Por si la urgencia del cambio climático o de la soberanía energética no fueran suficientes, la guerra de Ucrania ha devuelto a la primera página de la agenda pública el futuro del modelo energético. No hablamos de la simple transición hacia fuentes sostenibles y renovables, en el que está inmerso medio mundo, sino de lo que sigue más allá: las innovaciones que marcarán la siguiente gran generación de este sector.

Muchas grandes mentes de todo el planeta están buceando entre sus investigaciones para dar con las respuestas mágicas a cómo mantener el ritmo de crecimiento económico sin destruir el medio ambiente. Entre esas cabezas pensantes, hay cuatro experimentados profesores del MIT que destacan sobre todas las demás: Sergey Paltsev, Dennis Whyte, Howard Herzog y Peter Godart. Cada uno de estos perfiles, entrevistados por D+I, cubre uno de tantos aspectos necesarios para resolver esta compleja ecuación.

Paltsev es subdirector del Programa Conjunto del MIT sobre la ciencia y política del cambio global, amén de investigador senior en el Centro de Investigación de Políticas Energéticas y Ambientales de esta misma universidad. Suya es la perspectiva económica y sociológica del problema.

Dennis Whyte es un renombrado experto en la fusión nuclear, usando el confinamiento magnético de plasma para resolver los actuales impedimentos de esta tecnología. En el haber de este director del Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT hay más de 300 papers y asesorías para el mismo gobierno de Estados Unidos.

A su vez, Howard Herzog es ingeniero senior de la Iniciativa de Energía del MIT y director ejecutivo de su centro de captura, utilización y almacenamiento de carbono. Sobre esta tecnología ha trabajado extensamente, siendo el coordinador del informe especial del IPCC sobre la misma y el delegado de EEUU en el Foro de Liderazgo de Secuestro de Carbono entre 2003 y 2007.

Y por último, el más joven de los cuatro aunque no por ello menos ilustrativo, encontramos a Peter Godart. Este investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica trabaja en nuevas fuentes de energía libres de carbono y proclives a la economía circular, principalmente mediante la conversión de desechos como los del aluminio o la biomasa en hidrógeno.

El camino hacia las cero emisiones netas

"El mundo ha establecido un objetivo de cero emisiones netas. La pregunta es cómo llegar ahí contando con que necesitamos seguir produciendo energía", introduce el investigador Herzog, en el marco de un simposio en la Fundación Ramón Areces. "Mucha gente compara este desafío con el proyecto Moonshot para que EEUU llegara a la Luna o el Manhattan que produjo la bomba atómica en la II Guerra Mundial. Pero son muy diferentes, porque en ambos casos sólo había un cliente -el gobierno- y un producto -llegar a la Luna-".

"Hoy en día encontramos huella de carbono en todo lo que nos rodea. Muchos piensan que podemos descarbonizar la producción eléctrica y luego electrificar todo lo demás, pero con eso no es suficiente. Hoy tenemos mucha tecnología que puede sacarnos del camino, pero mucha de ella es más costosa que la actual quema de combustibles fósiles. Por eso necesitamos a la política para disuadir de esas prácticas y favorecer la innovación mientras bajan los precios de estas alternativas, como el hidrógeno o el amoníaco, y de sistemas que mitiguen los efectos que ya percibimos en el entorno e incluso produzcan emisiones negativas, como pueda ser la captura de carbono", añade.

Howard Herzog, investigador del MIT especializado en captura y almacenamiento de dióxido de carbono. Foto: F. Ramón Areces.

"Las medidas actuales no están funcionando. El cambio climático es la crisis más grande de la Humanidad en estos momentos, como lo fue en 2020, 2019, 2017, 2016...", ironiza Dennis Whyte. "La causa es que la energía es la raíz de la prosperidad económica. Casi todo lo significativo que hacemos en una economía usa energía y por eso multiplicamos el valor de la energía en un factor de diez. Si pagamos el doble o el triple por la electricidad, probablemente no funcionará".

"Necesitaremos cantidades masivas libres de carbono... y no hay muchas opciones que sean económicamente atractivas. Ni China ni India van a poner en peligro su crecimiento al descarbonizarse. Por ello la solución a este desafío no puede estar en el gobierno, esencial al promover la investigación y el desarrollo básicos, sino en el mundo empresarial", sentencia.

Peter Godart amplía este diagnóstico inicial con otro aspecto fundamental: los desafíos relacionados con la infraestructura. "Muchas veces tenemos energías renovables disponibles, pero no podemos utilizarlas donde realmente las necesitamos debido a la falta de conectividad de la red y de almacenamiento", explica antes de defender la idoneidad de su trabajo al respecto.

"Pienso mucho en cómo usamos los recursos que tenemos localmente, como los desechos que generan todas las comunidades. También en las limitaciones que hay en algunas de las tecnologías neutrales en carbono, ya sea en recursos para implementarlos -como los minerales raros- como en la ubicación de los mismos. Por ejemplo, ¿podríamos cambiar todos nuestros coches a baterías eléctricas o a celdas de combustible para hidrógeno usando paladio o platino como catalizador? Quizás valga la pena apostar por motores de combustión interna, en los que tenemos mucha experiencia, y hacer sacrificios en la eficiencia general y la termodinámica".

Sergei Paltsev, subdirector del Programa Conjunto del MIT sobre la Ciencia y la Política del Cambio Global. Foto: F. Ramón Areces.

Falta todavía un ingrediente más para preparar el caldo de la revolución energética que se avecina: el papel de la propia ciudadanía. "Todos estamos de acuerdo en que el cambio climático es un problema existencial, pero en realidad no queremos cambiar nuestras vidas. No sólo basta con implantar políticas o incentivos, sino que también tendremos que tomar decisiones muy difíciles. Dado que el precio de las fuentes sin carbono es bastante caro, no son una solución universal para todos los segmentos de población, especialmente aquellos con menores ingresos", afirma Sergey Paltsev.

"La tecnología es extremadamente importante, pero también la comprensión desempeñará un papel fundamental. A menos que cambiemos nuestro comportamiento, no podremos resolver este problema. Y ahora mismo no tenemos el sentido de urgencia, de acción. Por eso necesitamos un sistema que penalice las acciones relacionadas con el carbono, pero al mismo tiempo compensando a los más afectados. Mientras que, por supuesto, invertimos más dinero real en nuevas tecnologías e innovación en todos los países del mundo, para que se suban todos a este tren".

La fusión nuclear, más cerca que nunca

Una de las propuestas que más fuerza cobran en ese escenario futuro de la energía es la que atañe a la fusión nuclear. Prometida durante muchas décadas, en las antípodas de su hermana la fisión que tan bien conocemos, las tecnologías de fusión no han terminado de convertirse en una realidad. Ante un experto mundial en la materia como Dennis Whyte, no podíamos obviar cuál es el estado real del arte.

"Estamos mucho más cerca. Por un lado, hemos hecho grandes avances tecnológicos, como una tecnología magnética revolucionaria que mejoró las perspectivas económicas para la fusión en un factor de 40. Por otro, la fusión nuclear ya no se encuentra únicamente en los laboratorios del gobierno, sino que hay 5.000 millones de dólares en financiación procedente de empresas privadas", afirma el investigador durante la entrevista con D+I.

Dennis G. Whyte, director del Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT. Foto: F. Ramón Areces.

Si bien Whyte reconoce que "todavía no hemos llegado" al punto de ebullición de esta tecnología, el experto sí cree que estos avances "harán que la fusión sea una fuente de energía viable mucho antes". 

De vuelta con los imanes, el investigador remarca la importancia de las innovaciones acontecidas en los últimos años: "Los imanes consumían alrededor de 1.000 millones de vatios en electricidad, con lo que hacer la fusión a escala es complicado. Ya hemos conseguido crear las condiciones esenciales en el laboratorio, como por ejemplo los 100 millones de grados que pueden parecer muy exóticos, pero ya los logramos hace 25 años. Lo único que faltaba era hacer la fusión viable económicamente".

Conste en acta que las tecnologías de fusión tienen otras aplicaciones realmente interesantes, como la geotermia profunda. "Es otra idea que ha salido de nuestro laboratorio de fusión y ciencia del plasma para hacer perforaciones profundas con microondas. Es una sinergia que nos ofrece una idea fantástica sobre el terreno y que encaja perfecto en las infraestructuras actuales", presume Dennis Whyte.

Aluminio e hidrógeno, simbiosis perfecta

Junto a la fusión nuclear, otra de las aspiraciones de la ciencia pasa por la ya mentada reutilización de los desechos para la producción de fuentes de energía limpias, sostenibles y que favorezcan la economía circular. Peter Godart es la gran y prometedora voz del MIT en este terreno.

"Usamos los residuos, por ejemplo los de aluminio, para crear energía de forma sostenible y que sea algo beneficioso para todos. El aluminio es muy denso en energía: si solo se observa el potencial de oxidación por el agua, tiene el doble de densidad volumétrica de energía que el diésel y alrededor de un 80% en términos de julios de energía gravimétrica por kilogramo", explica el investigador, ex del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA a cargo de las operaciones diarias del Mars Rover.

Peter Godart, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. Foto: F. Ramón Areces.

¿Cómo se puede convertir el aluminio en energía? No es magia ni mucho menos, sino un proceso medido al milímetro por Godart y su equipo: "Lo que hacemos es usar el aluminio para dividir el agua, reacciona con ella, se corroe y libera hidrógeno. Podemos producir electricidad, hacer desalinización o generar hidrógeno usando simple aluminio, que es el tercer elemento más abundante en la tierra".

Godart reconoce que no es viable usar aluminio en grandes proporciones para producir energía, pero sí los residuos cotidianos o los restos en casos de desastres naturales ("donde quedan toneladas de aluminio que acaban en un vertedero tras un huracán o un terremoto"). 

"No estaríamos ni cerca de poder satisfacer la demanda mundial de hidrógeno, sería menos del 5% si tomáramos todos los desechos de aluminio cada año. Pero la cosa interesante es que los plásticos también tienen una densidad de hidrógeno comparable", adelanta.

Capturar el carbono ante el cambio climático

Esas son de las tecnologías más prometedoras para articular el modelo energético de las próximas décadas. Pero ¿qué hacemos con el daño ya hecho al medio ambiente y con todo el que causa la extensa cadena de valor global, productora de miles de toneladas de CO2? 

Entra en juego Howard Herzog y su experiencia en captura y almacenamiento de dióxido de carbono. Este físico, que pasó antes del MIT por numerosas empresas privadas (Kodak, Stone & Webster, Aspen Technology o Spectra Physics), cree que este tipo de sistemas ya están muy avanzados técnicamente, pero de nuevo "la barrera más grande es económica".

"Tenemos bastante tecnología fundamental de captura. El problema está en qué hacer con el CO2 una vez capturado, cómo almacenarlo o convertirlo en otro activo. Ahora mismo se suele poner en el suelo, pero lo interesante son los centros en que podemos transportarlo y almacenarlo. En Estados Unidos hay 14 de estos centros potenciales, e incluso Exxon ha anunciado una de estas instalaciones en Houston con capacidad para más de 100 millones de toneladas al año. Y en un informe reciente se identificaban 12 centros potenciales en Europa", indica Herzog. Ninguno de ellos está en España.

El investigador lo tiene claro: "Es mucho más barato capturar el carbono si no tienes que preocuparte de lo que sucede en la calle, si puedes pagar cualquier precio. Se están desarrollando nuevas turbinas de gas que usan oxígeno como entrada pero con una presión mucho más alta. También se está tratando de congelar los gases de escape en lugar de usar la absorción química, o de combinar las tecnologías de captura con electricidad para producir hidrógeno o con biomasa para producir biocombustibles".