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Una serie de Grano de Sal dirigida por Omar López Cruz (Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica) y Lamán Carranza Ramírez (Unidad de Planeación y Prospectiva, Gobierno del Estado de Hidalgo)

►Conciencia del tiempo. Por qué pensar como geólogos puede ayudarnos a salvar el planeta

►Vaquita marina. Ciencia, política y crimen organizado en el golfo de California

Energía para futuros presidentes

Primera edición, 2019 | Primera edición en inglés, 2012
Título original: Energy for Future Presidents:
The Science Behind the Headlines
Copyright © 2012 by Richard A. Muller | All rights reserved

Traducción: Juan José Utrilla
Revisión técnica de la traducción: Omar López Cruz
Diseño de portada: León Muñoz Santini y Andrea García Flores

D. R. © 2019, Libros Grano de Sal, sa de cv
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Índice

15. Energías alternativas alternativas: hidrógeno, energía geotérmica, mareomotriz y de las olas

Presentación

Las grandes ideas pueden alcanzarnos mientras atravesamos la profunda oscuridad de la noche de los tiempos. La idea de una sociedad demo-crática es ya antigua, pero su valor y efectividad no han cambiado, si bien hoy los retos son mayores: ahora los desafíos trascienden fronteras y nos llevan a considerar que nuestro entorno es el planeta entero, ya no aquel pequeño ámbito de la polis.

Por otra parte, el libro sigue siendo el mejor vehículo para continuar el diálogo con los principales pensadores y líderes de la humanidad. Como dijo Sergio Pitol al referirse a su Biblioteca del Universitario, “El libro afirma la libertad, muestra opciones y caminos distintos, establece la individualidad, al mismo tiempo fortalece a la sociedad, y exalta la imaginación”; por todo ello, nuestra fe en el libro se renueva cada vez que rompemos la venda de la ignorancia.

En Hidalgo hemos abanderado el combate a la pobreza mediante el impulso a la ciencia y la tecnología, bajo un esfuerzo integral y decidido por procurar la seguridad de los ciudadanos, la generación de empleos y una mayor atracción de inversiones. Tenemos un compromiso con el combate a la desigualdad atacando sus fuentes desde la raíz. Como reconocemos que una de sus principales causas es la ignorancia, hemos procurado el acceso a una educación moderna y de máxima cobertura geográfica, en todos los niveles, que abarque a todas las niñas y todos los niños del Estado. Creemos firmemente que las personas educadas pueden acceder a mejores oportunidades de movilidad social. En consecuencia, nos hemos hecho el firme propósito de ser la cuna de los científicos y los tecnólogos que abrirán nuevas formas de producción, siempre con un fuerte compromiso con el cuidado del medio ambiente. Queremos formar ciudadanos libres, que hagan suyos los valores de la democracia.

Dentro de la planeación para el desarrollo, Hidalgo está comprometido con la generación de proyectos que serán hitos transformadores de la economía y las capacidades de nuestro estado. Ejemplos de la visón que estamos impulsando son el Sincrotrón Mexicano, el Laboratorio de Gobierno Digital y Políticas Públicas, el Laboratorio Nacional de Acceso Estratégico, el Puerto de Lanzamiento de Nanosatélites, el Laboratorio Nacional LAB Chico, la Litoteca Nacional de la Industria de Hidrocarburos, el Consorcio de Innovación Textil y Manufactura, y el Radio Observatorio Nacional.

Para sostener un ambiente democrático, los ciudadanos deben estar bien informados. Por ello hemos prestado particular atención a brindar a la ciudadanía elementos que ayuden a formar opiniones basadas en el conocimiento. Las decisiones que tomemos en los próximos años serán nuestra respuesta como sociedad local a los grandes problemas que aquejan a la humanidad. El camino no es simple: corremos el peligro de perder el rumbo hacia el futuro de bienestar y equidad que buscamos en Hidalgo. Debemos estar preparados. Por ello, me enorgullece presentar la Biblioteca Científica del Ciudadano (BCC) como un esfuerzo para cubrir diversos temas de actualidad que son de importancia para los ciudadanos en un mundo globalizado. La BCC presenta el pensamiento y la opinión de grandes científicos y divulgadores sobre temas que van desde la gene-ración de energía hasta el uso cotidiano de la lógica matemática, desde la geología hasta la conservación de la naturaleza, desde las dificultades para predecir los sismos hasta las maravillas estructurales que la ingeniería hace posible. Con esta serie ofrecemos el acceso a ideas poderosas y a modos rigurosos de pensar. Además hemos buscado a las mejores autoras para que su ejemplo sirva también de invitación para acabar con la desigualdad de género que aflige al quehacer científico y tecnológico.

Como asesor científico de la BCC está el doctor Omar López Cruz, astrónomo que a su destacada trayectoria en la investigación de agujeros negros suma una decidida vocación por divulgar el conocimiento. Le he solicitado a Lamán Carranza Ramírez, titular de la Unidad de Planeación y Prospectiva, que codirija la BCC. Es poco común en nuestro país encontrar la colaboración entre políticos y científicos; por ello, celebro con gran beneplácito que la dirección de la BCC esté en sus manos.

No es frecuente encontrar juntos, en una sola frase, vocablos como libros, ciencia y ciudadanía. La BCC expresa la convicción de que estos tres campos de acción pueden potenciarse unos a otros. Quien se asome a los títulos de esta serie hará suyo lo mejor de la palabra escrita, del pensamiento crítico y de la vida responsable en comunidad. Si queremos alcanzar grandes resultados, debemos pensar en grande. Estoy seguro de que las siguientes páginas nos ayudarán a hacerlo y, por qué no, también a soñar en grande.

Agradecimientos

Estoy agradecido con varias personas por sus útiles sugerencias, hechas a una versión previa de este manuscrito, entre ellas Marlan Downey, Jonathan Katz, Jonathan Levine y Dick Garwin. Mi incursión en la ciencia de la energía fue inspirada, en parte, por incursiones similares de varios amigos, particularmente Steve Koonin, Art Rosenfel, Steve Chu y Nate Lewis. Fue una gran alegría trabajar con mi hija Elizabeth Muller, la CEO de nuestra compañía consultora, Muller and Associates, en asuntos relacionados con la tecnología y con las estrategias en torno a la energía. Doy las gracias a Stephanie Hiebert, mi correctora, por su paciencia y su cuidado. Estoy particularmente agradecido con Jack Repcheck por haberme inspirado y por su inapreciable guía tanto en la redacción como en el estilo.

Prólogo a la edición en español

El futuro crecimiento económico de México, y su bienestar general, depende de cómo maneje sus necesidades de energía, como ocurre con todos los demás países del mundo. Pero contar con la correcta política energética es muy complicado, pues el tema suele ser tecnológicamente complejo y políticamente delicado.

El mayor problema, como suele ocurrir con las tecnologías que se renuevan aprisa, es la desinformación. “Lo malo de casi todos no es tanto su ignorancia —afirmó el humorista decimonónico Josh Billings—, sino que saben muchas cosas que no son como ellos creen que son.” Buena parte de este libro busca aclarar errores conceptuales y de comprensión. Y a diferencia de la política, los hechos relacionados con la energía no son opinables. Esta obra está repleta de cifras y hechos incontrovertibles que pueden ayudar a cambiar lo que piensan las personas, si es que son conscientes de unas y de otros.

Los capítulos iniciales presentan tres asuntos cruciales con grandes consecuencias para el futuro de México: el accidente nuclear de Fukushima, el gran derrame de petróleo en el Golfo y el calentamiento global. Tanto el derrame como la emisión de radioactividad en Japón terminaron siendo mucho menos dañinos de lo que la gente pensó. Hay evidencia que muestra que la recuperación ecológica ha sido notablemente rápida, que un efecto mayor en la abundancia local de peces —mucho mayor que el derrame mismo— fue la veda a la pesca impuesta por el gobierno estadounidense, la cual condujo a una gran proliferación de la vida en el Golfo. En Fukushima, no se espera que haya más decesos y se espera que los cánceres a largo plazo no pasen de cien; eso es mucha gente, pero es una cifra mucho menor que las 20 mil muertes (de acuerdo con las estimaciones del propio Japón, actualizadas en 2019) que se produjeron con el evento que dio origen al accidente de la planta nuclear: el devastador tsunami.

Y tenemos el calentamiento global. Éste de verdad es un asunto serio, uno para el que (espero) México buscará soluciones, pero no de la manera que mucha gente supone. Si se echa mano de soluciones costosas para frenar la emisión de gases de efecto invernadero, éstas serán contraproducentes, como sostengo en el libro. Para ser sostenible, una solución debe también ser rentable, pues de otra manera los principales responsables de las futuras emisiones de esos gases (el mundo en vías de desarrollo, México incluido) no serán capaces de aplicarlas. Por suerte hay una solución financieramente rentable. Consiste en una tríada: la energía nuclear, el gas de lutitas y la conservación de energía.

México es un importante productor de petróleo, esa valiosa fuente de energía que se transporta con facilidad y que, por lo tanto, puede exportarse. Puede ser una fuente importante de riqueza, pero no debería quemarse para producir energía de forma estática, como la electricidad. México ha sido bendecido con generosas fuentes de gas natural de lutitas y esto aún no se ha desarrollado del todo. El gas natural es parte de la tríada que se requiere. Sí, el gas natural es un “combustible fósil”, y en la mente de muchas personas eso significa algo malo. ¡Pero no!: es el más benigno de los combustibles fósiles, pues produce menos emisiones de gases de efecto invernadero por unidad de energía que el carbón o el petróleo. Y como un importante beneficio adicional, no produce prácticamente nada de ese mortal contaminante del aire conocido como PM2.5: las partículas suspendidas, semejantes al polvo, de hasta 2.5 micrones de diámetro, que matan a millones de personas cada año en China.

Por supuesto, el hecho de que México sea un importante productor de petróleo no significa necesariamente que deba ser un gran consumidor de petróleo. El petróleo es excelente para usos móviles, como el automóvil, pero en general resulta demasiado costoso para usos estáticos, como la generación de electricidad. Para esto, las mejores opciones son el viento, la energía nuclear y el gas natural.

¿Qué debe hacer México respecto del calentamiento global? Respuesta: usar las formas de energía más baratas. Es decir, la conservación de energía, la energía nuclear y el gas natural. Es una feliz conclusión. Es además una auténtica oportunidad de que México haga un aporte y le dé al resto del mundo el ejemplo de cómo hacer lo correcto.

Estados Unidos está haciendo exactamente lo incorrecto con respecto a la energía nuclear. De este lado de la frontera hemos estado diciendo, en efecto, que la energía nuclear no es lo suficientemente segura para nosotros. Muchas personas en Estados Unidos temen a la energía nuclear y muchos estados de hecho la han prohíbido. Parte de lo que esperaba hacer con mi libro era corregir la información errónea que ha llevado a mucha gente a adoptar esta postura antinuclear. La energía nuclear es esencial para detener el calentamiento global: es segura y se ha exagerado el problema de la eliminación de sus residuos. De hecho, nuevas tecnologías desarrolladas por mi propia empresa en Estados Unidos, Deep Isolation Inc., ofrecen una forma rápida, segura y económica de eliminar de forma permanente los residuos nucleares. Esa compañía la creamos después de que escribí el libro, por lo que no se menciona en las páginas que siguen.

Otras tecnologías renovables son buenas, y pueden ser o llegar a ser lo suficientemente baratas como para que el mundo pueda permitirse usarlas. El viento parece particularmente atractivo. Es triste que algunos grupos ambientalistas en Estados Unidos se opongan a los parques eólicos porque dan un aspecto industrial a lo que de otro modo sería un entorno natural. La energía geotérmica, como la de la planta de Cerro Prieto, en Mexicali, tiene un valor real, pero, como explico en el libro, las ubicaciones que son económicamente atractivas son muy escasas como para que la energía geotérmica tenga un papel importante en la eliminación de los gases de efecto invernadero. La energía solar puede llegar a ser muy barata algún día, pero plantea un problema muy grave: la intermitencia. El sol está sobre el horizonte solo la mitad del tiempo. Temprano en la mañana y poco antes de la noche no ilumina de forma directa, y eso reduce otro tanto su eficiencia. Finalmente, la lluvia y las nubes también la reducen a la mitad, con el resultado final de que una planta solar con una capacidad de 10 megavatios en realidad solo produce el 12.5% del tiempo (1/2×1/2×1/2×1/2), lo que hace que la energía solar sea mucho más costosa que lo que querrán hacerte creer quienes la promueven.

La energía eólica parece estar ganando la carrera entre las renovables por lo que toca a costos, y se ha expandido rápidamente en México. También es intermitente, pero menos que la solar. Debido a que el viento a veces se detiene, un generador eólico típico de 10 megavatios entrega, en promedio, alrededor de sólo 3.5 megavatios. Ya vimos que la solar es peor: un generador solar típico de 12.5 megavatios suele entregar sólo 1.5 megavatios. La energía nuclear se puede producir casi todo el tiempo. Una planta nuclear de mil megavatios entrega, en promedio, más de 900.

La parte más importante respecto de la producción de gases de efecto invernadero es la conservación de energía. Eso es algo que México ya está aprovechando con entusiasmo, pues la forma más barata de energía es la energía no utilizada. Pero la conservación de energía se puede hacer, y se debe hacer, sin que resulte incómoda: la incomodidad hace que disminuya el apoyo de la gente. Calienta tu casa en invierno tanto como quieras, pero instala un buen aislamiento térmico en las paredes para ahorrar dinero. Invierte (o subsidia) la iluminación con diodos emisores de luz (las llamadas luces LED): se requiere una inversión, pero ahorran dinero.

Algunas personas opinan que el principal problema con la energía nuclear es la eliminación de los residuos. Muestro en este libro que esto no es un problema tan grande como suele pensarse. Quizá lo más importante es que, después de que escribí el libro, descubrí una forma económica y extremadamente segura de disponer de esos residuos: ponerlos a entre uno y dos kilómetros de profundidad en pozos horizontales. Tres de estos pozos pueden contener los residuos que genera una planta de energía nuclear de mil megavatios a lo largo de toda su vida útil. Incluso los países con pocos reactores nucleares pueden permitirse este método de eliminación modular; ya no se necesitan grandes depósitos cavados en la tierra. Deep Isolation propone este método para su uso en Estados Unidos, Asia, Europa y México, entre otros países del hemisferio occidental.

¿Qué pasa con el alto costo de la energía nuclear? Eso puede reducirse fácilmente mediante una cuidadosa regulación gubernamental. Hoy, los reactores nucleares en Corea y Finlandia cuestan menos de la mitad que en Estados Unidos, pero tienen niveles de seguridad igualmente altos. El secreto coreano: regulación basada en el rendimiento, no en un principio general. Los coreanos permiten variaciones respecto de los requisitos nominales si la planta puede demostrar que la seguridad por la variación es igual o mejor que la del plan previsto.

¿Dónde podría México obtener uranio? Hasta hace poco, tenía que importarlo. Pero México está rodeado por una fuente abundante y renovable de este combustible: el mar. Los recientes desarrollos tecnológicos permiten la extracción de uranio del agua marina a costos competitivos. Y si se necesitara extraer mucho, no se corre el riesgo de que disminuya su disponibilidad: a medida que este elemento se extrae del mar, nuevo uranio se disuelve de las rocas circundantes y lo reemplaza. Esto hace que sea un recurso verdaderamente renovable.

Los problemas no son técnicos; son de percepción pública. Y, a su vez, esa percepción pública equivocada se basa en una comprensión errónea de la tecnología. Por eso los líderes de México, así como el público con mejor formación, necesita comprender la ciencia y la tecnología relacionadas con la energía. Y ése es el propósito de este libro. Necesitamos que nuestros líderes tomen las decisiones correctas y sólo pueden hacerlo si entienden la ciencia y la tecnología que están detrás de lo que dicen las noticias.

Cuando leas este libro, deberías tener dos objetivos. El primero es dominar los hechos y reconocer las cosas que creías que eran ciertas pero que no lo son. El segundo es ser un maestro e informar a los que te ro-dean sobre los asuntos relacionados con la energía. Sólo con tal iluminación púbica podemos aspirar a un gran futuro. México, mediante una política energética inteligente, puede dar un ejemplo que inspire al resto del planeta.

Prólogo

Lo malo de casi todos no es tanto su ignorancia, sino que saben muchas cosas que no son como ellos creen que son

JOSH BILLINGS, humorista del siglo XIX, pero a menudo atribuido erróneamente a MARK TWAIN¹ (lo que convirtió esto en un aforismo autorreferencial)

Un futuro presidente debe comprender la energía. Eso ya lo sabes. Y como lo implica el aforismo al inicio del capítulo, no menos importante es estar consciente de los equívocos de todos los demás. Cuando seas presidente tendrás la responsabilidad básica de corregir, con mucha amabilidad, los errores de aquellos a quienes hay que convencer. Tendrás que ser un instructor del público en general en materia de energía.

Hay mucho que comprender. Cuando se deja de lado, temporalmente, la política y se considera la energía de manera objetiva, se llega a conclusiones que a menudo van en contra de la intuición y que resultan inesperadas. A continuación, se encuentra una lista de algunos resultados que se analizarán en este libro. Aun si a ti mismo no te resultan sorprendentes, sí lo serán para la mayoría de tus votantes.

►Los desastres de Fukushima (nuclear) y del Golfo de México (derrame de petróleo) no son, ni aproximadamente, tan catastróficos como muchos creen, y no deben causar grandes cambios en la política energética.

►El calentamiento global, aunque muy real y causado en gran parte por los seres humanos, sólo podrá contenerse si encontramos métodos económicos y productivos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en China y en el mundo en desarrollo.

►Hace poco nos hemos enterado de que podemos explotar inmensas reservas de gas natural, descubiertas en lutitas bituminosas ricas en componentes orgánicos. No resulta exagerado considerar este descubrimiento como milagroso. El gas de lutitas tendrá un papel importantísimo en la política energética de Estados Unidos en las próximas décadas.

►A Estados Unidos no se le están acabando los combustibles fósiles, sino tan sólo el combustible para transporte. La clave del futuro se encuentra en el combustible sintético (gasolina sintética, o synfuel), el gas natural y las reservas de lutitas, y en mejorar el rendimiento, por litro, de los automóviles.

►Se puede mejorar en gran medida la producción de energía. Buenas inversiones en eficiencia y conservación pueden rendir dividendos mucho mejores que los del esquema Ponzi —también conocido como p”irámide”—, ése que uso Bernard Madoﬀ, y, más aún, esos dividendos pueden ser libres de impuestos.

►La energía solar está teniendo un desarrollo espectacular, pero su potencial se encuentra en las celdas solares, no en las plantas de energía térmico-solar. El principal competidor de la energía solar es el gas natural.

►El viento tiene un potencial considerable como fuente suplementaria de electricidad, pero necesita una mejor red de transmisión de la energía. Ahora que la producción de energía eólica está creciendo con rapidez, existe una creciente oposición por parte de los grupos ambientalistas. El principal competidor del viento es el gas natural.

►El almacenamiento de energía —para compensar la intermitencia de la energía eólica y la solar— es un problema difícil y costoso. Probablemente el enfoque más eficaz en cuanto a costos sean las baterías, aun cuando las reservas de gas natural puedan ser más económicas.

►La energía nuclear es segura y el almacenamiento de sus residuos no es un problema espinoso. La mala información y el escaso conocimiento han causado temores. El principal competidor de la energía nuclear es el gas natural.

►El mayor valor futuro del biocombustible está en la seguridad de su transporte, no en prevenir el calentamiento global. El etanol de maíz no debe ser considerado como biocombustible. El principal competidor del biocombustible es el gas natural.

►Los combustibles sintéticos son prácticos e importantes, y cuando se hayan desarrollado mantendrán el costo del petróleo en 60 dólares por barril, o menos. Como combustible para automóviles, el manufacturado a partir de gas natural es una de las pocas fuentes de energía que podrán superar al gas natural comprimido.

►Existe una nueva fuente de energía que va ganando terreno y es potencialmente disruptiva (en el buen sentido de la palabra): el petróleo de lutitas. Estados Unidos posee enormes reservas y ya se han creado métodos prácticos para su extracción. El petróleo de lutitas parece ser más barato de producir que el combustible sintético y probablemente ofrecerá una fuerte competencia a esa industria.

►La economía del hidrógeno no nos está llevando a ninguna parte. Algunas de las más ilusorias fuentes de energía alternativa, entre ellas la geotérmica, la energía mareomotriz y la de las olas, tampoco parecen tener futuro en gran escala.

►Los automóviles híbridos tienen un gran futuro, pero no así los híbridos enchufables y los automóviles enteramente eléctricos; es mucho más costoso operarlos que los automóviles de gasolina, una vez que se ha incluido el costo de reemplazo de la batería. Existe una excepción: los automóviles impulsados por baterías de plomo, de muy corta autonomía (del orden de 64 a 96 kilómetros), podrán tener un difundido uso en China, la India y el resto del mundo en vías de desarrollo.

►Virtualmente ninguna de las soluciones propuestas contra el aumento del dióxido de carbono tiene una verdadera oportunidad de funcionar. “Poner el ejemplo” no funcionará si el mundo en desarrollo no puede aplicarlo. Tal vez la única solución viable consista en impulsar la conversión del carbón al gas de lutitas en los países en vías de desarrollo, compartiendo de manera amplia la técnica estadounidense.

Todas éstas son cosas que debe conocer un futuro presidente. Y son cosas que tendrá que enseñarle al público para que así la política energética no sea impulsada por las ideas públicas de realidades que no son como se cree.

Introducción

La energía es el producto más importante del mundo actual. La riqueza de una nación y el uso de la energía están íntimamente correlacionados. Hay países que se han declarado la guerra por causa de la energía. Tanto nos afecta que una alteración en un país que aporta solamente el dos por ciento del petróleo mundial (Libia) causó un salto de 10 por ciento en los precios del petróleo.

Los desastres energéticos se suceden uno a otro. Un enorme derrame de petróleo en el Golfo de México amenazó con llegar a ser el mayor desastre ecológico de la historia de Estados Unidos. Los accidentes nucleares siguen ocurriendo, pese a las optimistas predicciones de los partidarios de la energía nuclear: la isla de Three Mile, Chernóbil y luego, cuando todo parecía haber vuelto a la normalidad, Fukushima. Surge ahora una nueva amenaza energética: el fracking, un método de perforación en busca de gas natural que puede contaminar fuentes naturales de agua. Y un uso excesivo de la energía puede conducirnos a la mayor catástrofe de la historia humana: el desenfrenado calentamiento global, acompañado por tormentas, inundaciones e —irónicamente— sequías.

Gran parte de nuestros actuales problemas económicos provienen de la energía. La mitad del déficit anual en la balanza comercial de Estados Unidos —unos 50 mil millones de dólares— procede de las importaciones de petróleo. Y esto podría empeorar. China compite con Estados Unidos por el petróleo y sus importaciones están creciendo a un ritmo de 50 por ciento anual. Depender de esa manera del petróleo ejerce una enorme presión sobre el mercado, en particular porque se predice que se igualará (y sobrepasará) el pico petrolero en esta década. Muchos países se ven amenazados por la inseguridad energética. Francia y Alemania descubrieron su vulnerabilidad cuando en 2009 —supuestamente para dar una lección a Ucrania— Rusia bloqueó los oleoductos durante un día.

A pesar de estos problemas, pensamos en la energía como si fuera algo dado. Cuando se altera la energía eléctrica en nuestro hogar, ¡alguien debe ser el responsable! Si los precios suben, ¡alguien debe estar haciendo trampa! En Estados Unidos, el acceso a la energía barata es una necesidad y no un lujo. Muchas personas la consideran un derecho humano fundamental.

Oímos decir que nos estamos quedando sin energía, mientras que por otro lado se afirma que la hay por todas partes, lista para tomarla, que será una gran inversión —si tan sólo fuéramos listos y no nos dejáramos engañar por las grandes empresas energéticas—. Existe energía en la luz del sol, en las olas de los océanos, en el viento, en el calor que rezuma lentamente de las profundidades de la Tierra. Nos dicen que depender así de los combustibles fósiles no es, en realidad, sino una adicción, manipulada por traficantes conocidos como compañías petroleras.

Sí necesitamos energía, pero derrochamos la que ya poseemos. Los grandes salones de clase de la Universidad de California en Berkeley (donde yo doy clases) emplean luz artificial incluso al medio día. Calentamos en exceso los edificios en invierno y los refrescamos excesivamente en verano, y nos parece un lujo necesario. La conservación de la energía tiene mala reputación, asociada con automóviles de bajo rendimiento, llamativas luces fluorescentes y el hecho de tener que llevar suéteres en nuestras propias salas.

La energía se encuentra en el núcleo de la seguridad nacional, tanto militar como económica, y es fundamental en las decisiones tomadas no sólo por los presidentes sino también por los ciudadanos. Sin embargo, la energía es algo abstracto y misterioso. En los libros de física se la define como “capacidad para realizar un trabajo”, pero esto no nos ayuda si no comprendemos la definición técnica de capacidad y de trabajo, que resultan ser igualmente abstractas. Nos dicen que conservemos la energía, pero los físicos afirman que la conservación de la energía no es una opción sino una ley de la naturaleza. La energía puede ser muy confusa. ¿Qué necesita saber un futuro presidente acerca de ella?

Cuando seas presidente, ¿podrás simplemente dejar que tu secretario de energía o tu asesor científico se encargue de las cuestiones de la energía? ¡Ojalá fuera así de sencillo! Imagina los dos siguientes escenarios, muy factibles:

►Tu asesor científico elogia las virtudes de la energía solar, al mismo tiempo que el asesor económico se inquieta por las pérdidas de la industria automovilística, mientras tu secretario de Estado se desespera hablando de una revolución que está ocurriendo en un país rico en petróleo, como Arabia Saudita o Irán. Un auténtico conocimiento de la energía es clave para abordar todos estos problemas.

►Tu secretario de Energía piensa que el desastre en Fukushima fue tan horrible que se debe poner fin a la energía nuclear, pero tu asesor científico dice que no hay ningún peligro de tsunami para un país como Estados Unidos, que nadie murió por la radioactividad liberada en esa ocasión y que el accidente demuestra lo sano de la energía nuclear estadounidense. Habrá que equilibrar estos consejos y tomar una decisión, pero reconciliar estos desacuerdos parece imposible.

¿Cómo llegar a la conclusión adecuada cuando los consejeros no se ponen de acuerdo? La respuesta es, desde luego, que hay que comprender no sólo sus conclusiones sino también los hechos y la lógica que los llevaron a ellas. Vivimos en un mundo de alta tecnología y no es posible gobernar sólo con la información económica, política, diplomática y militar que conocían los presidentes de antaño. Hay que conocer y comprender la energía. Además, algo aún más difícil: tienes que liderar al pueblo y al Congreso. Y no puedes actuar haciendo encuestas porque el público acaso no aprecie el sutil equilibrio que hay entre todos los asuntos. La responsabilidad es tuya.

Este libro no propone dar consejos, sino educar. Ocasionalmente daré mi opinión, pero hay que tener cuidado: es la opinión de un hombre de ciencia y, cuando seas presidente, no me sorprenderá ni me desalentará que optes por otro camino. Pero al menos será un camino bien informado.

He querido que este libro sea claro, más que de gran extensión. He subrayado las cosas esenciales: las cosas que un presidente debe conocer: la ciencia fundamental y la información que te conducirán a un conocimiento más completo.

El libro empieza con una nueva mirada a algunos desastres de energía recientes. Estos hechos han sido titulares en los periódicos y esos titulares con frecuencia definen la actitud del público hacia la energía. Sin embargo, esos encabezados a menudo pueden ser imprecisos o engañosos. En los meses y años siguientes a un desastre, solemos ver que nuestras primeras impresiones fueron erróneas. Tales son, sin duda, los casos del desastre nuclear de Fukushima, del derrame de petróleo en el Golfo de México e incluso gran parte de la opinión pública sobre los efectos de los combustibles fósiles sobre el cambio climático global.

La segunda parte del libro muestra el “panorama” de la energía, que está cambiando con notable rapidez. Todos nuestros medios de transporte —automóviles, autobuses, aeroplanos— dependen de la energía líquida (petróleo, diésel, gasolina) y sin embargo, en el abasto interno de Estados Unidos, se está quedando peligrosamente corta. Por suerte, se dispone ahora de gas natural… pero, ¿podemos usarlo para hacer correr nuestros autos? Y, ¿cuán grave es el daño al medio ambiente del fracking, el nuevo método para extraerlo? ¿Cuán efectiva será la misma técnica si la aplicamos a nuestras enormes reservas de petróleo de lutitas? ¿Es tan peligrosa la conservación de la energía, como muchos parecen creer, conduciendo a una baja general del nivel de vida percibido, o es algo que puede lograrse sin dificultad? ¿Puede ser una gran inversión que sería tonto desdeñar?

La tercera parte del libro revisará las “nuevas” tecnologías clave, algunas de las cuales en realidad ya son viejas pero están tomando un segundo aire. ¿Cómo puede tener sentido la energía solar, si desaparece de noche? ¿Ha muerto la energía nuclear o resurgirá, cual ave fénix, de las cenizas de Fukushima? ¿Qué ocurrió con la economía del hidrógeno? ¿Conducirán automóviles eléctricos todos nuestros hijos? Todas éstas son preguntas deformadas por los titulares en los medios de información y por exageraciones de los empresarios.

Cerca del final llegaremos a un asunto que, sorprendentemente, se puede aplazar hasta ese momento: ¿qué es la energía? Los físicos conocen una muy buena definición, pero que no necesariamente ayudará a un presidente dedicado sobre todo a la política energética. Así, emplearemos el método de inmersión, aprendiendo todo lo que pueda saberse acerca de la energía antes de tratar de definirla. En realidad, la lectura de esta parte del libro es opcional. No es necesario poder definir la energía, mientras la reconozcas cuando la veas en acción.

Finalmente, en la última parte, supondré que has decidido pedirme consejo, y te lo daré. Ese capítulo es el menos importante porque mis opiniones se fundamentan en la escueta comprensión del hombre de ciencia. Tú serás quien tenga que equilibrar las posibilidades tecnológicas con las limitaciones de la economía, de la seguridad nacional y de la diplomacia internacional.

Un buen presidente tiene que ser un líder y eso significa no sólo tomar las decisiones adecuadas. El presidente debe ser el instructor de la nación. Ningún asesor científico o secretario de Energía podrá convencer al público de que las percepciones comunes no son necesariamente ciertas. Y esto sólo puede lograrlo la persona en quien confían más que en ninguna otra: la persona a la que eligieron.

I. Catástrofes energéticas

La energía es algo grande. Estados Unidos consume 20 millones de barriles de petróleo cada día… y también los accidentes son de gran escala. Peor aún: los grandes accidentes de energía parecen estar ocurriendo con creciente frecuencia: la fusión nuclear de Fukushima en Japón, el derrame de petróleo en el Golfo, la filtración de residuos de petróleo en aguas del río Tennessee, la contaminación de corrientes y ríos por combustibles producto del fracking, y el cambio climático y el calentamiento global, que quizá nos están llevando a un punto extremo no experimentado antes por nuestra civilización. Todos estos horrores son consecuencia de nuestra voracidad por grandes cantidades de energía, que ha llevado a muchos ambientalistas a la conclusión de que el único tipo de energía limpia y segura será una reducción drástica de nuestro consumo.

¿Son verdaderas catástrofes todos los accidentes de energía? Sin duda, así lo parece, al menos por las primeras impresiones que recibimos en los titulares de los periódicos. Desde luego, las voces alarmistas son las que más se oyen. El derrame de petróleo en el Golfo fue la mayor catástrofe ambiental de la historia de Estados Unidos… pero, ¿realmente lo fue? Fukushima demostró una vez más que no es posible controlar la energía nuclear… pero, ¿realmente es así? Las primeras impresiones a menudo son erróneas y, para cuando se obtiene una información más completa, los hechos ya han salido de las primeras planas. Así, meses o años después de un desastre, vale la pena echar una nueva ojeada para ver si todo realmente fue tan malo.

Revisemos tres grandes eventos: Fukushima, el derrame en el Golfo y el calentamiento global, con el objeto de superar las primeras impresiones y mirar más de cerca lo que hemos aprendido tras rigurosas investigaciones posteriores. Debemos precisar los hechos, poner en perspectiva las consecuencias, librarnos de las impresiones falsas y llegar al núcleo de lo que en realidad sucedió, o que sigue sucediendo. No podemos permitir que nuestra política energética esté determinada por malas interpretaciones, confusión e ignorancia.

1. Fukushima

LA FUSIÓN

Un enorme terremoto estremeció Japón el 11 de marzo de 2011: de magnitud 9.0, 30 veces más violento que el que destruyó San Francisco en 1906. Peor aún, el terremoto azotó el océano y engendró un monstruo —un tsunami de 10 metros, tan alto como un edificio de tres pisos— que sacudió la costa y penetró en el interior, matando a más de 15 mil personas y destruyendo cerca de 100 mil edificios.

El impacto más relevante del tsunami fue el daño a Fukushima Daiichi, una planta de energía nuclear situada en la costa para aprovechar las frías aguas del océano (figura I.1). En el reactor, dos trabajadores murieron víctimas del terremoto y otro del tsunami, el cual, se cree, en ese lugar alcanzó los 15 metros. Pero durante las siguientes horas, semanas y meses creció el temor de que las víctimas finales de la dañada planta nuclear fueran miles, decenas de miles o incluso más. La estación nuclear había sido diseñada para soportar un terremoto grande, y así lo había hecho, pero nadie pudo prever un tsunami de más de 15 metros de altura. El reactor fue gravemente dañado. ¿Explotaría el uranio ahí dentro, como una bomba atómica?

No. Nada, ni siquiera un tsunami, ni el impacto de un asteroide —ni siquiera un ataque terrorista— pudo hacer que el reactor de Fukushima explotara como una bomba nuclear. Las razones de ello son fundamentales y no están basadas en la ingeniería, sino en la física del reactor mismo. Se necesita más que uranio para hacer que explote una bomba nuclear; de no ser así, muchas más naciones y varios grupos terroristas ya poseerían tales armas.

Tanto las bombas como los reactores dependen de la reacción nuclear en cadena, proceso en el cual un átomo de uranio ligero (U-235) explota —se fisiona— y libera una enorme cantidad de energía, 20 millones de veces más que la liberada por una molécula de dinamita o trinitrotolueno (TNT). La fisión también emite unos cuantos neutrones, esas pequeñísimas partículas que viven dentro del núcleo. Cuando tales neutrones golpean a otros átomos de U-235, causan otra fisión, que a su vez libera más neutrones. Si se duplica el número de neutrones en cada etapa, y después de unas 80 etapas (sólo se requieren unos pocos millonésimos de segundo para todas esas duplicaciones), medio kilo de uranio se habrá fisionado, liberando la energía de unas 10 mil toneladas —10 kilotones— de dinamita. Los núcleos así fisionados transmiten su energía en forma de calor y esto hace que los restos sean más calientes que miles de soles. La materia se evapora, se ioniza y se convierte en un enorme plasma de alta presión que estalla destruyendo todo en su camino.

FIGURA 1.1. Reactor de Fukushima, en plena fusión. El vapor procede del agua utilizada para enfriar el núcleo.

Para que la bomba funcione de esa forma, el U-235 debe ser virtual-mente puro. Pero en un reactor nuclear, el uranio tiene tan sólo cuatro por ciento de U-235, mientras el resto consiste en uranio pesado, U-238, una configuración que afecta a los neutrones pero que no se fisiona en la forma en que se genera una reacción en cadena. Por causa del contaminante U-238, esa reacción no puede suceder, a menos que se emplee algún truco. Este truco, inventado por Enrico Fermi durante la segunda Guerra Mundial, consiste en mezclar grafito o agua con el uranio. Si hay suficiente, los neutrones golpean primero estos átomos y liberan energía antes de chocar con el U-238. Los neutrones se vuelven más lentos, es decir, son “moderados” por las colisiones. Un rasgo peculiar pero importante del U-238 es que en realidad no absorbe esos neutrones lentos, sino que estos tienden simplemente a rebotar. A la larga, el neutrón chocará con el U-235 y continuará así la reacción en cadena. El reactor nuclear está diseñado de forma que, en promedio, sólo uno de los neutrones emitidos desencadene una nueva fisión, logrando así que la tasa de liberación de energía se mantenga constante.

La lentitud impuesta sobre los neutrones es lo que impide una gran explosión. Si algo sale mal y comienza la reacción en cadena, tendremos lo que se ha llamado un accidente de reactividad. La energía se acumula, pero, dado que los neutrones se están moviendo tan lentamente, también la explosión se desarrolla con lentitud. Cuando la densidad de la energía llega al nivel de la dinamita, el reactor se desintegra, impidiendo así toda nueva reacción en cadena. La energía liberada es comparable a la de la dinamita, 20 millones de veces más débil que la energía liberada por una bomba atómica.

En 1986, el reactor nuclear de Chernóbil sí explotó, como dinamita, a partir de una desenfrenada reacción nuclear en cadena: un accidente de reactividad. Mírese la fotografía en la figura I.2. La explosión bastó para destruir casi todo el edificio del reactor, pero eso fue todo. El desastre consiguiente no se debió a la explosión, sino a la enorme cantidad de residuos radiactivos que liberó. El número de casos de cáncer causados por la radiación liberada se ha calculado, razonablemente, en 24 mil; por suerte, muchos fueron cáncer de tiroides, que es tratable.

A diferencia de Chernóbil, el reactor de Fukushima no hizo explosión. Una acumulación de gas de hidrógeno provocó que el edificio superior explotara, pero el reactor mismo sobrevivió al tsunami, se apagó y permaneció seguro durante varias horas. Aun cuando la reacción en cadena había cesado, en el núcleo había suficiente material radioactivo para generar peligrosos niveles de calor, pero las bombas de enfriamiento hicieron que, al principio, la situación no se saliera de control. Los reactores más modernos no necesitan de tales bombas, pues están diseñados para que la convección natural del agua siga circulando. Pero el reactor de Fukushima no era el más moderno. Dependía de sistemas de energía auxiliares para mantener las bombas en acción. Estos sistemas funcionaron bien, pese a la devastación causada por el terremoto y el tsunami, y mantuvieron frío el reactor.

Desde luego, no se esperaba que ese enfriamiento auxiliar funcionara por siempre; fue diseñado para durar cerca de ocho horas, después de lo cual se suponía que la energía normal quedaría restaurada. Pero no se podía prever la enorme destrucción de la infraestructura arruinada por el tsunami. La energía de emergencia se agotó y el combustible se sobrecalentó, fundiéndose en gran parte. En el aspecto técnico, el accidente de Fukushima fue llamado una falla de apagón de la estación, ya que fue la falta de electricidad lo que destruyó la planta. La fusión produjo una enorme y temible liberación de radioactividad —mucho mayor que la ocurrida en el anterior accidente de un reactor nuclear en Estados Unidos, en la isla Three Mile, en 1979—. De hecho, la enorme liberación de radioactividad sólo fue inferior a la del accidente de Chernóbil.

FIGURA 1.2. Planta de Chernóbil destruida. Aunque se trató de una reacción en cadena desenfrenada, la explosión de Chernóbil en 1986 fue “pequeña”: no alcanzó para destruir mucho más que el edificio del reactor que la albergaba.

FUGA RADIOACTIVA

Cuando el combustible no enfriado en los reactores nucleares de Fukushima se sobrecalentó, fundió las cápsulas de metal que contenían el líquido y los residuos nucleares. Los gases volátiles se diseminaron y luego vino lo peor. Más peligrosas son las formas radiactivas del yodo y el cesio: I-131 y Cs-137. El yodo es malo porque sus átomos tienen una vida media muy breve: decae con rapidez, liberando radiación, lo que lo convierte en la mayor fuente de radioactividad inicial. Además, si se inhala o se consume, se concentra en la tiroides, donde puede inducir cáncer. Irónicamente, el hecho de que el yodo decaiga con rapidez es una buena noticia. La mitad desaparece en ocho días y en sólo dos meses la radioactividad de I-131 se reduce a casi la mitad de uno por ciento de su nivel inicial. En la actualidad, ha desaparecido todo el I-131 liberado en Fukushima.

Hay una medida de protección que puedes adoptar si estás cerca de una liberación de I-131: tomar píldoras de potasio yodado. Tu tiroides quedará saturada de yodo (no radioactivo) y no absorberá más. El organismo quedará temporalmente protegido del I-131. Tras unos cuantos meses la tiroides estará a salvo. Sin embargo, la dosis que aspiraron muchas personas después del accidente de Fukushima fue excesiva.

La radioactividad del cesio es inicialmente menor porque se descompone con mayor lentitud, pero eso significa que la radioactividad dura más. Se necesitan 30 años para que desaparezca la mitad del cesio. El estroncio radioactivo (Sr-90) es igualmente lento. Estos elementos nos exponen con mayor lentitud a la radiación, pero este ritmo lento significa que permanece más tiempo, lo que lo hace más pernicioso. Estos elementos pueden quedarse en las plantas y ser digeridos por animales y seres humanos, y se concentran en sus huesos.

Una consecuencia horrible del desastre de Chernóbil fue que la población no fue protegida del yodo, el cesio y el estroncio sino hasta mucho después de que el daño ya estaba hecho; los residentes siguieron tomando leche de las vacas que habían comido hierba contaminada. En contraste, en Fukushima los funcionarios ordenaron la evacuación de las áreas vecinas al accidente y de inmediato prohibieron el consumo de alimentos producidos en la región.

¿Qué tan mala fue la contaminación de Fukushima? El mapa de la figura I.3 muestra la dosis radioactiva de un hipotético residente que se quedara en el lugar desde el día del accidente hasta un año después. No incluye la radioactividad de los alimentos producidos en la región, ya que éstos habían sido prohibidos.

LA RADIOACTIVIDAD Y LA MUERTE

¿Qué daño causa la exposición a la radioactividad? He aquí una breve guía. Si te expones a una dosis de un sievert o más, enfermarás de inmediato. A esto se llama enfermedad por radiación. Ya sabes cómo es si tú o un amigo se han sometido a terapia por radiación: náusea, caída del cabello, debilidad generalizada. En el accidente de Fukushima, nadie recibió una dosis tan grande; a los trabajadores les limitaron las horas de exposición para asegurarse de que nadie recibiera una dosis mayor que 0.25 sieverts (aunque algunos superaron este nivel). Con una dosis mayor —2.5 a 3.0 sieverts—, los síntomas se vuelven tan severos que amenazan con la muerte; se dañan las enzimas esenciales y la probabilidad de morir (si no se da tratamiento) es de 50 por ciento.

Sin embargo, incluso una dosis menor de radiación puede causar cáncer. Una dosis de 0.25 sieverts no causa enfermedad por radiación, pero tiene una probabilidad de 1 por ciento de desarrollar algún cáncer —adicional al 20 por ciento de probabilidad de tenerlo por causas “naturales” (indeterminadas)—. En cantidades mayores, el riesgo es proporcional a la dosis, por lo que 0.5 sieverts da una probabilidad de dos por ciento de sufrir cáncer; 0.75 sieverts o más eleva el riesgo a tres por ciento. Los efectos cancerígenos de estas dosis, de 0.25 a 0.75 sieverts, están bien documentados por estudios que se hicieron sobre la gran cantidad de cánceres por exposición en Hiroshima y Nagasaki. No sabemos si esta proporción se mantiene en dosis muy bajas, pero supongamos que así es.

He aquí otra manera útil de considerar estos cálculos. Si 0.25 sieverts causan una probabilidad de 1 por ciento, entonces una dosis