‘Combustibles fósiles y CO2’

Señales de alerta: las emisiones globales de CO2 se prevé que aumenten este año tras tres años estancadas

Las emisiones de CO2 provocadas por los combustibles fósiles y la industria suponen el 90% de las emisiones globales de CO2 asociadas a las actividades humanas. En los últimos tres años (2014-2016) el nivel global de emisiones de CO2 se mantuvo estable a pesar del aumento del crecimiento económico en esos años. Elementos positivos, como el menor uso del carbón en China, las mejoras en la eficiencia energética y el mayor uso de energías renovables como la solar o la eólica han contribuido a la estabilización en las emisiones de CO2. Sin embargo según un estudio publicado por investigadores del Global Carbon Project [1] se estima que las emisiones de CO2 vuelvan a aumentar en el año 2017 alrededor de un 2% respecto de los valores del año 2016 alcanzando un record de 36.8 Gt de CO2 emitidas a la atmósfera.

Autor: Rufino M. Navarro Yerga- Instituto de Catálisis y Petroleoquímica

La temperatura global de la tierra continúa en aumento. Los cinco años con mayor temperatura global se han alcanzado a partir de 2010 y 16 de los 17 años más calurosos se han registrado desde el año 2000. En este sentido es prioritario reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a las actividades industriales y territoriales de los seres humanos. Mientras las temperaturas globales continúan en aumento, la estabilización de las emisiones de CO2 observada en los años 2014-2016 parece que llega a su fin ya que para el año 2017 se prevé que las emisiones vuelvan a aumentar (Figura 1). En el periodo 2014-2016 se observó un desacoplamiento entre la curva de crecimiento económico y el de emisiones de CO2 (Figura 1) producido por las mejoras en la eficiencia energética, el menor uso del carbón y el mayor uso de renovables. Sin embargo para el año 2017 las proyecciones para las emisiones de CO2 apuntan a un aumento del 2% respecto de las alcanzadas en 2016 con un valor record de emisiones de 36.8 Gt de CO2. Si a esa cifra se le suman el resto de emisiones de CO2 causadas por otras actividades humanas como la deforestación, 2017 se saldaría con un valor total de emisiones de 41 Gt de CO2.

 

 

Figura 1. Emisiones globales de CO2 a partir de combustibles fósiles e industria en el periodo 1990-2017 (los puntos rojos se corresponden a los datos para el año 2017) [1]

Los autores del trabajo indican que el aumento de las emisiones en 2017 está asociado a una mejora de la economía global que ha significado mayor producción de bienes que son los que acarrean más emisiones.  El mayor uso del carbón, petróleo y gas natural en China (un 3%. 5% y 12% respectivamente más que en 2016) junto con su menor generación hidroeléctrica es fundamental en el resultado global de emisiones en 2017 ya que este país es el responsable del 28 % de las emisiones globales de CO2. La reducción prevista para el año 2017 en las emisiones de CO2 en EEUU (-0.4%) y  en la Unión Europea (-0.2%) no son suficientes para compensar los aumentos producidos en China, India y el resto del mundo cuyas emisiones suman el 40% del global  y que se estiman que aumenten un 2.3%.

Con las previsiones de crecimiento económico para el año 2018 (2.9% según el Banco Mundial, el mayor crecimiento desde 2011) y con unas emisiones anuales globales de CO2  del orden de 41 Gt anuales,  el tiempo de respuesta para conseguir no alcanzar el límite de 2ºC de incremento de temperatura como recoge el acuerdo de Paris empieza a agotarse y es crítico. Los mismos autores plantean que lo fundamental es que las emisiones toquen techo cuanto antes y nada que no sea un descenso rápido y profundo de la decarbonización de la economía podría evitar alcanzar con el ritmo actual de emisiones superar el límite de calentamiento de 1.5ºC en un tiempo tan corto como una década y superar el calentamiento de 2ºC tan sólo unas pocas décadas después.

Más Información

[1] R-B. Jackson, C. Le Quere, R.M. Andrew, J.G. Canadell, G. P. Peters, J. Roy, L. Wu, “Warning sings for stabilizing global CO2 emissions” Environmental Research Letters, 12 (2017) 110202

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SOLAR-JET: un proyecto de síntesis de keroseno a partir de agua y CO2

Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, 28049 Madrid

En el proyecto SOLAR-JET, financiado por el 7PM de la Unión Europea se abordó la producción de combustible sintético de aviación utilizando agua y CO2 como materias primas en un proceso termoquímico de alta temperatura acoplado a un equipo Fischer-Tropsch de síntesis de hidrocarburos. Si bien el producto obtenido es una mezcla de hidrocarburos, la fracción de keroseno con una densidad de energía elevada resulta particularmente atractiva. El análisis del ciclo de vida proporcionó una emisión de gases de efecto invernadero de 0.49 kg de CO2 por litro, cifra que contrasta con 3.03 kg CO2 por litro que produce el combustible convencional.  El vapor de agua y el dióxido de carbono (CO2) pueden convertirse en un combustible solar termoquímico mediante el uso de energía solar térmica a muy elevada temperatura. En un estudio reciente se ha analizado la producción de este combustible y se encontró que, bajo condiciones apropiadas de reacción, el coste del combustible  líquido resulta del orden de 1.28 Euros por litro, con producción simultánea de gases de efecto invernadero próxima a cero. Si bien el producto obtenido es una mezcla de hidrocarburos, resulta particularmente atractiva la fracción de keroseno con una densidad de energía elevada.

En la  actualidad el transporte utiliza combustibles derivados mayoritariamente del petróleo los cuales tienen un impacto ambiental negativo. Otras opciones como la electricidad y el hidrógeno podrían ser portadores de energía alternativos para automoción, pero para aviación no resultan adecuados ya que no reúnen el requerimiento de elevada densidad de energía y potencia. Por esta razón, tanto el keroseno derivado del petróleo como el sintético son las opciones del combustible para aviación. Los biocombustibles utilizados como sustitutos del keroseno son todavía bastante caros y la tierra utilizada para cultivar las plantas que los producen compite con la que se utiliza para producir semillas utilizadas en alimentación. Puesto que este proceso permite obtener un combustible de aviación de forma segura, sostenible y escalable, puede hacer que la industria de aviación europea adquiera una posición de ventaja en el mercado global.

Los equipos que han participado en el programa SOLAR-JET combinaron las competencias necesarias para realizar los objetivos entre los que cabe mencionar un simulador solar de flujo elevado, el estado del arte de la simulación del proceso y el software apropiado para reducir el número de experimentos, así como la unidad Fischer

 

Figura 1. Diagrama de bloques el proceso combinado de producción de combustible de aviación sintético a partir de agua y CO2.

Tropsch de producción de keroseno por primera vez. En la Figura 1 se presenta un esquema simplificado del proceso completo. El keroseno sintético puede usarse como mezcla al 50% con la fracción obtenida a partir de petróleo. Si bien se ha estimado que el keroseno producido en el proceso solar termoquímico-FT tiene un impacto ambiental menor que el derivado del petróleo, se ha realizado un análisis del ciclo de vida y de las emisiones de gases de efecto invernadero del combustible. Para ello se consideró una planta teórica capaz de producir 1000 barriles por día (30 galones por minuto), instalada en una región que recibe 2500 kW/m2 de energía solar, sin aporte de calor o electricidad y utilizando CO2 del aire y agua de mar. El análisis del ciclo de vida proporcionó una emisión de gases de efecto invernadero de 0.49 kg de CO2 por litro, cifra que contrasta con 3.03 kg CO2 por litro que produce el combustible convencional.  

Referencia   

[1]        http://www.solarjet.aero 2

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¿Quo vadis, fracking?

Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Marie Curie 2, Cantoblanco, 28049 Madrid

La tecnología de fractura hidráulica “fracking”, cuyo concepto es conocido desde hace tiempo, permite extraer la última porción de petróleo aún remanente en los yacimientos que se abandonaron por no resultar rentables. El resultado de la puesta en práctica de esta tecnología es que se  ponen en circulación mayores cantidades de gas y petróleo, lo que ha presionado los precios del mercado norteamericano a la baja. Con la nueva administración que empieza ahora cabe esperar que esta tecnología se potencie en Estados Unidos en la próxima década y previsiblemente este país puede hacerse autosuficiente. Si estas estimaciones se hacen realidad, se puede  producir una verdadera revolución en el mercado del crudo de petróleo ya que Estados Unidos, mayor consumidor de petróleo convencional, puede condicionar el precio del crudo.               

La fractura hidráulica, conocida como fracking en la terminología inglesa, es una forma de recuperar el gas y petróleo que están retenidos en las formaciones de  esquisto o de pizarra de la corteza terrestre. La forma usual de recuperar estos hidrocarburos es mediante la inyección de agua a la que se incorpora arena junto a una serie de sustancias, algunas de naturaleza tóxica. Esta técnica requiere la perforación horizontal y, frecuentemente utiliza pequeñas explosiones durante la perforación lo que facilita la penetración del agua.

Esta tecnología de explotación de gas e hidrocarburos se viene utilizando en Estados Unidos desde los años 70 si bien la explotación masiva se alcanzó a partir de 2009 hasta alcanzar en 2010 unos 200.000 pozos en explotación. Según las estimaciones del Departamento de Energía, la producción diaria actual de petróleo y gas en Estados Unidos alcanzó en 2010 unos 15 millones de barriles de gas y 10 millones de  barriles petróleo, una producción total superior a las de Arabia Saudí y Rusia. Lo que ha sucedido con el desplome de los precios del crudo convencional en 2016 es que una parte importante de las explotaciones mediante fractura hidráulica no resultó competitiva frente al crudo convencional. De hecho dos de los países que han venido explotando la fractura hidráulica a gran escala, como son estados Unidos y Canadá, han clausurado una parte de sus instalaciones de explotación de gas e hidrocarburos mediante esta tecnología. Sin embargo, por mucho que los costes de producción obliguen a las empresas a desaparecer, no significa que lo vaya a hacer este tipo de petróleo no convencional. Una vez que liquiden, su misma competencia puede hacerse con sus activos, esto es hacerse con los derechos a perforar. Esta estrategia que viene defendiendo la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) ha hecho que las compañías sean más eficaces. Además, hay que añadir el desconocimiento del resultado que tendrá esta estrategia de la OPEP. Lo que si parece claro es que el alto precio del petróleo es algo del pasado y que lo más normal es que vaya a la baja.

Ante la presión por explotar las fuentes de hidrocarburos propias, los países utilizan la potencialidad de la fractura hidráulica como una tecnología efectiva de explotación de estos recursos. Las reservas mundiales probadas hasta 2015 ascienden a unos 3.000 miles de billones  de barriles. En la tabla adjunta se recopilan las reservas probadas de algunos países:

 

 

Tabla 1. Reservas probadas de hidrocarburos no convencionales susceptibles de ser explotados mediante la tecnología de fractura hidráulica.

Esta tabla indica el potencial que tienen estos países de explotación futura de estos recursos mediante la tecnología de fractura hidráulica. China, con una extensión similar a la de Estados Unidos pero con una población cuatro veces superior, es el país con mayores reservas probadas de hidrocarburos no convencionales. La Unión Europea depende en gran medida de las importaciones por lo que trata de diversificarlas, aunque esto no siempre es posible.

Las estimaciones recientes del Departamento de Energía de Estados Unidos cifran una producción diaria de unos 10 millones de barriles de petróleo y de 15 millones de barriles de gas hasta 2020. Con la nueva administración que empieza ahora cabe esperar que la tecnología de la fractura hidráulica se potencie en Estados Unidos en la próxima década de forma que pueda alcanzar una producción diaria de 18 millones de barriles de petróleo, una cifra muy significativa en cuanto que se acerca al consumo diario y así puede hacerse autosuficiente. Si estas estimaciones se hacen realidad se puede  producir una verdadera revolución en el mercado del crudo de petróleo ya que Estados Unidos, mayor consumidor de petróleo convencional, puede condicionar el precio del crudo y que su tendencia sea más hacia la estabilización que hacia el alza. 

Referencias

  1. A. Kleinschmidt, Why we will still need oil and gas in the future, Siemens, February 29, 2016
  2. El futuro del fracking en la lógica energética, A. Arias, Energy News, 18 Enero, 2016

    Energy Policy 2016: Spotlight on Donald Trump, The Fuse, May 12, 2016

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Adsorbentes Selectivos para Mejorar la Producción de Bioetanol Lignocelulósico

El uso de adsorbentes selectivos basados en  materiales porosos híbridos (MOF´s) puede ayudar a incrementar la eficiencia de los procesos de fermentación que se emplean para obtener bioetanol lignocelulósico que, al contrario que los biocombustibles de primera generación, se obtiene a partir de residuos vegetales que no tiene valor alimentario.

[Autor: Juan M. Coronado-Instituto IMDEA Energía]

Los materiales conocidos en inglés como  metal-organic framework (MOF’s) son sólidos porosos híbridos, en cuya composición participan agrupamientos metálicos y componentes orgánicos. Como consecuencia de sus elevadas superficies específicas y de la posibilidad de diseñar a medida las características de sus grupos funcionales, estos compuestos pueden ser excelentes adsorbentes selectivos. A efectos prácticos esto implica que un MOF con las propiedades adecuadas podría retener una molécula concreta ignorando otras de una mezcla heterogénea. Esta capacidad de discriminar moléculas es potencialmente útil en muchas aplicaciones industriales. Un buen ejemplo de ello es el estudio recientemente publicado que ha demostrado que la eficiencia de la producción de etanol de biomasa celulósica puede beneficiarse de la utilización de MOFs específicamente desarrollados para eliminar inhibidores de la fermentación (Chem. Commun. 2016, DOI: 10.1039/c6cc05864g).

Los restos de podas de plantas leñosas, la paja de los cereales y otros residuos vegetales contienen en su estructura cantidades muy significativas de celulosa que se puede transformar en  bioetanol mediante la fermentación de azúcares extraídos de la biomasa. La gran ventaja de esta vía de producción de bioetanol es que, al contrario que la ruta convencional, no compite con la producción de alimentos. Actualmente este proceso genera ya anualmente cientos de millones de litros de combustibles renovables, y se espera que este volumen se siga incrementando.

La extracción de los azúcares de la biomasa requiere descomponer los tejidos estructurales de las plantas, que son notoriamente recalcitrantes desde un punto de vista químico. Para conseguir realizar este proceso de forma eficiente los fabricantes de biocombustibles dependen típicamente de tratamientos ácidos en condiciones muy agresivas. Este proceso funciona bien, pero genera soluciones acuosas de azúcar contaminadas con 5-hidroximetilfurfural (HMF) y otros compuestos derivados del furano. Estas sustancias son tóxicas para los organismos que producen la fermentación y por tanto limitan la eficiencia de la producción de bioetanol. Además son difíciles de separar de soluciones azucaradas, ya que los adsorbentes que atrapan las moléculas dañinas también tienden a retener los azúcares que se usan como substrato.

Un equipo liderado por Alexander Katz de la University of California en Berkeley, puede haber encontrado un método definitivo para superar los problemas de separación en las disoluciones azucaradas. Este grupo ha descubierto que el MOF conocido como NU-1000, que contiene moléculas de pireno en su estructura, retiene selectivamente los compuestos furánicos, ignorando a los azúcares. De esta manera en los ensayos realizados con concentraciones de glucosa trescientas veces mayores que las de HMF el material NU-1000 es capaz de atrapar el 80 % de las moléculas de furanos sin alterar de forma apreciable la concentración de glucosa. Aunque seguramente serán necesarios más estudios no cabe duda de que este trabajo abre nuevas e interesantes  perspectivas para incrementar la eficiencia de la producción de biocombustibles de segunda generación

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Líquidos iónicos y su aplicación en pilas de combustible

Autores: D. Herranz, P. Ocón. Universidad Autónoma de Madrid

Los líquidos iónicos (IL, por sus siglas en inglés de “Ionic Liquids”) son unos compuestos químicos cuyas características básicas podrían ser resumidas en los siguientes puntos: están compuestos solamente por cationes y aniones, no contienen ningún disolvente molecular y por acuerdo solo se consideran como tales aquellas sales que sean estables en fase líquida a temperaturas inferiores a los 100ºC. El término solía aplicarse también al resto de sales fundidas aunque estuvieran a temperaturas superiores ya que hasta 1992 eran los únicos compuestos conocidos que estaban formados solo por aniones y cationes. 1 El descubrimiento en 1992 de compuestos estables que cumplían los anteriores puntos se debe a Wilkes, Zaworotko, Cooper y O’Sullivan, y a partir de entonces su estudio y posibles aplicaciones han ido creciendo de forma exponencial a la vez que se han ido descubriendo muchos más compuestos de este tipo. Estos pueden ser divididos en siete grandes familias según la estructura catiónica que posean, que puede ser derivada de: tetraalquilamonio, 1,2,3-Trialquilimidazol, alquilpiridinio, dialquilpirrolidina, dialquilpiperidinio, tetraalquilfosfonio o trialquilsulfonio.

Algunas de sus propiedades generales más destacables son su alta conductividad eléctrica, muy baja presión de vapor (y por tanto una volatilidad casi nula), amplio rango de temperatura en el que permanecen estables en fase líquida, alta estabilidad química y su facilidad para conseguir distintas propiedades físico-químicas dependiendo de cómo se sinteticen y qué iones se mezclen.

El hecho de que tengan una presión de vapor tan baja y un marcado carácter iónico y polar, unido a que muchos también son no inflamables hace de estos compuestos unos disolventes o solutos ideales para determinadas condiciones como pueden algunas reacciones orgánicas de síntesis de ciclos de carbono o reacciones aldólicas o la disolución de celulosa y biopolímeros. También se está estudiando su uso para preparación de fluidos magnetoreológicos (los cuales pueden ser controlados por campos magnéticos) y para la mejora de lubricantes y/o su creación únicamente a partir de líquidos iónicos.

Los líquidos iónicos presentan también grandes oportunidades formando materiales híbridos con otros compuestos; un ejemplo es la gelificación de los líquidos iónicos usando polímeros, nanopartículas o nanotubos de carbono o su inserción en otros materiales para dotarlos por ejemplo de mayor conductividad. Aprovechando su alta conductividad y el hecho de estar en fase líquida también los hace muy buenos candidatos para ser usados como electrolitos en reacciones electroquímicas o medios de reacción para la síntesis de otros materiales como la electrodeposición de materiales metálicos o semiconductores o la síntesis de nanopartículas metálicas.

En el campo de las pilas de combustible los líquidos iónicos están siendo usados para poder obtener una alta conductividad iónica a través del electrolito polimérico (la membrana) a altas temperaturas (>100ºC) donde la humedad relativa es muy baja y las membranas comúnmente usadas a menores temperaturas, como la de Nafion, pierden mucha conductividad. Para conseguir esto el líquido iónico tiene que pasar a formar parte de la membrana y quedar retenido en ésta. Algún ejemplo de cómo hacerlo es la preparación de membranas híbridas de líquidos iónicos con Nafion2 o la polimerización de microemulsiones de líquidos iónicos proticos,3 en este último caso se usan las microemulsiones ya que la compatibilidad entre el líquido iónico (en estado natural, no en microemulsiones) con la matriz polimérica no sería buena. Esta compatibilidad es un parámetro importante a considerar que en este caso pudo superarse a través de este método de las microemulsiones. Otra posibilidad interesante es formar un líquido iónico como fase transitoria para, aprovechando sus propiedades de solubilidad, introducir un reactivo en una mezcla en la que originalmente no sería soluble, hacerlo reaccionar en el estado de líquido iónico y posteriormente devolverlo a su estado original pero ya formando parte del producto final como puede ser un electrolito polimérico.4

Estas investigaciones demuestran el potencial de los líquidos iónicos para futuras aplicaciones tanto en otros campos como en el de las pilas de combustible en concreto y justifican el actual interés en estos materiales.

 

Bibliografía

1.        Torimoto, T., Tsuda, T., Okazaki, K. I. & Kuwabata, S. New frontiers in materials science opened by ionic liquids. Adv. Mater. 22, 1196–1221 (2010).

2.        Subianto, S., Mistry, M. K., Choudhury, N. R., Dutta, N. K. & Knott, R. Composite polymer electrolyte containing ionic liquid and functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes for anhydrous PEM applications. ACS Appl. Mater. Interfaces 1, 1173–1182 (2009).

3.        Yan, F. et al. Enhanced proton conduction in polymer electrolyte membranes as synthesized by polymerization of protic ionic liquid-based microemulsions. Chem. Mater. 21, 1480–1484 (2009).

4.        Diao, H. et al. High performance cross-linked poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)-based proton exchange membranes for fuel cells. Macromolecules 43, 6398–6405 (2010).

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Los combustibles fósiles y la Cumbre del Clima de París 2015

Las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2) procedentes de la combustión deliberada de combustibles fósiles alcanzaron 8.38 gigatoneladas de carbono (1 GtC = 109 toneladas) en 2006, un 20 % por encima del nivel de 2000. Las emisiones de CO2 han estado creciendo constantemente durante 200 años, desde que se inició la quema de combustibles fósiles a gran escala en el comienzo de la Revolución Industrial. Pero el crecimiento en emisiones se está acelerando ahora, aún a sabiendas que el CO2 está calentando el planeta y afectando los ecosistemas terrestres y marinos.

[Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco,  Madrid]

En el año 2000, el Panel Intergubernamental del Cambio Climático presentó las proyecciones de cómo podrían  evolucionar las emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a lo largo del siglo 21 y de cómo podrían afectar los cambios económicos, demográficos y tecnológicos. El escenario, que combinaba un rápido desarrollo económico y una rápida globalización con un uso intensivo de combustibles fósiles, fue utilizado como el límite superior del IPCC para las estimaciones del futuro cambio del clima en su informe reciente de 2007. Aún con esta proyección del límite superior, se predijo que el crecimiento anual de las emisiones sería solamente del 2.3 % entre 2000 y 2010, mucho menos que el aumento anual del 3.1 % que estamos experimentando este siglo.

El dióxido de carbono, que proviene tanto de la quema de combustibles fósiles y de la deforestación progresiva, se está acumulando en la atmósfera. En 2007, la concentración de CO2 en la atmósfera alcanzó 384 partes por millón (ppm), por encima de los 280 ppm en el comienzo de la revolución industrial. Entre 2000 y 2007, la concentración atmosférica del CO2 creció un promedio de 2 ppm por año. Este crecimiento se espera que continúe dado que la contribución de los combustibles de origen fósil al mix energético de los países desarrollados y en vías de desarrollo representa aproximadamente el 87% de la energía consumida (Figura 1) al mismo tiempo que  no se espera una disminución marcada de la cota de consumo en una escala temporal de varias décadas (Figura 2).

Figura 1. Consumo de energía promedio en 2013 (Fuente: BP Energy Outlook, 2014).

Figura 2. Consumo de energía entre 1965 y 2013 (Fuente: BP Energy Outlook, 2014).

Se sabe que aproximadamente la mitad del CO2 emitido a la atmósfera (por encima de 8 GtC) cada año durante los procesos de combustión de la cantidad ingente de combustibles fósiles realmente se mantiene allí, pues solamente alrededor del 45 % es capturado rápidamente por los océanos y por otros sumideros de carbono tales como las plantas que utilizan el CO2 para fabricar polímeros (celulosa, hemicelulosa, lignina) mediante la función clorofílica. El resultado es que la concentración de CO2 en la atmósfera va creciendo y el planeta se va calentando por efecto invernadero. Un examen detallado del índice de crecimiento de la concentración atmosférica de CO2 publicada a finales de 2007 sugirió que una desaceleración en el secuestro de carbono por parte de los sumideros puede haber estar ocurriendo mucho antes de lo que los científicos lo habían anticipado.

El impacto progresivo del calentamiento global se ha analizado recientemente en la 21ª Cumbre de Naciones Unidas sobre Cambio Climático, celebrada del 30 de Noviembre al 11 de diciembre de 2015. En esta ocasión se han congregado 195 países con la intención de redactar en un primer acuerdo universal de lucha contra el cambio climático. El texto en el que se recogen las conclusiones más relevantes de las discusiones y negociaciones de esta cumbre ahora deberá ser ratificado por 55 países que representen al menos 55% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Este es el acuerdo en el que tanto países desarrollados como los que están en vías de desarrollo se comprometen a gestionar la transición de una economía basada en fuentes de energía fósil hacia otra economía baja en carbono. Estas conclusiones quedan resumidas en los siguientes puntos:

●  El acuerdo adoptado es legalmente vinculante, pero no la decisión que lo acompaña ni los objetivos nacionales de reducción de emisiones. No obstante, el mecanismo de revisión de los compromisos de cada país sí es jurídicamente vinculante para tratar así de garantizar el cumplimiento.

● Con respecto a la reducción de emisiones, 187 países de los 195 que han participado en la conferencia han aceptado los compromisos de lucha contra el cambio climático que entrarán en vigor en 2020.

El objetivo primordial es mantener la temperatura media global muy por debajo de 2 ºC respecto a los niveles preindustriales, aunque los países se comprometen a llevar a cabo todos los esfuerzos necesarios para que no rebase 1,5 ºC y evitar así impactos catastróficos.

El compromiso no será fijo sino que cada país lo revisará al alza cada 5 años, para asegurar que se alcanza el objetivo de mantener la temperatura muy por debajo de 2 ºC.

Si bien no se han previsto sanciones para los incumplidores,  habrá un mecanismo transparente de seguimiento del cumplimiento para tratar de garantizar que cada país hace lo prometido.

Como objetivo a largo plazo, los países limitarán las emisiones tan pronto como sea posible, a sabiendas que el coste será más lesivo para los países en vías de desarrollo. Se pretende alcanzar un equilibrio entre la cantidad de gases emitidos y los que pueden ser absorbidos a partir de 2050, es decir, cero emisiones netas.

● El acuerdo fija que los países desarrollados deben contribuir a financiar la mitigación y la adaptación en los estados en vías de desarrollo. Los países ricos movilizarán un mínimo de 100.000 millones de dólares anualmente desde 2020 para apoyar la mitigación y adaptación al cambio climático en los países en vías de desarrollo, así como revisarla al alza antes de 2025.

● El acuerdo identifica la necesidad de poner en marcha lo que se ha llamado el Mecanismo de Pérdidas y Daños asociados a los efectos del cambio climático.

● Finalmente, el texto adoptado podrá ser ratificado durante un año a partir del 22 de Abril (Día Internacional de la Tierra), y para que sea efectivo será necesaria la firma de al menos 55 países.

El cumplimiento del acuerdo requiere avanzar de forma más decidida hacia las energías renovables, cuyos valores de instalación han disminuido notablemente en los últimos años. La  ecuación no es sencilla, pero lo cierto es que nos queda muy poco tiempo para alcanzar el pico máximo de emisiones a partir del cual el retorno ya no es posible. Lo más importante es que existe un marco legal vinculante a nivel global y debe transformarse en políticas de Estado. Si algo ha quedado claro en esta cumbre es que el cambio climático no es un tema ambiental, sino de desarrollo sostenible.

Cada país firmante deberá establecer una coordinación interinstitucional efectiva y con los diferentes sectores y actores que tradicionalmente no acompañan estas medidas, de modo de promover las energías renovables, nuevas opciones de transporte en las ciudades, la gestión integral de residuos sólidos, una agricultura sostenible, una férrea protección del entorno natural. Seguramente estos cambios implican transformar completamente la forma de planificar y diseñar ciudades y de generar energía. Se debe contar con un plan nacional de mitigación y adaptación al cambio climático que, además de ser efectivo, sea prioritario. Todo ello requiere un esfuerzo gigantesco.

El mensaje final del acuerdo queda claro: reducir el riesgo del planeta que va asociado a un proyecto de civilización. Es imprescindible cambiar de rumbo, y hay que hacerlo rápido.

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Coches eléctricos de pilas de combustible

[Autores: R. Escudero-Cid y P. Ocón-Universidad Autónoma de Madrid]

En la actualidad la contaminación ambiental supone uno de los mayores problemas de las grandes ciudades. Esta contaminación es debida en gran medida a las emisiones de gases nocivos como el CO2 o los NOx de los coches que circulan por sus calles y carreteras. Es por todo ello que, a día de hoy, son muchas las empresas que están empezando a apostar por un cambio en el tipo de tecnología de los vehículos, pasando de los motores de combustión tradicionales a otros de tipo eléctrico. Desde hace unos años, se ha incrementado el número de coches híbridos y eléctricos en el parque automovilístico mundial, que permiten la reducción de emisiones de gases dañinos para el medio ambiente.

Dentro de estos nuevos tipos de vehículos eléctricos se encuentran enmarcados los diseñados con pila de combustible como transformador de energía. En el mercado actual se cuenta todavía con muy pocos coches con esta tecnología pero se espera que en los próximos años las principales marcas de automóviles saquen al mercado nuevos modelos. Las marcas que han desarrollado hasta ahora una mayor apuesta por esta tecnología son las japonesas Honda y Toyota con modelos como el Honda FCX Clarity o el Toyota Mirai. Este último modelo tiene una autonomía de 550 km en los cuales emite un total de 38.5 litros de agua.

La tecnología basada en pilas de combustible para su aplicación en vehículos utiliza hidrógeno como combustible principal el cual se puede adquirir de diferentes formas. Por un lado está la implantación de hidrogeneras en diferentes puntos, con un funcionamiento principalmente idéntico a las gasolineras, y por otro lado está la posibilidad de contar con electrolizadores personales con el fin de convertir el agua en hidrógeno y oxígeno a partir de energía y ser así introducido al coche como combustible.

En lo que respecta a las pilas de combustible de estos vehículos, en la actualidad, se tratan en su totalidad de pilas de combustible de membrana polimérica ácida y con platino como catalizador principal en ambos lados de la reacción. Este tipo de tecnología es todavía relativamente cara, debida al alto precio de los materiales que la forman, y se trata de buscar nuevos materiales viables como catalizadores para las reacciones que se dan lugar en ambos electrodos de la pila de combustible.

 

 Esquema del Toyota Mirai Fuente: Expansión

 

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Toyota presenta un ambicioso plan para reducir las emisiones de sus vehículos

Autor: [R. M. Navarro-  Grupo de Energía y Química Sostenibles- Instituto de Catálisis y Petroleoquímica] 

Para dar respuesta a los retos que se tienen planteados a nivel global y relativos al cambio climático, al agotamiento de recursos y a la degradación de la biodiversidad, la compañía Toyota ha presentado el informe “Toyota Environmental Challenge 2050” en el que marca sus objetivos para reducir el negativo impacto medioambiental que tienen tanto el uso como  la fabricación de los vehículos actuales. Para cumplir este reto, la compañía plantea seis objetivos individuales en tres áreas:

(i) Nuevos vehículos con emisiones cero de CO2: Toyota se pone como objetivo reducir las emisiones de CO2 de los vehículos en 2050 un 90% por debajo de las emisiones del año 2010. Para conseguir este objetivo se propone mejorar la eficiencia de los motores a corto plazo y promover el desarrollo y venta de tecnologías con bajas o nulas emisiones de CO2  como los híbridos, híbridos enchufables, vehículos eléctricos y vehículos con pila de combustible.

(ii) Eliminar las emisiones de CO2 en toda la cadena de producción de los vehículos (al 50% de las emisiones del 2001 en el año 2020 y un tercio más en el año 2050) mediante el uso de materiales en cuya fabricación se emitan bajos niveles de  CO₂, reduciendo la cantidad y número de elementos en los vehículos, racionalizando y simplificando los procesos de producción y usando fuentes de energía renovables y por último,

(iii) Minimizar y optimizar el uso de recursos en la producción de vehículos y potenciar la fabricación de vehículos con facilidad para su desmantelamiento y reciclado.

 

Como paso clave para alcanzar estos objetivos a largo plazo, Toyota ha presentado su sexto plan de actuación medioambiental que se ejecutara entre 2016 y 2021. Dentro de ese plan plantean conseguir los siguientes objetivos:

  • Reducir una media del 22% las emisiones de  CO2 de los vehículos en el año 2020 respecto de las emisiones de los vehículos en el año 2010
  • Alcanzar unas ventas anuales de 1.5 millones de vehículos híbridos anuales, con unas ventas acumuladas de 15 millones de vehículos híbridos en el año 2020
  • Alcanzar unas ventas globales de más de 30.000 vehículos equipados con celdas de combustible con hidrógeno alrededor del año 2020, de las cuales 1000 unidades/mes serán vendidas en Japón.
  • Comenzar la venta de autobuses con celda de combustible de hidrógeno en pequeño número el año 2017, focalizando las ventas en Tokio, para alcanzar la venta de 100 autobuses en el año 2020 coincidiendo con los juegos Olímpicos de Tokio.
  • Investigar en sistemas de propulsión eléctrica, baterías, para desarrollar una nueva generación de vehículos eléctricos con mayor eficiencia y capacidad de almacenamiento.

El tiempo dirá si los planes de Toyota se hacen realidad, pero al menos la concienciación y su planificación van, en mi opinión, por el camino correcto.

Mas información: http://www.toyota-global.com/sustainability/environment/challenge2050/

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FOTOFUEL: Red de Excelencia para Abordar los Nuevos Desafíos en la Producción de Combustibles Solares

Autor: Fernando Fresno – Instituto IMDEA Energía

FOTOFUEL es una Red de Excelencia abierta, destinada al desarrollo de materiales y dispositivos para la producción eficiente de combustibles solares a partir de CO2 y H2O, a través de la búsqueda de sinergias y cooperación en red de grupos de investigación punteros. Las actividades de la red se distribuyen en cuatro aspectos: investigación de vanguardia; formación; difusión y comunicación; y transferencia de tecnología.

Por lo que respecta a las actividades científicas, se engloban cinco líneas de investigación: (i) el diseño y la síntesis de fotocatalizadores multifuncionales avanzados; (ii) el desarrollo de nuevas herramientas teóricas y experimentales de caracterización; (iii) el diseño y montaje de fotorreactores eficientes y la aplicación de tecnologías de control, análisis y gestión de resultados; (iv) el estudio de la viabilidad del proceso y el desarrollo de normas de estandarización; y (v) el estudio del impacto de los combustibles solares a nivel científico, medioambiental, económico y social.

La cooperación en ámbitos diferentes al puramente científico es también un objetivo primordial de esta Red. La formación de jóvenes investigadores tiene aquí un papel central. Se organizarán dos workshops así como una escuela de verano centrados en la utilización de la luz solar en aplicaciones energéticas y medioambientales. Asimismo, FOTOFUEL fomenta la difusión de resultados no sólo en el sector científico, incluyendo la organización de un congreso internacional especializado, sino también por medio de la divulgación a la sociedad. Se invitará asimismo al sector empresarial a los eventos y jornadas de difusión de resultados para fomentar el interés industrial y atraer la financiación del sector privado.


A día de hoy, participan en FOTOFUEL:

Instituto IMDEA Energía (Dr. Víctor A. de la Peña O’Shea, coordinador)

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC

Institut Català d’Investigació Química

Instituto de Tecnología Química, UPV-CSIC

Instituto IMDEA Materiales

Sincrotrón ALBA

Institut de Química Teòrica i Computacional, Universitat de Barcelona

Departament de Física, Universitat Jaume I

Plataforma Solar de Almería, CIEMAT


La red FOTOFUEL está financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad, a través de las Acciones de Dinamización “Redes de Excelencia” del Programa Estatal de Fomento de la Investigación Científica y Técnica de Excelencia.

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Gas Natural frente a Diesel en vehículos pesados: comparando las implicaciones climáticas de ambos combustibles

En los últimos años se está asistiendo a la introducción del gas natural como combustible en vehículos debido a sus ventajas medioambientales frente al diésel en lo que se refiere a reducción de emisiones. Sin embargo la mayor bondad medioambiental de los vehículos alimentados por metano ha sido puesta en duda en un reciente estudio científico en el que se comparan los efectos climáticos del uso de diésel o gas natural en vehículos pesados. Los investigadores del estudio han llegado a la conclusión de que los beneficios medioambientales del uso de metano como combustible en automoción pueden no llegar a serlo si no se implementan medidas para mejorar la eficiencia de los motores alimentados por metano y se reducen las emisiones de metano en la cadena de producción y suministro de dicho gas.

Autor: [R. M. Navarro – Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)]

Las recientes innovaciones tecnológicas para la extracción de gas natural (fractura hidráulica horizontal (fracking)) han hecho que las reservas de este gas hayan crecido considerablemente en los últimos años. El gas natural es además un combustible que tiene poca intensidad en carbono lo que significa menores emisiones de CO2 por unidad de energía generada comparado con otros combustibles fósiles, lo que ha significado que el gas natural sea considerado comparativamente beneficioso para el medioambiente respecto del resto de combustibles fósiles.  La  combinación de ambos factores, mayores recursos y menor efecto medioambiental, se ha traducido en un notable interés en el uso del gas natural como combustible alternativo al diésel en vehículos pesados. 

Sin embargo, en estudios científicos recientes se ha hecho hincapié en la necesidad de hacer un análisis más detallado de los efectos medioambientales a medio y largo plazo del uso masivo de metano. Mientras que es cierto que el gas natural emite menos CO2  que otros combustibles fósiles durante su combustión, el potencial beneficio climático de este hecho puede verse reducido o incluso retrasado dependiendo de la magnitud de las pérdidas de metano que se tengan en el ciclo de extracción, distribución y uso del metano. Aunque el metano decae más rápidamente que el CO2 en la atmósfera, su potencial como gas de efecto invernadero es muy superior al del CO2 y su influencia en el clima puede ser significativa durante décadas. Teniendo en cuenta este hecho, se hace necesario analizar la influencia climática del uso del metano teniendo en cuenta también esta perspectiva.

En este escenario, un equipo de investigadores de la Fundación para la defensa del medioambiente y de la Universidad de Columbia ha realizado un estudio comparativo [1]  sobre las implicaciones climáticas derivadas del cambio de diésel a gas natural en diferentes vehículos pesados. En el estudio han examinado diferentes tipos de motores y sistemas de almacenamiento para gas natural y diferentes escenarios de pérdidas de metano en el ciclo de extracción, distribución y uso del metano. Los resultados del estudio mostraron que el cambio de diésel a gas natural en vehículos pesados implicará un empeoramiento en el impacto climático en los próximos 50-90 años derivados de la menor eficiencia de los motores alimentados con gas natural y al impacto como gas de efecto invernadero de las pérdidas de metano actuales en la cadena de extracción y distribución. No obstante, los autores del estudio también indican que el cambio de diésel a metano como combustible en vehículos tiene potencial para producir beneficios climáticos significativos siempre y cuando se produzcan mejoras significativas en los niveles de pérdidas de metano en la cadena de extracción y distribución así como mejoras en la eficiencia de los motores de combustión alimentados por metano.

Más información

J. R. Camuzeaux, R.  A. Alvarez, S. A. Brooks, J. B. Browne, T. Sterner, Influence of methane emissions and vehicle efficiency on the climate implications of heavy-duty natural gas trucks

Enviromental Science &Technology , 2015; 150519080024002 DOI: 10.1021/acs.est.5b00412

 

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