Cuestión de energía

         La energía, uno de los elementos más importantes de la civilización. Pero, ¿qué es exactamente? La verdad hay varias definiciones. A mí personalmente me gusta definirla como la capacidad de realizar un trabajo, ya que ilustra perfectamente su función. No es algo que en sí sea útil, sino algo por medio del cual lograremos multitud de fines.

         La energía ya se usaba desde tiempos antiquísimos. Cuando el ser humano descubrió el fuego, empleó su energía calorífica para calentarse y para cocinar la carne cruda. Y si nos ponemos puristas, podríamos decir que incluso antes se usaba, ya que nuestros cuerpos se mueven y realizan las funciones vitales gracias a multitud de reacciones bioquímicas que liberan energía.

         A medida que tanto la población humana como sus necesidades aumentaron, también aumentó la necesidad de energía. Hasta tal punto que hoy en día deben producirse ingentes cantidades de ella. Para hacernos una idea, en 2012 se consumieron aproximadamente 5,6x10²⁰ J. Lo cual bastaría para encender 295.000.000.000 lámparas de 60 W durante un año.

         La cantidad de energía que es necesario producir es tan ingente que se crean graves problemas. Existen muchos modos de producirla, aunque tradicionalmente el método más popular es el uso de combustibles. Se trata de una reacción de combustión simple, en donde un combustible reacciona con oxígeno, generando dióxido de carbono (CO₂) y agua. Y eso si el combustibles fueran sólo hidrocarburos (hidrógeno y carbono únicamente), ya que si nos encontramos otros heteroátomos como el nitrógeno o el azufre, se producirían los correspondientes óxidos.

         En la Antigüedad, en la Edad Media y la Edad Moderna, esto no suponía ningún problema, debido a la baja población y a las reducidas necesidades energéticas. Hoy en día, sabemos que el CO₂ es el principal gas de efecto invernadero, que eleva la temperatura del planeta. Y su producción actualmente es tan elevada que sus efectos ya son notorios. Sólo hay una excepción, y es que se ha comprobado en las burbujas de aire atrapadas en el hielo de Groelandia, que hace unos 2.000 años la concentración de CO₂ subió anormalmente, coincidiendo con la época de apogeo del Imperio Romano. Al parecer, por aquella época se logró un desarrollo tan elevado, que incluso su quema de combustibles lograba influir en el CO₂.

         No obstante, el problema que hay actualmente es mucho más grave, lo cual nos obliga a pensar en soluciones. Pero antes hemos de preguntarnos, ¿cuáles son las principales fuentes de CO₂? Pues bien, corresponden a la quema de combustibles fósiles, el transporte y la generación eléctrica. Pero en muchos casos estos dos últimos factores podemos introducirlo en el primero, ya que el transporte casi siempre obtiene su energía de combustibles fósiles, y la generación eléctrica en gran parte también procede de combustibles fósiles.

En la generación eléctrica, juegan un papel importante las energías renovables y la energía nuclear, ya que son las únicas energías que están libres de emisiones contaminantes. Pero existen claras desventajas. Las energías renovables en verdad empezaron a tener importancia hace poco tiempo, no están aún demasiado desarrolladas y muchas veces no resultan rentables, ni de interés para las compañías eléctricas. En muchos casos subsisten gracias a las ayudas públicas. Aunque en ese sentido ha habido grandes avances. En 2013 en España, la mayor producción de energía fue debida a la eólica, con el 21,1% del total, seguida muy de cerca por la energía nuclear. La primera vez que una energía renovable iba en cabeza.

Un tema polémico es el coste de estas energías. He buscado información, pero en muchos casos ésta está sesgada tanto por defensores de dichas energías como por sus detractores, ergo es difícil tener una opinión objetiva.

Aun así, con el uso de combustibles fósiles se puede reducir la emisión de CO₂. Eso depende del número de átomos de carbono que tenga cada molécula de combustible. Por ejemplo, la gasolina tradicional, que es una mezcla de hidrocarburos, mayoritariamente el octano (C₈H₁₈). Éste posee ocho átomos de carbono en su estructura, con lo cual en su combustión desprenderá ocho moléculas de CO₂. El butano (C₄H₁₀), sólo tiene cuatro átomos de carbono, por lo que sólo desprenderá cuatro moléculas de CO₂. Con lo cual, lo deseable es ir disminuyendo el tamaño de la molécula todo lo posible. Podemos llegar hasta el metano o gas natural (CH₄), con un solo carbono en su estructura. Se trata del hidrocarburo que menos CO₂ emite. Pero, ¿por qué no seguir avanzando? ¿Y si quitamos el último carbono? Pues lo que tendremos será hidrógeno (H₂), que al reaccionar con oxígeno genera grandes cantidades de energía, y el único gas producido es agua.

Por otra parte, este procedimiento que hemos seguido, aparte de ser ambientalmente beneficioso, también lo es energéticamente. El octano produce al quemarse una energía de 46,75 J/g. La del butano es de 49,58 J/g. La del metano de 55,62 J/g. Y la del hidrógeno 143 J/g. Es decir, bajar la cantidad de carbonos reducirá las emisiones de CO₂ y aumentará la eficiencia energética. Esto ocurre porque el carbono interfiere negativamente en el proceso de combustión.

Y, ¿por qué no vemos a nadie por ahí conduciendo coches a hidrógeno? Porque el hidrógeno es increíblemente poco abundante en este planeta. Su concentración en la atmósfera es de apenas 1 parte por millón. Y obtener hidrógeno es un proceso absurdo. Se podría tomar agua (que es muy abundante), y por electrolisis convertirla en hidrógeno y oxígeno, que posteriormente habría que separar. Todo este proceso consumiría más energía de la que se generaría después, por ello es trata de un proceso absurdo.

Por tanto, descartamos el hidrógeno como fuente de energía. Podemos observar el hidrocarburo inmediatamente superior, que es el ya mencionado metano, que produce una gran cantidad de energía, con unas mínimas emisiones de CO₂. En cuanto a la disponibilidad del mismo, se trata de un hidrocarburo muy abundante. Existen multitud de países con yacimientos de gas metano, lo cual aporta otra ventaja. Pues otros hidrocarburos de mayor peso molecular se obtienen del petróleo, recurso que sólo se encuentra en ciertos países, los cuales se caracterizan por una gran inestabilidad política y social. Con lo cual, el petróleo está muy sujeto a los vaivenes que sufre Oriente Medio, cosa que con el metano no ocurre, ergo se trata de un recurso muy importante.

¿Podría haber coches que funcionan con metano en vez de con gasolina? La respuesta es sí, y de hecho ya existen y se comercializan. Aunque en España aún está muy poco extendido, en el resto de Europa cada vez hay más coches a metano y gasolineras que lo proporcionan. El principio de funcionamiento de un motor así es similar al motor de gasolina. Con lo que disponiendo de un coche de gasolina, con unas mínimas modificaciones se puede convertir en un coche a metano. En cambio, con un coche diésel, al tener el motor un funcionamiento bien distinto, sería necesario cambiar todo el motor.

Otra ventaja que ofrece el metano es su coste inferior al de la gasolina o el diésel. A continuación se detalla una comparativa de tres modelos de Seat León. Uno diésel, otro a gasolina y el último a metano. Como se puede ver, a pesar del superior precio de un coche a metano, lo compensa con un muy inferior coste en combustible.

Modelo	Precio €	Consumo L/100km	Combustible €/L	Coste 100 km
León 1,6 TDi	22.170	3,8	1,35	5,13
León 1,4 TSi	20.580	5,2	1,4	7,28
León 1,4 TGi	22.690	3,5	1	3,5

         Hay quien en estos días esté más a favor de usar un coche eléctrico que uno de combustible, por el tema de las emisiones. Hay que tener una cosa en cuenta. La electricidad NO es una fuente de energía, sino un vector de energía. Esto quiere decir que lo que hace la electricidad es generarse a partir de una fuente energética, transportar esa energía hasta donde deba usarse, y por último esa electricidad se transforma en el trabajo que haya que hacer. Dicho de otro modo, la electricidad es una moneda de cambio para el transporte de energía. Si yo conduzco un coche eléctrico, no estoy generando ninguna emisión, pero la electricidad que estoy usando, tal vez sí que tuvo emisiones durante su producción, con lo que no hemos hecho ningún favor al medio ambiente. Es más, lo hemos perjudicado, porque en el proceso de generación, transporte y posterior consumo, hay pérdidas de energía, lo que hace que se necesiten realizar más emisiones contaminantes para producir la misma cantidad de energía.

         En ese sentido un combustible es una ventaja, ya que al quemarse, la energía se genera y se consume en el mismo lugar, con lo que las pérdidas son mucho más leves, y más aún si hablamos de un coche a metano. Es decir, los combustibles sí que son fuentes de energía.

         Y por último, pero no por ello menos importante, no me gustaría irme sin hablar de la energía nuclear. Un tipo de energía bastante polémico actualmente. A grandes rasgos, consiste en obtener energía a través de ciertas reacciones nucleares; es decir, reacciones en las cuales cambia la naturaleza de los átomos implicados. Existen fundamentalmente dos maneras de obtener energía nuclear: la fisión y la fusión.

         La fisión nuclear, que es el método que nosotros usamos, consiste en tomar átomos de peso molecular muy grande, como el uranio, el cual es bombardeado neutrones. De esta manera, el uranio se vuelve inestable, y se divide en fragmentos más pequeños y en más neutrones, que continúan colisionando con estos fragmentos, generando una reacción en cadena que produce energía. Ésta energía es empleada para calentar agua hasta que se convierta en vapor, y este vapor mueve las turbinas que produce energía.

Como se puede observar, en el proceso no se han generado emisiones, se trata de una de las grandes ventajas de la energía nuclear. Pero el gran inconveniente llega cuando las barras de uranio se agotan, y se transforman en residuos radiactivos, los cuales es necesario almacenar en instalaciones adecuadas hasta que pierdan su radiactividad.

Por ello, existe otra opción más atractiva: la fusión nuclear. Consiste en todo lo contrario. Bajo la acción de grandes presiones y temperaturas, se logra que los núcleos de hidrógeno se fusionen, dando lugar a núcleos de helio, que es un gas noble. Durante esta reacción se genera energía. Todo este proceso no conlleva ninguna emisión contaminante, ni deja residuos radiactivos. Tanto el hidrógeno como el helio son elementos de sobra conocidos e inocuos. Y el hidrógeno es fácil de obtener a partir de la electrolisis del agua, que a diferencia del caso anterior donde lo usábamos como combustible, se genera más energía de la que se consume en su obtención, por lo que el proceso es rentable.

De hecho, la fusión nuclear es el mismo método que usan las estrellas como nuestro Sol para producir luz y calor, realmente no sería más que una copia de ello. ¿Y si tan ventajosa es esta forma de energía, por qué aún no se emplea? Pues debido a que aún no está desarrollada. Hay que darse cuenta de que para ello hay que generar en la Tierra unas condiciones de presión y temperatura similares a las del interior de una estrella, cosa que entraña muchos peligros. Una alternativa a ello sería la fusión fría, proceso similar, pero en unas condiciones mucho más suaves. Esta alternativa está en estudio, y confiemos en que pronto se halle una solución.

Así que, a fin de cuentas, hemos de concluir que aún no se ha desarrollado la fuente de energía definitiva. Por ello es tan importante seguir investigando para hacerlo, ya que nuestro modelo energético es inviable, y sólo se mantendrá por tiempo limitado. 

Guerra total

¡Saludos lectores! El tema que nos ocupa hoy es bastante interesante: Guerra total, o cómo destruir un país. La carrera armamentística hoy en día sigue más viva que nunca. Muchos países invierten grandes porcentajes de su PIB en investigación militar. Nadie sabe a dónde conducirá todo esto, si simplemente será una escalada armamentística sin fin, o si algún día estallará algo como la III guerra mundial que ponga en juego todas estas armas.

Cabe destacar que el fin de todo esto es simplemente disuasorio; es decir, tener una gran capacidad militar hará que otros se lo piensen dos veces antes de atacar. Dicho de otro modo, las armas se fabrican para no usarse, algo paradójico pero cierto. Muchos critican la utilidad o no de todo esto, pero yo lo veo más como un seguro de coche. Todos los años ustedes dedican parte de sus recursos a pagar dichos seguros, pareciendo incluso que se trata de dinero tirado a la basura, sobre todo si son buenos conductores y nunca les pasa nada. Pero… el día que pasa algo… agradecen al cielo por haber tenido seguro. Pues pasa lo mismo con las armas.

La tecnología militar ha sufrido una gran revolución desde la introducción de la electrónica, que ha permitido crear nuevos sistemas de defensa, coordinar equipos e incluso aviones teledirigidos sin necesidad de llevar piloto. La ventaja de la electrónica es brutal, por tanto, quien quiera tener un gran poderío militar debe fijarse en este aspecto, más que en reclutar soldados.

Pero, ¿cuál es el arma definitiva? ¿La que acabará con todos nuestros enemigos? Esta pregunta no tiene respuesta, ya que cada vez que surge un arma, el enemigo ya está ideando como protegerse frente a esa arma, y cuando logra hacerlo, el primero ya está investigando cómo desactivar su protección. No existe el arma definitiva, pero el truco de la guerra consiste en utilizar tus puntos fuertes y atacar los puntos débiles del enemigo, en realizar acciones rápidas e inesperadas, que den al enemigo poco tiempo de respuesta, un único ataque rápido y fulminante que decida la guerra. O también se podría hacer lo contrario, atacar los puntos fuertes del enemigo, ya que con el enemigo podría pensar que no estamos tan locos para cometer esa insensatez, y no esperarían tal acción. En definitiva, la guerra es como una partida de ajedrez.

Seguro que si piensan en guerra del futuro, les vienen a la cabeza las bombas nucleares, Hiroshima y Nagasaki, Chernóbil, etc. Momentos de la historia que queremos borrar de nuestra memoria pero que podrían repetirse. Existen dos tipos de bombas nucleares, las de fusión y las de fisión. Las de fusión constan de un núcleo de algún material radiactivo, átomos de alta masa atómica, como el uranio o el plutonio. La idea consiste en lograr que el núcleo supere la masa crítica en el momento de la detonación. Entonces, los átomos se vuelven inestables y se fragmentan en átomos más pequeños, generando así la fragmentación de átomos vecinos y una rápida reacción en cadena. Estas reacciones liberan una gran cantidad de energía, que es la que genera tales destrozos.

Por otra parte tenemos las armas nucleares de fusión, que están basadas en la energía desprendida al fusionar átomos de hidrógeno, por lo que se conoce popularmente como bomba H. Consta en su interior de una pequeña bomba de fisión y un combustible de algún isótopo de hidrógeno (deuterio o tritio). Cuando se detona la bomba de fisión, el combustible alcanza temperaturas termonucleares, que producen la fusión de los isótopos de hidrógeno, con la consecuente liberación de neutrones y la propagación de dicha reacción, liberando gran energía. Por tanto, no se trata de una bomba de fusión, sino más bien de fusión/fisión, y a veces suele incorporarse material fisible, por lo que se añade otra etapa de fusión, siendo una bomba de fusión/fisión/fusión. Y por tanto, con efectos mucho más devastadores que las de sólo fusión. De hecho, la bomba nuclear más potente jamás detonada, fue la bomba del Zar, por la URSS en 1961, y era una bomba de fisión, que alcanzó el récord de los 50 megatones.

Queda patente pues el enorme poderío de estas bombas, ¿pero por qué aún no se han usado para destruir objetivos enemigos? (exceptuando claro, el caso de Hiroshima y Nagasaki). Porque el efecto de estas armas es tan devastador que existe un miedo generalizado a usarlas, ya que un solo lanzamiento, podría generar una escalada de lanzamientos como respuesta, que dejaría ambos países totalmente destruidos en menos de una hora, según algunas estimaciones. Muchos han denominado esta hora como la hora del Armagedón, aunque a mí me gusta más llamarlo la hora del Juicio Final, en alusión a la película Terminator 3, y sería la duración total de una guerra nuclear, increíblemente corta, pero increíblemente devastadora.

Eso sí, una cosa es tener la tecnología apropiada para destruir un país, pero otra cosa es saber cómo enviar la bomba a su destino. Una opción es montar las bombas en aviones, posicionarse sobre el objetivo y lanzarlas, con los evidentes inconvenientes de tener que desplazar tal pesada carga y riesgos de ser derribados por fuerzas antiaéreas. Lo más efectivo sería montar las bombas sobre misiles balísticos intercontinentales y lanzarlos. Pero se podría dar un paso más allá. En el pasado, cuando surgió la aviación, dominar el cielo era una ventaja estratégica sobre países menos avanzados en ese sentido. Ahora todos los países tienen una fuera aérea, pero sólo dentro de la atmósfera. La dominación del espacio exterior puede dar una ventaja decisiva en una guerra nuclear. Quien domine el espacio podrá atacar impunemente cualquier parte del planeta, sin preocuparse de que le devuelvan el golpe, ya que pocos países tienes la facultad de enviar objetos al espacio, y menos aún con la suficiente precisión y rapidez para destruir un blanco. Además no sólo es útil como estrategia ofensiva, sino también como defensiva, ya que supone una base de misiles perfecta para detectar y neutralizar misiles balísticos intercontinentales que sean lanzados por el enemigo.

Pero no sólo, existen otras armas muy devastadoras. Una que en concreto me ha llamado la atención es el Multi Pulso Electromagnético de gran altitud o HEMP en inglés. Se trata de un arma con el que ya estamos muy familiarizados, pues aparece constantemente en la saga Matrix. Dicha arma crea un campo electromagnético a su alrededor que inutiliza cualquier máquina dentro de su perímetro de acción. Así es como las naves de Sion podían defenderse de los centinelas que le acosaban. Por ejemplo, los asteroides y meteoritos son capaces de generar un EMP. Al impactar contra la Tierra liberan grandes cantidades de energía. Si hubiera alguna ciudad cerca, ésta se quedaría a oscuras.

Sin embargo, las armas nucleares son capaces de generan un multipulso cuando son detonadas. El proceso conlleva tres componentes. En el primero, conocido como E1, la radiación gamma de la bomba ioniza átomos de la alta atmósfera, cuyos electrones salen disparados al 90% de la velocidad de la luz sobre el área afectada. Esto produce una corriente inducida alto voltaje en los circuitos que literalmente los dejan fritos.

El siguiente componente, el E2, que está producido por rayos gamma inelásticos y rayos gamma provenientes de neutrones. Tiene unas características similares a las de un rayo, por lo que los circuitos a menudo están protegidos contra ellos.

Y por último tenemos el E3, que es bien distinto a los anteriores, está causado por la distorsión magnética temporal que genera la detonación, este magnetismo genera una corriente eléctrica de alto voltaje en los circuitos que los inutiliza.

Es posible proteger los circuitos contra estos ataques, aunque evidentemente esta protección es limitada, y además el coste de proteger todos los circuitos de un país sería astronómico, con lo cual sería un ataque muy eficaz. El modo de ataque sería cargar la bomba en un misil balístico intercontinental y enviarlo al país objetivo, haciéndola estallar a gran altitud sobre éste, de esa manera, el multipulso se propaga sobre la superficie. Cabe mencionar que tras un ataque como éste, el país estaría completamente indefenso. Sin electricidad, sin luz, sin teléfonos, etc. Todos los equipos de defensa y ataque quedarían inservibles, y el país totalmente vulnerable a una ofensiva exterior. Pero no sólo eso, también estaría muy expuesto a ataque desde el interior, revueltas, disturbios, pillajes, saqueos, etc. Una situación realmente caótica, que nos haría entender cuán elevada es nuestra dependencia de la electricidad.  

Estas son las posibles formas que podrían adoptar las guerras del futuro. Y por último me gustaría despedirme con una frase de Dwight Eisenhower: “La única manera de ganar la III Guerra Mundial es evitarla”.