accidental [22,25,45].

Entre los posibles sustitutos del petróleo (es decir, del crudo) se encuentra el bioetanol (etanol hecho de maíz u otras materias vegetales fermentadas) y el biodiésel. Como se verá más adelante, las necesidades para alimentar a 8+/- mil millones de personas sin insumos de combustibles fósiles impide el uso a gran escala de las tierras de cultivo y de la biomasa vegetal. con fines energéticos, incluso si la energía neta fuera satisfactoria.

Los competidores de la electricidad no fósil son la geotermia, la energía nuclear, la energía solar concentrada (CSP), la energía solar fotovoltaica y las turbinas eólicas.

Los sistemas geotérmicos producen temperaturas de tan sólo 300 ◦F (150 ◦C) y deben estar situados en regiones montañosas con movimientos activos de las placas tectónicas o cerca de puntos calientes volcánicos [24]. Los pozos de producción suelen tener hasta dos kilómetros de profundidad [23,24] -profundidades que sólo pueden alcanzarse con maquinaria alimentada por combustibles fósiles y tecnologías avanzadas. Como se explica más adelante, la energía nuclear tiene enormes necesidades de agua y material. Las instalaciones no pueden construirse ni mantenerse sin maquinaria alimentada por combustibles fósiles, y existe el problema aún no resuelto de la eliminación de los peligrosos residuos radiactivos. Los tan anunciados pequeños reactores modulares (SMR) están todavía en fase de I+D, siguen produciendo subproductos radiactivos que deben ser eliminados y plantean el problema de la transportabilidad. A pesar de que los límites máximos teóricos de temperatura van de 1800 ◦F a 2200 ◦F (1000 ◦C a 1200 ◦C), los sistemas CSP (Concentrated Solar Plants) existentes generan calor en un rango de sólo 300 ◦F a 570 ◦F (150 ◦C a 300 ◦C) [22,24]. Las centrales CSP suelen costar más de mil millones de dólares y requieren unos ocho kilómetros cuadrados de terreno. Aunque pueden almacenar energía térmica en sales fundidas, la sal in situ almacena menos de un día de suministro eléctrico y casi todas las centrales CSP tienen un respaldo fósil para disminuir las pérdidas térmicas por la noche, evitar que la sal fundida se congele, complementar la baja irradiación solar en invierno y para los arranques rápidos por la mañana [22,29]. La electricidad en corriente continua generada por la energía eólica y la solar fotovoltaica sólo puede almacenarse en baterías, lo que plantea graves problemas ecológicos y prácticos, como se verá más adelante.

El único sustituto potencial del carbón es el carbón vegetal derivado de la madera. Esto plantea dos problemas evidentes. Las reservas restantes de biomasa leñosa, agotadas durante la era industrial, no están en absoluto a la altura de las necesidades actuales de fabricación, sobre todo teniendo en cuenta la necesidad de reservar la mitad de las principales ecorregiones de la Tierra para garantizar la integridad funcional y la salud de la ecosfera [46]. Incluso si el suministro sostenible de un recurso renovable ya agotado no fuera una preocupación, los hornos/calderas industriales y los equipos de fabricación de acero están diseñados específicamente para funcionar con carbón térmico y coque (hecho de carbón de coque); el cambio al carbón vegetal requeriría el rediseño y la reconstrucción de sistemas completos.

Estos obstáculos impiden la electrificación de todos los procesos de fabricación que no utilizan ya electricidad. Aun así, la I+D sobre opciones de electrificación masiva ha sido escasa.

Además, dado que la mayoría de los equipos actuales que funcionan con combustibles fósiles requerirían complejos rediseños de sistemas a gran escala, la electrificación del 100% de la fabricación sería extremadamente difícil, si no imposiblemente cara [25].

En resumen, ninguna fuente o sistema de ER es viable si no puede generar suficiente energía tanto para producirse a sí misma (literalmente desde la base) como para suministrar un excedente suficiente para el consumo final de la sociedad. En la actualidad, ninguna de las llamadas tecnologías de ER es viable.

3.1.3. Problemas de los paneles solares

La fabricación de paneles solares utiliza sustancias tóxicas, grandes cantidades de energía y agua, y produce subproductos tóxicos [33,47]. Los paneles solares mono y policristalinos requieren altas temperaturas en cada paso de su producción. Por ejemplo, las temperaturas de 2700◦ a 3600 ◦F (1500◦ a 2000 ◦C) son necesarias para transformar el dióxido de silicio en silicio de grado metalúrgico. Hasta la mitad del silicio se pierde en el proceso de aserrado de las obleas. Por cada 1 MW de paneles solares producidos, se utilizan alrededor de 1,4 toneladas de sustancias tóxicas (incluyendo ácido clorhídrico, hidróxido de sodio, ácido sulfúrico, ácido nítrico y fluoruro de hidrógeno) y 2868 toneladas de agua, mientras que se liberan 8,6 toneladas de emisiones -8,1 toneladas de las cuales son los compuestos perfluorados hexafluoruro de azufre (SF6), trifluoruro de nitrógeno (NF3) y hexafluoroetano (C2F6) que son miles de veces más potentes que el CO2 [48]. También se producen otros subproductos tóxicos, como el gas triclorosilano, el tetracloruro de silicio y partículas peligrosas procedentes del proceso de aserrado de las obleas. Los paneles solares amorfos (de capa fina) se fabrican con cadmio, que es un carcinógeno y una genotoxina.

El rendimiento real de los paneles solares instalados es problemático [33,49,50]. Los índices de eficiencia de los paneles solares son bajos (una media de entre el 15% y el 20%) y casi siempre inferiores a lo que anuncian los fabricantes. Los paneles solares son muy sensibles y pierden funcionalidad en condiciones no óptimas (por ejemplo, cuando hay bruma o humedad, si los paneles no están bien inclinados o si algún obstáculo -como excrementos de pájaros, polvo, nieve o contaminación- bloquean incluso pequeñas partes de la superficie del panel). A medida que envejecen, pierden eficacia, a veces hasta el 50%.

Los paneles solares tienen una vida útil de sólo 20 a 30 años, lo que supone un enorme problema de gestión de residuos. Los alternadores (que transforman la salida de corriente continua de los paneles solares en la entrada de corriente alterna requerida por los aparatos) deben sustituirse cada cinco u ocho años [33]. A finales de 2016, había aproximadamente 250.000 toneladas de residuos electrónicos de paneles solares en todo el mundo, lo que representa alrededor del 0,5% de todos los residuos electrónicos anuales a nivel mundial [26]. Según la Agencia Internacional de Energías

Agencia Internacional de Energías Renovables [51], los residuos de paneles solares podrían ascender a seis millones de toneladas anuales en 2050, y los residuos acumulados para entonces podrían alcanzar los 78 millones de toneladas. En 2050, los paneles solares muertos podrían representar el 10% de todos los flujos de residuos electrónicos, y sus residuos acumulados al final de su vida útil pueden ser mayores que todos los residuos electrónicos de 2018 [20]. La tan anunciada bala de plata del reciclaje no es la panacea que se pretende. El reciclaje requiere grandes cantidades de energía, agua y otros insumos, y expone a los trabajadores a materiales tóxicos que deben ser eliminados.

En la actualidad, sólo hay dos tipos de reciclaje de energía solar fotovoltaica disponibles comercialmente y sólo unas pocas instalaciones de reciclaje en todo el mundo [26,27].

Incluso sin estos inconvenientes, la energía solar fotovoltaica tiene un bajo rendimiento energético de la energía invertida (EROEI), demasiado bajo para alimentar la civilización moderna [52-55].

3.1.4. Problemas con las baterías y otros tipos de almacenamiento

Hay cuatro tipos principales de almacenamiento de energía a escala de red, probados comercialmente: el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, el almacenamiento de energía por aire comprimido, el almacenamiento de energía y el almacenamiento de energía en volantes de inercia. El almacenamiento hidroeléctrico por bombeo sólo es posible si presas hidroeléctricas forman parte del sistema. El almacenamiento de energía en volantes de inercia se utiliza más para para la gestión de la energía que para el almacenamiento de energía a largo plazo. De los dos restantes, el almacenamiento de aire comprimido sólo está implantado en dos centrales eléctricas en el mundo, y es probable que se expanda poco ya que es bastante ineficiente y depende de grandes cavidades subterráneas con características geológicas específicas [29,56,57]. En Estados Unidos, sólo unas pocas centrales eléctricas tienen en funcionamiento almacenamiento en baterías, que representan 800 MW de capacidad energética [56,58]. Hay que tener en cuenta que Estados Unidos Estados Unidos consume unos 4.000 teravatios-hora de electricidad al año [59], es decir, 563 veces la capacidad de almacenamiento de baterías existente.

Un año entero de producción de la mayor instalación de fabricación de baterías de iones de litio del mundo -la Gigafactoría de 5.000 millones de dólares de Tesla en Nevada- podría almacenar solo tres minutos de la demanda anual de electricidad de Estados Unidos [32]. La fabricación de una cantidad de baterías que que pudiera almacenar sólo dos días de la demanda de electricidad de Estados Unidos requeriría 1.000 años de producción de la Gigafactoría [32]. Almacenar en baterías de litio el valor de la generación de electricidad de Estados Unidos durante 24 horas costaría 11,9 billones de dólares, ocuparía 345 millas cuadradas y pesaría 74 millones de toneladas [29]. con un enorme coste ecológico. Un futuro centrado en las baterías implica la extracción de gigatoneladas de de minerales de tierras raras. Por cada kilogramo de batería, hay que extraer entre 50 y 100 kg de mineral, transportar y procesar [60]. Construir suficientes baterías de litio para almacenar sólo 12 h' de consumo diario requeriría 18 meses de producción mundial de energía primaria de la producción mundial de energía primaria y todo el suministro mundial de varios minerales [29].

La química de las baterías es compleja, y las mejoras en una característica (por ejemplo, la densidad energética, la capacidad de potencia, la durabilidad, la seguridad o el coste) siempre tienen un coste para otra. El sistemas de monitorización y refrigeración y el acero utilizado para encerrar el litio inflamable (otros tipos de baterías también son inflamables). pesan 1,5 veces más que la propia batería [29].

Las baterías pierden capacidad con el tiempo, se ven afectadas negativamente por las temperaturas extremas, plantean problemas de seguridad que no tienen los motores de combustión interna [61] y tienen una mala relación entre energía y peso [62]. Además, las baterías emiten más gases de efecto invernadero que los motores de combustión interna [63].

No todos los vehículos y maquinaria que se utilizan hoy en día pueden funcionar con baterías. Las grúas pequeñas, una grúa sobre orugas [64], los equipos de construcción ligeros y algunos pesados, y los autos de pasajeros pueden funcionar con baterías. Sin embargo, otras grúas de gran tamaño (utilizadas para cargar y descargar mercancías y en grandes proyectos de construcción, operaciones mineras, etc.), los contenedores y otros buques de gran tamaño, los aviones y camiones pesados no pueden funcionar con baterías [29,60]. Sripad y Viswanathan [65] llegaron a la conclusión de que el concepto de vehículo Tesla Semi es técnicamente inviable dada la actual tecnología de baterías de iones de litio y es probablemente prohibitivo desde el punto de vista financiero. Elon Musk, consejero delegado de Tesla, declaró a principios de 2021 que la producción estaba en suspenso debido a la falta de disponibilidad de las baterías y a la falta de rentabilidad [66].

Las baterías tienen una vida útil de entre 5 y 15 años, lo que crea un importante problema adicional de gestión de residuos [20]. No pueden eliminarse en los vertederos debido a su toxicidad y son una de las fuentes de residuos electrónicos que más rápido crecen. Sólo el 5% de todas las baterías de litio se reciclan.

3.1.5. Problemas con la energía eólica

Los grandes aerogeneradores metálicos que se han hecho omnipresentes hoy en día están compuestos principalmente de torres de acero, góndolas y palas de fibra de vidrio, y generadores de elementos múltiples y cajas de engranajes que contienen grandes cantidades de acero (hierro) y cobre. Aproximadamente el 25% de todos los grandes turbinas eólicas utilizan generadores síncronos de imanes permanentes (PMSG), la tecnología de última generación que utiliza metales de tierras raras neodimio (Nd), praseodimio (Pr), disprosio (Dy) y terbio (Tb). El 75% restante de los aerogeneradores en funcionamiento utilizan algún tipo de generador magnético convencional. Se espera que el empleo de PMSGs crezca, dadas sus ventajas posteriores a la implantación [67].

La producción de acero depende del carbón. El acero es una aleación de hierro y carbono, este último carbón metalúrgico o de coque. La producción de coque a partir de carbón metalúrgico requiere temperaturas de alrededor de 1800 ◦F (1000 ◦C). La combinación de coque y hierro para fabricar acero requiere altos hornos a temperaturas de 3100 ◦F (1700 ◦C). Por término medio, se emiten 1,85 toneladas de CO2 por cada tonelada de acero producida [25].

La extracción y el procesamiento de los metales de tierras raras que ahora son comunes en la mayoría de las turbinas eólicas produce importantes residuos tóxicos. Muchos de los metales de las tierras raras están ligados a yacimientos que contienen torio y uranio, ambos radiactivos [68]. El ácido sulfúrico se utiliza para aislar los metales de las tierras raras del mineral, exponiendo el residuo radiactivo y produciendo ácido fluorhídrico, dióxido de azufre y aguas residuales ácidas [68,69]. Se produce una tonelada de residuos radiactivos por cada tonelada de metales de tierras raras extraídos. El procesamiento de metales de tierras raras para turbinas eólicas ya genera tantos residuos radiactivos como la industria nuclear [69].

Una turbina eólica típica de 3 MW pesa entre 430 y 1200 toneladas [70]. Todos los componentes deben ser transportados por grandes camiones desde la fabricación hasta los lugares de instalación y, una vez allí, deben ser montados con enormes grúas. Como ya se ha dicho, ni los camiones pesados ni las grúas pueden funcionar todavía con baterías. Como se muestra más adelante, la electrificación del transporte de mercancías según el calendario del Acuerdo de París (~50% de reducción de emisiones para 2030) es improbable, si no imposible.

Para fijar la torre al suelo se necesitan enormes bases de hormigón, que a menudo requieren más de 1.000 toneladas de hormigón y barras de acero, y que miden entre 10 y 15 metros de ancho y entre 1,5 y 1,5 metros de profundidad. para fijar la torre al suelo. Se necesita maquinaria fósil de alta resistencia para excavar el terreno. El cemento, que es el principal ingrediente del hormigón, se produce en hornos industriales que se calientan a 2700 ◦F (1500 ◦C). Se emite al menos una tonelada de CO2 por cada tonelada de cemento producida [71], y el cemento debe ser transportado en camiones alimentados con combustibles fósiles hasta el lugar de instalación.

Un aerogenerador de 3,1 MW genera entre 772 y 1807 toneladas de residuos de vertedero, entre 40 y 85 toneladas de residuos enviados a la incineración y unas 7,3 toneladas de residuos electrónicos [20]. Las palas de los aerogeneradores, fabricadas con materiales compuestos, son totalmente irreciclables en la actualidad [28].

Por último, aunque es superior a la energía solar fotovoltaica, ni la energía eólica terrestre ni la marina tienen un EROEI >3:1, mucho menos de lo necesario para mantener la civilización moderna [52].

3.1.6. Impactos ecológicos de la energía hidroeléctrica

Las grandes presas hidroeléctricas tienen un enorme impacto ecológico [72]. Interrumpen el flujo de agua, degradan la calidad del agua, bloquean el transporte de nutrientes y sedimentos vitales, destruyen el hábitat de los peces y de la fauna silvestre, impiden la migración de los peces y de otras especies acuáticas, y comprometen ciertas oportunidades de ocio. Los embalses frenan y ensanchan los ríos, haciéndolos más cálidos. Muchas presas no funcionan de forma eficiente, no cumplen las normas medioambientales, producen menos energía con el tiempo y necesitan reparaciones importantes [73-75].

3.1.7. Problemas con la energía nuclear

Para satisfacer la demanda de energía primaria prevista para 2050 -suponiendo una reducción del 60% de las emisiones respecto a los niveles de 2004, habría que construir aproximadamente 26.000 centrales nucleares de 1 GW. El mundo cuenta actualmente con 449, muchas de las cuales se acercan al final de su vida útil y pronto tendrán que ser desmanteladas [76]. El EROI y los materiales para la construcción y el funcionamiento de las instalaciones y funcionamiento, los enormes costes financieros, los plazos reglamentarios, la oposición social y los obstáculos para la eliminación de residuos hacen que la opción totalmente nuclear sea una imposibilidad práctica [76].

Sólo se han construido dos prototipos de reactores de "seguridad intrínseca" de cuarta generación, uno en uno en China y otro en Rusia, con una importante labor de I+D pendiente y una previsión de comercialización para dentro de dos o tres décadas [77]. Aunque los reactores de la Generación IV utilizan el combustible de forma más eficiente e incluso pueden utilizar algunos residuos nucleares, las afirmaciones sobre la gran reducción de los residuos radiactivos son engañosas [78]. El estrecho enfoque en la reducción de actínidos es irrelevante ya que son otros subproductos de la fisión los más preocupantes para la seguridad a largo plazo. Además, el proceso de retirada del combustible para reducir las cantidades de actínidos se basa en requisitos tecnológicos excepcionales y genera residuos que deben ser eliminados.

Los reactores modulares pequeños (SMR) ofrecerían las ventajas de un tamaño más reducido y de la transportabilidad, pero todavía están en fase de I+D y plantean dos problemas importantes [79]. Al igual que ocurre con las grandes turbinas eólicas, los SMR deben transportarse a largas distancias, lo que no es posible sin grandes camiones y grúas de combustible fósil. Además, los SMR siguen produciendo los mismos residuos radiactivos que los grandes reactores [80].

El santo grial de la fusión nuclear sigue estando plagado de problemas [81]. Para reproducir la fusión aquí en la Tierra, se necesitarían temperaturas de al menos 100 millones de grados Celsius, es decir, unas seis veces más calientes que el sol. El deuterio y el tritio, los combustibles disponibles para la fusión en la Tierra, son 24 órdenes de magnitud más reactivos que el hidrógeno ordinario que quema el sol, lo que implica una densidad de partículas mil millones de veces menor y un trillón de veces de confinamiento energético. En la fusión terrestre, los flujos de neutrones energéticos constituyen 80% de la producción de energía de las reacciones de deuterio-tritio (el único tipo de reacción potencialmente factible). Estos flujos de neutrones provocan cuatro problemas en la energía de fusión: la radiación a las estructuras, los residuos radiactivos, la necesidad de un blindaje biológico y la posibilidad de la producción de plutonio apto para la fabricación de armas. Los reactores de fusión compartirían otros graves problemas que aquejan a los reactores de fisión: la enorme demanda de agua para la refrigeración, el de energía parasitaria que hacen que no sea rentable el funcionamiento de una planta de fusión por debajo de los 1000 MW; la liberación de tritio biológicamente peligroso y radiactivo al medio ambiente, y los elevados costes de explotación.

Además, requieren un combustible (tritio) que no se encuentra en la naturaleza y que sólo se genera en los reactores de fisión. Las centrales nucleares no pueden construirse sin grandes grúas alimentadas con combustibles fósiles y enormes cantidades de hormigón, cuya producción, como se ha señalado, emite una cantidad significativa de CO2 y requiere altas temperaturas que actualmente no pueden generarse sin los combustibles fósiles.

3.1.8. La extracción de metales y sus injusticias sociales

El paso a las tecnologías de ER aquí contempladas no haría más que aumentar la dependencia de la sociedad de los recursos no renovables, no sólo de los combustibles fósiles, sino también de más metales y minerales, añadiendo la explotación masiva de la geosfera a la sobreexplotación existente de la atmósfera [17]. Se prevé que la demanda de minerales aumente considerablemente hasta 2050.

Hund et al. [18] prevén aumentos de hasta el 500% con respecto a los niveles de producción de 2018, especialmente para los utilizados en el almacenamiento de energía (por ejemplo, litio, grafito y cobalto), y un reciente informe de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) [82] estima que para alcanzar el "cero neto" en todo el mundo en 2050 se necesitaría una cantidad seis veces mayor de minerales. Esto supondría una cantidad de producción de metales -que requeriría una considerable combustión de combustibles fósiles- en los próximos 15 años aproximadamente igual a la que se produjo desde el inicio de la humanidad hasta 2013 [17].

La explosión de la demanda ya está en marcha. Michaux [19] muestra que la producción/consumo de minerales industriales aumentó un 144% entre 2000 y 2018; el consumo de metales preciosos ha aumentado un 40% y el de metales básicos un 96%. Sin embargo tanto la tasa de descubrimiento de minerales como la ley de los minerales procesados están en declive.

Michaux concluye que "las reservas mundiales no son lo suficientemente grandes como para suministrar suficientes metales para construir el sistema industrial de combustibles no fósiles renovables o satisfacer la demanda a largo plazo en el sistema actual". Evidentemente, sin avances extraordinarios en la tecnología de la minería y el refinado, el 10% del consumo mundial de energía que se utiliza actualmente para la extracción y el procesamiento de minerales aumentaría a medida que se exploten los yacimientos más pobres y remotos [17].

Las injusticias sociales abundan en la producción de las actuales tecnologías denominadas RE, lo que confunde las demandas de justicia social en la transición energética. Gran parte de la extracción y el refinado de los componentes materiales de las llamadas energías renovables tiene lugar en los países en desarrollo y contribuye a la destrucción del medio ambiente, la contaminación del aire y del agua y el riesgo de cáncer y defectos de nacimiento [20]. La mano de obra mal pagada suele ser la norma, así como la desigualdad de género y la subyugación y explotación de las minorías étnicas y los refugiados [20].

La minería suele basarse en la explotación de los niños, algunos de los cuales están expuestos a riesgos de riesgos de muerte y lesiones, trabajan hasta la muerte en desguaces de residuos electrónicos o se ahogan en pozos anegados [20]. El acaparamiento de tierras y otras formas de conflicto y violencia se relacionan habitualmente con los esfuerzos de mitigación del cambio climático en todo el mundo. [21]. En resumen, aunque las llamadas tecnologías de ER pueden ofrecer condiciones más limpias en el Norte Global, los costes ecológicos y los daños sociales se han desplazado al Sur Global [20]. A medida que se intensifica la presión por la energía y la tecnología de la energía y la tecnología "verdes", estos daños se extienden cada vez más a América del Norte y Europa [21].

3.1.9. Problemas con el secuestro tecnológico del carbono

La captura y el almacenamiento de carbono (CAC) y la captura directa en el aire (DAC) están muy avanzados como mecanismos para eliminar el carbono. Al igual que todas las tecnologías denominadas ER - energías renovables, ambas conllevan problemas y costes ocultos. La CAC presupone el uso continuado de los combustibles fósiles, lo que resulta problemático dado el rápido descenso del EROI de los combustibles fósiles y la preocupación por el medio ambiente y la salud humana.

Tanto la CAC como la DAC (Captura de carbono directa del aire) plantean problemas energéticos, ecológicos, de recursos y financieros. A lo largo de su ciclo de vida, algunas tecnologías emiten más CO2 del que capturan [83]. El coste de la captura y el secuestro de 1 Gt de carbono ascendería a unos 600.000 millones de dólares [84]. La mayor instalación DAC del mundo mundo captura sólo 4.000 t de CO2 al año, lo que supone 0,000004 Gt [83]. Actualmente se está diseñando una planta más grande pero seguirá capturando sólo una Mt (0,001 Gt) de CO2 al año [85]. Estas cantidades son minúsculas en comparación con lo que se necesita: el mundo emitió aproximadamente 38 Gt de CO2 en 2019 [86]. Se necesitarían enormes cantidades de recursos naturales y tierras para ampliar estas operaciones. La captura de carbono directa del aire- DAC- realizada con energías "renovables" por sí solo utilizaría toda la energía eólica y solar generada en los Estados Unidos en 2018, y esto sólo capturaría una décima parte de un Gt de CO2 [83]. Los defensores de la CAC y el DAC también ignoran en gran medida sus impactos ecológicos, incluyendo el transporte, la inyección y el almacenamiento de CO2 en la Tierra, así como la posible contaminación de las aguas subterráneas, los terremotos y las emisiones fugitivas.

3.1.10. Subvención oculta a los combustibles fósiles

Todas las llamadas tecnologías de energías renovables están subvencionadas por los combustibles fósiles a lo largo de su ciclo de vida. Los metales y otras materias primas se extraen y procesan utilizando maquinaria a gran escala alimentada por petróleo. Estos metales y materias primas se transportan por todo el mundo en barcos de carga que queman diesel o combustible de búnker y en camiones que funcionan con diésel y viajan

por carreteras construidas con combustibles fósiles. Los procesos de fabricación utilizan temperaturas muy altas que sólo pueden generarse de forma fiable y a escala a partir de combustibles fósiles. Los productos acabados se transportan de la fabricación a los lugares de instalación en camiones propulsados por diésel y, en el caso de de las turbinas eólicas a escala industrial, las instalaciones nucleares y las presas hidroeléctricas, se montan in situ con grandes máquinas alimentadas por petróleo. Al final de su vida útil, se desmontan, a menudo con combustibles fósiles, y se transportan a vertederos o instalaciones de reciclaje en grandes camiones alimentados con petróleo.

No hay posibilidad que todos estos procesos que exigen hoy combustibles fósiles puedan ser reemplazados por electricidad renovable en un futuro previsible, y mucho menos en un calendario coherente con el Acuerdo de París.

3.1.11. Ganancias de rendimiento en la extracción de energía

La Ley de Moore, que establece que el número de transistores en un chip de microprocesador se duplique cada dos años aproximadamente, ha impulsado la revolución de la tecnología de la información durante 60 años. Esta ley explica que la eficiencia de los microchips se haya multiplicado por mil millones al almacenar y procesar información.

La Ley de Moore se utiliza a veces para asegurar a la sociedad que puede haber aumentos exponenciales equivalentes en la producción futura de energía renovable [32]. Lamentablemente, la analogía de la ley de Moore es irrelevante para la física de los sistemas energéticos. Los motores de combustión de combustión están sujetos al límite de eficiencia de Carnot, las células solares están sujetas al límite de Shockley-Queisser y las turbinas eólicas están sujetas al límite de Betz.

Si se cumple el Límite de Shockley-Queisser, una célula fotovoltaica convencional de una sola unión sólo puede convertir en electricidad un máximo del 33% de la energía solar entrante en electricidad (las células solares de varias capas podrían teóricamente duplicar esta eficiencia, sin embargo, puede ser mucho más cara, lo que resulta útil para la exploración espacial, son poco prácticas para aplicaciones terrestres a gran escala) [87,88]. Las células fotovoltaicas comerciales más modernas alcanzan un poco más del 26% de eficiencia de conversión, cerca de su límite teórico de eficiencia.

El límite de Betz establece que la eficiencia máxima teórica de una turbina eólica es poco más del 59%, lo que significa que las palas pueden convertir como máximo esta cantidad de la energía cinética del viento en electricidad [89,90]. En la actualidad, las turbinas superan el 45% de eficiencia, lo que dificulta la obtención de beneficios adicionales. de la energía eólica en electricidad.

Los optimistas que sostienen que la cantidad de radiación solar que llega a la superficie de la Tierra supera con creces el consumo energético mundial, confunden el flujo total de energía con la capacidad de aprovechamiento en la práctica y, por lo tanto, suelen ignorar las leyes limitantes de la física.

3.1.12. La cuestión de los combustibles líquidos

Los combustibles líquidos representan actualmente el 81% del consumo mundial de energía no eléctrica. Es muy poco probable que los sustitutos sintéticos de los combustibles líquidos puedan producirse de forma sostenible en algo más que pequeñas cantidades para aplicaciones nicho. Esto es muy problemático, ya que la civilización urbana moderna depende del transporte por carretera para los suministros esenciales.

Como ya se ha dicho, los coches que funcionan con baterías y, en particular, los camiones, tienen serias limitaciones y plantean muchas cuestiones sobre el uso de recursos y la fabricación. También debemos preguntarnos cómo se mantendrán y construirán las carreteras y autopistas de asfalto, fabricadas con productos derivados del petróleo y colocadas con maquinaria pesada. Al igual que el sueño ecológico de un transporte electrificado, los sustitutos sintéticos de los combustibles fósiles líquidos plantean innumerables problemas.

3.1.13. Biocombustibles frente a producción de alimentos

La población actual -y las proyecciones de crecimiento de la población- sólo puede ser alimentada mediante la utilización de una serie de subsidios basados en los combustibles fósiles. Los pesticidas, herbicidas y fungicidas sintéticos basados en combustibles fósiles, por no hablar de la maquinaria pesada alimentada con petróleo, responsables de la "Revolución Verde" ha permitido una producción agrícola mucho mayor por unidad de de tierra -con un gran coste ecológico- de lo que se podía conseguir antes. El sistema actual de distribución de alimentos también depende de sistemas de transporte y refrigeración alimentados por combustibles líquidos. Está claro que la eliminación de los combustibles fósiles del sistema agrícola supondría una reducción significativa de la producción. Incluso si se promulgara pronto una política mundial de un solo hijo, seguiríamos teniendo 8.000 a 3.500 millones de bocas que alimentar a finales de siglo [91]. Incluso en un escenario tan optimista, prácticamente cada centímetro cuadrado de tierra cultivable tendría que dedicarse a la producción de alimentos. Esto haría prohibitivo éticamente la producción a gran escala de combustibles como bioetanol y biodiésel. (Es escandaloso que el 40% de la cosecha de maíz de Estados Unidos se dedique a a la producción de etanol, fuertemente subvencionado y emisor de carbono, sin que se produzcan ganancias energéticas netas a lo largo de la historia de su producción. [92,93]). El retraso en la promulgación de políticas de reducción de la fertilidad, sobre todo en los países de alta fertilidad, hace temer un escenario aún más grave.

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Nota de Climaterra: POBLACION, CAMBIO CLIMATICO, CRISIS ECOLOGICA

El problema poblacional no puede tratarse aisladamente del problema del consumo. Los países con mayores tasas de natalidad son generalmente los de muy bajas emisiones per cápita"

Entre los 10 países con menores emisiones se encuentra Burundi, que con sólo 0,027 toneladas tiene las emisiones per cápita más bajas de todos los países. La cifra es tan baja que, de hecho, a menudo se redondea a cero. En comparación, la media alemana, estadounidense y saudí genera la misma cantidad de CO2 que 359, 583 y 719 burundeses respectivamente.

Haciendo una serie de supuestos razonables para varios países sobre las tasas de fertilidad y las futuras emisiones de carbono per cápita, los investigadores estiman que el legado de carbono de la mujer promedio en los Estados Unidos es de 18.500 toneladas de CO₂ mientras que el de una mujer de Bangladesh es de sólo 136 toneladas.

Como contraparte, Bill Gates emitió nada menos que 1.600 toneladas de CO2 en 2017. Según el estudio de Stefan Gössling, voló 59 veces, la mayor parte del tiempo en su jet privado, un Bombardier BD-700, y voló 343.000 km.

Figura: la linea violeta es la que marca un gasto equitativo de carbono de 2.1tn equivalentes de CO2 que es compatible con un presupuesto de carbono para no exceder 1.5ºC de temperatura. Actualmente como puede observarse, el 1% más rico emite 74 tn anuales, el 10% más rico 23 tn, el 40% de ingresos medianos aproximadamente 6 tn y el 50% más pobre 0.7 tn.

Pero dado que todos hemos sido creados iguales, ¿cómo sería y que implicaría la igualdad de derechos sobre el carbono?

Ahora tenemos parte de la respuesta. El último Informe sobre la Brecha de Emisiones de las Naciones Unidas incluye el siguiente gráfico, que muestra que para mantener el rumbo hacia un aumento medio de la temperatura global de 1,5 grados centígrados, el promedio de las emisiones de la biosfera de cada ser humano en la Tierra, en las condiciones más probables, debe ser de 2,1 toneladas de equivalentes de dióxido de carbono (tCO2e) por año, para 2030

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3.1.14. El sueño de otros combustibles sintéticos

Las algas no son una solución a nuestras necesidades de combustible líquido [29]. Se consume más energía para cultivar las algas de la que generan de forma útil. Todavía hay que superar importantes dificultades técnicas a pesar de los 60 años de investigación. Los protozoos que invaden un estanque pueden comerse todas las algas entre 12 y 18 horas. El Consejo Nacional de Investigación llegó a la conclusión de que el aumento de la producción de biocombustible de algas para sustituir incluso el 5% del combustible para el transporte en EE.UU. supondría una demanda insostenible de energía, agua y nutrientes. El Departamento de Energía de Estados Unidos concluyó que "los sistemas de producción a gran escala de biocombustibles a partir de algas deben desarrollarse a escalas de magnitud superior a la de todas las instalaciones de cultivo de algas existentes en el mundo combinadas".

El hidrógeno sintético tampoco es una opción. Como ya se ha dicho, el hidrógeno es un sumidero neto de energía y es extremadamente difícil de transportar y almacenar.

3.1.15. Electrificación del transporte

La electrificación del sistema ferroviario de mercancías parece improbable [29]. La actual flota estadounidense de 25.000 locomotoras, en su mayoría diésel-eléctricas, utilizaría tanta electricidad de la red como 55 millones de coches eléctricos. La electrificación de las principales rutas (160.000 de las 200.000 millas de vías) requeriría el equivalente a la energía generada por 240 centrales eléctricas (teniendo en cuenta, además, que la carga ferroviaria es una de las más difíciles de afrontar para una compañía eléctrica). También se necesitaría una red nacional, que aún no existe, o al menos una red muy ampliada.

Un sistema ferroviario de pasajeros totalmente eléctrico es igualmente improbable. Al igual que en el caso del transporte requeriría una red ampliada. Los trenes de pasajeros son muy ineficientes debido a las constantes paradas y aceleraciones [94] y son extremadamente costosos. El proyecto de tren de alta velocidad de California, que conecta todo el estado, se estimó originalmente en 33.000 millones de dólares, pero en 2019 el precio se había disparado a los 79.000 millones de dólares. Los costes anuales de explotación y mantenimiento se calculan actualmente en 228 millones de dólares [95].

Con la aceleración del cambio climático, la posible escasez de alimentos, la falta de alternativas viables a las de los combustibles fósiles, y el momento en que "los camiones dejen de funcionar" no está lejos [29], las perspectivas de nuestro civilización globalizada, basada en el transporte y urbanizada en el método "justo a tiempo" son nefastas [96].

4. Resumen y lo que realmente podría salvar la civilización

Hemos expuesto las debilidades fatales de la forma de vida que aspira la mayoría de la sociedad para combatir el cambio climático. La ilusión del Green New Deal -GND- pinta una imagen de "energía limpia asequible" que ignora innumerables costes que no pueden ser asumidos razonablemente. Sugiere soluciones al problema clima-energía que son imposibles de resolver con tecnologías actuales, y desde luego no en el plazo especificado por el IPCC y el Acuerdo de París.

El GND no sólo es técnicamente defectuoso, sino que no sitúa la alteración del clima en el contexto más amplio del sobregiro ecológico. El cambio climático antropogénico no es más que un síntoma del sobregiro y no puede tratarse de forma aislada de la enfermedad mayor. La página web del GND ofrece poco más que una versión ecológica del statu quo insostenible basado en el crecimiento. Incluso si fuera factible, su puesta en práctica sólo exacerbaría la disfunción ecológica humana.

Entonces, ¿qué podría salvar realmente a un mundo dependiente de los fósiles y en situación de sobregiro? La respuesta es asombrosamente sencilla y a la vez desgraciadamente compleja: el mundo debe abandonar el imperativo de crecimiento material del capitalismo neoliberal y afrontar que la vida material después de los combustibles fósiles se parecerá mucho a la vida antes de los combustibles fósiles. Dicho de otro modo, debemos actuar según el imperativo ecológico para lograr la vida en una sola Tierra. Esto implica moverse en tres amplios frentes.

4.1. Realismo energético

En primer lugar, debemos renunciar a nuestra fe en la alta tecnología moderna y, en su lugar, centrar nuestra atención en la comprensión de cómo será el panorama energético genuinamente renovable.

Como se ha señalado, las denominadas tecnologías de ER que se proponen como soluciones no son ni renovables ni posibles de construir e implementar en ausencia de combustibles fósiles. No son neutrales en cuanto al carbono y simplemente aumentarán la dependencia humana de los recursos no renovables y causarán un daño social y medioambiental inaceptable.

Las fuentes de energía verdaderamente renovables se basarán en gran medida en la biomasa (especialmente la madera), la generación mecánica simple de viento y agua, la energía solar pasiva y el trabajo animal y humano. Esto significa que la sociedad tendrá que innovar y adaptar su camino a través de grandes reducciones en el suministro de energía. La ventaja es que las nuevas variantes de las viejas tecnologías de extracción serán más sofisticadas desde el punto de vista ecológico que las llamadas energías renovables actuales, se ajustarán mejor a las necesidades esenciales y serán conscientes del imperativo de la conservación. Sobre este último punto, es importante destacar que aproximadamente el 62% del flujo de energía que circula por la economía moderna se desperdicia por ineficiencia [97], y aún se desperdicia más por usos triviales o al menos no esenciales (pensemos en los sopladores de hojas y los vehículos todoterreno de recreo). A nivel mundial, el consumo de energía per cápita se ha multiplicado por nueve desde 1850, aunque el bienestar percibido no lo ha hecho. En conjunto, estos hechos demuestran que hay mucho margen para reducir el uso de la energía de forma indolora.

Una reducción de la energía significa que habrá un resurgimiento de la demanda de músculo humano y de animales de tiro. Los habitantes de las sociedades ricas en combustibles fósiles tienden a olvidar que la energía industrial hace ahora el trabajo que antes hacían las personas y los animales. ¿Cuántos estadounidenses son conscientes de que tienen cientos de "esclavos energéticos", per cápita, en continuo

para proporcionarles los bienes y servicios que han llegado a dar por sentado?

Según Hagens y White [98], si ignoramos la electricidad nuclear e hidroeléctrica, "el 99,5% del 'trabajo' en las economías humanas lo realizan el petróleo, el carbón y el gas natural" (para un resumen del concepto de esclavo energético y varias definiciones, véase [99]). Una vez más, es importante destacar el lado positivo que acompaña a este cambio. Más trabajo humano significará una vida físicamente más activa y en un contacto más estrecho con los demás y con la naturaleza, lo que puede restablecer nuestro destrozado sentido del bienestar y de la conexión con la tierra. Del mismo modo, la disminución de la atención al progreso material permitirá que el énfasis se desplace hacia el progreso de la mente y el espíritu, fronteras en gran medida inexploradas en la actualidad con un potencial ilimitado.

Por lo que respecta a los animales de tiro, el número de caballos y mulas de trabajo en Estados Unidos alcanzó un máximo de 26 millones en torno a 1915 -cuando la población humana era de unos 100 millones-, para ser sustituido gradualmente por equipos agrícolas e industriales impulsados por combustibles fósiles [100]. Si Estados Unidos vuelve a depender de la mano de obra animal, es posible que el país vuelva a necesitar esta cantidad de animales de tiro si la población se reduce a 100 millones. Si la población humana se mantiene en torno a los 333 millones de habitantes de 2021, la población de caballos y mulas necesaria podría alcanzar los 87 millones y requerir unos 172 millones de acres de tierra para la producción de pastos y forraje (hay que tener en cuenta que de los 5 a 10 millones de caballos que hay actualmente en Estados Unidos, sólo un 15% son animales de trabajo en granjas o ranchos [100]).

4.2. Reducción de la población - Ver nota de Climaterra más arriba

El segundo frente de una estrategia de vida en la Tierra es una norma de fertilidad global de un solo hijo. Esto es necesario para reducir la población mundial a los mil millones de personas, aproximadamente, que pueden prosperar de forma sostenible con un confort material razonable dentro de las limitaciones de un futuro sin energía fósil y de una Tierra ya muy dañada [101,102]. Incluso un paso tan aparentemente audaz como éste puede ser insuficiente para evitar el sufrimiento generalizado, ya que una política de este tipo aplicada en una o dos décadas nos dejaría todavía con unos tres mil millones de almas para finales de siglo [91].

No aplicar una estrategia de reducción de la población planificada y relativamente indolora garantizaría un choque demográfico traumático impuesto por la naturaleza en un mundo devastado por el clima y carente de energía fósil. (Es posible que ya se esté produciendo un colapso de la población humana impuesto por un entorno comprometido con el ser humano (no con la naturaleza). Estudios controvertidos han documentado pruebas de la caída del recuento de esperma (más del 50%) y otros síntomas de la feminización de los hombres, especialmente en los países occidentales, causados por productos químicos industriales que imitan las hormonas femeninas; véase, por ejemplo, [103]).

La preocupación por la restricción de la libertad de procreación, el racismo y la coacción física que dominan gran parte del discurso actual sobre la reducción de la población debe relativizarse. La población es una cuestión ecológica que, si no se controla, puede tener consecuencias catastróficas. La curva de crecimiento de la población humana en los últimos 200 años se asemeja a la fase de auge, o "plaga", es el tipo de brote de población que se produce en las especies no humanas en condiciones ecológicas inusualmente favorables (en nuestro caso, la abundancia de recursos que ofrece la energía barata). Los brotes de peste terminan invariablemente en colapso bajo la presión del estrés social o cuando se agotan los recursos cruciales [104].

Las culturas anteriores han reconocido este hecho, junto con la necesidad de regular la población, durante miles de años [105,106]. Un equilibrio sensato entre la libertad y el bienestar de los individuos y de la sociedad implica saber cuándo hay que oscilar ágilmente entre estos polos cuando las circunstancias cambian. Tal vez no haya un grito de guerra mayor para la restricción de ciertas libertades individuales que la amenaza inminente de un colapso socio-ecológico global.

Aunque no parece que merezca la pena decirlo, una política universal de un solo hijo aplicada globalmente no es discriminatoria. Es más, está totalmente justificada cuando la restauración de la integridad ecológica integridad ecológica para el bienestar de las generaciones presentes y futuras, tanto humanas como no humanas- es la motivación. Afortunadamente, existe una completa caja de herramientas socialmente justas y humanas para lograr la necesaria reducción de la población [107,108]. Que algunas prácticas inhumanas se hayan utilizado históricamente en circunstancias particulares no es razón para ignorar la gravedad del rebasamiento contemporáneo y los amplios mecanismos disponibles para la planificación de la población. En lo que respecta a los aspectos medioambientales y sociales del rebasamiento, ninguna otra acción individual se acerca a las consecuencias negativas de tener un hijo [109].

Debemos tener en cuenta que la población humana es una variable manejable cuya magnitud dependerá, en parte, del nivel de vida material preferido por la sociedad. Este es un planeta finito con una capacidad productiva limitada. Una tasa constante y sostenible de consumo de energía y materiales mantendrá obviamente a menos personas con un nivel medio de vida alto que con uno más bajo.

No podemos insistir lo suficiente en que un régimen energético no fósil simplemente no puede soportar ni de lejos la actual población humana de casi 8.000 millones de personas. Esto requiere urgentemente reducir el número de personas lo más rápidamente posible para evitar niveles de malestar social y sufrimiento humano sin precedentes en las próximas décadas. (Esto se opone a la preocupación generalizada de que el descenso de la tasa de fecundidad en muchos países (sobre todo de renta alta) es motivo de alarma; véase, por ejemplo, [110]).

4.3. Contracción y transformación radical de la sociedad

El tercer gran frente de una estrategia de sostenibilidad de una sola Tierra es un plan totalmente transformador para remodelar los fundamentos sociales y económicos de la sociedad y, al mismo tiempo gestionar una contracción sistemática de la empresa humana (esto último para ser coherente con las estimaciones de la Global Footprint Network de que la humanidad está en un 75% de sobregiro). Esto necesario, en parte, por la necesidad de eliminar gradualmente la energía fósil dentro de un plazo y un presupuesto de carbono establecidos. (La situación es cada vez más urgente; Spratt et al. o ningún presupuesto existe para permanecer incluso dentro de los 2 ◦C).

Sea cual sea el presupuesto de combustibles fósiles identificado, éste debe ser racionado y asignado a:

• (1) usos esenciales, como la agricultura y el transporte a granel; y

• (2) el desmantelamiento de las infraestructuras peligrosas basadas en los fósiles y su sustitución por infraestructuras y suministros basados en las energías renovables.

Otros elementos de dicho plan incluirían:

• (3) la reestructuración económica y política de acuerdo con las nuevas realidades energéticas y materiales (por ejemplo, el cese de la deuda con intereses y posiblemente incluso un cambio a intereses negativos; un enfoque renovado en la construcción de la comunidad y la autosuficiencia regional; la relocalización de la producción esencial y otras actividades económicas; el énfasis en la resiliencia económica sobre la mera eficiencia; y un

• (4) recapacitación de los trabajadores para nuevas formas de trabajo y empleo;

• (5) la planificación social para garantizar una asignación y distribución justa de los recursos de la sociedad, ya que es intrínsecamente injusto que algunos individuos se apropien de mucho más de lo que les corresponde de la limitada generosidad de la Tierra;

• (6) migraciones planificadas y reasentamiento de los densos centros urbanos insostenibles y las costas vulnerables; y

• (7) restauración de ecosistemas a gran escala. La restauración serviría para los múltiples propósitos de no sólo crear un empleo significativo, sino también recuperar la integridad del ecosistema en beneficio de los seres humanos y no humanos por igual, capturar el carbono, el aumento de la resiliencia socioecológica y el incremento de la biomasa disponible para el consumo energético humano. En muchos aspectos, este esfuerzo se parecerá a la Gran Transformación de Polanyi [112] (sobre el dominio emergente de la economía de mercado neoliberal) en en sentido inverso, todo ello dentro de un marco de necesidad ecológica.

Las acciones para embarcarse rápida, juiciosa y sistemáticamente en la transformación serán de la envergadura de la movilización de la Segunda Guerra Mundial e implicarán niveles de cooperación mundial sin precedentes. En nuestra opinión, deben cumplirse dos condiciones principales para que esta empresa tenga alguna posibilidad de éxito.

• En primer lugar, que haya políticos que se preocupen por la gente y el planeta (es decir, que no estén en deuda con intereses corporativos, monetarios o de otro tipo) y que estén dispuestos a a luchar ferozmente por la estabilidad ecológica y la justicia social. Esto comienza con quiénes elegimos elegir (los políticos no caen mágicamente en el cargo, nosotros los ponemos ahí), y luchando por sacar el dinero de la política.

• En segundo lugar, la historia demuestra que las élites gobernantes y adineradas no renuncian a su poder por voluntad propia; hay que forzar su mano. Prácticamente no se ha conseguido ningún beneficio importante simplemente pidiendo a los que están en el poder que hagan lo correcto. Hay que ejercer una presión implacable para que las personas y/o los sistemas en cuestión no tengan más remedio que capitular ante demandas específicas y bien pensadas.

Debemos volver a recordar a los revolucionarios del pasado que, a un gran coste, nos proporcionaron un mundo mejor en el que vivimos ahora a través de la acción inteligente y directa y la asunción de riesgos.

Adoptando una metáfora bíblica, puede que sea más fácil para un camello pasar por el ojo de una aguja que para la humanidad cambiar su paradigma imperante y embarcarse en un descenso planificado y voluntaria de un estado de sobregiro a una relación armónica y estable con la la ecosfera, en tan sólo una o dos décadas. Por otra parte, la historia demuestra que prácticamente todos los logros importantes sólo han surgido de una búsqueda tenaz de lo aparentemente imposible. Contemplar la alternativa es impensable.

Para todas las notas del paper dirigirse a: https://www.mdpi.com/1996-1073/14/15/4508/pdf

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