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viernes, 30 de noviembre de 2018

El hidrógeno que viene

El primer del tren con pilas de hidrógeno circula ya por Baja Sajonia. Foto.

Empeñados como parece que estamos en hacer de la electricidad la única fuente de energía para el futuro, nos hemos olvidado del mayor reservorio de combustible no contaminante del mundo: el hidrógeno. El pasado 18 de septiembre, Alemania puso en circulación el primer tren del mundo impulsado por pilas de hidrógeno que transforman el hidrógeno y el oxígeno en electricidad, eliminando por tanto las emisiones contaminantes causadas por la combustión.
Alemania, que está liderando el uso de las renovables y el abandono de los combustibles fósiles, se une a Japón, que ha apostado claramente por un futuro energético a base de hidrógeno. Algunas compañías, como Honda, DaimlerChrysler, Ford Motor Company, General Motors/Opel, Hyundai, Kia, Renault/Nissan y Toyota están desarrollando proyectos relacionados con los vehículos de hidrógeno. Algunas de ellas incluso han apostado estratégicamente por un futuro energético basado en las tecnologías de hidrógeno.
Pero, ¿de qué hablamos cuando hablamos del hidrógeno? Empezaré por la abundancia. El hidrógeno es el elemento químico más abundante: nueve de cada diez de los átomos del universo son átomos de hidrógeno (H). Donde más abunda es en las estrellas y en los planetas gaseosos gigantes donde aparece en estado de plasma. En la Tierra es otra cosa. Bajo las condiciones normales de presión y temperatura terrestres, el hidrógeno no se presenta en forma monoatómica, sino molecular o diatómica (H2) siempre en estado gaseoso. En ese estado es muy poco abundante en la atmósfera terrestre debido a que su pequeña masa (es el elemento más liviano de la tabla periódica) le permite escapar a la atracción gravitatoria terrestre más fácilmente que otros gases más pesados (el oxígeno, por citar un ejemplo, es 16 veces más pesado). Aunque el hidrógeno es el decimoquinto elemento más abundante en la superficie terrestre, la mayor parte del mismo se encuentra formando parte de compuestos químicos tales como los hidrocarburos o el agua.
El gas hidrógeno es altamente inflamable y se quema en concentraciones de 4% o más en el aire, concentraciones que, afortunadamente para todos, no se alcanzan ni de lejos en nuestra atmósfera. Y es que el hidrógeno se quema violentamente en el aire; la ignición se produce automáticamente a una temperatura de 560 °C. Para usarlo como combustible, lo que hacen las pilas de hidrógeno es mezclarlo con oxígeno, generando con ello energía y liberando vapor de agua. Pero vayamos por partes. Si uno quiere emplear una pila de hidrógeno, lo primero que tiene que conseguir es hidrógeno puro, lo cual es relativamente fácil.
Configuración sencilla para demostrar de la electrólisis del agua en casa. Necesitará: un vaso de agua; dos lápices afilados en ambos extremos; una batería de 9 voltios o un adaptador de 9-12 V; algunos trozos de alambre para empalmar y una cucharadita llena de sal de mesa. Después de conectar todo, se formarán burbujas en las puntas de los lápices de inmediato. Se formarán burbujas de oxígeno en el electrodo + o ánodo. Las burbujas de hidrógeno se formarán en el otro electrodo, el cátodo. La cantidad que se forme será el doble de la cantidad de oxígeno. El agua pura es un aislante y la electrólisis puede avanzar demasiado lentamente. La sal de mesa es suficiente para el propósito de esta demostración. El uso de NaCl como electrolito produce algunas impurezas en forma de cloro gaseoso en el ánodo, pero eso no debería ser importante para el propósito de esta demostración. Algunas cosas para variar: intente quitar la madera del lápiz para aumentar el área de contacto del grafito con el agua. Pruebe a ver qué pasa si varía la temperatura del agua.
Hoy día, la manera más económica de producir hidrógeno comercial es a partir del gas natural mediante un proceso de reformado con vapor. Sin embargo, las reservas de gas natural son finitas, al igual que las del petróleo y, por lo tanto, no es una fuente fiable. También se puede extraer hidrógeno del carbón y de las arenas bituminosas, si bien hacerlo aumentaría drásticamente la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. Se podría utilizar también la energía nuclear; pero la cantidad de residuos nucleares aumentaría considerablemente, el uso del agua dulce disponible para enfriar los reactores se dispararía, supondría una amenaza grave a la seguridad en esta era de terrorismo, e incrementaría sustancialmente el coste de la energía que los contribuyentes y los consumidores tendrían que pagar.
El hidrógeno también se puede obtener del agua por medio de producción biológica en un biorreactor de algas o usando electricidad, por procedimientos químicos (por reducción química) o por calor (por termólisis); estos métodos están menos desarrollados en comparación con la generación de hidrógeno a partir de hidrocarburos, pero su crecimiento aumenta, ya que sus bajas emisiones en dióxido de carbono permiten reducir la contaminación y el efecto invernadero.
Dejaré para otro día el empleo de los biorreactores de algas y me ocuparé del proceso de electrólisis del agua (H2O). La electrólisis del agua es su descomposición en sus dos componentes, oxígeno e hidrógeno, por medio de una corriente eléctrica suministrada por una fuente de alimentación, una batería o una pila, que se conecta mediante electrodos al agua. Para disminuir la resistencia al paso de corriente a través del agua a esta se le suele añadir un electrolito fuerte como una sal de sodio.
Imaginen ahora una planta de generación renovable de electricidad cercana a una gran fuente de agua salina; sí esa en la que está pensando, el océano. La electricidad necesaria para la electrolisis se produciría mediante aerogeneradores costeros o mediante el aprovechamiento de las mareas (mareomotriz) o de las olas (undimotriz). Una planta industrial de electrolisis descompondría el agua en oxígeno (posteriormente liberado a la atmósfera sin problema contaminante alguno) e hidrógeno, que tras un almacenaje en depósitos como se hace con el gas, estaría disponible para ser usado como combustible fuente. Luego, desde los almacenes se trasladaría hasta las unidades de consumo (fábricas, hogares o estaciones de servicio para automóviles), de la misma forma que hacemos con el gas: a través de gasoductos (perdón, de hidroductos) que podrían ser los mismos que actualmente distribuyen gas natural hasta los cuartos de calderas de nuestras casas.
La empresa australiana Atlantis ha construido en Escocia esta planta que aprovechará el impacto de la luna sobre la marea a través de turbinas. La planta lleva 269 turbinas que producirán 398 MW de energía limpia, lo que significará que podrá abastecer a 175.000 hogares escoceses. Foto
En octubre de 1842, William Robert Grove, juez y científico galés, envió una breve carta al famoso físico Michael Faraday, de la Royal Institution en Londres, acerca de una nueva batería que había inventado. Aunque de construcción sofisticada, su simpleza resultaba extraordinaria. Mezclaba hidrógeno por un lado y oxígeno por el otro para producir agua… y electricidad. Allí comenzó la historia de las pilas de combustible.
En un futuro no muy lejano, allí donde hoy se encuentra una caldera que quema gas, gasoil o cualquier otro combustible productor de gases de efecto invernadero, habrá una pila de combustible capaz de generar electricidad con el hidrógeno que llegará por hidroductos comerciales. Bastará con inyectar oxígeno procedente de la calle para generar la electricidad que demande todo el edificio con un rendimiento que casi triplica al de la quema de combustibles tradicionales y sin emitir gases contaminantes. La pila de combustible produce vapor de agua como residuo; el vapor podrá usarse para la calefacción en invierno y, acoplado a una máquina de absorción, para transformar el calor en frío y tener aire acondicionado durante el verano.  
¿Ciencia ficción? No. El fabricante de automóviles japonés Honda, la única firma que ha obtenido la homologación para comercializar su vehículo impulsado por pila de combustible de hidrógeno, el FCX Clarity, en Japón y Estados Unidos, ha desarrollado también la Home Energy Station, (HES), un sistema autónomo y doméstico que permite obtener hidrógeno a partir de energía solar para repostar vehículos de pila de combustible y aprovechar el proceso para generar electricidad y agua caliente para el hogar.
En California ya funcionan de decenas de estaciones de servicio con hidrógeno, como esta de Thousand Oaks.
Como Japón, las regiones y los gobiernos nacionales de toda Europa ya han comenzado a establecer sus programas de investigación y de desarrollo del hidrógeno, y están en las etapas iniciales de introducción de las tecnologías de hidrógeno en el mercado. En 2006, la República Federal de Alemania destinó 500 millones de euros a la investigación y al desarrollo del hidrógeno, y comenzó a elaborar sus planes para crear una hoja de ruta nacional en materia de hidrógeno, con el objetivo declarado de liderar a Europa y al mundo hacia la era del hidrógeno en la década de 2020.
En 2018, los modelos Mirai movidos por hidrógeno fabricados por Toyota circulan en Alemania y en Dinamarca. Dinamarca cuenta ya con diez estaciones de servicio que suministran hidrógeno (ESH) y rellenan el depósito en unos minutos. Alemania dispone ya de 45 ESH. Con la adecuada planificación, es posible circular por este país sin quedarse seco. Gracias a una inversión de 350 millones de euros, Alemania planea instalar 400 surtidores y aspira a convertirse en la potencia europea del hidrógeno.
En octubre de 2007, la Comisión europea anunció una colaboración público-privada multimillonaria con miras a acelerar la introducción de la economía del hidrógeno en los 27 Estados miembros de la Unión europea, con un enfoque centrado predominantemente en la producción de hidrógeno a partir de fuentes energéticas renovables. El futuro ya está en nuestras puertas. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

jueves, 29 de noviembre de 2018

Pérdida de biodiversidad y efecto parabrisas

El año pasado, la revista Science publicó un artículo en el que se recogían datos recopilados por sociedades entomológicas alemanas y británicas que han ido censando cuidadosamente las poblaciones de insectos en más de cien reservas naturales europeas desde la década de 1980. Son datos muy valiosos porque los científicos profesionales dedican la mayor parte de sus esfuerzos al seguimiento de especies “nobles” como las abejas melíferas, las mariposas monarcas o las luciérnagas, mientras que los miembros de estas sociedades, que son entomólogos aficionados, han registrado todo tipo de insectos en sus ambientes naturales.
Por ejemplo, los miembros de la Sociedad Entomológica de Krefeld, Alemania, han estado observando, censando y recolectando insectos de la zona del Rhin y, gracias a sus corresponsales extranjeros, de todo el mundo. Primorosamente preservados, catalogados y etiquetados, su colección entomófila reúne más de un millón de especímenes.
A partir de 2013, las meticulosas observaciones de los miembros de la Krefeld dieron la voz de alarma. Cuando volvieron a una localidad que habían muestreado en 1989, notaron que sus capturas habían caído un 80%. Volvieron a repetir los muestreos en 2014 y los datos fueron los mismos. Luego, analizando sus registros de otras localidades, comprobaron que la tendencia del declive era similar. Por citar un solo ejemplo, la región de Krefeld ha perdido más de la mitad de las dos docenas de especies de abejorros que los miembros de la sociedad habían censado a comienzos del siglo XX.
Como se puede suponer, la desaparición de insectos, además de pérdida de biodiversidad, representa una alteración de las cadenas tróficas. Una caída del 80% de las especies significa que un pájaro insectívoro de esa zona habrá visto desaparecer cuatro quintas partes de su alimento en las últimas décadas. Además de la notable disminución de la biomasa total de insectos, los datos apuntan a pérdidas en grupos de los que no se tienen registros. Según los datos de la Krefeld, los sírfidos, una familia de dípteros cuyos adultos tienen el aspecto de himenópteros como las abejas y las avispas, con las que se confunden fácilmente, y como ellas liban el néctar de las flores, muestran un declive particularmente pronunciado. En 1989, las trampas en una reserva recogieron 17.291 sírfidos pertenecientes a 143 especies. En 2014, en la misma reserva, encontraron sólo 2.737 individuos de 104 especies.
Los sírfidos, a menudo confundidos con abejas o avispas, son polinizadores importantes. Sus números se han desplomado en las reservas naturales de Alemania. Foto.
Las cosas no han ido mejor en Inglaterra. Desde 1968, los científicos del Rothamsted Research, un centro de investigación agronómica de Harpenden, han estado censando metódicamente diferentes lugares del sur de Inglaterra y de Escocia. Las poblaciones de aves insectívoras como alondras, golondrinas y vencejos muestran una imparable tendencia negativa. Un estudio europeo sobre determinados grupos de insectos particularmente castigados como los ortópteros (saltamontes, grillos y chicharras, entre otros) realizado en colaboración por la Unión Europea y la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), destaca que casi un tercio de las especies de evaluadas están amenazadas y algunas en peligro de extinción.
La masa (en gramos) de los insectos capturados en trampas de muestreo colocadas en la reserva natural Orbroicher Brunch del noroeste de Alemania ha caído un 78% en 24 años. Fuente.
En Canadá, un grupo de científicos están desarrollando una investigación muy original. Analizan los estratos de excrementos depositados en chimeneas abandonadas en las que los vencejos americanos (Chaetura pelagica) han estado anidando durante décadas. Analizando los exoesqueletos de insectos en los excrementos de las aves, los investigadores pudieron evaluar las capturas que estos pájaros insectívoros cazan exclusivamente en vuelo. Los estratos revelaron un cambio llamativo en las dietas de los pájaros en los años 40, cuando se introdujo el DDT como insecticida.  Lo más notable fue la caída de escarabajos, que, aunque repuntó ligeramente cuando se prohibió el uso del DDT, continúa en niveles muy bajos, lo que sugiere que, a falta de voluminosos y nutritivos escarabajos, las aves comen insectos más pequeños y obtienen menos calorías por captura.
Investigadores del Museo de Historia Natural de la Universidad de Copenhague publicaron en 2015 un curioso estudio. Durante 18 años habían registrado la presencia de 1.543 especies de polillas y escarabajos y más de 250.000 individuos en el tejado del museo. Los resultados, publicados en el Journal of Animal Ecology, sorprendieron a la comunidad científica. Según Peter Søgaard Jørgensen, del centro de Macroecología, Evolución y Clima del museo danés, la subida gradual de la temperatura, casi imperceptible para los humanos, había traído nuevas especies de insectos al tejado y desplazado a otras que eran comunes en el pasado. Puede que algunas especies estén desplazándose al norte, buscando hábitats más frescos, pero esa no es la razón principal de su desaparición.
Las causas del declive generalizado son múltiples. Según todos los estudios, la transformación y destrucción de hábitats naturales son la principal causa de esta hecatombe que nos afecta muy directamente a las personas. Los cambios en el uso de la tierra que rodean las reservas naturales están probablemente desempeñando un importante papel. Si transformamos todos los hábitats seminaturales en campos de cultivo, prácticamente no habrá vida en esos campos. A medida que los cultivos se expanden y los tradicionales setos de deslinde desaparecen, las islas de hábitat albergan menos especies. El manejo en las tierras ganaderas favorece las gramíneas y otras especies forrajeras en detrimento de las flores silvestres en las que liban muchos insectos.
Otro estudio, publicado también en Science, muestra el efecto que ocasionan determinados insecticidas (neonicotinoides) sobre las poblaciones de abejas, responsables de la polinización de numerosas plantas, incluidas el 30% de las que nos sirven de alimento. En general, según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), alrededor del 84% de los cultivos para el consumo humano necesitan a las abejas o a otros insectos para polinizarlos y aumentar su rendimiento y calidad.
La avispa parásita Nassenia vitripennis. Foto.
Introducidos en la década de 1980, los neonicotinoides son ahora los insecticidas más utilizados del mundo. Estos insecticidas son solubles en agua y no actúan solamente en los campos de cultivo. En un artículo publicado en 2015, Goulson y colegas informaron que el néctar y el polen de flores silvestres que crecen cerca de los campos tratados pueden tener concentraciones más altas de neonicotinoides que las plantas de cultivo. Aunque los estudios iniciales no demostraron con absoluta certeza que los niveles permitidos de esos compuestos mataban directamente a las abejas, sí demostraron que afectaban a sus habilidades para navegar y comunicarse. Los investigadores encontraron efectos similares en abejas solitarias y abejorros silvestres. Se sabe poco acerca de cómo esas sustancias químicas afectan a otros insectos, pero una investigación realizada realizada con la avispa Nasonia vitripennis demostró que su exposición a tan solo un nanogramo de un neonicotinoide redujo las tasas de apareamiento en más de la mitad y disminuyó la capacidad de las hembras para encontrar huéspedes en los que poner los huevos. 
Pero quizás no haga falta ni leer sesudos artículos científicos, revisar estadísticas prolijas o hacer meticulosas observaciones de campo. Basta con echar la vista un poco atrás. Después de un viaje en automóvil hace unos pocos años, ¿cuántos insectos morían aplastados contra el parabrisas? Y ahora, ¿cuántos encuentra? Muchos menos, si es que encuentra alguno ¿verdad? Por eso, los entomólogos llaman a la cada vez más acusada desaparición de numerosas especies de insectos el “efecto parabrisas”. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

lunes, 26 de noviembre de 2018

Veinte años de Ciudad Patrimonio y quince de felonía


Hace veinte años, la Universidad y el Centro Histórico de Alcalá de Henares recibieron el título de Patrimonio de la Humanidad. La aceptación del título acarreaba un compromiso de salvaguardar la ciudad monumental y su entorno, la trama urbana y social que mantiene vivo el centro histórico. Ciertamente, vivir entre piedras centenarias es un privilegio, pero también crea unas servidumbres que tenemos que aliviar entre todos.
Entre las servidumbres se cuenta el tráfico rodado, para cuyo uso no fue diseñado el centro histórico. Diariamente son centenares los vehículos que transitan por él, a veces sin otro objetivo que usarlo como vía de comunicación entre diferentes puntos de la ciudad, liberando toneladas de contaminantes químicos y trazando itinerarios confusos y complejos a los que nos hemos acostumbrado, pero que han dejado de ser estrictamente necesarios una vez que la ciudad se ha dotado de otras alternativas viarias.
Los centros urbanos históricos de ciudades como Viena, Munich, Friburgo, Oxford, Cambridge, Bolonia, Orense, Santiago de Compostela o Pontevedra, por citar algunos, son absolutamente peatonales, y marcaron en su momento un camino irreversible que en todas ellas ha dado excelentes resultados. Como alcalde de Alcalá, desde el comienzo de mi mandato comencé a diseñar, en la soledad de mi despacho bajo el reloj del Convento de Agonizantes, la utopía de un casco histórico peatonalizado. La cortedad de miras de unos políticos inanes y de unos comerciantes tan cortos de miras como ultramontanos, dieron al traste con la utopía de una ciudad mejor.
En marzo de este año, la Organización Internacional de Fabricantes de Vehículos hizo públicos los datos de producción global del año anterior. Durante 2017 se fabricaron 97.302.534 vehículos en todo el mundo, lo que se traduce en un aumento del 2,4% con respecto a 2016. En el mundo se fabrican tres coches nuevos cada segundo. Una noche te duermes y, a la mañana siguiente, se han fabricado 90.000 coches nuevos. El parque automovilístico mundial superará con creces los 1.200 millones de vehículos. En 2017, en España se matricularon 1.462.234 vehículos a motor (un 84% de los cuales fueron turismos) lo que significa que en el tiempo que tarde en redactar este artículo se habrán matriculado entre 500-800 vehículos, al tiempo que circulaban por las calles y carreteras españolas más de treinta millones de vehículos a motor.
En Europa, el 50% de los trayectos en coche no alcanza los 5 km; el 30% ni siquiera los 3 km. El promedio de ocupantes por vehículo es de uno y los turismos suponen el 75% del total de pasajeros/km. Los estudios sobre el transporte en España señalan que los españoles recorremos por término medio unos 9.000 kilómetros al año, de los cuales casi el 70% son desplazamientos realizados en automóvil. Pese a ello, dos de cada tres conductores españoles desearían utilizar otra forma de transporte, incluyendo el más saludable de ellos, caminar. Este dato, verificado mediante encuestas en toda Europa, viene a reflejar el hecho de que el automóvil, concebido desde su aparición como un instrumento favorecedor de la libertad, se está convirtiendo en justamente lo contrario: en una pesada carga que, lejos de favorecer la comodidad de los usuarios, los aherroja y los atrapa, aprisionándolos en una cárcel mecánica que está convirtiendo las ciudades en complejos circuitos automovilísticos y a sus calles y plazas en inmensos aparcamientos.

El domingo 22 de septiembre de 2002, más de 1.200 ciudades europeas celebraron actos relacionados con la convocatoria de la Comisión Europea “La ciudad sin mi coche”, la cual, fundamentalmente, pretendía y pretende crear un compromiso ciudadano tendente a mostrar cómo podemos dejar de ser esclavos del automóvil y, utilizando inteligente y responsablemente nuestra libertad, colaborar activamente en tener ciudades más sostenibles. Les daré un solo dato: durante el día sin coches de 2001 se produjo un descenso del 70% en la contaminación química del casco histórico de Alcalá, incluyendo los gases de efecto invernadero y los compuestos químicos precursores del ozono.
En 2002, el Ministerio de Medio Ambiente (de un Gobierno del PP), de común acuerdo con la Comisión Europea, seleccionó Alcalá de Henares como una ciudad de referencia para evaluar los resultados del día sin coches. La selección obedecía a que Alcalá presentó en su momento la peatonalización del casco histórico como una medida de carácter permanente a implantar a partir del día sin coches de 2002. La ciudad se convirtió así en un foco de atracción para una importante medida que los responsables medioambientales europeos juzgaron como extremadamente positiva. Lo que entonces era una novedad, no era, desde luego, un paso en el vacío. La peatonalización de los centros urbanos históricos monumentales es una medida adoptada con éxito en otras ciudades europeas cuyo ejemplo es bien conocido (pueden encontrarse multitud de datos en este enlace). Destacaré el caso de Pontevedra, cuyo ejemplo se mira ahora desde todo el mundo.
En 2003, un año después que en Alcalá, Pontevedra apostó por peatonalizar la mayor parte del centro y, como suele ocurrir en estos procesos, los comerciantes se opusieron porque pensaban que sin acceso en coche nadie iría a comprar; ahora, piden al Ayuntamiento que peatonalice más calles. El centro de Pontevedra ha reducido las emisiones de CO2 un 88% y la prohibición del tráfico en automóvil ha conseguido que más del 70% de los desplazamientos se hagan a pie o en bicicleta. 
La reducción de las emisiones supone salud, sobre todo para los colectivos más vulnerables: niños, ancianos, mujeres embarazadas y enfermos crónicos. La Agencia Europea de Medio Ambiente estima que en Europa se producen más de 400.000 muertes prematuras al año por la polución (en España, 6.084 muertes anuales se atribuyen a la exposición al dióxido de nitrógeno). La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que en 2016 fallecieron 600.000 niños por infecciones agudas de las vías respiratorias bajas causadas por aire contaminado. El informe revela también que las mujeres embarazadas expuestas a altos niveles de contaminación del aire son más proclives a partos prematuros y a tener niños más pequeños y de menor peso. Estas sustancias "afectan al desarrollo neurológico y a la capacidad cognitiva, además de provocar asma y cáncer infantil", según ese informe. 
En junio de 2003, el recién elegido alcalde, Bartolomé González, tomó su primera decisión como nuevo edil de la ciudad complutense: eliminar la peatonalización del casco histórico, tal y como había anunciado en la campaña electoral. No dispongo de datos sobre los daños a la salud que provoca el tráfico rodado entre los habitantes del centro de histórico de Alcalá, pero confío en que sean cuales sean, pese en las conciencias de los felones que, con Bartolomé González a la cabeza, acabaron con la utopía de una ciudad mejor. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

miércoles, 21 de noviembre de 2018

El inmenso trago terrestre

Las quince placas tectónicas mayores. Fuente.

Cuando las placas tectónicas de la Tierra se sumergen una debajo de la otra, arrastran tres veces más agua al interior del planeta de los que se pensaba hasta ahora. Usando los sonidos sísmicos captados en la zona de subducción de la Fosa de las Marianas, en el Océano Pacífico occidental, donde la placa del Pacífico se desliza por debajo de la placa de Filipinas, lo que la convierte en una zona propensa a los terremotos, se ha podido estimar cuánta agua se incorpora a las rocas que se sumergen a gran profundidad debajo de la superficie.
El agua debajo de la superficie de la Tierra puede contribuir al desarrollo del magma y puede lubricar las fallas, haciendo que los terremotos sean más probables en determinadas zonas oceánicas con topografía submarina abrupta. El agua se almacena en la estructura cristalina de los minerales. El líquido se incorpora a la corteza terrestre cuando se forman nuevas placas oceánicas muy calientes y cuando las mismas placas se doblan y agrietan a medida que se comprimen debajo de sus vecinas. Este último proceso, llamado subducción, es la única forma en que el agua penetra profundamente en la corteza y en el manto, pero se sabía muy poco sobre el volumen de agua que se mueve durante el proceso.
Las zonas de subducción en las que las placas tectónicas situadas debajo del mar se introducen en las profundidades de la Tierra actúan como gigantescas cintas transportadoras que llevan agua, fluidos y compuestos volátiles al interior de nuestro planeta. El agua del interior de la Tierra es liberada a la atmósfera por los volcanes. Estas entradas y salidas constituyen un ciclo global de agua en las profundidades de la Tierra, pero la cuantificación de la entrada total de agua en las placas oceánicas era una cuestión sin respuesta. En un artículo publicado el pasado 14 de noviembre en Nature, un equipo de geofísicos marinos norteamericanos ha encontrado que la placa del Pacífico, que subduce en la Fosa de las Marianas, contiene mucha más agua de lo que se suponía anteriormente, un hallazgo que tiene importantes ramificaciones para los balances de agua terrestre.
Los investigadores utilizaron datos recogidos por una red de sensores sísmicos situados alrededor de las Marianas. La parte más profunda de la zanja está a casi 11 kilómetros por debajo del nivel del mar. Los sensores detectan terremotos y los ecos de los mismos que replican a través de la corteza terrestre como los repiques de una campana. Rastrearon la rapidez con la que viajaban esos temblores: una desaceleración en la velocidad indica fracturas llenas de agua en rocas y minerales "hidratados" que encierran agua en sus cristales.
Hidratación de la placa tectónica del Pacífico (Pacific Plate) en la zona de subducción de las Marianas. En la Fosa de las Marianas (Mariana Trench) la placa del Pacífico se desliza (subduce) debajo de la placa de Filipinas (Philippine Plate), transportando el agua de mar a las profundidades de la Tierra por debajo de la corteza (Oceanic crust). El agua se filtra a través de grietas y poros en la placa (Hydrated mantle with craks) y reacciona con minerales de la corteza y el manto para formar regiones hidratadas (Hydrated mantle) que consisten en minerales que almacenan agua en sus estructuras cristalinas. Los investigadores que se comentan en este artículo han utilizado mediciones sísmicas para mostrar que el agua penetra a profundidades de unos 30 kilómetros por debajo del fondo del océano. Fuente: Nature.
Los investigadores observaron estas desaceleraciones por debajo de la corteza, a unos 30 km por debajo de la superficie. Usando las velocidades medidas, junto con las temperaturas y las presiones conocidas, calcularon que las zonas de subducción extraen 3.000 millones de teragramos de agua de la corteza cada millón de años (un teragramo son 1.000 millones de kilogramos).
El agua de mar es pesada; un cubo de agua marina de un metro de lado pesa 1,024 kilogramos. Pero, aun así, la cantidad atrapada en las zonas de subducción es alucinante, unas tres veces más de la que se estimaba que absorbían. Y eso plantea algunas preguntas: el agua que cae debe subir, y generalmente lo hace en forma de vapor durante las erupciones volcánicas. La nueva estimación del volumen de agua que subduce es mayor que el volumen emitido por los volcanes.
Pero como en el conjunto de los océanos no hay descenso de agua, ese desequilibrio en el balance subducción versus emisión volcánica significa que hay algo sobre cómo el agua se mueve a través del interior de la Tierra que la Ciencia aún no ha encontrado. Todo se andará. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

martes, 20 de noviembre de 2018

Transición energética y movilidad urbana

El primer taxi eléctrico Tesla circula por Barcelona desde el pasado verano. Fuente

El pasado 8 de noviembre el Gobierno presentó las líneas generales de su propuesta para una futura Ley de Cambio Climático y Transición Energética. El Ejecutivo aspira a que estas líneas generales formen parte de un proyecto de ley que inicie su tramitación parlamentaria antes de que acabe el año.
Hay quien dice que los plazos fijados en el Anteproyecto de Ley de Cambio Climático y Transición Energética, con dos hitos establecidos en 2030 y 2050, son demasiado acelerados.  Por el contrario, si algo se echa de menos en el documento elaborado por el Gobierno son unos plazos más cortos. Ahora pretenden asustarnos diciendo que en 2040 se prohibirá la venta de vehículos de combustión o híbridos. Pero una ley así debería haberse aprobado ya hace una década y la industria del automóvil debería haber elaborado planes estratégicos de adaptación que evitaran el ruido que se ha producido ahora con este anuncio.
Nuestro país es una anomalía en su entorno, en el que la mayoría de los países ya cuenta con una norma similar o están tramitándola. Reino Unido, por ejemplo, la aprobó hace diez años. Francia hace tres. Es, además, una exigencia de Bruselas, que lleva marcando plazos de reducción de emisiones y propuestas de descarbonización[1] de las economías europeas desde hace años.
España no puede esperar más. La opinión pública es consciente de la situación: el 87% de los españoles considera que el cambio climático es un asunto de gravedad. No podemos permitirnos perder más tiempo. Las conclusiones del último informe especial del IPCC son tajantes. Ya no estamos en el tiempo de opinar sino en el de actuar para mantener el crecimiento de las temperaturas en 1,5º C, el nivel de seguridad establecido por los científicos. Lo que hagamos en los próximos diez años será determinante y la historia juzgará a quien no esté a la altura.
Es imprescindible que la posición de ambición frente al cambio climático de España tenga rango de ley en nuestro ordenamiento jurídico. El elemento clave del nuevo texto legislativo es fijar los objetivos de nuestro país: reducir en un 20% las emisiones gases de efecto invernadero en 2030, y en un 90% en 2050. Ese año, de cumplirse la hoja de ruta, España se situaría en una economía neutra en emisiones en la segunda mitad del siglo, tal y como exige el Acuerdo de París.
Resulta imposible abordar todos los aspectos contemplados en el Anteproyecto de Ley. Desde el punto de vista ciudadano me interesan los que afectan a las ciudades. Dejo para otra entrega los problemas derivados de la urbanización de nuestras ciudades y me ocuparé de algunos que afectan a la movilidad.
En España el 80% de la población de 2017 ya vivía en zonas urbanas, y se calcula que hacia el 2050 un 70% de la población mundial vivirá en ciudades. Para afrontar los retos que plantea este proceso de urbanización sin precedentes debemos actuar poniendo la sostenibilidad ambiental, la salud y el bienestar de las personas en el centro del diseño urbano.
Las ciudades y la Administración Local son los espacios y actores clave para afrontar el desafío climático-energético, porque en las urbes se produce el 70%-80% del consumo energético y las emisiones de gases de efecto invernadero. El sector del transporte es la tercera causa de emisiones de gases que causan el calentamiento global antropogénico, tras los edificios y la ganadería. El transporte utiliza un tercio del consumo de energía de las ciudades, y llegará hasta el 50% en 2030, según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA). La movilidad eléctrica es una forma de reducir la contaminación atmosférica en las ciudades, las emisiones de gases de efecto invernadero y de promover el uso de la energía renovable.
Las ciudades españolas han de acelerar los programas para la mitigación y adaptación climática y la apuesta por un nuevo modelo energético sostenible que puede actuar como vector del cambio urbano, con menor consumo de energía, más electrificado, 100% renovable, distribuido, descarbonizado y vinculado a una movilidad sostenible y eléctrica Al mismo tiempo, es en las ciudades donde se producen los principales desafíos de la salud, lo que convierte a la planificación urbana en una verdadera política de salud pública.
Aunque hasta ahora el uso de la energía eléctrica estaba mayoritariamente centrado en tranvías, trenes, metros y otras modalidades de transporte público, el mercado se amplía cada vez más al sector privado. El incremento se debe a que el precio de las baterías disminuye y a que, aunque la inversión de compra es mayor en un vehículo eléctrico (dejo para otro momento los vehículos con pila de hidrógeno), sus costes de utilización y mantenimiento son mucho menores. Según datos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), en 2016 había más de 2 millones de vehículos eléctricos (se vendieron un 60% más que en 2015). Se prevé que en 2030 haya más de 200 millones de vehículos eléctricos y que representen el 30% del mercado de vehículos en las zonas de la AIE.
Como el número de kilómetros reales que se pueden recorrer con las actuales baterías de los vehículos eléctricos oscila entre 300 y 500 km, su utilización es fundamentalmente urbana. Las ciudades pueden promover su utilización con incentivos a la compra, abaratando su aparcamiento, disminuyendo el coste de los peajes, permitiendo la utilización de vías preferentes, invirtiendo en redes de recarga de baterías y promoviendo la compra de flotas públicas o para servicios públicos. Los mismos razonamientos son válidos para motos y bicicletas eléctricas y a la creciente multimodalidad del transporte urbano, que nos encamina a un futuro donde, en lugar de vehículos, contaremos con múltiples soluciones de movilidad, adaptadas a cada momento y necesidad (bicicletas, patinetes, coches compartidos, transporte público, etcétera).
Por otra parte, el aumento del e-comercio significa también un aumento exponencial del tráfico vinculado a la logística en el interior de las ciudades, con el consiguiente aumento de la congestión viaria. Por este motivo hay que prestar especial atención a las medidas a implantar para reducir sus efectos, así como apostar por la electrificación del transporte de mercancías en los entornos urbanos.
Con la propuesta del Gobierno, España aspira a alcanzar en 2050 un parque de turismos y vehículos comerciales ligeros sin emisiones directas de CO2. La senda de descarbonización del sector es ordenada y predecible, con un horizonte en el medio plazo razonable: 2040. La vida media de un vehículo en España se sitúa en 14 años y el 19% de los vehículos en circulación no conseguirían pasar la ITV, según datos de AECA-ITV. El sector es unánime al alertar sobre el envejecimiento del parque móvil. El planteamiento del Gobierno es ofrecer un horizonte de 32 años para culminar la transición hacia un modelo de movilidad más sostenible, con un hito dentro de 22, en 2040, cuando no se permitirá la matriculación y venta en España de vehículos ligeros con emisiones directas. Los vehículos que empleen esta tecnología podrán seguir circulando.
La propuesta está en línea con lo que plantean otros países como Reino Unido, Francia, Dinamarca, Irlanda, Alemania u Holanda. También China, Costa Rica o Taiwán. El número de países que adoptan políticas similares va en aumento.  Un número creciente de fabricantes están orientando su producción hacia modelos sostenibles, especialmente eléctricos. Volvo quiere que el 50% de su producción sea eléctrica en 2025; BMW y Renault aumentan significativamente su producción de vehículos eléctricos en los dos próximos años y ya hablan de completar la transición. Peugeot y Citröen han declarado que quieren electrificar el 80% de su flota en 2023. Hay también impulsos en Toyota, Nissan, General Motors o Volkswagen. La mayoría de estos cambios se esperan antes de 2040.
La transición hacia lo descarbonizado constituye una oportunidad para la industria española, que ha de aspirar a fabricar modelos y componentes para el coche del futuro. La transición desde los motores de combustión interna impulsados por combustibles fósiles a los impulsados por electricidad o por pilas de combustible de hidrógeno con emisiones cero de la mayoría en las modalidades de transporte durante la segunda y la tercera década del siglo XXI creará nuevas oportunidades comerciales y generará empleos nuevos en todas las industrias relacionadas con el transporte y en todos los países desarrollados. La reconfiguración del sector del transporte exigirá la fabricación comercial a gran escala de baterías y pilas de combustible, la fabricación en serie de hidrógeno como combustible, la construcción de una infraestructura de distribución energética en el conjunto del continente, el rediseño de los vehículos, y la creación de nuevos programas informáticos relacionados con el transporte, lo que permitirá crear nuevas sinergias y tendrá un efecto multiplicador importante.
La cuestión fundamental que nos debemos plantear es si debemos continuar financiando un régimen energético y un sistema de transporte en declive, o si debemos llevar a cabo la transición hacia las energías renovables para la mayoría de las modalidades de transporte. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.


[1] La descarbonización implica terminar con la actual política energética, basada en la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) y avanzar en una electrificación basada en energías renovables.