Cuatro Problemas

580 views

Published on

La fiesta de la humanidad. El crecimiento económico permanente obligado. Los límites del crecimiento. Energía. (In)tolerancia climática. Agua. Alimentación. ¿Qué se puede hacer? ¿Cómo educar para ese futuro?

Published in: Education, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
580
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4
Actions
Shares
0
Downloads
17
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Cuatro Problemas

  1. 1. Introducción Energía (In)Tolerancia Climática Agua y alimento Cuatro problemas (químicos) para el siglo XXI Seminarios Académicos FQ Carlos Amador Bedolla∗ ∗ Departamento de Física y Química Teórica, Facultad de Química Universidad Nacional Autónoma de México 28 de agosto de 2009 Amador
  2. 2. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana actual Amador
  3. 3. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La población humana Población humana a través de la historia 7000 6000 5000 El homo sapiens Población (millones) sapiens existe desde 4000 hace aproximadamente Población mundial doscientos mil años 3000 Aumento de 42% en 2000 los últimos 25 años Datos de http://en.wikipedia.org/wiki/World_population_estimates 1000 0 −10000−8000 −6000 −4000 −2000 0 2000 Año AC/DC Amador
  4. 4. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El consumo de energía Distintos tipos de energía: madera, carbono, petróleo, gas natural, hidroeléctrica, nuclear EEUU desde 1635 a 2000 Quadrillion Btu ≈ 25 millones de toneladas de petróleo Energy Information Administration http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/eh/intro.html Amador
  5. 5. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El consumo de energía World consumption Million tonnes oil equivalent 12000 Coal Energía primaria Hydroelectricity 11000 Nuclear energy Natural gas Millones de toneladas 10000 Oil de petróleo equivalente 9000 anual 8000 7000 6800 en 1983, 11295 6000 en 2008, aumento de 5000 66% en 25 años 4000 Petróleo, gas natural, 3000 energía nuclear, 2000 hidroelectricidad, 1000 carbono 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 0 BP Statistical Review of World Energy (June 2009) World primary energy consumption grew by 1.4% in 2008, below the 10-year average. It was the weakest year since 2001. Oil remains the world’s dominant fuel, though it has steadily lost market share to coal and natural gas in recent years. Oil’s share of the world total has fallen from 38.7% to 34.8% over the past decade. Oil consumption and nuclear power generation declined last year, while natural gas and coal consumption, as well as hydroelectric generation, increased. Regional consumption pattern 2008 Amador
  6. 6. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática 105 El mundo es finito Agua y alimento WORLD FOOD AND AGRICULTURE IN REVIEW La producción de alimentos FIGURE 33 Agricultural production indices, total and per capita Producción de Index (1999–2001 = 100) 180 Total agricultural alimentos 1990-2006 170 production 160 Índice relativo a 1990 150 140 World Least-developed countries mundial 130 Developed countries 120 Developing countries países menos 110 100 desarrollados 90 países 80 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 desarrollados Index (1999–2001 = 100) países en 130 Per capita agricultural desarrollo 120 production World Incremento mundial en 110 Least-developed countries 16 años > 70% 100 Developed countries Developing countries The state of food and agriculture 2008. Food and Agriculture Organization (FAO) of the United 90 Nations. Rome, 2008. http://www.fao.org/docrep/011/i0100e/i0100e00.htm 80 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 Source: FAO, 2008i. equivalent units) rose by almost 6 percent in crops but 35–40 percent of world exports. Amador 2007 compared with the 2003–05 average Supply disruptions in these countries can
  7. 7. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543) Nicolaus Copernicus (Polonia, 1543) De revolutionibus orbium coelestium Cp, Z=112, 2009 (en consideración) Amador
  8. 8. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543), Kepler (1609) Johannes Kepler (Alemania, 1609) Mysterium cosmographicum (El misterio sagrado del cosmos) (1596) Astronomia nova (1609) Harmonice Mundi (1619) Amador
  9. 9. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543), Kepler (1609), Newton (1687) Isaac Newton (Inglaterra, 1687) Philosophiae Naturalis Principia Mathematica Física, matemáticas, gravitación Amador
  10. 10. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543), Kepler (1609), Newton (1687)—, la tecnología moderna —Newcomen (1710) Thomas Newcomen (Inglaterra, 1710) el amigo del minero Amador
  11. 11. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543), Kepler (1609), Newton (1687)—, la tecnología moderna —Newcomen (1710), Watt (1784) James Watt (Inglaterra, 1784) separación de las fuentes de calor y de enfriamiento eficiencias: Newcomen ∼1%, Watt ∼3% Amador
  12. 12. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543), Kepler (1609), Newton (1687)—, la tecnología moderna —Newcomen (1710), Watt (1784), Joule (1845) James Prescott Joule (Inglaterra, 1845) calor y trabajo son energía primera ley de la termodinámica Amador
  13. 13. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543), Kepler (1609), Newton (1687)—, la tecnología moderna —Newcomen (1710), Watt (1784), Joule (1845), Clausius (1850)— Rudolf Clausius (Alemania, 1850) calor y trabajo son energía pero su interconversión está limitada por la entropía segunda ley de la termodinámica Amador
  14. 14. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana más intensa Este crecimiento está concentrado en los últimos dos o tres siglos. Desde la invención de la ciencia moderna —Copérnico (1543), Kepler (1609), Newton (1687)—, la tecnología moderna —Newcomen (1710), Watt (1784), Joule (1845), Clausius (1850)— y la economía —Smith (1776), Ricardo (1817), Stuart-Mill (1848)—. Amador
  15. 15. Introducción Index (1999–2001 = 100) actividad humana actual La Energía 180 El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Total agricultural Agua y 170 alimento production 160 El crecimiento económico obligado 150 World 140 Least-developed countries 130 Developed countries La causa/efecto de la intensa actividad humana se resume en el paradigma 120 Developing countries 110 del crecimiento económico obligado: cada año tenemos que aumentar la 100 producción. De todo. Este paradigma ha logrado dos resultados 90 espectaculares. El primero es 80 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 Index (1999–2001 = 100) 130 Per capita agricultural production 120 El siglo de oro del animal World 110 Least-developed humano countries Developed countries 100 o Developing countries 90 La fiesta de la humanidad 80 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 Source: FAO, 2008i. equivalent units) rose by almost 6 percent in crops but 35–40 percent of world exports. 2007 Amador with the 2003–05 average compared Supply disruptions in these countries can
  16. 16. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El crecimiento económico obligado La causa/efecto de la intensa actividad humana se resume en el paradigma del crecimiento económico obligado: cada año tenemos que aumentar la producción. De todo. Este paradigma ha logrado dos resultados espectaculares. El primero es Producto mundial bruto (PMB) a través de la historia 50 PMB (billones de dólares internacionales) 40 El siglo de oro del animal humano 30 o Producto Mundial Bruto 20 La fiesta de la humanidad Angus Maddison. Historical Statistics for the World Economy: 1-2006 AD. 10 http://www.ggdc.net/maddison/Historical_Statistics/horizontal- file_09-2008.xls 0 0 500 1000 1500 2000 Año Amador
  17. 17. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El crecimiento económico obligado La causa/efecto de la intensa actividad humana se resume en el paradigma del crecimiento económico obligado: cada año tenemos que aumentar la producción. De todo. Este paradigma ha logrado dos resultados espectaculares. El primero es El siglo de oro del animal humano o La fiesta de la humanidad horizontal: 1896-2009 vertical: 0 a 14000 unidades djia Dow Jones & Co. 2009. https://www.djaverages.com/ Amador
  18. 18. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El crecimiento económico obligado La causa/efecto de la intensa actividad humana se resume en el paradigma del crecimiento económico obligado: cada año tenemos que aumentar la producción. De todo. Este paradigma ha logrado dos resultados espectaculares. El primero es la justificación de todos lo economistas y es profundamente popular, tanto que es incuestionable. Requiere del capital, del libre mercado, de la ventaja comparativa y ahora de la globalización. Adam Smith (Inglaterra 1776) la mano invisible el mercado libre Amador
  19. 19. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El crecimiento económico obligado La causa/efecto de la intensa actividad humana se resume en el paradigma del crecimiento económico obligado: cada año tenemos que aumentar la producción. De todo. Este paradigma ha logrado dos resultados espectaculares. El primero es la justificación de todos lo economistas y es profundamente popular, tanto que es incuestionable. Requiere del capital, del libre mercado, de la ventaja comparativa y ahora de la globalización. David Ricardo (Inglaterra 1817) la ventaja comparativa ley de rendimientos decrecientes Amador
  20. 20. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El crecimiento económico obligado La causa/efecto de la intensa actividad humana se resume en el paradigma del crecimiento económico obligado: cada año tenemos que aumentar la producción. De todo. Este paradigma ha logrado dos resultados espectaculares. El primero es la justificación de todos lo economistas y es profundamente popular, tanto que es incuestionable. Requiere del capital, del libre mercado, de la ventaja comparativa y ahora de la globalización. John Stuart Mill (Inglaterra 1848) As the wages of the labourer are the remuneration of labour, so the profits of the capitalist are properly the remuneration of abstinence. They are what he gains by forbearing to consume his capital for his own uses and allowing it to be consumed by productive labourers for their uses. On Liberty, feminismo Amador
  21. 21. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El crecimiento económico obligado Promete que la fiesta alcanzará a todos, idea esta última que avanza, si acaso, lentamente. Índice de Gini (G=0.54) Corrado Gini (1912) 1 Escogemos al quintil de los más 0.8 pobres y nos preguntamos cuánta lana del total poseen. Si la repartición Fracción acumulada fuera homogénea poseerían el 20%. 0.6 Poseen menos. Comparamos cuánto poseen con el 20% que representan. 0.4 Pasamos al quintil siguiente... Medimos la desigualdad como la 0.2 fracción del área que no se cubre —cero en la total homogeneidad, uno 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 en la total desigualdad. Fracción del total de la población Worlds Apart: Measuring International and Global Inequality. Branko Milanovic. Princeton University Press (2005) Amador
  22. 22. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El crecimiento económico obligado Convenció a tirios y troyanos. La historia del siglo XX se centró en la discusión de cómo favorecer su avance, y llegamos al final diciendo que la pelea había terminado. Encuentro de Yalta, Crimea (1945) Franklin D. Roosevelt, Winston Churchill, Josef Stalin Fukuyama (1992) Amador
  23. 23. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana actual es nueva Nuestro crecimiento no es exponencial, ¡es mayor! Tres periodos exponenciales distintos Empezamos en 220 000 AC, 25 264 AC o 828 AC Amador
  24. 24. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento La actividad humana actual es nueva Nuestra actividad económica no es exponencial, ¡es mayor! Al menos dos periodos exponenciales distintos Hasta 1870 crecíamos al 0.2% anual —duplicación en 302 años. Desde 1870 crecemos al 3.2% anual —duplicamos en 22 años. Amador
  25. 25. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento El mundo es finito El segundo resultado proviene de una idea elemental: nada puede crecer indefinidamente en un mundo finito Acero, aluminio, automóviles, aviones, bicicletas, CO2 , computadoras, producto mundial, pescado, petróleo, población, energía eólica... Tarde o temprano será insuficiente cualquier cosa de la que cada vez se use más Vital Signs 2007-2008: the trends that are shaping our future. The Worldwatch Institute. Worldwatch Books, W. W. Norton & Co., 2007. Amador
  26. 26. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento Nuestras carencias cercanas Energía Agua Alimento Una carencia inesperada: tolerancia climática Amador
  27. 27. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento Nuestras carencias cercanas están relacionadas Amador
  28. 28. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento Nuestras carencias cercanas están relacionadas Amador
  29. 29. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento Dos opiniones extremas Cornucópicos (cornudos de la abundancia): algo inventarán, la creatividad humana es inmensa, induccionistas elementales vs. Neomaltusianos apocalípticos: el mundo se va a acabar, ¡compren latas de atún! Amador
  30. 30. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento Una línea de avances científicos y tecnológicos Amador
  31. 31. Introducción La actividad humana actual Energía El paradigma económico (In)Tolerancia Climática El mundo es finito Agua y alimento Una línea de avances científicos y tecnológicos Amador
  32. 32. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Energía Amador
  33. 33. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento El consumo de energía BP Statistical Review of World Energy (June 2009) Amador
  34. 34. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento El consumo de energía: México Energía primaria total 2008 Mundial México fuente Mbe /día Porcentaje Mbe /día Porcentaje petróleo 78.9 34.8% 1.81 52.8% gas 54.7 24.1% 1.21 35.5% carbón 66.3 29.2% 0.18 5.3% nuclear 12.4 5.5% 0.05 1.3% hidro 14.4 6.3% 0.17 5.0% Total 226.8 3.42 BP Statistical Review of World Energy (June 2009) México consume 1.51% de la energía primaria mundial con 1.61% de la población, para cociente de 0.9. [India, 0.2] [China, 0.9] [EEUU, 4.5] Amador
  35. 35. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento El problema de la energía Combustibles fósiles 88.1% de la energía empleada es no renovable y se va a acabar la demanda ha aumentado 2.4% anual promedio en la década (se duplica en ∼28 años) R/P para los combustibles fósiles: [petróleo, 42], [gas, 60], [carbón, 106] (México [petróleo, 10], [gas, 9]) su combustión produce buena parte de las ∼4 GTC que se quedan en la atmósfera cada año Amador
  36. 36. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento El pico de Hubbert M. K. Hubbert en 1956 planteó una relación empírica entre el proceso de producción, la tasa de descubrimientos, el total existente estimado y el futuro de la producción. Acertó a la producción de EEUU. Amador
  37. 37. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento El pico de Hubbert M. K. Hubbert en 1956 planteó una relación empírica entre el proceso de producción, la tasa de descubrimientos, el total existente estimado y el futuro de la producción. Acertó a la producción de EEUU. La aplicación de estas ideas al mundo entero predicen un pico por estas fechas, que se discute acaloradamente. Amador
  38. 38. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento El pico de Hubbert en México La producción de petróleo en México presenta la mayor disminución petrolera mundial en la actualidad. Amador
  39. 39. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento La energía es diferente Algunas energías son más iguales que otras El petróleo es especial: densidad de energía [batería, 175 Wh/kg], [hidrógeno (680 atm), 1.32 kWh/l], [gasolina, 8.88 kWh/l] Un tanque de gasolina tiene el contenido energético de dos años de trabajo de una persona, los 5.38 litros diarios por persona de petróleo equivalente producen la energía que producirían 7.6 zombies bien alimentados Amador
  40. 40. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Fuentes alternas de energía Energías renovables y no tanto Fusión nuclear y fisión nuclear (pico de U y los retrasos del ITER) Geotérmica (escasa en comparación a la demanda actual) Eólica Bioenergía IngEnergía Solar Lo más probable es que las necesitemos todas. Algunas se pueden instalar de forma micro, otras requieren forzosamente organización macro. Amador
  41. 41. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Energía eólica Turbinas eólicas En la tierra, en el mar, en la alta atmósfera (papalotes) Su construcción genera CO2 , el doble que el uso de nuclear, pero 15 veces menos que el gas Tienen el problema de la intermitencia Se pueden aplicar dónde sea, pero hay mejores lugares N. Lior. Energy resources and use: The present situation and possible paths to the future. Energy 33 842 (2008) X. Lu, M. B. McElroy & J. Kiviluoma. Global potential for wind-generated electricity. Proc. Nat. Acad. Sci. doi/10.1073/pnas.0904101106 (June 2009) C. L. Archer & K. Caldeira, Global Assessment of High-Altitude Wind Power, Energies 2009, 2, 307-319; doi:10.3390/en20200307 Amador
  42. 42. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Bioenergía I La biomasa se quema y Genera mucho CO2 produce calor o electricidad Consume enormes cantidades de agua Fermentación de (más en biodiesel que en bioetanol) carbohidratos para producir bioetanol Tiene una baja EROI (Energy Return On Investment) Extracción y procesamiento de aceites para hacer biodiesel Se hace reaccionar y produce biocarbón vegetal —biochar(coal)— y secuestra carbono W. Gerbens-Leenes et al. The water footprint of bioenergy. Proc. Nat. Acad. Sci.106 10219-10223 (2009) K. Kleiner, The bright prospect of biochar(coal). Feature Nature Reports Climate Change 3 72 (2009) Corn based ethanol flunks key test. News Science 324 587 (2009) Amador
  43. 43. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Bioenergía II Genera mucho CO2 La biomasa se quema y produce calor o electricidad Consume enormes cantidades de agua (más en biodiesel que en bioetanol) Fermentación de carbohidratos para producir Tiene una baja EROI (Energy Return On bioetanol Investment) Extracción y procesamiento de aceites para hacer biodiesel Se hace reaccionar y produce biocarbón vegetal —biochar(coal)— y secuestra carbono W. Gerbens-Leenes et al. The water footprint of bioenergy. Proc. Nat. Acad. Sci.106 10219-10223 (2009) K. Kleiner, The bright prospect of biochar(coal). Feature Nature Reports Climate Change 3 72 (2009) Corn based ethanol flunks key test. News Science 324 587 (2009) Amador
  44. 44. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento IngEnergía I Sigamos usando gasolina, pero hagámosla de carbón Mínimo teórico de 350MW para 80 000 Métodos usuales: pirólisis, barriles/día licuefacción directa e indirecta (Fischer-Tropsch y metanol a Un FT típico que hace el primer paso a olefinas) 1500K y el segundo a 500K usa 1000MW Consume mucha energía (bajísimo EROI) y genera mucho CO2 3C + 4H2 O → 2CO + 4H2 + CO2 → 2(−CH2 −) + 2H2 O + CO D. Hildebrandt et al. Producing Transportation Fuels with Less Work. Science 323 1680 (2009) Agrawal R. et al. Sustainable fuel for the transportation sector. Proc. Nat. Acad. Sci. 104 4828 (2007) Amador
  45. 45. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento IngEnergía II Entra la termodinámica 3C + 6H2 O → 3CO2 + 6H2 → Si el H2 viene de solar o eólica esto 2(−CH2 −) + 4H2 O + CO2 consume CO2 , aunque luego lo regrese al Mínimo teórico de 350MW quemar gasolina. Al menos es neutro. para 80 000 barriles/día La primera reacción —1500K— es menos endotérmica, la segunda —a 500K— es menos exotérmica; así sólo usa 820MW D. Hildebrandt et al. Producing Transportation Fuels with Less Work. Science 323 1680 (2009) Agrawal R. et al. Sustainable fuel for the transportation sector. Proc. Nat. Acad. Sci. 104 4828 (2007) Amador
  46. 46. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Solar I Métodos para producir energía a partir de la energía solar Solar térmica: calentamiento de un fluido —colector solar parabólico Conversión directa de luz solar en energía eléctrica: celdas fotovoltaicas Uso directo de los fotosintetizadores naturales para producir biocombustibles Fotosíntesis artificial con sustancias sintetizadas en el laboratorio: lisis de agua R. Eisenberg. Rethinking water splitting. Science 324 44 (2009) S. W. Kohl et al. Consecutive Thermal H2 and Light-Induced O2 Evolution from Water Promoted by a Metal Complex. Science 324 74 (2009) Amador
  47. 47. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Solar II Bandeja parabólica que concentra la radiación solar en Se proponen sales inorgánicas de nitrato un tubo y calienta un fluido de (NaNO3 , KNO3 , LiNO3 ) pero funden por transferencia de calor arriba de 120◦ C (∼ 400◦ C) Se proponen sales orgánicas: cationes de Se requiere también un medio imidazol de almacenamiento de la temperatura: mismo HTF, cambio de fase o almacenamiento químico Se ha usado una mezcla eutéctica de óxidos de bifenil y difenil, que tiene alta presión de vapor arriba de 200◦ C D. M. Blake et al. Lifetime of Imidazolium Salts at Elevated Temperatures. Journal of Solar Energy Engineering 128 54 (2006) D. Brosseau, Parabolic Trough Storage Design and Modeling, Sandia National Laboratory Trough Workshop, February 13-14, 2006 Amador
  48. 48. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Solar II Bandeja parabólica que Se proponen sales inorgánicas de nitrato concentra la radiación solar en (NaNO3 , KNO3 , LiNO3 ) pero funden por un tubo y calienta un fluido de arriba de 120◦ C transferencia de calor (∼ 400◦ C) Se proponen sales orgánicas: cationes de imidazol Se requiere también un medio de almacenamiento de la temperatura: mismo HTF, cambio de fase o almacenamiento químico Se ha usado una mezcla eutéctica de bifenilo y óxido de difenilo, que tiene alta presión de vapor arriba de 200◦ C D. M. Blake et al. Lifetime of Imidazolium Salts at Elevated Temperatures. Journal of Solar Energy Engineering 128 54 (2006) D. Brosseau, Parabolic Trough Storage Design and Modeling, Sandia National Laboratory Trough Workshop, February 13-14, 2006 Amador
  49. 49. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Solar III Silicio multicristalino, eficiencia 15% Celdas solares de multicapas, eficiencia récord arriba de 40% Celdas solares de plástico, eficiencia récord (julio 2009) 6.77% Muy bajo precio, aplicaciones novedosas: textiles, recubrimientos Solarmer Energy Inc. (http://www.azonano.com/news.asp?newsID=12432) V. Shrotriya, Nature Photonics 3 August 2009, www.nature.com/naturephotonics Amador
  50. 50. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Solar III Celdas solares de plástico, eficiencia récord (julio 2009) 6.77% Faltan detalles tecnológico/científicos importantes Separación de los excitones: pérdida de energía en la separación donador/aceptador debido a una diferencia en las bandas de energía que no han sido optimizadas Gap entre el LUMO del aceptador y el HOMO del donador: subir LUMO, bajar HOMO B. Kippelen & J. L. Brédas, Organic Photovoltaics, Energy Environ. Sci. 2, 251 (2009). H. Hoppe & N. Serdar Sariciftci, Polymer Solar Cells, Adv. Polym. Sci. 214 1 (2008). Amador
  51. 51. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Solar IV Fotosíntesis artificial El aceptador y el donador facilitan la Excitación por transferencia de carga, transferencia de carga separación del par electrón-agujero Un catalizador reduce H+ y el otro mediante reacciones de transferencia oxida H2 O de carga, acumulación de carga y catálisis El cromóforo absorbe un fotón y genera electrón/agujero Ejemplo: electrólisis de agua R. Heisenberg, Rethinking Water Splitting, Science 324, 44 (2009). S. Kohl et al., Consecutive Thermal H2 and Light-Induced O2 Evolution from Water Promoted by a Metal Complex, Science 324 74 (2009). Amador
  52. 52. Introducción Consumo global Energía El petróleo (In)Tolerancia Climática Energías renovables Agua y alimento Solar IV Fotosíntesis artificial La formación de H2 es térmica Hay formación de H2 O2 mediante la absorción de un fotón La formación de O2 es fotolítica a partir de peróxido Una reacción inesperada R. Heisenberg, Rethinking Water Splitting, Science 324, 44 (2009). S. Kohl et al., Consecutive Thermal H2 and Light-Induced O2 Evolution from Water Promoted by a Metal Complex, Science 324 74 (2009). Amador
  53. 53. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento Tolerancia climática Amador
  54. 54. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento Los gases de efecto invernadero Dióxido de carbono, metano y óxido nitroso son los principales Aumento de 9% de la potencia radiativa Hay decenas más: entre 1998 y 2005 clorofluorocarbonos (CFCs), hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), hidrofluorocarbonos (HFCs), perfluorocarbonos (PFCs) and hexafluoruro de azufre (SF6) Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D.W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D.C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz and R. Van Dorland, 2007: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Amador
  55. 55. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento El CO2 en la atmósfera industrial El dióxido de carbono se porta como cualquier cosa del paradigma del crecimiento eterno Amador
  56. 56. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento El CH4 y el N2 O en la atmósfera industrial Richardson, K., W. Steffen, H.J. Schellnhuber, J. Alcamo, T. Barker, D.M. Kammen, R. Leemans, D. Liverman, M. Munasinghe, B. Osman-Elasha, N. Stern & O. Wæver. 2009. Synthesis Report: Climate Change, Global Risks, Challenges and Decisions. University of Copenhagen, Denmark. Amador
  57. 57. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento El CO2 en la atmósfera industrial Medidas en el laboratorio de Mauna Loa Cantidad de oxígeno en la atmósfera (unidades arbitrarias) Emisiones de carbono equivalente Cambio en la relación de 13 C a 12 C, indicando que el aumento viene de los combustibles fósiles —escala invertida Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D.W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D.C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz and R. Van Dorland, 2007: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Amador
  58. 58. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento Los efectos de esos gases: las brasas No se sabe a ciencia cierta el tamaño de los efectos Se sospecha cantidad de efectos Estamos enganchados ya con un aumento de 0.3 a 0.7◦ C Llegar a 450 ppm pone el aumento en 1 a 2◦ C Igual ya llegamos a 450 ppm de CO2 equivalente, nos salva el azufre que amortigua 80 ppm Amador
  59. 59. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento Los efectos de esos gases: las brasas No se sabe a ciencia cierta el tamaño de los efectos Se sospecha cantidad de efectos Estamos enganchados ya con un aumento de 0.3 a 0.7◦ C Llegar a 450 ppm pone el aumento en 1 a 2◦ C Igual ya llegamos a 450 ppm de CO2 equivalente, nos salva M. E. Mann, Defining dangerous anthropogenic interference, PNAS 106 4065 (2009) J. B. Smith et al., Assessing dangerous climate change through an update of the IPCC “reasons for el azufre que concern”, PNAS 106 4133 (2009) amortigua 80 ppm Amador
  60. 60. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento Y vamos más rápido Comparación con predicciones de hace 15 años El permafrost tiene mas CO2 del que se pensaba Basta con 15% de la fusión del hielo de Groenlandia para que el mar suba 1m El nivel del mar es más alto que la peor predicción de hace 15 años Richardson, K., W. Steffen, H.J. Schellnhuber, J. Alcamo, T. Barker, D.M. Kammen, R. Leemans, D. Liverman, M. Munasinghe, B. Osman-Elasha, N. Stern & O. Wæver. 2009. Synthesis Report: Climate Change, Global Risks, Challenges and Decisions. University of Copenhagen, Denmark. Amador
  61. 61. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento Y vamos más rápido Comparación con predicciones de hace 15 años El nivel del mar es más alto que la peor predicción de hace 15 años Y soltamos más carbono que la peor predicción de hace 15 años Richardson, K., W. Steffen, H.J. Schellnhuber, J. Alcamo, T. Barker, D.M. Kammen, R. Leemans, D. Liverman, M. Munasinghe, B. Osman-Elasha, N. Stern & O. Wæver. 2009. Synthesis Report: Climate Change, Global Risks, Challenges and Decisions. University of Copenhagen, Denmark. Amador
  62. 62. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento ¿Cómo lo detenemos I? El modelo económico se mantiene Las 15 cuñas de estabilización Uso de energía, uso de combustible, captura y almacenamiento de CO2 , fisión nuclear, electricidad renovable, bosques y agricultura S. Pacala & R. S. Socolow, Stabilization Wedges: Solving the Climate Problem for the Next 50 Years with Current Technologies, Science 305, 968 (2004) Amador
  63. 63. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento ¿Cómo lo detenemos II? El modelo económico se mantiene No le cargamos el peso a lo que produce cada país Le cargamos el peso a lo que consume cada individuo Para reducir 30% hay que reducir el consumo de los mil y pico millones de humanos más ricos Para 30P se fija un piso mínimo de 1tCO2 /año por persona S. Chakravarty et al., Sharing global CO2 emission reductions among one billion high emitters, PNAS 106, 11884 (2009) Amador
  64. 64. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento ¿Cómo lo detenemos III? Geoingeniería Construir una flota de 1500 barcos con hélices que generen un spray de agua. Este spray aumentará la nubosidad que aumenta el albedo terrestre reflejando hacia fuera de la atmósfera una mayor fracción de la radiación solar Graeme Wood, Moving Heaven and Earth, The Atlantic 304 [1] 70-76 (July/August 2009) Amador
  65. 65. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento ¿Cómo lo detenemos III? Geoingeniería Enviar a la estratosfera suficiente aerosol de azufre como para que refleje una gran proporción de la radiación solar que llega a la Tierra. Ésta tiene la ventaja de que produciría novedosos escenarios de amaneceres y atardeceres, a la manera imaginada por los artistas que hicieron Blade Runner Graeme Wood, Moving Heaven and Earth, The Atlantic 304 [1] 70-76 (July/August 2009) Crutzen, P. J., Albedo enhancement by stratospheric sulphur injections: A contribution to resolve a policy dilemma?, Climatic Change 77, 211 (2006) Amador
  66. 66. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento ¿Cómo lo detenemos III? Geoingeniería Inventar, mediante avances futuros de la biología, árboles con raíces tan anchas y tan profundas que al morir no se pudran generando CO2 a la atmósfera sino que se pudran subterráneamente de tal manera que el carbono quede fijado ahí, con la ventaja añadida de aumentar la producción agrícola del suelo Graeme Wood, Moving Heaven and Earth, The Atlantic 304 [1] 70-76 (July/August 2009) Amador
  67. 67. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento ¿Cómo lo detenemos III? Geoingeniería Inyectar el CO2 generado en la combustión a los pozos petroleros, ahora vacíos, de donde salió originalmente parte de ese carbono Graeme Wood, Moving Heaven and Earth, The Atlantic 304 [1] 70-76 (July/August 2009) Amador
  68. 68. Introducción Los gases de efecto invernadero Energía Los efectos de los gases (In)Tolerancia Climática ¿Cómo lo detenemos? Agua y alimento ¿Cómo lo detenemos III? Inyectar el CO2 generado en la combustión a los pozos petroleros, ahora vacíos, de donde salió originalmente parte de ese carbono En particular, pozos marinos K. Zenz House et al., Permanent carbon dioxide storage in deep-sea sediments, PNAS 103, 12291 (2006) NBZ: negative buoyancy zone Amador
  69. 69. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Agua y alimento Amador
  70. 70. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Agua Consumo Agua sostenible: Renewable Fresh Water Resources (RFWR) Aproximadamente 45 500 km3 /año Los humanos consumimos aproximadamente 3 800 km3 /año Más la de los acuíferos que no es renovable La agricultura consume cerca del 90% del total de agua consumida por humanos Con energía abundante se puede desalinizar la que se necesita para beber a ∼4Wh/l: multi stage flash desalination, osmosis inversa T. Oki & S. Kanae, Global Hydrological cycles and World Water Resources, Science 313 1068 (2006) S. L. Postel et al., Human Appropriation of Renewable Fresh Water, Science 271 785 (1996) Amador
  71. 71. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Agua Extracción y consumo de agua por sectores Cantidades por año Uso agrícola: extracción 2600km3 , consumo 1800km3 Uso doméstico: extracción 800km3 , consumo 120km3 Uso industrial: extracción 400km3 , consumo 80km3 Agricultura: 68% de la extracción, 90% del consumo T. Oki & S. Kanae, Global Hydrological cycles and World Water Resources, Science 313 1068 (2006) Vital Water Graphics - 2nd Edition (2008). http://www.grida.no/publications/vg/water2/ Amador
  72. 72. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Agua Índice de escasez de agua RWS = (W − S)/Q: W consumo de agua, S desalinización de agua, Q recursos renovables de agua dulce Entre cero y uno, 0.4 ya es un desastre En la gráfica, el desastre está normalizado a uno T. Oki & S. Kanae, Global Hydrological cycles and World Water Resources, Science 313 1068 (2006) Vital Water Graphics - 2nd Edition (2008). http://www.grida.no/publications/vg/water2/ Amador
  73. 73. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Amador
  74. 74. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Alimento Precio histórico de la alimentación La fiesta del ser humano Nellemann, C., MacDevette, M., Manders, T., Eickhout, B., Svihus, B., Prins, A. G., Kaltenborn, B. P. (Eds). February 2009. The environmental food crisis – The environment’s role in averting future food crises. A UNEP rapid response assessment. United Nations Environment Programme, GRID-Arendal, www.grida.no Amador
  75. 75. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Alimento Precios de la alimentación y el petróleo Nellemann, C., MacDevette, M., Manders, T., Eickhout, B., Svihus, B., Prins, A. G., Kaltenborn, B. P. (Eds). February 2009. The environmental food crisis – The environment’s role in averting future food crises. A UNEP rapid response assessment. United Nations Environment Programme, GRID-Arendal, www.grida.no Amador
  76. 76. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Alimento En la fiesta se come diferente Nellemann, C., MacDevette, M., Manders, T., Eickhout, B., Svihus, B., Prins, A. G., Kaltenborn, B. P. (Eds). February 2009. The environmental food crisis – The environment’s role in averting future food crises. A UNEP rapid response assessment. United Nations Environment Programme, GRID-Arendal, www.grida.no Amador
  77. 77. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Alimento La ciencia ha ayudado Nellemann, C., MacDevette, M., Manders, T., Eickhout, B., Svihus, B., Prins, A. G., Kaltenborn, B. P. (Eds). February 2009. The environmental food crisis – The environment’s role in averting future food crises. A UNEP rapid response assessment. United Nations Environment Programme, GRID-Arendal, www.grida.no Amador
  78. 78. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Alimento Fertilización, irrigación y pesticidas Nellemann, C., MacDevette, M., Manders, T., Eickhout, B., Svihus, B., Prins, A. G., Kaltenborn, B. P. (Eds). February 2009. The environmental food crisis– The environment’s role in averting future food crises. A UNEP rapid response assessment. United Nations Environment Programme, GRID-Arendal, www.grida.no Amador
  79. 79. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Opiniones Amador
  80. 80. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Opiniones Amador
  81. 81. Introducción Energía Agua (In)Tolerancia Climática Alimento Agua y alimento Opiniones Opiniones I Esta es la mejor época de la humanidad. Pero todo indica que no durará mucho. ¿Qué debemos conservar? ¿Qué podemos conservar? Nuestros mejores aliados son la ciencia y la razón. Amador

×