Pensándolo bien...
No es ninguna broma. La cantidad total de energía que la Humanidad genera y consume en la Tierra, considerando tanto combustibles fósiles, energía nuclear, como fuentes renovables (hidroeléctrica, solar, eólica, geotérmica, biomasa), se estima actualmente en el orden de los cientos de exajulios (EJ) por año y un exajulio (1 EJ) equivale a 1018 julios. A nivel mundial, el consumo total de energía primaria se sitúa alrededor de los 600 EJ anuales. Esto equivale aproximadamente a 170.000 teravatios-hora (TWh) por año, ya que 1 EJ ≈ 277,78 TWh.
La mayor parte de esta energía, alrededor de un 80% a 85%, dependiendo del año y la fuente estadística, todavía proviene de combustibles fósiles como petróleo, carbón y gas natural. El resto proviene de fuentes no fósiles: nuclear, hidroeléctrica y otras renovables como la solar, eólica, geotérmica y biomasa. Estas cifras pueden variar de un año a otro según el crecimiento económico, las mejoras en eficiencia, cambios en políticas energéticas, así como avances tecnológicos y la evolución en la transición energética global. Sin embargo, el orden de magnitud, cientos de exajulios por año, se mantiene como una buena aproximación a la cantidad de energía generada y consumida por la actividad humana.
El consumo mundial de petróleo se encuentra aproximadamente en el orden de los 100 millones de barriles diarios (bpd). Esto equivale a más de 36.000 millones de barriles al año. Estas cifras pueden variar ligeramente de un año a otro debido a factores como el crecimiento económico, avances tecnológicos, políticas energéticas, cambios en la demanda y eventos geopolíticos. Sin embargo, la magnitud general se mantiene en torno a estos valores.
Por contraste, la generación de electricidad a partir de la tecnología fotovoltaica en el mundo, ha alcanzado en años recientes el orden de los miles de teravatios-hora (TWh) anuales. Para dar una referencia concreta. Esta cifra está creciendo rápidamente a medida que disminuyen los costos de los paneles solares y aumenta su despliegue a nivel mundial. Así pues, la generación eléctrica mediante energía fotovoltaica representa una porción cada vez más significativa de la producción eléctrica total a escala global, pero muy lejos de los centenares de miles de teravatios-hora que se requieren globalmente. Hay mucho que hacer y surgen propuestas intentando abrirse paso en esa tarta de combustibles donde un pequeño porcentaje de aportación supone una merma siempre significativa de esa desbocada acción de consumo de los combustibles fósiles que tanta servidumbre nos genera.
Se han propuesto toda suerte de alternativas para rebajar la cuota de consumo de combustible de origen fósil. No existe un número exacto y definitivo de cuántas alternativas se han propuesto para producir petróleo o combustibles líquidos a partir de fuentes no fósiles, debido a la gran diversidad de investigaciones, iniciativas y desarrollos tecnológicos en todo el mundo. Sin embargo, sí podemos identificar las principales categorías y señalar que en cada una de ellas existen múltiples variantes y rutas tecnológicas. Se cuentan decenas de enfoques diferentes, cuando no más, distribuidos en varias líneas principales, desde biocombustibles tradicionales, llamados de primera generación a bioetanol a partir de azúcares y almidones o caña de azúcar, maíz, etc. o hasta biodiésel a partir de aceites vegetales, como soja, palma, colza y grasas animales a biocombustibles avanzados, denominados de segunda y tercera generación, como bioetanol lignocelulósico a partir de residuos agrícolas, residuos forestales o cultivos energéticos no alimentarios o biodiésel a partir de aceites residuales, algas u otros microorganismos o biocombustibles obtenidos por conversión termoquímica, como gasificación o pirolisis, de la biomasa para producir biocrudos que luego pueden refinarse.
También se han propuesto combustibles sintéticos, los denominados e-fuels obtenidos por síntesis de hidrocarburos líquidos a partir de hidrógeno verde, producido con energías renovables y dióxido de carbono capturado (CCU: Carbon Capture and Utilization), empleando procesos como Fischer-Tropsch. La alternativa es la producción de metanol, dimetil éter u otros líquidos a partir de CO2 e H2 verde. También se han propuesto rutas biotecnológicas avanzadas, como son el empleo de microorganismos genéticamente modificados para convertir residuos orgánicos en combustibles líquidos o fermentaciones avanzadas que generan hidrocarburos directamente aprovechables. Igualmente se ha propuesto la obtención de combustibles derivados de residuos urbanos e industriales, que incluyen la conversión de residuos sólidos urbanos, lodos de depuradora o plásticos usados en combustibles líquidos a través de procesos termoquímicos.
Imagen creada con ayuda de ChatGPT con DALL-E
En este apartado cabe una propuesta reciente de grandes expectativas como es un nuevo método de producción de combustibles que parte de grasas y aceites sobrantes y crea biocombustibles que se anuncian mucho más eficientes que los métodos propuestos hasta el presente. La propuesta proviene de investigadores del King's College de Londres y del Laboratorio Nacional de Biorenovables de Brasil, que descomponen los ácidos grasos del aceite usado de cocina empleando enzimas para producir alquenos, que son los componentes básicos de combustibles como la gasolina y el gasóleo. Puesto que la materia prima son subproductos o desechos, en lugar de cultivos dedicados específicamente para la producción de combustibles, se evita la competencia con la producción de alimentos y se reduce significativamente la huella de carbono asociada a la obtención de la materia prima. Estudios internacionales reconocen que los biocombustibles de segunda generación, que son aquellos obtenidos de residuos y lignocelulosa, logran reducciones de gases de efecto invernadero del orden del 60% al 95% en comparación con los combustibles fósiles tradicionales. Por ejemplo, el biodiésel obtenido de aceite de cocina usado se considera uno de los biocombustibles con mejor balance de emisiones. Esto posiciona a los combustibles a partir de residuos alimentarios como una alternativa con un impacto ambiental significativamente menor que los combustibles fósiles.
La dificultad que se viene señalando es que los combustibles de origen orgánico, como los ácidos grasos, contienen y liberan muchas moléculas de oxígeno que se queman ineficientemente lo que redunda en que la energía que proporcionan no alcanza el 90% de la que proporcionan los combustibles fósiles, como el gasóleo. Esto inducía a incorporar más materias primas, incrementando el coste que superaba al de los de origen fósil. Esto ha llevado a generar combustible con mayor proporción de alqueno modificando una enzima denominada P450 descarboxilasa que interviene en la descomposición de los ácidos grasos y extraer el oxígeno excedente. Un inconveniente encontrado es el papel del agua que la enzima requiere en el proceso, lo que limita el rendimiento en alqueno. Para ello se modificó la enzima y se dispuso en una sal líquida sobre la que se hizo incidir luz ultravioleta que activaba la reacción al mezclarse con los ácidos grasos. Así se incrementó la cantidad de alquenos del producto con lo que se mejoró la eficiencia del combustible, se requiere un consumo de energía menor para ello y se reducen las cantidades de materia prima a emplear. Todo redunda en un incremento de la sostenibilidad. Por si fuera poco, este proceso al ser orgánico está catalizado biológicamente por una enzima y no hay restos de catalizador metálico a eliminar como en otras alternativas. Finalmente, la luz ultravioleta es la que impulsa la reacción fotoquímica y se evitan sustancias tóxicas como en otras propuestas alternativas.
Se trata, pues de una vía de producción sostenible y potencialmente aplicable a la producción de otros combustibles, lo que representa una aportación significativa en ese reto de producir combustibles que no coadyuven a empeorar el cambio climático. Es una especie de proceso de ciencia inversa en el que se retorna a los componentes esenciales no degradados que pueden conducir a nuevas biosíntesis que garantizan la biosostenibilidad. Un gran logro cuyo campo de aplicación es extenso y que en las cifras que damos tiene cabida, interés y oportunidad.
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