Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento
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La civilización del fuego... en el siglo XXI

El ser humano ha obtenido su energía quemando combustibles durante 2 millones de años y ha sido totalmente dependiente de ellos. El desafío hoy es obtener energía de otro modo.

La revolución industrial y su quema de carbón vistos
por el pintor Gustave Courbet.
Siempre que se menciona el descubrimiento del fuego es útil recordar que en ese momento comenzó nuestra dependencia de los combustibles, fuentes de energía que hoy siguen siendo uno de los grandes temas sociales, políticos y económicos.

Hay algunas evidencias, en excavaciones arqueológicas en Kenya, de que el Homo erectus ya tenía dominio del fuego hace dos millones de años. Y las primeras pruebas incontrovertibles de uso del fuego se remontan a hace 250.000 años.

El fuego, además de alejar a los depredadores en la noche y dar calor en climas no amables para el ser humano, permitió además cocinar los alimentos, actividad que, según Richard Wrangham, autor de La captura del fuego: Cómo cocinar nos hizo humanos, nos permitió aprovecharlos mejor, en especial la carne, sin exigirnos evolucionar características de los depredadores, como aparatos digestivos más largos y dientes adaptados para desgarrar. Esto nos dio las calorías excedentes necesarias para que creciera y se desarrollara nuestro cerebro, que utiliza casi una cuarta parte de la energía que gastamos.

A partir de ese momento, en todas las culturas humanas una de las actividades fundamentales fue la obtención de combustible para el fuego.

Pero aunque la biomasa o materia orgánica (principalmente leña de madera o bambú) fue el combustible dominante hasta el siglo XVIII, no fue el único. La grasa animal, natural o derretida para convertirla en sebo ya se usaba hace alrededor de 70.000 años, de cuando proceden las primeras lámparas: objetos cóncavos naturales que se llenaban con musgo o paja empapados en sebo. Con estas lámparas se iluminaban en las cuevas los creadores de pinturas rupestres, como lo evidencian las 130 que se han encontrado en Lascaux. El sebo siguió usándose en antorchas, en lámparas y en un invento de los romanos: las velas dotadas con una mecha que servía para ir derritiendo el sebo al mismo tiempo que lo absorbía y lo iba quemando.

Al sebo animal se unió después el aceite vegetal. La primera referencia del aceite de oliva, el primero que se produjo, data del 2400 antes de la Era Común, en unas tablas de arcilla halladas en Siria que enumeran las enormes plantaciones de olivos y las reservas de aceite que tenía la ciudad-estado de Ebla: 4.000 grandes jarras de unos 60 kilogramos de aceite cada una para la familia real y 7.000 para el pueblo. Para llegar aquí, podemos suponer que la producción de aceite de oliva llevaba ya tiempo institucionalizada como actividad. Y los restos de hollín dentro de las tumbas, pirámides y otras edificaciones de Egipto nos dicen que su interior se iluminaba con lámparas de aceite que se colgaban de las paredes.

El carbón mineral tiene también una historia de más de 3.000 años, cuando hay referencias de que los chinos lo utilizaban. Para el siglo IV antes de la Era Común, el científico griego Teofrasto ya escribe sobre el uso del carbón como fuente de calor muy eficiente para el trabajo en metales. Además de su uso en la metalurgia, los romanos los utilizaron para calentar los baños públicos.

Aunque la recolección de miel ya aparece en pinturas rupestres que datan de hace 6.000 años, la cera se generalizó como combustible apenas en la Edad Media como sustituto del sebo en las velas. Pero era escasa y costosa, así que las grasas animales (incluida la de ballenas o focas), los aceites vegetales, el carbón y la biomasa fueron los principales combustibles con los que el ser humano se las arregló hasta el siglo XIX (salvo algunas excepciones, como los documentos que hablan de que en China se llegó a recolectar gas natural en odres para quemarlo).

A mediados del siglo XVIII empezó a desarrollarse en Inglaterra la serie de acontecimientos conocidos como la revolución industrial, alimentada principalmente por el carbón, que aportaba el abundante calor necesario para accionar las nuevas máquinas de vapor. El gas que acompañaba al carbón en sus yacimientos se empezó a utilizar para la iluminación hacia 1792, y muy pronto la mayoría de las ciudades importantes de Estados Unidos y Europa tenían iluminación de gas en sus calles.

El combustible que acciona esencialmente al siglo XXI, el petróleo, era conocido desde la prehistoria, cuando el betún o asfalto ya se utilizaba como adhesivo para fijar puntas de flecha en sus ástiles, y ha sido empleado como adhesivo, material impermeabilizante de barcos y tejados, para conservar momias e incluso como presunto medicamento. Pero ni el asfalto ni el petróleo crudo que ocasionalmente se encontraba a flor de tierra fueron utilizados como combustibles hasta el siglo XIX, cuando empezó a perforarse para buscarlo y aprovechar la popularidad de la lámpara de queroseno lanzada en 1853.

La aparición de la electricidad y los motores a explosión en autos, trenes, barcos, fábricas y aviones disparó la utilización de los combustibles de origen fósil, es decir, producto de la transformación de materia orgánica del pasado de la vida en el planeta. Su predominio es notable pese a que al quemarse emiten sustancias nocivas y además generan grandes cantidades de bióxido de carbono que, según el consenso de los expertos del clima, contribuye claramente al cambio climático.

De ahí que se haya vuelto la vista a otras fuentes de energía no combustibles, todos ellos ya conocidos desde la antigüedad. El agua, empleada en Mesopotamia y Egipto desde el año 4000 a.E.C. para irrigación, y después utilizada para accionar molinos y otras máquinas; el viento, usado desde el año 200 a.E.C. en Mesopotamia para accionar molinos y que se generalizó en Europa en el siglo VIII, y la energía solar, empezaron a utilizarse para generar electricidad todos a fines del siglo XIX: turbinas aerogeneradores y placas solares no son, pues, inventos tan recientes. El siglo XIX vio también los primeros usos de la biomasa para producir otros combustibles. La única fuente de energía nueva del siglo XX fue, en realidad, la nuclear, las reacciones de fisión controlada que producen calor para hacer vapor que mueva turbinas.

Lo que es novedoso, en todo caso, es el aumento en la eficiencia de las fuentes de energía alternativas, y que las convierte en la esperanza para independizar a la humanidad de los combustibles y que, al cabo de dos millones de años, o más, deje de ser la especie que quema cosas para vivir.

Los números del desafío de la energía

En 2009, el 40% de la energía mundial provenía del carbón, 21% del gas, 17% era hidráulica, 14% nuclear, 5% de petróleo y sólo 3% de las llamadas renovables. Y el consumo de energía en el mundo ha crecido casi 50% sólo desde 1990.

Las contradicciones del petróleo

Torres de petróleo en Orange County, 1928
(CC Orange County Archives
via Wikimedia Commons)
El petróleo es por igual oro negro, motor de la economía y la vida moderna, contaminante peligroso, motivo de guerras y salvador de vidas. Una muy humana colección de contradicciones.

El petróleo que hoy es preocupación cotidiana fue una curiosidad poco relevante durante la mayor parte de la historia humana. Manaba naturalmente de la tierra o se filtraba a lagos y ríos, un material con pocos usos.

Cierto, se podía quemar, con un olor bastante peor que el de otros aceites, como el de oliva. Pero el petróleo –el “aceite de piedra”– se empleaba principalmente como remedio, y la brea se usaba para calafatear o impermeabilizar embarcaciones. La Biblia cuenta que el alquitrán se usaba cemento en la antigua Babilonia, y ateniéndonos a lo que relata el libro del Génesis en su capítulo 11, el alquitrán fue el adhesivo o cemento usado en la supuesta construcción de la Torre de Babel.

Heródoto menciona en el 450 antes de la era común un pozo en Babilonia que producía sal, betún y petróleo, mientras que Alejandro Magno usó antorchas empapadas en alquitrán petróleo para asustar a sus enemigos. Alrededor del año 100 de nuestra era, Plutarco habla de petróleo que sale burbujeando de la tierra cerca de Kirkurk, en lo que hoy es Irak, país desolado por una guerra en la que el petróleo juega un papel relevante. Y en China, en el siglo IV de nuestra era, se utilizó para quemarlo y evaporar agua salada para obtener sal. Allí se perforaron los primeros pozos, de hasta 250 metros, para obtenerlo.

El petróleo ni siquiera protagonizó la revolución industrial de los siglos XVIII y XIX, sino que lo hizo el carbón, otro combustible fósil que sustituyó a la madera para obtener el vapor que movió la naciente industria. El carbón se procesó también para gasificarlo y purificarlo, permitiendo que se usara en la iluminación con gas que a principios del siglo XX permitía la vida nocturna en las grandes ciudades de Europa y EE.UU.

El petróleo por su parte empezaba a desarrollarse a partir de 1853, cuando el científico polaco Ignacy Lukasiewicz creó la destilación del petróleo para obtener queroseno, que antes se obtenía del carbón. Lukasiewicz inventó además la lámpara de queroseno, que era limpia, fácil de usar y de poco olor comparada con sus antecesores. Ambos avances impulsaron la aparición de explotaciones petroleras en todo el mundo, junto con las grandes fortunas y los grandes monopolios.

Desde mediados del siglo XIX hasta el siglo XX, los productos obtenidos del petróleo mediante la destilación fraccionada se multiplicaron: combustibles gaseosos como el propano, combustibles líquidos (desde el gasavión y la gasolina hasta el diesel, los lubricantes, el ácido sulfúrico, el alquitrán, el asfalto y el coque de petróleo, hasta los productos petroquímicos).

El salto del petróleo a la primera fila de la atención mundial fue el desarrollo del motor de combustión interna o motor a explosión. En 1886, Karl Benz patentó el motor de cuatro tiempos con el que empezaría a producir sus automóviles, seguido por numerosos ingenieros que perfeccionaron, ampliaron y desarrollaron la idea del automóvil y el motor.

Y de la mano del automóvil, el avión nacido en 1905 y las refinerías, el petróleo empezó a apoderarse, literalmente, del mundo. Los autos exigían carreteras en condiciones (asfaltadas... con petróleo), y gasolina y aceite (del petróleo), así como los aviones que demandaban igualmente combustibles procedentes del petróleo, nace la petroquímica.

Los productos no combustibles del petróleo, como el propileno, el etileno, el benceno y el tolueno dieron origen a la industria petroquímica y multiplicaron el valor comercial del petróleo y el hambre del mismo que fue desarrollando nuestro mundo. El petróleo se convirtió así en plásticos de gran utilidad, fibras artificiales como el nylon, el rayon o el poliéster que sustituyen al menos en parte al algodón, el lino y otras fibras naturales, empaques baratos y multitud de productos más.

Las desventajas, sin embargo, siempre estuvieron presentes. La contaminación ocasionada por la combustión de la gasolina, el diesel y otros combustibles del petróleo, así como por los desechos de los lubricantes, ha sido uno de los principales problemas de los últimos 100 años, exigiendo mejores fórmulas y diseños para paliar el daño que causan.

Los maravillosos plásticos, a su vez, tienen también su lado oscuro. Además de que su biodegradación puede tardar siglos, su combustión puede emitir emanaciones sumamente venenosas, y los procesos de producción conllevan también la emisión de contaminantes nocivos para el ambiente y la salud de personas y animales.

Sin embargo, el problema no durará mucho, porque el petróleo se agotará en algún momento determinado. Según distintos cálculos, esto podría pasar ya en 2057 o hasta 2094, dependiendo de nuestra capacidad de conservar este recurso y del descubrimiento o no de nuevas reservas. Hoy en día, las reservas mundiales de petróleo se calculan entre 1,4 y 2 billones de barriles (millones de millones), mientras el consumo diario de petróleo en el mundo es de alrededor de 84 millones de barriles.

Nosotros, o nuestros descendientes inmediatos, deberemos enfrentar el fin de la era del petróleo en nuestro planeta. Lo que pueda pasar entonces está totalmente abierto a especulaciones, desde las de los más pesimistas, que esperan un desastre apocalíptico al abatirse la producción y transporte de alimentos, hasta los optimistas que confían en que algo pasará que resuelva el problema, ya sea un aumento en la conciencia pública o un avance de la ciencia.

Sin embargo, sabemos que el petróleo se agotará, y en el momento en que la producción diaria sea menor que el consumo diario (lo que significaría que día a día se iría creando una escasez de petróleo) empezará un largo proceso de destete. En él, esperamos que el desarrollo de formas de energía más limpias, renovables y accesibles, jugará un papel fundamental.

Pero no lo sabemos. Y por ello todos los esfuerzos de conservación son útiles y recomendables. La humanidad ha vivido más de un siglo sin precedentes sumida en las contradicciones del petróleo. Y tendrá que hacerse a la idea de que esta fiesta, cuando menos, tiene horario de cierre.

El fósil que nos mueve

Solemos referirnos al petróleo y al carbón como “combustibles fósiles" debido a que eso son precisamente. El petróleo se ha formado a partir de los cuerpos y restos orgánicos de plantas y animales que vivieron hace millones de años y que se hundieron en el fondo del mar. Enterrados bajo kilómetros de arena y sedimentos, atrapados en roca no porosa y sometidos a enormes presiones y temperaturas, un pequeño porcentaje de estos restos orgánicos se desintegró en compuestos formados por átomos de hidrógeno y carbono, los hidrocarburos.