El Sol y la energía

La energía que hoy en día mueve al mundo se obtiene en un 86 % de los combustibles fósiles, petróleo, gas natural y carbón. Estos combustibles, que fueron generados en el transcurso de cientos de millones de años bajo la superficie de la Tierra, son, por supuesto, no renovables y verán su fin en un futuro más o menos cercano. Por otro lado, el uso indiscriminado de combustibles fósiles desde el inicio de la Revolución industrial dos siglos atrás, ha producido un incremento en el contenido de bióxido de carbono de la atmósfera, que a su vez ha generado el calentamiento global que nos amenaza con desastres ecológicos. El desarrollo de energías alternativas que no generen bióxido de carbono y que además sean renovables, es entonces un tema de importancia primordial.

El Sol es la fuente de vida de nuestro planeta. Sin el Sol, la Tierra sería un lugar frío, oscuro y muerto. El secreto de la vida es la fotosíntesis, que es posible gracias al Sol. Como sabemos, a través de este proceso plantas y algas absorben bióxido de carbono de la atmósfera y generan materia orgánica. Sin el Sol no habría fotosíntesis y no existirían plantas sobre la faz de la Tierra; ni tampoco animales y humanos que dependen de las plantas para subsistir.

El Sol es y ha sido también la fuente de la mayor parte de la energía consumida en la Tierra desde tiempo inmemorial. La energía de nuestros músculos, por ejemplo, la obtenemos del alimento vegetal o animal que ingerimos y en consecuencia del Sol en último término. La energía del viento, que nos permitió navegar en tiempos pasados en buques veleros de todo tipo y que ahora se aprovecha en “granjas” de molinos de viento, tiene también al Sol como causa primaria. Es éste también el caso de las caídas de agua empleadas para producir energía en plantas hidroeléctricas, cuya operación depende del ciclo del agua evaporación-lluvia que a su vez es consecuencia del calentamiento solar. Los mismos combustibles fósiles, que se generaron a partir de materia orgánica sepultada bajo la superficie de la Tierra en tiempos geológicos, fueron producto de la actividad fotosintética ocurrida hace cientos de millones de años.

Tenemos, por otro lado, que los mayores usuarios de la radiación solar que alcanza la Tierra, son y han sido las plantas y algas verdes, las cuales mediante el proceso de fotosíntesis generan anualmente materia orgánica con un contenido de carbón que en peso es diez veces mayor que todo el peso del carbón consumido por año en actividades industriales a nivel mundial. La fabricación de materia orgánica por la naturaleza a través de la fotosíntesis excede, y con mucho, la dimensión de cualquiera de nuestras actividades industriales.

Podemos ver entonces que el Sol, que hace llegar a la superficie de la Tierra una cantidad de energía que es 10,000 veces más grande que el total del consumo mundial, es sin duda la primera opción de energía renovable. Para esto, hay varios esquemas que pueden ser utilizados. Podemos, por ejemplo, aprovechar la energía solar directamente para calentar agua, o bien para generar energía eléctrica por medio de celdas solares. Podemos también aprovechar al Sol indirectamente, a través de molinos de viento o en centrales hidroeléctricas.

Una opción que luce particularmente atractiva como fuente de energía renovable es la que nos proporciona la fotosíntesis misma, a través de la cual se fabrica material combustible - la llamada biomasa-, convirtiendo a la energía solar en energía química almacenada en el material sintetizado. De hecho, el primer material de este tipo utilizado por nuestros ancestros para hacer fuego -la madera- fue fabricado por la naturaleza empleando la fotosíntesis. Una ventaja de fabricar el combustible que necesitamos de esta manera, es que no incrementaríamos el balance de carbono en nuestro planeta; es decir, al quemar la biomasa y arrojar de manera inevitable bióxido de carbono a la atmósfera, solamente estaríamos regresándole a la misma el carbono que se empleó con la fotosíntesis para fabricar dicha biomasa.

Por otro lado, una desventaja de concebir a la fotosíntesis como fábrica de combustible es su baja eficiencia de conversión de energía solar en energía química de biomasa, la cual es de unas pocas unidades porcentuales. Hay que hacer notar, sin embargo, que para algunos cultivos esta eficiencia es significativamente mayor. En el caso de la caña de azúcar, por ejemplo, es del orden del 8% y de ahí su popularidad como fuente de energía renovable.

Existe la actualidad mucho interés en investigar los mecanismos detallados por los cuales ocurre la fotosíntesis. Una mejor compresión de dichos mecanismos llevará con seguridad al desarrollo de procesos de fotosíntesis artificiales con eficiencias mayores a las de los correspondientes procesos naturales. Entre las energías renovables que en un futuro -que esperamos no sea muy lejano- sustituirán a los combustibles fósiles, encontraremos, sin duda, a aquellas basadas en la producción de biomasa. Después de todo, ésta constituye la forma más primitiva de obtener energía, aparte de la nos brinda nuestra propia fuerza muscular.