La necesidad de energías sustentables

No hace falta que repasemos el efecto del uso que hacemos los  humanos de los combustibles fósiles. Sin embargo por un largo tiempo aun necesitaremos  seguir usando combustibles fluidos para el desarrollo de nuestra civilización. Aquí ofreceremos una visión distinta para intentar explicar mejor porqué es necesario que se avance a los Biocombustibles en general, y el caso del Biogás en particular.

                Combustibles fósiles: oro y negro

            En la jerga, siempre se ha hablado de Oro Negro, Petrodólares  y frases por el estilo que hacen alusión a la riqueza que los combustibles fósiles generan. No es para menos: son la base que sustenta todas las actividades humanas de hoy en día. Es difícil imaginar una movilidad como la de hoy en día sin la energía de la nafta o el gasoil, o la generación de electricidad y la calefacción sin gas y fueloil, o la lubricación sin aceites minerales.

            Sin embargo, son también un recurso de asimetría: quien controla el acceso a estos recursos y regula su disponibilidad de un modo está controlando a quienes de él dependen. No es de sorprender que los empresarios petroleros sepan que no necesitan trabajar por generaciones, o que los países, en especial los emergentes, continuamente busquen fuentes de combustibles fósiles.

                Origen y acumulación natural de los combustibles fósiles.

            Como bien lo indica su nombre, esta clase de combustibles se generan a partir de restos de materia orgánica que hace millones de años  formó parte de algún ser vivo. Dicho de un modo brutal pero cierto, la nafta alguna vez fue un dinosaurio, un árbol, un pez, un bicho, un helecho, pero más seguramente un alga o una bacteria. Al quedar los cuerpos enterrados y en condiciones que favorecieron ciertos procesos -la descomposición biológica primero y las fuerzas geológicas luego- hicieron que se convirtieran en largas cadenas hidrogenadas de carbono que quedaron atrapadas en piedras. De ahí deriva el nombre petróleo que en griego significa “aceite  de piedra” (PETROS: piedra, OLEOS: aceite).Dependiendo del proceso Biológico es la calidad de las cadenas carbonadas; dependiendo del proceso geológico es cómo y en qué minerales quedaron. Además, los procesos geológicos también actuarán sobre los compuestos químicos generados en la etapa biológica, dándole el acabado al proceso. La sinergia de ambos procesos es entonces la determinante de la calidad del yacimiento: qué tipo de petróleo hay y que tan accesible está.

            Pasada esa escala de millones de años, es que el ser humano se encuentra con esa maravilla energética disponible bajo su suela. En realidad bastante abajo: imagínense el polvo que se puede acumular millones de años sobre un mueble que no se limpia, más o menos esa cantidad de tierra abajo. ¿Cómo hace ese tal ser humano para encontrar los yacimientos de combustibles fósiles? Básicamente estudiando la calidad de piedras que hay en el suelo. Tal como dijimos antes, estos compuesto orgánicos derivados de la descomposición y modificados por presiones y temperaturas de órdenes geológicos se encuentran formando parte de las rocas. Entonces, buscando ciertos tipos de rocas se puede prever la existencia de reservorios de combustibles fósiles. El proceso se simplificó bastante gracias a la tecnología actual, analizando datos que se pueden obtener satelitalmente, es cada vez más sencillo ubicar posibles yacimientos de importancia económica.

            Detectada esta posibilidad, hechos numerosos estudios (sobre todo económicos) y conseguida una plata que permita avanzar en las siguientes etapas, es donde se hace el primer agujero. Este agujero es el que tiene que llegar a ese mueble dejado bajo el polvo hace millones de años. A medida que el agujero va aumentando su profundidad, se van tomando muestras para conocer las características de las rocas de cada profundidad, y ver donde hay mayor potencial y facilidad de extracción.

                Extracción de Combustibles fósiles

            ¿Cómo sacar aceite de una esponja seca? Para el caso puntual de que la esponja sean capas de debajo de nuestro suelo y ese aceite posible petróleo y derivados hay dos opciones. Una muy escasa, es que ese aceite esté sometido a tanta presión que sale sólo al hacer el agujero, cual los viejos dibujito de Looney Tunes. Otra, que se usa en la mayoría de las explotaciones petroleras, es la fracturación hidráulica, o fracking. Para entenderlo sencillamente, lo que se hace es meter una mezcla de agua con arena y unos compuestos que realizan dos acciones en simultáneo: generan grietas en la piedra y empujan por esas grietas esas grietas el líquido oleoso hacia el caño de extracción, único lugar donde la presión se libera a la superficie. O sea que para sacar el aceite de esa esponja seca y a miles de metros abajo, se le hacen grietas con un fluido, que ayuda a sacar el petróleo.

            Una vez arriba, el petróleo debe ser procesado, dado que es una mezcla muy heterogénea de cadenas de carbono hidrogenado: desde cadenas simples y cortas totalmente saturadas de hidrógenos, hasta compuestos aromáticos, cíclicos y cadenas largas con instauraciones. Primero hay que separar los compuestos en grupos con características físicas similares: gases por un lado, compuestos livianos por otro, aromáticos por aquí, pesados por allá. Para eso, se procede a una destilación: se somete el fluido extraído a una escala de diferentes temperaturas. Una vez separados los compuestos con características físicas, hay que tratar de que la mezcla de compuestos de cada fase sea más o menos igual. Los gases se separan por peso: metano, etano, propano, butano. En el caso de  los líquidos,  se realizan procesos que hacen que esas cadenas adquieran una longitud promedio y una saturación y forma más o menos homogénea. Así pasamos del crudo - una mezcla  heterogénea recién salida del pozo- a compuestos separados o mezclas más o menos homogéneas. Desde aquí se procede a la separación, modificación, transporte, envasado, etc.

            Ya descrito de manera didáctica el proceso, vamos a detenernos a analizar algunas cuestiones. Primero acerca de los riesgos que hay en este proceso, y que convenientemente la ingeniería de petróleo resuelve o considera que son riesgos aceptables en función de la provisión energética. Sabidos son los riesgos por derrame de estos fluidos oleosos: son tóxicos para casi todos los seres vivos, y en caso de llegar a cursos de agua provocan un enorme daño. Debemos remarcar en este sentido que sacando excepciones, en general se procede con las normas y prácticas tendientes a reducir estos riesgos. Considerando la cantidad y calidad de producciones, los daños ambientales causados por derrames y escapes pueden ser calificados de esporádicos y globalmente poco significativos. Esto no deja de lado que el impacto local de cada evento es muy grande y de larga duración: el derrame de unos miles de litros es a nivel global insignificante pero de un muy alto impacto biológico y temporario en el lugar donde se produce. Cabe destacar que entre los riesgos que se corren en la extracción de combustibles fósiles, está la contaminación de los acuíferos, al que se considera reducido por las tecnologías aplicadas.

            Un segundo punto a analizar es el impacto geológico de esta actividad. Podemos desglosarlo en dos. El primero es el efecto local, directo e inmediato, el segundo es un efecto a largo plazo, sostenido y global. Realizar extracciones de capas profundas de nuestra corteza implica que se está sacando un volumen de ella. Esto a su vez tiene dos implicancias: La primera es que hay un faltante de materia abajo, la segunda es el cambio de propiedades que se deriva de esta remoción selectiva de componentes. Es decir: el petróleo y gas que sacamos dejan de ocupar ese volumen debajo de nuestros pies. Esto hace que el material abajo nuestro pierda consistencia y varias propiedades físicas: no es lo mismo una capa con material orgánico embebido en ella que uno puramente inorgánico. En el caso de las extracciones de shale, el problema es aún más grande: no solo se están cambiando las propiedades del material, sino que además el mismo queda con un agrietamiento en toda su estructura, lo que hace que vea alterado sus propiedades físicas. Para ilustrar la diferencia es como cambiar una roca sólida por una piedra con muchos poros: claramente esta última es mucho más fácil de romper. Esto se ve potenciado en la extracción de recursos “no convencionales” ya que para empujar y extraer los hidrocarburos enquistados en la piedra, los empujan con un fluido que tiene y comunica propiedades especiales a la hora de transmitir vibraciones: es un fluido no newtoniano. Para entenderlo brevemente son fluidos que según las condiciones pueden comportarse como líquidos o como sólidos. Esto tiene un impacto muy grande en la transmisión de temblores hacia la superficie. De hecho, Recientemente se ha encontrado una relación directa entre las explotaciones no convencionales y el aumento y ubicación de temblores de baja graduación Richter. Así, muchos eventos locales de extracción de hidrocarburos con estos efectos, tienen un efecto sinérgico en el cambio de propiedades de la corteza frente a presiones de estratos inferiores y superiores de la corteza. Esto sin dudas será un impacto que veremos en el futuro.

            Hay otro gran impacto de las actividades de extracción de hidrocarburos tienen que ver con la el uso de los mismos y el desbalance de materia que genera la extracción. Sobre el uso de los hidrocarburos y su efecto contaminante no hay mucho que explicar ya que es un tema del cual hay continuas noticias, investigaciones y demás. Esto solo podrá mejorar a medida que se mejoren las tecnologías de motores y la eficiencia de la transformación de energía. Sin embargo hay un problema subyacente a la extracción de combustibles fósiles: la alteración de los ciclos geológicos naturales. Esto no es ni más ni menos que aumentar la cantidad de carbono en superficie, llenar de CO2 la atmósfera. Pensémoslo así: globalmente hay una cantidad de carbono circulando y convirtiéndose continuamente en masa o transfiriendo energía. La masa de hidrocarburos está naturalmente fuera de este circuito, pero al reintroducirla en forma de CO2 estamos alterando ese ciclo. Literalmente se está sobrecargando el sistema de Carbono por exceso de entrada y disminución de recicladores, lo que hace que cada vez se acumule más carbono en estados intermedios. Esto aumenta con el tiempo, ya que cada vez se extrae y se usa más combustible fósil, disminuye la superficie con cubierta vegetal y así cada vez hay más para reciclar y menos recicladores. Y la tendencia va cada vez más en este sentido. ¿Qué significa esto? Básicamente que estamos saturando el sistema que hace sustentable la vida en la tierra.

            Estos son los principales impactos de las actividades de extracción petrolífera: la disminución del volumen de estratos rocosos inferiores, el cambio de sus propiedades físicas y la influencia en el ciclo y acumulación de carbono. Todo esto para poder sostener las actividades productivas humanas: energía en movimiento y a costo accesible gracias al oro negro.

            Visto esto, hay dos preguntas para hacerse: la primera es si esto puede cambiarse, la segunda es cómo.

            Biocombustibles: una alternativa sustentable

            La solución a muchos de los problemas de la energía basada en combustibles fósiles es la Biotecnología. Desde sanear ambientes  y reducir el impacto donde puede ayudar la biorremediación, hasta una alternativa energética. Esta última  son los biocombustibles: formas de energías accesibles, renovables y actualmente disponibles.

            Los biocombustibles son sustancias que pueden usarse como combustibles obtenidos a través de la multiplicación de un ser vivo, el cual se usa entero o se extraen algunos de sus componentes para tal fin. Se basan principalmente en criar ciertas bacterias, algas, plantas o levaduras. Incluso mejor es que muchas veces pueden utilizarse para producir energía a la vez que durante el proceso de producción generan otro beneficio: algas que acumulan metales pesados del agua y generan aceites, levaduras que generan cadenas hidrogenadas livianas a la vez que limpian derrames de hidrocarburos o bacterias que generan gas a partir de residuos sólidos urbanos. Además, como todas las Biotecnologías posibilitan tanto la generación y uso industrial de ellas tanto como la posibilidad de obtenerlas con dispositivos caseros y con elementos disponibles  en todos lados, algo que ya está pasando.

            Ya es conocida la alternativa del biodiesel: aceites vegetales que son modificados para su uso como combustible. Actualmente no hay un uso de Biodiesel 100%, sino que se usa un porcentaje en el gasoil para disminuir la proporción de uso de combustibles fósiles. El proceso consiste en modificar los ácidos grasos de los aceites para lograr que estos sean más parecidos a los compuestos de los combustibles fósiles para lograr que funcionen en motores de compresión. Aquí la Biotecnología hace aporte en dos puntos: la búsqueda y mejora de especies aceiteras (desde plantas de uso tradicional como maíz, soja y girasol hasta algas) y la modificación de los aceites producidos por catálisis enzimática (Biocatálisis).

            Otro compuesto que se obtiene por Biotecnología es el Etanol, el alcohol común. Lo que se hace es buscar una fuente rica en azúcares, fermentarla con levaduras o bacterias en condiciones que sean propicias para la formación de este alcohol. En general se suelen usar los residuos de la industria azucarera para generar este producto o granos de alto contenido de almidón, en general los granos de cosecha fina (trigo, avena, cebada, centeno). El etanol es un alcohol muy fácil de hacer entrar en combustión, y que por eso también se lo mezcla con combustibles de circulación comercial. Tiene la contra de ser levemente corrosivo en caso de ser aplicado sólo y que su poder combustible es menor al de compuestos similares.

            Otra alternativa es la Biomasa: generar grandes cantidades de algún organismo (generalmente algas o algún tipo de hongos o levaduras) que puede ser secado y utilizado directamente como combustible, de modo similar al uso de la leña. Esta forma combustible es bastante interesante para una economía hogareña o incluso una semirual por la facilidad de obtención y uso que presenta esta forma: un tacho con agua y algunos nutrientes, se seca la cosecha y a usar. Algunos de estos productos logran un rendimiento energético similar al de combustibles líquidos. Es más, hay investigaciones que apuntan a hacer una separación específica de algunos componentes de esta biomasa (celulosa, lípidos de membrana celular, otras biomoléculas más especiales incluso) para generar reemplazos biotecnológicos a los combustibles tradicionales, aunque aún está en fase de búsqueda.

            Sin embargo el reemplazo Biotecnológico que mejor cuadra por ahora es el Biogás: Gas obtenido por fermentación de bacterias en un ambiente controlado. Básicamente lo que se hace es poner en un recipiente cerrado residuos orgánicos con aguas servidas, o algo que emule ambas cosas y/o su mezcla. A esto se lo deja fermentar primero al aire libre y luego en un lugar cerrado, y es en ese lugar donde se recupera una mezcla de gases conteniendo hasta un 60% de Metano.

            ¿Por qué sí y por qué no Biogás?

            El Biogás tiene la ventaja de que plantea una doble solución en lo inmediato: por un lado es una solución al tratamiento, tanto de las aguas servidas como delos residuos orgánicos; por otro lado genera una energía de amplio uso tanto en el ámbito doméstico como en el industrial. La posibilidad de  generar gas a partir de actividad microbiana surge a partir del tratamiento anaeróbico de residuos orgánicos y aguas cloacales, es decir de poner esos residuos en un tanque cerrado sin entrada de aire.

            Si bien no es tema de este escrito, cabe mencionar que la generación de biogás apartir de aguas cloacales y residuos orgánicos tiene numerosos beneficios: disminuye drásticamente el impacto de estos residuos en el medio ambiente, prácticamente elimina los patógenos de estos residuos, acelera el ciclo del carbono y el nitrógeno. Ecológicamente hablando es una herramienta muy útil. Además genera un abono orgánico de alto valor, lo que constituye una importante herramienta como producto y como insumo a la vez.

            Lo que nos interesa en este escrito como  producto de la digestión anaeróbica es el biogás. Esto es porque rompe un paradigma acerca de energías renovables y no renovables, ya que plantea la posibilidad de transforma al gas común en una energía renovable. Y no solo eso, sino que además plantea que se puede producir a partir de recursos de escaso valor y altamente disponibles. Generar energía a partir de residuos, esa es la carta de presentación del Biogás.

            Consta de muchas ventajas sobre los otros biocombustibles, además de las ya citadas. Todas ellas se resumen en que la tecnología de producción del Biogás es de bajo costo, y que la tecnología de uso está disponible y ampliamente difundida. Para explicar esto bastará con entender dos cosas. La primera es que la purificación del biogás es posible aplicando filtros de fácil y barata adquisición – incluso posibles de hacer en casa- en las cañerías, mientras que los otros biocombustibles deben ser destilados, tratados enzimática o químicamente o secados. La segunda es que no hay que modificar los mecanismos físicos de combustión para usarlo, como pasa para las mezclas de Biodiesel o Etanol, donde los  motores deben sufrir pequeñas adaptaciones o modificaciones.

            Por todo esto, es el Biogás el combustible por el cual puede moverse la matriz energética hacia combustibles que tengan un menor impacto en el medio ambiente. Llegado este punto, uno se pregunta: ¿qué pasa que no estamos incluyendo esto en nuestra matriz energética? La respuesta, como mucho en nuestra sociedad tiene que ver con beneficios económicos. Tal como me explico el especialista en derecho del petróleo Nicolás De La Plaza (@ziberial ): es mucho más barata y de más rápido acceso el gas mediante la extracción mineral del que su producción por Biotecnología. De hecho solo pensar en la infraestructura que es necesaria para poner una planta de producción, almacenamiento y distribución de Biogás implica de poner varios ceros a la derecha en el final de la cuenta. Este pensamiento es válido y bastante razonable pensando en las escalas de tiempo en las que vivimos y en un contexto en que las inversiones aún son regidas por la economía. Más en un país en que se acaba de descubrir una reserva de combustibles fósiles como Vaca Muerta.

            Conclusiones

            En vista de todo lo expuesto, es claro que la necesidad de energía para las actividades humanas es un desafío. Hasta ahora los combustibles fósiles componen el mayor aporte cuantitativo para sostener nuestra humanidad. Es cierto también que lo hacen con un impacto que en el último tiempo ha podido ser medido, cuantificado y calificado. Sin embargo, hay otros- como el impacto geológico- que no son tenidos en cuenta pero que cada vez suman más evidencia de su impacto.

            Teniendo en cuenta las consistentes ventajas ecológicas a corto y largo plazo y económicas a largo plazo de los  biocombustibles, es necesario comenzar el camino que nos lleve hacia su generación y uso masivo.  Energía de generación más reciente, pueden suplir maá que eficientemente a los combustibles fósiles, evitando así los posibles daños geológicos y el desbalance de Carbono que se genera al volver a la superficie tanta masa de carbono en tan poco tiempo. Dada la bondad energética de naturaleza reciente, este es un escenario ideal para sentar las bases que nos guíen hacia una energía sustentable en el futuro.