Retos del siglo XXI: Energía, consumo energético, crecimiento y desarrollo.

En este universo existe una palabra súper mágica: “Energía”. Casi ninguno de nosotros sabe qué es, pero la mencionamos todo el tiempo para casi todo lo que hacemos. Es una de las primeras palabras que aprendemos a decir, e incluso a entender su significado a través de juegos cuando somos muy niños, aunque a esa edad no somos capaces aún de articular frases largas.
Basta con darle a un niño un “teléfono inteligente”; con uno de esos típicos juegos electrónicos donde la energía se va agotando a medida que el juego transcurre y el objetivo se reduce a recargar energía o todo se acaba; para que el niño comience a captar la esencia básica de este universo. Y lo capta: para existir necesitas energía; para mantenerte necesitas energía, para crecer necesitas energía, y para desarrollarte necesitas aún más energía.
La ciencia descubrió qué es la energía desde hace más de doscientos años; pero en el siglo XXI, en el comienzo del siglo de la información y de la netocracia, sólo un muy pequeño y reducido puñado de la raza humana parece entender claramente su significado. El resto de nosotros, es decir, la humanidad en su totalidad sólo somos meros consumidores de energía y tenemos una comprensión casi nula de lo qué es la energía y de su dinámica en nuestra existencia diaria. Hasta el punto, tal vez impulsados por el coraje o valor que sólo la ignorancia puede otorgar, nos atrevemos a hacer propuestas realmente estúpidas como la de hacer que el planeta comience a “ahorrar energía”.
Ningún país podrá llegar al desarrollo sino cuenta con dos elementos esenciales en su sociedad que son: un aparato científico sólido que tenga una comprensión clara sobre que es la energía, y gobiernos que se dejen asesorar en todos los aspectos de la energía. Es relativamente fácil identificar a un país que está orientado hacia el pleno desarrollo; es simplemente un país que se ha dejado asesorar por la ciencia y ha decidido tener una política energética clara y bien definida. No es fácil de visualizar, pero si un país quiere lograr el pleno desarrollo debe hacer que todo el aparato productivo, las acciones políticas, las leyes, la sociedad en general como un todo responda a una política energética que pueda garantizar ese desarrollo. Muchos de nosotros no nos damos cuenta cuánto impactan las políticas energéticas en nuestro día a día, que van desde limitar la rapidez máxima con la que debemos desplazarnos en nuestros vehículos, hasta políticas controversiales de control de natalidad.
Lo mismo aplica para el planeta. Sólo llegaremos al pleno desarrollo de todo la humanidad si tenemos un política energética clara y bien definida para todo el planeta. En el siglo XXI el principal reto que enfrentaremos los países desarrollados y en vías de desarrollo es el establecimiento de una política energética global.

Es lo que hace que las cosas ocurran

Tratar de definir qué es la energía es complicado y engorroso. A casi todo el mundo cuando se le hace la pregunta suele responder que él o ella sabe lo que es la energía pero que no sabe como explicarlo. Tal vez la mejor manera de asimilar el concepto es el que suelen utilizar muchos físicos: “La energía es lo que hace que la cosas ocurran”.
Esta definición es muy básica pero realmente nos ayuda a comprender todos los aspectos relacionados con la energía. Y es porque es bastante simple: si algo ocurre, no importa qué, es porque hay energía. Si se mueve una hoja es porque hay energía. Si un objeto cae, allí hay energía. Si usted respira o dobla un dedo, entonces hay energía porque algo esta ocurriendo. Es así de simple, no importa qué es lo que ocurra, un cambio de color, temperatura, forma, sensaciones, etc., ocurre porque hay energía.
Lo contrario es la ausencia de energía, es decir cuando no hay energía no ocurre nada. Punto.
Llevemos este concepto a nuestro día a día. Primero usted como persona está todo el tiempo consumiendo energía porque en todo momento usted está haciendo algo, o está respirando, creciendo, soñando, su sangre circula, o simplemente pensando. Todo ocurre porque hay energía, o como veremos más adelante, usted está consumiendo energía. Si no hubiese consumo de energía entonces nada de eso sería posible.
Ahora lleve el mismo concepto a todo lo que lo rodea. Cada vez que en su entorno ocurre algo, no importa cuán mínimo sea ocurre porque hay energía. De hecho, si se pone a reflexionar profundamente al punto de filosofar en torno a la energía, se dará cuenta o llegará a la misma conclusión que llegan todos los físicos: este universo es simplemente un universo de energía.
Y después de más de doscientos años de ciencia y estudios sobre la energía las reglas de este universo son muy claras, nos guste o no, existe una relación directa entre consumo energético, crecimiento y desarrollo. Y esto aplica a todas las entidades que existen , sean sistemas orgánico o inorgánicos, sistemas estelares, personas o sociedades humanas. La clave de nuestra subsistencia está en entender esta relación entre consumo energético, crecimiento y desarrollo; para lo cual es necesario que tengamos muy claro cada uno de estos conceptos.

Consumo energético

El panorama para comprender mejor la energía se ha complicado en la última década porque todo gran movimiento que pretende salvar al planeta de un eventual apocalipsis provocado por la raza humana ha encontrado a un chivo expiatorio ideal, al que hemos transformado en el villano perfecto, no es más que el temible y malvado consumo energético.
Pero ¿Qué es el consumo energético? En este universo de energía, no existe una sola forma de energía sino una basta, y hasta tal vez infinitas formas diferentes de la energía. De las diferentes formas de energía que los seres humanos somos capaces de percibir o deducir su existencia, hemos encontrado que las “cosas o acciones ocurren” cada vez que se produce un cambio de una forma de energía a otra. Es decir, la única forma que tenemos los seremos humanos de percibir la existencia de este universo es justo cuando ocurre una transformación de una forma de energía a otra, y sólo durante la transformación es que “ocurren las cosas” consumiendo una pequeña porción de energía (realmente es exergía) durante todo el proceso.
Dicho en otras palabras, sino hay consumo energético no hay posibilidad de que algo ocurra. Por tanto, si queremos que ocurran cada vez más cosas necesitamos consumir cada vez más energía. Muchos en este punto argumentarán, pero si aumentamos cada vez más nuestro consumo energético estaremos contribuyendo cada vez más a la contaminación. Y la respuesta es un rotundo NO. El consumo de energía no es lo que contamina, sino las fuentes de donde estamos extrayendo nuestra energía útil. El consumo energético se produce cuando transformamos una energía A en B, y durante la transformación es que obtenemos nuestra energía útil (exergía). El problema usualmente es que la fuente B de energía, que probablemente antes no estaba disponible en ese ambiente, se considera que altera y modifica rápidamente ese medio ambiente contaminándolo. La solución es buscar fuentes de energías limpias, que significa encontrar transformar una forma energía A en otra energía B, de donde se pueda consumir energía útil, pero que los efectos de la forma de energía B no sean perceptibles por los seres humanos. Y aquí, nótese la frase “no sean perceptibles por los seres humanos” porque ese el criterio generalizado de una fuente no contaminante o limpia. Voy a colocar como ejemplo los paneles solares fotovoltaicos, sólo para atizar un poco el fuego, que son considerados fuentes de energía limpia porque claramente cuando están funcionando sobre el techo de nuestras casas no vemos que estén emitiendo ningún tipo de gas o generando contaminación que nosotros podamos percibir. Pero, siempre hay peros que debemos analizar, en el caso de los paneles solares fotovoltaicos, la contaminación ya está consumada. Para decirlo en muy pocas palabras, la industria de producción de monocristales de silicio de grado semiconductor es una de las industrias más contaminantes en lo que se refiere a consumo de energía, consumo de agua y alteración del medio ambiente en la minas de producción de la materia prima. Todo panel solar fotovoltaico se fabrica, y actualmente sólo es posible fabricarlos con la energía que proporcionan los combustibles fósiles.
En cualquier caso lo importante a entender es que si no consumimos energía, no ocurre nada. Volviendo a los ejemplos anteriores, existimos, respiramos, nos reproducimos y hacemos lo que hacemos, gracias a que estamos consumiendo energía. Y la máxima que debemos siempre tener presente es: “entre más energía consumimos mas cosas ocurren” . Si no hay energía disponible no pueden ocurrir las cosas. De allí, por ejemplo, cuando alguien está proponiendo reducir drásticamente nuestro consumo de energía, qué es lo que realmente está proponiendo: Limitar o reducir el número de acciones que se realizan, que simplemente dejen de existir.
Una de las consecuencias de vivir en este universo es que cada vez que consumimos energía “algo ocurre”. Pero hay que tomar en cuenta una característica fundamental de la energía que muy pocos sabemos: “la energía útil es efímera”, sólo existe durante la transformación de una forma de energía a otra, y luego simplemente desaparece, el universo la toma nuevamente. Imagine que le entrego a usted una cantidad de energía pura y usted decide no utilizarla sino guardarla en su bolsillo. Un segundo después, sin que usted haga nada esa energía desaparece, el universo la vuelve a tomar, transformándola en alguna otra forma de energía no disponible. Esta es una característica crucial que hay que tener muy en cuenta a la hora de generar energía. Tomemos como ejemplo la red eléctrica de una nación; imagine que usted en un momento dado generó 100 megavatios de potencia eléctrica que los puso disponibles para el uso de la población en su tendido eléctrico. Pero justo durante ese segundo nadie consumió energía, y le pregunto qué pasa con esa potencia generada, y la respuesta es simple, se pierde, desaparece si nadie fue capaz de consumirla justo en ese momento. La energía no se puede guardar para más tarde, o se utiliza al momento que se genera o se pierde.
Sólo para que usted lo reflexione; si ya se ha generado la energía por ejemplo en un tendido eléctrico, ¿Cuál es la forma más eficiente en la que se puede utilizar esa energía? Si usted desea un uso eficiente de la energía entonces la única recomendación que usted pueda hacer es que esa energía se consuma al cien por ciento, para que sea sumamente eficiente, porque si no se utiliza, simplemente se pierde y la eficiencia en el uso de esa energía es de 0%. Bien, como compagina usted estos hechos básicos de la energía con los típicos planes gubernamentales o de organizaciones que le dicen ahorre energía, no la utilice…

Crecimiento:

Así cuando algo ocurre es porque hubo un consumo de energía, y esa energía estuvo disponible durante ese segundo. Pero note que si no se suministra en el siguiente segundo la misma cantidad de energía, el proceso o acción no se volverá a repetir. De aquí tomamos una de las lecciones más importantes del consumo energético, por ejemplo, en el caso de los seres vivos cada segundo están consumiendo energía, y cada segundo tiene que estar disponible esa energía. Si una célula consume por ejemplo unas 3 calorías cada segundo para realizar sus procesos, esta simple célula consumirá unas 259200 calorías todos los días para poder mantener su funcionamiento diario. La energía se tiene que producir de manera constante, sin pausas, y a lo largo de toda la vida de esa célula. Eso significa que tiene que haber un mecanismo constante de conversión de una forma de energía a otra de donde la célula extrae la energía útil. Pero lo importante es que, con ese consumo de energía la célula simplemente mantiene los mismo procesos. No puede ocurrir nada nuevo porque no hay energía para que ocurran más cosas. Pero si se aumenta la cantidad de energía disponible, entonces nuevas cosas ocurrirán, y ahora el consumo de la célula aumenta, porque nuevamente debe proveerse la energía para que ocurran todos los procesos viejos y nuevos. Cada vez que el número de acciones que ocurren en un sistema aumentan, aumenta de manera proporcional su consumo de energía. Note que no es que simplemente hubo un exceso de energía momentáneo, para que aparezca las nuevas acciones. Tiene que haber un aumento de generación constante de energía que garantice que las nuevas acciones sean permanentes. Es decir, cuando el consumo de energía aumenta porque hay disponible una fuente confiable de energía constante, entonces nuevas cosas comienzan a ocurrir en ese sistema. Este aumento del número de cosas que ocurren porque hay disponible una fuente de energía constante, es lo que se denomina crecimiento.

El crecimiento se produce de manera espontánea cada vez que un sistema cuenta con un aumento de disponibilidad de energía constante y segura que garantiza el mantenimiento de todas las acciones que ocurren.

Cuando nos referimos a un sistema, estamos hablando de todo lo que existe en este universo, puede ser una célula, un organismo completo, un sistema planetario o galaxias. La idea es la misma, sí en ese sistema se produce un aumento de la cantidad de energía disponible, y esa nueva fuente de energía es constante y segura, entonces como resultado de ello comenzarán a ocurrir y mantenerse ocurriendo más cosas. Tomemos de ejemplo nuevamente nuestra célula. Para que la célula pueda mantenerse “viva” tienen que estar ocurriendo muchos procesos de manera repetitiva. Estas cosas que ocurren sólo son posible porque hay consumo de energía. La célula todos los días consumirá la misma cantidad de energía, asumiendo que el proceso no se degrade, que es lo denominamos envejecimiento. Si cambiamos la situación y ponemos más energía disponible para esa célula, entonces se produce un cambio: ocurren más cosas porque hay más energía. En pocas palabra la célula crece. Ese crecimiento puede ser una célula más grande, es decir, de mayor volumen. La energía adicional se traduce en acciones para crear más membrana celular, y tal vez hacer las estructuras internas más grandes y voluminosas. Esta es siempre la misma respuesta independientemente del sistema al que estemos haciendo referencia; mayor consumo de energía implica crecimiento.
Un hecho muy particular en la naturaleza es que cuando se tiene más energía disponible, usualmente ese consumo de energía se utiliza para replicar las misma acciones que ya existían. Es decir, se produce una multiplicación de las acciones ya existente. En el caso de las células, eso puede llevar a un crecimiento del número de células en lugar del crecimiento en el volumen de la misma célula. Por ejemplo, si una célula comienza a consumir más energía podría simplemente duplicarse en lugar de aumentar su propio volumen. Ahora, al tener dos células tenemos el doble del consumo de energía. Note que ahora ese es el mínimo de energía que puede consumirse para que ambas células permanezcan vivas. Sí, el consumo de energía aumenta entonces aumenta el número de células. Esto lleva a un hecho muy importante a tener en cuenta en lo que a la energía respecta:

Si un sistema está en constante crecimiento implica que el sistema tiene que consumir cada vez más energía para mantener ese crecimiento.

En lugar de una célula hablemos de un país: sí un país quiere mantenerse en crecimiento constante año tras año, entonces debe mantenerse aumentando su consumo energético de manera constante. Caso contrario no podrá crecer, e incluso, si reduce su consumo energético, en este universo particular de energía, la única consecuencia posible es que no sólo no crece sino que debe decrecer.

El crecimiento conduce al desarrollo

¿Lo único que puede hacer un sistema cuando aumenta su consumo energético es crecer? La respuesta es no. Cuando un sistema consume cada vez más energía y comienzan a ocurrir cada vez más cosas, que es lo que hemos definido como crecimiento, a la larga ese crecimiento permanente conduce a un estado de interrelaciones entre todos los sistemas que generan una gran cantidad de nuevas funciones que son consecuencia de ese crecimiento. Este nuevo estadio se llama “Desarrollo” y aún cuando el sistema puede seguir creciendo, y por tanto aumentando su consumo energético, este nuevo estadio suele requerir mucho más energía que la que requiere el crecimiento en sí mismo.
La mejor forma de explicarlo es con analogías. Primero utilizaré la analogía del panadero porque puede ser extrapolada directamente a sociedades y naciones. Imagine una persona en un pequeño poblado que ha decidido hacer panes para su propio consumo. Esta persona requerirá cierta cantidad de energía para producir digamos unos 10 panes diarios. Asumamos que consume una unidad de energía para producir esa cantidad de panes. Si esa persona vive de comer pan diariamente tiene que consumir una unidad de energía para producir los 10 panes durante todos los días. En un primer análisis observamos que el consumo de energía se mantiene constante, y por tanto no hay crecimiento, siempre se consume la misma cantidad de energía y se produce la misma cantidad de panes; por tanto el crecimiento es nulo y el consumo de energía es constante. Pero un buen día, esta persona decide que quiere vender a sus vecinos los panes que produce. Por tanto, para vender 10 panes a cada uno de sus cuatro vecinos nuestro panadero requiere consumir 5 unidades de energía para producir los 50 panes diarios que necesita. Evidentemente, hubo un aumento del consumo de energía y como consecuencia hubo un crecimiento de la producción de panes. Nuestro panadero ha decidido crecer y surtir a todo el poblado con sus deliciosos panes, por tanto cada vez aumenta más el consumo de energía que trae como consecuencia el crecimiento de su producción. Note que hasta ahora sólo ha ocurrido el crecimiento.
Pero ahora, los pueblos vecinos se han enterado de la producción de los deliciosos panes y quieren también alimentarse con ellos. Nuestro panadero pone en marcha el crecimiento de la producción, aumentando su consumo energético para abastecer a los pueblos vecinos. Pero nuestro panadero ahora se enfrenta a una nueva situación. Cuando sólo producía para sus vecinos no requería de un sistema para trasladar sus panes. Ahora que tiene que llevarlo a distancias cada vez mayores necesita otros sistemas de apoyo como vehículos que consumen también energía. De hecho nuestro panadero ha sido tan exitoso que ahora requiere de toda una logística para la distribución de sus panes, incluso de almacenarlos refrigerados y transportarlos. Bien. Todas esas nuevas funciones (transporte, refrigeración, logística, etc) que aparecen como consecuencia del crecimiento es lo que se llama DESARROLLO. Resulta que el desarrollo suele ser mucho más intensivo en el consumo de energía de lo que es el crecimiento en sí mismo.
Esto es una situación que se repite en todos los sistemas de este universo. Por ejemplo, cuando se concibe a un ser humano, inmediatamente después de la fecundación del óvulo comienza el crecimiento celular. Durante esta etapa inicial sólo hay crecimiento, luego de que ya ha habido un enorme crecimiento celular es que aparecen nuevas funciones y las células comienzan a especializarse en los diferentes órganos, en este momento es cuando podemos hablar del “desarrollo” del feto.

Conclusiones

Ciertamente el cuento ha sido largo, pero es que no es posible, al menos no en este universo con sus reglas, separar el concepto de energía, crecimiento y desarrollo. Espero que su forma de ver este mundo haya cambiado así sea un poquito, y que cada vez que vea que algo ocurre usted afirme que allí hay energía.
Lo importante es que en este universo en el que vivimos, sino aumentamos constantemente nuestro consumo de energía no hay crecimiento, y sin crecimiento no hay desarrollo posible.
El gran reto de este siglo XXI es llegar al pleno desarrollo de toda la humanidad. Eso implica que debemos aumentar constantemente nuestro consumo energético incluso a paso acelerado, para tener la oportunidad de llegar al desarrollo. ¿Cómo compaginar esto con las teorías de este siglo sobre calentamiento globlal y del impacto que hemos causado en el planeta? Creo que nadie tiene la respuesta en este momento, pero no podemos tampoco ocultar la realidad sobre esta relación básica entre aumento del consumo de energía, crecimiento y desarrollo; lo cual parece más bien una bofetada para nuestro futuro y para mi gusto bastante injusto.
Necesitamos crear un política energética mundial que garantice el desarrollo de toda la humanidad. Por lo pronto es camino es duro, sobre todo desde la perspectiva de los países desarrollados. Luego de todo lo que ha leído, que pasaría si a estas alturas un país desarrollado decide bajar su consumo energético. Sí, la respuesta es simple, dejaría de crecer y su desarrollo se estancaría.

Aclaratoria: Para que nadie mal interprete mis intenciones con este artículo. Soy experto en energías alternativas y renovables, y desde hace más de 25 años me dedico a la investigación y desarrollo de nuevos materiales para la fabricación de celdas solares fotovoltaicas de capas delgadas.