• Homo consciens

La modernidad no puede existir sin estos 4 ingredientes. Todos ellos requieren combustibles fósiles



Fuente: Times - Por POR VACLAV SMIL 12 DE MAYO DE 2022


Smil es profesor emérito de la Universidad de Manitoba. Es autor de más de cuarenta libros sobre temas como la energía, el cambio medioambiental y poblacional, la producción de alimentos y la nutrición, la innovación técnica, la evaluación de riesgos y las políticas públicas. Su nuevo libro es How the World Really Works


Las sociedades modernas serían imposibles sin la producción a gran escala de muchos materiales fabricados por el ser humano. Podríamos tener una civilización próspera que proporcionara abundantes alimentos, comodidades materiales y acceso a una buena educación y atención sanitaria sin ningún microchip ni ordenador personal: lo tuvimos hasta los años 70, y conseguimos, hasta los 90, expandir las economías, construir las infraestructuras necesarias y conectar el mundo por medio de aviones de pasajeros sin ningún teléfono inteligente ni redes sociales. Pero no podríamos disfrutar de nuestra calidad de vida sin el suministro de muchos materiales necesarios para plasmar la miríada de nuestros inventos.


Cuatro materiales ocupan el primer lugar en la escala de necesidad, formando lo que he llamado los cuatro pilares de la civilización moderna: el cemento, el acero, los plásticos y el amoníaco se necesitan en mayor cantidad que otros insumos esenciales. En la actualidad, el mundo produce anualmente unos 4.500 millones de toneladas de cemento, 1.800 millones de toneladas de acero, casi 400 millones de toneladas de plásticos y 180 millones de toneladas de amoníaco. Pero es el amoníaco el que merece el primer puesto como material más importante: su síntesis es la base de todos los fertilizantes nitrogenados, y sin sus aplicaciones sería imposible alimentar, a los niveles actuales, a casi la mitad de los casi 8.000 millones de personas de hoy.

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La dependencia es aún mayor en el país más poblado del mundo: alimentar a tres de cada cinco chinos depende de la síntesis de este compuesto. Esta dependencia justifica fácilmente que se llame a la síntesis del amoníaco el avance técnico más trascendental de la historia: otros inventos proporcionan nuestras comodidades, conveniencia o riqueza o prolongan nuestras vidas, pero sin la síntesis del amoníaco, no podríamos asegurar la supervivencia de miles de millones de personas que viven hoy y que aún no han nacido.

Nota de Climaterra: la visión que la agricultura industrial es la única salida para la alimentación de la población mundial, es una postura promocionada por el agronegocio y que ha sido rebatida por varios colectivos. Aquí y aquí algunos arguementos, ver los links al final de los artículos)


Los plásticos son un amplio grupo de materiales orgánicos sintéticos cuya cualidad común es que pueden moldearse en las formas deseadas, y ahora están en todas partes. Mientras escribo esto, las teclas de mi portátil Dell y el ratón inalámbrico que tengo bajo la palma de la mano derecha están hechos de acrilonitrilo butadieno estireno, me siento en una silla giratoria tapizada con un tejido de poliéster y sus ruedas de nailon descansan sobre una alfombra de protección de policarbonato que cubre una moqueta de poliéster. Pero los plásticos son ahora más indispensables en la asistencia sanitaria en general y en los hospitales en particular. La vida empieza (en las salas de maternidad) y termina (en las unidades de cuidados intensivos) rodeada de artículos de plástico fabricados sobre todo con diferentes tipos de PVC: tubos flexibles (para alimentar a los pacientes, suministrar oxígeno y controlar la presión arterial), catéteres, contenedores intravenosos, bolsas de sangre, envases estériles, bandejas y palanganas, cuñas y barandillas de cama, mantas térmicas.


La fuerza, la durabilidad y la versatilidad del acero determinan el aspecto de la civilización moderna y permiten sus funciones más fundamentales. Es el metal más utilizado y forma innumerables componentes críticos, visibles e invisibles, de la civilización moderna, desde los rascacielos hasta los bisturíes. Además, casi todos los demás productos metálicos y no metálicos que utilizamos han sido extraídos, procesados, moldeados, acabados y distribuidos con herramientas y máquinas hechas de acero, y ningún medio de transporte masivo actual podría funcionar sin el acero. El coche medio contiene unos 900 kilogramos de acero y, antes de la llegada de Covid-19, el mundo fabricaba casi 100 millones de vehículos al año.


El cemento es, por supuesto, el componente clave del hormigón: combinado con la arena, la grava y el agua, constituye el material más utilizado. Las ciudades modernas están hechas de hormigón, al igual que los puentes, túneles, carreteras, presas, pistas de aterrizaje y puertos. China produce actualmente más de la mitad del cemento del mundo y en los últimos años fabrica en sólo dos años la misma cantidad que Estados Unidos durante todo el siglo XX. Otro dato asombroso es que el mundo consume ahora en un año más cemento que durante toda la primera mitad del siglo XX.


Y estos cuatro materiales, tan diferentes en cuanto a sus propiedades y cualidades, comparten tres rasgos comunes: no son fácilmente sustituibles por otros materiales (desde luego no en un futuro próximo ni a escala mundial); necesitaremos mucho más de ellos en el futuro; y su producción a gran escala depende en gran medida de la combustión de combustibles fósiles, por lo que son fuentes importantes de emisiones de gases de efecto invernadero. Los abonos orgánicos no pueden sustituir al amoníaco sintético: su bajo contenido en nitrógeno y su masa mundial no son suficientes ni siquiera si se reciclaran todos los estiércoles y residuos de las cosechas. Ningún otro material ofrece tantas ventajas para muchos usos ligeros pero duraderos como los plásticos. Ningún otro metal es tan asequible y resistente como el acero. Ningún otro material producido en masa es tan adecuado para construir infraestructuras fuertes como el hormigón (a menudo reforzado con acero).


En cuanto a las necesidades futuras, los países de altos ingresos podrían reducir su uso de fertilizantes (comiendo menos carne, desperdiciando menos), y China e India, los dos grandes usuarios, también podrían reducir sus aplicaciones excesivas de fertilizantes, pero África, el continente con la población de más rápido crecimiento, sigue sin fertilizantes, incluso cuando ya es un importador sustancial de alimentos. Cualquier esperanza de que aumente su autosuficiencia alimentaria depende de un mayor uso del nitrógeno: después de todo, el uso reciente de amoníaco en el continente ha sido inferior a un tercio de la media europea (Nota de Climaterra: esta visión ha sido rebatida por grupos que hacen exitosamente otro tipo de agricultura). Se necesitarán más plásticos para usos médicos (envejecimiento de la población) e infraestructurales (tuberías) y en el transporte (véase el interior de los aviones y los trenes de alta velocidad). Como en el caso del amoníaco, el consumo de acero tiene que aumentar en todos los países de renta baja con infraestructuras y transportes poco desarrollados. Y se necesitará mucho más cemento para fabricar hormigón: en los países ricos para arreglar las infraestructuras decadentes (en Estados Unidos todos los sectores en los que predomina el hormigón, incluidas las presas, las carreteras y la aviación, obtienen una calificación de D en las evaluaciones nacionales de ingeniería), en los países de bajos ingresos para ampliar las ciudades, las alcantarillas y el transporte.


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Además, la transición hacia las energías renovables exigirá enormes cantidades de acero, hormigón y plástico. No hay estructuras que sean símbolos más evidentes de la generación de electricidad "verde" que las grandes turbinas eólicas, pero sus cimientos son de hormigón armado, sus torres, góndolas y rotores son de acero, y sus enormes palas son de resinas plásticas que consumen mucha energía -y son difíciles de reciclar-, y todas estas gigantescas piezas deben ser llevadas a los lugares de instalación por camiones (o barcos) de gran tamaño y montadas por grandes grúas de acero, y las cajas de engranajes de las turbinas deben ser lubricadas repetidamente con aceite. Estas turbinas sólo generarían electricidad verdaderamente ecológica si todos estos materiales se fabricaran sin combustibles fósiles.


Figura: Materiales usados para construir un generador de energía eólica:

- 1 toneladas de concreto;

- 335 toneladas de acero;

- 4,7 toneladas de cobre;

- 3 toneladas de aluminio;

- 2 toneladas de tierras raras;

- Otros materiales: zinc y molibdeno

Fuente: Greenwashing economy.


Los combustibles fósiles siguen siendo indispensables para producir todos estos materiales.


La síntesis de amoníaco utiliza el gas natural como fuente de hidrógeno y como fuente de energía necesaria para proporcionar alta temperatura y presión. Alrededor del 85% de todos los plásticos se basan en moléculas simples derivadas del gas natural y del petróleo crudo, y los hidrocarburos también suministran energía para las síntesis. La producción de acero primario comienza con la fundición de mineral de hierro en altos hornos en presencia de coque hecho de carbón y con la adición de gas natural, y el hierro fundido resultante se convierte en acero en grandes hornos básicos de oxígeno. Y el cemento se produce calentando piedra caliza y arcilla molida, pizarra en grandes hornos, largos cilindros metálicos inclinados, calentados con combustibles fósiles de baja calidad como polvo de carbón, coque de petróleo y fuel-oil pesado.


Como resultado, la producción global de estos cuatro materiales indispensables reclama alrededor del 17 por ciento del suministro total de energía anual del mundo, y genera alrededor del 25 por ciento de todas las emisiones de CO2 originadas en la combustión de combustibles fósiles. La omnipresencia de esta dependencia y su magnitud hacen que la descarbonización de los cuatro pilares materiales de la civilización moderna sea un reto poco común: sustituir los combustibles fósiles en su producción será mucho más difícil y costoso que generar más electricidad a partir de conversiones renovables (principalmente eólicas y solares). Con el tiempo, los nuevos procesos tomarán el relevo, pero actualmente no hay alternativas que puedan desplegarse inmediatamente para desplazar grandes cuotas de las capacidades globales existentes: su desarrollo llevará tiempo.


La síntesis de amoníaco y la fundición de acero podrían basarse en el hidrógeno en lugar de en el gas natural y el coque. Sabemos cómo hacerlo, pero pasará algún tiempo antes de que podamos producir cientos de millones de toneladas de hidrógeno verde derivado de la electrólisis del agua mediante el uso de electricidad eólica o solar (prácticamente todo el hidrógeno actual procede del gas natural y el carbón) (Nota de Climaterra: actualmente el hidrógeno tiene un EROI negativo, es decir se consume más energía en su producción de la que se genera: se necesita 50 KWh de electricidad para obtener 15 KWh de hidrógeno). La mejor previsión es que el hidrógeno verde suministre el 2% del consumo energético mundial en 2030, muy por debajo de los cientos de millones de toneladas que se necesitarán para descarbonizar la producción de amoníaco y acero. Por el contrario, la descarbonización de la producción de cemento sólo puede llegar hasta cierto punto utilizando materiales de desecho y biomasa, y hay que desarrollar y comercializar nuevos procesos para que el cemento esté libre de CO2. Del mismo modo, no hay una forma sencilla de descarbonizar la producción de plástico, y las medidas irán desde las materias primas vegetales hasta un mayor reciclaje y la sustitución por otros materiales.


Y más allá de estos cuatro pilares materiales, están surgiendo nuevas dependencias de materiales muy intensivas en energía, y los coches eléctricos son su mejor ejemplo: Una batería de litio típica de un coche que pesa unos 450 kilogramos contiene unos 11 kilogramos de litio, casi 14 kilogramos de cobalto, 27 kilogramos de níquel, más de 40 kilogramos de cobre y 50 kilogramos de grafito, así como unos 181 kilogramos de acero, aluminio y plásticos. El suministro de estos materiales para un solo vehículo requiere el procesamiento de unas 40 toneladas de minerales, y dada la baja concentración de muchos elementos en sus minerales, necesita extraer y procesar unas 225 toneladas de materias primas. ¡Y una electrificación agresiva del transporte por carretera requeriría pronto multiplicar estas necesidades por decenas de millones de unidades al año!

Una batería de Tesla que pesa 1.000 libras requiere extraer y procesar 500.000 libras de materiales - aquí

Las economías modernas siempre estarán ligadas a los flujos masivos de materiales, ya sean los de fertilizantes a base de amoníaco para alimentar a la población mundial que sigue creciendo; los plásticos, el acero y el cemento necesarios para las nuevas herramientas, máquinas, estructuras e infraestructuras; o los nuevos insumos necesarios para producir células solares, turbinas eólicas, coches eléctricos y baterías de almacenamiento. Y hasta que todas las energías utilizadas para extraer y procesar estos materiales provengan de conversiones renovables, la civilización moderna seguirá dependiendo fundamentalmente de los combustibles fósiles utilizados en la producción de estos materiales indispensables. Ningún diseño de inteligencia artificial, ninguna aplicación, ninguna afirmación de la "desmaterialización" que se avecina cambiará eso.


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