¿Cómo se forman los combustibles fósiles, por qué liberan dióxido de carbono y qué cantidad de energía mundial proporcionan? ¿Y cuáles son las fuentes de energía renovable que podrían reemplazar a los combustibles fósiles?

Los combustibles fósiles se formaron durante millones de años a partir de restos de plantas y animales atrapados en sedimentos y luego transformados por el calor y la presión.

La mayor parte del carbón se formó en el Período Carbonífero (hace 360-300 millones de años), una era de anfibios y vastos bosques pantanosos. La fosilización de los árboles movió enormes cantidades de carbono del aire al subsuelo, lo que provocó una disminución de los niveles de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera, lo suficiente como para acercar a la Tierra a un estado completamente congelado.

Este cambio en el clima, combinado con la evolución de hongos que podían digerir la madera muerta y liberar su carbono al aire, puso fin al período de formación del carbón.

El petróleo y el gas natural (metano, CH₄) se formaron de manera similar, no de los árboles sino del plancton oceánico, y durante un período más largo. El campo petrolífero de Maui en Nueva Zelanda es relativamente joven y data del Eoceno, hace unos 50 millones de años.

Sol ardiente enterrado

Cuando se queman combustibles fósiles, su carbono reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono. La energía proporcionada originalmente por el Sol, almacenada en enlaces químicos durante millones de años, se libera y el carbono vuelve al aire. Un ejemplo simple es la quema de gas natural:una molécula de metano y dos de oxígeno se combinan para producir dióxido de carbono y agua:

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Quemar un kilogramo de gas natural libera 15 kWh de energía en forma de radiación infrarroja (calor radiante). Esta es una cantidad considerable.

Para detener el empeoramiento continuo del cambio climático, debemos dejar de quemar combustibles fósiles para obtener energía. Esa es una tarea difícil, porque los combustibles fósiles proporcionan el 84 por ciento de toda la energía utilizada por la civilización humana. (Nueva Zelanda depende menos de los combustibles fósiles, con un 65 por ciento).

Hay muchas fuentes posibles de energía renovable o baja en carbono:nuclear, hidroeléctrica, eólica, solar, geotérmica, biomasa (plantas que queman para obtener energía) y biocombustibles (fabricación de combustibles líquidos o gaseosos a partir de plantas). Un puñado de centrales eléctricas mareomotrices están en funcionamiento, y se están realizando experimentos con la generación de corrientes marinas y de olas.

Pero, entre estos, los únicos dos con la capacidad de escalar hasta la asombrosa cantidad de energía que usamos son la eólica y la solar. A pesar del impresionante crecimiento (que se duplicó en menos de cinco años), la energía eólica proporciona solo el 2,2 % de toda la energía y la solar el 1,1 %.

La transición de las energías renovables

Una gracia salvadora, que sugiere que una transformación completa a la energía renovable puede ser posible, es que se desperdicia mucha de la energía de los combustibles fósiles.

Primero, la extracción, refinación y transporte de combustibles fósiles representa el 12 por ciento de todo el uso de energía. En segundo lugar, los combustibles fósiles a menudo se queman de manera muy ineficiente, por ejemplo, en los motores de combustión interna de los automóviles. Un mundo basado en energías renovables necesitaría la mitad de energía en primer lugar.

El recurso solar y eólico potencial es enorme, y los costos se han reducido rápidamente. Algunos han argumentado que podríamos hacer la transición a energía totalmente renovable, incluidas las líneas de transmisión y el almacenamiento de energía, así como combustibles líquidos totalmente sintéticos, para 2050.

Un escenario ve a Nueva Zelanda construyendo 20 GW de energía solar y 9 GW de energía eólica. Eso no es irrazonable:Australia ha construido tanto en cinco años. Deberiamos apurarnos. Las plantas de energía renovable tardan en construirse y las industrias tardan en crecer.

Otros factores a considerar

Cambiar a energías renovables resuelve los problemas del combustible y el cambio climático, pero no los del aumento del uso de recursos. Construir un sistema de energía completamente nuevo requiere mucho material, parte del cual es raro y difícil de extraer. A diferencia del combustible quemado, el metal se puede reciclar, pero eso no ayudará al construir un nuevo sistema por primera vez.

La investigación concluyó que, aunque algunos metales son escasos (en particular, el cobalto, el cadmio, el níquel, el oro y la plata), "es poco probable que un sistema de energía totalmente renovable agote las reservas y los recursos de metales hasta 2050". También hay oportunidades para sustituir materiales más comunes, con cierta pérdida de eficiencia.

Pero muchos metales están altamente localizados. La mitad de las reservas mundiales de cobalto se encuentran en la República Democrática del Congo, la mitad del litio se encuentra en Chile y el 70 % de las tierras raras, utilizadas en turbinas eólicas y motores eléctricos, se encuentran en China.

El consumo derrochador es otro tema. Las nuevas tecnologías (robots, drones, internet) y el crecimiento económico conducen a un mayor uso de energía y recursos. Los ricos usan una cantidad desproporcionada de energía y modelan el consumo excesivo y el desperdicio al que aspiran otros, incluidos los ricos emergentes en los países en desarrollo.

La investigación que analizó las emisiones a nivel de los hogares en los países europeos encontró que el 1 por ciento superior de la población con las huellas de carbono más altas producía 55 toneladas de emisiones equivalentes de CO₂ cada una, en comparación con una media europea de 10 toneladas.

Los científicos han advertido sobre el consumo de los ricos y existe un intenso debate sobre cómo reducirlo mientras se preserva una sociedad estable.

Una forma de dar la vuelta a estas preguntas es comenzar desde abajo y preguntar:¿cuál es la energía mínima requerida para las necesidades humanas básicas?

Un estudio consideró que una "vida decente" incluye una vivienda cómoda, suficiente comida y agua, 10 000 km de viaje al año, educación, atención médica y telecomunicaciones para todos en la Tierra, algo que claramente no hemos logrado lograr hasta ahora. Descubrió que esto necesitaría alrededor de 4000 kWh de energía por persona por año, menos de una décima parte de lo que usan actualmente los neozelandeses, y una cantidad fácilmente suministrada por energía renovable.

Todo ese carbono bajo tierra era energía madura para ser cosechada. Lo elegimos. Pero ahora es el momento de parar.