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El 31% de 51,000 millones de toneladas al año.
Cada año entre la reconstrucción y reparación de carreteras puentes y edificios y la construcción de otros nuevos Estados Unidos produce más de 96 millones de toneladas de cemento uno de los principales componentes del hormigón. Esto supone unos 270 kg por cada habitante del país. Y eso que los mayores consumidores de este material no son los Estados Unidos sino China que instaló más hormigón en los primeros 16 años del siglo 21 qué Estados Unidos a lo largo del siglo 20.
Evidentemente el cemento y el hormigón no son los únicos materiales que utilizamos también este el acero que se emplea en coches, barcos, trenes, frigoríficos y fogones, maquinaria industrial, latas de alimentos, incluso ordenadores, el acero es resistente, barato, duradero y reciclable hasta el infinito y por si fuera poco forma una pareja estupenda con el hormigón. Si se introducen barras de acero en un bloque de hormigón se obtiene un material de construcción mágico capaz de soportar toneladas de peso y además no se rompe al retorcerlo de ahí que el hormigón armado se usa en casi todos los edificios y puentes. Los estadounidenses consumimos tanto acero como cemento lo que supone otros 270 kilos por persona al año. Sin contar el acero que se recicla para su reutilización.
Los plásticos son así mismo materiales asombrosos. Se encuentran en tantos productos desde ropa, juguetes, hasta muebles, pasando por vehículos y teléfonos móviles que resulta imposible enumerar los todos. En la actualidad tienen mala reputación lo que en parte se haya justificado, por otro lado son de los más útiles. Mientras escribo este capítulo sentado en mi escritorio veo objetos de plástico por doquier: el ordenador, el teclado, la pantalla, el ratón, la engrapadora, el teléfono y un largo etcétera los plásticos son lo que permite que los coches de bajo consumo sean tan ligeros. Sí bien confieren al vehículo hasta la mitad del volumen total solo representan el 10% de su peso.
Luego está el vidrio presente en ventanas, tarros y botellas materiales de aislamiento, coches y los cables de fibra óptica que permiten las conexiones de alta velocidad a internet. Con el aluminio se elaboran latas de refresco, papel aluminio, coches eléctricos, partes de trenes, aviones y bidones de cerveza, los fertilizantes ayudan a alimentar al mundo. Hace años predije que el fin de papel llegaría cuando las comunicaciones electrónicas se generalizaran y las pantallas proliferaran pero no hay señales de que vaya a desaparecer en un futuro próximo.
En resumidas cuentas fabricamos materiales que se han vuelto tan esenciales para la vida moderna como la electricidad.
El más espectacular incremento en el uso de estos materiales se presentó en Shangai entre 1987 y 2013 en dónde se construyeron una gran cantidad de edificios que utilizaron toneladas de acero, cemento, vidrio y plástico.
El mismo fenómeno se está produciendo en todo el mundo aunque pocos lugares han experimentado un desarrollo tan espectacular como Shanghai. Quiero recalcar un motivo que se repite a lo largo de este libro: esta clase de progreso es positiva gracias al crecimiento rápido que se aprecia en estas dos comparaciones, la vida de muchas personas están mejorando en innumerables aspectos. Están ganando mejores sueldos y recibiendo una educación de mayor calidad, y es menos probable que mueran jóvenes. Todo aquel a quién le importe la lucha contra la pobreza debería alegrarse por ello.
Sin embargo existe otro motivo que aparece con frecuencia en este libro, no hay bien que por mal no venga, la fabricación de estos materiales emiten muchos gases de efecto invernadero. De hecho es responsable de cerca de una tercera parte de las emisiones globales y algunos casos sobre todo en lo que se refiere al hormigón, no contamos con medios prácticos para hacerlos sin producir carbono.
Así que intentaremos buscar la cuadratura del círculo es decir la manera de seguir produciendo estos materiales sin ocasionar que el mundo se vuelva inhabitable a causa del calentamiento. En aras de la brevedad nos centraremos en los tres materiales más importantes el acero, el hormigón y el plástico al igual que con la electricidad analizaremos como hemos llegado hasta aquí y por qué estos materiales resultan problemáticos para el clima. Luego calcularemos las primas verdes que supondría la reducción de emisiones con la tecnología actual y examinaremos las formas de reducirlas y de fabricar todas estas cosas sin emitir carbono.
La historia del acero se remonta hasta hace unos 4,000 años. En el camino hemos tenido grandes avances para llegar a un acero barato y fácil de modelar. El acero nos gusta porque es resistente y a la vez fácil de moldear cuando está caliente. Para fabricarlo hace falta hierro puro y carbono. El hierro por sí solo no es muy fuerte pero basta con la cantidad justa de carbono menos de un 1% (aunque depende de tipo de acero que se desee) que los átomos de ese elemento se acurrucan entre los del hierro y confieran la aleación sus propiedades más importantes.
El carbono y el hierro no son difíciles de encontrar. El primero se puede obtener del carbón el segundo abunda en la corteza terrestre. El hierro en estado puro en cambio de muy poco común: cuando se extrae de la tierra casi siempre está combinado con oxígeno y otros elementos, una mezcla conocida como mineral de hierro.
Para fabricar el acero hay que separar el hierro del oxígeno y agregar una pizca de carbono. Pueden conseguirse ambas cosas fundiendo el mineral de hierro a temperaturas muy altas del orden de los 1,700 grados en presencia de oxígeno y un tipo de carbón llamado Coque. Cuando el mineral de hierro se calienta hasta ese punto libera el oxígeno y el Coque libera el carbono. Una pequeña parte del carbono se une al hierro para crear el acero que queremos, mientras que el resto se aferra al oxígeno, dando lugar a un subproducto no deseado: el dióxido de carbono. Y no hablamos de cantidades pequeñas, por cada tonelada de acero qué se fábrica se emiten cerca de 1.8 toneladas de CO2.
Porque lo hacemos así? porque sale barato y porque no teníamos motivaciones hasta que empezamos a preocuparnos por el cambio climático. La extracción del mineral de hierro resulta bastante sencilla, y por lo tanto económica, el carbón también es económico porque abunda en el subsuelo.
Así pues en un mundo continuará su lento avance fabricando cada vez más acero a pesar de que la producción en Estados Unidos está prácticamente estancada. Hay varios países que elaboran más acero crudo que Estados Unidos entre ellos China, India y Japón, y antes de 2050 la producción mundial alcanzará los 2800 millones de toneladas al año esto significa que a mediados de siglo se verteran en la atmósfera 5,000 millones de toneladas adicionales de dióxido de carbono procedente solo de industria del acero, a menos que encontremos un proceso nuevo y sin efectos nocivos para el clima.
Si esto parece un reto peliagudo, el caso del hormigón es aún más duro. Para fabricarlo se mezcla arena, agua y cemento. Los dos primeros elementos implican relativamente poca dificultad lo que constituye un problema para el clima es el cemento.
Para elaborar cemento se necesita cal. Para obtener cal hay que quemar en un horno piedra caliza compuesta de calcio, carbono y oxígeno junto con otros materiales. La presencia tanto de carbono como de oxígeno cabe imaginar cómo acaba el asunto. Después de quemar la piedra caliza obtenemos lo que queriamos: cal para el cemento y lo que no queríamos: dióxido de carbono. Nadie conoce un sistema para fabrincar cemento prescindiendo de este proceso. Se trata de una reacción química: piedra caliza + calor = óxido de calcio + dióxido de carbono y no hay vuelta de hoja. Es una relación de uno a uno. Al fabricar una tonelada de cemento se libera una tonelada de dióxido de carbono y tal cómo ocurre con el acero no hay razones para creer que vayamos a dejar de elaborar cemento. China, el mayor productor con diferencia, fábrica 7 veces más cemento que India que ocupa el segundo puesto y más que el resto de los países del Mundo juntos. Entre ahora 2022 y 2050 la producción anual mundial de este material crecerá un poco ya que aunque la fiebre de la construcción en China remitirá, se intensificará en países en desarrollo más pequeños, antes de asentarse en unos 4,000 millones de toneladas al año cifra cercana a la actual en comparación con el cemento y el acero.
En comparación con el cemento y el acero, los plásticos son los recién nacidos del grupo. Aunque al ser humano utilizaba plásticos naturales como el caucho hace miles de años los sintéticos surgieron en la década de 1950 gracias a determinados avances en la ingeniería química. Hoy por hoy existe más de una veintena de tipos de plásticos que van desde aquellos que tenemos presentes como el polipropileno de los envases de yogurt por ejemplo hasta otro que se utilizan en productos más sorprendentes como pinturas acrílicas, abrillantadores para el suelo, detergentes para la ropa, así como los microplasticos del jabón y el shampoo, nylon de los impermeables y el poliester de todas las prendas que se ponían en los 70s.
Todos estos tipos de plásticos diferentes tienen una cosa en común contienen carbono. Resulta que el carbón es muy útil para crear toda clase de materiales pues enlaza fácilmente con una amplia variedad de elementos distintos.
Sí has llegado hasta aquí seguramente no te sorprenderá enterarte de dónde procede buena parte del carbono que utilizan las empresas que fabrican plásticos. Para obtenerlo se refina petróleo, carbón o gas natural, luego los productos refinados se procesan de varias maneras. Esto explica en gran parte la fama de baratos que se han logrado los plásticos. Al igual que el cemento y el acero, son económicos porque los combustibles fósiles son muy económicos.
Pero hay un aspecto que supone una diferencia fundamental entre los plásticos por un lado, el cemento y el acero por otro, cuándo producimos estos últimos liberamos dióxido de carbono como un subproducto inevitable mientras que al fabricar plástico cerca de la mitad del carbono pasa a formar parte del nuevo material, el porcentaje exacto varía bastante en función al tipo de plástico pero cerca de la mitad es una aproximación razonable. El carbono le encanta unirse al oxígeno y al hidrógeno y es muy reacio a soltarse. Los plásticos tardan cientos y años en degradarse. Esto representa un problema mayúsculo para el medio ambiente por los desechos plásticos que se tiran en vertederos y en los océanos. Permanecerán ahí un siglo más y es algo que vale la pena resolver los trozos de plástico que flotan en el mar causan toda clase de problemas entre ellos el envenenamiento de la vida marina. Sin embargo no agravan el cambio climático por lo que se refiere solo a las emisiones. El carbono de los plásticos no es tan malo cómo tardan tanto en degradarse los átomos de carbono que contienen no se dispersan en la atmósfera y por lo tanto no contribuyen a subir la temperatura.
Quiero recalcar que ésta breve visión general solo abarca tres de los materiales más importantes que fabricamos en la actualidad estoy dejando de lado los fertilizantes, el vidrio, el papel y el aluminio entre muchas otras cosas. Los puntos claves no obstante son los mismos: producimos una cantidad ingente de materiales lo que se traduce en la proliferación de gases efecto invernadero, casi una tercera parte de los 51,000 millones de toneladas que se aportan a la atmósfera cada año. Tenemos que reducir esas emisiones a cero, pero dejar de manufacturar productos más no es una opción.
Para calcular la prima verde de los materiales hay que entender de dónde proceden las emisiones cuando fabricamos cosas. Distingo tres etapas en ello: emitimos gases de efecto invernadero (1) cuándo utilizamos combustibles fósiles con el fin de generar la electricidad que necesitan las fábricas para funcionar (2) cuando los usamos para generar el calor que requieren los distintos procesos industriales como la fundición del mineral de hierro para fabricar acero y (3) durante la producción, propiamente dicha, de esos materiales como: el cemento cuya manufactura genera de forma inevitable dióxido de carbono. Analisemos esas tres etapas una a una y veamos de qué manera contribuyen a las primas verdes.
Respecto a la primera, relativa a la electricidad, hemos abordado casi todos los desafíos clave en el capítulo 4. Una vez que se suman a los ecuación factores como el almacenamiento, la transmisión y el hecho de que muchas fábricas necesitan energía fiable las 24 horas del día, el costo de la electricidad limpia se incrementa con rapidez en la mayoría de los países, mucho más que en Estados Unidos o en Europa.
Luego está la segunda etapa: cómo se genera el calor sin quemar combustibles fósiles? Si no requieren temperaturas demasiado altas se puede utilizar bombas de calor eléctricas entre otros medios. Ahora bien, cuando se busca alcanzar miles de grados centígrados la electricidad no constituye una alternativa económica, al menos con la tecnología actual. Hace falta recurrir a la energía nuclear o bien quemar combustibles fósiles y atrapar las emisiones con dispositivos de captura de carbono. Por desgracia este sistema no sale gratis, incrementa Los costos de los fabricantes que repercuten en el usuario.
Por último tenemos la tercera etapa: qué podemos hacer respecto a los procesos que generan de manera intrinseca emisiones de gases de efecto invernadero? No olvidemos que la producción del acero y del cemento libera dióxido de carbono, no solo por la quema de combustibles fósiles sino como resultado de las reacciones químicas indispensables para su fabricación.
Para su fabricación ahora mismo, la respuesta es clara: hoy por hoy, aparte de poner fin a esas actividades del sector industrial, no podemos hacer nada por acabar con estas emisiones. Si estuviéramos dispuestos a llegar hasta las últimas consecuencias para eliminarlas utilizando la tecnología de la cual disponemos en la actualidad, nuestras opciones serían tan limitadas como la segunda etapa. Habríamos de valernos de los combustibles fósiles y la captura de carbono, lo que, también este caso, incrementaría los costos.
Teniendo presente las tres etapas, a continuación echamos una ojeada a los distintos valores de las primas verdes derivadas del uso de la captura de carbono para fabricar plástico, acero y cemento verdes.
Analizando Las primas verdes en dolares:
Etileno precio promedio por tonelada $1,000. Carbono emitido por tonelada de material fabricado 1.3 toneladas. Precio final después de la captura de carbono $1,155 rangos de prismas verdes del 9 al 15%.
Acero precio promedio por tonelada $750, carbono emitido por tonelada de acero fabricado 1.8 toneladas, precio final después de la captura de carbono $964, rango de las primas verdes 16 al 29%.
Cemento precio promedio por tonelada $125, carbono emitido por tonelada de cemento fabricado 1 tonelada, precio final después de la captura de carbono $300, rango de las primas verdes 75 a 140%.
Salvo por el cemento estás primas no parecen gran cosa. Y es verdad que en algunos casos los consumidores apenas notarían la subida de precios. Por ejemplo un coche de $30,000 dólares puede contener una tonelada de acero, que esta cueste $750 o $950 no afectarán mucho al importe total del vehículo. Incluso en el caso de la botella de Coca-cola que compraste en una máquina expendedora el otro día, el plástico del envase representa una fracción minúscula el costo total.
Hay diferentes vías para reducir las primas, una de ellas consiste en crear demanda de productos verdes a través de medidas oficiales, como por ejemplo la implementación de incentivos o incluso de la obligatoriedad de comprar cemento o acero neutros en carbono. Es mucho más probable que las compañías pagen el sobrecosto de los materiales sostenibles si la ley lo exige, los clientes lo piden y la competencia lo paga. En los capítulos siguientes abordaremos estos incentivos con mayor profundidad no obstante, y esto es esencial, precisamos innovaciones en el proceso de manufactura, maneras de fabricar cosas y emitir carbono. Veamos algunas posibilidades.
En el futuro inmediato tendremos que contar con la captura de carbono y la captura directa de aire (si se consigue que resulte práctica) para atrapar el carbono procedente de la elaboración del cemento.
En cuanto a casi todos los demás materiales lo primero, que necesitamos sería una electricidad limpia fiable y abundante . La electricidad ya constituye cerca de la cuarta parte de toda la energía que gasta el sector industrial de todo el mundo; para alimentar todos estos procesos necesitamos recurrir a toda la energía verde con la que ya contamos y desarrollar avances que nos permitan generar y almacenar grandes cantidades de electricidad neutra en carbono de forma económica.
Y pronto se requerirá aún más energía cuando pongamos en práctica otro sistema para reducir las emisiones: la electrificación es decir la técnica consistente en utilizar electricidad en vez de combustibles fósiles en algunos procesos industriales. Por ejemplo una solución genial para la producción de acero sería sustituir el carbón por electricidad verde. Una empresa que sigo con interés ha desarrollado un proceso nuevo denominado electrólisis del óxido fundido en lugar de calentar hierro en un horno junto con coque se le aplica corriente a una cápsula qué contiene una mezcla de óxido de hierro líquido y otros ingredientes. La electricidad descompone el óxido de hierro, dando como resultado del hierro puro qué se requiere para fabricar el acero, y oxígeno puro como subproducto. No se libera dióxido de carbono. Aunque esta técnica parece prometedora, es similar a un proceso que se usa desde hace más de un siglo para purificar el aluminio.
La electricidad limpia también nos ayudará a solucionar otro problema: la producción de plásticos. Si logramos encajar todas las piezas necesarias, algún día estos materiales podrán convertirse en un sumidero de carbono, un medio de absorber carbono, en lugar de emitirlo.
Al margen de encontrar formas de fabricar materiales con cero emisiones, otra medida consistiría sencillamente en utilizar menos cosas. Por sí solo el reciclaje de más acero, cemento y plástico no bastaría para eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero, pero contribuiría a ello. Podemos reciclar más de lo que estamos haciendo, y deberíamos probar nuevas maneras de reducir la cantidad de energía necesaria para ello. Y puesto que la reutilización no requiere tanta energía como el reciclaje también podríamos usar maneras de construir y elaborar cosas con materiales reutilizados. Por último es posible así mismo diseñar edificios y carreteras con el objetivo de limitar el uso del cemento y el acero. En algunos casos la madera contralaminada, la que se fabrica con capas de láminas superpuestas y encoladas, es lo bastante sólida y resistente para reemplazar ambos materiales.
En resumen los pasos para llegar a las cero emisiones en la industria serán los siguientes:
1.- Electrificar todos los procesos posibles. Esto requerirá una innovación considerable.
2.- Obtener esa electricidad de una red descarbonizada. Para esto también se necesitará innovación.
3.- Absorber las emisiones restantes mediante la captura de carbono y para esto también requerimos innovación.
4.- Hacer un uso más eficiente de los materiales. Lo mismo, con más innovación.
Hay que empezar a habituarse a este mensaje, que reaparecerá con frecuencia en los capítulos siguientes. A continuación abordaremos el tema de la agricultura protagonizado por uno de los grandes héroes olvidados del siglo XX, así como las explotaciones repletas de vacas flatulentas.
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