lunes, 29 de junio de 2015

Energía y cambio climático



Nuestra vida diaria no sería la misma si no tuviésemos a nuestro alcance energía fácil de usar. Una afirmación como esta nos lleva inevitablemente a pensar en la electricidad, y como consecuencia a menudo se confunden o intercambian los conceptos de consumo de energía y consumo de electricidad. Sin embargo, la energía es mucho más que la electricidad, y al hablar de consumo de energía, dejando de lado el consumo industrial, debemos tener también en cuenta los combustibles para el transporte y los que alimentan los sistemas de calefacción y agua caliente sanitaria. En España en 2013, solo el 23.4% de la energía consumida se consumió como electricidad, mientras que más del 50% del consumo se debió a la utilización de productos derivados del petróleo, tales como gasolinas, gasóleo de calefacción, etc. Si nos fijamos, además, en los consumidores de estas energías observamos que las familias son responsables de aproximadamente el 30% del consumo energético en nuestro país, del cual el 60% se atribuye al consumo energético en el hogar (electricidad, calefacción y agua caliente sanitaria) y el 40% al transporte. Esto quiere decir que, a pesar de la pertinaz advertencia de nuestros padres, que transmitimos de generación en generación al grito de “¡apaga la luz al salir del baño!” resulta mucho más eficiente mejorar el aislamiento de nuestras viviendas para ahorrar energía, puesto que en ellas consumimos mucho más gas natural que electricidad.



A pesar de los recortes en las primas a las energías renovables, España se encuentra en una posición bastante buena en lo que respecta a producción de electricidad de origen renovable. En la última década se ha realizado un enorme esfuerzo en la implantación de energía eólica, principalmente, que junto con el potencial hídrico de nuestro país hace que seamos capaces de mantener una elevada tasa de electricidad verde, y no me refiero al color corporativo de ninguna empresa del sector. A modo de ejemplo, durante 2013 el 40% de la electricidad fue de origen renovable, un valor sin duda respetable pero que todavía constituye menos del 15% del consumo energético total, un poco por encima del aporte nuclear. Por el contrario, los combustibles fósiles todavía proporcionan tres cuartas partes de la energía en España. No es un caso aislado, a nivel mundial, el balance es aún más desfavorable y los combustibles fósiles constituyen el 80% del consumo energético. Pero no solo esto, las previsiones para el 2040 sugieren un aumento de energía respecto a 2012 de aproximadamente el 36% y un reparto en el que los combustibles fósiles mantienen un 74% de cuota. Pero, ¿a qué vienen todas estas cifras? En realidad pretendo señalar que, a pesar de todos nuestros esfuerzos individuales y como sociedad, aún tenemos una dependencia enorme de los combustibles fósiles y todo indica que la vamos a seguir teniendo en los próximos 25 años, por tanto necesitamos hacer más.







La relación entre el consumo de combustibles fósiles y el aumento de gases de efecto invernadero y como consecuencia las modificaciones climáticas, el conocido calentamiento global ha sido demostrada sin dejar resquicios para la duda. Así lo indican por ejemplo las conclusiones del 5º Informe de evaluación del Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) que señala que “El aumento de gases de efecto invernadero (principalmente CO2 ) de origen humano es la causa principal del calentamiento global sufrido en el siglo XX.”

Este cambio climático lo estamos viviendo ya en nuestro entorno más cercano. En los últimos años no solo se ha producido un aumento de la temperatura media (calentamiento global) si no que se han observado fenómenos tales como la disminución del número de días de lluvia y de nieve, aumentos en el nivel del mar y su temperatura, modificaciones temporales de la floración de distintas especies y temporales más frecuentes o más intensos. Este hecho no solo tiene efectos medioambientales sino también económicos y sociales puesto que afectan directamente a industrias como la pesquera y conservera o la agrícola y vitivinícola.



No solo por nuestra preocupación por el medio ambiente, sino también para mantener nuestra calidad de vida es necesario comenzar a tomar medidas directas de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano (antropogénicos) y de todos ellos, el más importante en volumen emitido es el CO2 .

Pero ¿cuánto CO2 emitimos y cuánto CO2 debemos reducir? 

En 2013 emitimos 36 000 000 000 toneladas de CO2 , treinta y seis mil millones de toneladas de CO2 . Esto ha hecho que la concentración de CO2 atmosférico superase por primera vez las 400 ppm, concentración que se considera crítica para no superar los 2°C de calentamiento. En palabras del presidente del IPCC al presentar el 5º informe de síntesis en noviembre de 2014 “Apenas tenemos tiempo antes de que sobrepasemos la ventana de oportunidad para mantener un margen razonable dentro de los 2 °C de calentamiento. Si queremos tener posibilidades de permanecer por debajo de esos 2 °C debemos reducir las emisiones entre un 40 y un 70% a nivel mundial entre 2010 y 2050, y disminuirlas hasta un nivel nulo o negativo en 2100



Pero ¿no podemos hacer algo con este CO2 ? ¿Es que el CO2 no sirve para nada?
Las respuestas son sí y no. El CO2 tiene muchos usos, puede utilizarse para mantener atmósferas protectoras, para fabricar bebidas carbonatadas y para sintetizar una variada gama de productos químicos. El problema es la escala. La cantidad de CO2 que producimos es 450 veces mayor a la que se utiliza industrialmente así que afirmar que el CO2 emitido se puede reutilizar muestra una clara falta de conocimiento de la verdadera dimensión del problema al que nos enfrentamos. Hay otro factor adicional que no se suele tener en cuenta. El CO2 que se necesita para la industria alimentaria o la industria de síntesis química debe ser puro, mientras que el que se emite en la combustión está mezclado con nitrógeno, de forma que la concentración de CO2 es bastante baja (10-15%) por lo que sería necesario un proceso de separación del CO2 de dicha corriente previo a su utilización industrial. Este proceso, que se suele denominar captura de CO2 , es una de las alternativas tecnológicas existentes para reducir las emisiones de CO2 asociados a sistemas de almacenamiento geológico permanente, para fuentes estacionarias de CO2 .

"Carbon sequestration-2009-10-07.es" by Carbon_sequestration-2009-10-07.svg: *LeJean Hardin and Jamie Paynederivative work: Jarl Arntzen (talk)derivative work: Ortisa (talk) - Carbon_sequestration-2009-10-07.svg. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbon_sequestration-2009-10-07.es.png#/media/File:Carbon_sequestration-2009-10-07.es.png


¿Cuáles son las opciones reales que podemos poner en práctica para reducir las emisiones de CO2 ?
Pues son varias, y cada uno (léase aquí país, industria o incluso individuo) debe buscar el conjunto de alternativas más adecuado a sus necesidades energéticas (electricidad-calor-transporte) teniendo en cuenta los recursos disponibles.

Las medidas que se pueden aplicar para reducir las emisiones de CO2 pueden agruparse en distintas familiar. Podemos hablar de medidas dirigidas al ahorro y la eficiencia energética, que podrían aplicarse tanto en electricidad como en producción de calor o sistemas de transporte. Incluiríamos aquí el impulso de las centrales de cogeneración que producen electricidad y calor, las mejoras de eficiencia en producción de energía, de calor, en los electrodomésticos o en los vehículos, favorecer los vehículos híbridos que consumen aproximadamente la mitad que los convencionales. Medidas de cambio de combustible, sustituyendo combustibles muy contaminantes por otros que emitan menos CO2 o mezclándolos con biomasa, o en el caso del sector transporte utilizando biocombustibles o vehículos impulsados con hidrógeno. En cuanto a la producción de electricidad las opciones pasan por la energía nuclear o las energías renovables. Estas medidas pueden considerarse medidas primarias, porque evitan (o reducen) la producción de CO2 antes de que se formen. También hay medidas secundarias que lo que buscan es evitar la emisión del CO2 formado a la atmósfera (captura y almacenamiento de CO2 ) o la captura del CO2 atmosférico y su secuestro en forma de biomasa (reforestación). Pero no todas las medidas son equivalentes en cuanto al efecto producido. Por ejemplo, se ha estimado que si se reduce a la mitad los desplazamientos de dos mil millones de vehículos o se duplica la superficie reforestada anualmente se consigue una reducción de CO2 equivalente a la que se consigue si se duplica la potencia nuclear instalada o se multiplica la potencia eólica por 50. Un esfuerzo semejante solo evitaría el 15% del CO2 que necesitamos reducir, lo que pone de manifiesto la necesidad de combinar diferentes alternativas con el fin de lograr el objetivo de reducción de CO2 .

A pesar de que las medidas primarias son sin duda mejores, según las previsiones indicadas al principio del artículo, los combustibles fósiles van a seguir utilizándose de forma mayoritaria, por lo que es imprescindible que se desarrollen y pongan en marcha sistemas de captura y almacenamiento de CO2 , que se pueden implantar con relativa facilidad en instalaciones ya existentes. Existen diversas alternativas para llevar a cabo la captura de CO2 , en diverso estado de desarrollo, y algunas de estas alternativas ya son comerciales y están en operación en USA. En España contamos con alguna instalación piloto en la que se está estudiando la captura de CO2 en ciclos de carbonatación-calcinación (un ejemplo es la planta de captura de la CT La Pereda, en Mieres http://www.incar.csic.es/co2/lineas)
Planta piloto de carbonatación-calcinación de (1.7MWth) propiedad de la AIE “La Pereda CO2


No hay una solución única para reducir las emisiones de CO2 . Podríamos decir que ni siquiera hay una solución óptima. Así que lo que nos queda es estudiar nuestras necesidades energéticas y ver cómo podemos satisfacerlas de la forma menos contaminante posible. Al fin y al cabo, es el espíritu del desarrollo sostenible, no gastar recursos por encima de nuestras posibilidades y no contaminar más de lo que somos capaces de descontaminar.

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El contenido de este artículo fue publicado en el número 5 de la revista digital Coolscience

Si quieres más información sobre la equivalencia de las medidas para la reducción de CO2 te recomiendo leer el post "Energía sin CO2 : un problema presente" en Naukas.

miércoles, 17 de junio de 2015

Quimi-Naukas (extras)

Algunos de vosotros habéis tardado en ver el enlace que permite descargarse el cuaderno de experimentos. Os incluyo aquí una versión visible para que utilicéis una u otra versión. Este cuadernillo en versión v2 incluye las fotos de la caja que no aparecían en la versión original del cuadernillo de experimentos.



Os recuerdo que el pdf os lo podéis bajar también de aquí.

¡Que la disfrutéis!

lunes, 15 de junio de 2015

Quimi-Naukas o prepara tu propia caja de experimentos

Esta entrada se publica simultáneamente en Naukas

Es probable que muchos de vosotros hayáis tenido en vuestra infancia una versión antigua de este juego.
quimicefa2

Pues bien, en un alarde de DIY inesperado para una plataforma como Naukas vamos a fabricarnos nuestra propia caja de experimentos, con materiales en su mayoría caseros ,que nos permitirán realizar un buen número de experimentos, ideales para niños a partir de 3 años. Eso sí necesitamos la colaboración de un adulto responsable (o como dice Javier F. Panadero, en su defecto sus padres). Aquí les metemos una goleada a los productos comerciales que están indicados para niños más mayores.

Antes de empezar, TODO ES QUÍMICA así que hay que tener precauciones con el uso de algunos productos que se incluyen entre los recomendados aunque estén habitualmente presentes en nuestras casas. Un ejemplo, el hidróxido sódico, aka NaOH, que se vende en la mayor parte de los supermercados libremente como desatascador, la archiconocida sosa cáustica.

¿Qué necesitamos?

Lo primero una caja. La que yo he utilizado es de cierta famosa multinacional sueKa que viene ya con divisiones para colocar los distintos elementos. Hay que personalizarla un poco, que si no es una birria de DIY. Con washi tape no, hasta ese punto no llegamos, pero con una etiqueta que nos guste sí, como esta por ejemplo.


la caja de experimentos(3) 

¿Qué vamos a meter en la caja?
Vamos a meter el siguiente material:

Material básico:
    material básico
  • Carnet de científico (lo podéis descargar de aquí)
  • Guantes
  • Libreta y lápiz para notas
Además necesitaremos:
  • “Bata de laboratorio” y “gafas de seguridad”
  • Rollo de papel

Material de "laboratorio":
  • Pipetas (cuentagotas)
  • Jeringa
  • Pinzas
  • Espátula: Palitos de plástico para café (o cuchara)
  • Pincel
  • Tizas
  • Bastoncillos
  • Papel de filtro
  • Papel pH
  • Globos
  • Velas
  • Pajitas
material de "laboratorio"
Material "de laboratorio"

Productos químicos
  • Bicarbonato de sodio (el de ayudarte a hacer la digestión)
  • Poliacrilato de sodio (las bolitas que se sacan de los pañales buenos debajo de la capa de celulosa)
  • Cloruro sódico (sal común)
  • Sacarosa (azúcar de mesa)
  • Carbón activo (carbón de acuario)
  • Ácido acético (Vinagre )
  • Etanol (Alcohol de farmacia)
  • Acetona (quitaesmaltes)
  • Aceite
  • Leche
  • Agua
  • Jabón lavavajillas
  • Colorante alimentario
  • Limón
productos químicos
Productos químicos
Las etiquetas también os las podéis descargar para personalizarlo a vuestro gusto. Veis que yo he usado botes de laboratorio de verdad, porque los tenía justo del tamaño adecuado, pero también se pueden utilizar recipientes rellenables de los que se venden en perfumerías para viajes.
Además de todo esto estoy segura de que váis a necesitar una bayeta para limpiar todo lo que se os caiga, unas botellas de plástico pequeñas, platos y vasos.
Este es el aspecto general de la caja (sin los productos líquidos, que no caben):
Aspecto interior de la caja de experimentos
Aspecto interior de la caja de experimentos

Así luce la caja de experimentos
Así luce la caja de experimentos

Y como véis esta caja de experimentos no sería nada sin un folletito (o cuaderno de experimentos) en el que se cuentan los experimentos que se pueden hacer con la caja. Bueno, alguno de ellos, que seguro que se os ocurren ideas para hacer muchos más.
La lista de experimentos es la siguiente:
  1. Nieve con pañales
  2. Huellas dactilares con carbón activo
  3. Fabricación de negro de carbono
  4. Volcán
  5. Hinchando globos (al modo científico)
  6. Tinta china
  7. Separación por cromatografía
  8. Dibujos en leche
  9. Cambios de color
  10. Densidad y miscibilidad
  11. Columna de densidad (1)
  12. Columna de densidad (2)
  13. Huevo que flota
  14. Distinguir CO2 de aire
  15. Mensaje invisible
Acompañado de dos bonus que requieren un par de ingredientes un pelín más difíciles de conseguir: el camaleón químico y la oxidación de glucosa con azul de metileno.
Espero que estos experimentos os resuelvan al menos un par de tardes en este verano que se aproxima.

Nota: el cuaderno tiene formato A5 porque así es más fácil construir un cuadernillo de verdad. Para que el cuadernillo quede bien lo que he hecho es extraer las páginas del pdf como imagen y pegarlas en powerpoint en un documento A4 en formato horizontal. Recortáis un poco las imágenes (los márgenes) para que no os ponga pegas a la hora de imprimir y colocáis las páginas en el siguiente orden:


¡Felices vacaciones!

Editado: Puedes ver el cuadernillo sin descargártelo aquí (http://cienciaypresencia.blogspot.com.es/2015/06/quimi-naukas-extras.html)