Vaclav Smil: idees d'un geni que poden salvar el planeta

Vaclav Smil, idees que poden canviar el món

El camí el va traçar l'ambientalista Vaclav Smil, investigador de la Universitat de Manitoba, al Canadà, autor del llibre «Invenció i innovació: una breu història de bombo i fracàs», en què, desconfiant dels qui prometen invents extraordinaris i inabastables, va dir la seva «llista de desitjos» per salvar el món, mantenint els peus ancorats a la realitat. Ha escrit més de 40 llibres i prop de 500 articles sobre energia, medi ambient i tecnologia. El 2010 va ser nomenat un dels 100 millors pensadors globals per la revista Foreign Policy i el 2014 es va convertir en membre de l'Ordre del Canadà. Per Einaudi va publicar Els números no menteixen. Contes curts per entendre el món (2021 i 2023) i Com funciona realment el món. Energia, alimentació, medi ambient, matèries primeres: respostes des de la ciència (2023).

“Les principals novetats, segons la meva opinió –explica– fan referència a una sèrie de qüestions que hem d'abordar amb urgència. S'enfoquen a àrees que tindran el major impacte en el benestar humà i el medi ambient i on ja hi ha una gran quantitat de coneixements sobre els quals construir».

Què és el que realment necessites en aquest moment?

Allibera't dels combustibles fòssils per al transport i per això es necessiten superbateries, més eficients per emmagatzemar suficient electricitat per als mitjans de transport: les bateries de ions de liti, utilitzades avui en dia per alimentar cotxes elèctrics, telèfons mòbils, ordinadors portàtils i altres dispositius electrònics portàtils, són actualment la millor opció. El millor tipus del mercat té una densitat denergia de 755 Wh/l, i mentrestant, la californiana Amprius Technologies està desenvolupant una nova generació de bateries de liti capaces demmagatzemar 1150 Wh/l.

Per què es fan servir cada vegada més les bateries d'ió liti?

Posem com a exemple les bateries d'ió liti de les bicicletes elèctriques:

Les bateries d'ION DE LITI (Li-Ion) són ara la tecnologia més utilitzada al món de les bicicletes elèctriques ja que, gràcies a la seva relació potència-pes, poden recórrer llargues distàncies amb una sola recàrrega, reduint en un 60% el pes de les bateries clàssiques amb plom.

Tenen una autodescàrrega molt baixa i no tenen l'anomenat «efecte memòria» a causa de les freqüents recàrregues. La unitat de control interna (BMS) administra el voltatge de cada cel·la individual tant en les fases de descàrrega com de càrrega, per no fer malbé tot el paquet de bateries.

Estira i arronsa entre energies

I, no obstant, malgrat les millores, la densitat energètica de les bateries continua sent molt inferior a la dels combustibles líquids que encara dominen el transport: la gasolina arriba als 9600 Wh/l, el querosè per a avions 10.300 Wh/ly el dièsel i 10.700 Wh/l. Per tant, hauria de ser possible reduir la bretxa entre la densitat energètica de les bateries i els combustibles fòssils.

Durant els darrers 50 anys, la densitat màxima d'energia de les bateries en ús s'ha multiplicat per cinc. Si mantenim aquest ritme durant els propers 50 anys, arribarem a 3750 Wh/l. Un resultat que facilitaria el transport pesant per carretera i marítim amb vehicles elèctrics i que, no obstant, continuaria sent insuficient per propulsar un Boeing 787 de propulsió elèctrica.

El poder de les lleguminoses

Pel que fa a l'agricultura, si voleu que sigui sostenible, el desafiament no és menor. És una activitat amb un impacte molt alt pel consum d'aigua, l'ús del sòl i l'alliberament de fertilitzants nitrogenats contaminants. Una innovació clau, segons Smil, seria la capacitat de desenvolupar plantes que no necessitin fertilitzants químics (el 2020, les terres agrícoles van rebre 113 milions de tones, un 40% més que el 2000): són plantes capaces d'absorbir nitrats de forma natural com fan les lleguminoses, que aprofiten els microorganismes simbiòtics adherits a les arrels. La clau seria aïllar els gens de les lleguminoses que permeten la fixació de nitrogen i transferir-los a les plantes de cereals i hortalisses.

Fotosíntesi productiva

També ens cal una fotosíntesi més productiva: les plantes són realment ineficients per convertir l'energia solar en biomassa. Només la meitat de la radiació solar que arriba a una planta pot ser utilitzada a la pròpia fotosíntesi, percentatge que baixa al 44% després de restar la llum reflectida per les fulles. Pas a pas, al final s'estima que només el 4,5% de l'energia solar es converteix en carbohidrats.

Per tant, fins i tot una millora relativament petita marcaria una gran diferència en els rendiments dels cultius i, en conseqüència, en la disponibilitat global d'aliments per alimentar adequadament una població que podria assolir els 10.000 milions per al 2050. Per tant, la investigació ha de treballar per millorar el procés de síntesi de biomassa, per exemple, identificant els gens que fan que les arrels siguin més eficients a la recol·lecció d'aigua i nutrients i, després, incorporant-los a l'ADN de totes les plantes considerades d'interès. També caldria seleccionar plantes amb més rendiments i un creixement més ràpid.

La il·lusió de Vaclav Smil i els sistemes fotovoltaics autonetejables

Tema renovables a l'abast de tothom. Smil pensa en sistemes fotovoltaics autonetejants, que es poden aplicar com a pintura a parets i com a vidre a les finestres dels edificis. Els sistemes fotovoltaics, que converteixen l'energia solar en electricitat, es poden instal·lar a qualsevol lloc assolellat. Les versions més avançades mantenen el rendiment durant almenys 20 anys.

L'ideal seria, per tant, encatifar les ciutats amb aquests sistemes.isposar de revestiments fotovoltaics per aplicar a qualsevol superfície urbana, per introduir l'electricitat produïda a les xarxes locals. Naturalment, el joc funciona si aquests revestiments també són autonetejants, perquè es mantinguin funcionals amb el temps.

Estem cada cop més a prop del somni de Vaclav Smil: les finestres solars que generen electricitat ja són al mercat. Un exemple simbòlic és l'empresa Pilkington, que produeix finestres autonetejants, els recobriments fotocatalítics de les quals reaccionen amb la llum solar per trencar i dissoldre la brutícia. El pas següent serà fer que aquests materials siguin assequibles i adaptables, a l'abast de tothom.

Els inicis del vidre fotovoltaic…

La història del vidre fotovoltaic va començar fa tres anys, quan l'equip de recerca del Departament de Ciència dels Materials de la Universitat de Milano-Bicocca va tenir èxit en una empresa que per a molts podria semblar ciència ficció. L'equip va anunciar l'arribada del vidre fotovoltaic, capaç de produir electricitat a través de la llum .

Aquest tipus de sistema solar es pot integrar perfectament a l'arquitectura de grans edificis i més enllà. La diferència amb el vidre simple rau en l'addició de materials òpticament actius , nanoesferes que absorbeixen la llum i la reemeten en forma d'energia. Les plaques s'insereixen en un doble vidre de triple capa i garanteixen l´aïllament termoacústic i la protecció del dispositiu fotovoltaic de l´entorn circumdant.

Quins són els avantatges de les finestres fotovoltaiques?

les finestres amb vidre PV integrat ofereixen diversos avantatges, de fet, són estructures força estables, sense cap impacte negatiu en la resistència. A més, no redueixen en excés la radiació natural de l'habitatge, ja que garanteixen fins a un 80% de transparència. Per contra, asseguren un rendiment força alt, estan fabricats amb materials ecològics, tenen un baix cost i permeten un major estalvi energètic a casa teva.

Quins són els desavantatges del vidre fotovoltaic?

Com qualsevol producte, el vidre fotovoltaic també té desavantatges. Això últim es pot veure en termes de eficiència , de fet un sistema fotovoltaic tradicional es pot orientar i inclinar segons la radiació solar. Les finestres fotovoltaiques, però, sempre es col·loquen en vertical i aquesta posició redueix la producció denergia en comparació amb un sistema de panells clàssic.

Plàstics verds de veritat

També necessitem un plàstic veritablement “verd”. La producció mundial de plàstics s'acosta als 400 milions de tones a l'any, gairebé la totalitat de les quals acaben als abocadors. Només una part minoritària es recicla i per això -observa Smil- caldria produir plàstic veritablement biodegradable a escala industrial i amb processos de baix cost, per exemple elaborats amb materials de rebuig o produïts per microorganismes.

Febre planetària

Contra la febre planetària -afegeix l'estudiós- no es descarta que, algun dia, hàgim de recórrer a un «para-sol gegant», aplicat a l'espai i capaç de desviar entre l'1 i el 2% de la llum solar. Aquesta barrera hauria d'estar aparcada a uns 1,5 milions de quilòmetres de distància, al punt entre el Sol i la Terra on les forces gravitatòries s'anul·len entre si perquè l'estructura pugui romandre en una posició estable. De moment, aquesta és una possibilitat controvertida i costosa i Smil la considera un «bromista» per jugar si les emissions de CO2 no es redueixen prou.

Però això no és tot per a Vaclav Smil…

Les innovacions urgents i possibles no acaben aquí, conclou Smil. El seu llibre vol ser un relat tranquil·litzador de com la tecnologia i la creativitat poden ser decisives per resoldre el gran drama del moment: el canvi climàtic.