Vaclav Smil: ideas de un genio que pueden salvar el planeta

Vaclav Smil, ideas que pueden cambiar el mundo

El camino lo trazó el ambientalista Vaclav Smil, investigador de la Universidad de Manitoba, en Canadá, autor del libro «Invención e innovación: una breve historia de bombo y fracaso», en el que, desconfiando de quienes prometen inventos extraordinarios e inalcanzables, dijo su «lista de deseos» para salvar el mundo, manteniendo los pies anclados a la realidad. Ha escrito más de 40 libros y cerca de 500 artículos sobre energía, medio ambiente y tecnología. En 2010 fue nombrado uno de los 100 mejores pensadores globales por la revista Foreign Policy y en 2014 se convirtió en miembro de la Orden de Canadá. Para Einaudi publicó Los números no mienten. Cuentos cortos para entender el mundo (2021 y 2023) y Cómo funciona realmente el mundo. Energía, alimentación, medio ambiente, materias primas: respuestas desde la ciencia (2023).

“Las principales novedades, en mi opinión – explica – se refieren a una serie de cuestiones que debemos abordar con urgencia. Se enfocan en áreas que tendrán el mayor impacto en el bienestar humano y el medio ambiente y donde ya existe una gran cantidad de conocimientos sobre los cuales construir».

¿Qué es lo que realmente necesitas en este momento?

Libérate de los combustibles fósiles para el transporte y para ello se necesitan super-baterías, más eficientes para almacenar suficiente electricidad para los medios de transporte: las baterías de iones de litio, utilizadas hoy en día para alimentar coches eléctricos, teléfonos móviles, ordenadores portátiles y otros dispositivos electrónicos portátiles, son actualmente su mejor opción. El mejor tipo del mercado tiene una densidad de energía de 755 Wh/l, y mientras tanto, la californiana Amprius Technologies está desarrollando una nueva generación de baterías de litio capaces de almacenar 1150 Wh/l.

¿Por qué se usan cada vez más las baterías de ión litio?

Pongamos como ejemplo las baterías de ión litio de las biciletas eléctricas:

Las baterías de IÓN DE LITIO (Li-Ion) son ahora la tecnología más utilizada en el mundo de las bicicletas eléctricas ya que, gracias a su relación potencia-peso, pueden recorrer largas distancias con una sola recarga, reduciendo en un 60% el peso de las baterías clásicas con plomo.

Tienen una autodescarga muy baja y no tienen el llamado «efecto memoria» debido a las frecuentes recargas. La unidad de control interna (BMS) administra el voltaje de cada celda individual tanto en las fases de descarga como de carga, para no dañar todo el paquete de baterías.

Tira y afloja entre energías

Y, sin embargo, a pesar de las mejoras, la densidad energética de las baterías sigue siendo muy inferior a la de los combustibles líquidos que aún dominan el transporte: la gasolina alcanza los 9600 Wh/l, el queroseno para aviones 10.300 Wh/l y el diésel i 10.700 Wh/l. Por lo tanto, debería ser posible reducir la brecha entre la densidad energética de las baterías y los combustibles fósiles.

Durante los últimos 50 años, la densidad máxima de energía de las baterías en uso se ha multiplicado por cinco. Si mantenemos este ritmo durante los próximos 50 años, llegaremos a 3750 Wh/l. Un resultado que facilitaría el transporte pesado por carretera y marítimo con vehículos eléctricos y que, sin embargo, seguiría siendo insuficiente para propulsar un Boeing 787 de propulsión eléctrica.

El poder de las leguminosas

En cuanto a la agricultura, si se quiere que sea sostenible, el desafío no es menor. Se trata de una actividad con un impacto muy alto por el consumo de agua, el uso del suelo y la liberación de fertilizantes nitrogenados contaminantes. Una innovación clave, según Smil, sería la capacidad de desarrollar plantas que no necesiten fertilizantes químicos (en 2020, las tierras agrícolas recibieron 113 millones de toneladas, un 40% más que en 2000): son plantas capaces de absorber nitratos de forma natural como hacen las leguminosas, que aprovechan los microorganismos simbióticos adheridos a las raíces. La clave sería aislar los genes de las leguminosas que permiten la fijación de nitrógeno y transferirlos a las plantas de cereales y hortalizas.

Fotosíntesis productiva

También necesitamos una fotosíntesis más productiva: las plantas son realmente ineficientes para convertir la energía solar en biomasa. Solo la mitad de la radiación solar que llega a una planta puede ser utilizada en la propia fotosíntesis, porcentaje que desciende al 44% tras restar la luz reflejada por las hojas. Paso a paso, al final se estima que solo el 4,5% de la energía solar se convierte en carbohidratos.

Por lo tanto, incluso una mejora relativamente pequeña marcaría una gran diferencia en los rendimientos de los cultivos y, en consecuencia, en la disponibilidad global de alimentos para alimentar adecuadamente a una población que podría alcanzar los 10.000 millones para 2050. Por lo tanto, la investigación debe trabajar para mejorar el proceso de síntesis de biomasa, por ejemplo, identificando los genes que hacen que las raíces sean más eficientes en la recolección de agua y nutrientes y, luego, incorporándolos al ADN de todas las plantas consideradas de interés. También sería necesario seleccionar plantas con mayores rendimientos y un crecimiento más rápido.

La ilusión de Vaclav Smil y los sistemas fotovoltaicos autolimpiables

Tema renovables, al alcance de todos. Smil piensa en sistemas fotovoltaicos autolimpiantes, que se pueden aplicar como pintura en paredes y como vidrio en las ventanas de los edificios. Los sistemas fotovoltaicos, que convierten la energía solar en electricidad, se pueden instalar en cualquier lugar soleado. Las versiones más avanzadas mantienen su rendimiento durante al menos 20 años.

Lo ideal sería por tanto alfombrar las ciudades con estos sistemas, disponer de revestimientos fotovoltaicos para aplicar en cualquier superficie urbana, para introducir la electricidad producida en las redes locales. Naturalmente, el juego funciona si estos revestimientos también son autolimpiantes, para que se mantengan funcionales con el tiempo.

Estamos cada vez más cerca del sueño de Vaclav Smil: las ventanas solares que generan electricidad ya están en el mercado. Un ejemplo simbólico es la empresa Pilkington, que produce ventanas autolimpiantes, cuyos recubrimientos fotocatalíticos reaccionan con la luz solar para romper y disolver la suciedad. El siguiente paso será hacer que estos materiales sean asequibles y adaptables, al alcance de todos.

Los inicios del vidrio fotovoltaico…

La historia del vidrio fotovoltaico comenzó hace tres años, cuando el equipo de investigación del Departamento de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Milano-Bicocca tuvo éxito en una empresa que para muchos podría parecer ciencia ficción. El equipo anunció la llegada del vidrio fotovoltaico, capaz de producir electricidad a través de la luz .

Este tipo de sistema solar se puede integrar perfectamente en la arquitectura de grandes edificios y más allá. La diferencia con el vidrio simple radica en la adición de materiales ópticamente activos , nanoesferas que absorben la luz y la reemiten en forma de energía. Las placas se insertan en un doble acristalamiento de triple capa y garantizan el aislamiento termoacústico y la protección del dispositivo fotovoltaico del entorno circundante.

¿Cuáles son las ventajas de las ventanas fotovoltaicas?

Las ventanas con vidrio fotovoltaico integrado ofrecen varias ventajas, de hecho, son estructuras bastante estables, sin ningún impacto negativo en la resistencia. Además, no reducen en exceso la radiación natural de la vivienda, ya que garantizan hasta un 80% de transparencia. Por el contrario, aseguran un rendimiento bastante alto, están fabricados con materiales ecológicos, tienen un bajo coste y permiten un mayor ahorro energético en tu hogar.

¿Cuáles son las desventajas del vidrio fotovoltaico?

Como cualquier producto, el vidrio fotovoltaico también tiene desventajas. Esto último se puede ver en términos de eficiencia , de hecho un sistema fotovoltaico tradicional se puede orientar e inclinar según la radiación solar. Las ventanas fotovoltaicas, sin embargo, siempre se colocan en vertical y esta posición reduce la producción de energía en comparación con un sistema de paneles clásico.

Plásticos verdes de verdad

También necesitamos un plástico verdaderamente “verde”. La producción mundial de plásticos se acerca a los 400 millones de toneladas al año, casi la totalidad de las cuales acaban en los vertederos. Solo una parte minoritaria se recicla y para ello -observa Smil- sería necesario producir plástico verdaderamente biodegradable a escala industrial y con procesos de bajo costo, por ejemplo elaborados con materiales de desecho o producidos por microorganismos.

Fiebre planetaria

Contra la fiebre planetaria -añade el estudioso- no se descarta que, algún día, tengamos que recurrir a un «parasol gigante», aplicado en el espacio y capaz de desviar entre el 1 y el 2% de la luz solar. Esta barrera tendría que estar aparcada a unos 1,5 millones de kilómetros de distancia, en el punto entre el Sol y la Tierra donde sus fuerzas gravitatorias se anulan entre sí para que la estructura pueda permanecer en una posición estable. Por el momento, esta es una posibilidad controvertida y costosa y Smil la considera un «bromista» al que jugar si las emisiones de CO2 no se reducen lo suficiente.

Pero eso no es todo para Vaclav Smil…

Las innovaciones urgentes y posibles no acaban aquí, concluye Smil. Su libro pretende ser un relato tranquilizador de cómo la tecnología y la creatividad pueden ser decisivas para resolver el gran drama del momento: el cambio climático.